[发明专利]自供电电子器件结构及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种自供电电子器件结构及其制备方法，可基于传统半导体工艺的基础上，通过先于衬底的正面表面上制备离子掺杂区和金属连接线，以形成能量采集器；并继续于上述衬底的背面表面上开设沟槽，并基于该沟槽制备叠置的底部金属层和顶部金属层，以形成能量存储器，即基于同一个衬底，将能量采集器与能量存储器集成为一体的沟槽式三维结构，以有效的降低半导体器件的体积。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种自供电电子器件结构及其制备方法。

背景技术

随着半导体技术的日新月异，应用于集成电路中的超低功耗芯片得到快速发展，尤其是当前诸如物联网及可穿戴智能设备等便携式设备的飞速进步，对于低功耗芯片及自供电的需求更加迫切。

由于低功耗芯片的用电量非常低，所以可通过将低功耗芯片与能够采集环境中能量的采集器进行集成，以构成自供电电子系统；例如，在无线互联的应用中，可将微控制器、传感器输入的模拟/数字(A/D)转换器及无线射频收发器等模块进行集成，并结合能量收集装置(如光伏能量收集器)及电能存储设备(如可充电电池)等，以构成无源自供电的传感器系统。

但是，基于用户对于便携式设备更轻更便捷更智能的携带要求，当前便携式设备中的无源系统中的各个模块均为相互的分立的元器件，进而致使整个系统的重量及性能，尤其是体积等参数均无法满足用户的需求，且制造成本过高，使得高性能的设备无法及时的得到推广应用。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供了一种自供电电子器件结构及其制备方法，基于同一衬底，通过将能量采集器与存储器集成为一体的沟槽式三维结构，以有效的降低器件的质量及体积等参数，且有效兼容当前器件制备工艺，在保持制备器件优良性能的前提下，大大降低工艺成本。

本申请提供了一种自供电电子器件结构，可应用于无源自供电传感器系统中，所述自供电电子器件结构包括：

衬底，具有正面表面及相对于该正面表面的背面表面，且该衬底中制备有第一类型掺杂区和第二类型掺杂区，所述衬底的背面表面上还开设有沟槽；

第一保护层，覆盖在所述衬底的正面表面上；

金属连接线，至少一根所述金属连接线贯穿所述第一保护层与位于所述第一类型掺杂区中所述衬底的正面表面接触，至少另一根所述金属连接线贯穿所述第一保护层与位于所述第二类型掺杂区中所述衬底的正面表面接触；

底部金属层覆盖所述凹槽的底部及侧壁，且该底部金属层还覆盖所述衬底的背面表面；

介质层，覆盖所述底部金属层暴露的表面；

顶部金属层，覆盖所述介质层暴露的表面，并充满所述沟槽；

第二保护层，覆盖所述顶部金属层暴露的表面；

金属互联线，至少一根所述金属互联线贯穿所述第二保护层与位于所述沟槽之上的所述顶部金属层的表面接触，至少另一根所述金属互联线依次贯穿所述第二保护层和所述介质层与位于所述沟槽一侧的所述底部金属层的表面接触；

其中，所述金属连接线凸出于所述第一保护层暴露的表面，所述金属互联线凸出于所述第二保护层的表面。

作为一个优选的实施例，上述的自供电电子器件结构还包括：

通孔保护层，设置于贯穿所述顶部金属层的所述金属互联线与所述顶部金属层之间。

作为一个优选的实施例，上述的自供电电子器件结构中：

所述通孔保护层的材质均为氮化硅(Si_xN_y)或氧化硅(SiO_z)等材料。

作为一个优选的实施例，上述的自供电电子器件结构还包括：