一种硅基MEMS超级电容器及其制备方法与流程

本发明属于新能源材料技术领域，尤其涉及一种硅基mems超级电容器及其制备方法。

背景技术：

超级电容器具有较高的储能密度、较大的放电功率、较长的循环寿命等显著特点，作为一种新型储能元件，在能源动力、交通运输、航空航天、汽车工业、生物医疗等各个方面发挥出越来越大的作用。随着微电子技术和微加工技术的发展，微机电系统(mems)的开发逐渐成熟。由于微机电系统(mems)技术能够使器件做到微型化、智能化、多功能、高集成度和大批量生产，该技术越来越受到人们的重视和青睐。对于电容器来说，如何尽可能的提高储能密度一直是业内关注的热点。根据电容器的储能原理，增大电极的比表面积和选用高k介质是两种行之有效的方法；同时，如何有效的增大电极的比表面积是业内亟待解决的热点和难点。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种硅基mems超级电容器及其制备方法，以有效增大超级电容器电极的比表面积。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种硅基mems超级电容器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、在硅片上旋涂一层光刻胶，通过交替排列的掩蔽层模板曝光、显影，在硅片上得到交替排列的掩膜结构；

步骤2、在步骤1得到的具有掩膜结构的硅片上采用气体刻蚀，得到三维柱状阵列，并对气体刻蚀后的硅片进行清洗、烘干；

步骤3、在气体刻蚀后的硅片的表面制备高k介质层；

步骤4、在高k介质层上制备上电极层，得到整片电容结构；

步骤5、对整片电容结构进行切割分块，得到所述的硅基mems超级电容器。

进一步的，步骤1中交替排列的掩蔽层模板上包括若干方形结构，单方形结构的边长为5-20μm，相邻两个方形结构的间隔尺寸为5-20μm。

进一步的，步骤2中气体刻蚀过程中的刻蚀气体采用六氟化硫，刻蚀深度为50-200μm。

进一步的，步骤3中高k介质层为hfo2薄膜，hfo2薄膜的沉积厚度为20-100nm。

进一步的，hfo2薄膜通过气相沉积工艺制备得到；气相沉积工艺具体为：利用铪源和氧源作为前驱体源，铪源采用四二甲胺基铪，氧源采用臭氧或水；沉积温度为200℃-400℃；铪源载气为100-200sccm的高纯氮气，脉冲时间0.1-2s、清洗时间为7-12s；氧源的载气为150-300sccm的高纯氮气，脉冲时间为0.1-4s，清洗时间为7-12s。

进一步的，步骤4中上电极层为tin薄膜，tin薄膜的沉积厚度为100-1000nm。

进一步的，tin薄膜通过气相沉积工艺制备得到；气相沉积工艺具体为：利用四二甲胺基钛或四氯化钛作为钛源，高纯氨气作为氮源；沉积温度为200℃-400℃；钛源载气为100-200sccm的高纯氮气，脉冲时间0.1-2s、清洗时间为5-15s；氮源的载气为40-100sccm的高纯氩气，脉冲时间2-12s、清洗时间为8-20s。

本发明还提供了一种硅基mems超级电容器，包括硅片、高k介质层及上电极层，硅片上刻蚀有三维柱状阵列，三维柱状阵列包括若干柱状结构；单个柱状结构的横截面为方形结构，柱状结构的高度为50-200μm；三维柱状阵列中相邻两个柱状结构的间距为5-20μm；硅片的三维柱状阵列的表面上沉积有高k介质层；上电极层沉积在高k介质层的表面。

进一步的，硅片采用重掺杂双抛硅片，重掺杂双抛硅片采用晶面为<100>晶向，电阻率为0.0015ω/cm的重掺杂双抛硅片。

进一步的，每个柱状结构的粗糙度小于100nm，底切小于1％；柱状结构的侧壁陡直度90°±2°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种硅基mems超级电容器的制备方法，制备过程简单，容易实现，便于大规模批量生产，通过在硅片上刻蚀出高密度三维柱状阵列，能够极大的提高超级电容器的比表面积，有效增大了电容密度；同时，本发明将硅片作为超级电容器的衬底，能够很好的实现超级电容器的半导体集成。

进一步的，通过采用hfo2薄膜作为介质层，该材料属于高k介质材料，温度稳定性好，介电性能优异。

本发明还提供了一种硅基mems超级电容器，超级电容器的三维柱状阵列有效提高了硅片比表面积，提高超级电容器器件的比能量和比功率；本发明结构简单，单元面积小，制备过程简单，容易实现，便于大规模批量生产。

进一步的，通过采用重掺杂硅片同时作为衬底和下电极，能很好的实现超级电容器的半导体集成，同时省去了制备下电极的过程。

附图说明

图1为本发明所述的超级电容器的整体结构示意图；

图2为本发明所述的超级电容器的制备方法流程图；

图3为本发明所述的交替排列的方形掩蔽层模板结构示意图；

图4为本发明实施例1所述的超级电容器的俯视sem图；

图5为本发明实施例1所述的超级电容器的截面sem图。

其中：1为硅片，2为高k介质层，3为上电极层，4为光刻胶，11柱状结构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考附图1所示，本发明一种硅基mems超级电容器，包括硅片1、高k介质层2及上电极层3，硅片1采用晶面为<100>晶向，常温电阻率为0.0015ω/cm的重掺杂双抛硅片；硅片1的一面上刻蚀有三维柱状阵列，三维柱状阵列包括若干柱状结构11；单个柱状结构11的侧壁陡直度为90°±2°，粗糙度为<100nm，底切<1％；单个柱状结构11的横截面为方形结构，高度为50-200μm；三维柱状阵列中相邻两个柱状结构11的间距为5-20μm，为提供足够的比表面积。高k介质层2沉积在具有三维柱状阵列硅片1的表面，高k介质层为hfo2薄膜，hfo2薄膜的厚度为20-100nm；上电极层3设置在高k介质层2上，上电极层2为tin薄膜，tin薄膜的厚度为100-1000nm。

参考附图2所示，本发明一种硅基mems超级电容器制备方法，包括以下步骤：

步骤1、硅片清洗

硅片1选取重掺杂双抛硅片，用作超级电容器的下电极；重掺杂双抛硅片采用晶面为<100>晶向，常温电阻率在0.0015ω/cm的重掺杂双抛硅片；对硅片1进行清洗，以去除硅片1上的有机油、无机油、氧化膜和金属离子；硅片1清洗时，依次采用丙酮、酒精、去离子水及异丙醇超声清洗，并采用氮气吹干，置于烘箱烘干后，获得洁净的硅片1；

步骤2、光刻显影

在洁净的硅片1一面采用旋转涂胶方法均匀涂上一层光刻胶4，光刻胶4的旋涂厚度为10μm；在硅片1上旋涂光刻胶4时，采用匀胶机，在洁净的硅片的一面上旋涂ar-3210型紫外光刻胶，匀胶机的转速为2000r/min。

然后，通过交替排列的方形掩蔽层模板曝光、显影，在硅片1的一面获得交替排列的方形掩膜结构；交替排列的方形掩蔽层模板的尺寸特征为边长尺寸范围为5-20μm，间隔尺寸为5-20μm；曝光过程采用掩膜光刻机，以接触式曝光的方式得到方形结构；显影过程采用ar-300-26型显影液显影，最终在硅片1的一面得到交替排列的方形掩膜结构。

步骤3、深硅刻蚀

在步骤2中得到的具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上，采用干法刻蚀方式，得到三维柱状阵列，并对硅片1进行清洗、烘干；

气体刻蚀过程首先将具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上放入深硅刻蚀机反应室，通入流量为60sccm的刻蚀气体，刻蚀气体为六氟化硫，刻蚀功率为400w，在硅片1上刻蚀得到三维柱状阵列，三维柱状阵列包括若干柱状结构11；单个柱状结构11的横截面为方形结构，柱状结构11的高度为50-200μm；三维柱状阵列中相邻两个柱状结构11的间距为5-20μm；每个柱状结构11的粗糙度小于100nm，底切小于1％；柱状结构11的侧壁陡直度90°±2°。

硅片1刻蚀完成后对硅片进行清洗，清洗过程将具有三维柱状阵列的硅片1放入氧离子去胶机反应腔内，通入流量为25sccm的高纯氧气，高纯氧气纯度为99.7％，设定刻蚀功率为500w，刻蚀时间5min；取出硅片1后，分别采用boe溶液及浓酸混合溶液，对硅片1的表面进行清洗，浓酸混合溶液采用浓硫酸和双氧水的混合溶液；其中，boe溶液采用49％氢氟酸水溶液和40％氟化铵水溶液的按体积比为1:6-1:10的比例配置而成；浓酸混合溶液中浓硫酸和双氧水按体积比为4:1的比例配置而成；然后对硅片1采用氮气吹干、烘箱烘干，烘箱烘干温度为120℃。

步骤4、高k介质层制备

在步骤3中具有三维柱状阵列的硅片1上，采用气相沉积的方法，制备一层高k介质层2，高k介质层2沉积在三维柱状阵列1的表面上；高k介质层2为hfo2薄膜，hfo2薄膜的厚度为20-100nm。

高k介质层2制备时，采用气相沉积法利用等离子体增强原子层沉积设备，将铪源和氧源作为前驱体源，在具有高密度三维柱状阵列的硅片1表面沉积厚度为20-100nm的三维均匀保形的hfo2薄膜；铪源采用四二甲胺基铪，氧源采用臭氧或水；沉积温度为200-400℃，铪源载气为100-200sccm的高纯氮气，脉冲时间0.1-2s、清洗时间为7-12s，氧源的载气为150-300sccm的高纯氮气、脉冲时间为0.1-4s、清洗时间为7-12s。

步骤5、上电极层制备

在步骤4中的高k介质层2上，采用气相沉积的方法制备上电极层3，得到整片电容结构；上电极层3为tin薄膜，tin薄膜的厚度为100-1000nm。

tin薄膜的沉积过程中采用等离子体增强原子层沉积设备，利用四二甲胺基钛或四氯化钛作为钛源，以高纯氨气作为氮源，在hfo2薄膜上沉积厚度为100-1000nm的tin薄膜作为超级电容器的上电极层，得到整片电容结构；沉积温度为200-400℃，钛源载气为100-200sccm的高纯氮气，脉冲时间0.1-2s、清洗时间为5-15s；氮源的载气为40-100sccm的高纯氩气，脉冲时间2-12s、清洗时间为8-20s。

步骤6、切割

将步骤5中得到整片电容结构利用切割机切割分块，按照预设不同的尺寸切割得到不同储能大小的超级电容器，超级电容器的尺寸大小为0.25-4mm²。

实施例1

本发明一种硅基mems超级电容器制备方法，包括以下步骤：

步骤1、硅片清洗

硅片1选取重掺杂双抛硅片，用作超级电容器的下电极；重掺杂双抛硅片采用晶面为<100>晶向，常温电阻率在0.0015ω/cm的重掺杂双抛硅片；对硅片1进行清洗，以去除硅片1上的有机油、无机油、氧化膜和金属离子；硅片1清洗时，依次采用丙酮、酒精、去离子水及异丙醇分别超声清洗10min，获得洁净的硅片；

步骤2、光刻显影

在洁净的硅片1一面采用旋转涂胶方法均匀涂上一层光刻胶4，光刻胶4的旋涂厚度为10μm；在硅片1上旋涂光刻胶4时，采用匀胶机，在洁净的硅片的一面上旋涂ar-3210型紫外光刻胶，匀胶机的转速为2000r/min；

然后，通过交替排列的方形掩蔽层模板曝光、显影，在硅片1的一面获得交替排列的方形掩膜结构；交替排列的方形掩蔽层模板的尺寸特征为边长尺寸为5μm，间隔尺寸为5μm；曝光过程采用掩膜光刻机，以接触式曝光的方式得到方型结构；显影过程采用ar-300-26型显影液显影，最终在硅片1的一面得到交替排列的方形掩膜结构。

步骤3、深硅刻蚀

在步骤2中得到的具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上，采用气体刻蚀方式，得到三维柱状阵列，并对硅片1进行清洗、烘干；

气体刻蚀过程首先将具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上放入深硅刻蚀机反应室，通入流量为60sccm的刻蚀气体，刻蚀气体选用电子级六氟化硫，刻蚀功率为400w，在硅片1上刻蚀得到三维柱状阵列，三维柱状阵列包括若干柱状结构11；单个柱状结构11的横截面为方形结构，柱状结构11的高度为50μm；三维柱状阵列中相邻两个柱状结构11的间距为5μm；每个柱状结构(11)的粗糙度小于100nm，底切小于1％；柱状结构(11)的侧壁陡直度90°±2°；

硅片1刻蚀完成后对硅片进行清洗，清洗过程将具有三维柱状阵列的硅片放入氧离子去胶机反应腔内，通入流量为25sccm的高纯氧气，设定刻蚀功率为500w，刻蚀时间5min；取出硅片1后，分别采用boe溶液及浓酸混合溶液，对硅片1的表面进行清洗，浓酸混合溶液采用浓硫酸和双氧水的混合溶液；其中，boe溶液采用49％氢氟酸水溶液和40％氟化铵水溶液的按体积比为1:6的比例配置而成；浓酸混合溶液中浓硫酸和双氧水按体积比为4:1的比例配置而成；然后对硅片1采用氮气吹干、烘箱烘干，烘箱烘干温度为120℃。

步骤4、高k介质层制备

在步骤3中具有三维柱状阵列的硅片1上，采用气相沉积的方法，制备一层高k介质层2，高k介质层2沉积在三维柱状阵列1的表面上；高k介质层2为hfo2薄膜，hfo2薄膜的厚度为20nm。

高k介质层2制备时，采用等离子体增强原子层沉积设备，利用铪源和氧源作为前驱体源，在具有高密度三维柱状阵列的硅片1表面沉积厚度为20nm的三维均匀保形的hfo2薄膜；铪源采用四二甲胺基铪，氧源采用臭氧；沉积温度为200℃，铪源载气为100sccm的高纯氮气，脉冲时间0.1s、清洗时间为7s，氧源的载气为150sccm的高纯氮气、脉冲时间为0.1s、清洗时间为7s。

步骤5、上电极层制备

在步骤4中的高k介质层2上，采用气相沉积的方法，制备上电极层3，得到整片电容结构；上电极层3为tin薄膜，tin薄膜的厚度为100nm。tin薄膜的沉积过程中采用等离子体增强原子层沉积设备，利用四二甲胺基钛或四氯化钛作为钛源，以高纯氨气作为氮源，在hfo2薄膜上沉积厚度为100nm的tin薄膜作为超级电容器的上电极层，得到整片电容结构；沉积温度为200℃，钛源载气为100sccm的高纯氮气，脉冲时间0.1s、清洗时间为5s；氮源的载气为40sccm的高纯氩气，脉冲时间2s、清洗时间为8s。

步骤6、切割

将步骤5中得到整片电容结构利用切割机切割，按照预设不同的尺寸切割得到不同储能大小的超级电容器模块，尺寸在0.25-4mm²之间。

实施例2

本发明一种硅基mems超级电容器制备方法，包括以下步骤：

步骤1、硅片清洗

硅片1选取重掺杂双抛硅片，用作超级电容器的下电极；重掺杂双抛硅片采用晶面为<100>晶向，常温电阻率在0.0015ω/cm的重掺杂双抛硅片；对硅片1进行清洗，以去除硅片1上的有机油、无机油、氧化膜和金属离子；硅片1清洗时，依次采用丙酮、酒精、去离子水及异丙醇分别超声清洗10min，获得洁净的硅片；

步骤2、光刻显影

在洁净的硅片1一面采用旋转涂胶方法均匀涂上一层光刻胶4，光刻胶4的旋涂厚度为10μm；在硅片1上旋涂光刻胶4时，采用匀胶机，在洁净的硅片的一面上旋涂ar-3210型紫外光刻胶，匀胶机的转速为2000r/min；

然后，通过交替排列的方形掩蔽层模板曝光、显影，在硅片1的一面获得交替排列的方形掩膜结构；交替排列的方形掩蔽层模板的尺寸特征为边长尺寸为15μm，间隔尺寸为15μm；曝光过程采用掩膜光刻机，以接触式曝光的方式得到方型结构；显影过程采用ar-300-26型显影液显影，最终在硅片1的一面得到交替排列的方形掩膜结构。

步骤3、深硅刻蚀

在步骤2中得到的具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上，采用干法刻蚀方式，得到三维柱状阵列，并对硅片1进行清洗、烘干；

气体刻蚀过程首先将具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上放入深硅刻蚀机反应室，通入流量为60sccm的刻蚀气体，刻蚀气体选用电子级六氟化硫，刻蚀功率为400w，在硅片1上刻蚀得到三维柱状阵列，三维柱状阵列包括若干柱状结构11；单个柱状结构11的横截面为方形结构，柱状结构11的高度为100μm；三维柱状阵列中相邻两个柱状结构11的间距为15μm；每个柱状结构11的粗糙度小于100nm，底切小于1％；柱状结构11的侧壁陡直度90°±2°。

硅片1刻蚀完成后对硅片进行清洗，清洗过程将具有三维柱状阵列的硅片放入氧离子去胶机反应腔内，通入流量为25sccm的高纯氧气，设定刻蚀功率为500w，刻蚀时间5min；取出硅片1后，分别采用boe溶液及浓酸混合溶液，对硅片1的表面进行清洗，浓酸混合溶液采用浓硫酸和双氧水的混合溶液；其中，boe溶液采用49％氢氟酸水溶液和40％氟化铵水溶液的按体积比为1:8的比例配置而成；浓酸混合溶液中浓硫酸和双氧水按体积比为4:1的比例配置而成；然后对硅片1采用氮气吹干、烘箱烘干，烘箱烘干温度为120℃。

步骤4、高k介质层制备

在步骤3中具有三维柱状阵列的硅片1上，采用气相沉积的方法，制备一层高k介质层2，高k介质层2沉积在三维柱状阵列1的表面上；高k介质层2为hfo2薄膜，hfo2薄膜的厚度为60nm；高k介质层2制备时，采用等离子体增强原子层沉积设备，利用铪源和氧源作为前驱体源，在具有高密度三维柱状阵列的硅片1表面沉积厚度为60nm的三维均匀保形的hfo2薄膜；铪源采用四(二甲胺基)铪，氧源采用臭氧；沉积温度为300℃，铪源载气为150sccm的高纯氮气，脉冲时间0.15s、清洗时间为9s，氧源的载气为230sccm的高纯氮气、脉冲时间为2s、清洗时间为9s。

步骤5、上电极层制备

在步骤4中的高k介质层2上，采用气相沉积的方法，制备上电极层3，得到整片电容结构；上电极层3为tin薄膜，tin薄膜的厚度为600nm。tin薄膜的沉积过程中采用等离子体增强原子层沉积设备，利用四(二甲胺基)钛或四氯化钛作为钛源，以高纯氨气作为氮源，高纯氨气的纯度为99.9995％，在hfo2薄膜上沉积厚度为600nm的tin薄膜作为超级电容器的上电极层，得到整片电容结构；沉积温度为300℃，钛源载气为150sccm的高纯度氮气，脉冲时间0.15s、清洗时间为10s；氮源的载气为70sccm的高纯氩气，脉冲时间8s、清洗时间为14s。

步骤6、切割

将步骤5中得到整片电容结构利用切割机切割，按照预设不同的尺寸切割得到不同储能大小的超级电容器模块，尺寸在0.25-4mm²之间。

实施例3

本发明一种硅基mems超级电容器制备方法，包括以下步骤：

步骤1、硅片清洗

硅片1选取重掺杂双抛硅片，用作超级电容器的下电极；重掺杂双抛硅片采用晶面为<100>晶向，常温电阻率在0.0015ω/cm的重掺杂双抛硅片；对硅片1进行清洗，以去除硅片1上的有机油、无机油、氧化膜和金属离子；硅片1清洗时，依次采用丙酮、酒精、去离子水及异丙醇分别超声清洗10min，获得洁净的硅片；

步骤2、光刻显影

在洁净的硅片1一面采用旋转涂胶方法均匀涂上一层光刻胶4，光刻胶4的旋涂厚度为10μm；在硅片1上旋涂光刻胶4时，采用匀胶机，在洁净的硅片的一面上旋涂ar-3210型紫外光刻胶，匀胶机的转速为2000r/min；

然后，通过交替排列的方形掩蔽层模板曝光、显影，在硅片1的一面获得交替排列的方形掩膜结构；交替排列的方形掩蔽层模板的尺寸特征为边长尺寸为20μm，间隔尺寸为20μm；曝光过程采用掩膜光刻机，以接触式曝光的方式得到方型结构；显影过程采用ar-300-26型显影液显影，最终在硅片1的一面得到交替排列的方形掩膜结构。

步骤3、深硅刻蚀

在步骤2中得到的具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上，采用干法刻蚀方式，得到三维柱状阵列，并对硅片1进行清洗、烘干；

气体刻蚀过程首先将具有交替排列的方形掩膜结构的硅片1上放入深硅刻蚀机反应室，通入流量为60sccm的刻蚀气体，刻蚀气体选用电子级六氟化硫，刻蚀功率为400w，在硅片1上刻蚀得到三维柱状阵列，三维柱状阵列包括若干柱状结构11；单个柱状结构11的横截面为方形结构，柱状结构11的高度为200μm；三维柱状阵列中相邻两个柱状结构11的间距为20μm；每个柱状结构11的粗糙度小于100nm，底切小于1％；柱状结构11的侧壁陡直度90°±2°。

硅片1刻蚀完成后对硅片进行清洗，清洗过程将具有三维柱状阵列的硅片放入氧离子去胶机反应腔内，通入流量为25sccm的高纯氧气，设定刻蚀功率为500w，刻蚀时间5min；取出硅片1后，分别采用boe溶液及浓酸混合溶液，对硅片1的表面进行清洗，浓酸混合溶液采用浓硫酸和双氧水的混合溶液；其中，boe溶液采用49％氢氟酸水溶液和40％氟化铵水溶液的按体积比为1:10的比例配置而成；浓酸混合溶液中浓硫酸和双氧水按体积比为4:1的比例配置而成；然后对硅片1采用氮气吹干、烘箱烘干，烘箱烘干温度为120℃。

步骤4、高k介质层制备

在步骤3中具有三维柱状阵列的硅片1上，采用气相沉积的方法，制备一层高k介质层2，高k介质层2沉积在三维柱状阵列1的表面上；高k介质层2为hfo2薄膜，hfo2薄膜的厚度为100nm；高k介质层2制备时，采用等离子体增强原子层沉积设备，利用铪源和氧源作为前驱体源，在具有高密度三维柱状阵列的硅片1表面沉积厚度为100nm的三维均匀保形的hfo2薄膜；铪源采用四二甲胺基铪，氧源采用臭氧；沉积温度为400℃，铪源载气为200sccm的高纯氮气，脉冲时间2s、清洗时间为12s，氧源的载气为300sccm的高纯氮气、脉冲时间为4s、清洗时间为12s。

步骤5、上电极层制备

在步骤4中的高k介质层2上，采用气相沉积的方法，制备上电极层3，得到整片电容结构；上电极层3为tin薄膜，tin薄膜的厚度为1000nm。tin薄膜的沉积过程中采用等离子体增强原子层沉积设备，利用四(二甲胺基)钛或四氯化钛作为钛源，以高纯氨气作为氮源，高纯氨气的纯度为99.9995％，在hfo2薄膜上沉积厚度为1000nm的tin薄膜作为超级电容器的上电极层，得到整片电容结构；沉积温度为400℃，钛源载气为200sccm的高纯度氮气，脉冲时间2s、清洗时间为15s；氮源的载气为100sccm的高纯氩气，脉冲时间12s、清洗时间为20s。

步骤6、切割

将步骤5中得到整片电容结构利用切割机切割，按照预设不同的尺寸切割得到不同储能大小的超级电容器模块，尺寸在0.25-4mm²之间。

参考附图3所示，附图3给出了本发明所述的交替排列的方形掩蔽层模板结构示意图，交替排列的方形掩蔽层模板采用，方形掩蔽层模板上包括若干方形结构，方形结构的边长为20μm，相邻两个方形结构的间隔尺寸为10μm，有效增大了超级电容器电极的比表面积。

参考附图4所示，附图4给出了本发明所述的超级电容器的俯视sem图，从附图4中可以看出，制备完成后，方形柱状结构的形状与预设尺寸一致，结构完整；方形柱状结构上覆盖的介质层薄膜和上电极层薄膜表面平整。

参考附图5所示，附图5给出了本发明所述的超级电容器的截面sem图，从附图5中可以看出，方形柱状结构的顶部、底部及侧面光滑；介质层薄膜和上电极薄膜均匀覆盖，有效保证了超级电容器的性能。

本发明一种硅基mems超级电容器的制备方法，制备过程简单，容易实现，便于大规模批量生产，通过在硅片上刻蚀出高密度三维柱状阵列，能够极大的提高超级电容器的比表面积，有效增大了电容密度。本发明一种硅基mems超级电容器，超级电容器的三维柱状阵列有效提高了硅片比表面积，提高超级电容器器件的比能量和比功率。通过采用重掺杂硅片同时作为衬底和下电极，能很好的实现超级电容器的半导体集成，同时省去了制备下电极的过程。通过采用hfo2薄膜作为介质层，该材料属于高k介质材料，温度稳定性好，介电性能优异。

以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。