通过将多孔硅转变成多孔金属或陶瓷来制作微结构的方法技术

提出了一种用于制作微结构（１００）的方法。该方法从提供具有主表面的硅衬底（１０２）的步骤开始。然后形成从主表面延伸到硅衬底中的多孔硅层（１０３）。通过选择性地刻蚀多孔硅层以获得一组多孔硅的突出的微元件（１１２）而继续该方法；每个突出的微元件从硅衬底的剩余部分（１０６）突出，由此露出相应的外表面。然后处理突出的微元件以便获得一组相应的导电微元件（１１５）或绝缘微元件（１１５′）；通过将多孔硅的至少普遍的部分（从外表面延伸到相应的突出的元件中）分别转变成多孔金属或陶瓷来获得每个导电微元件或绝缘微元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
根据本专利技术实施例的解决方案涉及微结构。技术背景微结构(导电的或绝缘的)通常被用于许多应用中。典型实例是用于封装半导体 材料的芯片(其中形成集成电路)的电路化(circuitized)衬底；通常，该衬底由用于支撑 导电连接元件的绝缘底部(base)制成。例如，在球栅阵列(BGA)类型的电子装置中，芯片被 安装在衬底的上表面上。然后将芯片的端子接合到相应的接触件(contact)(诸如焊盘)， 其被设置在衬底的相同的上表面上(诸如用倒装芯片技术)。通过穿过衬底的导通孔(或 简称为通孔(via))，从而将其上表面上的焊盘与设置在衬底的下表面上的相应的导电球连 接。然后将如此获得的结构封闭在(例如，塑料材料的)保护层内，其仅仅让球在衬底的下 表面上露出(实现电子装置的外部端子)。关于此点，问题是由于用于芯片的端子的接触件的越来越高密度的需求而导致 的；实际上，集成电路的增长的复杂度要求芯片中庞大数量的端子(特别是用于多处理器 组件)，它们的间距相应地减少。然而，即使非常复杂的制造工艺(诸如基于微通孔技术的 制造工艺，也称为连续构建Sequential Build-Up, SBU)或高密度互连(HDI))也不能获得 具有小于50-80 μ m的直径的通孔。芯片的增大的端子密度也增加了对于耗散由芯片产生的热量的大的问题；这可能 是非常关键的，特别是在芯片发热集中的特定区域(热点)处。已知衬底的另一个问题是要求在芯片的端子和电子装置的端子之间通过相应通 孔的连接的非常低电阻。例如，在复杂的芯片上系统(SOC)中，例如对于其中其几乎所有的 功能都在少量芯片中实现的移动电话，每个连接的电阻不应该超过70-80Π1Ω。另一方面，在一些应用中(例如，在电子装置工作在高频率下时)要求衬底的绝缘 底部的低介电常数，以便减少连接件的耦合杂散电容。此外，在功率应用中，也要求绝缘底 部应该表现出高击穿电压。另一个问题涉及电子装置的可靠性。实际上，在芯片的热膨胀系数(TCE)和衬底 的热膨胀系数之间的任何差别可能导致芯片上的机械应力(特别是在倒装芯片技术中在 它们与衬底的接合处)。由于使用超低k电介质材料而进一步加重该问题，超低k电介质材 料要求衬底应该几乎不引起芯片上的应力。类似的考虑适用于堆叠式封装O^ackage-On-Package，POP)结构，其中两个或更 多个电子装置(每一个具有相应的衬底)被一个在另一个之上地安装。微结构的另一个应用实例在微机电系统(MEMS)中。在该情况下，要求制作复杂形 状的(导电或绝缘)微结构的能力；这些微结构的期望特性可以是高机械刚度、低重量和/ 或耐极端温度(例如，低至-100°C或高达+1500°C )。此外，微结构还可以被用在精密微机械的应用中(例如，在表中)。这可以要求 (导电或绝缘)微结构对于温度非常稳定，具有低惰性和/或适合用于恶劣环境(例如，抗腐蚀)。在要求使用微结构的其它
中还经历了等同的、另外的和/或不同的问 题。例如，这是磁电介质材料(例如在电磁天线中使用)、真空电子装置(诸如微波管，或者 考虑到微结构的尺寸更好是在TeraHz频率区域中)等等的情况。
技术实现思路
在其一般方面中，根据本专利技术实施例的解决方案基于由多孔硅制作微结构的主辰、ο具体地，本专利技术的不同的方面提供如在独立权利要求中陈述的解决方案。在从属 权利要求中陈述本专利技术的有利的实施例。更具体地说，根据本专利技术实施例的解决方案的一个方面提出了用于制作微结构的 方法。该方法从提供硅衬底(具有主表面)的步骤开始。然后形成从主表面延伸到硅衬底 中的多孔硅层。通过选择性地刻蚀多孔硅层以获得一组多孔硅的突出的微元件而继续该方 法；每个突出的微元件从硅衬底的剩余部分突出，由此露出相应的外表面。然后处理突出的 微元件以便获得一组相应的导电或绝缘微元件；通过将多孔硅的至少普遍的(prevalent) 部分(从外表面延伸到相应的突出的微元件中)分别转变成多孔金属或陶瓷来获得每个导 电或绝缘微元件。根据本专利技术的特定实施例的解决方案的其它方面提出了用于制作磁电介质结构、 互连结构、封装的电子装置、封装到封装的(package-to-package)电子装置、功率电子装 置、真空电子装置和微机械装置的方法。附图说明参考与附图一起阅读的仅仅地通过非限制性指示给出的以下详细描述将更好明 白根据本专利技术实施例的解决方案以及其另外的特征和优点。在这方面，明确地意图附图不 是必须要按比例绘制的并且除非另有指明，它们仅仅意图概念上示出在本申请中描述的结 构和过程。具体地图1A-1D'示出根据本专利技术实施例的用于制作微结构的制造工艺的各个阶段，图2A-2G示出根据本专利技术另一个实施例的用于制作微结构的制造工艺的各个阶 段，图3A-3D示出根据本专利技术实施例的用于制作互连结构的制造工艺的附加的阶段，图3A' -3D'示出根据本专利技术另一个实施例的用于制作相同的互连结构的制造 工艺的附加的阶段，图4A-4C示出根据本专利技术实施例的用于制作封装的电子装置的制造工艺的附加 的阶段，图4A' -4C'示出根据本专利技术另一个实施例的用于制作相同的封装的电子装置 的制造工艺的附加的阶段，图5A-5C示出根据本专利技术实施例的用于制作不同的封装的电子装置的制造工艺 的附加的阶段，图5A' -5C'示出根据本专利技术另一个实施例的用于制作同一个不同的封装的电6子装置的制造工艺的附加的阶段，图6是可以用根据本专利技术实施例的解决方案获得的另外的示例性的封装的电子装置，图7是可以用根据本专利技术实施例的解决方案获得的示例性的堆叠式封装的电子装置，图8是可以用根据本专利技术实施例的解决方案获得的示例性的功率电子装置，图9A-9D示出根据本专利技术实施例的用于制作真空电子装置的制造工艺的附加的 阶段，以及图10A-10F示出根据本专利技术实施例的用于制作微机械装置的制造工艺的附加的 阶段。具体实施方式特别参考图1A-1D'，其示出了用于制作根据本专利技术实施例的导电或绝缘微结构 (在图ID和图ID'中分别用附图标记100和附图标记100'表示)的制造工艺的各个阶段。如图IA所示，制造工艺从硅衬底102(例如，包括单晶硅的晶圆(wafer))开始；可 以在整个晶圆上形成单个微结构，或者可以在晶圆(然后在工艺结束时被切成小块)的几 个同样的区域中重复相同的微结构。在硅衬底102中形成多孔硅层103 ；多孔硅层103从 硅衬底102的前(上)表面延伸，从而留下无孔的或致密的硅的其剩余部分(用附图标记 106表示)。出于此目的，硅衬底102受到阳极过程(anodic process)(作用于其前表面)。特 别地，硅衬底102被用作电化学电池(包括富含氢氟酸的电解质，或HF)中的阳极。当阳极 过程的电流密度低于临界值JPS (取决于多个实验因素)时，电解质仅仅与到达硅衬底102 的前表面的空穴反应(使得反应受空穴的供给的限制而不受它们到电解质中的离子扩散 的限制)。当然，这要求在硅衬底102的前表面处的(自由)空穴的可用性。如果硅衬底 102是P型的，空穴的可用性是明显的。相反地，如果硅衬底102是N型的，则界面硅电解 质用作反转偏置的肖特基结(即，具有耗尽区的宽度随着硅衬底102中杂质浓度增大而减 小)。当硅衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作微结构（１００）的方法，该方法包括以下步骤：　　提供硅衬底（１０２），该硅衬底具有主表面，　　形成从主表面延伸到硅衬底中的多孔硅层（１０３），　　选择性地刻蚀多孔硅层以获得一组多孔硅的突出的微元件（１１２），每个突出的微元件从硅衬底的剩余部分（１０６）突出，由此露出相应的外表面，以及　　处理突出的微元件以便获得一组相应的导电微元件（１１５）或绝缘微元件（１１５′），通过将多孔硅的从外表面延伸到相应的突出的元件中的至少普遍的部分分别转变成多孔金属或陶瓷来获得每个导电微元件或绝缘微元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M布鲁卡尼，
申请(专利权)人：RISE技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：IT