电容器及其制备方法技术

一种电容器及其制备方法，该电容器包括：第一电极(1111)和第二电极(1112)；叠层结构(160)，包括第一导电层、至少一层电介质层(162，164)和至少一层第二导电层(163，165)，该第一导电层包括至少一个槽状支架(1611)，该至少一层电介质层和该至少一层第二导电层覆盖该至少一个槽状支架，该第一导电层、该至少一层电介质层和该至少一层第二导电层形成电介质层和导电层彼此相邻的结构；互联结构(190)，用于将该第一电极和该第二电极至少分别连接至相邻的两个导电层。采用导电层与电介质层交替堆叠的叠层结构，提高了电容器的容值密度，并且利用槽状支架制备该叠层结构，提高了该叠层结构的叠层密度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容器及其制备方法
本申请涉及电容器领域，并且更具体地，涉及电容器及其制备方法。
技术介绍
电容器在电路中可以起到旁路、滤波、去耦等作用，是保证电路正常运转的不可或缺的一部分。随着现代电子系统不断向多功能、高集成、低功耗、微型化发展，现有的电容器制造技术已经难以满足各类高端应用的多样化需求。晶圆级三维(3D)电容器是近年来出现的一种利用半导体加工技术在硅晶圆上制造的新型电容器。相比于常用的多层陶瓷电容器，晶圆级三维电容器在芯片的最小厚度、频率响应、温度系数等方面具有显著的优点。在对器件体积追求极致的消费类电子，或者对器件性能和可靠性要求严苛的医疗、车载、航天电子等领域，晶圆级3D电容器具有十分广泛的应用场景。然而，目前晶圆级3D电容器的容值密度仍然有限，如何提高电容器的容值密度，成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种电容器及其制备方法，能够提高电容器的容值密度。第一方面，提供了一种电容器，包括：第一电极和第二电极；叠层结构，包括第一导电层、至少一层电介质层和至少一层第二导电层，所述第一导电层包括至少一个槽状支架，所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层覆盖所述至少一个槽状支架，所述第一导电层、所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层形成电介质层和导电层彼此相邻的结构；互联结构，用于将所述第一电极和所述第二电极至少分别连接至相邻的两个导电层。本申请实施例的电容器，采用导电层与电介质层交替堆叠的叠层结构形成电容器，能够在较小器件尺寸的情况下得到较大的电容值，从而能够提高电容器的容值密度。此外，利用所述至少一个槽状支架制备所述叠层结构，可以提高所述叠层结构的叠层密度，进一步增大电容器的电容值，从而能够提高电容器的容值密度。第二方面，提供了一种制备电容器的方法，包括：在衬底上制备至少一个槽状支架，得到第一导电层；在所述第一导电层上制备至少一层电介质层和至少一层第二导电层，得到叠层结构，其中，所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层覆盖所述至少一个槽状支架，所述第一导电层、所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层形成电介质层和导电层彼此相邻的结构；在所述叠层结构上制备包括互联结构的绝缘结构；在所述绝缘结构上制备第一电极和第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极至少分别连接至相邻的两个导电层。本专利技术实施例的制备电容器的方法，可以得到包括较多导电层和电介质层的叠层结构，增大电容器的电容值。此外，利用所述至少一个槽状支架制备所述叠层结构，可以提高所述叠层结构的叠层密度，进一步增大电容器的电容值，从而能够提高电容器的容值密度。第三方面，提供了一种电容器，包括：按照第二方面所述的方法制备的电容器。附图说明图1是本申请实施例的电容器的示意性结构图。图2是本申请实施例的电容器的另一示意性结构图。图3是图2所示的电容器的变形结构的部分示意性结构图。图4是图2所示的电容器的另一变形结构的部分示意性结构图。图5是本申请实施例的制备电容器的方法的示意性流程图。图6至图19是制备图1所示的电容器的示意性工艺流程图。图20至图31是制备图2所示的电容器的示意性工艺流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应理解，本申请实施例的电容器在电路中可以起到旁路、滤波、去耦等作用。本申请实施例所述的电容器可以是3D硅电容器，3D硅电容器是一种基于半导体晶圆加工技术的新型电容器。与传统的多层陶瓷电容(Multilayerceramiccapacitor，MLCC)相比，3D硅电容器具有小尺寸、高精度、高稳定性、长寿命等优点。其基本的加工流程需要先在晶圆或衬底上加工出高深宽比的深孔(Via)、沟槽(Trench)、柱状(Pillar)、墙状(Wall)等3D结构，接着在3D结构表面沉积绝缘薄膜和低电阻率导电材料依次制作电容的下电极、电介质层和上电极。以下，结合图1至图31，详细介绍本申请实的电容器及其制备方法。需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。此外，为便于理解，在以下示出的实施例中，对于不同实施例中示出的结构中，相同的结构采用相同的附图标记，并且为了简洁，省略对相同结构的详细说明。图1是本申请实施例的电容器100的示意性结构图。如图1所示，所述电容器100可以包括第一电极1111、第二电极1112、叠层结构160和互联结构190。第一电极1111和第二电极1112为电容器100的正负两个电极。第一电极1111和第二电极1112相互分离，形成电极层。第一电极1111和第二电极1112的材料可以采用各种导电材料，例如金属铝。第一电极1111和第二电极1112的形式可以以焊盘或锡球的方式实现。叠层结构160可以包括第一导电层、至少一层电介质层和至少一层第二导电层，所述第一导电层包括至少一个槽状支架(也可称为杯状支架)，所述至少一层电介质层(也可称为绝缘层)和所述至少一层第二导电层覆盖所述至少一个槽状支架，所述第一导电层、所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层形成电介质层和导电层彼此相邻的结构。其中，电介质层和导电层彼此相邻可以理解为：与导电层相邻的层为电介质层，与电介质层相邻的层为导电层。即导电层的上一层和下一层均为电介质层，电介质层的上一层和下一层均为导电层。至少一个槽状支架为多个槽状支架时，所述多个槽状支架彼此电连接。在一种实现中，所述多个槽状支架在物理上是相连的(例如，在俯视图上，所述多个槽状支架组成“井”字形或网格状部件)；在另一种实现中，所述多个槽状支架在物理上是分离开的，此时可以电连接所述多个槽状支架的底部，使得所述多个槽状支架可以充当一层导电层(即所述第一导电层)，所述第一导电层用于电容器100的一个电极板(也可以称为电极层)。在一个实施例中，如图1所示，至少一个槽状支架可以是4个槽状支架，例如图1中所示的4个槽状支架1611；至少一层电介质层可以是2层电介质层，例如图1中所示的电介质层162和164；至少一层第二导电层可以是2层导电层，例如图1中所示的导电层163和165。需要说明的是，本申请实施例中对槽状支架的横截面的尺寸不做限定，例如，槽状支架可以为横截面上长和宽尺寸相差较小的孔，或者也可以为长和宽尺寸相差较大的沟槽，或者还可以是柱状(Pillar)或墙状(Wall)3D结构。这里横截面可以理解为与槽状支架的开口平行的截面。当然，本申请实施例对槽状支架开口的方向也不做具体限定，例如可以是竖直的，也可以是倾斜的。在本申请的一些实施例中，叠层结构16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器，其特征在于，包括：/n第一电极和第二电极；/n叠层结构，包括第一导电层、至少一层电介质层和至少一层第二导电层，所述第一导电层包括至少一个槽状支架，所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层覆盖所述至少一个槽状支架，所述第一导电层、所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层形成电介质层和导电层彼此相邻的结构；/n互联结构，用于将所述第一电极和所述第二电极至少分别连接至相邻的两个导电层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种电容器，其特征在于，包括：
第一电极和第二电极；
叠层结构，包括第一导电层、至少一层电介质层和至少一层第二导电层，所述第一导电层包括至少一个槽状支架，所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层覆盖所述至少一个槽状支架，所述第一导电层、所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层形成电介质层和导电层彼此相邻的结构；
互联结构，用于将所述第一电极和所述第二电极至少分别连接至相邻的两个导电层。


根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述至少一个槽状支架为多个槽状支架，所述多个槽状支架彼此电连接。


根据权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述多个槽状支架在横截面上形成网格结构，或所述多个槽状支架的底部通过导电层电连接。


根据权利要求1至3中任一项所述的电容器，其特征在于，所述电容器还包括：
绝缘结构，所述绝缘结构包覆所述叠层结构，所述互联结构设置于所述绝缘结构内。


根据权利要求4所述的电容器，其特征在于，所述绝缘结构包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层的上表面向下延伸形成有第一凹槽结构，所述至少一个槽状支架设置在所述第一凹槽结构内，所述至少一层第二导电层在所述第一凹槽结构的开口边缘形成至少一个第一台阶；
第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述第一绝缘层和所述叠层结构。


根据权利要求5所述的电容器，其特征在于，所述互联结构包括：
第一通孔，所述第一通孔贯通所述第一绝缘层和所述第二绝缘层，用于将所述第一电极电连接至所述第一导电层；
至少一个第二通孔，设置在所述至少一个第一台阶的上方，且贯通所述第二绝缘层，所述互联结构通过所述至少一个第二通孔电连接至所述至少一层第二导电层。


根据权利要求4所述的电容器，其特征在于，所述绝缘结构包括：
第三绝缘层，所述第三绝缘层包覆所述叠层结构，所述至少一层第二导电层在所述第三绝缘层内形成有至少一个第二台阶。


根据权利要求7所述的电容器，其特征在于，所述至少一层第二导电层在所述第三绝缘层的靠近所述至少一个槽状支架的底部形成有所述至少一个第二台阶。


根据权利要求7所述的电容器，其特征在于，所述互联结构包括：
第三通孔，所述第一通孔贯通所述第三绝缘层，用于将所述第一电极电连接至所述第一导电层；
至少一个第四通孔，设置在所述至少一个第二台阶的上方，且贯通所述第三绝缘层，所述互联结构通过所述至少一个第四通孔电连接至所述至少一层第二导电层。


根据权利要求1至9中任一项所述的电容器，其特征在于，所述电容器还包括：
衬底，设置在所述叠层结构的下方。


根据权利要求10所述的电容器，其特征在于，所述衬底为电阻率低于预设阈值的晶圆。


根据权利要求10所述的电容器，其特征在于，所述电容器还包括：
第三导电层，设置在所述衬底和所述叠层结构之间，所述第三导电层至少覆盖部分所述所述衬底。


根据权利要求12所述的电容器，其特征在于，所述至少一个槽状支架电连接至所述第三导电层。


根据权利要求12所述的电容器，其特征在于，所述至少一个槽状支架通过所述第三导电层电连接至所述衬底。


根据权利要求14所述的电容器，其特征在于，所述第三导电层设置有至少一个第五通孔，所述至少一个槽状支架的底部设置在所述至少一个第五通孔内。


根据权利要求12至15中任一项所述的电容器，其特征在于，所述衬底的上表面向下延伸形成有第二凹槽结构，所述第三导电层设置在所述第二凹槽结构内。


根据权利要求1至16中任一项所述的电容器，其特征在于，所述电容器还包括：
第四绝缘层，所述第四绝缘层设置有至少一个第六通孔，所述至少一个槽状支架的底部设置在所述至少一个第六通孔内。


根据权利要求1至17中任一项所述的电容器，其特征在于，所述互联结构具体用于将所述第一电极电连接至所述叠层结构内的部分或全部奇数导电层，并将所述第二电极电连接至所述叠层结构内的部分或全部偶数导电层。


一种制备电容器的方法，其特征在于，包括：
在衬底上制备至少一个槽状支架，得到第一导电层；
在所述第一导电层上制备至少一层电介质层和至少一层第二导电层，得到叠层结构，其中，所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层覆盖所述至少一个槽状支架，所述第一导电层、所述至少一层电介质层和所述至少一层第二导电层形成电介质层和导电层彼此相邻的结构；
在所述叠层结构上制备包括互联结构的绝缘结构；
在所述绝缘结构上制备第一电极和第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极至少分别连接至相邻的两个导电层。


根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述在衬底上制备至少一个槽状支架，得到第一导电层，包括：
在所述衬底上形成第一绝缘层；
形成贯通所述第一绝缘层的第一凹槽；
在所述第一凹槽内填充第一材料；
形成贯通所述第一材料的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆斌，沈健，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44