專利名稱：使用臨時(shí)帽層產(chǎn)生受到覆蓋的穿透襯底的通道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生帶有通道的襯底的方法，所述通道使第一襯底 面和相對(duì)的第二襯底面電相連。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)集成電路(IC)用裝配在塑料封裝上的單個(gè)管芯形成。為了滿 足系統(tǒng)要求，產(chǎn)品開發(fā)人員添加其他IC母板電路、無源元件等來完成其功能。
半導(dǎo)體工業(yè)為了實(shí)現(xiàn)高度(非均質(zhì))集成、低成本的需求以及完整
系統(tǒng)配置的意識(shí)成熟推動(dòng)了系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)解決方案的發(fā)展。SiP可 以在引線鍵合或"觸發(fā)"配置中包括一個(gè)或多個(gè)集成電路(IC)芯片。SiP 的現(xiàn)有市場應(yīng)用包括在具體的射頻(RF)和其他無線設(shè)備中。
系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)模塊的概念集中在提供穿透襯底的 (through-substrate)通道。WO2004/114397描述了一種方法同時(shí)形成第 一襯底面上的溝槽電容器和第一與第二襯底面之間的垂直互連。所述方 法涉及用于互連溝槽的形成。通過從第二襯底面去除襯底材料開部分溝 槽以形成穿透襯底的孔洞。然后，用電介質(zhì)層覆蓋孔洞內(nèi)表面。最后， 用導(dǎo)電材料填充穿透襯底孔洞以形成穿透襯底的通道。
加工穿透襯底的通道的一個(gè)問題是涉及在襯底上形成導(dǎo)通孔的單 純事實(shí)。在孔洞形成后，沉積在襯底任一表面的所有材料凹陷進(jìn)該孔洞。 如果穿透襯底的通道起始于隨后在襯底背面開的溝槽，則任何濕化學(xué)法 沉積的材料都會(huì)污染該溝槽，從而作為毛細(xì)作用的結(jié)果會(huì)污染完成的通 孔。這些問題復(fù)雜了或阻礙了后續(xù)加工步驟。具體地，所述孔洞覆蓋層 的提供，例如第一襯底面上的電鍍基底，就受到這一問題的影響。
US6,429,509B1公開了一種半導(dǎo)體模具，所述模具配置用于與第二 半導(dǎo)體模具相連。當(dāng)模具上的電路排布在第一襯底面時(shí)，與第二模具的
互連排布在模具的第二襯底面上。穿透襯底的通道使第一面和第二面相
連。在制造電路和模具頂面上的互連層之前，通過鉆孔以及后續(xù)用Si02
填充形成該通孔。隨后，把通孔的氧化物填充選擇性地刻蝕出該通孔，
以及提供通孔的導(dǎo)電填充。US6，429，509B1的方法需要有刻蝕的步驟以 從通孔種去除Si02。這涉及相當(dāng)復(fù)雜的加工，從而昂貴。
EP666595公開了一種帶有多個(gè)絕緣穿透襯底的通道的半導(dǎo)體襯底。 通孔由濕法刻蝕制造并且由導(dǎo)電材料填充，例如化學(xué)氣相沉積以及用刻 蝕或化學(xué)機(jī)械拋光的后續(xù)平面化。也可以在附加襯底上電鍍形成該通孔。 在穿透襯底的通道上有鍵合焊盤，其中一個(gè)鍵合焊盤與多個(gè)通孔相連。 在襯底中沒有電器元件存在。所述襯底僅僅是附在至少一個(gè)襯底上的電 路之間的連接元件。
JP09-092675公開了一種制造穿透襯底的通道的過程。在該過程中， 制造襯底和溝槽，然后在溝槽中提供絕緣體和導(dǎo)電材料。從第二面開溝 槽之前或之后會(huì)影響導(dǎo)電材料的提供。在制造穿透襯底的通道之前諸如 晶體管之類的元件限定在襯底中。然后在通孔上使用金屬。所述金屬包 括通孔上的鍵合焊盤。
發(fā)明內(nèi)容
然而，已知過程的主要缺點(diǎn)是在襯底上形成了可能導(dǎo)致裂紋的應(yīng) 力。具體地是在用金屬或合金替代多晶硅填充通道的情況中。然而優(yōu)選 地，金屬在多晶硅上，因?yàn)閷?duì)于信號(hào)傳輸多晶硅的電阻過高，特別是在 RF應(yīng)用中。此外，多晶硅的熱電阻沒有金屬的好。襯底上的加工涉及例 如用PECVD沉積諸如氮化硅之類的鈍化層。這一加工在大約30(TC進(jìn) 行。對(duì)于用PECVD沉積的氧化層以及LPCVD，所需溫度甚至更高。在 這種處理中，穿透襯底的通道中的金屬比硅襯底膨脹得多，導(dǎo)致應(yīng)力。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于產(chǎn)生受到覆蓋的穿透襯底 的通道的襯底的方法，所述通道使第一襯底面和相對(duì)的第二襯底面電相 連，允許在襯底上提供諸如鈍化層之類的層。
清晰起見，下面將首先描述本發(fā)明的方法方面。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于產(chǎn)生帶有至少一個(gè)受到覆
蓋的穿透襯底的通道的襯底的方法，所述通道使第一襯底面和相對(duì)的第 二襯底面電相連。所述方法包括用于產(chǎn)生帶有至少一個(gè)受到覆蓋的穿透 襯底的通道的半導(dǎo)體襯底的方法中的步驟，所述通道使第一襯底面和相 對(duì)的第二襯底面電相連，所述步驟包括.-
在第一襯底面上的通孔預(yù)定位置，產(chǎn)生襯底溝槽； 將由帽層材料構(gòu)成的犧牲帽層按照構(gòu)圖方式應(yīng)用于襯底的第一面 上，從而用所述帽層材料完全覆蓋、部分或完全填充襯底溝槽，所述帽 層材料在閾值溫度以下熱穩(wěn)定且在閾值溫度以上分解，以及
在閾值溫度以下的溫度，提供覆蓋襯底溝槽上的犧牲帽層的覆蓋
層；
從第二襯底面打開襯底溝槽以將溝槽轉(zhuǎn)變?yōu)榇┩敢r底的通孔； 讓犧牲帽層在閾值溫度以上的溫度分解，去除犧牲帽層的所有分解 產(chǎn)物，以及
從第二面在襯底溝槽中應(yīng)用導(dǎo)電材料，以便提供延伸至第二襯底面 的穿透襯底。
在本發(fā)明第一方面的方法中，利用沉積在第一襯底面上的犧牲帽層 可以實(shí)現(xiàn)襯底中受到覆蓋的通道的產(chǎn)生。帽層材料在前面加工步驟所形 成通道的所需位置臨時(shí)覆蓋襯底溝槽。具體地，帽層材料不僅覆蓋由第 一襯底面上襯底溝槽形成的開口，而且部分或者全部填充襯底溝槽。
因此犧牲帽層為另一層沉積提供了平整的襯底表面以產(chǎn)生通道的 覆蓋，以及第一襯底面上的其他加工步驟，所述加工步驟可以在溝槽或 通孔仍然空著時(shí)進(jìn)行。如果溝槽或通孔仍然空著，則需要較高溫度的加 工步驟不會(huì)由于半導(dǎo)體襯底和通孔中導(dǎo)電材料之間不同的膨脹而導(dǎo)致應(yīng) 力和裂紋。
根據(jù)本發(fā)明，選擇帽層材料需要在閾值溫度以下熱穩(wěn)定，在閾值溫 度以上分解。這樣，只要需要，犧牲帽層則可以保留足夠長的時(shí)間。為 此，只要需要帽層，加工則在閾值溫度以下進(jìn)行。 一旦帽層對(duì)進(jìn)一步加 工可有可無，則可以通過提高至閾值溫度以上使之分解。
適合的帽層材料本身是本領(lǐng)域所公知的。下面將用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施 例的描述給出幾個(gè)示例。
此處全部參考的US6，833,320 B2公開了這種熱分解犧牲材料的使 用，所述材料臨時(shí)填充襯底上電介質(zhì)層中的第一開口。在US6,833,320 B2 中，用犧牲材料在進(jìn)一步溝槽光刻和刻蝕步驟中提供實(shí)質(zhì)上沒有開口的 平整襯底表面，以形成第二開口。在填充第一和第二開口之前，通過加 熱襯底去除犧牲材料。然而，US6，833,320 B2沒有告訴在本發(fā)明目的下 的情況中如何去除臨時(shí)填充的分解產(chǎn)物，其中在分解步驟之前襯底中的 開口由永久覆蓋層覆蓋。
相反，本發(fā)明的方法提供了替代方法，當(dāng)?shù)谝灰r底面上的溝槽仍然 被永久覆蓋層覆蓋時(shí)，在不殘留痕跡或污染情況下去除帽層材料的分解 產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明方法包括的第一替代方法，可以通過將帶有孔洞的覆 蓋層提供給襯底溝槽實(shí)現(xiàn)。覆蓋層中的孔洞為去除帽層材料分解產(chǎn)物留 有空間。根據(jù)本發(fā)明方法的第二替代方法，從第二襯底面開覆蓋溝槽以 及允許通過該開口去除帽層材料提供了一種解決方案。本發(fā)明的兩種方 法都基于使用臨時(shí)帽層的共同理念，甚至在去除臨時(shí)帽層前就永久覆蓋 襯底開口的情況下。根據(jù)兩種替代方法，可以通過為帽層材料分解產(chǎn)物 的去除提供路徑實(shí)現(xiàn)。
加熱襯底至閾值溫度以上會(huì)影響帽層材料的分解和去除?？刂茽奚?帽層分解和去除的物理機(jī)制取決于選定的材料。例如分解通過融化或升 華進(jìn)行。去除則通過蒸發(fā)或讓液體分解產(chǎn)物分別流出溝槽或通孔進(jìn)行。 由于本發(fā)明的這兩方面，溝槽在第一襯底面上保持永久覆蓋，同時(shí)在用 導(dǎo)電材料填充穿透襯底的通道之前從溝槽中清除帽層材料的分解產(chǎn)物。
本發(fā)明的方法具有使得能夠在后端處理階段在諸如鍵合焊盤之類 的現(xiàn)有覆蓋層下產(chǎn)生穿透襯底的通道的優(yōu)勢(shì)。此外，在襯底上可以提供 鈍化層及其同類。這一點(diǎn)很重要，以便使得能夠在襯底的第一面上提供 集成電路，因?yàn)槎鄠€(gè)層需要適合的鈍化。替代地，對(duì)于RF電容器以及 襯底第一面上的可調(diào)電容器的產(chǎn)生也很重要，例如電容器需要適當(dāng)?shù)亍?統(tǒng)一地沉積的電介質(zhì)。
本發(fā)明的方法還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即通孔可以與另一個(gè)諸如溝槽電容 器之類的溝槽結(jié)合，然而用另一種材料填充溝槽。換言之，溝槽電容器 可以用多晶硅填充，而穿透襯底的通道可用導(dǎo)電更好的替代材料填充，
例如銅、鋁、鉤或TiN，或合金或組合。
第一襯底面還作為頂面提及，以及第二襯底是底面。應(yīng)該理解，可 以用本發(fā)明的方法同時(shí)在襯底上產(chǎn)生多個(gè)覆蓋穿透襯底的通道。
方便地，在溝槽制造之后，帽層提供之前，在第一襯底面上沉積絕 緣層，覆蓋絕緣層內(nèi)所有襯底溝槽的內(nèi)表面，所述絕緣層使襯底與穿透 襯底的通道電隔離。因此，獲得了可以用于信號(hào)傳輸?shù)碾娊^緣通道。
絕緣通道的制造甚至將另外的要求設(shè)定至加工，因?yàn)樵谕瓿杉庸ぶ?后從襯底第二面制造通道工作不充分。首先，在第一面上提供金屬和其 他層之后不可能在溝槽中提供熱氧化物；制造熱氧化物所需要的溫度會(huì) 相當(dāng)損害至少這些層中的一部分。如果在溝槽中沉積另一個(gè)絕緣體，則 絕緣體也可以沉積在溝槽的底部。于是，可以形成電絕緣屏障。2或3nm 的絕緣屏障足夠代替歐姆接觸獲得隧道接觸，所述隧道接觸中會(huì)發(fā)生電 壓降，例如為DC接地和RF信號(hào)傳輸所需。即使不是不可能，從通道 刻蝕該絕緣體也十分困難，因?yàn)闆]有方法僅從溝槽底部去除絕緣體。此 外，濕法刻蝕的使用導(dǎo)致了液體流入溝槽，所述液體由于毛細(xì)管力會(huì)留 在那里。
下面將描述本發(fā)明第一方面方法的優(yōu)選實(shí)施例。除非明確地作為替 代實(shí)施例提出，不同實(shí)施例可以彼此結(jié)合。
在第一替代方法中，優(yōu)選地，產(chǎn)生覆蓋層的步驟包括沉積多孔材料。 可以簡單地制造多孔材料以及提供可以用于帽層材料蒸發(fā)的孔洞。
在所述實(shí)施例的替代方法中，產(chǎn)生覆蓋層的步驟包括沉積連續(xù)的不 帶孔洞的覆蓋層的步驟，以及在覆蓋層上制造孔洞的后續(xù)步驟?？梢岳?用光刻法通過構(gòu)圖制造孔洞。在所述實(shí)施例中，例如可以使用等離子增 強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)技術(shù)通過沉積二氧化硅或氮化硅制造覆蓋層。
在所述實(shí)施例中可用作覆蓋層的替代材料是聚酰胺或金屬。
第一替代方法的實(shí)施例包括，在去除犧牲帽層的分解產(chǎn)物之后，在
覆蓋層上產(chǎn)生導(dǎo)電覆蓋層。優(yōu)選地，覆蓋層用作電鍍基底以隨后形成鍵
合焊盤，諸如銅鍵合焊盤。
在第二替代方法中覆蓋層加工更為簡單。其中，優(yōu)選地，覆蓋層產(chǎn)
生的步驟包括沉積金屬層，從而形成覆蓋襯底溝槽填充材料的導(dǎo)電覆蓋
層。優(yōu)選地，覆蓋層為鍵合焊盤形成電鍍基底，所述基底可以是銅。因 此，為鍵合焊盤僅需要一層電鍍基底。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括，在產(chǎn)生導(dǎo)電填充層步驟之前，在絕緣 層上產(chǎn)生擴(kuò)散阻擋層的步驟，所述擴(kuò)散阻擋層阻止填充層材料擴(kuò)散進(jìn)入
絕緣層或襯底。例如阻止銅擴(kuò)散的擴(kuò)散阻擋層可以是TaN、 Ta、 TiN、 TiW或本領(lǐng)域公知的其他材料。可以用LPCVD在襯底溝槽內(nèi)逐步沉積 擴(kuò)散阻擋層。如果對(duì)于給定材料絕緣層結(jié)合了具有和反擴(kuò)散性質(zhì)，則不 需要附加擴(kuò)散阻擋，但是如果例如絕緣層的厚度不足以完全阻擋金屬擴(kuò) 散至襯底時(shí)，也可以提供擴(kuò)散阻擋層。優(yōu)選地，選擇擴(kuò)散阻擋層以便可 以作為導(dǎo)電填充層的電鍍基底。
注意，在一些實(shí)施例中填充層將填充穿透襯底的通道的直徑，而在 其他實(shí)施例中將通孔的中心留有空間，這取決于具體的應(yīng)用。
優(yōu)選地，本發(fā)明方法中使用的帽層材料是聚合物。在US6，833，320B2 以表格的形式在第4列、第15至30行中給出了適合的熱分解犧牲材料 的列表，以及在第31至65行給出了其他適合的材料。用于犧牲帽層的 其他適合的材料包括PECVD氧化物、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，IUPAC 名稱為甲基2-甲基丙酸酯)、金屬、某種聚酰亞胺或者由"Promerus Electronic Materials"公司提供的商品名為Unity400的材料，以及其他難 熔材料。加熱到相應(yīng)的閾值溫度以上，這些材料干凈地分解，以及可以 去除而不留下任何殘留。
可以用構(gòu)圖的方式應(yīng)用帽層，所述構(gòu)圖可以通過首先沉積材料，然 后再去除的方法形成。替代地，可以直接以構(gòu)圖的方式應(yīng)用。適合地， 沉積工藝包括旋涂和噴涂。用這些工藝，僅有限量的帽層材料會(huì)進(jìn)入溝 槽。印刷，包括諸如噴墨打印和屏幕打印的工藝，適合構(gòu)圖沉積。
優(yōu)選地，在閾值溫度以下從第一襯底面去除犧牲帽層可以通過等離 子刻蝕或者化學(xué)機(jī)械拋光從第一襯底面把帽層去除。甚至可以無掩模的 進(jìn)行刻蝕，因?yàn)槊睂右部赡茉跍喜壑谐霈F(xiàn)而不僅僅在溝槽的頂部。在去 除步驟后，優(yōu)選地，第一襯底面實(shí)質(zhì)上是平整的，沒有孔洞或溝槽。
在溝槽刻蝕之后直接在溝槽中提供絕緣層具有程序上的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)?在穿透襯底的通道的形成過程中，從第二襯底面溝槽的開口期間可以作
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層。優(yōu)選地，覆蓋層為鍵合焊盤形
為刻蝕停止層。具體優(yōu)選地，從第二襯底面開口溝槽包括
粗略去除步驟，其中從第二襯底面去除襯底材料，除了在溝槽下面 剩下襯底除了的中間層，
精細(xì)去除步驟，其中溝槽下面的中間層通過刻蝕去除，利用溝槽底 面上的絕緣層作為刻蝕停止層
啟封步驟，其中選擇性刻蝕形成溝槽底面的絕緣材料以開槽。這樣， 可以實(shí)現(xiàn)非常精確的穿透襯底的通道的加工。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種產(chǎn)生包括襯底的電子器件的方 法，所述襯底帶有與至少一個(gè)穿透襯底的通道電相連的電子電路元件， 所述通道使第一襯底面和相對(duì)的第二襯底面相連，執(zhí)行本發(fā)明第一方面 的方法以產(chǎn)生至少一個(gè)受到覆蓋的穿透襯底的通道；以及
在提供覆蓋層之后，從襯底第二面打開襯底溝槽之前，在第一襯底 面上提供至少一個(gè)電子電路元件層。
本發(fā)明第二方面的方法提供了方法的優(yōu)勢(shì)集成，所述方法將在現(xiàn)有 加工技術(shù)中形成根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的受到覆蓋的穿透襯底的通
道。適合地，隨后沉積的至少一層包括用PECVD沉積的絕緣層，例如 用于RF電容器的鈍化層或電介質(zhì)。優(yōu)選地，所述至少一層包括互連結(jié) 構(gòu)，用于使襯底中的電氣元件與組裝在襯底中器件的任何電氣元件相連。 因此，第一面上的電路是包括多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的無源和/或有源電氣元件的 集成電路。
在實(shí)施例中，產(chǎn)生至少一個(gè)電子電路元件層的步驟包括在溝槽中提 供一層層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)包括電介質(zhì)層和導(dǎo)電層序列。更為具體地， 優(yōu)選地該溝槽與形成穿透襯底的通道的溝槽同時(shí)制造。在帽層沉積后， 可以填充一個(gè)溝槽以形成元件。溝槽中適合的元件包括溝槽電容器、溝 槽電池以及溝槽晶體管。在溝槽電容器的產(chǎn)生中，適合地，本發(fā)明第一 方面的方法中產(chǎn)生絕緣層的步驟與溝槽中至少部分層結(jié)構(gòu)電介質(zhì)層的提 供同時(shí)執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種包括半導(dǎo)體襯底的電子器件， 所述半導(dǎo)體襯底具有第一襯底面和相對(duì)的第二襯底面，以及電氣元件的 電路與穿透襯底的通道電相連，所述通道由無機(jī)鈍化層覆蓋。所述通
從第一襯底面延伸至第二襯底面，以及包括允許實(shí)際歐姆連接的導(dǎo)電材 料。它和絕緣層一起提供，所述絕緣層從第一襯底面延伸至第二襯底面， 以及與襯底共享第一界面以及將導(dǎo)電材料與襯底電氣隔離。
本發(fā)明的器件不僅包括單個(gè)電子電路元件，還包括在第一面上的電 氣元件電路。鈍化層的存在允許提供更為復(fù)雜的電路。由于在頂面和底 面同時(shí)能夠提供接觸，因此有助于集成電路的疊層。
以及允許通道中實(shí)際歐姆連接的導(dǎo)電材料的使用實(shí)現(xiàn)了適合信號(hào) 傳輸?shù)牧己眠B接。這種材料具體地包括金屬、合金和導(dǎo)電氮化物，但是
不包括多晶硅。例如銅的電阻約為2iiQcm， TiN約為100piQcm，而高摻 雜多晶硅則最少為1000MQcm。顯然最適合的是金屬和合金。
使用穿過背對(duì)封裝導(dǎo)體的半導(dǎo)體襯底通道的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)在于穿 過半導(dǎo)體襯底通道的有效長度大為縮短?？梢钥闯?，并非所有通道都需 要與襯底第一面的電路相連。其中一些可以與組裝在襯底第一面上的電
子器件直接相連。對(duì)于這一目的，如果鍵合焊盤出現(xiàn)在通道的頂部則是 方便的。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于通道可以排布組成共軸連接。攜帶信號(hào)線 的通道由攜帶底面連接的通道圍繞。因此這種共軸連接是帶狀線的一個(gè) 示例，所述帶狀線減小了電阻具體地是在較高頻率下。
在適合的實(shí)施例中，穿透襯底的通道包括沿穿過通道軸線的第一和 第二導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層具有共有界面，其中第二層延伸至襯底第二面 以及包括金屬或合金。界面移位至通道內(nèi)的某一位置，以及與第一襯底 面不共面可能是提供和加工帽層的結(jié)果。其附加優(yōu)勢(shì)為在去除帽層之后 溝槽有清楚限定的末端。這有利于從第二面提供導(dǎo)電材料。同時(shí)，導(dǎo)電 層和第一襯底面上襯底之間的結(jié)構(gòu)沒有暴露，從而不會(huì)受到損害。附加 優(yōu)勢(shì)是改善了粘接，因?yàn)闇喜壑械慕缑姹扰c襯底第一面共面的界面大。
由一個(gè)或多個(gè)覆蓋層覆蓋的通道適合電路的機(jī)械組成。有效地，根 據(jù)本發(fā)明方法所述的加工允許并且預(yù)見了覆蓋通道。
優(yōu)選地，在通道上提供鍵合焊盤。所述鍵合焊盤可以直接存在于襯 底上，也可以替代地存在于與襯底有一定距離，帶有在鍵合焊盤和穿透 襯底的通道之間延伸的垂直互連。
適合地，半導(dǎo)體襯底是單晶硅襯底?？捎蔁o定形頂層提供。 一旦襯
底包括適合用于RF應(yīng)用的集成無源網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選地，襯底為高歐姆，例 如本身公知的帶有kQcm或更高的電阻。不排除半導(dǎo)體襯底包括掩埋絕 緣層。也不排除半導(dǎo)體襯底包括諸如硅之類的其他材料或包括其他材料 層。示例包括SiC、 SiGe、 GaN或一般地任何其他m-V族材料。
任何涉及參考第一和第二實(shí)施例的其他實(shí)施例也可以用于第三實(shí) 施例。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種包括半導(dǎo)體襯底的電子器件， 所述半導(dǎo)體襯底帶有第一襯底面和相對(duì)的第二襯底面，以及與穿透襯底 的通道電氣通信的電子電路元件。所述通道從第一襯底面延伸至第二襯 底面以及包括金屬。提供了絕緣層，所述絕緣層從第一襯底面延伸至第 二襯底面，與襯底共享第一界面以及將導(dǎo)電材料與襯底電氣隔離，其中 電子電路元件是帶有PECVD沉積電介質(zhì)層的電容器。
從上述可以清楚，本發(fā)明具有可以在襯底第一面上沉積的層，所述 層需要在當(dāng)金屬通道存在時(shí)可能導(dǎo)致應(yīng)力的溫度下沉積。具體地這種層 是PECVD電介質(zhì)層，具有一致性的優(yōu)勢(shì)。所述一致性有助于良好的電 容控制以及導(dǎo)致較高的擊穿電壓。任何涉及參考第三方面或者第一或第 二方法的實(shí)施例也可以用于本發(fā)明的第四方面。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種包括半導(dǎo)體襯底的電子器件， 所述半導(dǎo)體襯底具有第一襯底面和相對(duì)的第二襯底面，以及與穿透襯底 的通道電氣通信的電子電路元件。所述通道從第一襯底面延伸至第二襯 底面以及包括金屬。提供了絕緣層，所述絕緣層從第一襯底面延伸至第 二襯底面，與襯底共享第一界面以及將導(dǎo)電材料與襯底電氣隔離，其中 電子電路元件是溝槽元件，包括至少一層不在穿透襯底的通道中的層。
從上述可以清楚，本發(fā)明可以形成元件和層，所述層可以在襯底第 一面上沉積，所需加工與通孔加工不兼容。這種元件是溝槽元件，具有 至少一層不在穿透襯底的通孔中的層。因此特定示例是溝槽電容器和溝 槽電池。在溝槽電容器中，電介質(zhì)可以與通道中的絕緣材料相同。然而 優(yōu)選地，將多晶硅用作頂層，例如因?yàn)殡娙萜髦袦喜鄣闹睆叫〉枚?。?至更為優(yōu)選地，提供了一種疊層溝槽電容器，以及不方面在通道中也提
供這種層。顯然電池所需的材料不需要在穿透襯底的通道中。
任何涉及參考第三方面或者第一或第二方法的實(shí)施例也可以用于 本發(fā)明的第五方面。
下面將參考附圖描述優(yōu)選實(shí)施例。
圖la) -p)示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，產(chǎn)生帶有電穿透襯底的 通道的襯底加工過程中的不同階段。
圖2a) -n)示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，帶有電穿透襯底的通道 的襯底加工中的不同階段。
圖3a) -p)示出了電子器件加工中的不同階段，所述電子器件帶有 在第一襯底面上的電路元件以及使第一襯底面與相對(duì)的第二襯底面的穿 透襯底的通道電相連。
具體實(shí)施例方式
為了圖示清楚起見，下面的描述僅限于帶有一個(gè)通道(via)的襯底 的示例。然而，應(yīng)該理解，所述加工也可以用于在一個(gè)襯底上形成多個(gè) 通道。通道可以以通道陣列的形式排布在預(yù)定的位置。
為了本描述的目的，還假定加工中使用的襯底為硅晶片。應(yīng)該理解， 其他半導(dǎo)體的材料可以用于形成襯底而不與此處描述的加工背離。也可 以使用絕緣體上硅(SOI)襯底。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第一示例，圖la)至p)示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例， 產(chǎn)生帶有電通道的襯底加工過程中的不同階段。本實(shí)施例中，在圖la) 示出的初始階段中，襯底硅晶片IOO用作起始材料。
晶片100具有相對(duì)的兩個(gè)面102和104。在本實(shí)施例中，第一面102 也將作為頂面提及，而第二面104也將作為底面提及。
在第一加工步驟中，鈍化層106應(yīng)用于晶片100的頂面102(圖lb)。 鈍化層用于在后面的加工步驟中保護(hù)晶片頂面遠(yuǎn)離不需要的化學(xué)反應(yīng)和 污染物。
如圖lc)至d)所示，隨后部分地有選擇性地去除鈍化層106，在
所需位置形成加工窗口 108以產(chǎn)生通道。隨后，在加工窗口 108中選擇 性地去除襯底以形成溝槽110。例如溝槽110可以通過刻蝕、粉末爆破、 激光鉆孔或微孔鉆削形成。
在下一步驟中，其結(jié)果在圖le)中示出，絕緣層112應(yīng)用于晶片上 和溝槽110中。絕緣層112覆蓋鈍化層106和溝槽110的側(cè)面114、 116 以及底面118。例如可以通過二氧化硅的低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD) 應(yīng)用絕緣層。所述絕緣層適合的前驅(qū)體是正硅酸乙酯(TEOS)。
隨后，如圖lf)所示，犧牲帽層120沉積在晶片100的頂面102上。 帽層由在閾值溫度以下熱穩(wěn)定，以及在閾值溫度以上分解的材料制成。 在US6,833，320 B2以表格的形式在第4列、第15至30行中給出了適合 的熱分解帽層材料的列表，以及在該文件的第31至65行給出了其他適 合的材料。用于犧牲帽層的其他適合的材料包括PECVD氧化物、金屬 或者由Promerus Electronic Materials公司提供的商品名為"Unity400"的 材料。在實(shí)施例中，帽層材料是光敏材料。這樣保證了在后面的加工步 驟中帽層容易構(gòu)圖。
對(duì)于本示例，假定帽層120由適合的聚合物制成。從圖lf)中可以 看出，臨時(shí)帽層120部分填充了溝槽110?；谶x定的帽層材料和加工 條件，帽層120也可以完全填充溝槽110。期望獲得這種填充效應(yīng)，因 為它允許產(chǎn)生不帶溝槽或孔洞的襯底，從而避免其他沉積在襯底100頂 面102上的材料下陷進(jìn)入溝槽110。
然而，不期望在襯底100未選定作為溝槽形成區(qū)域的臨時(shí)帽層120 上沉積其他層。因此，在下一步驟，從除了溝槽之外的所有區(qū)域中去除 臨時(shí)帽層120，從而保持襯底100的頂面102沒有孔洞和溝槽以進(jìn)行其 他加工。僅有溝槽110的部分或全部填充120保留，參見圖lg)。去除 可以通過等離子刻蝕或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)實(shí)現(xiàn)。
后續(xù)步驟在帽層材料120的分解閾值溫度以下進(jìn)行，當(dāng)然，包括在
閾值溫度以下的不同溫度執(zhí)行不同步驟的可能。
首先，在閾值溫度以下應(yīng)用覆蓋層122 (圖lh)。在本實(shí)施例中， 覆蓋層的材料是通過等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積的氧化物層或 氮化物層。金屬也是適合的覆蓋層材料。
在閾值溫度以下利用光刻法對(duì)覆蓋層122構(gòu)圖，并且覆蓋層具有小 的孔洞124 (圖lk)。圖lk)僅示意性地示出了覆蓋層122中提供的孔 洞。選定孔洞的數(shù)量和尺寸以便允許帽層材料從孔洞中去除。
下一步驟中，加工溫度上升至分解閾值溫度以上以便讓犧牲帽層分 解。為了本實(shí)施例的目的，假定通過覆蓋層122的孔洞利用蒸發(fā)去除帽 層材料的分解產(chǎn)物。襯底和包括覆蓋層122在內(nèi)的其他層在涉及分解的 加工溫度下穩(wěn)定，從而在分解和去除步驟后保留。從溝槽110中分解和 去除帽層材料的結(jié)果如圖11)所示。
在去除聚合物帽層材料后，在絕緣層112以及頂襯底面102上的構(gòu) 圖覆蓋層122的頂部沉積電鍍基底126。例如電鍍基底是銅電鍍基底(圖 lm)。
隨后，從底襯底面104打磨晶片。打磨表示粗略去除步驟，在其終 點(diǎn)仍有部分襯底材料位于溝槽下方。圖1未示出該粗略去除步驟后的中 間狀態(tài)。然而，圖ln)示出了第二次精細(xì)去除步驟后的襯底，在精細(xì)去 除過程中去除剩下的襯底材料直至到達(dá)溝槽110底部的絕緣層118。因 此絕緣層118作為刻蝕停止層。
隨后，通過去除絕緣層112的底部118，從底面開溝槽110。這樣， 執(zhí)行了選擇性刻蝕步驟。這將開溝槽110，從而形成了穿透襯底的通道， 參見圖lo)。使用相同的參考數(shù)字110標(biāo)記通孔(viahole)和原始溝槽。
下面，在通孔110的內(nèi)表面上沉積金屬種，或者換言之電鍍基底層， 然后使用電偶鍍銅或其他公知的應(yīng)用金屬的方法在通孔中應(yīng)用金屬填充 128，如圖lp)。
描述的過程允許使用臨時(shí)帽層形成覆蓋導(dǎo)電穿透襯底的通道，所述 臨時(shí)帽層通過覆蓋層122利用蒸發(fā)去除。注意，覆蓋層122本身可以是 多孔的。在那種情況下，則不需要在溝槽位置的覆蓋層上制造孔洞124。 這樣簡化了加工。例如適合的多孔覆蓋材料是自旋玻璃。
圖2a)至n)示出了根據(jù)第二實(shí)施例，帶有電通道的襯底加工中的 不同階段。
襯底晶片200用作起始材料，如圖2a)。晶片200具有兩個(gè)相對(duì)的 表面202和204。在本實(shí)施例中，第一面202也將作為頂面提及，而第
二面204也將作為底面提及。
起始加工與參考圖1所述實(shí)施例的起始加工相同。將在本圖中總結(jié)。 對(duì)于加工細(xì)節(jié)和替代，參考圖la)至lg)中的描述。在第一加工步驟中， 鈍化層206應(yīng)用于晶片200的頂面202，如圖2b)。如圖2c)至2d)所 示，隨后部分地有選擇性地去除鈍化層206，以便為產(chǎn)生通道形成加工 窗口 208。隨后，在加工窗口 208中選擇性地去除襯底以形成溝槽210。 在下一步驟中，其結(jié)果在圖2e)中示出，絕緣層212應(yīng)用于晶片上和溝 槽210的內(nèi)表面上。絕緣層212覆蓋鈍化層206和溝槽210的側(cè)面214、 216以及底面218。隨后，如圖2f)所示，犧牲帽層220沉積在晶片200 的頂面202上。帽層220由聚合物制成。帽層由在閾值溫度以下熱穩(wěn)定， 以及在閾值溫度以上分解的材料制成。如圖2f)所示，臨時(shí)帽層部分填 充溝槽210。期望獲得這種填充效應(yīng)，因?yàn)樗试S產(chǎn)生不帶溝槽或孔洞 的襯底，從而避免其他沉積在襯底200頂面上的材料下陷進(jìn)入溝槽210。 在下一步驟中，從除了溝槽之外的所有區(qū)域中去除臨時(shí)帽層220，從而 保持襯底200的頂面202沒有孔洞和溝槽以進(jìn)行其他加工。僅有溝槽210 的部分或全部填充220保留，參見圖2g)。
在帽層材料220的分解溫度以下的溫度或相應(yīng)的多個(gè)溫度執(zhí)行隨后 的步驟。
不同于圖l所示的實(shí)施例，在閾值溫度以下，本過程繼續(xù)在絕緣層 212和溝槽頂部上直接沉積電鍍基底層226，所述頂部由帽層材料220 覆蓋。隨后，在粗略去除步驟中，同樣在閾值溫度以下，從底襯底面204 打磨晶片，留下部分襯底材料用于下一精細(xì)去除步驟。同樣圖2未示出 該粗略去除步驟后的中間狀態(tài)。圖2k)示出了精細(xì)去除步驟后的襯底， 期間在閾值溫度以下去除剩余襯底材料，直至到達(dá)溝槽210底部的絕緣 層218。和圖l所示的實(shí)施例一樣，絕緣層218作為刻蝕停止層。
隨后，通過在閾值溫度以下去除絕緣層212的底部218，從底面開 溝槽210。這樣，執(zhí)行了選擇性刻蝕步驟。這將開溝槽210，從而形成了 穿透襯底的通道，參見圖21)。
然后，通過加熱襯底至分解閾值溫度以上，從溝槽210去除帽層材 料220。通過在溝槽210的底面204上開的溝槽210去除帽層材料。在
本實(shí)施例中，參見圖2m)，由于與圖1所示的實(shí)施例中在覆蓋層122上 形成的孔洞相比具有較大的溝槽開口直徑，液體和氣體分解產(chǎn)物都可以 容易地去除。
然后，金屬種(電鍍基底)層沉積在通孔210的內(nèi)表面上，隨后是 使用電偶鍍銅或其他公知的應(yīng)用金屬的方法在通孔中應(yīng)用金屬填充 228，如圖2n)。
上述實(shí)施例允許實(shí)現(xiàn)所謂的微小通道。例如微小通道所需用于實(shí)現(xiàn) 新一代RF-SiP模塊。微小通道的典型孔洞寬度在大約5,-50,的數(shù)量 級(jí)。微小通道在SiP中用作芯片的熱耗散，以及此外運(yùn)載電信號(hào)。因此， 在通道和襯底內(nèi)的金屬之間需要提供相應(yīng)的絕緣層部分114、 116、 118 以及214、 216、 218。絕緣層112、 212需要與硅技術(shù)兼容，具有良好的 臺(tái)階覆蓋，以及提供擴(kuò)散阻擋層以防止金屬擴(kuò)散進(jìn)入襯底。當(dāng)然，它們 需要具有良好的電絕緣性能。適合的絕緣材料的典型示例是熱氧化物、 沉積氧化物以及氮化物層。替代地或者在絕緣層沉積之后，可以在實(shí)際 金屬層之前應(yīng)用外加擴(kuò)散阻擋層，例如LPCVD生長TaN、 TiN等，所 述材料在理想情況下也作為金屬層的電鍍基底。
顯然，在本示例中對(duì)通道填充材料128、 228的要求是低熱電阻和 低電阻。此外，該材料應(yīng)該適合防止不需要的信號(hào)損失。在集成進(jìn)入標(biāo) 準(zhǔn)硅加工工藝諸如公知的CMOS加工技術(shù)中，金屬應(yīng)該與該技術(shù)兼容。 適合的金屬填充材料的典型示例'是銅、銀、金以及鋁。
在此描述的方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)三維集成，也就是堆疊模具，需要提 供穿過晶片通道。所述加工也可以用于提供三維訪問，例如當(dāng)使用微流 體冷卻互連。
注意，在本實(shí)施例中，導(dǎo)電填充層提供穿透襯底的通道橫向延伸的 全部填充。在替代實(shí)施例中，填充層形狀為圓形橢圓形或者橢圓形環(huán)， 如在與第一和第二襯底面平行平面的截面圖中所示。在該替代實(shí)施例中， 通道的中心保持為空以形成"共軸"型填充，或者由另一層填充。
圖3a)至p)示出了電子器件加工中的不同階段，所述電子器件帶 有在第一襯底面300上的電路元件以及使第一襯底面與相對(duì)的第二襯底 面的電穿透襯底的通道相連。
一般加工方案類似圖la)至lp)中所示的方案。然而，與此相反， 在本實(shí)施例中示出了在頂襯底面300上三個(gè)電路元件的并行生產(chǎn)平面 電容器302、溝槽電容器304和電阻器306。替代溝槽電容器，可以使用 平面形式的相反結(jié)構(gòu)(未示出)，以下提及為平面電容器。對(duì)于平面電容 器，替代使用至少在空間兩個(gè)方向之一尺寸受限的孔或溝槽結(jié)構(gòu)，倒置 結(jié)構(gòu)圖像，即替代垂直孔形成垂直柱。
在產(chǎn)生穿透襯底的通道之前形成這些電路元件的功能層，下面將參 考圖3a)進(jìn)行描述。注意，這些電路元件僅以示例的形式在圖3a)至 3n)示出，以便描述與穿透襯底的通道生產(chǎn)相關(guān)的這些器件生產(chǎn)中的加 工順序。
在襯底310的第一摻雜表面區(qū)域308的頂部形成平面電容器300， 所述襯底在本示例中是高電阻率硅襯底。第一氧化物-氮化物-氧化物 (ONO)層結(jié)構(gòu)312形成了摻雜區(qū)域308和第一多晶硅層314之間的電 介質(zhì)層。第一摻雜表面區(qū)域308和第一多晶硅層314形成平面電容器300 的兩個(gè)電極。
在襯底的溝槽電容器304所處位置形成第二摻雜表面區(qū)域316，簡 單起見在圖3a)的截面圖上示出了所述溝槽電容器具有雙溝槽結(jié)構(gòu)318、 320 (或者相反地單柱結(jié)構(gòu))。在襯底和雙溝槽結(jié)構(gòu)318、 320 (或者相 反地單柱結(jié)構(gòu))之間的界面上還形成了第二摻雜表面區(qū)域316，與第 二 ONO-電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)322共享界面，所述層結(jié)構(gòu)可以和平面電容器300 的第一 ONO-層結(jié)構(gòu)312同時(shí)沉積在襯底310上。溝槽318、 320由第二 多晶硅或填充層324填充，所述溝槽可以與平面電容器300的第一多晶 硅層314同時(shí)沉積。第二摻雜表面區(qū)域316和填充層324形成溝槽(相 反地單柱結(jié)構(gòu))電容器304的兩個(gè)電極。
電阻器306包括在第三ONO層結(jié)構(gòu)328上的第三多晶硅層326。 第一、第二和第三多晶硅層均為導(dǎo)電的，分別形成各自對(duì)應(yīng)電路元件的 功能層。這些層的電阻率可以通過在各層中導(dǎo)入適合濃度水平的摻雜劑 原子個(gè)別調(diào)整。
圖3b)示出了形成溝槽330之后在穿透襯底的通道所需位置的襯底 310，以及在所有電路元件302、 304和306的頂部以及溝槽330的所有 內(nèi)表面上沉積的氧化層332。氧化層332形成了穿透襯底的通道的絕緣 層，以及因此氧化物沉積步驟對(duì)應(yīng)于在前述第一實(shí)施例中為達(dá)到圖le) 所示階段而進(jìn)行的步驟。然而，可以看出，氧化層沉積也有利于襯底310 上的其他電路元件，其中氧化層332用作中間電介質(zhì)層。
圖3c)示出了在沉積犧牲PMMA帽層334之后的后續(xù)階段中的襯 底310。該步驟的細(xì)節(jié)己經(jīng)參考圖l和2的實(shí)施例在前面描述了。
然后，如圖3d)中可見，去除了PMMA帽層334除溝槽330之外 的襯底部分，所述溝槽保持部分填充。對(duì)于適合的去除工藝，參考圖lg) 的描述。結(jié)果，除了出現(xiàn)溝槽330，為后續(xù)層沉積步驟提供了光滑的襯
底表面o
在圖3e)所示的后續(xù)加工階段，在襯底310上沉積Plox (等離子體 增強(qiáng)沉積氧化物)層336，覆蓋電路元件以及溝槽330。等離子體增強(qiáng)沉 積氧化物層336從除圖3f)中溝槽330之外的襯底部分選擇性去除。
選擇性沉積和構(gòu)成接觸層338以在穿過306的電路元件302的區(qū)域 中形成接觸元件，參見圖3g)其后是第二氧化層340，所述第二氧化層 在穿透襯底的通道310的所需區(qū)域中的等離子體增強(qiáng)沉積氧化層336的 頂部形成。然后，孔洞342在Plox/第二氧化層結(jié)構(gòu)336、 340中形成， 圖3h)，以及犧牲PMMA帽層334通過蒸發(fā)從孔洞342中分解去除，圖 3k)。然后鍍銅344作用于襯底，覆蓋溝槽區(qū)310以及穿過306的電路元 件302。在下一階段，如圖3n)至3p)所示，以與參考圖ln)至lp) 所述方法相同的方法形成穿透襯底的通道，也就是通過從底面346減薄 襯底，在中間步驟使用氧化層332作為開溝槽330的刻蝕停止層，以及 填充溝槽330，所述溝槽已經(jīng)變成穿透襯底的通道348，帶有根據(jù)本領(lǐng)域 公知的加工例如電鍍形成的銅填充350。
注意，在溝槽330中不使用氧化層332的示例中，例如在熱通道的 形成中，可以執(zhí)行開槽步驟而無需上述的刻蝕停止工藝。替代地，可以 用精確的計(jì)時(shí)執(zhí)行刻蝕以從底面346開槽襯底而不浪費(fèi)襯底材料。
圖3的示例描述了在完成形成以及填充溝槽(或者相反地柱)電 容器304的溝槽318、 320之后穿透襯底的通道的實(shí)現(xiàn)?？梢钥紤]在穿透 襯底的通道330之后制造溝槽(或者相反地柱)電容器304，但是隨
后將會(huì)使用高溫加工步驟以及可能出現(xiàn)器件可靠性問題。另 一種同時(shí)加 工溝槽(或者相反地柱)和通道的可選方法很困難，因?yàn)樵谕徊襟E
中需要為溝槽(或者相反地柱)電容器304以及溝槽330刻蝕不同的
深度。區(qū)分溝槽(或者相反地柱)和通道的刻蝕不是優(yōu)選的。同時(shí)加
工的另一個(gè)困難是對(duì)于電容器304的溝槽(或者相反地柱)和溝槽330
的電容耦合具有不同的要求，這是很難同步實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生帶有至少一個(gè)受到覆蓋的穿透襯底的通道的半導(dǎo)體襯底的方法，所述通道使第一襯底面和相對(duì)的第二襯底面電相連，所述方法包括以下步驟在第一襯底面上的通道預(yù)定位置，產(chǎn)生襯底溝槽；將由帽層材料構(gòu)成的犧牲帽層按照構(gòu)圖方式應(yīng)用于襯底的第一面上，從而用所述帽層材料完全覆蓋、部分或完全填充襯底溝槽，所述帽層材料在閾值溫度以下熱穩(wěn)定且在閾值溫度以上分解；以及在閾值溫度以下的溫度，提供覆蓋襯底溝槽上的犧牲帽層的覆蓋層；從第二襯底面打開襯底溝槽以將溝槽轉(zhuǎn)變?yōu)榇┩敢r底的通孔；讓犧牲帽層在閾值溫度以上的溫度分解，并去除犧牲帽層的所有分解產(chǎn)物；以及從第二面在襯底溝槽中應(yīng)用導(dǎo)電材料，以便提供延伸至第二襯底面的穿透襯底。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中在應(yīng)用犧牲帽層之前在第一 襯底面上沉積絕緣層，所述絕緣層覆蓋襯底溝槽的所有內(nèi)表面并且適合 于將所述襯底與穿透襯底的通道電隔離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述襯底溝槽中的導(dǎo)電材料 包括金屬或者合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述覆蓋層帶有孔洞，犧牲帽層的分解產(chǎn)物穿過所述孔洞而被去除。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其中所述覆蓋層是多孔層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其中所述襯底溝槽僅在去除所有 分解產(chǎn)物之后打開。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述襯底溝槽在犧牲帽層分 解之前從第二面打開，以及從第二面上的穿透襯底的通孔的開口端去除 分解產(chǎn)物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中所述的方法，其中在去除犧牲帽層分解產(chǎn) 物之后，在覆蓋層上產(chǎn)生導(dǎo)電覆蓋層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其中所述提供覆蓋層的步驟包括 沉積金屬層，因而形成覆蓋襯底溝槽上的填充材料的導(dǎo)電覆蓋層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，所述方法包括，在襯底溝槽中 應(yīng)用導(dǎo)電材料步驟之前，在絕緣層上產(chǎn)生擴(kuò)散阻擋層的步驟，所述擴(kuò)散 阻擋層用于防止導(dǎo)電材料擴(kuò)散至絕緣層或者襯底中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述以構(gòu)圖的方式應(yīng)用犧 牲帽層的步驟包括在第一襯底面上沉積帽層材料以及無掩膜地去除犧牲 帽層的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述帽層的去除通過用 PECVD沉積絕緣層進(jìn)行。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，其中所述絕緣層是鈍化層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述閾值溫度高于30(TC， 低于450'C。
15. —種用于產(chǎn)生包括襯底的電子器件的方法，所述襯底具有與至 少一個(gè)穿透襯底的通道電連接的電子電路元件，所述通道使第一襯底面 和相對(duì)的第二襯底面電連接，其中執(zhí)行權(quán)利要求1中所述的方法，以便產(chǎn)生至少一個(gè)受到覆蓋的穿透 襯底的通道，以及在提供覆蓋層之后，從襯底第二面打開襯底溝槽之前，在第一襯底 面上提供至少一個(gè)電子電路元件層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其中所述產(chǎn)生至少一個(gè)電子電 路元件層的步驟包括在溝槽中提供一層層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)包括電介質(zhì) 層和導(dǎo)電層的序列。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16中所述的方法，其中產(chǎn)生權(quán)利要求1中所述絕 緣層的步驟與溝槽中層結(jié)構(gòu)電介質(zhì)層的提供同時(shí)執(zhí)行。
18. —種包括半導(dǎo)體襯底的電子器件，所述半導(dǎo)體襯底具有第一襯 底面和相對(duì)的第二襯底面，以及至少一個(gè)與穿透襯底的通道電氣連通的 電氣元件，所述穿透襯底的通道從第一襯底面延伸至第二襯底面并包括 允許實(shí)際歐姆連接的導(dǎo)電材料，以及該穿透襯底的通道具備從第一襯底 面延伸至第二襯底面的絕緣層并且與襯底共享第一界面以及將導(dǎo)電材料 與襯底電氣隔離，其中所述第一穿透襯底上的至少一個(gè)電氣元件是由無機(jī)鈍化層覆 蓋的電氣元件電路。
19. 一種包括半導(dǎo)體襯底的電子器件，所述半導(dǎo)體襯底具有第一襯 底面和相對(duì)的第二襯底面，以及至少一個(gè)與穿透襯底的通道電氣連通的 電氣元件，所述穿透襯底的通道從第一襯底面延伸至第二襯底面并包括 允許實(shí)際歐姆連接的導(dǎo)電材料，以及該穿透襯底的通道具備從第一襯底 面延伸至第二襯底面的絕緣層并且與襯底共享第一界面以及適合于將導(dǎo) 電材料與襯底電氣隔離，其中所述電氣元件是電容器，所述電容器包括由PECVD沉積的電 介質(zhì)層。
20. —種包括半導(dǎo)體襯底的電子器件，所述半導(dǎo)體襯底具有第一襯 底面和相對(duì)的第二襯底面，以及至少一個(gè)與穿透襯底的通道電氣連通的 電氣元件，所述穿透襯底的通道從第一襯底面延伸至第二襯底面并包括 允許實(shí)際歐姆連接的導(dǎo)電材料，以及該穿透襯底的通道具備從第一襯底 面延伸至第二襯底面的絕緣層并且與襯底共享第一界面以及適合于將導(dǎo) 電材料與襯底電氣隔離，其中所述電氣元件是溝槽元件，所述溝槽元件包括至少一個(gè)不出現(xiàn) 在穿透襯底的通道中的層。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18至20中所述的電子器件，其中所述穿透襯底 的通道包括沿穿過通道的軸線的第一和第二導(dǎo)電層，所述層具有共有界 面，所述第二層延伸至襯底第二面以及包括金屬或合金。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18至20中所述的電子器件，其中另一個(gè)電子器 件安裝在襯底第一面上，并且多個(gè)穿透襯底的通道中的至少一個(gè)向所述 另 一個(gè)電子器件提供直接連接。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18至20中所述的電子器件，其中有多個(gè)穿透通道并且被排布成共軸帶狀線。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18至20中所述的電子器件，其中在穿透襯底的通道頂部提供鍵合焊盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生帶有至少一個(gè)受到覆蓋的通道的襯底的方法，所述通道使第一襯底面和相對(duì)的第二襯底面電相連以及優(yōu)選地?zé)嵯噙B。工藝涉及在第一襯底面殘余上形成溝槽以及用臨時(shí)的犧牲帽層頂部上的永久層覆蓋該溝槽，所述帽層在熱加工步驟中分解。本發(fā)明的方法提供了去除犧牲帽層材料的分解產(chǎn)物，甚至在永久層存在的情況下不殘留痕跡或污染的替代方法。根據(jù)本發(fā)明第一方面，由向襯底溝槽提供帶孔保護(hù)層實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。保護(hù)層上的孔洞為去除帽層材料分解產(chǎn)物留有空間。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，從第二襯底面開覆蓋溝槽以及允許通過該開口去除帽層材料提供了一種解決方案。本發(fā)明的兩種方法都基于使用臨時(shí)帽層的共同理念，甚至在去除臨時(shí)帽層前就永久覆蓋襯底開口的情況下。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101356637SQ200680050693
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者埃里克·C·E·范格林斯文, 安東尼厄·L·A·M·克默恩, 弗雷迪·羅澤博姆, 約翰·H·克洛特威克, 羅納德·德克爾 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司