專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)纹娐分须姼泻屯椎男纬煞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在單片電路中制作穿透的通孔和電感的方法。更特別地，本發(fā)明涉及在由申請(qǐng)人于2001年10月10號(hào)提交的未公開(kāi)法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)n°01/13055中所描述的那一類(lèi)電感。
背景技術(shù)：
申請(qǐng)人于2001年11月27日提交的未公開(kāi)法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)n°01/15307中描述了與有源和無(wú)源元件相關(guān)的一種雙面單片電路。穿透的通孔使得可以在正面和背面之間進(jìn)行連接。
圖1A和1B表示法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)n°01/13055中電感的截面圖和頂視圖。電感10由襯底11中刻蝕出的溝槽形成。通常，溝槽由各向異性刻蝕獲得(例如等離子體刻蝕)，各向異性刻蝕露出與圖1B所述類(lèi)型的電感圖形相對(duì)應(yīng)的襯底11的一部分。溝槽與襯底11之間由共形的絕緣層12，例如氧化硅層進(jìn)行絕緣。然后采用導(dǎo)電材料15填充溝槽形成電感10。電感的形狀是表現(xiàn)出第一和第二末端16和17的螺旋形(環(huán)形或非環(huán)形)，第一末端16基本位于螺旋的中心。
包括穿過(guò)硅襯底11從而將接點(diǎn)從一面轉(zhuǎn)移到另一面的一個(gè)或多個(gè)通孔20的單片電路中需要形成上述類(lèi)型的電感時(shí)，制作步驟數(shù)就會(huì)增加。的確，在形成電感10和通孔20時(shí)所需刻蝕之間的尺寸差異使得不可能同時(shí)進(jìn)行這些刻蝕。而且，采用通常使用刻蝕掩模的刻蝕工藝，必須在刻蝕另一結(jié)構(gòu)之前完成兩個(gè)結(jié)構(gòu)(電感或通孔)中的一個(gè)。必須確定填滿(mǎn)所形成的開(kāi)孔或溝槽，從而再次沉積限定另一結(jié)構(gòu)的刻蝕掩膜。
必須分別形成兩個(gè)結(jié)構(gòu)的事實(shí)導(dǎo)致只有其中之一能受益于由高溫(在1000℃的數(shù)量級(jí)上)下形成的熱氧化物對(duì)其導(dǎo)電材料和襯底之間進(jìn)行絕緣。的確，如果在一個(gè)結(jié)構(gòu)完成時(shí)進(jìn)行第二步退火步驟，施加的高溫將惡化第一結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于采用通用的形成步驟在單片電路中形成至少一個(gè)電感和至少一個(gè)穿透的通孔。
特別地，本發(fā)明的目的在于使得在電感溝槽和通孔的穿透孔各自的壁上形成絕緣層的步驟通用化。
本發(fā)明的目的也在于能夠采用同一熱氧化物形成用于覆蓋溝槽和通孔的絕緣層。
本發(fā)明的目的也在于提供一種在單片電路上形成電感和通孔的方法，該方法減少了制作步驟數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的和其它目的，本發(fā)明提供一種單片電路中的制作方法，該單片電路包括襯底、電感和穿透的通孔，其中從襯底的第一表面形成至少一個(gè)對(duì)應(yīng)于要形成的電感的形狀的溝槽；包括由激光在襯底中形成通孔所需位置處的穿透孔的步驟；同時(shí)對(duì)溝槽的表面和孔進(jìn)行絕緣；并且在溝槽中和至少在孔壁上沉積導(dǎo)電材料。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，采用熱氧化進(jìn)行絕緣。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，采用等離子刻蝕形成溝槽。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在溝槽中和在孔壁上沉積導(dǎo)電材料的步驟之后進(jìn)行采用絕緣材料填滿(mǎn)孔的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括對(duì)襯底的兩個(gè)表面進(jìn)行平整的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在電感溝槽的中心端上提供通孔。
在下文結(jié)合附圖對(duì)特定實(shí)施例的非限定性描述中將詳細(xì)討論本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1A是前面已經(jīng)描述的電感截面圖；圖1B是前面已經(jīng)描述的圖1A中電感的頂視圖；
圖2A、2B、2C、2D和2E是說(shuō)明執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的電感和通孔形成方法模式的連續(xù)步驟截面圖；圖3A和3B分別是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明在單片電路中集成電感和通孔的實(shí)施例的截面圖和頂視圖。
具體實(shí)施例方式
在不同附圖中，采用同一標(biāo)號(hào)標(biāo)記相同的元件或?qū)印榍宄鹨?jiàn)，僅說(shuō)明并在下文中描述對(duì)理解本發(fā)明必需的那些方法步驟和那些元件。而且，正如在單片電路表征領(lǐng)域常用的那樣，在不同附圖中各層的厚度和橫向尺寸沒(méi)有按同一附圖中或一個(gè)附圖相對(duì)于另一附圖的比例繪制，從而改善附圖的可讀性。
圖2A表示例如由硅制成的半導(dǎo)體襯底11，其中依照要形成的電感圖形形成溝槽21，并且可選地在要形成的通孔處形成空腔22。溝槽21(以及可能的空腔22)的深度d是所需電感厚度的函數(shù)。襯底11覆蓋有露出區(qū)域21和22的掩模，通過(guò)對(duì)襯底11進(jìn)行各向異性刻蝕例如通過(guò)等離子體來(lái)獲得溝槽21和空腔22。
圖2B說(shuō)明本發(fā)明在第二步驟最后獲得的結(jié)構(gòu)，包括由激光在通孔所需位置處鉆出的一個(gè)或多個(gè)穿過(guò)襯底的孔23。
由等離子體刻蝕形成電感溝槽21使得可以利用這種刻蝕的精確性。然而，為了形成穿透的孔，激光鉆孔的優(yōu)點(diǎn)是不需要形成光刻掩模。
例如，溝槽的深度是7到15μm，寬度是1到2μm。激光鉆孔提供的穿透孔直徑在大約20μm的數(shù)量級(jí)或更大。
根據(jù)本發(fā)明的必要特征，依次進(jìn)行圖2A和2B的步驟，并且進(jìn)行激光鉆孔不需要在溝槽21上預(yù)先覆蓋保護(hù)層。
如果在要鉆孔的位置處由等離子體刻蝕形成空腔22，該空腔可幫助激光定位。
圖2C說(shuō)明本發(fā)明的方法第三步驟，其中在溝槽21和穿透孔23水平面上同時(shí)形成共形的絕緣層24，例如氧化硅層。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，層24由熱氧化來(lái)獲得。應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明的一個(gè)必要優(yōu)點(diǎn)是可以在通孔和電感結(jié)構(gòu)的壁上獲得相同的絕緣層，優(yōu)選為相同的熱氧化物，從而獲得相同的電性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，由于不必提供保護(hù)兩個(gè)結(jié)構(gòu)之一的附加步驟而形成所有凹陷處(溝槽21和孔23)，因此這樣做是可能的。
圖2D說(shuō)明在本發(fā)明的方法第四步驟之后獲得的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括采用導(dǎo)電材料25填充溝槽21。優(yōu)選地，材料25也被放置在通孔23的側(cè)壁上。材料25最好是金屬，例如銅、金、鎳、鋁或鈦。
金屬25的沉積最好采用電解。在這種情況下，金屬首先濺射在要涂覆的壁上。獲得溝槽21的完全填充并在孔23的側(cè)壁上沉積導(dǎo)電層。
根據(jù)可選實(shí)施例，金屬25完全由濺射來(lái)沉積。在這種情況下，應(yīng)確保在襯底11的中心區(qū)在通孔內(nèi)所獲得的材料厚度對(duì)導(dǎo)電是足夠的。
然后，如圖2E所示，最好采用絕緣材料26(例如玻璃或樹(shù)脂)填充穿透孔23中剩下的空間。
在沉積金屬25和絕緣材料26之后，在電感的水平面和可能的反面27處對(duì)襯底表面進(jìn)行平整步驟。平整可采用化學(xué)拋光工藝(CMP)來(lái)進(jìn)行。
如此就獲得集成在襯底11上并由層24與之絕緣的電感以及使得接點(diǎn)可在襯底11的兩面之間轉(zhuǎn)移的導(dǎo)電通孔。該組件基本上呈平整的表面，使得隨后可以形成其它的無(wú)源或有源元件和/或互連金屬化層和/或在一面或另一面形成用于“倒裝晶片“型封裝的球形柵格陣列(ba11grid arrays)。
圖3A和3B分別表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的截面圖和頂視圖，其中根據(jù)前述方法由激光鉆出的通孔30大致位于電感40的螺旋35中心，從而將其中心端36由襯底11的反面連接到該中心端必須連接的其它元件或焊盤(pán)。
在這一實(shí)例中，也表示出了將螺旋35的外端37連接到襯底11反面的通孔31。從而電感的連接都在與支撐電感40的表面相反的背面上。
根據(jù)未示出的另一實(shí)例，其中從正面進(jìn)行連接，螺旋中心端36的接點(diǎn)由螺旋35的中心通孔30和外通孔轉(zhuǎn)移到該結(jié)構(gòu)之外的正面，兩個(gè)通孔在背面由導(dǎo)電印刷線(xiàn)(conductive track)連接。
圖3A和3B實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是抑制可能的寄生電容，這種寄生電容與向襯底11正面一側(cè)電感螺旋中心端形成連線(xiàn)有關(guān)。
當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易想到本發(fā)明的各種變化、修改和改進(jìn)。特別地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員有能力基于上文中所給出的功能性指示實(shí)際實(shí)施本發(fā)明的方法，從而決定電感螺旋(多個(gè)電感螺旋)的尺寸(寬度、長(zhǎng)度、厚度)或決定要采用的工作條件。
并且，盡管只示出了一個(gè)電感和一個(gè)通孔，也可形成多個(gè)電感和多個(gè)通孔。并且，根據(jù)本發(fā)明的電感和通孔制作步驟可插入用于形成包括其它無(wú)源和/或有源元件的單片電路的更一般的方法。
這些變化、修改和改進(jìn)也認(rèn)為是本公開(kāi)內(nèi)容的一部分，并且認(rèn)為包含在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。因此，前述的描述只是借助于實(shí)例而并非要進(jìn)行限制。本發(fā)明僅受權(quán)利要求及其等價(jià)內(nèi)容中所限定內(nèi)容的限制。
權(quán)利要求
1.一種在包括襯底(11)的單片電路中制作電感(40)和穿透通孔(30，31)的方法，其中按要形成的電感形狀從襯底第一表面形成至少一個(gè)溝槽(21)；包括以下連續(xù)步驟在襯底中由激光在通孔所需位置處形成穿透孔(23)；同時(shí)絕緣(24)溝槽和孔的表面；并且在溝槽中以及至少在孔壁上沉積導(dǎo)電材料(25)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中由熱氧化進(jìn)行絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中由等離子體刻蝕形成溝槽(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在溝槽(21)中以及在孔(23)壁上沉積導(dǎo)電材料(25)的步驟之后是采用絕緣材料(26)填滿(mǎn)孔的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括對(duì)襯底(11)的兩面進(jìn)行平整的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在電感(40)的溝槽(35)中心端(36)之上提供通孔(30)。
全文摘要
一種在包括襯底的單片電路中制作電感和穿透通孔的方法，包括按要形成的電感形狀從襯底的第一表面形成至少一個(gè)溝槽的步驟；在襯底中由激光在通孔所需位置處形成穿透孔；同時(shí)絕緣溝槽和孔的表面；并且在溝槽中以及至少在孔壁上沉積導(dǎo)電材料。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1420716SQ02144318
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者帕斯卡爾·加蒂斯 申請(qǐng)人:St微電子公司