一种3D电容器及其制作方法与流程

本申请涉及半导体的，尤其是涉及一种3d电容器及其制作方法。

背景技术：

1、电容器是集成电路和半导体器件的重要部分。例如，电容器可以被用作存储器器件中的信息存储单元。存储器器件可以包括多个存储器单元，其中，存储器单元可以包括选择器以控制对诸如电容器的存储器单元的存取。除了存储器器件之外，电容器还可用于很多其他应用中。

2、随着半导体技术的发展，为追求更高器件密度、更高性能、和更低成本的纳米技术工艺节点，来自制造和设计的挑战使得三维(3d)器件应运而生。随着3d器件的发展，需要用于3d器件的电容器。3d电容技术是一种新型电容感应技术，其核心原理是采用三维结构的电容感应元件，以感受环境中的物理参数变化，如温度、湿度、光线等，进而转化为电信号，并通过处理电路将其输出或者储存。3d电容技术与传统电容技术最大的差异在于其结构，传统的电容元件多为二维结构，而3d电容则增加了一个维度，使其能够灵敏地感应三维空间中各种物理参数变化。尽管现有电容器以及电容器的制造方法通常足以用于它们的预期目的，目前的电容器可能具有有限的容量，从而导致不足的功率密度或信息容量，因此它们在某些方面不能够完全满足要求，仍有进一步发展的空间。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的技术问题，本申请提出了一种3d电容器及其制作方法。

2、第一方面，本申请提出了一种3d电容器，包括：玻璃基底、第一电极、第二电极和介电层，所述玻璃基底上设置有若干个通孔，并在所述玻璃基底的上表面形成若干个凸块结构，所述第一电极、所述第二电极和所述介电层分别延伸以填充所述若干个通孔，延伸以覆盖所述玻璃基底的部分表面，并且延伸以形成所述凸块结构，从而所述第一电极、所述第二电极和所述介电层在所述通孔、所述玻璃基底的部分表面和所述凸块结构中分别形成同一个所述电容器的有效功能层。

3、通过采用上述技术方案，电容器的电容与电容器的面积呈线性比例，电容极板的面积越大，所容纳的电荷就越多，电容量也就越大，通过在玻璃基底内形成通孔，同时在玻璃基底的表面形成凸块结构，使电容器的第一电极、第二电极和介电层在玻璃基底的通孔、部分表面和凸块结构中分别形成同一个电容器的有效功能层，充分利用了玻璃基底的有效面积的同时通过凸块结构进一步扩大了电容面积，在同样材料和厚度的情况下，这种3d电容器通过大幅度地增加有效面积，从而极大地增加容值，进而具有更高的电容密度。

4、优选的，所述第一电极、所述第二电极和所述介电层进一步延伸以覆盖所述玻璃基底的上下表面，并且在上表面的部分和下表面的部分分别通过所述通孔连通。

5、优选的，所述凸块结构与所述通孔在所述玻璃基底的表面上交叉间隔分布。

6、通过采用上述技术方案，充分利用玻璃基底的空间，较大限度地增加电容面积。

7、优选的，所述第一电极、第二电极和介电层在所述玻璃基底表面向所述凸块结构中形成倒“u”形。

8、通过采用上述技术方案，充分利用凸块结构的侧面面积，较大限度地增加电容面积。

9、优选的，在所述通孔中的所述介电层以围绕所述通孔侧面的形式延伸。

10、优选的，所述玻璃基底的下表面也相对应地形成有若干个凸块结构，所述第一电极、所述第二电极和所述介电层在所述通孔、所述玻璃基底的部分表面和所述凸块结构中分别形成同一个所述电容器的有效功能层。

11、通过采用上述技术方案，使玻璃基底的下表面也形成对称的凸块结构，进一步地扩大了电容面积，从而增加容值。

12、优选的，所述第二电极和所述介电层还设置有使所述第一电极裸露的开口。

13、通过采用上述技术方案，打开第二电极和介电层使第一电极裸露，便于使用时第一电极的引出。

14、优选的，所述通孔通过tgv技术制成。

15、第二方面，本申请还提出了一种3d电容器的制作方法，所述方法包括以下步骤：

16、s1：提供玻璃基底，通过tgv工艺对玻璃基底进行穿孔，形成通孔；

17、s2：在通孔内和玻璃基底的部分表面沉积连续的金属，并进行光刻、电镀和去胶，在玻璃基底的上表面沉积形成若干个凸起，形成第一电极；

18、s3：在第一电极的表面沉积连续的电介质材料，形成介电层；

19、s4：在介电层的外侧沉积连续的金属，并完全填充通孔，形成第二电极。

20、通过采用上述技术方案，制作一种更高器件密度、更大电容量的3d电容器。

21、优选的，所述方法还包括s5：通过光刻在所述第二电极和所述介质层上形成使所述第一电极裸露的开口，从而引出所述第一电极。

22、通过采用上述技术方案，打开第二电极和介电层使第一电极的部分裸露，便于使用时第一电极的引出。

23、优选的，在所述s2中，还包括在玻璃基底的下表面也对称形成若干个凸起，形成第一电极。

24、综上所述，本申请提出了一种3d电容器及其制作方法，该3d电容器包括：玻璃基底、第一电极、第二电极和介电层，所述玻璃基底上设置有若干个通孔，并在所述玻璃基底的上表面形成若干个凸块结构，所述第一电极、所述第二电极和所述介电层分别延伸以填充所述若干个通孔，延伸以覆盖所述玻璃基底的部分表面，并且延伸以形成所述凸块结构，从而所述第一电极、所述第二电极和所述介电层在所述通孔、所述玻璃基底的部分表面和所述凸块结构中分别形成同一个所述电容器的有效功能层。其充分利用了玻璃基底表面及通孔的有效面积，同时通过凸块结构进一步扩大了电容面积，在同样材料和厚度的情况下，这种3d电容器通过大幅度地增加有效面积，从而极大地增加容值，进而具有更高的电容密度。

技术特征：

1.一种3d电容器，其特征在于，包括：玻璃基底、第一电极、第二电极和介电层，所述玻璃基底上设置有若干个通孔，并在所述玻璃基底的上表面形成若干个凸块结构，所述第一电极、所述第二电极和所述介电层分别延伸以填充所述若干个通孔，延伸以覆盖所述玻璃基底的部分表面，并且延伸以形成所述凸块结构，从而所述第一电极、所述第二电极和所述介电层在所述通孔、所述玻璃基底的部分表面和所述凸块结构中分别形成同一个所述电容器的有效功能层。

2.根据权利要求1所述的一种3d电容器，其特征在于：所述第一电极、所述第二电极和所述介电层进一步延伸以覆盖所述玻璃基底的上下表面，并且在上表面的部分和下表面的部分分别通过所述通孔连通。

3.根据权利要求1所述的一种3d电容器，其特征在于：所述凸块结构与所述通孔在所述玻璃基底的表面上交叉间隔分布。

4.根据权利要求1所述的一种3d电容器，其特征在于：所述第一电极、第二电极和介电层在所述玻璃基底表面向所述凸块结构中形成倒“u”形。

5.根据权利要求1所述的一种3d电容器，其特征在于：在所述通孔中的所述介电层以围绕所述通孔侧面的形式延伸。

6.根据权利要求1所述的一种3d电容器，其特征在于：所述玻璃基底的下表面也相对应地形成有若干个凸块结构，所述第一电极、所述第二电极和所述介电层在所述通孔、所述玻璃基底的部分表面和所述凸块结构中分别形成同一个所述电容器的有效功能层。

7.根据权利要求1所述的一种3d电容器，其特征在于：所述第二电极和所述介电层还设置有使所述第一电极裸露的开口。

8.根据权利要求1所述的一种3d电容器，其特征在于：所述通孔通过tgv技术制成。

9.一种3d电容器的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种3d电容器的制作方法，其特征在于，还包括：

11.根据权利要求9所述的一种3d电容器的制作方法，其特征在于：在所述s2中，还包括在所述玻璃基底的下表面也形成若干个凸起，形成第一电极。

技术总结本申请涉及一种3D电容器及其制作方法，3D电容器包括玻璃基底、第一电极、第二电极和介电层，玻璃基底上设置有若干个通孔，并在所述玻璃基底的上表面形成若干个凸块结构，所述第一电极、第二电极和介电层分别延伸以填充所述若干个通孔，延伸以覆盖所述玻璃基底的部分表面，并且延伸以形成所述凸块结构，从而所述第一电极、第二电极和介电层在通孔、玻璃基底的部分表面和凸块结构中分别形成同一个所述电容器的有效功能层。其充分利用了玻璃基底表面及通孔的有效面积，同时通过凸块结构进一步扩大了电容面积，在同样材料和厚度的情况下，这种3D电容器通过大幅度地增加有效面积，从而极大地增加容值，进而具有更高的电容密度。技术研发人员：甘久辉,姜峰受保护的技术使用者：厦门云天半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1