專利名稱：一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)及其制作方法，屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常來說，大量的集成電路(IC)需要與其它集成電路互連。這些電路可以有不 同的類型和功能，也可以有相似的類型和功能。通過使用一塊共同的基板，不同的集成電路可以在這塊基板上直接實(shí)現(xiàn)互連。常見的基板被稱為多芯片(MCM)模塊或轉(zhuǎn)接板。轉(zhuǎn)接板可以支持內(nèi)部的氣體通道，目的是在最接近有源區(qū)的地方進(jìn)行散熱，從而提高系統(tǒng)的性能和
可靠性。此外，三維(3D)的分立IC集成，是一個提高系統(tǒng)性能的方法。在某些情況下，在保持更高的性能與可靠性的前提下，分立IC集成可以在最小的體積下，最大化系統(tǒng)功能，并可以大大降低設(shè)計與生產(chǎn)的復(fù)雜度、材料的成本。大多數(shù)電路本質(zhì)上都是三維的。例如，在互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體器件中(CMOS)，在后道的集成工藝中，包含了與平面電路連接的垂直線路。同樣，印刷電路板(PCB)也由許多平面電路與垂直方向上的通孔構(gòu)成。利用一種電路結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)集成電路與PCB之間的系統(tǒng)化集成。這種中間的電路結(jié)構(gòu)就是MCM模塊或轉(zhuǎn)接板。MCM模塊或轉(zhuǎn)接板可以實(shí)現(xiàn)不同芯片的集成，而之前這些芯片顯然不能在不損害功能與性能的前提下進(jìn)行集成，或者說之前的工藝在兼容性上不成熟。許多MCM模塊與轉(zhuǎn)接板的結(jié)構(gòu)、用途及制備方法在申請日為1972年3月7日的美國專利 3648131, Kenneth P. Stuby of Wappinger Falls, New York, USA 中已有涉及，涉及的內(nèi)容也包含把多個分立集成電路集成在MCM或轉(zhuǎn)接板上，從而提高其功能及性能。一般的MCM或轉(zhuǎn)接板技術(shù)可以分為兩類第一類方法，利用減成-加成法形成垂直電連接，即在基板上形成孔洞之后，填入絕緣層、阻擋層、導(dǎo)電層，減成-加成法的應(yīng)用可以參考硅通孔(TSV)或玻璃通孔(TGVl);第二類方法中，絕緣層和導(dǎo)電通孔用加成法制作，屬于加成-加成法，加成-加成法的例子是嵌入玻璃基板中的導(dǎo)線(TGV2) [SCHOTT HermeS公司]，加成-加成工藝的另一個例子是用加成-加成法在金屬基板中制作與基板電絕緣的通孔，稱為金屬通孔(TMV)，也就是先制作帶有孔洞的金屬基板，然后在孔洞側(cè)壁生長一定厚度的絕緣層，最后在孔洞內(nèi)部沉積金屬獲得導(dǎo)電通孔的結(jié)構(gòu)。減成-加成法的缺點(diǎn)是對于硅通孔(TSV)，制造成本高，這是因為生產(chǎn)廠家需要特定的工藝設(shè)備并且工藝設(shè)備根據(jù)填入材料的不同，如銅或鎢，也有很多區(qū)別。玻璃通孔(TGV1)并不需要絕緣層，但玻璃材料精細(xì)度不夠，難以在其內(nèi)部形成質(zhì)量很好的孔洞，高密度的垂直互連往往很難達(dá)到。純加法工藝，也就是TGV2所描述的將導(dǎo)線直接嵌入玻璃中，也存在著缺陷通孔密度低，導(dǎo)線線徑過大，導(dǎo)線排布位置不確定。
金屬通孔TMV則可以應(yīng)用在剛硬的基板上，比如MCM或轉(zhuǎn)接板，作為多層集成工藝中的金屬薄膜，實(shí)際上卻并不是作為一個獨(dú)立的基板，而是利用其內(nèi)部的氣體通道對IC進(jìn)行有效散熱。因此，現(xiàn)在急需要一種工藝，可以同時滿足基板設(shè)計中的高密度通孔制作或低密度通孔制作的要求。另外，通孔的位置也能夠按照設(shè)計精確定位。此外，這種工藝中基板的材料和通孔中的導(dǎo)體材料的也需要有廣闊的選擇空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有工藝急需改進(jìn)的需求，提供一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)及其制作方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層，所述第一絕緣層上具有多個通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)體柱，所述導(dǎo)體柱的高度和通孔的深度相同，所述導(dǎo)體柱完全嵌入在第一絕緣層內(nèi)。上述結(jié)構(gòu)可以直接與上層或下層的有源或無源的器件進(jìn)行鍵合。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，任意所述兩個導(dǎo)體柱之間通過第一傳輸線電連接，所述第一傳輸線嵌入在第一絕緣層內(nèi)并暴露于外界中，或者任意一個所述導(dǎo)體柱電連接有第二傳輸線，所述第二傳輸線嵌入在第一絕緣層內(nèi)并暴露于外界中，所述第二傳輸線通過同層的焊盤與上方的有源或無源器件電連接。進(jìn)一步，還包括設(shè)置于所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述導(dǎo)體柱的一端嵌入在第一絕緣層，另一端嵌入在第二絕緣層內(nèi)；任意兩個所述導(dǎo)體柱之間通過第一傳輸線電連接，所述第一傳輸線位于第一絕緣層內(nèi)，所述第一傳輸線的上表面和第二絕緣層相接觸，或者任意一個所述導(dǎo)體柱電連接有第二傳輸線，所述第二傳輸線位于第一絕緣層內(nèi)，所述第二傳輸線的上表面和第二絕緣層相接觸，所述第二傳輸線通過同層的焊盤與上方的有源或無源器件電連接。所述第一絕緣層和第二絕緣層的成分可以相同，也可以不同。所述第一絕緣層和第二絕緣層的成分分別為氧化物玻璃、氟化物玻璃、聚醚砜、聚醚醚酮或者聚醚酰亞胺等材料。進(jìn)一步，所述導(dǎo)體柱由銅、鎳、鉻、金、銀、錫、鋅、鉬、鎘或者鎳鎢合金制成，所述導(dǎo)體柱為圓柱形，所述導(dǎo)體柱的直徑為10微米 100微米，相鄰兩個導(dǎo)體柱的中心距為15微米 150微米,所述導(dǎo)體柱包括一個電解沉積的金屬核心與多個表面層，所述表面層的材料為耐火金屬材料、非耐火金屬材料、有機(jī)絕緣體材料或者無機(jī)絕緣體材料。本發(fā)明還提供一種解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的制作方法包括
步驟a :在支撐晶圓上形成犧牲層；
步驟b :在所述犧牲層上形成導(dǎo)電層；
步驟c :在所述導(dǎo)電層上形成多個導(dǎo)體柱；
步驟d:在所述多個導(dǎo)體柱的間隙內(nèi)填充絕緣材料形成第一絕緣層，使導(dǎo)體柱完全嵌入在第一絕緣層內(nèi)；步驟e:去除犧牲層和導(dǎo)電層。進(jìn)一步，所述步驟c進(jìn)一步包括在所述導(dǎo)電層上形成第二絕緣層，在所述第二絕緣層上形成多個孔洞，并使一個孔洞內(nèi)的導(dǎo)電層通過位于第一絕緣層表面的第一傳輸線和另一個孔洞內(nèi)的導(dǎo)電層形成電連接，或者通過和第二傳輸線同層的焊盤與上方的有源或無源器件相連，再在每個孔洞內(nèi)形成導(dǎo)體柱，使所述導(dǎo)體柱的一端嵌入在第二絕緣層內(nèi)，另一端伸出并暴露于第二絕緣層外。所述第二絕緣層也可以采用TE0S、熱氧、PECVD等工藝制作，所述第二絕緣層并未移除，所述第一傳輸線和第二傳輸線為帶狀線。進(jìn)一步，還包括步驟f :移除所述第二絕緣層，暴露出第一傳輸線和第二傳輸線。所述第二絕緣層可以采用化學(xué)機(jī)械拋光去除，第二絕緣層去除 后暴露出第一傳輸線和第二傳輸線，所述第一傳輸線和第二傳輸線成為微帶線。進(jìn)一步，所述步驟a中的犧牲層為熱分解薄膜，由熱分解溫度大于420°C的有機(jī)聚合物或者高碳量的無機(jī)聚合物構(gòu)成。進(jìn)一步，實(shí)施所述步驟d的裝置包括注射成型部，位于所述注射成型部的下方并和其相連的夾持部，位于所述夾持部的下方并和其相連的支撐部；所述注射成型部上設(shè)有加熱單元，注射成型部包括主通道、次通道以及與所述主通道相連通的噴嘴通道；所述夾持部上具有間隔環(huán)和保持環(huán)，夾持部包括沉積腔，所述沉積腔和噴嘴通道相連通，經(jīng)加熱單元加熱后熔融的絕緣材料通過噴嘴通道注射進(jìn)沉積腔，使經(jīng)步驟c后制成的結(jié)構(gòu)中多個導(dǎo)體柱的間隙內(nèi)填充絕緣材料形成第一絕緣層；所述支撐部上具有加熱裝置、冷卻通道和超聲傳感器。進(jìn)一步，所述支撐晶圓包括第一處理晶圓和第二處理晶圓，所述第一處理晶圓的表面具有由其表面粗糙度形成的逃逸通道，所述第一處理晶圓的內(nèi)部具有逃逸孔和第一排氣孔，所述逃逸通道和逃逸孔相連通，所述第一排氣孔和逃逸孔相連通；所述第二處理晶圓的內(nèi)部具有第二排氣孔和第三排氣孔，所述第二排氣孔和第一排氣孔相連通，所述第三排氣孔和第二排氣孔相連通；所述支撐部的內(nèi)部具有第四排氣孔和排氣通道，所述第四排氣孔和第三排氣孔相連通，所述排氣通道和第四排氣孔相連通。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明位于不同平面電路之間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本低，通孔密度高，通孔位置精確，而且基板的材料和通孔中的導(dǎo)體材料選擇范圍也非常廣，基板材料可以從很多氧化物玻璃族(P2O5 - CaO - MgO - Na2O - TiO2)中選擇，或是在氟化物玻璃族(AlF3-BaF2-SrF2-CaF2-MgF2-YF3)中選擇，另外基板材料也可以從熱聚合物中選擇，如聚醚酰亞胺，聚醚砜等，通孔中的導(dǎo)體可以從很多易于電鍍的金屬中選擇，其中包括鎳，銅，金，鉻，錫等；本發(fā)明位于不同平面電路之間的垂直電連接結(jié)構(gòu)適用于MCM或者轉(zhuǎn)接板，尤其適用于包含允許高頻信號在基板材料上長距離傳輸?shù)脑O(shè)計的多芯片模塊或者轉(zhuǎn)接板，在此類多芯片模塊或者轉(zhuǎn)接板中要求基板材料具有較低的介電常數(shù)，而且基板材料的頻散也應(yīng)較低，MCM基板或轉(zhuǎn)接板與通孔中的導(dǎo)體可以被密封，基板具有較高的楊氏模量。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例用于制作位于不同平面電路之間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的裝置的截面圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例支撐晶圓的截面 圖3為本發(fā)明實(shí)施例支撐晶圓的俯視 圖4為本發(fā)明實(shí)施例支撐晶圓、犧牲層、垂直獨(dú)立導(dǎo)電柱與導(dǎo)電種子層的截面 圖5為本發(fā)明實(shí)施例支 撐晶圓、犧牲層、垂直獨(dú)立導(dǎo)電柱與導(dǎo)電種子層的俯視 圖6為本發(fā)明實(shí)施例支撐晶圓、犧牲層、垂直獨(dú)立導(dǎo)電柱與導(dǎo)電種子層、第二絕緣層與第二絕緣層上的在注射前形成的傳輸線和連接特定導(dǎo)電柱的傳輸線的截面 圖7為本發(fā)明實(shí)施例支撐晶圓、犧牲層、垂直獨(dú)立導(dǎo)電柱與導(dǎo)電種子層、第二絕緣層與第二絕緣層上的在注射前形成的傳輸線和連接特定導(dǎo)電柱的傳輸線的俯視 圖8為本發(fā)明實(shí)施例MCM模塊或轉(zhuǎn)接板內(nèi)嵌入了導(dǎo)電柱、過孔以及連接指定過孔的傳輸線的截面 圖9為本發(fā)明實(shí)施例MCM模塊或轉(zhuǎn)接板內(nèi)嵌入了導(dǎo)電柱、過孔以及連接指定過孔的傳輸線的俯視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明涉及的MCM模塊或轉(zhuǎn)接板與已有MCM模塊或轉(zhuǎn)接板不同，它們提供了一個互連布線網(wǎng)絡(luò)，該布線網(wǎng)絡(luò)嵌入在絕緣體基板中，并且能夠精確放置高密度的通孔與傳輸線。在現(xiàn)有技術(shù)中，可能需要改變含有通孔的基板中的材料成份或電學(xué)、力學(xué)特性，而通過本發(fā)明中介紹的制作方法，這些改變將會變得非常簡單；在現(xiàn)有技術(shù)中，可能需要改變通孔與傳輸線的材料成份或電磁特性，而通過本發(fā)明中介紹的制作方法，這些改變將也會變得非常簡單；本發(fā)明提供了一個廣泛的基板材料與通孔材料的選擇范圍，而且這些材料的機(jī)械與電磁特性都不同，為工藝帶來了更高的靈活性與更低的成本。在本發(fā)明實(shí)施例中，MCM模塊用于傳輸電信號并在集成電路之間提供電源和地的連接，該MCM模塊可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)字信號存儲、控制數(shù)字信號通斷與走線等，此外還可以在毫米波與太赫茲波段上傳輸模擬電信號。如圖I所示，該制作裝置為MCM模塊或轉(zhuǎn)接板特殊設(shè)計的注射成型腔結(jié)構(gòu)，該制作裝置的截面圖為100，注射成型腔里含有由硅或其它高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的水平處理晶圓，在該晶圓的內(nèi)部有排氣通道。注射成型腔130包含三個部分130里面熔融狀態(tài)的液體流入注射成型腔，在獨(dú)立的導(dǎo)電柱上形成第一絕緣層118。150夾持處理晶圓，提供間隔環(huán)164與保持環(huán)159。180為處理晶圓提供支撐結(jié)構(gòu)、排氣通道與加熱致冷通道。在130中，注射成型腔的外殼103由高溫金屬或陶瓷形成。熔融壓出物106流經(jīng)主通道107。小型噴嘴通道109將熔融壓出物注射至沉積腔115以盡量減小熔融壓出物106的徑向流動。加熱單元112在多步工藝中控制著腔體內(nèi)的溫度，例如注射階段、冷卻階段和初步退火階段。次通道129用來抽出腔體內(nèi)氣體并向腔體內(nèi)注入無化學(xué)反應(yīng)的氣體，并在擠壓階段作為排氣口。150區(qū)域包括了沉積腔115，在沉積腔115中有兩片處理晶圓153與156。獨(dú)立的垂直導(dǎo)體柱121之前就已形成，形成的方式可以在種子層124上進(jìn)行電鍍。壓出物通過小型噴嘴通道109注射至沉積腔115形成第一絕緣層118，壓出物流動后受到重力與超聲轉(zhuǎn)換器199震動的影響，在沉積腔115內(nèi)形成均勻的體積分布，并且在熔融的壓出物液體中不含有氣泡。為保證在壓出物充分冷卻后能夠取出MCM模塊或轉(zhuǎn)接板，承載種子層124的犧牲層127從工藝最初就形成在處理晶圓153上。犧牲層127實(shí)際是犧牲的聚合物，這種聚合物可以在420°C附近緩慢地分解為氣體組份。由于制作轉(zhuǎn)接板的材料本身熔點(diǎn)通常高于420攝氏度，所以單依靠熔融的材料通?？梢赃_(dá)到此溫度。另外112與192也能加熱以保持熱量。為了利用犧牲層127的可控氣化的特性，氣體的逃逸通道設(shè)置在了處理晶圓上。第一層逃逸通道162在153晶圓上利用表面粗糙度形成。153晶圓的粗糙表面允許氣體通過該表面進(jìn)入逃逸孔165，逃逸孔165并入在晶圓153上的更大的排氣孔168。在420攝氏度時，絕大多數(shù)犧牲層127都變成了氣體通過該種方式逃逸。處理晶圓156的下部包括更長與更大的排氣孔171，而排氣孔171又與孔174在處理晶圓156中合并。之后再與處理晶圓156頂部的168孔合并。通過排氣孔186與排氣通道189，犧牲層127產(chǎn)生的氣體被排出注射成型腔外。外部的單向閥門禁止氣體從下部回流注射成型腔。機(jī)械支撐部分183包含有加熱裝置192與冷卻通道195和超聲傳感器199。在絕緣體上制作傳輸線和通孔，整個半導(dǎo)體行業(yè)的共同做法是先在絕緣層上用減 成法制作過孔，然后用加成法形成導(dǎo)體材料。同樣的，線路和過孔的一般做法是首先在半導(dǎo)體上用減成法形成結(jié)構(gòu)，如利用刻蝕，接著再用加成法形成絕緣層并用導(dǎo)體填充孔洞并形成導(dǎo)線。本發(fā)明介紹了一種相反的過孔與傳輸線在絕緣層上利用加成法的制作方法。首先形成導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)，然后對該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行封裝。該加成工藝在圖2-9中有詳細(xì)解釋。如圖2及3所示中200，圖2描述了處理晶圓的截面，可以見到在截面上有多個排氣通道。圖3描述了處理晶圓的頂視圖，圖上標(biāo)明了代表性的排氣通道。在圖2中，增加了表面粗糙的度的處理晶圓的上表面162允許犧牲層127熱融后的氣體進(jìn)入第一級的排氣通道168。之后逃逸的氣體進(jìn)入排氣孔171并進(jìn)入下一級通道174。圖3顯示了密布著排氣孔165與排氣通道210。這些通道形成了徑向的通道與圓形的氣流通道168。更大更深的排氣孔171也在該圖中顯示。如圖4及5所示中300，圖4描繪了獨(dú)立的導(dǎo)體柱或過孔的截面，導(dǎo)體柱與處理晶圓接觸，已在圖I與圖2中討論過。圖4中已經(jīng)在導(dǎo)電層124上形成了導(dǎo)體柱121，導(dǎo)電層124制作在起到犧牲作用的犧牲層127上，犧牲層127的作用是在注射成型結(jié)束后幫助獲取最終產(chǎn)品。該犧牲層的材料是聚降冰片烯或相關(guān)的聚合物降冰片烯烷基和降冰片烯環(huán)氧化物，分解溫度高于420°C。丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料樹脂可分解轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性碳?xì)浠衔铮纸鉁囟葹?30°C以上。無機(jī)石墨薄膜層在870°C 1070°C且有氧的環(huán)境下分解成CO2和CO。圖5描述了導(dǎo)電層124的頂視圖，并且包含了獨(dú)立的導(dǎo)電柱121。如圖6及7所示的400。圖6描繪了帶有犧牲層127的處理晶圓的截面圖，上面有電導(dǎo)薄膜124與導(dǎo)體柱121。電學(xué)第二絕緣層406覆蓋在頂部以達(dá)到對傳輸線403絕緣的目的，傳輸線403連結(jié)了兩個導(dǎo)體柱。多個導(dǎo)體中的聯(lián)結(jié)可以采用相同的方式。傳輸線403埋于水平的平面，導(dǎo)體柱121垂直于該平面。圖7描繪了垂直導(dǎo)體柱121的頂視圖與導(dǎo)電薄膜124。部分傳輸線403生長在第二絕緣層406表面，并且電聯(lián)結(jié)了指定的導(dǎo)體柱。如圖8及9所示中的500。圖8描繪了采用上述步驟制作的產(chǎn)品的截面圖。第一絕緣層118擁有指定的厚度510與徑向的尺寸520，該第一絕緣層118包括了嵌入的過孔或?qū)w柱121。用刻蝕的方法移除最初用作種子層的導(dǎo)電薄膜124。嵌入的傳輸線403連接指定的導(dǎo)體柱。第二絕緣層406可以利用化學(xué)機(jī)械拋光或刻蝕的方法移除，當(dāng)然406也可以保持不動，繼續(xù)用以覆蓋傳輸線，從而能夠在MCM模塊或轉(zhuǎn)接板上繼續(xù)使用。本發(fā)明位于不同平面電路之間的垂直電連接結(jié)構(gòu)可以用在多芯片模塊或者轉(zhuǎn)接板上，在轉(zhuǎn)接板上可以制作垂直導(dǎo)電孔、在各向同性的材料的水平表面上制作電路，并且該基板材料的介電常數(shù)允許其上的信號 以IOGHz至300GHz的高頻率進(jìn)行傳輸。這個頻率范圍對于毫米波與太赫茲的應(yīng)用都有重要意義。本發(fā)明還涉及到高性能系統(tǒng)與高速數(shù)字信息交換，利用本發(fā)明，信號可在集成電路之間傳輸，并在MCM模塊或轉(zhuǎn)接板上能以lOGb/s至40Gb/s的速度傳輸30厘米以上。本發(fā)明還涉及到制造能與集成電路一同組裝的高速，輕薄，靈活的電路，從而形成小尺寸、高速度的電子系統(tǒng)。另外，還有一些電子系統(tǒng)雖然要求較低的數(shù)據(jù)傳輸速率，但要求密封敏感元件，避免接觸如氧氣或水等污染物。在這種情況下，MCM模塊或轉(zhuǎn)接板需要對這些污染物有很好防滲透特性、具有高的楊氏模量與較高的厚度。例如需要完全密封的MEMS器件傳感器(例如壓力傳感器，加速度計)、致動器(如陀螺儀，高寬比靜電諧振器，熱致動器，磁致動器和梳齒驅(qū)動器等)，本發(fā)明也能應(yīng)用。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述垂直電連接結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層，所述第一絕緣層上具有多個通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)體柱，所述導(dǎo)體柱的高度和通孔的深度相同，所述導(dǎo)體柱完全嵌入在第一絕緣層內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，任意所述兩個導(dǎo)體柱之間通過第一傳輸線電連接，所述第一傳輸線嵌入在第一絕緣層內(nèi)并暴露于外界中，或者任意一個所述導(dǎo)體柱電連接有第二傳輸線，所述第二傳輸線嵌入在第一絕緣層內(nèi)并暴露于外界中，所述第二傳輸線通過同層的焊盤與上方的有源或無源器件電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包 括設(shè)置于所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述導(dǎo)體柱的一端嵌入在第一絕緣層，另一端嵌入在第二絕緣層內(nèi)；任意兩個所述導(dǎo)體柱之間通過第一傳輸線電連接，所述第一傳輸線位于第一絕緣層內(nèi)，所述第一傳輸線的上表面和第二絕緣層相接觸，或者任意一個所述導(dǎo)體柱電連接有第二傳輸線，所述第二傳輸線位于第一絕緣層內(nèi)，所述第二傳輸線的上表面和第二絕緣層相接觸，所述第二傳輸線通過同層的焊盤與上方的有源或無源器件電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)體柱由銅、鎳、鉻、金、銀、錫、鋅、鉬、鎘或者鎳鎢合金制成，所述導(dǎo)體柱為圓柱形，所述導(dǎo)體柱的直徑為10微米 100微米，相鄰兩個導(dǎo)體柱的中心距為15微米 150微米，所述導(dǎo)體柱包括一個電解沉積的金屬核心與多個表面層，所述表面層的材料為耐火金屬材料、非耐火金屬材料、有機(jī)絕緣體材料或者無機(jī)絕緣體材料。
5.一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括 步驟a :在支撐晶圓上形成犧牲層； 步驟b :在所述犧牲層上形成導(dǎo)電層； 步驟c :在所述導(dǎo)電層上形成多個導(dǎo)體柱； 步驟d :在所述多個導(dǎo)體柱的間隙內(nèi)填充絕緣材料形成第一絕緣層，使導(dǎo)體柱完全嵌入在第一絕緣層內(nèi)； 步驟e:去除犧牲層和導(dǎo)電層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟c進(jìn)一步包括在所述導(dǎo)電層上形成第二絕緣層，在所述第二絕緣層上形成多個孔洞，并使一個孔洞內(nèi)的導(dǎo)電層通過位于第一絕緣層表面的第一傳輸線和另一個孔洞內(nèi)的導(dǎo)電層形成電連接，或者通過和第二傳輸線同層的焊盤與上方的有源或無源器件相連，再在每個孔洞內(nèi)形成導(dǎo)體柱，使所述導(dǎo)體柱的一端嵌入在第二絕緣層內(nèi)，另一端伸出并暴露于第二絕緣層外。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，還包括步驟f :移除所述第二絕緣層，暴露出第一傳輸線和第二傳輸線。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟a中的犧牲層為熱分解薄膜，由熱分解溫度大于420°C的有機(jī)聚合物或者高碳量的無機(jī)聚合物構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，實(shí)施所述步驟d的裝置包括注射成型部，位于所述注射成型部的下方并和其相連的夾持部，位于所述夾持部的下方并和其相連的支撐部；所述注射成型部上設(shè)有加熱單元，注射成型部包括主通道、次通道以及與所述主通道相連通的噴嘴通道；所述夾持部上具有間隔環(huán)和保持環(huán)，夾持部包括沉積腔，所述沉積腔和噴嘴通道相連通，經(jīng)加熱單元加熱后熔融的絕緣材料通過噴嘴通道注射進(jìn)沉積腔，使經(jīng)步驟C后制成的結(jié)構(gòu)中多個導(dǎo)體柱的間隙內(nèi)填充絕緣材料形成第一絕緣層；所述支撐部上具有加熱裝置、冷卻通道和超聲傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述支撐晶圓包括第一處理晶圓和第二處理晶圓，所述第一處理晶圓的表面具有由其表面粗糙度形成的逃逸通道，所述第一處理晶圓的內(nèi)部具有逃逸孔和第一排氣孔，所述逃逸通道和逃逸孔相連通，所述第一排氣孔和逃逸孔相連通；所述第二處理晶圓的內(nèi)部具有第二排氣孔和第三排氣孔，所述第二排氣孔和第一排氣孔相連通，所述第三排氣孔和第二排氣孔相連通；所述支撐部的內(nèi)部具有第四排氣孔和排氣通道，所述第四排氣孔和第三排氣孔相連通，所述排氣通道和第四排氣孔相連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種位于不同平面電路間的垂直電連接結(jié)構(gòu)及其制作方法。所述垂直電連接結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層，所述第一絕緣層上具有多個通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)體柱，所述導(dǎo)體柱的高度和通孔的深度相同，所述導(dǎo)體柱完全嵌入在第一絕緣層內(nèi)。本發(fā)明位于不同平面電路之間的垂直電連接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本低，通孔密度高，通孔位置精確，而且基板的材料和通孔中的導(dǎo)體材料選擇范圍也非常廣。
文檔編號H01L23/48GK102646654SQ20111004219
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者丹尼爾吉多蒂, 于大全, 王啟東 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所