用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构及其制备方法技术

技术编号:15793616 阅读:418 留言:0更新日期:2017-07-10 05:16
本发明专利技术提供一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构及其制备方法,包括以下步骤:1)提供硅片衬底,在硅片衬底内形成环形深槽;2)在硅片衬底表面及环形深槽侧壁形成第一绝缘层;3)在环形深槽内形成多晶硅电阻,并在环形深槽内及硅片衬底表面形成多晶硅引线;4)在多晶硅电阻及多晶硅引线表面形成第二绝缘层;5)在多晶硅电阻上方的环形深槽内形成多晶硅填充料层;6)在位于硅片衬底表面的多晶硅引线表面形成金属压焊块。本发明专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器,适于硅通孔互连应力的测试与监控,测试原理简单,便于操作,测试精准度高;本发明专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器的制备方法工艺步骤简单,利于产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构及其制备方法
本专利技术属于微纳加工
,特别是涉及一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法。
技术介绍
硅通孔互连(ThroughSiliconVia,TSV)技术是集成电路先进封装技术之一。与传统引线键合等工艺相比较,TSV互连技术提供了垂直的连接,降低了信息流通的距离,提高了封装集成度。TSV互连已经赢得越来越多的关注,并在成像传感器、高速逻辑存储芯片、多核处理器等方面得到应用。TSV结构是在硅片中由电镀铜填充的Cu-Si复合结构,由于Cu和Si的热膨胀系数相差6倍,致使TSV器件往往存在较高的热应力问题。较大热应力的存在对TSV的可靠性会产生严重的影响,这不利于TSV技术的发展和应用,也制约了基于TSV技术封装产品的市场化进程,研究TSV结构的应力分布对于改进TSV工艺、提高可靠性具有重要的意义。目前,有关TSV结构内部热应力分布的研究主要通过有限元分析软件仿真及破坏性测试方法进行。也有文献报道采用微型拉曼光谱仪对硅通孔表面的热应力分布进行分析,而我们知道通孔结构的应力主要集中在通孔内部,而表面的热应力大部分往往得到释放,仅仅分析表面的热应力是远远不够的。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构及其制备方法,用于对硅通孔互连的应力进行测试与监控。为实现上述目的的他相关目的,本专利技术提供一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:1)提供硅片衬底,在所述硅片衬底内形成环形深槽;2)在所述硅片衬底表面及所述环形深槽侧壁形成第一绝缘层;3)在所述环形深槽内形成多晶硅电阻,并在所述环形深槽内及所述硅片衬底表面形成多晶硅引线;所述多晶硅电阻的高度小于所述环形深槽的深度,所述多晶硅引线一端与所述多晶硅电阻的表面相连接,另一端延伸至所述硅片衬底表面;4)在所述多晶硅电阻及所述多晶硅引线表面形成第二绝缘层;5)在所述多晶硅电阻上方的环形深槽内形成多晶硅填充料层;6)在位于所述硅片衬底表面的多晶硅引线表面形成金属压焊块。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法的一种优选方案,所述步骤3)包括以下步骤:31)沉积第一多晶硅层,所述第一多晶硅层填满所述环形深槽并覆盖所述硅片衬底表面;32)刻蚀所述第一多晶硅层,以形成所述多晶硅电阻及所述多晶硅引线。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法的一种优选方案,所述步骤5)包括以下步骤:51)沉积第二多晶硅层,所述第二多晶硅层填满位于所述多晶硅电阻上方的环形深槽并覆盖所述硅片衬底及所述第二绝缘层表面;52)去除所述硅片衬底及所述第二绝缘层表面的所述第二多晶硅层即形成所述多晶硅填充料层。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法的一种优选方案,所述步骤6)包括以下步骤:61)刻蚀位于所述多晶硅引线表面的第二绝缘层,在所述第二绝缘层对应于要形成金属压焊块位置的形成开口,所述开口暴露出所述多晶硅引线;62)在暴露出的所述多晶硅引线表面形成金属压焊块。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法的一种优选方案,所述多晶硅引线的数量为两根,两根所述多晶硅引线相对分布;所述金属压焊块的数量为两块,两块所述金属压焊块分别位于所述多晶硅引线延伸至所述硅片衬底表面的一端。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法的一种优选方案,所述步骤6)之后,还包括在所述多晶硅电阻及所述多晶硅填充料层内侧形成硅通孔互连的步骤。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法的一种优选方案,在所述多晶硅电阻及所述多晶硅填充料层内侧形成硅通孔互连包括以下步骤:7)去除所述多晶硅电阻及所述多晶硅填充料层内侧的硅片衬底材料形成盲孔,所述盲孔的深度大于所述多晶硅电阻及所述多晶硅填充料层的高度之和;8)在所述盲孔内形成第三绝缘层及种子层,并在所述盲孔内填充金属层;9)去除所述金属层底部的硅片衬底材料,暴露出所述金属层的底部即形成所述硅通孔互连。本专利技术还提供一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构,所述多晶硅应力传感器结构包括:硅片衬底、环形深槽、第一绝缘层、多晶硅电阻、多晶硅引线、第二绝缘层、多晶硅填充料层及金属压焊块;所述环形深槽位于所述硅片衬底内;所述第一绝缘层位于所述硅片衬底表面及所述环形深槽的侧壁;所述多晶硅电阻位于所述环形深槽内;所述多晶硅引线一端与所述多晶硅电阻的表面相连接,另一端延伸至所述硅片衬底表面;所述第二绝缘层位于所述多晶硅电阻及所述多晶硅引线的表面;所述多晶硅填充料层位于所述多晶硅电阻上方的环形深槽内;所述金属压焊块位于所述硅片衬底表面的多晶硅引线表面。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的一种优选方案,所述多晶硅引线的数量为两根,两根所述多晶硅引线相对分布;所述金属压焊块的数量为两块,两块所述金属压焊块分别位于所述多晶硅引线延伸至所述硅片衬底表面的一端。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的一种优选方案,所述多晶硅电阻及所述多晶硅填充料层内侧还设有盲孔,所述盲孔的深度大于所述多晶硅电阻及所述多晶硅填充料层的高度之和;所述盲孔内填充有金属层。作为本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的一种优选方案,所述多晶硅电阻及所述多晶硅填充料层内侧还设有硅通孔互连,所述硅通孔互连贯穿所述硅片衬底。如上所述,本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构及其制备方法,具有以下有益效果:本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器,适于硅通孔互连应力的测试与监控,测试原理简单,便于操作,测试精准度高;本专利技术的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器的制备方法工艺步骤简单,利于产业化生产。附图说明图1显示为本专利技术实施例一中提供的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法的流程图。图2至图10显示为本专利技术实施例一中提供的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法中各步骤的结构示意图。图11显示为本专利技术实施例一中提供的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构测试时的电流流向图。元件标号说明10硅片衬底11环形深槽12第一绝缘层13多晶硅电阻14多晶硅引线15第二绝缘层16多晶硅填充料层17金属压焊块18盲孔19金属层20硅通孔互连具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图11需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想,虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一请参阅图1,本专利技术还提供一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,所述用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法包括以下步骤:1)提供硅片衬底,在所述硅片衬底内形成环形深槽;2)在所述硅片衬底本文档来自技高网...
用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构及其制备方法

【技术保护点】
一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:1)提供硅片衬底,在所述硅片衬底内形成环形深槽;2)在所述硅片衬底表面及所述环形深槽侧壁形成第一绝缘层;3)在所述环形深槽内形成多晶硅电阻,并在所述环形深槽内及所述硅片衬底表面形成多晶硅引线;所述多晶硅电阻的高度小于所述环形深槽的深度,所述多晶硅引线一端与所述多晶硅电阻的表面相连接,另一端延伸至所述硅片衬底表面;4)在所述多晶硅电阻及所述多晶硅引线表面形成第二绝缘层;5)在所述多晶硅电阻上方的环形深槽内形成多晶硅填充料层;6)在位于所述硅片衬底表面的多晶硅引线表面形成金属压焊块。

【技术特征摘要】
1.一种用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:1)提供硅片衬底,在所述硅片衬底内形成环形深槽;2)在所述硅片衬底表面及所述环形深槽侧壁形成第一绝缘层;3)在所述环形深槽内形成多晶硅电阻,并在所述环形深槽内及所述硅片衬底表面形成多晶硅引线;所述多晶硅电阻的高度小于所述环形深槽的深度,所述多晶硅引线一端与所述多晶硅电阻的表面相连接,另一端延伸至所述硅片衬底表面;4)在所述多晶硅电阻及所述多晶硅引线表面形成第二绝缘层;5)在所述多晶硅电阻上方的环形深槽内形成多晶硅填充料层;6)在位于所述硅片衬底表面的多晶硅引线表面形成金属压焊块。2.根据权利要求1所述的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,其特征在于:所述步骤3)包括以下步骤:31)沉积第一多晶硅层,所述第一多晶硅层填满所述环形深槽并覆盖所述硅片衬底表面;32)刻蚀所述第一多晶硅层,以形成所述多晶硅电阻及所述多晶硅引线。3.根据权利要求1所述的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,其特征在于:所述步骤5)包括以下步骤:51)沉积第二多晶硅层,所述第二多晶硅层填满位于所述多晶硅电阻上方的环形深槽并覆盖所述硅片衬底及所述第二绝缘层表面;52)去除所述硅片衬底及所述第二绝缘层表面的所述第二多晶硅层即形成所述多晶硅填充料层。4.根据权利要求1所述的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,其特征在于:所述步骤6)包括以下步骤:61)刻蚀位于所述多晶硅引线表面的第二绝缘层,在所述第二绝缘层对应于要形成金属压焊块位置的形成开口,所述开口暴露出所述多晶硅引线;62)在暴露出的所述多晶硅引线表面形成金属压焊块。5.根据权利要求1所述的用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构的制备方法,其特征在于:所述多晶硅引线的数量为两根,两根所述多晶硅引线相对分布;所述金属压焊块的数量为两块,两块所述金属压焊块分别位于所述多晶硅引线延伸至所述硅片衬底表面的一端。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于硅通孔互连...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨恒豆传国戈肖鸿吴燕红李昕欣
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所
类型:发明
国别省市:上海,31

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