[发明专利]三维集成结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三维集成结构,包括：衬底，具有第一沉积空间，所述第一沉积空间依次沉积有第一隔离介质、第一底部金属电极层、第一绝缘介质和第一顶部金属电极层，形成第一纳米电容；交替层，设置于所述第一顶部金属电极层，所述交替层具有第二沉积空间，所述第二沉积空间依次沉积有第二底部金属电极层、第二绝缘介质和第二顶部金属电极层，形成第二纳米电容；以及导电组件。本发明通过导电组件使所述第一底部金属电极层和所述第二底部金属电极层电连接，使所述第一顶部金属电极层和所述第二顶部金属电极层电连接，从而实现了第一纳米电容和第二纳米电容并联，提高了纳米电容密度。另外，本发明还提供了一种三维集成结构的制备方法。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种三维集成结构及其制备方法。

背景技术

目前，对于便携式电子设备来说，电池仍然是主要的能量供应部件，虽然电池技术在不断发展，然而在电池的容量与体积以及重量之间仍然需要作出折中。相应地，一些容量大、重量轻以及体积小的可替代供电部件被研究和开发，比如微型燃料电池、塑料太阳能电池以及能量收集系统。

在以上提到的所有情况下，通常都需要能量缓冲系统来维持连续和稳定的能量输出。比如，一般认为燃料电池系统拥有较慢的启动时间和较低的动能。所以将燃料电池提供基础功率，能量缓冲系统提供启动功率的混合系统是最佳解决方案。此外，能量收集系统依赖环境中无法持续获得的能量源，所以，需要能量缓冲系统来维持器件不中断的工作。

一般来讲，能量缓冲系统是电池或者是电容。电池的一个重要缺点是它有限的放电效率，相比之下，电容可以提供更大的放电电流。使用电容作为能量缓冲系统的其它优势还包括较长的循环寿命和较高的功率密度，除了以上提到的优势外，采用合适的材料和结构设计，电容相比较电池更容易缩小尺寸。

通过引入高深宽比结构，比如碳纳米管、硅纳米线、硅纳米孔以及硅深槽结构，并在这些高深宽比结构中沉积高介电常数材料可以极大增加电容密度和存储容量，这种采用纳米结构来制备的电容可以称之为纳米电容。然而，当深宽比超过一定数值时，材料在高深宽比结构表面的台阶覆盖率以及完整性都会极大削弱，甚至所沉积的材料会出现孔洞现场，从而影响电容性能。此外，要刻蚀出深宽比非常大的结构，对于刻蚀设备的精度要求也会非常高。进一步，当这些高深宽比结构，比如硅纳米孔的横向尺寸非常小时，只能直接在其表面沉积金属、绝缘材料和金属形成纳米电容结构，由于硅材料的电阻率较高，从而导致纳米电容的串联电阻较大，进而会降低功率密度。

公开号为CN111180415A的专利公开了一种半导体集成装置及其制造方法，该半导体集成装置包括：第一半导体器件，包括：第一介电层；位于第一介电层内的间隔排布的第一导电通道和第一虚拟导电通道，第一导电通道和第一虚拟导电通道暴露于第一介电层的表面；第二半导体器件，包括：第二介电层；位于第二介电层内的第二导电通道，第二导电通道暴露于第二介电层的表面；第一介电层与第二介电层结合，第二导电通道与第一虚拟导电通道连接。该通半导体集成装置过在结合第一介电层与第二介电层时，直接利用导电通道与虚拟导电通道形成电容，从而简化了电容的制作工艺并降了成本。但是无法增大电容密度。

因此，如何增大纳米电容密度，提高纳米电容的整体性能是目前本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维集成结构及其制备方法，增大了纳米电容密度，提高了纳米电容的整体性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供的三维集成结构，包括：

第一纳米电容，包括衬底，所述衬底具有第一沉积空间，所述第一沉积空间依次设有第一隔离介质、第一底部金属电极层、第一绝缘介质和第一顶部金属电极层；