專利名稱：低電感通孔結(jié)構(gòu)的制作方法
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的第一層上的導(dǎo)體和第二層上的導(dǎo)體之間通過硅通孔結(jié)構(gòu)提供一種電連接。半導(dǎo)體裝置的第一層和第二層可以由絕緣材料和/或襯底材料分隔開。具有通孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置可以在許多應(yīng)用中使用，包括射頻(RF)應(yīng)用。


將參照附圖給予詳細(xì)的描述。
圖1是一個(gè)流程圖，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造一個(gè)含有低電感通孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的方法操作。
圖2A-2G是截面圖，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造一個(gè)含有低電感通孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的方法。
圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)含有低電感通孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的示意性平面圖。
圖3B是圖3A中的半導(dǎo)體裝置的示意性截面圖。
圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)含有低電感通孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的示意性平面圖。
圖4B是圖4A中的半導(dǎo)體裝置的示意性截面圖。
圖5示意性的描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的無線電話。
具體實(shí)施例方式
在此描述的是低電感通孔結(jié)構(gòu)的例子和制造通孔結(jié)構(gòu)的技術(shù)，該通孔結(jié)構(gòu)被用在例如半導(dǎo)體裝置中。在下面的描述中，許多具體的細(xì)節(jié)被提出以對各種實(shí)施例提供完全的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，即使沒有這些具體的細(xì)節(jié)，各種各樣的實(shí)施例仍可以被實(shí)施。在其他的情況下，眾所周知的方法、過程、元件和電路沒有被詳細(xì)描述，以使具體的實(shí)施例更清楚。
在下面的描述中，術(shù)語“半導(dǎo)體裝置”用于確定形成有源半導(dǎo)體元件的材料的不連續(xù)層。一個(gè)裝置可以單獨(dú)地和一體地組成許多結(jié)構(gòu)，比如但是不限定于，二極管、晶體管、場效應(yīng)管(FET)、包括電子和光電子設(shè)備中的裝置。一個(gè)裝置也可以指一個(gè)或多個(gè)無源電路元件，如電感、電容、電阻、或微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)裝置，如懸臂梁開關(guān)。
在說明書中提及的“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”是指具體的特征、結(jié)構(gòu)、或與該實(shí)施例有關(guān)的特性被包含在至少一個(gè)實(shí)施中。在說明書各處出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例”可以是或者不是指同一個(gè)實(shí)施例。
參照圖1和圖2A-2G，描述了形成低電感通孔結(jié)構(gòu)的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例。圖1是一個(gè)流程圖，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造一個(gè)半導(dǎo)體裝置的方法的操作，該半導(dǎo)體裝置包括一個(gè)低電感通孔結(jié)構(gòu)。圖2A-2G是橫截面圖，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造一個(gè)半導(dǎo)體裝置的方法的各個(gè)階段，該半導(dǎo)體裝置包括一個(gè)低電感通孔結(jié)構(gòu)。
圖2A是半導(dǎo)體襯底240的側(cè)視圖。在操作110，在半導(dǎo)體襯底240的第一表面上形成兩個(gè)鄰近的溝槽242a、242b(見圖2B)。各種各樣的方法可以用來形成溝槽242a、242b。在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽242a、242b是使用蝕刻的方法形成的，如機(jī)械蝕刻方法、化學(xué)蝕刻方法、電漿蝕刻方法、光化蝕刻方法等等。
溝槽242a、242b的尺寸不是很重要。在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽242a、242b的深度尺寸大約在200微米和500微米之間，并在寬度上有相似的尺寸。
在操作115，在形成溝槽242a、242b的襯底240的表面沉積一個(gè)絕緣體。參照圖2C，沉積一層絕緣材料230以涂敷襯底230的表面，包括溝槽242a、242b的表面。各種各樣的方法可以用來沉積這層絕緣材料230。在一個(gè)實(shí)施例中，這層絕緣材料230使用一個(gè)沉積工藝進(jìn)行沉積，如化學(xué)氣相沉積(CVD)、電鍍、晶體外延、熱氧化、物理氣相沉積(PVD)鑄造、蒸發(fā)、濺射涂膜等等。
絕緣層230的尺寸不是很重要。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層的厚度尺寸大約在5微米和100微米之間。
在操作120，一層導(dǎo)體材料被沉積在絕緣材料層230上，并被圖案化以形成第一導(dǎo)體220a和第二導(dǎo)體220b。參照圖2D，第一導(dǎo)體220a覆蓋部分絕緣層230，并且填充了溝槽242a的至少一部分。同樣，第一導(dǎo)體220b覆蓋部分絕緣層230，并且填充了溝槽242b的至少一部分。導(dǎo)體材料層的厚度不是很重要。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)體材料層的厚度尺寸大約在5微米和100微米之間。當(dāng)然，填充溝槽242a、242b的導(dǎo)體層部分要比其他部分厚得多。
各種各樣的方法可以用來沉積這層導(dǎo)體材料。導(dǎo)體材料層可以使用上述任何一種沉積技術(shù)進(jìn)行沉積。同樣，用來形成導(dǎo)體220a、220b的各種方法并不是決定性的。在一個(gè)實(shí)施例中，這層導(dǎo)體材料可以使用上述任何一種選擇的蝕刻方法形成。
在操作125，把材料從襯底240的后表面去除。在此使用的術(shù)語“后表面”指的是與溝槽242a、242b形成的襯底表面相對的表面。該術(shù)語是任意的。在一個(gè)實(shí)施例中，大量的材料被從襯底240的后表面去除，從而使分別填充溝槽242a、242b的導(dǎo)體220a、220b露出來。參照圖2D，在一個(gè)實(shí)施例中，在虛線框244內(nèi)相應(yīng)的材料量被去除。在圖2E描述的一個(gè)實(shí)施例中，部分絕緣材料230層被去除，從而得到3個(gè)絕緣材料的電隔離層，被標(biāo)記為230a、230b和230c。
把材料從襯底240的后表面去除的各種方法并不是決定性的。在一個(gè)實(shí)施例中，使用一種合適的研磨方法把材料去除。可選的，可以使用一種或多種上述蝕刻方法把材料從襯底240的后表面去除。
在操作130，絕緣材料層沉積在后表面，并被圖案化以使分別填充溝槽242a、242b的導(dǎo)體220a、220b露出來。參照圖2F，沉積和蝕刻操作形成3個(gè)絕緣材料的電孤立層，被標(biāo)記為230a、230b和230c。任何一種上述沉積和圖案化技術(shù)都可以在操作130中使用。
在操作135，導(dǎo)電材料層被沉積到襯底240的后表面上的絕緣體230a、230b和230c(圖2F)以及分別用來填充溝槽242a、242b的導(dǎo)體220a、220b的露出來的表面上。參照圖2G，導(dǎo)電材料層被圖案化以使導(dǎo)體220a和220b之間保持隔離。在圖2G所描述的實(shí)施例中，導(dǎo)電層被圖案化以使絕緣體230c露出來。在一個(gè)可替代的實(shí)施例中，部分絕緣體230c可以被導(dǎo)電材料層繼續(xù)覆蓋。任何一種上述沉積和圖案化技術(shù)都可以在操作135中使用。
操作110-135可以制造導(dǎo)電通路，該通路穿過襯底240的前表面，穿過襯底240的橫截面，并穿過襯底240的后表面。穿過襯底240橫截面的部分導(dǎo)電通路被稱之為通孔。因此，操作110-135可以構(gòu)造由通孔連接的多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
操作110-135描述了在襯底240前表面和后表面之間的通孔的構(gòu)造。操作110-135中的技術(shù)可以被用來構(gòu)造在襯底240前表面和后表面之間的任何數(shù)量的通孔。此外，在操作110-135中描述的技術(shù)可以被進(jìn)一步用來構(gòu)造多層半導(dǎo)體裝置。
各種材料可以被用來制造半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體襯底可以包括硅、硅鍺、鍺、玻璃等等。絕緣材料可以包括各種氧化物、氮化物、聚合物等等。導(dǎo)體可以包括銅、金、鋁、以及它們的各種合金等等。
圖1和2A-2G所描述的技術(shù)可以用來構(gòu)造低電感通孔結(jié)構(gòu)。圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)含有低電感通孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置300的示意性平面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，圖3A所描述的半導(dǎo)體裝置可以包括一個(gè)共面波導(dǎo)。圖3B是圖3A所描述的半導(dǎo)體裝置300的示意性部分截面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體裝置300可以包括一個(gè)共面波導(dǎo)。在另一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置300可以包括平面信號(hào)和通過通孔結(jié)構(gòu)連接的接地線。
參照圖3A和3B，半導(dǎo)體裝置300包括一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體320a，該信號(hào)導(dǎo)體320a穿過襯底340的部分前表面和部分后表面，并且通過通孔350穿過襯底340的橫截面。同樣，半導(dǎo)體裝置300包括一個(gè)接地導(dǎo)體320b，該接地導(dǎo)體320b穿過襯底340的部分前表面和部分后表面，并且通過通孔352穿過襯底340的橫截面。圖3B中的絕緣體330c對應(yīng)于圖3A中絕緣層330可見的部分。
在圖3A-3B中所描述的實(shí)施例中，通孔350和352基本上沿著軸線共軸，該軸線垂直地伸過襯底340。在此使用的術(shù)語“共軸”在嚴(yán)格的幾何意義上不應(yīng)該被構(gòu)造成滿足通孔350和352的縱向軸的精確對準(zhǔn)。相反，術(shù)語“共軸”應(yīng)該被構(gòu)造成允許在通孔350和352的縱向軸之間有偏差，這可能是由于設(shè)計(jì)上的限制和/或生產(chǎn)上的缺陷產(chǎn)生的。由于信號(hào)導(dǎo)體320a和接地導(dǎo)體320b基本共面，所以通孔352不能完全地包圍通孔350。盡管如此，由通孔350和352所確定的共軸通孔結(jié)構(gòu)仍然在襯底340的前表面和后表面之間產(chǎn)生了一個(gè)低電感通路。
圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)含有低電感通孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置400的示意性平面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，圖3A所描述的半導(dǎo)體裝置可以包括一個(gè)共面波導(dǎo)。圖4B是圖4A所描述的半導(dǎo)體裝置400的示意性部分截面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體裝置400可以包括一個(gè)共面波導(dǎo)。在另一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置400可以包括平面信號(hào)和通過通孔結(jié)構(gòu)連接的接地線。
參照圖4A和4B，半導(dǎo)體裝置400包括一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體420a，該信號(hào)導(dǎo)體420a穿過襯底440的部分前表面和部分后表面，并且通過通孔450穿過襯底440的橫截面。同樣，半導(dǎo)體裝置400包括一個(gè)接地導(dǎo)體420b，該接地導(dǎo)體420b穿過襯底440的部分前表面和部分后表面，并且通過通孔452穿過襯底440的橫截面。圖4B中的絕緣體430c對應(yīng)于圖4A中絕緣層430可見的部分。
在圖4A-4B中所描述的實(shí)施例中，通孔450和452基本上沿著軸線共軸，該軸線垂直地伸過襯底440。在此使用的術(shù)語“共軸”在嚴(yán)格的幾何意義上不應(yīng)該被構(gòu)造以滿足通孔450和452的縱向軸的精確對準(zhǔn)。相反，術(shù)語“共軸”應(yīng)該被構(gòu)造以允許在通孔450和452的縱向軸之間有偏差，例如這可能是由于設(shè)計(jì)上的限制和/或生產(chǎn)上的缺陷產(chǎn)生的。參照圖4B，由于信號(hào)導(dǎo)體420a所處的平面高于接地導(dǎo)體420b所處的平面，所以通孔452可以完全地包圍通孔450。由通孔450和452所確定的共軸通孔結(jié)構(gòu)在襯底440的前表面和后表面之間產(chǎn)生了一個(gè)低電感通路。
含有在此描述的低電感通孔的半導(dǎo)體裝置，可以用作射頻(RF)收發(fā)器應(yīng)用中的電路元件，如無線電話和計(jì)算裝置中的無線網(wǎng)絡(luò)適配器。圖5示意性的描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)無線電話500。參照圖5，無線電話500包括一個(gè)顯示器510、鍵盤515、無線電路520、音頻電路525和處理器530。處理器530和存儲(chǔ)模塊535相連。無線電路520經(jīng)過合適的連接件560與一個(gè)天線555相連。
由天線555所接收到的無線信號(hào)被無線電路520處理，這與無線電收發(fā)機(jī)中的操作一樣。無線電路520可以包括一個(gè)接收濾波器、一個(gè)降頻變換器、基帶濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、局部振蕩器電路等。無線電路520還可以包括一個(gè)具有功率放大器(PA)電路的發(fā)射器，用來把發(fā)射信號(hào)放大到一定水平之后適合從天線555中發(fā)射。無線電路520支持一個(gè)或多個(gè)頻率范圍。比如，未經(jīng)當(dāng)局許可的無線信號(hào)的發(fā)射頻率為900MHz或者在2.4GHz到5GHz之間的頻率范圍。
處理電路530包括基帶處理器，一個(gè)或多個(gè)支持電路，以及用來儲(chǔ)存所需要或要求的指令和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器。其中，基帶處理器可以包括一個(gè)或多個(gè)微處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或者其他電子邏輯裝置；支持電路例如是時(shí)鐘/定時(shí)控制電路、輸入/輸出(IO)接口電路；存儲(chǔ)器例如是電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)或閃存。
被處理的無線信號(hào)由音頻電路525轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)。音頻信號(hào)由音頻接口532提供給用戶，其中音頻接口包括揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)和/或其他裝置。由音頻接口532接收的音頻信號(hào)由處理器530、音頻電路525和無線電路520處理。然后無線信號(hào)傳送到天線555，由此作為RF信號(hào)被播放。
存儲(chǔ)模塊535包括實(shí)現(xiàn)各種特征或功能的邏輯指令。比如，存儲(chǔ)模塊535包括一個(gè)轉(zhuǎn)交模塊540，用于處理蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基站間的轉(zhuǎn)交任務(wù)。存儲(chǔ)模塊535還包括一個(gè)位置跟蹤模塊545，用來確定無線電話500的當(dāng)前位置。此外，存儲(chǔ)模塊535包括認(rèn)證模塊550，用來協(xié)調(diào)一個(gè)認(rèn)證程序，使得無線電話500在網(wǎng)絡(luò)中被注冊使用。
因此，雖然用具體的語言描述了實(shí)施例的結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作，但是應(yīng)該理解所要求保護(hù)的主題不應(yīng)限定于具體特征或上述過程。更確切地，具體特征和動(dòng)作由所要求保護(hù)的主題所實(shí)施的示例形式所公開。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在襯底第一表面上形成第一和第二通孔，并且第一和第二通孔同軸；在第一通孔中，在襯底的第一表面和第二表面之間形成第一導(dǎo)電通路；在第二通孔中，在襯底的第一表面和第二表面之間形成第二導(dǎo)電通路。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在襯底上形成第一和第二通孔包括在襯底的第一表面上形成第一和第二溝槽，并且第一和第二溝槽同軸；和把襯底的第二表面部分去除。
3.權(quán)利要求1的方法，其中在第一通孔中在襯底的第一表面和第二表面之間形成第一導(dǎo)電通路包括在襯底的第一表面上形成第一溝槽；在第一表面上形成第一導(dǎo)電材料層，而且該導(dǎo)電材料層填充第一溝槽；圖案化第一導(dǎo)電材料層以在第一表面上形成第一導(dǎo)體；和把襯底的第二表面部分去除，使得第一溝槽中的導(dǎo)電材料露出來。
4.權(quán)利要求3的方法，還包括在第二表面上形成第二導(dǎo)電材料層，使其與第一溝槽中的導(dǎo)電材料電連接；圖案化第二導(dǎo)電材料層以在第二表面上形成第二導(dǎo)體。
5.權(quán)利要求1的方法，其中在第二通孔中在襯底的第一表面和第二表面之間形成第二導(dǎo)電通路包括在襯底的第一表面上形成第二溝槽；在第一表面上形成第一導(dǎo)電材料層，并且該導(dǎo)電材料層填充第二溝槽；圖案化第一導(dǎo)電材料層以在第一表面上形成第三導(dǎo)體；和把襯底的第二表面部分去除，使得第二溝槽中的導(dǎo)電材料露出來。
6.權(quán)利要求5的方法，還包括在第二表面上形成第二導(dǎo)電材料層，使其與第二溝槽中的導(dǎo)電材料電連接；圖案化第二導(dǎo)電材料層以在第二表面上形成第四導(dǎo)體。
7.一種方法，包括在襯底的第一表面上形成共軸溝槽；在襯底的第一表面上形成第一絕緣材料層；在第一絕緣材料層上形成第一導(dǎo)電材料層；圖案化第一導(dǎo)電材料層以形成第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體；把襯底的第二表面部分去除，使得部分第一絕緣材料層和第一導(dǎo)電材料層露出來。在襯底的第二表面上形成第二絕緣材料層；在第二絕緣材料層上形成第二導(dǎo)電材料層；圖案化第二導(dǎo)電材料層以隔離與第一導(dǎo)體電通信的第二層部分和與第二導(dǎo)體電通信的第二層部分。
8.權(quán)利要求7的方法，其中在一襯底的第一表面上形成鄰近的溝槽包括蝕刻部分襯底材料。
9.權(quán)利要求7的方法，其中在襯底的第一表面上形成第一絕緣材料層包括在襯底的第一表面上沉積絕緣材料。
10.權(quán)利要求7的方法，其中在第一絕緣材料層上形成第一導(dǎo)電材料層包括在襯底的第一表面上沉積導(dǎo)電材料。
11.權(quán)利要求7的方法，其中圖案化第一導(dǎo)電材料層以形成第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體包括選擇性地蝕刻部分導(dǎo)電材料。
12.權(quán)利要求7的方法，其中把襯底的第二表面部分去除以暴露部分第一絕緣材料層和第一導(dǎo)電材料層包括研磨襯底的部分第二表面。
13.一種半導(dǎo)體裝置，包括襯底；第一通孔，使得在襯底第一表面上的源導(dǎo)體和在襯底第二表面上的源導(dǎo)體連接；和第二通孔，與第一通孔共軸，使得在襯底第一表面上的接地導(dǎo)體和在襯底第二表面上的接地導(dǎo)體連接。
14.權(quán)利要求13中的半導(dǎo)體裝置，其中在第一表面上的源導(dǎo)體和在第一表面上的接地導(dǎo)體是共面的。
15.權(quán)利要求13中的半導(dǎo)體裝置，其中在第一表面上的源導(dǎo)體在第一平面，而在第一表面上的接地導(dǎo)體位于第二平面。
16.權(quán)利要求13中的半導(dǎo)體裝置，其中在第二表面上的源導(dǎo)體和在第二表面上的接地導(dǎo)體是共面的。
17.權(quán)利要求13中的半導(dǎo)體裝置，其中在第二表面上的源導(dǎo)體位于第三平面，而在第二表面上的接地導(dǎo)體位于第四平面。
18.一種無線電話，包括音頻接口；用于接收無線通訊信號(hào)的電路，其把無線通訊信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)后送給音頻接口，該電路包括一半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括襯底；第一通孔，使得在襯底第一表面上的源導(dǎo)體和在襯底第二表面上的源導(dǎo)體連接；和第二通孔，與第一通孔共軸，使得在襯底第一表面上的接地導(dǎo)體和在襯底第二表面上的接地導(dǎo)體連接。
19.權(quán)利要求18的無線電話，其中半導(dǎo)體裝置包括射頻收發(fā)器、接收濾波器、降頻變換電路、基帶濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、局部振蕩器電路或功率放大器電路。
20.權(quán)利要求18的無線電話，其中半導(dǎo)體裝置包括一共軸通孔。
全文摘要
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于形成半導(dǎo)體裝置的方法，其包括在襯底第一表面上形成第一和第二通孔，并且這兩個(gè)通孔同軸；在第一個(gè)通孔中，在襯底的第一表面和第二表面之間形成第一導(dǎo)電通路；在第二通孔中，在襯底的第一表面和第二表面之間形成第二導(dǎo)電通路。
文檔編號(hào)H01L23/522GK1881559SQ20061010547
公開日2006年12月20日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者J·海克, Q·馬 申請人:英特爾公司