用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法以及具有电敷镀通孔的衬底技术

本发明专利技术涉及一种用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法以及一种具有电敷镀通孔的衬底。该方法具有以下步骤：这样形成电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)，使得所述电敷镀通孔从衬底的正面(V)至衬底的背面(R)穿过所述衬底(2；2’)；在衬底(2；2’)的正面(V)上形成一个第一封闭层(I1)；通过一个从衬底(2；2’)的背面(R)开始的蚀刻过程在衬底(2；2’)中形成一个围绕电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)的环形绝缘沟道(IG；IG’)，其中，该蚀刻过程在第一封闭层(I1)上停止；及通过在衬底(2；2’)的背面(R)上形成一个第二封闭层(18)来封闭衬底(2；2’)中的环形绝缘沟道(IG；IG’)。

【技术实现步骤摘要】
用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法以及具有电敷镀通孔的衬底
本专利技术涉及一种在衬底中制造电敷镀通孔的方法以及一种具有电敷镀通孔的衬底。
技术介绍
在衬底中或者在衬底的部分区域、例如晶片中的电敷镀通孔以不同的实施形式存在。在此目标始终是：在正向电阻小的情况下实现一个尽可能小的敷镀通孔。为了实现该目标，在涉及的衬底中经常产生具有近似垂直的壁的窄通孔，所述壁被电绝缘并且该通孔完全或部分地用金属或金属合金填满，以便实现所期望的小的正向电阻。这种公知的方案根据应用情况而受到限制。一方面存在一些应用情况，其中金属的存在会起干扰作用。作为多种MEMS应用情况的例子在此应提到微机械的压力传感器。图7示出了一示意的横截面图，用于借助具有电敷镀通孔和压力传感器的示例性衬底解释本专利技术所基于的问题。在图7中，附图标记2表示一个硅半导体衬底。在该硅半导体衬底2中设有具有电敷镀通孔6a的第一区域1以及具有压力传感器形式的微机械构件的第二区域11。敷镀通孔6a通过在衬底2正面V上的印制导线15a与压力传感器11的第一电接触端子DK1连接。压力传感器11具有一个膜片3，该膜片被设置在一气穴3a上方。一个压阻式电阻4以及一个位于其下方的绝缘槽4a被扩散到膜片3中。第一电接触端子DK1和另外一个第二电接触端子DK2这样地触点接通该压阻式电阻4，使得在它们之间可检测压敏电阻。在电金属印制导线15a与衬底2正面V之间设有一个第一绝缘层I1。在背面的电金属印制导线15b与衬底2背面R之间设有一个第二绝缘层I2。绝缘层I1及I2例如可以是氧化层。敷镀通孔6a使正面的印制导线15a与背面的印制导线15b相连接。一个例如同样由氧化物制成的壁绝缘层7a使敷镀通孔6a与周围的衬底2绝缘。最后，附图标记9表示一个用于施加敷镀通孔6a的金属的所谓晶核层，它同时可被用作扩散势垒。在这样的经典的微机械的压力传感器11中，设置在硅衬底2上的硅膜片3的弯曲通过压阻式电阻测量。在压力变化时，膜片3的弯曲及由此该压阻式电阻4的电阻信号变化。位于膜片表面上及附近的窄金属印制导线15a由于硅和金属的不同材料参数引起应力，这些应力通过衬底2被传递到膜片3上。这些应力的温度相关的分量可费事地被补偿。很多金属的无弹性特性也引起压力传感器特征曲线中的滞后现象。该效应不可被补偿。如果金属区域不仅设置在衬底2的表面上而且也设置在衬底2的深处，则可预期对应力敏感的构件、例如这样类型的压力传感器的明显更大的负面作用。另一方面存在一系列的应用情况，其中首先高的电压或者仅高的电压尖峰(例如ESD)应通过电敷镀通孔被传导穿过衬底或衬底的部分区域。这使上述方案变得困难。蚀刻通孔的绝缘通常通过氧化沉积来实现。可达到的氧化厚度强烈地受限于过程控制及特定的几何结构。由此，最大耐压强度也受到强烈的限制。附加地，通过沟槽-蚀刻工艺或激光工艺构造的通孔表面比较粗糙。这种粗糙性引起电场尖峰(Feldspitze)，其同样减低耐压强度。没有金属的替换方案不能在很多应用情况中使用，因为只有借助金属才能实现经常必要的极其小的正向电阻。由DE102006018027A1公开了一种具有晶片敷镀通孔的微机械构件以及相应的制造方法。在此，盲孔借助沟槽-蚀刻工艺被开设在半导体衬底的正面中并且盲孔的侧壁借助电化学蚀刻工艺被多孔地蚀刻。该盲孔借助金属化而被填满并且接着通过半导体衬底的背侧薄化而敞开。由DE102006042366A1公开了一种具有晶片敷镀通孔的微机械构件以及相应的制造方法，其中，首先金属材料被涂覆在半导体衬底的上侧表面上的第一区域上。该第一区域被这样地构造，使得它在半导体衬底的上侧上留空出一个不具有金属材料的第二区域并且完全地包围该第二区域。然后进行热步骤，该步骤在半导体衬底内部借助P+-或P++-掺杂产生一个第一体积区域。在此，该热步骤导致了扩散过程，其中金属材料从半导体衬底的上侧扩散直到下侧。作为扩散过程的成果，这样产生的第一体积区域包围一个第二体积区域，该第二体积区域优选由未受损害的P掺杂的半导体材料制成。为了在第二体积区域与围绕第一体积区域的P掺杂的半导体材料之间产生电绝缘，借助适合的蚀刻工艺对第一体积区域进行多孔化
技术实现思路
本专利技术提出一种具有权利要求1特征的、用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法及一种具有权利要求10特征的具有电敷镀通孔的衬底。本专利技术所基于的构思在于，在具有电敷镀通孔的衬底中，在衬底中设置一个围绕电敷镀通孔的环形绝缘沟道。该环形绝缘沟道在衬底正面上被一个第一封闭层并且在衬底背面上被一个第二封闭层封闭。本专利技术的主题允许制造穿过衬底的金属敷镀通孔，其中，可在金属化区域与衬底之间实现高的耐压强度和应力去耦合。根据本专利技术类型的敷镀通孔具有小的漏电流、小的寄生电容、小的正向电阻和高的机械稳固性。孔被用金属不完全地填满不会导致故障。金属中的横向裂纹同样不会引起故障。该过程兼容高掺杂的衬底，并且过程控制简单并且稳固。根据本专利技术的敷镀通孔的另一优点在于，原则上可取消目前所需的扩散势垒和/或晶核层。根据绝缘沟道的几何结构可实现任意的耐压强度。尤其是，绝缘沟道用于在金属的敷镀通孔与周围衬底之间的机械去耦合。优选的扩展构型是相应从属权利要求的主题。附图说明本专利技术的其它特征和优点在下面根据参照附图的实施形式被详细说明。其中：图1a-g示出用于说明根据本专利技术第一实施形式的、用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法的不同过程阶段的横截面示意图；图2a-c示出用于说明根据本专利技术第二实施形式的、用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法的不同过程阶段的横截面示意图；图3示出根据本专利技术第三实施形式的、具有电敷镀通孔的衬底的横截面示意图；图4示出根据本专利技术第四实施形式的、具有电敷镀通孔的衬底的横截面示意图；图5示出根据本专利技术第五实施形式的、具有电敷镀通孔的衬底的横截面示意图；图6示出根据本专利技术第六实施形式的、具有电敷镀通孔的衬底的横截面示意图；图7示出用于根据具有电敷镀通孔和压力传感器的示例衬底说明本专利技术所基于的问题的横截面示意图。具体实施方式在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相同的组成部分。图1a-g示出用于说明根据本专利技术第一实施形式的、用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法的不同过程阶段的横截面示意图。根据图1a，在一个硅半导体衬底2中设置一个压力传感器形式的微机械构件11，该构件之前已经参照图7被详细说明。在衬底2的正面V上形成一个第一绝缘层I1及在衬底2的背面R上形成一个第二绝缘层I2之后，首先在第一绝缘层I1中形成一些与用于压阻式电阻4的电接触端子DK1，DK2相应的通孔和一个通孔KF，其中该通孔KF相应于一个在下面待制造的穿过衬底2的敷镀通孔的触点接通区域。接着，通过化金属层的沉积和相应结构化形成压阻式电阻4的电接触端子DK1，DK2以及一个在通孔KF中的金属接触环5a以及一个金属印制导线5，该金属印制导线使接触环5a与电接触端子DK1相连接。在一个在图1b中示出的接着的过程步骤中，从衬底2的正面V开始通过蚀刻过程在衬底2中形成一个通孔10，其中该蚀刻过程在背面的绝缘层I2上停止，该背面的绝缘层例如与第一绝缘层I1一样是一个氧化层。该蚀刻过程可自调节地进行，其中第一绝缘层I1和接触环5a用作蚀刻掩膜。进一步地参照图1c，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于在衬底（２；２’）中制造电敷镀通孔（６；６’；６”；６”’）的方法，具有步骤：这样地形成电敷镀通孔（６；６’；６”；６”’），使得所述电敷镀通孔从衬底的正面（Ｖ）至衬底的背面（Ｒ）穿过所述衬底（２；２’）；在所述衬底（２；２’）的正面（Ｖ）上形成一个第一封闭层（Ｉ１）；通过从所述衬底（２；２’）的背面（Ｒ）开始的蚀刻过程在所述衬底（２；２’）中形成一个围绕所述电敷镀通孔（６；６’；６”；６”’）的环形绝缘沟道（ＩＧ；ＩＧ’），其中，所述蚀刻过程在所述第一封闭层（Ｉ１）上停止；及通过在所述衬底（２；２’）的背面（Ｒ）上形成一个第二封闭层（１８）来封闭在所述衬底（２；２’）中的环形绝缘沟道（ＩＧ；ＩＧ’）。

【技术特征摘要】
2010.08.13 DE 102010039330.41.用于在衬底(2；2’)中制造电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)的方法，具有步骤：这样地形成电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)，使得所述电敷镀通孔从衬底的正面(V)至衬底的背面(R)穿过所述衬底(2；2’)；在所述衬底(2；2’)的正面(V)上形成一个第一封闭层(I1)；通过从所述衬底(2；2’)的背面(R)开始的蚀刻过程在所述衬底(2；2’)中形成一个围绕所述电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)的环形绝缘沟道(IG；IG’)，其中，所述蚀刻过程在所述第一封闭层(I1)上停止；及通过在所述衬底(2；2’)的背面(R)上形成一个第二封闭层(18)来封闭在所述衬底(2；2’)中的环形绝缘沟道(IG；IG’)，其中，当在所述衬底(2；2’)中形成所述环形绝缘沟道(IG；IG’)时留下一个环形衬底区域(2a)，所述环形衬底区域直接围绕所述电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)，其中，在所述衬底(2；2’)的正面(V)上形成一个在所述电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)与一微机械构件(11)之间的电印制导线(5)，其特征在于，所述衬底是硅半导体衬底，并且所述电印制导线(5)与所述环形衬底区域(2a)形成直接的电接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底(2；2’)的背面(R)上形成一个用于电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)的电接触端子(DK3)。3.根据前述权利要求中一项所述的方法，其中，在形成所述电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)之前，在所述衬底(2；2’)的背面(R)上形成一个第三封闭层(I2)，接着通过从所述衬底(2；2’)的正面(V)开始的蚀刻过程在所述衬底(2；2’)中形成一个通孔(10)，所述蚀刻过程在所述第三封闭层(I2)上停止；以及接着通过至少部分地填满所述通孔(10)来形成所述电敷镀通孔(6；6’；6”；6”’)。4.根据前述权利要求1至2中一项所述的方法，其中，在形成所述电敷镀通孔(6；6’；6”；...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·赖因穆特，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE