[發明專利]一種可用于微波頻段的圓片級穿硅傳輸結構及制造方法

有效

• 申請號: 201110324618.X
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN103066040A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 湯佳杰;羅樂;丁曉云;徐高衛;陳驍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L21/768
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

1.一種可用于微波頻段的圓片級穿硅傳輸結構，其特征在于設計了一種使用與高頻可替代同軸線結構的穿硅通孔傳輸線結構，此結構使用多個TSV環繞一個傳輸信號的TSV芯的結構，環繞在周圍的TSV接地，構成一個形成類似同軸線的共軸屏蔽層，接地TSV和TSV芯之間的硅片正反兩面均使用填充有低介電常數聚合物的隔離槽；接地通孔的數量、尺寸和距離根據實際的應用頻段通過仿真確定，以此結構實現微波頻段硅片兩面互連。

2.按權利要求1所述的結構，其特征在于所述的低介電常數聚合物為苯并環丁烯、聚酰亞胺或聚二甲基硅氧烷。

3.按權利要求1所述的結構，其特征在于利用信號和接地通孔的分布和低介電聚合物的隔離槽結構作為信號傳輸結構。

4.按權利要求1所述的結構，其特征在于所述的穿硅傳輸TSV結構單元為6個接地通孔和1個信號通孔。

5.制作如權利要求1-4中任一項所述的結構的方法，其特征在于在硅圓片的兩面氧化層上分別光刻出通孔和隔離槽圖形，使用深反應離子體刻蝕工藝刻蝕出通孔和隔離槽，但是不將隔離槽刻穿；電鍍形成通孔，在隔離槽內沉積低介電常數聚合物；在通孔分布上，以一圈接地通孔環繞信號傳輸通孔的形式，最終形成類似同軸線的傳輸形式。

6.按權利要求5所述的制作方法，其特征在于具體步驟是：

1)硅片表面預處理，生長氧化層；

a)對硅片的正反兩面，進行表面預處理；

b)生長一層氧化層作為掩模；

2)形成通孔刻蝕窗口

通過光刻顯影腐蝕，在硅片正面形成通孔刻蝕窗口；

3)形成未打穿的盲孔

通過深反應離子刻蝕工藝在硅片的正面形成深度為硅片一半厚度的垂直硅盲孔；

4)形成正面隔離槽，并形成通孔

a)通過光刻顯影腐蝕，在硅片正面刻蝕出隔離槽刻蝕窗口；

b)并通過深反應離子刻蝕工藝在硅片的正面形成深度略小于為硅片一半厚度的隔離槽；

c)同時刻穿盲孔，形成通孔；

5)形成隔離槽腐蝕窗口

a)準備與硅片參數相同的硅陪片，將步驟4所述的硅片正面朝下，貼在硅陪片上；

b)在硅片反面刻蝕出隔離槽腐蝕窗口；

6)形成背面隔離槽

a)通過光刻顯影腐蝕，在硅片反面通過深反應離子刻蝕工藝形成深度略小于為硅片一半厚度的隔離槽；

b)去除作為掩模的氧化層；

7)重新生長氧化層；

8)電鍍步驟4形成的通孔，形成金屬通孔；

9)分別在硅片正反兩面用低介電常數聚合物材料填充隔離槽

a)硅片正面的隔離槽內填充低介電常數聚合物材料；

b)固化；

c)硅片反面的隔離槽內填充低介電常數聚合物材料；

d)固化；

10)利用CMP拋去多余的低介電常數聚合物層，露出傳輸結構金屬通孔部分。

7.按權利要求6所述的方法，其特征在于步驟6所形成的正反兩面的隔離槽之間垂直方向上有20μm的硅間隔。

8.按權利要求6所述的方法，其特征在于使用深反應離子刻蝕工藝形成深度和硅片厚度相等的縱深比＞10的垂直硅線通孔。