具有穿通接觸部的asic構(gòu)件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于ASIC構(gòu)件中的穿通接觸部的實(shí)現(xiàn)方案，所述ASIC構(gòu)件能夠簡(jiǎn)單地集成在ASIC襯底的CMOS工藝中。所述ASIC構(gòu)件(120)具有有效的前側(cè)，在所述有效的前側(cè)中實(shí)現(xiàn)電路功能(20)。所述至少一個(gè)穿通接觸部(15)應(yīng)建立所述有效的前側(cè)與所述構(gòu)件背側(cè)之間的電連接。根據(jù)本發(fā)明，在前側(cè)通過(guò)至少一個(gè)完全填充的前側(cè)溝槽(151)限定所述穿通接觸部(15)，而在背側(cè)通過(guò)至少一個(gè)沒(méi)有完全填充的背側(cè)溝槽(154)限定所述穿通接觸部。所述背側(cè)溝槽(154)通到經(jīng)填充的前側(cè)溝槽(151)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有穿通接觸部的AS IC構(gòu)件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般性地涉及一種具有有效的前側(cè)的ASIC(專(zhuān)用集成電路）構(gòu)件和至少一 個(gè)穿通接觸部（Durchkontakt)，在所述前側(cè)中實(shí)現(xiàn)電路功能，所述穿通接觸部建立有效的 前側(cè)與構(gòu)件背側(cè)之間的電連接。

【背景技術(shù)】
[0002] 在垂直混合集成部件的范疇內(nèi)，具有穿通接觸部的ASIC構(gòu)件的使用特別重要。這 種部件通常包括多個(gè)不同的構(gòu)件，它們以芯片疊堆的形式相互重疊地裝配。有利地，一個(gè)部 件的多個(gè)構(gòu)件的不同功能性大多相互補(bǔ)充地進(jìn)行應(yīng)用。經(jīng)常借助穿通接觸部實(shí)現(xiàn)垂直混合 集成部件的各個(gè)構(gòu)件之間的電連接及其外部接通，這不僅由于微型化而且在二級(jí)裝配時(shí)是 有利的。在垂直混合集成部件中拼裝的構(gòu)件不僅可以涉及具有微機(jī)械功能性的MEMS (微機(jī) 電系統(tǒng)）構(gòu)件而且可以涉及具有純電路技術(shù)功能性的ASIC構(gòu)件。此外，在垂直混合集成部 件的范疇內(nèi)，ASIC構(gòu)件也經(jīng)常用于MEMS構(gòu)件的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的加蓋。例如，具有微機(jī)械傳感 器構(gòu)件和ASIC構(gòu)件的垂直混合集成慣性傳感器部件是已知的，在所述ASIC構(gòu)件上集成有 用于傳感器信號(hào)的分析處理電路。在所述慣性傳感器部件中，ASIC構(gòu)件裝配在MEMS構(gòu)件的 傳感器結(jié)構(gòu)上方并且相對(duì)環(huán)境干擾封閉所述傳感器結(jié)構(gòu)。由實(shí)際已知一系列用于ASIC構(gòu) 件中的穿通接觸部的實(shí)現(xiàn)方案，這些實(shí)現(xiàn)方案也適合垂直混合集成部件的構(gòu)造并且尤其也 適合所謂的晶片級(jí)封裝，在所述晶片級(jí)封裝中各個(gè)構(gòu)件在晶片復(fù)合體中裝配并且隨后才作 為封裝分割。
[0003] 根據(jù)一種已知的方式，在ASIC襯底工藝的范疇中施加穿通接觸部，更確切地，作 為ASic襯底中的盲口（Sackiiffiiun霧)。然后以金屬--例如以銅或鎢或者以金屬層和介 質(zhì)完全填充所述盲口，從而ASIC襯底的表面對(duì)于進(jìn)一步處理是盡可能封閉和平坦的。在 asic襯底裝配在另一襯底上之后才在背側(cè)暴露并且接通所述形式的穿通接觸部，其方式例 如是，對(duì)ASIC襯底進(jìn)行背側(cè)減薄。在所述實(shí)現(xiàn)方式中，通過(guò)盲口或者過(guò)孔（Via)的完全填 充來(lái)相對(duì)外部影響保護(hù)穿通接觸部的金屬內(nèi)核或者金屬印制導(dǎo)線。
[0004]因?yàn)檫@種過(guò)孔通常具有大的縱橫比，所以不僅用于在ASIC襯底中產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi) 口的結(jié)構(gòu)化方法而且所述填充是相對(duì)費(fèi)事的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]借助本發(fā)明提出一種用于ASIC構(gòu)件中的穿通接觸部的明顯簡(jiǎn)化制造工藝的實(shí)現(xiàn) 方案。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，在前側(cè)通過(guò)至少一個(gè)完全填充的前側(cè)溝槽（Trench)限定穿通接觸 部，而在背側(cè)通過(guò)至少一個(gè)沒(méi)有完全填充的背側(cè)溝槽限定穿通接觸部。背側(cè)溝槽通到經(jīng)填 充的前側(cè)溝槽中。
[0007] 因此，ASIC襯底中的穿通接觸部在此是前側(cè)處理與背側(cè)處理的組合的結(jié)果。在兩 側(cè)對(duì)ASIC襯底進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，以便跨接襯底厚度。因此，不僅前側(cè)溝槽的縱橫比而且背側(cè)溝 槽的縱橫比小于襯底中單側(cè)產(chǎn)生的穿通接觸部。因?yàn)閮H僅填充前側(cè)溝槽，所以填充開(kāi)銷(xiāo)在 此也是相對(duì)較低的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案的特別優(yōu)點(diǎn)是，至少前側(cè)處理能夠非常好地集 成在ASIC襯底的CMOS工藝中。即可以如底部溝槽絕緣（Bottom Trench Isolation)那樣簡(jiǎn) 單地實(shí)施前側(cè)處理，所述底部溝槽絕緣通常用于與ASIC襯底中的各個(gè)電路部件的電絕緣。
[0008] 原則上能夠通過(guò)不同的方式方法實(shí)現(xiàn)用于ASIC襯底中的穿通接觸部的根據(jù)本發(fā) 明的實(shí)現(xiàn)方案，尤其這涉及穿通接觸部借助溝槽的限定。
[0009] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，前側(cè)溝槽和背側(cè)溝槽實(shí)現(xiàn)為環(huán)形的絕緣溝槽，它們 使在ASIC襯底的整個(gè)厚度上延伸的作為穿通接觸部的襯底區(qū)域電絕緣。為此，前側(cè)溝槽至 少以介電材料涂覆或者甚至完全以介電材料填充。無(wú)論如何，在所述實(shí)施方式中，通過(guò)ASIC 襯底的半導(dǎo)體材料建立ASIC構(gòu)件的有效的前側(cè)與背側(cè)之間的導(dǎo)電連接，從而穿通接觸部 在此是相對(duì)高歐姆的。
[0010] 在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，使前側(cè)溝槽在其以導(dǎo)電材料填充之前通過(guò)至少一 個(gè)介電層相對(duì)相鄰的半導(dǎo)體材料電絕緣。在所述情形中，也通過(guò)至少一個(gè)介質(zhì)層使背側(cè)溝 槽相對(duì)相鄰的半導(dǎo)體材料電絕緣，以便將至少一個(gè)印制導(dǎo)線從構(gòu)件背側(cè)上的布線層在背側(cè) 溝槽的壁上引導(dǎo)至前側(cè)溝槽的導(dǎo)電填充。在所述實(shí)施方式中，通過(guò)前側(cè)溝槽的填充的導(dǎo) 電內(nèi)核以及背側(cè)溝槽的壁上的印制導(dǎo)線建立ASIC構(gòu)件的有效的前側(cè)與背側(cè)之間的導(dǎo)電連 接。在此，穿通接觸部的電阻因此取決于將何種導(dǎo)電材料用于內(nèi)核和印制導(dǎo)線。與將金屬、 例如銅用于內(nèi)核和/或印制導(dǎo)線時(shí)相比，在將多晶硅用于內(nèi)核和印制導(dǎo)線的情況下穿通接 觸部總體上是更高歐姆的。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)前側(cè)溝槽和背側(cè)溝槽跨接ASIC襯底的厚度，其方式是，背側(cè)溝 槽通到經(jīng)填充的前側(cè)溝槽中。在此，基本上可以自由選擇前側(cè)溝槽的深度。在本發(fā)明的一種 優(yōu)選實(shí)施方式中，相應(yīng)于前側(cè)的電路功能的底部溝槽絕緣的深度來(lái)選擇前側(cè)溝槽的深度。 在所述情形中，可以與可能的底部溝槽絕緣一起產(chǎn)生以及也填充用于穿通接觸部的前側(cè)溝 槽。
[0012] 如開(kāi)始已經(jīng)提及的那樣，根據(jù)本發(fā)明的用于穿通接觸部的實(shí)現(xiàn)方案特別好地適合 在垂直混合集成部件的范圍內(nèi)構(gòu)造的ASIC構(gòu)件。在此證實(shí)特別有利的是， ASIC構(gòu)件以其 背側(cè)裝配在另一構(gòu)件上，從而穿通接觸部的背側(cè)溝槽是封閉的并且在穿通接觸部與所述另 一構(gòu)件之間存在導(dǎo)電連接。因此，簡(jiǎn)單地借助結(jié)構(gòu)技術(shù)和連接技術(shù)相對(duì)環(huán)境影響保護(hù)穿通 接觸部。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 如以上已經(jīng)描述的那樣，存在以有利的方式構(gòu)型以及擴(kuò)展本發(fā)明的教導(dǎo)的不同可 能性。對(duì)此，一方面參考獨(dú)立權(quán)利要求后面的權(quán)利要求，而另一方面參考本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施 例借助附圖的以下描述。
[0014] 圖1示出具有MEMS構(gòu)件110和根據(jù)本發(fā)明的ASIC構(gòu)件120的垂直混合集成部件 100的示意性截面圖，其中在ASIC襯底的半導(dǎo)體材料中實(shí)現(xiàn)穿通接觸部；
[0015] 圖2示出具有MEMS構(gòu)件110和根據(jù)本發(fā)明的ASIC構(gòu)件220的垂直混合集成部件 2〇0的示意性截面圖，其中以前側(cè)溝槽和背側(cè)空心過(guò)孔中的導(dǎo)電內(nèi)核的形式實(shí)現(xiàn)所述穿通 接觸部；
[0016]圖3示出具有MEMS構(gòu)件110和根據(jù)本發(fā)明的ASIC構(gòu)件320的垂直混合集成部件 3〇〇的示意性截面圖，其中以前側(cè)的所填充的金屬過(guò)孔和背側(cè)的空心過(guò)孔的形式實(shí)現(xiàn)所述 芽通接觸部。

【具體實(shí)施方式】
[00Π ]在圖1至3中示出的所有三個(gè)部件100、200和300包括具有微機(jī)械傳感器結(jié)構(gòu)10 的MEMS構(gòu)件110,所述微機(jī)械傳感器結(jié)構(gòu)構(gòu)造在MEMS構(gòu)件110的前側(cè)中。此外，部件1〇〇、 200和3〇〇分別包括一個(gè)ASIC構(gòu)件120、 22〇和320,所述ASIC構(gòu)件以其背側(cè)裝配在MEMS構(gòu) 件110的前側(cè)上，從而所述兩個(gè)構(gòu)件構(gòu)成芯片疊堆或者晶片級(jí)封裝。在ASIC構(gòu)件120、220 或者320的前側(cè)中構(gòu)造有ASIC構(gòu)件120、220或者320的電路功能，這在此以表面層20的形 式表示。在ASIC構(gòu)件120、220或者320的背側(cè)中構(gòu)造有空腔21，所述空腔設(shè)置在MEMS構(gòu) 件110的微機(jī)械傳感器結(jié)構(gòu)10上方，從而相對(duì)外部干擾影響保護(hù)所述微機(jī)械傳感器結(jié)構(gòu)， 但所述微機(jī)械傳感器結(jié)構(gòu)不在其由功能決定的運(yùn)動(dòng)性方面受限制。
[0018]在空腔21的側(cè)面分別構(gòu)造有穿通接觸部，所述穿通接觸部使前側(cè)中的電路功能 20與ASIC構(gòu)件120、220或者32〇的背側(cè)電連接。在在此示出的所有三個(gè)實(shí)施方式中，與通 過(guò)鍵合的機(jī)械連接一起建立ASIC構(gòu)件1 2〇、220或者320與MEMS構(gòu)件110之間的電連接， 這隨后又針對(duì)三個(gè)實(shí)施例中的每一個(gè)分開(kāi)闡述。
[0019] 在圖1中示出的第一實(shí)施方式（部件100)中，在前側(cè)通過(guò)圓環(huán)形的前側(cè)溝槽151 限定穿通接觸部I5,所述穿通接觸部首先根據(jù)底部溝槽絕緣的類(lèi)型以介電材料152、例如 氧化物內(nèi)襯并且然后以多晶硅15 3完全填充。在背側(cè)，通過(guò)敞開(kāi)的、同樣圓環(huán)形的背側(cè)溝槽 154限定穿通接觸部15,所述背側(cè)溝槽通到經(jīng)填充的前側(cè)溝槽151、152、153中。在此，前側(cè) 溝槽151、152、153與背側(cè)溝槽154 -起構(gòu)成環(huán)形的絕緣結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形的絕緣結(jié)構(gòu)在ASIC 襯底120的整個(gè)厚度上延伸并且使作為穿通接觸部的襯底區(qū)域15電絕緣。
[0020] 在ASIC襯底120的有效的前側(cè)20的CMOS工藝之后或者與ASIC襯底120的有效 的前側(cè)20的CMOS工藝一起產(chǎn)生用于穿通接觸部15的前側(cè)限定的底部溝槽絕緣結(jié)構(gòu)151、 152、I 53。在結(jié)束前側(cè)工藝之后，在ASIC襯底120的背側(cè)上在穿通接觸部15的區(qū)域中施加 用于機(jī)械連接的鍵合框22和電連接區(qū)域155之前，首先對(duì)ASIC襯底120進(jìn)行背側(cè)減薄。 隨后才對(duì)ASIC襯底120的背側(cè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。在此，在空腔21旁也產(chǎn)生背側(cè)溝槽154,所述 背側(cè)溝槽通到經(jīng)填充的前側(cè)溝槽151、152、153中。隨后，在ASIC襯底120裝配在MEMS襯 底110上時(shí)，通過(guò)鍵合框22建立ASIC襯底120的背側(cè)與MEMS襯底110的前側(cè)之間的嚴(yán)密 密封的連接。在此，通過(guò)電連接155也建立穿通接觸部15與MEMS襯底110之間的電連接。 因?yàn)榇┩ń佑|部15位于封閉的鍵合框22內(nèi)，所以其相對(duì)外部干擾影響受保護(hù)。因此，電絕 緣層和背側(cè)溝槽154的填充不是強(qiáng)制必需的。
[0021] 在圖2中示出的部件200中，在前側(cè)通過(guò)盲孔狀的前側(cè)溝槽251限定穿通接觸部， 所述盲孔狀的前側(cè)溝槽同樣根據(jù)底部溝槽絕緣的類(lèi)型首先以介電氧化物252加襯并且然 后以多晶硅253完全填充。在背側(cè)通過(guò)敞開(kāi)的、同樣盲孔狀的背側(cè)溝槽254限定穿通接觸 部，所述背側(cè)溝槽通到經(jīng)填充的前側(cè)溝槽251、252、253中。
[0022] 然而,與在圖1中示出的實(shí)施方式不同，背側(cè)溝槽254在此根據(jù)空心過(guò)孔的類(lèi)型配 置。為此，首先在ASIC襯底220的背側(cè)上并且尤其在背側(cè)溝槽254的壁上產(chǎn)生介電層256。 然后在背側(cè)溝槽254的底部上打開(kāi)介電層256,以便使底部溝槽絕緣結(jié)構(gòu)251、252、253的 多晶硅內(nèi)核253的下端部在ASIC襯底220的前側(cè)中暴露。然后，在適合的涂覆方法中施加 在此沒(méi)有詳細(xì)表示的勢(shì)壘層和由銅構(gòu)成的胚層，所述胚層然后在電鍍處理中以銅增強(qiáng)。隨 后，將如此在ASIC襯底220的背側(cè)上產(chǎn)生的銅層257結(jié)構(gòu)化為布線層。在此，在ASIC襯底 220的背側(cè)上產(chǎn)生連接盤(pán)258。
[0023] 在此，通過(guò)底部溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的多晶硅內(nèi)核253與背側(cè)溝槽254的金屬化部257 的連接構(gòu)成ASIC襯底220的有效的前側(cè)20與在其背側(cè)上的布線層之間的電連接的穿通接 觸部。
[0024] 在部件200的情形中，ASIC襯底220也通過(guò)鍵合框22和電連接區(qū)域255裝配在 MEMS構(gòu)件110的前側(cè)上。因?yàn)椴考?20的穿通接觸部也位于封閉的、嚴(yán)密密封的鍵合框22 內(nèi)，所以其相對(duì)外部干擾影響受保護(hù)。因此，不需要用于保護(hù)背側(cè)溝槽154的空心過(guò)孔結(jié)構(gòu) 的其他措施。
[0025] 在圖3中示出的部件300中，雖然在前側(cè)同樣通過(guò)盲孔狀的前側(cè)溝槽351限定穿 通接觸部。但所述穿通接觸部在此不根據(jù)底部溝槽絕緣的類(lèi)型（如在部件200的情形中） 填充，而是如金屬穿通接觸部或者銅穿通接觸部那樣以銅內(nèi)核 353填充，所述銅內(nèi)核通過(guò) 介電層352相對(duì)相鄰的ASIC襯底320電絕緣。所述銅過(guò)孔351、352、353與ASIC襯底320 的有效的前側(cè)中的電路元件20電連接。
[0026] 在背側(cè)，如在部件200的情形中那樣，通過(guò)敞開(kāi)的、同樣盲孔狀的背側(cè)溝槽354限 定穿通接觸部，所述背側(cè)溝槽通到前側(cè)的銅過(guò)孔351、352、353中并且如空心過(guò)孔那樣配 置。與此相應(yīng)地，通過(guò)介電層356使背側(cè)溝槽354的壁上的金屬涂層357和ASIC襯底320 的背側(cè)上的連接盤(pán)相對(duì)襯底材料電絕緣。在此，通過(guò)前側(cè)的經(jīng)完全填充的銅過(guò)孔的銅 內(nèi)核353與背側(cè)的空心過(guò)孔3δ4的金屬化部：357的連接構(gòu)成ASIC襯底320的有效的前側(cè) 20與其背側(cè)之間的電連接。
[0027] 如在部件2〇〇的情形中那樣，通過(guò)鍵合框22和電連接區(qū)域355建立ASIC襯底320 與MEMS襯底110之間的機(jī)械連接和電連接。
【權(quán)利要求】
1. 一種ASIC構(gòu)件（120)，其具有一個(gè)有效的前側(cè)并且具有至少一個(gè)穿通接觸部（15)， 在所述前側(cè)中實(shí)現(xiàn)電路功能（20)，所述至少一個(gè)穿通接觸部建立所述有效的前側(cè)和構(gòu)件背 側(cè)之間的電連接，其特征在于， ?所述穿通接觸部（15)在前側(cè)通過(guò)至少一個(gè)完全填充的前側(cè)溝槽（151)限定； ?所述穿通接觸部（15)在背側(cè)通過(guò)至少一個(gè)沒(méi)有完全填充的背側(cè)溝槽（154)限定； ?所述背側(cè)溝槽（154)通到所述填充的前側(cè)溝槽（151)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ASIC構(gòu)件（120)，其特征在于，所述前側(cè)溝槽（151)和所述 背側(cè)溝槽（154)實(shí)現(xiàn)為環(huán)形的絕緣溝槽，它們使在所述ASIC襯底（120)的整個(gè)厚度上延伸 的作為穿通接觸部的襯底區(qū)域（15)電絕緣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ASIC構(gòu)件（220)，其特征在于，所述前側(cè)溝槽（251)通過(guò)至 少一個(gè)介電層（252)相對(duì)相鄰的半導(dǎo)體材料電絕緣，所述前側(cè)溝槽（251)以導(dǎo)電材料（253) 填充，所述背側(cè)溝槽（254)通過(guò)至少一個(gè)介電層（256)相對(duì)所述相鄰的半導(dǎo)體材料電絕緣， 并且至少一個(gè)印制導(dǎo)線（257)從所述構(gòu)件背側(cè)上的布線層（258)在所述背側(cè)溝槽（254)的 壁上引導(dǎo)至所述前側(cè)溝槽（251)的導(dǎo)電填充（253)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的ASIC構(gòu)件（220 ;320)，其特征在于，所述前側(cè)溝槽（251 ;351) 以多晶硅（253)填充。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的ASIC構(gòu)件（320)，其特征在于，所述前側(cè)溝槽（351)以金屬 (353)、尤其以銅填充，并且至少一個(gè)金屬印制導(dǎo)線（357)、尤其銅印制導(dǎo)線從所述構(gòu)件背側(cè) 上的布線層（358)在所述背側(cè)溝槽（354)的壁上引導(dǎo)至所述前側(cè)溝槽（351)的金屬填充 (353)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的ASIC構(gòu)件，其特征在于，所述前側(cè)溝槽延伸至 前側(cè)的電路功能的底部溝槽絕緣的深度。
7. -種垂直混合集成部件（100)，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的至少一 個(gè)ASIC構(gòu)件（120)和至少一個(gè)另外的構(gòu)件（110)，其中，所述ASIC構(gòu)件（120)以其背側(cè)裝 配在所述另外的構(gòu)件（110)上，從而所述穿通接觸部（15)的背側(cè)溝槽（154)是封閉的，并 且在所述穿通接觸部（15)與所述另外的構(gòu)件（110)之間存在導(dǎo)電連接（155)。
【文檔編號(hào)】H01L23/48GK104241228SQ201410275934
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】H·韋伯, H·屈佩爾斯, J·弗萊, J·賴(lài)因穆特, N·戴維斯 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司