一种电子元件、电子设备及其制造方法与流程

本公开内容涉及集成电路及其制造方法，更具体而言，涉及一种电子元件及其制造方法。

背景技术：

1、随着集成电路制造技术的发展，现有技术中已经将集成电路制造技术应用于微型电容元件的生产制造中。目前市场上常见的一种微型电容元件主要是以日本村田为代表的y型三维立体电容。

2、如图1所示，所述y型三维立体电容采用光刻技术在单一衬底，例如晶圆1上雕刻成y字型立体结构，然后沉积生长成电极/绝缘层/电极的三层复合结构，利用微型结构增加表面积，实现大的容值。然而y型三维立体电容2一般采用深沟槽刻蚀的方式完成，深沟槽的深度受现有集成电路制造工艺能力的限制无法刻蚀太深，进而限制了单位面积高电容值的需求；而且如果深沟槽深度过深将引起所述深沟槽顶部和底部厚度不均匀以及造成所述晶圆外围和中心处不均匀，影响产品品质；此外深沟槽结构介电层厚度受限制，难以做到满足高电压需求；再加上此种结构拐角多，造成电极板厚度的沉积生长不均匀，影响电容容值的准确性，此外沟槽型电容的结构复杂，制作繁琐，加工时也会出现个别y字体倒塌，影响成品的良率，大幅增加成本。

3、图2示出了另一种现有技术。在该技术中也存在通过集成电路工艺，在晶圆110上形成具有多层导电薄膜120和介电薄膜121交替堆叠的电容器，在所述电容器的侧壁形成绝缘层190，通过一导电材料层150、一导电通孔170和一外接电极130电连接，以及再通过一导电材料层160、一导电通孔180和另一外接电极140电连接，其中导电材料层150、导电材料层160、导电通孔170和导电通孔180形成在介质层210中。现有技术的所述电容器制备具有较小体积和较高密度，以及能降低电容器的制造成本。然而所述电容器的外接电极仅仅在单面制备，不便于三维扩展封装使用，以及在具有多层导电薄膜和电介质薄膜交替堆叠的三维结构的半导体电容器中，还存在耐压调整困难的问题。因此亟需在减小体积、提高容量和降低成本的基础上，进一步提高所述半导体电容器的耐高压能力以及提高其封装应用的灵活性。

4、本公开内容针对上述技术问题，设计出一种新颖的电容器结构和制造方法，既能够兼容现有集成电路工艺，避免所述电容器存在如现有片式多层陶瓷电容(mlcc)介电薄膜中存在气泡、针孔等缺陷，又能在减小电容器体积、提高容量、可靠性和降低成本的基础上，进一步提高所述电容器的耐高压能力以及提高其封装应用的灵活性。

技术实现思路

1、在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。它并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

2、根据本公开内容的一方面,提供一种电子元件，包括：多个电容器单元堆叠而成的电容器组，各个所述电容器单元均包括导电层/介电层/导电层的层叠结构；所述电容器单元的一侧形成阶梯型结构，露出所述层叠结构中所述导电层的部分表面和所述介电层的部分表面以构成阶梯面；在所述电容器单元的另一侧，所述层叠结构中的介电层设置成突出相邻上下导电层侧壁的结构；相邻的所述电容器单元形成阶梯型结构的一侧交错分布；在所述电容器单元的各侧形成绝缘材料；所述介电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度小于或等于所述导电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度。

3、进一步的，其中所述介电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度比所述导电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度小0-300nm。

4、进一步的，其中相邻的所述电容器组之间的相对侧的设置呈镜像对称。

5、进一步的，包括在所述电容器组上表面上形成的正负电极结构和/或在电容器组下表面上形成的正负电极结构。

6、进一步的，其中所述下表面上形成的正负电极结构是形成在背离所述电容器组的衬底表面上。

7、进一步的，其中通过在所述电容器组的双侧壁上形成导电结构以分别连接全部或部分电容器单元在对应侧所露出的导电层的部分表面。

8、进一步的，其中所述导电结构填充满相邻所述电容器组的相对侧之间且所述导电结构具有平坦的上表面，以与所述上表面的正负电极结构一体化。

9、进一步的，其中在所述电容器组上下表面上均形成有正负电极结构时，通过所述导电结构对应连接电容器组上表面和下表面上形成的正负电极结构。

10、根据本公开内容的另一方面,提供一种电子元件的制造方法，包括：提供一衬底；在所述衬底上形成的导电层和介电层的交替叠层；在所述交替叠层上形成第一光阻层，图案化所述第一光阻层然后刻蚀以在所述交替叠层的一侧露出最外层的导电层和在所述交替叠层的另一侧露出次外层的导电层；去除所述第一光阻层，然后再沉积一第二光阻层，通过逐次横向缩进所述第二光阻层，在所述交替叠层上形成台阶型的交替叠层；所述台阶型的交替叠层的一侧露出奇数层的所述导电层的部分上表面，在所述台阶型的交替叠层的另一侧露出偶数层的所述导电层的部分上表面；进行湿法刻蚀，以在所述台阶型的交替叠层的两侧横向缩进所述导电层，以形成塑形后的交替叠层；在所述塑形后的交替叠层的上沉积绝缘材料，使得所述介电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度小等于所述导电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度。

11、进一步的，包括刻蚀去除所述介电层和所述导电层上表面的绝缘材料，形成侧壁绝缘化的交替结构。

12、进一步的，包括在所述侧壁绝缘化的交替结构的两侧形成分立的平坦化导电材料。

13、进一步的，还包括在所述衬底中形成通孔，以及在所述衬底的下表面形成正负电极结构。

14、根据本公开内容的再一方面,提供一种电子设备，包括上述任一项的电子元件。

15、本公开内容的方案至少能有助于实现如下效果之一：制作工艺简单，耐压调整容易，产品均一性容易控制，容值精密，器件寿命长、可靠性好，适应各种恶劣环境，生产成本低、封装的便捷性好。

技术特征：

1.一种电子元件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的电子元件，其中所述介电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度比所述导电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度小0-300nm。

3.如权利要求1所述的电子元件，其中相邻的所述电容器组之间相对侧壁的结构设置呈镜像对称。

4.如权利要求1所述的电子元件，进一步包括在所述电容器组上表面上形成的正负电极结构和/或在电容器组下表面上形成的正负电极结构。

5.如权利要求4所述的电子元件，其中所述下表面上形成的正负电极结构是形成在背离所述电容器组的衬底表面上。

6.如权利要求5所述的电子元件，其中通过在所述电容器组的双侧壁上形成导电结构以全部或部分分别连接电容器单元在对应侧所露出的导电层的部分表面。

7.如权利要求6所述的电子元件，其中所述导电结构填充满相邻所述电容器组的相对侧壁之间且所述导电结构具有平坦的上表面，以与所述上表面的正负电极结构一体化。

8.如权利要求6所述的电子元件，其中在所述电容器组上下表面上均形成有正负电极结构时，通过所述导电结构对应连接电容器组上表面和下表面上形成的正负电极结构。

9.一种电子元件的制造方法，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的制造方法，进一步包括刻蚀去除所述介电层和所述导电层上表面的绝缘材料，形成侧壁绝缘化的交替结构。

11.如权利要求10所述的制造方法，进一步包括在所述侧壁绝缘化的交替结构的两侧形成分立的平坦化导电材料。

12.如权利要求9-11中任一项所述的制造方法，还包括在所述衬底中形成通孔，以及在所述衬底的下表面形成正负电极结构。

13.一种电子设备，包括权利要求1-12中任一项的电子元件。

技术总结
本公开涉及一种电子元件、电子设备及其制造方法，其中所述电子元件包括多个电容器单元堆叠而成的电容器组，各个所述电容器单元均包括导电层/介电层/导电层的层叠结构；所述电容器单元的一侧形成阶梯型结构，露出所述层叠结构中所述导电层的部分表面和所述介电层的部分表面以构成阶梯面；在所述电容器单元的另一侧，所述层叠结构中的介电层设置成突出相邻上下导电层侧壁的结构；上下相邻的所述电容器单元形成阶梯型结构的一侧交错分布；在所述电容器单元的各侧形成绝缘材料；所述介电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度小于或等于所述导电层的侧壁上形成的绝缘材料的宽度。

技术研发人员：邵国望
受保护的技术使用者：邵国望
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21