一种具有内部限位环的硅通孔互连结构及其形成方法技术

一种具有内部限位环的硅通孔互连结构及其形成方法，所述硅通孔互连结构包括：衬底，所述衬底上开设有至少一个通孔；第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述衬底的上端面和下端面上；第二绝缘层，所述第二绝缘层设置在所述通孔的内壁上；种子层，所述种子层设置在所述通孔内第二绝缘层的表面；金属层，所述金属层填充设置在种子层内侧；以及设置在所述通孔，第二绝缘层，种子层和金属层上的限位部。本发明专利技术工艺简单，成本较低，可靠性高，制作的硅通孔结构由于内部限位环的存在，有较高的热机械可靠性，具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种具有内部限位环的硅通孔互连结构及其形成方法
本专利技术涉及微电子封装领域，具体涉及一种具有内部限位环的硅通孔互连结构及其形成方法。
技术介绍
随着微机电系统不断向小型化、高密度和三维堆叠技术的发展，利用硅通孔制作的互连技术已成为半导体行业先进的技术之一。硅通孔互连技术是一项高密度封装技术，正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术，被认为是第四代封装技术。所谓硅通孔互连技术是通过硅晶片的通孔建立了从硅晶片的正面到背面的垂直电连接，从而实现了芯片与芯片、晶圆与晶圆多层堆叠之间的垂直导通，极大提高了封装密度和自由度，为三维堆叠技术提供了一种方法。这种技术不仅可以用在微电子领域，而且还可以用在机械、声学、流体、光电子、生物医学等领域。由于压力传感器、加速度计和陀螺仪、投射式微镜、喷墨打印头等快速增长的市场需求，这种新技术通常开发在单独的芯片上。硅通孔直径通常为数十微米，深宽比最高可达50，通常以铜作为填充料。由于当前种子层的制作技术还不够完善，无法实现深孔的种子层沉积，导致当前的金属填充方式制作的硅通孔结构还无法满足MEMS封装的需要。同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有内部限位环的硅通孔互连结构，可长期稳定工作在300℃的高温环境中，其特征在于，所述硅通孔包括：/n衬底(1)，所述衬底(1)上开设有至少一个通孔(13)；/n第一绝缘层(2、3)，所述第一绝缘层(2、3)设置在所述衬底(1)的上端面和下端面上；/n第二绝缘层(8、9)，所述第二绝缘层(8、9)设置在所述通孔(13)的内壁上；/n种子层(4、6、7)，所述种子层(4、6、7)设置在所述通孔(13)内第二绝缘层(8、9)的表面；/n金属层(5)，所述金属层(5)填充设置在种子层(4、6、7)内侧；/n以及设置在所述通孔(13)，第二绝缘层(8、9)，种子层(4、6、7)和金属层(5)上...

【技术特征摘要】
1.一种具有内部限位环的硅通孔互连结构，可长期稳定工作在300℃的高温环境中，其特征在于，所述硅通孔包括：
衬底(1)，所述衬底(1)上开设有至少一个通孔(13)；
第一绝缘层(2、3)，所述第一绝缘层(2、3)设置在所述衬底(1)的上端面和下端面上；
第二绝缘层(8、9)，所述第二绝缘层(8、9)设置在所述通孔(13)的内壁上；
种子层(4、6、7)，所述种子层(4、6、7)设置在所述通孔(13)内第二绝缘层(8、9)的表面；
金属层(5)，所述金属层(5)填充设置在种子层(4、6、7)内侧；
以及设置在所述通孔(13)，第二绝缘层(8、9)，种子层(4、6、7)和金属层(5)上的限位部。


2.根据权利要求1所述的具有内部限位环的硅通孔互连结构，其特征在于，所述限位部包括：设置在所述通孔(13)内壁上的第一凹陷部(14)，所述通孔(13)内壁设置有至少一个环形的第一凹陷部(14)，设置在所述第二绝缘层(8、9)上的第二凹陷部(15)，设置在所述种子层(4、6、7)上的第三凹陷部(16)以及设置在所述第金属层(5)上的限位环(10、11、12)。


3.根据权利要求2所述的具有内部限位环的硅通孔互连结构，其特征在于，所述第二凹陷部(15)对应所述通孔(13)的第一凹陷部(14)位置设置并且形状适配第一凹陷部(14)，所述第三凹陷部(16)对应所述第二绝缘层(8、9)的第二凹陷部(15)位置设置并且形状适配第二凹陷部(15)，所述限位环(10、11、12)对应所述种子层(4、6、7)的第三凹陷部(16)的位置设置并且形状适配第三凹陷部(16)。


4.根据权利要求1所述的具有内部限位环的硅通孔互连结构，其特征在于，所述通孔(13)呈阵列式分布，所述通孔(13)的阵列式分布排布包括：圆形、环形、扇形、矩形、平行四边形或梯形排布。


5.根据权利要求2所述的具有内部限位环的硅通孔互连结构，其特征在于，所述第一凹陷部(14)均匀的排布在通孔(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊强，李孟委，李明浩，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14