专利名称：单片电路中电感和通孔的形成方法
技术领域：
本发明涉及在单片电路中制作穿透的通孔和电感的方法。更特别地，本发明涉及在由申请人于2001年10月10号提交的未公开法国专利申请n°01/13055中所描述的那一类电感。
背景技术：
申请人于2001年11月27日提交的未公开法国专利申请n°01/15307中描述了与有源和无源元件相关的一种双面单片电路。穿透的通孔使得可以在正面和背面之间进行连接。
图1A和1B表示法国专利申请n°01/13055中电感的截面图和顶视图。电感10由衬底11中刻蚀出的沟槽形成。通常，沟槽由各向异性刻蚀获得(例如等离子体刻蚀)，各向异性刻蚀露出与图1B所述类型的电感图形相对应的衬底11的一部分。沟槽与衬底11之间由共形的绝缘层12，例如氧化硅层进行绝缘。然后采用导电材料15填充沟槽形成电感10。电感的形状是表现出第一和第二末端16和17的螺旋形(环形或非环形)，第一末端16基本位于螺旋的中心。
包括穿过硅衬底11从而将接点从一面转移到另一面的一个或多个通孔20的单片电路中需要形成上述类型的电感时，制作步骤数就会增加。的确，在形成电感10和通孔20时所需刻蚀之间的尺寸差异使得不可能同时进行这些刻蚀。而且，采用通常使用刻蚀掩模的刻蚀工艺，必须在刻蚀另一结构之前完成两个结构(电感或通孔)中的一个。必须确定填满所形成的开孔或沟槽，从而再次沉积限定另一结构的刻蚀掩膜。
必须分别形成两个结构的事实导致只有其中之一能受益于由高温(在1000℃的数量级上)下形成的热氧化物对其导电材料和衬底之间进行绝缘。的确，如果在一个结构完成时进行第二步退火步骤，施加的高温将恶化第一结构。
发明内容
本发明的目的在于采用通用的形成步骤在单片电路中形成至少一个电感和至少一个穿透的通孔。
特别地，本发明的目的在于使得在电感沟槽和通孔的穿透孔各自的壁上形成绝缘层的步骤通用化。
本发明的目的也在于能够采用同一热氧化物形成用于覆盖沟槽和通孔的绝缘层。
本发明的目的也在于提供一种在单片电路上形成电感和通孔的方法，该方法减少了制作步骤数。
为了实现上述目的和其它目的，本发明提供一种单片电路中的制作方法，该单片电路包括衬底、电感和穿透的通孔，其中从衬底的第一表面形成至少一个对应于要形成的电感的形状的沟槽；包括由激光在衬底中形成通孔所需位置处的穿透孔的步骤；同时对沟槽的表面和孔进行绝缘；并且在沟槽中和至少在孔壁上沉积导电材料。
根据本发明的一个实施例，采用热氧化进行绝缘。
根据本发明的一个实施例，采用等离子刻蚀形成沟槽。
根据本发明的一个实施例，在沟槽中和在孔壁上沉积导电材料的步骤之后进行采用绝缘材料填满孔的步骤。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括对衬底的两个表面进行平整的步骤。
根据本发明的一个实施例，在电感沟槽的中心端上提供通孔。
在下文结合附图对特定实施例的非限定性描述中将详细讨论本发明的上述目的、特征和优点。
图1A是前面已经描述的电感截面图；图1B是前面已经描述的图1A中电感的顶视图；
图2A、2B、2C、2D和2E是说明执行根据本发明的电感和通孔形成方法模式的连续步骤截面图；图3A和3B分别是说明根据本发明在单片电路中集成电感和通孔的实施例的截面图和顶视图。
具体实施例方式
在不同附图中，采用同一标号标记相同的元件或层。为清楚起见，仅说明并在下文中描述对理解本发明必需的那些方法步骤和那些元件。而且，正如在单片电路表征领域常用的那样，在不同附图中各层的厚度和横向尺寸没有按同一附图中或一个附图相对于另一附图的比例绘制，从而改善附图的可读性。
图2A表示例如由硅制成的半导体衬底11，其中依照要形成的电感图形形成沟槽21，并且可选地在要形成的通孔处形成空腔22。沟槽21(以及可能的空腔22)的深度d是所需电感厚度的函数。衬底11覆盖有露出区域21和22的掩模，通过对衬底11进行各向异性刻蚀例如通过等离子体来获得沟槽21和空腔22。
图2B说明本发明在第二步骤最后获得的结构，包括由激光在通孔所需位置处钻出的一个或多个穿过衬底的孔23。
由等离子体刻蚀形成电感沟槽21使得可以利用这种刻蚀的精确性。然而，为了形成穿透的孔，激光钻孔的优点是不需要形成光刻掩模。
例如，沟槽的深度是7到15μm，宽度是1到2μm。激光钻孔提供的穿透孔直径在大约20μm的数量级或更大。
根据本发明的必要特征，依次进行图2A和2B的步骤，并且进行激光钻孔不需要在沟槽21上预先覆盖保护层。
如果在要钻孔的位置处由等离子体刻蚀形成空腔22，该空腔可帮助激光定位。
图2C说明本发明的方法第三步骤，其中在沟槽21和穿透孔23水平面上同时形成共形的绝缘层24，例如氧化硅层。
根据本发明的优选实施方式，层24由热氧化来获得。应当注意到，本发明的一个必要优点是可以在通孔和电感结构的壁上获得相同的绝缘层，优选为相同的热氧化物，从而获得相同的电性质。根据本发明，由于不必提供保护两个结构之一的附加步骤而形成所有凹陷处(沟槽21和孔23)，因此这样做是可能的。
图2D说明在本发明的方法第四步骤之后获得的结构，该结构包括采用导电材料25填充沟槽21。优选地，材料25也被放置在通孔23的侧壁上。材料25最好是金属，例如铜、金、镍、铝或钛。
金属25的沉积最好采用电解。在这种情况下，金属首先溅射在要涂覆的壁上。获得沟槽21的完全填充并在孔23的侧壁上沉积导电层。
根据可选实施例，金属25完全由溅射来沉积。在这种情况下，应确保在衬底11的中心区在通孔内所获得的材料厚度对导电是足够的。
然后，如图2E所示，最好采用绝缘材料26(例如玻璃或树脂)填充穿透孔23中剩下的空间。
在沉积金属25和绝缘材料26之后，在电感的水平面和可能的反面27处对衬底表面进行平整步骤。平整可采用化学抛光工艺(CMP)来进行。
如此就获得集成在衬底11上并由层24与之绝缘的电感以及使得接点可在衬底11的两面之间转移的导电通孔。该组件基本上呈平整的表面，使得随后可以形成其它的无源或有源元件和/或互连金属化层和/或在一面或另一面形成用于“倒装晶片“型封装的球形栅格阵列(ba11grid arrays)。
图3A和3B分别表示本发明优选实施例的截面图和顶视图，其中根据前述方法由激光钻出的通孔30大致位于电感40的螺旋35中心，从而将其中心端36由衬底11的反面连接到该中心端必须连接的其它元件或焊盘。
在这一实例中，也表示出了将螺旋35的外端37连接到衬底11反面的通孔31。从而电感的连接都在与支撑电感40的表面相反的背面上。
根据未示出的另一实例，其中从正面进行连接，螺旋中心端36的接点由螺旋35的中心通孔30和外通孔转移到该结构之外的正面，两个通孔在背面由导电印刷线(conductive track)连接。
图3A和3B实施例的优点是抑制可能的寄生电容，这种寄生电容与向衬底11正面一侧电感螺旋中心端形成连线有关。
当然，本领域的技术人员很容易想到本发明的各种变化、修改和改进。特别地，本领域的技术人员有能力基于上文中所给出的功能性指示实际实施本发明的方法，从而决定电感螺旋(多个电感螺旋)的尺寸(宽度、长度、厚度)或决定要采用的工作条件。
并且，尽管只示出了一个电感和一个通孔，也可形成多个电感和多个通孔。并且，根据本发明的电感和通孔制作步骤可插入用于形成包括其它无源和/或有源元件的单片电路的更一般的方法。
这些变化、修改和改进也认为是本公开内容的一部分，并且认为包含在本发明的精神和范围之内。因此，前述的描述只是借助于实例而并非要进行限制。本发明仅受权利要求及其等价内容中所限定内容的限制。
权利要求
1.一种在包括衬底(11)的单片电路中制作电感(40)和穿透通孔(30，31)的方法，其中按要形成的电感形状从衬底第一表面形成至少一个沟槽(21)；包括以下连续步骤在衬底中由激光在通孔所需位置处形成穿透孔(23)；同时绝缘(24)沟槽和孔的表面；并且在沟槽中以及至少在孔壁上沉积导电材料(25)。
2.根据权利要求1的方法，其中由热氧化进行绝缘。
3.根据权利要求1的方法，其中由等离子体刻蚀形成沟槽(21)。
4.根据权利要求1的方法，其中在沟槽(21)中以及在孔(23)壁上沉积导电材料(25)的步骤之后是采用绝缘材料(26)填满孔的步骤。
5.根据权利要求1的方法，还包括对衬底(11)的两面进行平整的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其中在电感(40)的沟槽(35)中心端(36)之上提供通孔(30)。
全文摘要
一种在包括衬底的单片电路中制作电感和穿透通孔的方法，包括按要形成的电感形状从衬底的第一表面形成至少一个沟槽的步骤；在衬底中由激光在通孔所需位置处形成穿透孔；同时绝缘沟槽和孔的表面；并且在沟槽中以及至少在孔壁上沉积导电材料。
文档编号H01L21/768GK1420716SQ02144318
公开日2003年5月28日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月10日
发明者帕斯卡尔·加蒂斯 申请人:St微电子公司