电化学蚀刻衬底而在衬底内形成的多孔硅层284。在一个实施例中，多孔硅层284包括具有小于近似100纳米的平均孔直径的孔。多孔硅层可以是具有有着在近似2纳米和近似50纳米之间的平均孔直径的中孔的中孔硅层。在多孔硅层上形成第一导电层286 (例如SiC、TiN等)。在一个实施例中，通过原子层沉积形成第一导电层286 (例如TiN)。可替换地，第一导电层286可以包括通过使用至少一个气相处理来碳化多孔硅层而形成的碳化硅(SiC)层。SiC层是高度稳定的表面。在另一实施例中，第一导电层包括通过以小于近似650摄氏度的温度使用至少一个气相处理来碳化多孔硅层形成的烃终止硅层。烃终止多孔硅表面可以用作导电电极或者多孔硅层可以被功能化并且然后被用作导电电极。多孔硅层可以具有可以与诸如电介质层之类的后续层反应的原子团(radical)。多孔硅层被功能化以制备用于后续层的表面。还可以通过使用液相处理来形成硅烷化或衍生化的多孔Si。
[0016]在第一导电层上形成第一电介质层288(例如高k电介质层、超高k电介质层)。在第一电介质层上形成第二导电层290 (例如诸如镍之类的电镀金属，掺杂多晶硅的CVD、TiN的ALD)。因此形成MM或金属-绝缘体-半导体(MIS)电容器280。
[0017]在实施例中，电容器的漏电流的目标是小于105A/cm2，其将会要求在5_20nm的范围中和然后至少1nm的电介质层厚度以完成用于顶部导电层的填充。这将会要求具有近似30-50nm的最小直径的电化学蚀刻孔。为了填充超高纵横比，渐缩孔已经用于改进ALD，如图4A中所示，并且已经成功证实截流(stop-flow)原子层沉积，如图4B中所示。
[0018]图2B是根据本发明的实施例的电容器200的横截面视图。衬底210包括可以通过电化学蚀刻衬底而在衬底内形成的多孔硅层220。在一个实施例中，多孔硅层220包括具有小于近似100纳米的平均孔直径的孔。多孔硅层可以是具有有着在近似2纳米和近似50纳米之间的平均孔直径的中孔的中孔硅层。在多孔硅层220上形成第一导电层230 (例如SiC、TiN等)。在一个实施例中，通过原子层沉积形成第一导电层230 (例如TiN)。可替换地，第一导电层230可以包括通过使用至少一个气相处理的多孔硅层的碳化而形成的碳化硅(SiC)层。在另一实施例中，第一导电层包括通过以小于近似650摄氏度的温度使用至少一个气相处理来碳化多孔硅层而形成的烃终止硅层。
[0019]在第一导电层230上形成第一电介质层240 (例如高k电介质层、超高k电介质层)。在第一电介质层上形成第二导电层250 (例如诸如镍之类的电镀金属，掺杂多晶硅的CVD,TiN的ALD)。可以在第二导电层上形成第二电介质层260 (例如高k电介质层、超高k电介质层)。可以在第二电介质层上形成第三导电层270 (例如诸如镍之类的电镀金属，掺杂多晶硅的CVD、TiN的ALD)。如果期望附加电容，则可选地添加层260和270。因此形成MIMIM 或 MMIS 电容器 200。
[0020]在一个实施例中，电容器包括可以用于高频(例如一或更大Ghz，十或更大Ghz)去耦应用的一个或多个高k电介质层。在另一实施例中，电容器包括一个或多个巨介电常数层，其具有近似5000或更大的介电常数k以用于较低频率(例如直至近似10千赫兹)能量储存应用。
[0021]较小深度多孔(例如30-100nm平均孔直径)硅可以被电化学地形成有比可以利用诸如光刻和干法蚀刻之类的现有方案获得的高得多的纵横比。可以电化学地形成孔渐缩以改进侧壁覆盖。原子层沉积(ALD)被用于在超高纵横比结构(例如纵横比大于10，000)中沉积高k电介质以用于高频MIS或MIM电容器。
[0022]碳化可以用于处理硅中的孔开口的表面以产生稳定的导电表面。ALD可以用于沉积MIM结构的顶部和或底部导电层。可替换地，电沉积可以用于沉积顶部电极。
[0023]图3A图示了示出根据本发明的实施例的具有在渐缩多孔硅中形成的渐缩孔开口的结构的扫描电子显微镜(SEM)图像300。MIMIM电容器可以在图像300中的硅孔的表面上形成并且可以包括经碳化的硅或TiN作为第一电极和用于高k电介质和除最终导体之外的导体的ALD膜，所述最终导体是电镀导体。图3B-3D图示了示出根据本发明的实施例的多孔硅中的图像300的不同区的放大视图的SEM图像312、322和332。图像312示出多孔硅的上部区。图像322示出多孔硅的内部区。图像332示出靠近与衬底的界面的多孔硅的下部区。
[0024]图4A图示了示出根据本发明的实施例的具有带有多孔硅区410的衬底420的渐缩结构的扫描电子显微镜(SEM)图像400。多孔硅区410包括渐缩孔。渐缩允许工艺气体在电容器的制作期间穿透到孔或沟道中。
[0025]图4B图示了根据本发明的一个实施例的多孔硅450的Ti/Si比与深度的关系的图表440。TiN已经沉积在渐缩多孔硅450上。Ti/Si比贯穿多孔硅450相对恒定。多孔硅450具有近似9微米的深度。
[0026]利用正确的蚀刻剂，应当可能从各种材料、特别是诸如锗、SiGe和GaAs之类的半导体材料以及诸如铝之类的材料制得具有所描述的特性的多孔结构。作为示例，多孔硅结构可以通过利用氢氟酸(HF)和酒精(乙醇、甲醇、异丙基等)的混合物蚀刻硅衬底来产生。更一般地，多孔硅和其它多孔结构可以通过诸如阳极化和染色蚀刻之类的工艺来形成。
[0027]在某些实施例中，孔具有小于10nm的平均直径和近似10微米的深度。可以针对特定实施例选择针对孔的直径的该尺寸上限以便最大化那些实施例的多孔结构的表面面积。较小(例如较窄)孔导致针对每一个导电结构的增加的总体表面面积，因为较大数目的这样的较窄孔可以适应给定尺寸的导电结构。因为电容与表面面积成比例，所以以所描述的方式在尺寸方面受约束的孔将很可能并且有利地导致具有增加的电容的电容器。(孔的其它维度，例如其长度，也可以被操纵以便增加表面面积(或实现某种其它结果)一一即，较长的沟道相比于较短的那些是优选的一一但是以其他方式很可能不及以上讨论的最小维度重要)。
[0028]图5是根据本发明的实施例的表示微电子设备1000的框图。如图5中所图示的，微电子设备1000可以包括衬底1002、衬底1002之上的微处理器1004和与微处理器1004相关联的能量储存设备(例如电容器)1006。能量储存设备(例如电容器)1006可以远离微处理器1004位于衬底1002上(例如，管芯侧电容器)，如以实线所图示的，或者其可以位于微处理器1004本身上(例如，在微处理器上方的构建层中)，如以虚线所图示的。在一个实施例中，能量储存设备(例如电容器)1006包括在衬底内形成的多孔硅层。多孔硅层包括具有小于100纳米的平均孔直径的孔。在多孔硅层上形成第一导电层并且在第一导电层上形成第一电介质层。在第一电介质层上形成第二导电层。可以在第二导电层上形成第二电介质层并且可以在第二电介质层上形成第三导电层。能量储存设备可以向微处理器提供功率