[发明专利]包括其中电介质包括阳极多孔氧化物的电容器的电气器件和相应的制造方法

说明书

一种包括电容器的电气器件，包括：基板(100)；在基板上方的阳极多孔氧化物区域(105)；第一电容器电极区域(111A)，其布置在阳极多孔氧化物区域中，在阳极多孔氧化物区域中延伸，第一电容器电极区域具有垂直于顶表面的第一壁(108A)；第二电容器电极区域(111A)，其布置在阳极多孔氧化物区域中，在阳极多孔氧化物区域中延伸，第二电容器电极区域具有垂直于顶表面且面对第一电容器电极区域的第一壁的第二壁(108B,202B)，第一电容器电极区域的第一壁和第二电容器电极区域的第二壁由包括阳极多孔氧化物区域的一部分的电介质部分(112)分隔开。

技术领域

本发明涉及集成领域，并且更具体地，涉及电气器件、相关半导体产品及其制造方法。

背景技术

诸如电容器的电子部件可以以各种形式集成到半导体产品中。例如，可以通过形成由电介质层分隔开的两个平面电极而在半导体基板上方形成平面电容器。然而，平面电容器提供低电容密度，这意味着高值电容将消耗硅的显著的面积。

为了克服该问题，已经提出形成三维结构来增加电容器的电容。使用三维(3D)电容器已经实现了每m²一法拉数量级的电容密度。

3D电容器包括呈现浮雕的功能电极(例如，功能电极包括呈现浮雕的表面或者功能电极形成在诸如孔、洞、沟槽或柱的浮雕上)。通常，可以通过使用深反应离子蚀刻来形成导电3D结构，然后进行电介质和导电材料的后续沉积步骤以形成电容器。文献WO2007125510公开了用于形成这样的3D电容器的方法。

还已经提出了在通过对导电层进行阳极氧化形成的多孔绝缘结构的内部形成电容器，这样的结构在文献WO 2015/063420中公开。

虽然这些解决方案适合于增加集成电容器的电容，但是还存在对能够在高电压下操作的器件的需要。例如，存在对具有高击穿电压的电容器的需要。

还存在对包括呈现不同性质并且最特别地不同击穿电压的若干电容器的器件的需要。

鉴于上面的问题而做出本发明。

发明内容

本发明提供一种包括电容器的电气器件，包括：

基板；

在基板上方的阳极多孔氧化物区域，该阳极多孔氧化物区域具有顶表面；

第一电容器电极区域，其布置在阳极多孔氧化物区域中，在阳极多孔氧化物区域中从其顶表面延伸，第一电容器电极区域具有垂直于顶表面的第一壁；

第二电容器电极区域，其布置在阳极多孔氧化物区域中，在阳极多孔氧化物区域中从其顶表面延伸，第二电容器电极区域具有垂直于顶表面且面对第一电容器电极区域的第一壁的第二壁，

第一电容器电极区域的第一壁和第二电容器电极区域的第二壁由包括阳极多孔氧化物区域的一部分的电介质部分分隔开，使得由第一电容器电极区域、第二电容器电极区域和电介质部分形成电容器。

在湿法蚀刻槽中对金属层进行阳极氧化会引起在金属层中形成竖直孔的各向异性蚀刻，这是因为孔中的蚀刻速度比形成的氧化物的蚀刻速度快。这可以产生具有非常高的长径比(在1:50以上)的结构。

该多孔结构是氧化物，并且可以充当电介质，例如，其中孔保持为空的或者其中孔填充有电介质材料。在多孔结构中，孔可以占据(例如)80％的体积，这意味着电介质部分包括20％的阳极氧化物，而剩下的80％可以是空的或者填充有沉积材料。

通常，孔具有几十纳米(例如80纳米)数量级的直径。这意味着，如果用材料填充孔，则应当沉积孔直径的仅约一半的厚度来填充孔。这允许使用传统上用于薄膜沉积的沉积方法，同时获得包括例如80％的沉积材料的厚结构(孔的深度)。

因此，使用多孔结构使得能够形成电容器，其中通过以下容易地配置电容：