[发明专利]一种具有三维堆栈／壕沟复合结构的集成能量采集存储器

权利要求书

1.一种具有三维堆栈/壕沟复合结构的集成能量采集存储器，其特征在于，能量采集存储器集成在具有PN结的衬底上，其中，PN结的P型半导体区和N型半导体区分别连接有金属电极，作为能量采集器；在与PN结相反一面的衬底上，设置有三维堆栈/壕沟复合结构，作为能量存储器；所述复合结构具体为：在衬底上先设置三维壕沟结构，然后在具有壕沟结构的衬底上交替沉积金属层和介质层，形成多个并联的电容器，最后顶部为金属层并填满壕沟和覆盖住衬底表面，顶部金属层与底部金属层分别连接有金属电极；所述能量采集器的表面或者能量存储器的表面或者这两个器件的表面上设有保护层，且金属电极凸出于保护层的表面；所述保护层表面还制备有射频能量采集天线；所述射频能量采集天线包括非闭合的钩状结构的射频能量采集单元，以采集光能量和/或射频能量，所述非闭合的钩状结构包括直线部分和钩子部分，其中直线部分的宽度小于钩子部分的宽度，钩子部分的开口面积小于闭合面积。

2.根据权利要求1所述的一种具有三维堆栈/壕沟复合结构的集成能量采集存储器，其特征在于，所述P型半导体区和N型半导体区内分别设有重掺杂区，金属电极连接到重掺杂区。

3.根据权利要求1所述的一种具有三维堆栈/壕沟复合结构的集成能量采集存储器，其特征在于，所述复合结构的底部金属层与金属电极连接时，所述金属电极与其它金属层和介质层接触的地方还设有绝缘层。

4.根据权利要求1至3之一所述的一种具有三维堆栈/壕沟复合结构的集成能量采集存储器，其特征在于，交替沉积的每一层金属层或介质层的厚度为10nm～100nm，所述顶部金属层的厚度为50nm～20000nm。

5.一种如权利要求1所述的具有三维堆栈/壕沟复合结构的集成能量采集存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在P型或N型半导体的衬底上形成PN结，然后在P型半导体区和N型半导体区的接触面上，通过物理溅射或其他方式沉积导电金属层，形成金属电极，作为能量采集器的天线；

(2)在与PN结相反一面的衬底上，刻蚀衬底表面形成壕沟结构，然后制备底部金属层覆盖所述壕沟的底部及其侧壁以及衬底的表面；

(3)在所述底部金属层上，多次交替制备介质层和金属层，最后沉积顶部金属层充满所述壕沟，形成多个并联的电容器；

(4)部分刻蚀所述顶部金属层和介质层至所述底部金属层的上表面，以形成通孔，然后在所述顶部金属层的表面和通孔中制备金属，分别形成金属电极。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)的PN结衬底表面或者在步骤(3)的电容器表面上制备有保护层，金属电极凸出于保护层的表面，保护层的表面上还制备有射频天线。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述P型半导体区和N型半导体区内分别制备有重掺杂区，金属电极连接到重掺杂区。