本發(fā)明涉及集成電路設計制造，特別涉及一種高密度線性電容及其制備方法、圖像傳感器。

背景技術：

1、圖像傳感器主要由像素陣列和讀出電路構成，其工作性能不僅與像素陣列的量子效率、光譜響應、噪聲、均勻性等有關，還與讀出電路的電荷存儲、均勻性、線性度、噪聲、注入效率等有關。目前，限制圖像傳感器工作性能的主要因素在于讀出電路中的積分電容。積分電容體現(xiàn)了讀出電路存儲電荷的能力，其電容容量越大，越能夠有效提升圖像傳感器的電荷處理能力，進而能夠提升圖像傳感器的動態(tài)范圍、信噪比以及靈敏度等性能，提高最終輸出的圖像質量。

2、然而，目前圖像傳感器讀出電路中采用的積分電容通常為單層mos電容，這種結構的電容密度通常約為5ff/μm2，無法滿足應用所需的50~100ff/μm2。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高密度線性電容及其制備方法、圖像傳感器，以至少解決現(xiàn)有用于圖像傳感器的電容電容容量較小的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種高密度線性電容的制備方法，包括：

3、提供基礎電容結構；

4、在基礎電容結構的頂部形成功能柱，以將基礎電容結構的頂部分為第一區(qū)域和第二區(qū)域；

5、在第一區(qū)域和第二區(qū)域中形成多層堆疊的擴展電容結構。

6、可選的，在所述的高密度線性電容的制備方法中，所述基礎電容結構為mos電容、mom電容、mim電容或pip電容。

7、可選的，在所述的高密度線性電容的制備方法中，所述功能柱的底部與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

8、可選的，在所述的高密度線性電容的制備方法中，所述功能柱的材質為銦或硅。

9、可選的，在所述的高密度線性電容的制備方法中，所述在第一區(qū)域和第二區(qū)域中形成多層堆疊的擴展電容結構的方法包括：

10、制備導電掩膜版和介質掩膜版；

11、交替利用導電掩膜版和介質掩膜版在第一區(qū)域和第二區(qū)域中自下而上依次交替形成導電極板和電介質層；

12、將第一區(qū)域中的所有導電極板通過第一通孔和第二通孔交替導通，將第二區(qū)域中的所有導電極板通過第三通孔和第四通孔交替導通。

13、可選的，在所述的高密度線性電容的制備方法中，所述第一通孔和所述第二通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸；所述第三通孔和所述第四通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

14、可選的，在所述的高密度線性電容的制備方法中，所述第一區(qū)域中的導電極板和電介質層的布設結構與所述第二區(qū)域中的導電極板和電介質層的布設結構一致。

15、可選的，在所述的高密度線性電容的制備方法中，所述導電掩膜版包括第一導電掩膜版和第二導電掩膜版，所述交替利用導電掩膜版和介質掩膜版在第一區(qū)域和第二區(qū)域中自下而上依次交替形成導電極板和電介質層的方法包括：

16、交替利用第一導電掩膜版、介質掩膜版和第二導電掩膜版在第一區(qū)域和第二區(qū)域中自下而上依次交替形成第一導電極板、電介質層和第二導電極板，其中，所述第一導電極板的垂直投影和所述第二導電極板的垂直投影不完全重合。

17、為解決上述技術問題，本發(fā)明還提供一種高密度線性電容，利用如上任一項所述的高密度線性電容的制備方法制備獲得，所述高密度線性電容包括基礎電容結構、功能柱、第一擴展電容結構和第二擴展電容結構；所述功能柱形成于所述基礎電容結構的頂部，且將所述基礎電容結構的頂部分為第一區(qū)域和第二區(qū)域；所述第一擴展電容結構位于所述第一區(qū)域，且與所述基礎電容結構的頂部相接觸；所述第二擴展電容結構位于所述第二區(qū)域，且與所述基礎電容結構的頂部相接觸。

18、可選的，在所述的高密度線性電容中，所述功能柱的底部與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

19、可選的，在所述的高密度線性電容中，所述第一擴展電容結構和所述第二擴展電容結構均包括自下而上依次交替堆疊的多層導電極板和電介質層；所述第一擴展電容結構的所有導電極板通過第一通孔和第二通孔交替導通，且所述第一通孔和所述第二通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸；所述第二擴展電容結構的所有導電極板通過第三通孔和第四通孔交替導通，且所述第三通孔和所述第四通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

20、可選的，在所述的高密度線性電容中，所述第一擴展電容結構的導電極板和電介質層的布設結構與所述第二擴展電容結構的導電極板和電介質層的布設結構一致。

21、為解決上述技術問題，本發(fā)明還提供一種圖像傳感器，包括讀出電路，所述讀出電路中的積分電容為如上任一項所述的高密度線性電容。

22、本發(fā)明提供的高密度線性電容及其制備方法、圖像傳感器，包括：提供基礎電容結構；在基礎電容結構的頂部形成功能柱，以將基礎電容結構的頂部分為第一區(qū)域和第二區(qū)域；在第一區(qū)域和第二區(qū)域中形成多層堆疊的擴展電容結構。通過在現(xiàn)有的基礎電容結構上形成多層堆疊的擴展電容結構，從而有效增加了電容的單位面積電容容量；同時，通過形成功能柱，對擴展電容結構進行支撐，保證了擴展電容結構相對于基礎電容結構的穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有用于圖像傳感器的電容電容容量較小的問題。

技術特征：

1.一種高密度線性電容的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的高密度線性電容的制備方法，其特征在于，所述基礎電容結構為mos電容、mom電容、mim電容或pip電容。

3.根據權利要求1所述的高密度線性電容的制備方法，其特征在于，所述功能柱的底部與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

4.根據權利要求1所述的高密度線性電容的制備方法，其特征在于，所述功能柱的材質為銦或硅。

5.根據權利要求1所述的高密度線性電容的制備方法，其特征在于，所述在第一區(qū)域和第二區(qū)域中形成多層堆疊的擴展電容結構的方法包括：

6.根據權利要求5所述的高密度線性電容的制備方法，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸；所述第三通孔和所述第四通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

7.根據權利要求5所述的高密度線性電容的制備方法，其特征在于，所述第一區(qū)域中的導電極板和電介質層的布設結構與所述第二區(qū)域中的導電極板和電介質層的布設結構一致。

8.根據權利要求5所述的高密度線性電容的制備方法，其特征在于，所述導電掩膜版包括第一導電掩膜版和第二導電掩膜版，所述交替利用導電掩膜版和介質掩膜版在第一區(qū)域和第二區(qū)域中自下而上依次交替形成導電極板和電介質層的方法包括：

9.一種高密度線性電容，利用如權利要求1~8任一項所述的高密度線性電容的制備方法制備獲得，其特征在于，所述高密度線性電容包括基礎電容結構、功能柱、第一擴展電容結構和第二擴展電容結構；所述功能柱形成于所述基礎電容結構的頂部，且將所述基礎電容結構的頂部分為第一區(qū)域和第二區(qū)域；所述第一擴展電容結構位于所述第一區(qū)域，且與所述基礎電容結構的頂部相接觸；所述第二擴展電容結構位于所述第二區(qū)域，且與所述基礎電容結構的頂部相接觸。

10.根據權利要求9所述的高密度線性電容，其特征在于，所述功能柱的底部與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

11.根據權利要求9所述的高密度線性電容，其特征在于，所述第一擴展電容結構和所述第二擴展電容結構均包括自下而上依次交替堆疊的多層導電極板和電介質層；所述第一擴展電容結構的所有導電極板通過第一通孔和第二通孔交替導通，且所述第一通孔和所述第二通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸；所述第二擴展電容結構的所有導電極板通過第三通孔和第四通孔交替導通，且所述第三通孔和所述第四通孔之一與所述基礎電容結構的頂部金屬層相接觸。

12.根據權利要求11所述的高密度線性電容，其特征在于，所述第一擴展電容結構的導電極板和電介質層的布設結構與所述第二擴展電容結構的導電極板和電介質層的布設結構一致。

13.一種圖像傳感器，其特征在于，包括讀出電路，所述讀出電路中的積分電容為權利要求9~12任一項所述的高密度線性電容。

技術總結
本發(fā)明提供一種高密度線性電容及其制備方法、圖像傳感器，包括：提供基礎電容結構；在基礎電容結構的頂部形成功能柱，以將基礎電容結構的頂部分為第一區(qū)域和第二區(qū)域；在第一區(qū)域和第二區(qū)域中形成多層堆疊的擴展電容結構。通過在現(xiàn)有的基礎電容結構上形成多層堆疊的擴展電容結構，從而有效增加了電容的單位面積電容容量；同時，通過形成功能柱，對擴展電容結構進行支撐，保證了擴展電容結構相對于基礎電容結構的穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有用于圖像傳感器的電容電容容量較小的問題。

技術研發(fā)人員：尹睿,梅健,鄧磊,閆娜,張衛(wèi)
受保護的技術使用者：復旦大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2