[发明专利]一种可用于微波频段的圆片级穿硅传输结构及制造方法

权利要求书

1.一种可用于微波频段的圆片级穿硅传输结构，其特征在于设计了一种使用与高频可替代同轴线结构的穿硅通孔传输线结构，此结构使用多个TSV环绕一个传输信号的TSV芯的结构，环绕在周围的TSV接地，构成一个形成类似同轴线的共轴屏蔽层，接地TSV和TSV芯之间的硅片正反两面均使用填充有低介电常数聚合物的隔离槽；接地通孔的数量、尺寸和距离根据实际的应用频段通过仿真确定，以此结构实现微波频段硅片两面互连。

2.按权利要求1所述的结构，其特征在于所述的低介电常数聚合物为苯并环丁烯、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷。

3.按权利要求1所述的结构，其特征在于利用信号和接地通孔的分布和低介电聚合物的隔离槽结构作为信号传输结构。

4.按权利要求1所述的结构，其特征在于所述的穿硅传输TSV结构单元为6个接地通孔和1个信号通孔。

5.制作如权利要求1-4中任一项所述的结构的方法，其特征在于在硅圆片的两面氧化层上分别光刻出通孔和隔离槽图形，使用深反应离子体刻蚀工艺刻蚀出通孔和隔离槽，但是不将隔离槽刻穿；电镀形成通孔，在隔离槽内沉积低介电常数聚合物；在通孔分布上，以一圈接地通孔环绕信号传输通孔的形式，最终形成类似同轴线的传输形式。

6.按权利要求5所述的制作方法，其特征在于具体步骤是：

1)硅片表面预处理，生长氧化层；

a)对硅片的正反两面，进行表面预处理；

b)生长一层氧化层作为掩模；

2)形成通孔刻蚀窗口

通过光刻显影腐蚀，在硅片正面形成通孔刻蚀窗口；

3)形成未打穿的盲孔

通过深反应离子刻蚀工艺在硅片的正面形成深度为硅片一半厚度的垂直硅盲孔；

4)形成正面隔离槽，并形成通孔

a)通过光刻显影腐蚀，在硅片正面刻蚀出隔离槽刻蚀窗口；

b)并通过深反应离子刻蚀工艺在硅片的正面形成深度略小于为硅片一半厚度的隔离槽；

c)同时刻穿盲孔，形成通孔；

5)形成隔离槽腐蚀窗口

a)准备与硅片参数相同的硅陪片，将步骤4所述的硅片正面朝下，贴在硅陪片上；

b)在硅片反面刻蚀出隔离槽腐蚀窗口；

6)形成背面隔离槽

a)通过光刻显影腐蚀，在硅片反面通过深反应离子刻蚀工艺形成深度略小于为硅片一半厚度的隔离槽；

b)去除作为掩模的氧化层；

7)重新生长氧化层；

8)电镀步骤4形成的通孔，形成金属通孔；

9)分别在硅片正反两面用低介电常数聚合物材料填充隔离槽

a)硅片正面的隔离槽内填充低介电常数聚合物材料；

b)固化；

c)硅片反面的隔离槽内填充低介电常数聚合物材料；

d)固化；

10)利用CMP抛去多余的低介电常数聚合物层，露出传输结构金属通孔部分。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于步骤6所形成的正反两面的隔离槽之间垂直方向上有20μm的硅间隔。

8.按权利要求6所述的方法，其特征在于使用深反应离子刻蚀工艺形成深度和硅片厚度相等的纵深比＞10的垂直硅线通孔。