沟槽电容器的制作方法

本发明涉及沟槽电容器领域。更具体地，它涉及集成在衬底中的沟槽电容器结构。

背景技术：

1、将电容器集成在半导体衬底中并且具体而言，集成在沟槽中是现有技术。

2、例如，us20190035880a1公开了一种3d电容器结构，该结构基于从衬底的顶面蚀刻的沟槽网络以形成分离的柱的阵列。

3、例如，电容器可以在功率管理应用中实现。也可以设想其他应用。功率管理应用允许理解可施加在电容器上的不同约束。

4、在现代功率管理中，存在不同功率域之间的电压和电流的转换。这些转换是由使用开关元件(如晶体管)的功率转换器完成的，这些开关元件由专用控制方案控制。

5、特别是在切换期间，存在高电压瞬变，高电压瞬变可能导致电磁干扰并且甚至可能破坏开关晶体管。取决于功率域和所采用的开关技术，此类瞬变可能处于从25mv/μs(例如，对于碳化硅晶体管)高达远高于100mv/μs(例如，对于氮化镓晶体管)的范围。

6、为了抑制这些瞬变，可以使用所谓的缓冲器结构。在简单的实现方式中，缓冲器可以是电容器或电阻器与电容器的串联(rc-缓冲器)。

7、缓冲器结构优选地与功率轨上的短线直接连接，以便保持低的寄生电感。出于同样的原因，进一步优选地将这些缓冲器直接连接在开关元件上。

8、电容器可以针对不同的特性进行优化(例如，作为缓冲器(例如，rc缓冲器)的部分)可能会得出：

9、-单位电容优选地是尽可能高(例如，它允许在功率转换器模块中集成小的器件)。

10、-击穿电压也优选地是尽可能高。

11、-电容器优选地在高温下是稳健的且稳定的(例如，抑制瞬变可能会使器件升温)。当电容器被集成在功率转换器中时，这可能会通过使模块升温的损耗产生大量热量。例如，333kw转换器中的3％损耗是10kw热量。

12、-电容器优选地具有高的可靠性。因此，包括电容器的器件优选地具有低的固有机械应力，以便不出现机械击穿或裂纹。因此，应当避免沟槽电容器的机械击穿。机械裂纹伴随着击穿电压的降低或电容器泄漏电流。温度升高情况下的固有机械应力也可能发展为温度相关的机械击穿。

13、因此，需要一种减少固有机械应力的沟槽电容器。

技术实现思路

1、本发明的实施例的目的是提供一种良好的沟槽电容器。

2、以上目的由根据本发明的方法和设备来实现。

3、在第一方面，本发明的实施例涉及一种衬底中的单位沟槽电容器。单位沟槽电容器包括衬底中的一个或多个沟槽、电介质层、第一电极和第二电极。一个或多个沟槽的壁被电介质层覆盖，该电介质层将第一电极与第二电极分开。每个沟槽遵循闭合曲线，并且每个沟槽的闭合曲线在衬底具有最大弹性模量的方向上具有一个或多个细长部分，或者其中如果衬底具有各向同性的弹性模量，则每个沟槽的闭合曲线具有圆形形状。

4、在本发明的实施例中，沟槽的方向的改变遵循闭合曲线中的圆形部分。

5、在本发明的实施例中，单位沟槽电容器包括多于2个的沟槽，其中，沟槽被同心地布置。

6、在本发明的实施例中，相邻沟槽的圆形部分是彼此平行的。

7、在本发明的实施例中，沟槽的深度在5与100μm之间。

8、在本发明的实施例中，沟槽的宽度在1与10μm之间。

9、在本发明的实施例中，单位沟槽电容器包括至少两个沟槽，其中相邻沟槽之间的间距在2与20μm之间。

10、在本发明的实施例中，衬底是半导体衬底。

11、在本发明的实施例中，第一电极是半导体衬底。

12、在本发明的实施例中，衬底是电介质衬底。

13、在本发明的实施例中，闭合曲线具有方形或矩形或菱形、或六边形、或圆形、或椭圆形的形状。

14、在本发明的实施例中，弹性模量具有90°的周期性，并且闭合曲线具有基本上方形形状。

15、在本发明的实施例中，弹性模量具有180°的周期性，并且闭合曲线具有基本上矩形形状。

16、在第二方面，本发明的实施例涉及一种沟槽电容器，该沟槽电容器包括多个并联地连接的单位沟槽电容器。

17、根据本发明的实施例，rc缓冲器器件被配置成用于抑制电气系统中的瞬变。因此，它包括与根据本发明的实施例的沟槽电容器或单位沟槽电容器串联地连接的电阻器。

18、在第三方面，本发明的实施例涉及一种用于制造单位沟槽电容器的方法。该方法包括：

19、-提供衬底，

20、-在衬底中制造一个或多个沟槽，其中每个沟槽遵循闭合曲线，并且其中每个沟槽的闭合曲线在衬底具有最大弹性模量的方向上具有一个或多个细长部分，或者其中如果衬底具有各向同性的弹性模量，则每个沟槽的闭合曲线具有圆形形状，

21、-提供电介质层、第一电极和第二电极，使得一个或多个沟槽的壁被电介质层覆盖，该电介质层将第一电极与第二电极分开。

22、在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征适当地结合，而不仅仅是如在权利要求中明确阐述的那样。

23、根据此后所描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的，并且参考这些实施例阐明了本发明的这些方面和其他方面。

技术特征：

1.一种衬底(110)中的单位沟槽电容器(100)，所述单位沟槽电容器(100)包括所述衬底(110)中的一个或多个沟槽(131)、电介质层(120)、第一电极(112)和第二电极(130)，

2.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述沟槽(131)的方向的改变遵循所述闭合曲线中的圆形部分(140)。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的单位沟槽电容器(100)，所述单位沟槽电容器包括多于2个的沟槽，其中所述沟槽被同心地布置。

4.根据权利要求3且依赖于权利要求2所述的单位沟槽电容器(100)，其中，相邻沟槽的所述圆形部分(140)彼此平行。

5.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述沟槽(131)的深度在5与100μm之间。

6.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述沟槽(131)的宽度在1与10μm之间。

7.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，所述单位沟槽电容器包括至少两个沟槽，其中，相邻沟槽之间的间距在2与20μm之间。

8.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述衬底(110)为半导体衬底。

9.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述第一电极(112)是半导体衬底。

10.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述衬底为电介质衬底。

11.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述闭合曲线具有正方形或矩形或菱形、或六边形、或圆形、或椭圆形形状。

12.根据权利要求1所述的单位沟槽电容器(100)，其中，所述弹性模量具有90°的周期性并且其中所述闭合曲线具有基本上方形形状，或者其中所述弹性模量具有180°的周期性并且其中所述闭合曲线具有基本上矩形形状。

13.一种沟槽电容器(200)，所述沟槽电容器包括根据前述权利要求中的任一项所述的多个单位沟槽电容器(100)，其中所述单位沟槽电容器(100)被并联地连接。

14.一种用于抑制电气系统中的瞬变的rc缓冲器器件，所述rc缓冲器器件包括与根据权利要求13所述的沟槽电容器或根据权利要求1所述的单位沟槽电容器串联地连接的电阻器。

15.一种用于制造单位沟槽电容器的方法(300)，所述方法包括：

技术总结
本发明涉及沟槽电容器。衬底(110)中的单位沟槽电容器(100)。单位沟槽电容器(100)包括衬底(110)中的一个或多个沟槽(131)、电介质层(120)、第一电极(112)和第二电极(130)。一个或多个沟槽(131)的壁被电介质层(120)覆盖，电介质层(120)将第一电极(112)与第二电极(130)分开。每个沟槽均遵循闭合曲线。每个沟槽的闭合曲线在衬底(110)具有最大弹性模量的方向上具有一个或多个细长部分(150)，或者如果衬底(110)具有各向同性的弹性模量，则每个沟槽的闭合曲线具有圆形形状。

技术研发人员：A·范德维尔,P·德帕乌,R·勒纳
受保护的技术使用者：迈来芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16