專利名稱：具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件以及一種用于制造具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的方法。
背景技術(shù)：
電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)以不同的實(shí)施方式已知，它們穿過襯底或襯底的部分區(qū)域延伸。這種觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)也稱為垂直互聯(lián)通孔Via( "Vertical Interconnect Access”)、層間電路接通部或敷鍍通孔，它們贏得越來越多的意義，因?yàn)樗鼈冇欣跇?gòu)成節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)元件。多個結(jié)構(gòu)元件也可以垂直地上下疊置并且通過所屬的敷鍍通孔電連接，由此能夠?qū)崿F(xiàn)具有小的 (橫向)尺寸的布置。已知的用于制造敷鍍通孔的方法基于導(dǎo)電襯底(它應(yīng)作為“印制導(dǎo)線”工作) 的襯底區(qū)域與周圍的襯底材料絕緣。為此執(zhí)行溝道蝕刻方法(“Trenchen”)，用于產(chǎn)生包圍襯底區(qū)域的溝道結(jié)構(gòu)，它通常具有高的縱橫比。相關(guān)的襯底區(qū)域還在頂面上通過絕緣的元件懸掛。在此一方面應(yīng)封閉溝道結(jié)構(gòu)，另一方面提供盡可能光滑的表面。溝道結(jié)構(gòu)的封閉用于避免不確定地或不期望地加入材料，這可能對溝道的絕緣特性或敷鍍通孔的可靠性產(chǎn)生不利影響。光滑的表面能夠或易于執(zhí)行下面的方法步驟例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 CMOS 過程(Complementary Metal Oxide kmiconductor)和微機(jī)電系統(tǒng) MEMS 過程 (Micro-Electro-Mechanical System)。在已知的方法中產(chǎn)生具有給定的、稍微敞開的幾何形狀的溝道結(jié)構(gòu)，它接著例如以用于絕緣的氧化層和填料如多晶硅充滿。接著執(zhí)行平面化過程，用于使表面光滑。然而由于給定的相對準(zhǔn)確設(shè)定的溝道形狀、溝道的完全充滿和平面化過程的執(zhí)行，該方法變得相對費(fèi)事并且難以控制。另一已知的方法包括制造相對窄的溝道結(jié)構(gòu)，它靠近表面通過淀積氧化層封閉。 為了盡可能深地安置封閉點(diǎn)，按照該方法的變型規(guī)定，首先淀積第一氧化物，它各向異性地被回蝕，接著淀積第二氧化物。此外可以設(shè)有平面化步驟，用于實(shí)現(xiàn)氧化物封閉部的光滑。 這個方法也涉及相當(dāng)高的費(fèi)用，此外對于某些應(yīng)用不能使用。一方面隨著要被封閉的溝道的寬度的增加費(fèi)用顯著增加，另一方面不能制造任意窄的并且同時深的溝道結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，給出一種更好的用于制造具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的解決方案。該目的通過如權(quán)利要求1所述的方法和通過如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)元件實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明的其它有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出。按照本發(fā)明提出一種用于制造具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的方法。該方法包括提供一襯底、在該襯底上構(gòu)成一絕緣層和使絕緣層結(jié)構(gòu)化，其中至少在給定的溝道蝕刻區(qū)域去除該絕緣層，該溝道蝕刻區(qū)域包圍襯底區(qū)域。本方法還包括執(zhí)行蝕刻過程，其中結(jié)構(gòu)化的絕緣層用于掩蔽，以便去除溝道蝕刻區(qū)域中的襯底材料并且產(chǎn)生包圍襯底區(qū)域的溝道結(jié)構(gòu)。 本方法還包括在絕緣層上構(gòu)成金屬層，通過該金屬層封閉溝道結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明的方法是相對簡單且健壯的，并且特征在于相對少的工作步驟。優(yōu)點(diǎn)是，絕緣層不僅作為蝕刻過程范圍中的蝕刻掩膜，而且被用于結(jié)構(gòu)元件的絕緣的目的。此外借助于在絕緣層上構(gòu)成的金屬層(密閉地)封閉溝道結(jié)構(gòu)，代替以絕緣層或填充層在費(fèi)事的過程范圍中充滿溝道結(jié)構(gòu)。使用金屬層還能夠?qū)崿F(xiàn)相對堅固的或機(jī)械穩(wěn)定的溝道結(jié)構(gòu)封閉。金屬層還可以通過平面的或平整的表面產(chǎn)生，由此(在可能的后續(xù)過程中)無需繼續(xù)平面化。金屬層同時也可以作為環(huán)繞布線或印制導(dǎo)線平面使用。此外本方法(在溫度和污染方面)與已知的MEMS和CMOS過程兼容。敷鍍通孔的構(gòu)成無需高溫步驟，由此本方法也可以作為具有溫度敏感的預(yù)備過程的“ Via-Last-Prozess，，使用。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中這樣執(zhí)行蝕刻過程，使得結(jié)構(gòu)化的絕緣層被掏蝕并且溝道結(jié)構(gòu)在鄰接結(jié)構(gòu)化的絕緣層的上部區(qū)域中具有擴(kuò)寬的形狀。由此可以以高可靠性避免 被溝道結(jié)構(gòu)包圍的襯底區(qū)域通過金屬層的材料(它在構(gòu)成金屬層時可能進(jìn)入到溝道結(jié)構(gòu)中)與包圍溝道結(jié)構(gòu)的襯底區(qū)段連接或短路。這也以相應(yīng)的方法適用于另一優(yōu)選的實(shí)施方式，按照該實(shí)施方式這樣執(zhí)行蝕刻過程，使得溝道結(jié)構(gòu)(也)在下部區(qū)域中具有擴(kuò)寬的形狀。在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，在結(jié)構(gòu)化時附加地去除在溝道蝕刻區(qū)域內(nèi)部的開孔區(qū)域中的絕緣層部分。此外在執(zhí)行蝕刻過程之前構(gòu)成覆蓋開孔區(qū)域的保護(hù)層，通過它防止在開孔區(qū)域中去除襯底材料。此外在執(zhí)行蝕刻過程以后去除保護(hù)層。這種工作方式能夠以簡單的方式在(接著涂覆的)金屬層與被溝道結(jié)構(gòu)包圍的襯底區(qū)域之間建立連接。在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，絕緣層在溝道蝕刻區(qū)域中以格柵形式結(jié)構(gòu)化。由此可以通過金屬層可靠地實(shí)現(xiàn)溝道結(jié)構(gòu)的封閉。當(dāng)然如果溝道結(jié)構(gòu)以相當(dāng)大的溝道寬度構(gòu)成并且金屬層以相對薄的層厚構(gòu)成時，也能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)。在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，金屬層的構(gòu)成包括構(gòu)成多個分層。由此能夠使用例如不同的金屬和/或構(gòu)成具有不同層面(Anlagen)或?qū)用鎱?shù)的分層。通過這種方式可以使由分層構(gòu)成的金屬層在其各種功能上最佳化。例如可以使第一金屬層具有微小的接觸電阻、接著的層具有溝道結(jié)構(gòu)的良好封閉和最后的層具有良好的對臨界介質(zhì)的耐受性(臨界介質(zhì)可能到達(dá)表面上)。在這個方面還可以規(guī)定，多個分層中的至少一個分層的一部分在構(gòu)成多個分層中的另一分層之前被去除。去除的作用例如可以是，分層的層厚在一個平的面上以比在開孔區(qū)域中更劇烈的程度減小，或者根據(jù)幾何形狀進(jìn)一步封閉這個區(qū)域。由此可以當(dāng)金屬層在中間具有非常小的厚度時在溝道結(jié)構(gòu)上的封閉區(qū)域出現(xiàn)更大的層厚。在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，提供在一側(cè)面上具有蝕刻停止層的襯底。蝕刻停止層提供了可能性，在達(dá)到蝕刻停止層時蝕刻過程結(jié)束。按照本發(fā)明還提出一種結(jié)構(gòu)元件，它具有一個襯底和在襯底中的敷鍍通孔。敷鍍通孔包括襯底區(qū)域和溝道結(jié)構(gòu)，溝道結(jié)構(gòu)包圍襯底區(qū)域。該結(jié)構(gòu)元件還具有設(shè)置在襯底上的結(jié)構(gòu)化的絕緣層，該絕緣層至少在溝道結(jié)構(gòu)的區(qū)域中被去除。此外該結(jié)構(gòu)元件具有設(shè)置在絕緣層上的金屬層，通過該金屬層封閉溝道結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)元件可以通過相對簡單的且成本有利的方式制成。該結(jié)構(gòu)元件的特征也在于溝道結(jié)構(gòu)的機(jī)械穩(wěn)定的封閉。


下面借助于附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖中圖1至5分別以示意的側(cè)剖視圖示出具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的制造；圖6示出用于制造具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的方法的流程圖；圖7至9分別以示意的側(cè)剖視圖示出其它具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件。
具體實(shí)施例方式借助于下面的附圖描述用于制造具有敷鍍通孔結(jié)構(gòu)元件的方法的實(shí)施方式，該方法是相對簡單和可靠的并且要求執(zhí)行的工作步驟相對少。在制造方法中可以使用在半導(dǎo)體或微系統(tǒng)技術(shù)中常見的方法過程(例如CMOS和MEMS過程)和材料，因此對其只部分地描述。此外要指出，除了所示和所述的方法步驟和過程以外可以執(zhí)行其它方法步驟，用于完成所示的結(jié)構(gòu)元件的制造。圖1至5分別以示意的側(cè)剖視圖示出用于制造具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件111的方法。在該方法中所執(zhí)行的方法步驟還在圖6的流程圖中概括。所制成的結(jié)構(gòu)元件111例如是集成電路或半導(dǎo)體芯片。對此可能的示例是專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、存儲器結(jié)構(gòu)元件和處理器或微處理器。在本方法開始時在步驟101(參見圖6)中提供一襯底120，該襯底在圖1至5中只局部地示出。該襯底120例如是硅晶片，它基本全部或至少在部分區(qū)域(稍后的敷鍍通孔)中被摻雜，用于提供導(dǎo)電性。所提供的襯底120還如圖1所示在一個側(cè)面121、下面也稱為底面121上具有其它結(jié)構(gòu)或?qū)樱鼈兛梢栽诔Ｒ姷倪^程范圍中產(chǎn)生。例如包括在襯底120中構(gòu)成晶體管160， 其不同的導(dǎo)電和摻雜區(qū)域借助于虛線表示。在底面121上還構(gòu)成一由結(jié)構(gòu)化的絕緣層138 和結(jié)構(gòu)化的導(dǎo)電層158組成的結(jié)構(gòu)。例如具有金屬或(摻雜)多晶硅的層158作為印制導(dǎo)線并作為晶體管160的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)或其摻雜區(qū)域。例如是氧化硅層的絕緣層138不僅在晶體管160的區(qū)域中具有開孔136而且在稍后的敷鍍通孔的區(qū)域中具有開孔137。在這些部位上，在開孔136，137以外設(shè)置在絕緣層138上的層158緊靠(原始的)襯底120或其側(cè)面 121，由此能夠?qū)崿F(xiàn)晶體管160與稍后的敷鍍通孔的襯底區(qū)域125之間的電連接。在另一步驟102(參見圖6)中如圖2所示在襯底120的與底面121對置的側(cè)面 122、下面稱為頂面122上構(gòu)成硬掩膜或蝕刻掩膜。為此首先在襯底120的頂面122上構(gòu)成具有例如氧化硅的絕緣層或介電層130。這可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)例如通過執(zhí)行CVD方法 (Chemical Vapor Deposition)將層130大面積地涂覆到襯底120上。例如考慮所謂的以四乙基原硅酸鹽(TEOS)作為原料的TEOS方法。備選地可以通過以下方式構(gòu)成層130 在襯底側(cè)面122上生長出熱氧化物。絕緣層130還被結(jié)構(gòu)化，由此如圖2所示絕緣層130在給定的區(qū)域132和另一給定的區(qū)域133中被去除或敞開并且襯底120在這些位置上露出。為了絕緣層130的結(jié)構(gòu)化可以使用常見的照相平版印刷的結(jié)構(gòu)化和蝕刻方法。通過區(qū)域132設(shè)置在稍后的蝕刻過程范圍中產(chǎn)生的溝道的側(cè)面形狀并因此在下面也稱為溝道蝕刻區(qū)域132，該區(qū)域(在俯視圖中)具有包圍襯底區(qū)域125的封閉形狀，例如以矩形形狀或以圓環(huán)形狀(未示出)。在圖2中借助于虛線標(biāo)明包圍的襯底區(qū)域125。開孔區(qū)域133、也稱為“沖裁區(qū)域” 133，通過它(稍后)制造出與襯底120的電接觸，該開孔區(qū)域同樣由溝道蝕刻區(qū)域132包圍或者設(shè)置在溝道蝕刻區(qū)域132內(nèi)部。在結(jié)構(gòu)化絕緣層130后還在襯底120或絕緣層130上在溝道蝕刻區(qū)域132內(nèi)部構(gòu)成附加的保護(hù)層135，由此開孔區(qū)域133或(原先)露出的襯底120如圖2所示在這個位置上被重新覆蓋。該保護(hù)層135用于防止蝕刻在開孔區(qū)域133上面或中的襯底120。作為保護(hù)層135的材料例如考慮光刻膠。在構(gòu)成保護(hù)層135以后完成蝕刻掩膜。接著在步驟103(見圖6)中執(zhí)行溝道蝕刻過程(“Trenchen”)，其中部分以保護(hù)層135覆蓋的結(jié)構(gòu)化的絕緣層130用于掩蓋襯底120。作為溝道蝕刻過程例如考慮深度反應(yīng)離子蝕刻過程(DRIE Deep Reactive Lon Kching)。一種可能的示例是所謂的Bosch過程，其中蝕刻層和鈍化層連續(xù)地重復(fù)。在溝道蝕刻過程中去除溝道蝕刻區(qū)域132中的襯底材料，由此如圖3所示產(chǎn)生包圍襯底區(qū)域125的溝道結(jié)構(gòu)140。在此襯底區(qū)域125和溝道結(jié)構(gòu)140 —起構(gòu)成敷鍍通孔的導(dǎo)電的和絕緣的組成部分。襯底區(qū)域125(下面也稱為敷鍍通孔區(qū)域12 通過溝道結(jié)構(gòu)140相對于包圍的襯底120材料絕緣。執(zhí)行溝道蝕刻過程一直到達(dá)到襯底120底面121上的絕緣層138，該絕緣層(與襯底120頂面122上的絕緣層130 和保護(hù)層135 —樣)在蝕刻過程中不或幾乎不被侵蝕并因此可以在“蝕刻停止層”的意義上發(fā)揮作用。優(yōu)選這樣執(zhí)行溝道蝕刻過程，使得絕緣溝道或溝道結(jié)構(gòu)140具有相對高的縱橫比，即，溝道寬度遠(yuǎn)小于溝道高度或溝道深度。由此可以達(dá)到，溝道結(jié)構(gòu)140在襯底120或其側(cè)面121，122上只需要相對小的面積。此外規(guī)定，這樣執(zhí)行溝道蝕刻過程，使得襯底120頂面122上的絕緣層130被掏蝕并且溝道結(jié)構(gòu)140在這個部位上具有在頂面122方向上擴(kuò)寬的或加寬的形狀。為了清楚的說明，在圖3中示出擴(kuò)寬的溝道區(qū)域142，它例如以溝槽的形式出現(xiàn)。此外規(guī)定，這樣執(zhí)行溝道蝕刻過程，使得溝道結(jié)構(gòu)140也具有在底面121方向上敞開的或擴(kuò)寬的形狀，它在圖3中借助于擴(kuò)寬的具有例如多個溝槽的溝道區(qū)域143表示。備選地溝道區(qū)域143也可以以一個單個的溝槽形式出現(xiàn)。在溝道區(qū)域142，143之間，溝道結(jié)構(gòu)具有“直線”區(qū)段，其具有相互垂直或平行延伸的溝道壁。溝道結(jié)構(gòu)140的擴(kuò)寬的溝道區(qū)域142，143，借助于它如同下面還要進(jìn)一步描述的那樣能夠可靠地保證溝道結(jié)構(gòu)140的絕緣特性，能夠通過相應(yīng)地選擇或確定在蝕刻過程中使用的蝕刻參數(shù)來產(chǎn)生。在步驟103(參見圖6)的范圍內(nèi)還在構(gòu)成溝道結(jié)構(gòu)140以后如圖3所示去除保護(hù)層135，由此在開孔區(qū)域133中(再)露出襯底120。在具有光刻材料的保護(hù)層135的情況下可以例如通過使用丙酮或其它溶劑執(zhí)行所述去除。在下一步驟104(參見圖6)中如圖4所示將金屬層150大面積地涂覆在襯底120 或絕緣層130上。在此金屬層150尤其也在(用于蝕刻溝道結(jié)構(gòu)140的)溝道蝕刻區(qū)域 132的區(qū)域中構(gòu)成，由此密閉地封閉溝道結(jié)構(gòu)140。金屬層150還在開孔區(qū)域133中直接涂覆在襯底120上，由此實(shí)現(xiàn)在金屬層150與敷鍍通孔區(qū)域125之間的電接觸。作為層150 的金屬材料例如考慮鋁、鎳或鈦。也可以使用其它金屬，如同下面還要詳細(xì)描述的那樣。必要時也可以在溝道結(jié)構(gòu)140內(nèi)部產(chǎn)生層淀積，如同在圖4中借助于其它金屬層152，153所示的那樣。
用于構(gòu)成金屬層150的可能過程尤其是定向的淀積方法，例如濺射方法或蒸鍍方法。定向的淀積方法提供了可能性(在很大程度上)抑制在溝道結(jié)構(gòu)140邊緣或溝道壁上的層淀積，并由此能夠避免(通過淀積的金屬)實(shí)現(xiàn)敷鍍通孔區(qū)域125與包圍溝道結(jié)構(gòu) 140的襯底120之間的電連接，通過電連接可能不利于或取消溝道結(jié)構(gòu)140的絕緣特性。對于在溝道上邊緣上的相對非定向的金屬淀積或淀積的情況，如同在圖4中借助于金屬層152所示的那樣，通過絕緣層130的掏蝕可以防止這種不期望的連接。通過溝道結(jié)構(gòu)140的在這個位置上出現(xiàn)的擴(kuò)寬的溝道區(qū)域142使溝道結(jié)構(gòu)140中的金屬層152與金屬層150表面或區(qū)段上的金屬層150通過足夠的距離可靠地相互分開，金屬層如圖4所示必要時在溝道蝕刻區(qū)域132中略微伸入到溝道結(jié)構(gòu)140中并且“包圍(umgreifen) ”絕緣層 132。關(guān)于在絕緣層138上可能產(chǎn)生的層淀積方面，它在圖4中借助于金屬層153表示， 通過在這個部位上出現(xiàn)的擴(kuò)寬的溝道區(qū)域143能夠可靠地防止在敷鍍通孔區(qū)域125與包圍溝道結(jié)構(gòu)140的襯底區(qū)段之間的電連接。金屬層150的構(gòu)成提供了可能性，即溝道結(jié)構(gòu)140以相對簡單的方式封閉，代替以費(fèi)事的過程通過填充材料充滿溝道結(jié)構(gòu)140。借助于金屬層150也可以實(shí)現(xiàn)溝道結(jié)構(gòu)140 的相對牢固或機(jī)械穩(wěn)定的封閉。此外可以將金屬層150這樣涂覆在襯底120或絕緣層130 上，使得金屬層150(在溝道蝕刻區(qū)域132以外)具有相對平面的或平整的表面。因此在可能的后續(xù)過程(它們以出現(xiàn)平整表面為前提)中可以省去執(zhí)行費(fèi)事的平面化方法。在涂覆金屬層150和通過層150覆蓋溝道結(jié)構(gòu)140后接著可以執(zhí)行其它過程，用于完成結(jié)構(gòu)元件111。在圖6的流程圖中在步驟105中概括的這些過程尤其包括金屬層150 的結(jié)構(gòu)化，如同在圖5中借助于結(jié)構(gòu)元件111所示的那樣。為了金屬層150的結(jié)構(gòu)化可以使用常見的照相平板印刷的結(jié)構(gòu)化方法和蝕刻方法。通過這種方式除了封閉溝道結(jié)構(gòu)140 以外也可以將金屬層150作為環(huán)繞布線或印制導(dǎo)線平面。與此相關(guān)可以通過襯底頂面122區(qū)域中的金屬層150觸點(diǎn)接通襯底120底面121 上的晶體管160，因?yàn)榻饘賹?50通過開孔區(qū)域133與敷鍍通孔區(qū)域125連接，敷鍍通孔區(qū)域還鄰接與晶體管160連接的導(dǎo)電層158。在溝道蝕刻過程中作為蝕刻掩膜的絕緣層130 在此(與絕緣層138 —樣)用于使“導(dǎo)線路徑”相對于溝道結(jié)構(gòu)140以外的襯底120絕緣。在步驟105的范圍內(nèi)還可以執(zhí)行其它過程，用于例如在襯底120或在(結(jié)構(gòu)化的) 金屬層150上構(gòu)成其它結(jié)構(gòu)和/或?qū)踊蚬δ軐?未示出)。此外可以考慮執(zhí)行分成單個的過程，用于分開結(jié)構(gòu)元件111。也可以將結(jié)構(gòu)元件111安置在殼體中并且觸點(diǎn)接通和/或與一個或多個其它結(jié)構(gòu)元件布置或連接在一起，其中結(jié)構(gòu)元件111的電觸點(diǎn)接通例如借助于壓焊絲連接實(shí)現(xiàn)。為了說明這種觸點(diǎn)接通方式在圖5中示出一個壓焊絲190，它連接在金屬層150上。除了上述的優(yōu)點(diǎn)以外本方法的其它優(yōu)點(diǎn)是，可以沒有高溫步驟地、即例如以約 500°C以下的范圍執(zhí)行用于構(gòu)成敷鍍通孔的整個過程，尤其是構(gòu)成絕緣層130和金屬層 150。通過這種方式可以與溫度敏感的前方法相結(jié)合地將在圖6中所示的方法步驟102至 105 作為 “Via-Last-Prozess” 使用。在圖6的方法中存在可能性，以其它方式執(zhí)行或改變各個所述的步驟和/或過程。 下面詳細(xì)描述可能實(shí)現(xiàn)的變化，它們也可以相互組合。在此要指出，在已經(jīng)描述的細(xì)節(jié)方面，它們涉及相同或一致的部分、可使用的方法步驟、可能的優(yōu)點(diǎn)等，請參閱上述的實(shí)施例。例如為了構(gòu)成金屬層150在步驟104中在襯底120或絕緣層130上并排地構(gòu)成多個不同的分層，其中可以重新使用濺射或蒸鍍方法(未示出)。分層例如可以具有不同的金屬。也能夠使所有的或多個分層具有相同的金屬，但是以不同的方式、例如在不同的層面或以不同的層面淀積。由此存在可能性，即由分層構(gòu)成的金屬層150在不同的特性和功能方面優(yōu)化。例如金屬層150可以由三個金屬層面構(gòu)成，其中第一(下)金屬層面具有至襯底區(qū)域125的微小的接觸電阻，第二(中間)金屬層面實(shí)現(xiàn)溝道結(jié)構(gòu)140的機(jī)械穩(wěn)定的封閉并且第三(上)金屬層面實(shí)現(xiàn)高的相對于臨界介質(zhì)的耐受性，臨界介質(zhì)可能到達(dá)表面上。也可以被證實(shí)有利的是，在多個步驟中淀積金屬層150或者以多個分層的形式構(gòu)成金屬層，并且在分層之間分別再去除層150的一部分(或由至少一個分層中去除)，例如通過執(zhí)行濺射蝕刻過程(反濺射)。通過這種工作方式可以實(shí)現(xiàn)，金屬層150(或分層)的層厚在一個平的面上以比在開孔中、尤其在溝道蝕刻區(qū)域132區(qū)域中更劇烈的程度減小， 或者根據(jù)幾何形狀再封閉這種區(qū)域。由此可以實(shí)現(xiàn)，相對于在中間相對較薄的金屬層150 厚度在溝道蝕刻區(qū)域132中產(chǎn)生增加的層厚。另一可能的變換方式涉及在圖7中(局部)示出的結(jié)構(gòu)元件112。在制造結(jié)構(gòu)元件112的過程中，當(dāng)在步驟102的范圍中使絕緣層130結(jié)構(gòu)化時不構(gòu)成(在俯視圖中)連續(xù)的或封閉的溝道蝕刻區(qū)域132，而是構(gòu)成格柵形的具有相對較窄短臂的溝道蝕刻區(qū)域131， 其中格柵形溝道蝕刻區(qū)域131與連續(xù)的溝道蝕刻區(qū)域132—樣(在俯視圖中)包圍襯底區(qū)域125并且用于蝕刻溝道結(jié)構(gòu)141(步驟103)。在溝道蝕刻時完全掏蝕格柵短臂。溝道蝕刻區(qū)域131的格柵形擴(kuò)展構(gòu)型的結(jié)果是，金屬層150在步驟104中不再完全封閉整個溝道寬度，而是只封閉格柵的單個“蜂房”。由此可以可靠地通過金屬層150封閉具有相對較寬的溝道的溝道結(jié)構(gòu)141，即使金屬層150以相對薄的厚度構(gòu)成時。圖6的方法不局限于制造在圖5和7中所示的結(jié)構(gòu)元件111，112或集成電路，而是也可以用于制造其它結(jié)構(gòu)元件。尤其可以考慮微機(jī)械結(jié)構(gòu)元件。為了示例的說明，在圖8中示出這種微機(jī)械的結(jié)構(gòu)元件113的一個局部，它例如用于加速度傳感器或旋轉(zhuǎn)速率傳感器。結(jié)構(gòu)元件113也具有帶有敷鍍通孔(即敷鍍通孔區(qū)域 125和溝道結(jié)構(gòu)140)的襯底120以及在襯底頂面122區(qū)域中層130，150。在襯底120底面121上設(shè)有由絕緣層139組成的結(jié)構(gòu)，絕緣層具有部分地嵌入到其中或開溝道的導(dǎo)電層159。絕緣層例如是氧化硅層。導(dǎo)電層159例如是(摻雜的)多晶硅層并且起到印制導(dǎo)線或觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的作用，該導(dǎo)電層通過絕緣層139中的開孔直接與敷鍍通孔區(qū)域125連接。與絕緣層139鄰接地設(shè)有導(dǎo)電的功能層170。該功能層170例如是所謂的外延多晶硅層，即，以外延生長方法產(chǎn)生的多晶的硅層，它可以選擇摻雜地構(gòu)成。功能層170在部分區(qū)域中以具有活動的功能元件的外露的微機(jī)械結(jié)構(gòu)171(微結(jié)構(gòu)或MEMS結(jié)構(gòu))的形式構(gòu)成。在此微機(jī)械結(jié)構(gòu)171或其一部分在邊緣上由導(dǎo)電層159觸點(diǎn)接通。此外另一襯底180通過連接層185與功能層170連接。另一襯底180(它例如具有硅)是罩形襯底或罩形晶片，借助于它密閉地密封微機(jī)械結(jié)構(gòu)171。在按照圖6的方法中，在結(jié)構(gòu)元件113中制造敷鍍通孔方面存在例如以下可能性， 在步驟101中首先提供具有由層139，159，170組成的結(jié)構(gòu)的襯底120，其中還未構(gòu)成或露出微機(jī)械結(jié)構(gòu)171。接著可以執(zhí)行上述的步驟102，103，104，其中絕緣層139在蝕刻過程中
8(步驟103)可以起蝕刻停止層的作用。在接著的步驟105范圍中，可以使金屬層150結(jié)構(gòu)化，通過執(zhí)行相應(yīng)的MEMS過程構(gòu)成微機(jī)械結(jié)構(gòu)171，將功能層170通過連接層185與襯底 180連接并且如圖8所示將壓焊絲190連接在金屬層150上。在此壓焊絲190通過金屬層 150、敷鍍通孔區(qū)域125和導(dǎo)電層159與微機(jī)械結(jié)構(gòu)171電連接，用于在結(jié)構(gòu)元件113的運(yùn)行中例如施加給定的電位在微機(jī)械結(jié)構(gòu)171上。代替上述的示例的過程順序也可以以其它順序執(zhí)行這些過程。例如可以在執(zhí)行步驟102，103，104之前，在步驟101中提供已經(jīng)具有構(gòu)成的微機(jī)械結(jié)構(gòu)171和必要時具有與功能層170連接的襯底180的襯底120。制造方法的另一可能的變化涉及在圖9中(局部)示出的結(jié)構(gòu)元件114，它基本具有與圖5的結(jié)構(gòu)元件111相同的結(jié)構(gòu)。與結(jié)構(gòu)元件111不同，該結(jié)構(gòu)元件114在襯底120的頂面122上或上面具有另一結(jié)構(gòu)元件161，該另一結(jié)構(gòu)元件觸點(diǎn)接通敷鍍通孔區(qū)域125。結(jié)構(gòu)元件161例如可以是其它電路結(jié)構(gòu)元件或金屬面或金屬帶。另一結(jié)構(gòu)元件161具有金屬或其它材料，該金屬或其它材料在用于構(gòu)成溝道結(jié)構(gòu)140的蝕刻過程(步驟103)中不(或幾乎不)被侵蝕。也可以由這種材料包圍結(jié)構(gòu)元件161。在這種擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中可以省去上述的結(jié)構(gòu)和去除保護(hù)層135。借助于附圖解釋的實(shí)施方式是本發(fā)明的優(yōu)選或示例的實(shí)施方式。代替所述的實(shí)施方式可以設(shè)想其它實(shí)施方式，它們可以包括其它變化或所述特征的組合。關(guān)于所述材料例如存在這種可能性，即這些材料通過其它材料替換。也可以提供具有其它構(gòu)造或其它結(jié)構(gòu)的其它襯底和/或使用不同于硅的半導(dǎo)體材料，在其中通過上述的措施構(gòu)成敷鍍通孔。此外可以執(zhí)行與上述過程不同的過程和/或構(gòu)成其它元件和結(jié)構(gòu)。關(guān)于圖9的結(jié)構(gòu)元件114例如存在可能性，代替單個元件161設(shè)有多個觸點(diǎn)接通襯底區(qū)域125的元件。也能夠?qū)崿F(xiàn)“開溝道的”元件，其中部分區(qū)域或側(cè)面位于與襯底120 頂面122相同的平面中。也可以在襯底120的底面121區(qū)域上或中設(shè)有其它的觸點(diǎn)接通襯底區(qū)域125的元件。這種在襯底120的頂面和/或底面122，121上具有一個或多個附加元件的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)也可以在圖5，7和8的其它結(jié)構(gòu)元件111，112，113中考慮，附加元件觸點(diǎn)接通敷鍍通孔區(qū)域125或者與其鄰接。此外要指出，本方法不局限于在襯底中制造單個的敷鍍通孔。通過本方法可以在襯底中構(gòu)成多個或許多敷鍍通孔，這尤其可以基本同時或并行地實(shí)現(xiàn)。也存在可能性，例如必要時以其它順序或以共同的方式執(zhí)行所述過程。一個可能的示例是構(gòu)成圖5的結(jié)構(gòu)元件111的絕緣層130，138。代替在襯底120的頂面和底面121， 122上相互分開地構(gòu)成絕緣層130，138，也可以在一個公共的過程中在襯底120上例如通過熱生長產(chǎn)生兩個層130，138。此外要指出，代替所示的溝道結(jié)構(gòu)140，141可以產(chǎn)生具有其它構(gòu)造或其它幾何形狀的溝道結(jié)構(gòu)。一個示例是僅僅在上部區(qū)域中具有擴(kuò)寬形狀的溝道結(jié)構(gòu)。這種幾何形狀可以選擇用于以下情況在構(gòu)成用于封閉溝道結(jié)構(gòu)的金屬層時在溝道結(jié)構(gòu)的下部區(qū)域中不產(chǎn)生或產(chǎn)生幾乎可忽略的金屬材料淀積。
權(quán)利要求
1.用于制造具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的方法，包括方法步驟提供襯底(120)；在所述襯底(120)上構(gòu)成絕緣層(130)；使所述絕緣層(130)結(jié)構(gòu)化，其中，至少在給定的溝道蝕刻區(qū)域(131，132)中去除所述絕緣層(130)，所述溝道蝕刻區(qū)域包圍襯底區(qū)域(125)；執(zhí)行蝕刻過程，其中，所述結(jié)構(gòu)化的絕緣層(130)用于掩蔽，以便去除在所述溝道蝕刻區(qū)域(131，132)中的襯底材料并且產(chǎn)生包圍所述襯底區(qū)域(125)的溝道結(jié)構(gòu)(140)；和在所述絕緣層(130)上構(gòu)成金屬層(150)，通過所述金屬層封閉所述溝道結(jié)構(gòu)(140)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，這樣執(zhí)行所述蝕刻過程，使得所述結(jié)構(gòu)化的絕緣層 (130)被掏蝕并且所述溝道結(jié)構(gòu)(140)在鄰接所述結(jié)構(gòu)化的絕緣層(130)的上部區(qū)域中具有擴(kuò)寬的形狀(142)。
3.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，這樣執(zhí)行所述蝕刻過程，使得所述溝道結(jié)構(gòu)(140)在下部區(qū)域中具有擴(kuò)寬的形狀(143)。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述結(jié)構(gòu)化時附加地去除在所述溝道蝕刻區(qū)域(131，132)內(nèi)部的開孔區(qū)域(13 中的絕緣層(130)部分，在執(zhí)行所述蝕刻過程之前構(gòu)成一覆蓋所述開孔區(qū)域(133)的保護(hù)層(135)，通過所述保護(hù)層防止去除所述開孔區(qū)域(133)中的襯底材料，并且在執(zhí)行所述蝕刻過程以后去除所述保護(hù)層(135)。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述絕緣層(130)在所述溝道蝕刻區(qū)域(131)中以格柵形式結(jié)構(gòu)化。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述金屬層(150)的構(gòu)成包括構(gòu)成多個分層。
7.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，還包括所述多個分層中的至少一個分層的一部分在構(gòu)成所述多個分層中的另一分層之前被去除。
8.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，提供在一側(cè)面上具有蝕刻停止層 (138，139)的襯底(120)，并且在到達(dá)所述蝕刻停止層(138，139)時所述蝕刻過程結(jié)束。
9.結(jié)構(gòu)元件，具有襯底(120)；在所述襯底(120)中的敷鍍通孔，包括襯底區(qū)域(12 和包圍所述襯底區(qū)域(125)的溝道結(jié)構(gòu)(140)；設(shè)置在所述襯底(120)上的結(jié)構(gòu)化的絕緣層(130)，所述絕緣層至少在所述溝道結(jié)構(gòu) (140)的區(qū)域中被去除；和設(shè)置在所述絕緣層(130)上的金屬層(150)，所述溝道結(jié)構(gòu)(140)通過所述金屬層封閉。
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)元件，其中，所述溝道結(jié)構(gòu)(140)在鄰接結(jié)構(gòu)化的絕緣層 (130)的上部區(qū)域中和在下部區(qū)域中分別具有擴(kuò)寬的形狀(142，143)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件的方法。該方法包括提供襯底(120)、在襯底(120)上構(gòu)成絕緣層(130)并且使絕緣層(130)結(jié)構(gòu)化，其中至少在給定的溝道蝕刻區(qū)域(131，132)中去除絕緣層(130)，該溝道蝕刻區(qū)域包圍襯底區(qū)域(125)。本方法還包括執(zhí)行蝕刻過程，其中結(jié)構(gòu)化的絕緣層(130)用于掩蔽，以便去除在溝道蝕刻區(qū)域(131，132)中的襯底材料并且產(chǎn)生包圍襯底區(qū)域(125)的溝道結(jié)構(gòu)(140)。本方法還包括在絕緣層(130)上構(gòu)成金屬層(150)，溝道結(jié)構(gòu)(140)通過金屬層封閉。本發(fā)明還涉及一種具有敷鍍通孔的結(jié)構(gòu)元件。
文檔編號H01L21/60GK102280392SQ201110159398
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者J·賴因穆特 申請人:羅伯特·博世有限公司