一種三維立體高密度薄膜積層電容的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三維電容器，尤其涉及到一種三維立體高密度薄膜沉積電容。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，美國公開專利US6689643A中的三維電容有單層電容功能層膜結(jié)構(gòu)，并通過溝槽的形式形成。三維電容采用形成一組獨(dú)立電容器的形式實(shí)現(xiàn)，這一組電容器共用同一個底部電極，這些獨(dú)立電容器的頂部電極的區(qū)域是其他電極區(qū)域的整數(shù)倍，這樣他們可以聯(lián)合起來制造各種范圍的電容器。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中還有采用了多層膜結(jié)構(gòu)，沒有溝槽的三維電容的制造過程。使用高度選擇性蝕刻能力的鋁和釕電極用于制造多層薄膜電容，這可以減少制造薄膜多層電容的處理步驟，導(dǎo)電層通過化學(xué)氣相沉積的方式沉積，金屬層通過濺射沉積。這個過程的有點(diǎn)在于所有的層首先沉積，這個過程可以很容易轉(zhuǎn)移到單一系統(tǒng)或簇工具來沉積所有的層，這可以降低缺陷或環(huán)境污染的幾率。由于可以通過多種沉積方法來制造，并且可以形成在二或者三維的基底上，這個過程的通用性認(rèn)為這對于未來的多層電容的集成是一個很好的選擇。
[0004]此外，中國專利CN103348443A公開了一種高密度三維集成電容器，該電容器包括四層導(dǎo)電板，分別在間隔開的第一位置和第二位置暴露的第一和第二電極，分別在間隔開的第三位置和第四位置暴露的第三電極和第四電極?？梢钥闯觯撊S集成點(diǎn)容易采用多層膜加溝槽的方式，然而該集成點(diǎn)容器工藝復(fù)雜，需多次光刻即可形成多層電容薄膜器件。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、電容密度大等特點(diǎn)的三維高密度電容結(jié)構(gòu)。
[0006]—種三維立體高密度薄膜積層電容，包括一基片、絕緣薄膜、多層電容功能層薄膜、絕緣層、絕緣鈍化層、金屬連接層、電極板；
[0007]所述的基片的上表面刻蝕有錐形坑，縱向延伸擴(kuò)大所述基片的表面，所述錐形坑的上表面沉積有所述絕緣薄膜；在所述的絕緣薄膜的上方沉積有所述多層電容功能層薄膜，所述的多層電容功能層薄膜由多層的導(dǎo)電板薄膜和介電層薄膜由下而上依次疊加構(gòu)成；在所述的多層電容功能薄膜的上方沉積有所述的絕緣層，所述絕緣鈍化層沉積在通過化學(xué)研磨工藝使絕緣層表面平坦化后暴露出的多層電容功能層薄膜上；
[0008]所述金屬連接層沉積在所述絕緣鈍化層在光刻刻蝕后開孔露出的導(dǎo)電板薄膜上，所述電極板與所述的導(dǎo)電板薄膜相連；所述電極板交錯連接所述金屬連接層。
[0009]優(yōu)選的，所述的介電層薄膜沉積在所述的導(dǎo)電板薄膜間隙，相鄰的導(dǎo)電板薄膜和中間的介電層薄膜構(gòu)成電容器。
[0010]優(yōu)選的，所述的基片材料為半導(dǎo)體材料。
[0011]優(yōu)選的，所述的基片材料為硅。
[0012]優(yōu)選的，所述的基片材料為玻璃或陶瓷。
[0013]優(yōu)選的，隨著所述的錐形坑的深度D增大，所述導(dǎo)電板薄膜的表面積增大。
[0014]優(yōu)選的，所述錐形坑的斜坡與錐底水平表面夾角為Θ，隨著Θ的減小，所述導(dǎo)電板薄膜在水平方向上的暴露尺寸L增大。
[0015]與其他類三維電容器相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于工藝簡單，不需多次光刻即可形成多層電容薄膜器件；對薄膜層數(shù)無限制，理想狀況下，只要電容器尺寸足夠大，電容功能層薄膜層數(shù)可為任意有限數(shù)，而成本不顯著增加；可調(diào)節(jié)各薄膜使其多在縱向空間分布，可極大縮小電容器尺寸；器件由半導(dǎo)體薄膜工藝制作，環(huán)境耐受性、可靠性高。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實(shí)用新型元器件的截面圖；
[0018]圖2為基片表面錐形坑各尺寸示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的圓筒型三維立體電容元件示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的方體三維立體電容元件示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0022]本實(shí)用新型提供了一種三維立體高密度薄膜積層電容，包括一基片、絕緣薄膜、多層電容功能層薄膜、絕緣層、絕緣鈍化層、金屬連接層、電極板。所述多層電容功能層薄膜上覆蓋有一絕緣鈍化層，所述電極板分別與電容器各導(dǎo)電板薄膜相連接。
[0023]如圖1所示，所述基片10上表面刻蝕有錐形坑，縱向延伸擴(kuò)大基片表面。錐形坑上表面沉積有絕緣薄膜20。在所述絕緣薄膜20上方沉積有多層電容功能層薄膜，所述的多層電容功能層薄膜包括導(dǎo)電板薄膜和介電層薄膜，其中導(dǎo)電板薄膜為30a, 30b, 30c, 30d......，
在導(dǎo)電板薄膜間隙沉積有介電層薄膜40a，40b, 40c,……。其中導(dǎo)電板薄膜30a，30b和介電層薄膜40a構(gòu)成第一電容器，以此類推，其他導(dǎo)電板薄膜和介電層薄膜分別構(gòu)成第二、第三……等其他電容器。
[0024]在所述多層電容功能層薄膜上方沉積有絕緣層50，通過化學(xué)研磨工藝(CMP)使表面平坦化并暴露多層電容功能層薄膜后，接著沉積絕緣鈍化層60。
[0025]在所述絕緣鈍化層60對應(yīng)于下方導(dǎo)電板薄膜位置處刻蝕出通孔，并沉積金屬連接層70。最后制作上電極板80與各導(dǎo)電板薄膜相連。電極板80可以交錯連接金屬連接層70，從而實(shí)現(xiàn)各電容層之間的串并聯(lián)連接。并聯(lián)連接可以提高器件的總電容量，串聯(lián)連接可以提尚器件的耐壓等級。
[0026]如圖2所示，基片表面錐形坑各關(guān)鍵尺寸為:深度D，斜坡與錐底水平表面夾角Θ，錐形坑上開孔大小(未在圖中標(biāo)出)等。其中開孔大小由光刻工藝決定，D與Θ由刻蝕工藝決定。如對表面為(111)面的硅基片進(jìn)行氫氧化鉀刻蝕，Θ典型的值為54.7°。
[0027]大的刻蝕深度D，可以增加電容器導(dǎo)電板的表面積；小夾角Θ可以增加導(dǎo)電板在水平方向上的暴露尺寸L從而增加工藝寬容度。通過調(diào)節(jié)D、Θ和多層電容功能層薄膜的厚度就可以達(dá)到調(diào)節(jié)電容器各項(xiàng)性能參數(shù)的目的。
[0028]本實(shí)用新型對器件的外形無要求，只要橫截面為錐形，且具有一定的傾斜度即可。其外形(俯視圖)可為圓形、方形、多邊形等任意形狀；圖3為圓筒型三維立體電容元件示意圖，而圖4為方體三維立體電容元件示意圖。
[0029]本實(shí)用新型的一種三維立體高密度薄膜積層電容的制備方法，包括以下步驟:
[0030]S1.對所述的基片進(jìn)行表面清潔；
[0031]S2.將所述的基片通過濕法或干法刻蝕工藝形成錐形坑；
[0032]S3.在刻蝕好的基片上依次沉積所述的絕緣薄膜、多層電容功能層薄膜；
[0033]S4.在所述的多層電容功能層薄膜上方沉積一層絕緣層，然后進(jìn)行化學(xué)研磨使表面平坦化并暴露出多層電容功能層薄膜；
[0034]S5.在暴露出的多層電容功能層薄膜上方沉積一層絕緣鈍化層，光刻刻蝕開孔露出下方導(dǎo)電板薄膜后沉積金屬連接層；
[0035]S6.在所述的金屬連接層處生長電極。
[0036]在步驟S3中，將導(dǎo)電板薄膜和介電層薄膜從下而上依次疊加構(gòu)成多層電容功能層薄膜，所述的介電層薄膜沉積在所述的導(dǎo)電板薄膜間隙，相鄰的導(dǎo)電板薄膜和中間的介電層薄膜構(gòu)成電容器。
[0037]所述的錐形坑的深度為D，所述錐形坑的斜坡與錐底水平表面夾角為Θ，所述D與Θ由刻蝕工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0038]所述的錐形坑的開孔大小由光刻工藝決定。
[0039]所述的電極可用后道球焊接或者直接貼片封裝。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維立體高密度薄膜積層電容，其特征在于:包括一基片、絕緣薄膜、多層電容功能層薄膜、絕緣層、絕緣鈍化層、金屬連接層、電極板； 所述的基片的上表面刻蝕有錐形坑，縱向延伸擴(kuò)大所述基片的表面，所述錐形坑的上表面沉積有所述絕緣薄膜；在所述的絕緣薄膜的上方沉積有所述多層電容功能層薄膜，所述的多層電容功能層薄膜由多層的導(dǎo)電板薄膜和介電層薄膜由下而上依次疊加構(gòu)成；在所述的多層電容功能薄膜的上方沉積有所述的絕緣層，所述絕緣鈍化層沉積在通過化學(xué)研磨工藝使絕緣層表面平坦化后暴露出的多層電容功能層薄膜上； 所述金屬連接層沉積在所述絕緣鈍化層在光刻刻蝕后開孔露出的導(dǎo)電板薄膜上，所述電極板與所述的導(dǎo)電板薄膜相連；所述電極板交錯連接所述金屬連接層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維立體高密度薄膜積層電容，其特征在于，所述的介電層薄膜沉積在所述的導(dǎo)電板薄膜間隙，相鄰的導(dǎo)電板薄膜和中間的介電層薄膜構(gòu)成電容器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維立體高密度薄膜積層電容，其特征在于，所述的基片材料為半導(dǎo)體材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三維立體高密度薄膜積層電容，其特征在于，所述的基片材料為硅。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維立體高密度薄膜積層電容，其特征在于，所述的基片材料為玻璃或陶瓷。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維立體高密度薄膜積層電容，其特征在于，隨著所述的錐形坑的深度D增大，所述導(dǎo)電板薄膜的表面積增大。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維立體高密度薄膜積層電容，其特征在于，所述錐形坑的斜坡與錐底水平表面夾角為Θ，隨著Θ的減小，所述導(dǎo)電板薄膜在水平方向上的暴露尺寸L增大。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種三維立體高密度薄膜積層電容，包括一基片、絕緣薄膜、多層電容功能層薄膜、絕緣層、絕緣鈍化層、金屬連接層、電極板；多層電容功能層薄膜上覆蓋有一絕緣鈍化層，電極板分別與電容器各導(dǎo)電板薄膜相連接。本實(shí)用新型的工藝簡單，不需多次光刻即可形成多層電容薄膜器件；對薄膜層數(shù)無限制，理想狀況下，只要電容器尺寸足夠大，電容功能層薄膜層數(shù)可為任意有限數(shù)，而成本不顯著增加；可調(diào)節(jié)各薄膜使其多在縱向空間分布，可極大縮小電容器尺寸；器件由半導(dǎo)體薄膜工藝制作，環(huán)境耐受性、可靠性高。
【IPC分類】H01L27/10, H01L29/92
【公開號】CN205050841
【申請?zhí)枴緾N201520732193
【發(fā)明人】豐立賢, 薛松生, 沈衛(wèi)鋒
【申請人】江蘇多維科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年9月21日