KR102153078B1 - Trench capacitor and manufacturing method thereof, base member provided therein - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 트렌치 커패시터는, 베이스층; 상기 베이스층의 일 표면에 오버랩되는 제1 전극층 및 제2 전극층; 및 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 개재되는 유전체층을 포함하며, 상기 베이스층은, 평면 방향으로 연장되는 제1 바디; 및 두께 방향으로 상기 제1 바디의 일 측에서 돌출되어, 상기 일 표면 상에 서로 격리된 복수 개의 트렌치(trench)를 형성하는 서로 이격된 복수 개의 제2 바디를 포함한다. 이에 의하면, 트렌치 커패시터의 고밀도 및 고용량화가 구현될 수 있다.The trench capacitor according to the present invention comprises: a base layer; A first electrode layer and a second electrode layer overlapping one surface of the base layer; And a dielectric layer interposed between the first electrode layer and the second electrode layer, wherein the base layer includes: a first body extending in a plane direction; And a plurality of second bodies protruding from one side of the first body in the thickness direction and spaced apart from each other to form a plurality of trenches isolated from each other on the one surface. Accordingly, high density and high capacity of the trench capacitor can be realized.

Description

트렌치 커패시터 및 그 제조 방법, 이에 구비되는 베이스 부재{TRENCH CAPACITOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, BASE MEMBER PROVIDED THEREIN}A trench capacitor and a method for manufacturing the same, and a base member provided therein TECHNICAL FIELD [0002] A trench capacitor and a method of manufacturing the same, a base member provided therein

본 발명은 고집적화 및 고용량화가 구현될 수 있는 트렌치 커패시터에 관한 것이다.The present invention relates to a trench capacitor in which high integration and high capacity can be implemented.

각종 반도체 소자의 소형화 및 고집적화 추세에 따라, 공급된 전력을 소비, 축적 또는 방출하는 소자인 수동 소자를 집적화하기 위한 연구가 지속되고 있다. 고집적 수동 소자의 하나인 트렌치 커패시터(trench capacitor)는, 기판 내에 깊은 홈을 파고 그에 따라 추가로 확보되는 측벽 면적을 활용하여 정전 용량을 증대시켜 고밀도 및 고용량을 달성하는 구조의 커패시터이다. 이러한 트렌치 커패시터는, MLCC(multilayer ceramic condenser, 적층세라믹커패시터), SLC(single layer capacitor)와 함께 고집적 커패시터로서 그 수요가 증대되고 있고, 고집적화를 위한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.In accordance with the trend of miniaturization and high integration of various semiconductor devices, research for integrating passive devices, which are devices that consume, accumulate, or release supplied power, continues. A trench capacitor, which is one of the highly integrated passive elements, is a capacitor having a structure that achieves high density and high capacity by increasing capacitance by digging a deep groove in a substrate and utilizing the sidewall area additionally secured accordingly. These trench capacitors, along with MLCC (multilayer ceramic capacitors) and SLC (single layer capacitors), are increasing in demand as highly integrated capacitors, and research and development for high integration are continuously being made.

이와 관련하여, 특허문헌 1은 구조적인 안정성 및 집적도를 향상시킬 수 있는 전극 구조를 갖는 전자 소자를 개시하고 있다. 구체적으로, 특허문헌 1에서는 기둥 구조물의 단면 프로파일 형상을 돌출, 홈, 또는 Y자 형 등으로 변화시킴으로써 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있는 실시예를 개시하고 있다.In this regard, Patent Document 1 discloses an electronic device having an electrode structure capable of improving structural stability and degree of integration. Specifically, Patent Document 1 discloses an embodiment in which structural stability can be improved by changing the cross-sectional profile shape of a column structure into a protrusion, a groove, or a Y-shape.

다만, 이러한 특허문헌 1의 접근 방식과 관련하여, 수직 구조물의 구조적인 안정성을 더욱 향상시키고, 아울러, 다수의 수직 구조물을 보다 고밀도로 집적하여 표면적을 증대시키는 설계안이 도출될 여지가 있다. 이에, 본 발명에서는 구조적 안정성 확보 및 표면적 증대를 모두 고려한, 새로운 단위 구조물 형상 및 이들의 배치로 이루어지는 트렌치 패턴 구조를 제시하고자 한다.However, in relation to the approach of Patent Document 1, there is room for a design proposal to further improve the structural stability of the vertical structure, and to increase the surface area by integrating a plurality of vertical structures at a higher density. Accordingly, in the present invention, a new unit structure shape and a trench pattern structure composed of arrangements thereof in consideration of both securing structural stability and increasing surface area are proposed.

US 8,283,750 B2 (2012.10.09. 등록)US 8,283,750 B2 (registered on Oct. 9, 2012)

본 발명의 일 목적은 기둥과 홈이 복합되는 트렌치 구성을 가져 고밀도 및 고용량화가 구현될 수 있는 트렌치 커패시터 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a trench capacitor having a trench configuration in which a pillar and a groove are combined, and capable of achieving high density and high capacity, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 일 목적은 고 종횡비로 제조 시에도 견고성이 유지될 수 있는 트렌치 구성을 가지는 트렌치 커패시터 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a trench capacitor having a trench configuration capable of maintaining robustness even when manufacturing with a high aspect ratio, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 트렌치 커패시터는, 베이스층; 상기 베이스층의 일 표면에 오버랩되는 제1 전극층 및 제2 전극층; 및 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 개재되는 유전체층을 포함하며, 상기 베이스층은, 평면 방향으로 연장되는 제1 바디; 및 두께 방향으로 상기 제1 바디의 일 측에서 돌출되어, 상기 일 표면 상에 서로 격리된 복수 개의 트렌치(trench)를 형성하는 서로 이격된 복수 개의 제2 바디를 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, a trench capacitor according to the present invention includes: a base layer; A first electrode layer and a second electrode layer overlapping one surface of the base layer; And a dielectric layer interposed between the first electrode layer and the second electrode layer, wherein the base layer includes: a first body extending in a plane direction; And a plurality of second bodies protruding from one side of the first body in the thickness direction and spaced apart from each other to form a plurality of trenches isolated from each other on the one surface.

상기 제2 바디는, 상기 트렌치를 N+1개 형성하는 N개의 루프(loop) 기둥을 포함할 수 있다(N은 2 이상의 자연수).The second body may include N loop pillars forming N+1 trenches (N is a natural number of 2 or more).

상기 루프 기둥 중 어느 하나의 루프 기둥은, 다른 6개의 루프 기둥과 이웃하도록 배치될 수 있다.One of the roof pillars may be disposed adjacent to the other six roof pillars.

상기 루프 기둥은 상기 두께 방향에서 바라본 단면 형상이 육각형을 형성하도록 연장될 수 있다.The roof pillar may extend so that the cross-sectional shape viewed in the thickness direction forms a hexagonal shape.

상기 트렌치 커패시터는, 상기 제1 전극층에 접촉 및 전기 연결되도록 형성되는 제1 패드; 및 상기 제1 전극층 및 제1 패드와는 이격되고, 상기 제2 전극층에 접촉 및 전기 연결되도록 형성되는 제2 패드를 더 포함할 수 있다.The trench capacitor may include: a first pad formed to be in contact and electrically connected to the first electrode layer; And a second pad spaced apart from the first electrode layer and the first pad and formed to contact and electrically connect to the second electrode layer.

상기 제2 바디는, 일체로 연결되어, 상기 복수 개의 트렌치를 형성하는 연결 기둥; 및 상기 연결 기둥과 이격되도록 상기 복수 개의 트렌치 내부에 각각 위치되는 복수 개의 격리 기둥을 포함할 수 있다.The second body may include a connection pillar integrally connected to form the plurality of trenches; And a plurality of isolation pillars respectively positioned inside the plurality of trenches to be spaced apart from the connection pillars.

상기 복수 개의 트렌치 중 어느 하나의 트렌치는 다른 6개의 상기 트렌치와 이웃하도록 배치될 수 있다.Any one of the plurality of trenches may be disposed adjacent to the other six trenches.

상기 연결 기둥의 상기 두께 방향으로 바라본 단면 형상은, 복수 개의 육각형이 서로 연결되어 있는 벌집(honeycomb) 형상으로 이루어질 수 있다.The cross-sectional shape of the connecting column viewed in the thickness direction may be formed in a honeycomb shape in which a plurality of hexagons are connected to each other.

상기 격리 기둥은 상기 두께 방향으로 바라본 단면 형상이 육각 기둥으로 이루어질 수 있다.The isolation pillar may be formed as a hexagonal pillar having a cross-sectional shape viewed in the thickness direction.

본 발명에 따른 트렌치 커패시터의 제조 방법은, 일체로 형성되는 베이스층의 일 표면에 복수 개의 트렌치를 형성하는 단계; 및 상기 일 표면 상에 제1 전극층, 유전체층, 및 제2 전극층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하며, 상기 복수 개의 트렌치를 형성하는 단계에서는, 상기 베이스층에, 평면 방향으로 연장되는 제1 바디와, 상기 복수 개의 트렌치가 서로 격리되게 형성되도록 상기 제1 바디에서 두께 방향으로 돌출되는 서로 이격된 복수 개의 제2 바디를 형성한다.A method of manufacturing a trench capacitor according to the present invention includes the steps of forming a plurality of trenches on one surface of an integrally formed base layer; And sequentially forming a first electrode layer, a dielectric layer, and a second electrode layer on the one surface. In the step of forming the plurality of trenches, in the base layer, a first body extending in a plane direction and And a plurality of second bodies spaced apart from each other are formed to protrude from the first body in a thickness direction so that the plurality of trenches are formed to be isolated from each other.

본 발명에 따른 베이스 부재는, 일 표면 상으로 전극층 및 유전체층을 포함하는 전극 구조물이 적층 및 지지되기 위한 것으로서, 평면 방향으로 연장되는 제1 바디; 및 두께 방향으로 상기 제1 바디의 일 측에서 돌출되어, 상기 일 표면 상에 서로 격리되는 복수 개의 트렌치(trench)를 형성하는 복수 개의 제2 바디를 포함한다.The base member according to the present invention is for stacking and supporting an electrode structure including an electrode layer and a dielectric layer on one surface, the first body extending in a plane direction; And a plurality of second bodies protruding from one side of the first body in a thickness direction to form a plurality of trenches isolated from each other on the one surface.

이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention constituted by the above-described solution means, the following effects are obtained.

본 발명에 따른 트렌치 커패시터는 복수 개의 트렌치를 형성하도록 제1 바디에서 돌출되는 복수 개의 제2 바디를 구비함으로써, 기둥 구조와 홈 구조가 서로 복합된 트렌치 패턴을 가질 수 있다. 이에 따라, 확보되는 측면 표면적이 극대화될 수 있어, 트렌치 커패시터이 고밀도 및 고용량화가 구현될 수 있다.The trench capacitor according to the present invention includes a plurality of second bodies protruding from the first body to form a plurality of trenches, and thus a trench pattern in which a column structure and a groove structure are combined with each other may be provided. Accordingly, the secured side surface area can be maximized, and thus, high density and high capacity of the trench capacitor can be realized.

본 발명에 따른 트렌치 커패시터는 내부에 독립된 트렌치를 형성하는 루프 형상의 단면 구조를 갖는 제2 바디를 구비함으로써, 내부의 표면적을 확보하면서 안정적으로 세워질 수 있어, 고 종횡비의 구조가 견고하고 용이하게 제작될 수 있으므로, 고집적화된 트렌치 커패시터가 효율적으로 제조될 수 있다.The trench capacitor according to the present invention has a second body having a loop-shaped cross-sectional structure that forms an independent trench therein, so that it can be stably erected while securing the internal surface area, so that the structure of a high aspect ratio is robust and easily manufactured. As a result, a highly integrated trench capacitor can be efficiently manufactured.

도 1은 트렌치 커패시터의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트렌치 커패시터의 베이스층의 횡단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 루프 기둥에 적층되는 제1 전극층, 제2 전극층 및 유전체층을 자세히 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트렌치 커패시터의 베이스층의 횡단면도이다.
도 5는 도 2 또는 도 4에 도시된 베이스층을 갖는 트렌치 커패시터의 종단면 형상을 보인 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a trench capacitor.
2 is a cross-sectional view of a base layer of a trench capacitor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed view of a first electrode layer, a second electrode layer, and a dielectric layer stacked on the roof pillar shown in FIG. 2.
4 is a cross-sectional view of a base layer of a trench capacitor according to another embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram showing a longitudinal cross-sectional shape of a trench capacitor having a base layer shown in FIG. 2 or 4.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 중간에 다른 부재를 개재하여 연결되어 있는 경우와, 중간에 다른 소자를 사이에 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 나아가, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, when a part of the specification is said to be "connected" with another part, it is not only the case that it is directly connected, but also the case that it is connected through another member in the middle, and the other element is electrically connected to each other. This includes the case of being connected. Furthermore, throughout this specification, when a member is said to be positioned "on" another member, this includes not only the case where a member is in contact with the other member, but also the case where another member exists between the two members.

도 1은 트렌치 커패시터(10)의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 기판(11)에는 두께 방향으로 기설정된 깊이로 트렌치(또는 홈, 12)가 형성될 수 있고, 트렌치(12)를 덮도록 기판(11)의 표면에 전극 층과 유전체 층이 형성될 수 있다. 전극 및 유전체 층은, 하부 전극층(1st Metal)과 상부 전극층(2nd Metal) 사이에 유전체 층(Insulator)이 개재되는 구조를 가질 수 있다. 이러한 트렌치 커패시터(10)는, 양 전극 층과 유전체 층이 덮이는 기판(11)에 두께 방향으로 홈 또는 트렌치(trench, 12)가 형성되는 구조를 가져, 전극 간의 표면적이 극대화됨으로써 고밀도 및 고용량이 구현되는 커패시터이다.1 is a conceptual diagram of a trench capacitor 10. Referring to FIG. 1, a trench (or groove 12) may be formed at a predetermined depth in the thickness direction in the substrate 11, and an electrode layer and a dielectric layer are formed on the surface of the substrate 11 to cover the trench 12. Can be formed. The electrode and the dielectric layer may have a structure in which a dielectric layer (Insulator) is interposed between the lower electrode layer (1st Metal) and the upper electrode layer (2nd Metal). The trench capacitor 10 has a structure in which grooves or trenches 12 are formed in the thickness direction in the substrate 11 covered by the both electrode layers and the dielectric layer, and the surface area between the electrodes is maximized, thereby providing high density and high capacity. This is the capacitor to be implemented.

본 발명에 따른 트렌치 커패시터는, 집적도를 높일 수 있고 고 종횡비(high aspect ratio)에서도 구조적 안정성이 유지될 수 있는 트렌치 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.The trench capacitor according to the present invention is characterized by having a trench pattern capable of increasing integration and maintaining structural stability even at a high aspect ratio.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트렌치 커패시터(100)의 베이스층(110)의 횡단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 루프 기둥(112a)에 적층되는 제1 전극층(120), 제2 전극층(130) 및 유전체층(140)을 자세히 보인 도면이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트렌치 커패시터(200)의 베이스층(210)의 횡단면도이다. 도 5는 도 2 또는 도 4에 도시된 베이스층(110)을 갖는 트렌치 커패시터(100)의 종단면 형상을 보인 개념도이다.2 is a cross-sectional view of the base layer 110 of the trench capacitor 100 according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing in detail the first electrode layer 120, the second electrode layer 130, and the dielectric layer 140 stacked on the roof pillar 112a shown in FIG. 2. 4 is a cross-sectional view of the base layer 210 of the trench capacitor 200 according to another embodiment of the present invention. 5 is a conceptual diagram showing a longitudinal cross-sectional shape of a trench capacitor 100 having a base layer 110 shown in FIG. 2 or 4.

도 3 및 5를 참조하면, 본 발명에 따른 트렌치 커패시터(100)는 베이스층(110), 제1 전극층(120) 및 제2 전극층(130), 유전체층(140)을 포함한다. 베이스층(110)은 제1 전극층(120), 제2 전극층(130) 및 유전체층(140)이 적층되어 지지되는 구조물로 제공되며, 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 도 5에 보인 것과 같이, 베이스층(110)의 일 표면(상면)오버랩하도록 제1 전극층(120), 유전체층(140) 및 제2 전극층(130)이 차례로 배치될 수 있고, 다만, 베이스층(110)과 제1 전극층(120) 사이에는 절연 또는 제조 공정의 필요에 따라, 절연층이 개재될 수 있다.3 and 5, the trench capacitor 100 according to the present invention includes a base layer 110, a first electrode layer 120, a second electrode layer 130, and a dielectric layer 140. The base layer 110 is provided as a structure in which the first electrode layer 120, the second electrode layer 130, and the dielectric layer 140 are stacked and supported, and may be formed of a silicon substrate. As shown in FIG. 5, the first electrode layer 120, the dielectric layer 140, and the second electrode layer 130 may be sequentially disposed to overlap one surface (top surface) of the base layer 110. However, the base layer ( An insulating layer may be interposed between the 110) and the first electrode layer 120 according to the need for insulation or a manufacturing process.

제1 전극층(120)과 제2 전극층(130) 사이에는 유전체층(140)이 개재되어, 제1 전극층(120)과 제2 전극층(130)을 서로 절연시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 트렌치 커패시터(100)는 제1 패드(150) 및 제2 패드(160)를 더 포함할 수 있다. 제1 패드(150) 및 제2 패드(160)는 전극 단자 역할을 수행하기 위하여, 제1 패드(150)는 제1 전극층(120)과 접촉되어 서로 전기 연결되고, 제2 패드(160)는 제2 전극층(130)과 접촉되어 서로 전기 연결되도록 구성될 수 있다.The dielectric layer 140 is interposed between the first electrode layer 120 and the second electrode layer 130 to insulate the first electrode layer 120 and the second electrode layer 130 from each other. In addition, the trench capacitor 100 according to the present invention may further include a first pad 150 and a second pad 160. In order for the first pad 150 and the second pad 160 to function as an electrode terminal, the first pad 150 is in contact with the first electrode layer 120 to be electrically connected to each other, and the second pad 160 is It may be configured to be in contact with the second electrode layer 130 to be electrically connected to each other.

이하에서는 본 발명의 베이스층(110)에 형성되는 트렌치 패턴의 구체적인 구조 및 기능에 대해 설명한다.Hereinafter, a specific structure and function of the trench pattern formed in the base layer 110 of the present invention will be described.

도 2 내지 5을 참조하면, 본 발명의 베이스층(110)은 제1 바디(111) 및 제2 바디(112)를 포함한다. 제1 바디(111)는 베이스층(110)의 평면 방향(도 5에서 좌우 방향, 베이스층(110)이 넓게 연장되는 방향)으로 연장되고, 제2 바디(112)는 제1 바디(111)에서 베이스층(110)의 두께 방향(도 5에서 상하 방향)으로 돌출된다.2 to 5, the base layer 110 of the present invention includes a first body 111 and a second body 112. The first body 111 extends in the planar direction of the base layer 110 (left and right directions in FIG. 5, the direction in which the base layer 110 extends widely), and the second body 112 is the first body 111 It protrudes in the thickness direction of the base layer 110 (up-down direction in FIG. 5).

이러한 제1 바디(111)와 제2 바디(112)는, 베이스층(110)의 일 표면에 식각 등의 공정에 의해 트렌치(113)를 형성하였을 때 생성되는 구조일 수 있다. 즉, 베이스층(110)의 평면 단면에서, 제1 바디(111)는 베이스층(110)에서 식각이 이루어진 영역에 해당하고, 제2 바디(112)는 식각이 이루어지지 않은 영역에 해당할 수 있다. 이에 따라, 제1 바디(111)는 트렌치(113)의 바닥면을 형성하고, 제2 바디(112)는 트렌치(113)의 측벽면을 형성할 수 있다.The first body 111 and the second body 112 may have structures generated when the trench 113 is formed on one surface of the base layer 110 by a process such as etching. That is, in the planar cross-section of the base layer 110, the first body 111 may correspond to a region in which the base layer 110 is etched, and the second body 112 may correspond to a region in which no etching has been performed. have. Accordingly, the first body 111 may form a bottom surface of the trench 113, and the second body 112 may form a sidewall surface of the trench 113.

구체적으로, 본 발명에 따른 제2 바디(112)는 제1 바디(111)의 일 측(상 측)으로 돌출되도록 형성되고, 복수 개의 제2 바디(112)가 서로 이격되게 배치된다. 즉, 복수 개의 제2 바디(112)는 제1 바디(111)에 의해 서로 연결되고 지지될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 바디(111)와 제2 바디(112)에 의해서, 베이스층(110)의 일 표면 상에 서로 격리되는 복수 개의 트렌치(113)가 형성될 수 있다.Specifically, the second body 112 according to the present invention is formed to protrude to one side (upper side) of the first body 111, and a plurality of second bodies 112 are disposed to be spaced apart from each other. That is, the plurality of second bodies 112 may be connected and supported to each other by the first body 111. Further, a plurality of trenches 113 isolated from each other may be formed on one surface of the base layer 110 by the first body 111 and the second body 112 of the present invention.

본 발명에 따른 베이스층(110)의 구조에 의해, 종래의 트렌치(113) 패턴에 비해 동일한 평면 방향 영역(평면 영역) 대비 전극 구조가 적층될 수 있는 표면적이 극대화될 수 있다. 구체적으로, 종래의 패턴은 하나로 연결된 측벽 또는 기둥에 의해 여러 개의 트렌치(113) 공간이 형성되거나(도 1), 하나로 연통된 트렌치(113) 공간이 여러 개의 돌출된 기둥에 의해 형성됨과 달리(특허문헌 1), 본 발명은 복수 개의 트렌치(113)가 복수 개의 기둥인 제2 바디(112)에 의해 형성되어, 베이스층(110)의 일 표면의 표면적이 더욱 극대화될 수 있다.By the structure of the base layer 110 according to the present invention, the surface area on which the electrode structures can be stacked can be maximized compared to the conventional trench 113 pattern compared to the same planar area (planar area). Specifically, in the conventional pattern, a space of a plurality of trenches 113 is formed by a side wall or pillar connected to one (FIG. 1), or a space of a trench 113 connected to one is formed by a plurality of protruding pillars (patent Document 1), in the present invention, a plurality of trenches 113 are formed by the second body 112 as a plurality of columns, so that the surface area of one surface of the base layer 110 may be further maximized.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 바디(112)는 N개의 루프(loop) 기둥(112a)을 포함할 수 있고, 또한 N개의 루프 기둥(112a)에 의해 트렌치(113)는 N+1개 형성될 수 있다(여기서, N은 2 이상의 자연수).Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the second body 112 may include N number of loop pillars 112a, and the trench 113 is formed by N number of loop pillars 112a. +1 may be formed (here, N is a natural number of 2 or more).

루프 기둥(112a)은 베이스층(110)의 두께 방향에서 바라본 단면 형상이 하나의 루프를 형성하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 2의 일 실시예를 참조하면, 루프 기둥(112a)이 20개(일부만 표시된 루프 기둥(112a)도 포함)일 때, 각각의 루프 기둥(112a)의 내부에 형성되는 트렌치(113)가 20개 형성되고, 모든 루프 기둥(112a)의 외면에 의해 형성되는 1개의 트렌치(113)가 더 형성될 수 있다.The roof pillar 112a may have a cross-sectional shape viewed from the thickness direction of the base layer 110 to form one loop. For example, referring to the embodiment of FIG. 2, when there are 20 roof pillars 112a (including the roof pillar 112a only partially displayed), trenches 113 formed inside each roof pillar 112a ) Are formed, and one trench 113 formed by the outer surface of all the roof pillars 112a may be further formed.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 하나의 루프 기둥(112a) 각각은 다른 6개의 루프 기둥(112a)과 이웃하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 루프 기둥(112a) 내부에 형성되는 트렌치(113)들 또한, 하나의 트렌치(113)가 다른 6개의 루프 기둥(112a) 내부에 형성되는 트렌치(113)와 이웃하도록 배치될 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, each of one roof pillar 112a may be disposed to be adjacent to the other six roof pillars 112a. Accordingly, the trenches 113 formed inside the roof pillar 112a may also be disposed so that one trench 113 is adjacent to the trench 113 formed inside the other six roof pillars 112a.

나아가, 본 발명의 실시예에서, 각각의 루프 기둥(112a)의 두께 방향에서 바라본 단면 형상은 육각형으로 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 루프 기둥(112a)은 내부에 하나의 트렌치(113)를 중심으로 육각형을 그리도록 형성될 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, the cross-sectional shape viewed from the thickness direction of each roof pillar 112a may be formed in a hexagonal shape. That is, one roof pillar 112a may be formed to draw a hexagon around one trench 113 therein.

이상의 N개의 루프 기둥(112a)의 형상 및 배치에 의해, 본 발명의 베이스층(110)에는, 육각 기둥 모양의 N개의 트렌치(113)들과, 벌집(honeycomb) 구조의 1개의 트렌치(113)가 형성될 수 있다.According to the shape and arrangement of the above N roof pillars 112a, the base layer 110 of the present invention includes N trenches 113 in the shape of hexagonal columns and one trench 113 having a honeycomb structure. Can be formed.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 트렌치 커패시터(100)에 의하면, 트렌치(113) 공간의 밀도 또는 베이스층(110)의 표면적이 크게 증대될 수 있다. 즉, 도 1과 같이 '홈'을 형성하는 구성과, 특허문헌 1의 '기둥'을 형성하는 구성이 복합되는 구성에 의해, 루프 기둥(112a)의 내부 및 외부에 모두 트렌치(113)가 형성되고, 전극이 적층되는 표면적이 더 확보될 수 있다.According to the trench capacitor 100 according to the exemplary embodiment described above, the density of the space of the trench 113 or the surface area of the base layer 110 may be greatly increased. That is, a trench 113 is formed both inside and outside the roof pillar 112a by a configuration in which a configuration for forming a'groove' and a configuration for forming a'pillar' of Patent Document 1 are combined as shown in FIG. 1 And, the surface area on which the electrodes are stacked may be further secured.

나아가, 두께 방향 단면에서 내부가 비어 있는 형태의 각각의 루프 기둥(112a)은 트렌치(113)를 깊게 형성하는 고 종횡비의 포토 리소그래피 공정 중에도 구조적으로 견고하게 유지될 수 있다. 구체적으로, 루프 기둥(112a)들이 서로 이격되어 있어 상호간 응력의 영향이 적을 뿐 아니라, 단면적 대비 차지하는 공간이 상대적으로 넓다. 따라서, 본 실시예의 루프 기둥(112a)은, 내부에는 공간이 형성되지 않는 기둥 구조에 비해, 안정적이고 효율적으로 고 종횡비 구조가 구현될 수 있다.Further, each of the roof pillars 112a having an empty interior in the cross section in the thickness direction may be structurally firmly maintained even during a high aspect ratio photolithography process in which the trench 113 is deeply formed. Specifically, since the roof pillars 112a are spaced apart from each other, the influence of mutual stress is small, and the space occupied compared to the cross-sectional area is relatively large. Therefore, the roof pillar 112a of the present embodiment may have a stable and efficient high aspect ratio structure compared to a pillar structure in which no space is formed therein.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 트렌치 패턴에 대해 설명한다.Hereinafter, a trench pattern according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 베이스층(210)의 제1 바디(211)는 평면 방향으로 연장되고, 제2 바디(212)는 제1 바디(211)의 일 측에서 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 바디(212)는 연결 기둥(212a) 및 격리 기둥(212b)을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first body 211 of the base layer 210 extends in a planar direction, and the second body 212 may be formed to protrude from one side of the first body 211. have. In addition, the second body 212 may include a connection pillar 212a and an isolation pillar 212b.

연결 기둥(212a)은 복수 개의 트렌치(113)를 형성할 수 있다. 본 실시예에서 연결 기둥(212a)은 일체로 연결되면서 서로 격리된 복수 개의 트렌치(113) 공간을 형성하는 그물과 유사한 구성일 수 있다. 또한, 격리 기둥(212b)은 연결 기둥(212a)과는 이격되며, 연결 기둥(212a)에 의해 형성되는 복수 개의 트렌치(113) 공간 내부에 각각 위치될 수 있다.The connection pillar 212a may form a plurality of trenches 113. In this embodiment, the connection pillar 212a may have a configuration similar to a net forming a space of a plurality of trenches 113 that are integrally connected and isolated from each other. In addition, the isolation pillar 212b may be spaced apart from the connection pillar 212a, and may be respectively positioned inside the space of the plurality of trenches 113 formed by the connection pillar 212a.

본 실시예에서 트렌치(113) 중 어느 하나는 다른 6개의 트렌치(113)와 이웃하도록 배치될 수 있다. 즉, 각각의 트렌치(113) 내부에 위치되는 격리 기둥(212b)의 경우에도, 어느 하나가 다른 6개의 격리 기둥(212b)과 이웃하도록 육각 구조로 배치될 수 있다.In this embodiment, any one of the trenches 113 may be disposed to be adjacent to the other six trenches 113. That is, even in the case of the isolation pillar 212b positioned inside each trench 113, any one of the isolation pillars 212b may be arranged in a hexagonal structure so as to be adjacent to the other six isolation pillars 212b.

또한, 본 실시예의 연결 기둥(212a)의 단면 형상은, 복수 개의 육각형이 서로 연결되어 있는 벌집 형상으로 이루어질 수 있다. 아울러, 복수 개의 격리 기둥(212b) 각각은 단면 형상이 육각형인 육각 기둥으로 이루어질 수 있다.In addition, the cross-sectional shape of the connecting pillar 212a of the present embodiment may be formed in a honeycomb shape in which a plurality of hexagons are connected to each other. In addition, each of the plurality of isolation pillars 212b may be formed of a hexagonal pillar having a hexagonal cross-sectional shape.

한편, 본 실시예에서의 트렌치(113)는 격리 기둥(212b)과 동일한 개수로 형성되고, 연결 기둥(212a)은 일체로 형성되는 한 개의 그물(벌집) 단면의 구조일 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the trenches 113 may be formed in the same number as the isolation pillars 212b, and the connection pillars 212a may have a single net (honeycomb) cross-section formed integrally.

이상에서의 본 발명의 다른 실시예의 베이스층(110) 구성은, 앞선 실시예의 베이스층(110) 구성과 마찬가지로, '홈'이 형성되는 구성과 그 홈 내부에 각각 '기둥'이 추가되는 복합적인 구성일 수 있다. 이에 따라, 베이스층(110)의 일 표면의 표면적이 극대화될 수 있다.The configuration of the base layer 110 of another embodiment of the present invention described above is, similar to the configuration of the base layer 110 of the previous embodiment, a configuration in which a'groove' is formed and a'pillar' is added to each inside the groove. It can be a configuration. Accordingly, the surface area of one surface of the base layer 110 can be maximized.

이상의 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 트렌치 커패시터(100)에서는, 제1 전극층(120), 유전체층(140) 및 제2 전극층(130)이 적층될 베이스층(110)의 일 표면의 표면적이 크게 증가될 수 있어, 커패시터의 고용량화 및 고밀도화가 구현될 수 있다. 또한, 표면적을 극대화하는 제2 바디(112)가 고 종횡비로 형성되어도 구조적 안정성이 확보될 수 있어, 고밀도 표면 구조가 용이하게 제조될 수 있다.In the trench capacitor 100 according to one embodiment and another embodiment of the present invention, the first electrode layer 120, the dielectric layer 140, and the second electrode layer 130 are formed on one surface of the base layer 110 to be stacked. The surface area can be greatly increased, so that a high capacity and high density of a capacitor can be realized. In addition, structural stability can be ensured even when the second body 112 that maximizes the surface area is formed with a high aspect ratio, so that a high-density surface structure can be easily manufactured.

이하에서는 본 발명에 따른 트렌치 커패시터(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the trench capacitor 100 according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 트렌치 커패시터(100)의 제조 방법은, 복수 개의 트렌치(113)를 형성하는 단계와, 제1 전극층(120), 유전체층(140) 및 제2 전극층(130)을 순차적으로 형성하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing the trench capacitor 100 according to the present invention includes the steps of forming a plurality of trenches 113 and sequentially forming the first electrode layer 120, the dielectric layer 140, and the second electrode layer 130. Includes.

복수 개의 트렌치(113)를 형성하는 단계에서는, 일체로 형성되는 베이스층(110)의 일 표면에 복수 개의 트렌치(113)가 형성된다. 여기서, 복수 개의 트렌치(113)는 두께 방향으로 기설정된 두께를 가지고 평면 방향으로 연장되는 기판 형상으로 이루어지는 베이스층(110)의 일 표면에서 리세스되도록 형성될 수 있다. 이때 베이스층(110)은 일체로 형성되는 실리콘 기판일 수 있고, 복수 개의 트렌치(113)는 반도체 제조 공정인 식각에 의해 형성될 수 있다.In the step of forming the plurality of trenches 113, a plurality of trenches 113 are formed on one surface of the base layer 110 that is integrally formed. Here, the plurality of trenches 113 may have a predetermined thickness in the thickness direction and may be formed to be recessed in one surface of the base layer 110 formed in the shape of a substrate extending in a plane direction. In this case, the base layer 110 may be an integrally formed silicon substrate, and the plurality of trenches 113 may be formed by etching which is a semiconductor manufacturing process.

구체적으로, 복수 개의 트렌치(113)는 베이스층(110)을 구성하는 평면 방향으로 연장되는 제1 바디(111)와, 제1 바디(111)에서 두께 방향으로 돌출되는 제2 바디(112)에 의해 형성될 수 있다. 특히, 본 발명에서 복수 개의 서로 이격된 제2 바디(112)에 의해 복수 개의 트렌치(113)는 서로 격리되도록 형성될 수 있다.Specifically, the plurality of trenches 113 are formed in the first body 111 extending in the planar direction constituting the base layer 110 and the second body 112 protruding from the first body 111 in the thickness direction. Can be formed by In particular, in the present invention, a plurality of trenches 113 may be formed to be isolated from each other by a plurality of second bodies 112 spaced apart from each other.

더 구체적으로, 제2 바디(112)는 베이스층(110)의 식각 시 제거되지 않고 남아있는 부분이 될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 트렌치 커패시터(100)의 제조 방법에서, 베이스층(110)을 식각하여 복수 개의 트렌치(113)를 형성할 때, 두께 방향으로 바라본 단면에서 제2 바디(112)의 영역에 해당하는 부분은 레지스트에 보호되는 상태로 식각이 수행될 수 있다.More specifically, the second body 112 may be a portion remaining without being removed when the base layer 110 is etched. That is, in the manufacturing method of the trench capacitor 100 according to the present invention, when forming the plurality of trenches 113 by etching the base layer 110, the area of the second body 112 is The corresponding portion may be etched while being protected by a resist.

한편, 본 발명에 따른 베이스 부재는, 일 표면 상으로 전극층 및 유전체층(140)을 포함하는 전극 구조물이 적층 및 지지되기 위한 부재로, 일체로 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 본 발명에 따른 트렌치 커패시터(100)의 베이스층(110)이 본 발명에 따른 베이스 부재가 될 수 있다.Meanwhile, the base member according to the present invention is a member for stacking and supporting an electrode structure including an electrode layer and a dielectric layer 140 on one surface, and may be integrally formed. For example, the base layer 110 of the trench capacitor 100 according to the present invention described above may be a base member according to the present invention.

본 발명에 따른 베이스 부재는 제1 바디(111) 및 제2 바디(112)를 포함할 수 있다. 제1 바디(111)는 평면 방향으로 연장되고, 제2 바디(112)는 서로 이격되게 제1 바디(111)의 일 측에서 돌출되어 베이스층(110)의 일 표면 상에 서로 격리되게 복수 개의 트렌치(113)를 형성할 수 있다.The base member according to the present invention may include a first body 111 and a second body 112. The first body 111 extends in a planar direction, and the second body 112 protrudes from one side of the first body 111 to be spaced apart from each other, so as to be isolated from each other on one surface of the base layer 110. A trench 113 may be formed.

본 발명에 따른 베이스 부재에 의하면, 트렌치(113)가 형성되는 베이스 부재의 일 표면의 표면적이 극대화될 수 있고, 또한, 구조적 견고성이 확보될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 베이스 부재 상에 전극층 및 유전체층(140)이 적층되는 경우, 그 표면적이 극대화되어 고밀도의 전극 구조물이 제작될 수 있다.According to the base member according to the present invention, the surface area of one surface of the base member on which the trench 113 is formed can be maximized, and structural rigidity can be secured. Accordingly, when the electrode layer and the dielectric layer 140 are stacked on the base member according to the present invention, the surface area thereof is maximized, so that a high-density electrode structure can be manufactured.

이상에서 설명한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that it is possible to easily transform it into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. There will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

또한, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

10, 100: 트렌치 커패시터
11: 기판
12, 113: 트렌치
110, 210: 베이스층
111, 211: 제1 바디
112, 212: 제2 바디
112a: 루프 기둥
120: 제1 전극층
130: 제2 전극층
140: 유전체층
150: 제1 패드
160: 제2 패드
212a: 연결 기둥
212b: 격리 기둥10, 100: trench capacitor
11: substrate
12, 113: trench
110, 210: base layer
111, 211: first body
112, 212: second body
112a: roof pillar
120: first electrode layer
130: second electrode layer
140: dielectric layer
150: first pad
160: second pad
212a: connecting pillar
212b: containment pillar

Claims (11)

베이스층;
상기 베이스층의 일 표면에 오버랩되는 제1 전극층 및 제2 전극층; 및
상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 개재되는 유전체층을 포함하며,
상기 베이스층은,
평면 방향으로 연장되는 제1 바디; 및
두께 방향으로 상기 제1 바디의 일 측에서 돌출되어, 상기 일 표면 상에 서로 격리된 복수 개의 트렌치(trench)를 형성하는 서로 이격된 복수 개의 제2 바디를 포함하고,
상기 제2 바디는, 상기 두께 방향으로 바라본 단면 형상이 루프를 형성하여 내면과 외면에 의해 상기 트렌치를 N+1개 형성하는 N개의 루프(loop) 기둥을 포함하는 트렌치 커패시터(N은 2 이상의 자연수).
Base layer;
A first electrode layer and a second electrode layer overlapping one surface of the base layer; And
A dielectric layer interposed between the first electrode layer and the second electrode layer,
The base layer,
A first body extending in a plane direction; And
A plurality of second bodies protruding from one side of the first body in a thickness direction and spaced apart from each other forming a plurality of trenches isolated from each other on the one surface,
The second body has a trench capacitor (N is a natural number of 2 or more) including N loop pillars that form N+1 trenches by an inner surface and an outer surface by forming a loop in a cross-sectional shape viewed in the thickness direction. ).
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 루프 기둥 중 어느 하나의 루프 기둥은, 다른 6개의 루프 기둥과 이웃하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 트렌치 커패시터.
The method of claim 1,
A trench capacitor, characterized in that one of the loop pillars is disposed adjacent to the other six loop pillars.
제1항에 있어서,
상기 루프 기둥은 상기 두께 방향에서 바라본 단면 형상이 육각형을 형성하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 트렌치 커패시터.
The method of claim 1,
The roof pillar is a trench capacitor, characterized in that extending so as to form a hexagonal cross-sectional shape viewed in the thickness direction.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극층에 접촉 및 전기 연결되도록 형성되는 제1 패드; 및
상기 제1 전극층 및 제1 패드와는 이격되고, 상기 제2 전극층에 접촉 및 전기 연결되도록 형성되는 제2 패드를 더 포함하는 트렌치 커패시터.
The method of claim 1,
A first pad formed to be in contact and electrically connected to the first electrode layer; And
The trench capacitor further comprises a second pad spaced apart from the first electrode layer and the first pad and formed to contact and electrically connect to the second electrode layer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 일체로 형성되는 베이스층의 일 표면에 복수 개의 트렌치를 형성하는 단계; 및
상기 일 표면 상에 제1 전극층, 유전체층, 및 제2 전극층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하며,
상기 복수 개의 트렌치를 형성하는 단계에서는,
상기 베이스층에, 평면 방향으로 연장되는 제1 바디와, 상기 복수 개의 트렌치가 서로 격리되게 형성되도록 상기 제1 바디에서 두께 방향으로 돌출되는 서로 이격된 복수 개의 제2 바디를 형성하고,
상기 제2 바디는, 상기 두께 방향으로 바라본 단면 형상이 루프를 형성하여 내면과 외면에 의해 상기 트렌치를 N+1개 형성하는 N개의 루프(loop) 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는, 트렌치 커패시터의 제조 방법(N은 2 이상의 자연수).
Forming a plurality of trenches on one surface of the integrally formed base layer; And
And sequentially forming a first electrode layer, a dielectric layer, and a second electrode layer on the one surface,
In the step of forming the plurality of trenches,
In the base layer, a first body extending in a plane direction and a plurality of second bodies protruding in a thickness direction from the first body are formed so that the plurality of trenches are formed to be isolated from each other,
The second body comprises N loop pillars having a cross-sectional shape viewed in the thickness direction forming a loop to form N+1 trenches by an inner surface and an outer surface of the trench capacitor. Manufacturing method (N is a natural number of 2 or more).
일 표면 상으로 전극층 및 유전체층을 포함하는 전극 구조물이 적층 및 지지되기 위하여, 일체로 형성되는 베이스 부재로서,
평면 방향으로 연장되는 제1 바디; 및
두께 방향으로 상기 제1 바디의 일 측에서 돌출되어, 상기 일 표면 상에 서로 격리되는 복수 개의 트렌치(trench)를 형성하는 복수 개의 제2 바디를 포함하고,
상기 제2 바디는, 상기 두께 방향으로 바라본 단면 형상이 루프를 형성하여 내면과 외면에 의해 상기 트렌치를 N+1개 형성하는 N개의 루프(loop) 기둥을 포함하는 베이스 부재(N은 2 이상의 자연수).As a base member integrally formed to stack and support an electrode structure including an electrode layer and a dielectric layer on one surface,
A first body extending in a plane direction; And
It includes a plurality of second bodies protruding from one side of the first body in a thickness direction to form a plurality of trenches isolated from each other on the one surface,
The second body has a base member (N is a natural number of 2 or more) including N loop pillars that form N+1 trenches by an inner surface and an outer surface by forming a loop in a cross-sectional shape viewed in the thickness direction. ).

Images