[发明专利]具有贯穿基板互连的电子系统以及MEMS器件

说明书

公开了针对具有贯穿基板的互连和MEMS器件的电子系统的系统、方法和计算机程序产品。一种在具有第一表面和第二表面的基板中形成的互连，所述互连包括：块状区域；从第一表面延伸到第二表面的通孔；延伸穿过第一表面进入基板并且限定围绕通孔的闭环的绝缘结构，其中绝缘结构包括由至少一个实心部分分隔的接缝部分；以及从绝缘结构朝着第二表面延伸的绝缘区域，该绝缘区域将通孔与块状区域分隔，其中绝缘结构和绝缘区域共同提供通孔与块状区域之间的电隔离。

技术领域

本发明一般而言涉及电子系统，并且更具体地涉及具有互连的电子系统。

背景技术

也被称为贯穿基板通孔的贯穿硅通孔(TSV)是在基板中形成的、提供完全穿过基板的垂直电连接的互连结构。

有多种方式对TSV体系架构进行分类。一种分类是基于何时执行与CMOS或MEMS器件制造过程相关的TSV制造过程。例如，在先TSV体系架构中，在基板中形成CMOS或MEMS器件之前，TSV完全在同一基板中形成。在中间TSV体系架构中，首先部分地形成TSV，然后在形成或部分地形成CMOS或MEMS器件之后完成TSV。

另一种分类是基于用于贯穿基板传导的传导材料。在示例中，在基板中蚀刻孔并衬以电介质。孔填充有传导材料，诸如铜。在后续的制造步骤中，在被填充的传导TSV插塞的顶部和底部产生电触点。在另一个示例中，连续的沟槽以闭合的图案(诸如环形)被部分地蚀刻贯穿基板。然后，沟槽部分地填充有介电材料。用金属迹线和通孔开口对被包围的硅进行电连接。在后续的制造步骤中，基板被翻转；产生诸如结合焊盘或焊料凸点的电连接；并且蚀刻与连续沟槽相交的第二沟槽，由此移除在周围基板和填充有介电材料的闭合轮廓内的硅插塞之间仅剩的电连接。美国专利6,815,827中描述了类似的过程。

在替代过程中，掺杂硅插塞以在插塞内产生低于周围基板的电阻率的电阻率。美国专利7,227,213和6,838,362中描述了类似的过程。

TSV通常用于集成电路的3D/2.5D集成，因为它能够电耦合堆叠在彼此之上的两个或更多个基板并且因为它与常规互连相比而言的优越性能。但是，尽管有这些好处，但是因为目前制造太昂贵，所以在本领域中没有广泛使用。因此，需要具有比常规TSV结构更低制造成本的新TSV结构。

发明内容

根据实施例，在具有第一表面和第二表面的基板中形成的互连包括块状区域。通孔从第一表面延伸到第二表面。绝缘结构延伸穿过第一表面进入基板并且限定围绕通孔的闭环，其中绝缘结构包括由至少一个实心部分分隔的接缝部分。并且，绝缘区域从绝缘结构朝着第二表面延伸。绝缘区域将通孔与块状区域分隔，其中绝缘结构和绝缘区域共同提供通孔与块状区域之间的电隔离。

根据另一个实施例，电子部件包括具有第一表面和第二表面的基板，并且基板包括在基板中形成的互连。该互连包括块状区域。通孔从第一表面延伸到第二表面。绝缘结构延伸穿过第一表面进入基板并且限定围绕通孔的闭环，其中绝缘结构包括由至少一个实心部分分隔的接缝部分。并且，绝缘区域从绝缘结构朝着第二表面延伸。绝缘区域将通孔与块状区域分隔，其中绝缘结构和绝缘区域共同提供通孔与块状区域之间的电隔离。

根据另一个实施例，提供了一种在具有第一表面和第二表面的基板中形成互连的方法。该方法包括在基板中形成邻接第一表面并且限定围绕通孔的闭环的绝缘结构以及形成邻接第二表面的绝缘区域，使得绝缘区域接触绝缘结构并且将通孔与基板的块状区域分隔。绝缘结构的形成包括从第一表面开始蚀刻基板以形成沟槽；填充沟槽以形成接缝部分；以及将基板的一部分转化为实心部分以形成闭环。

下面参考附图详细描述本发明的进一步特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。要注意的是，本发明不限于本文描述的具体实施例。本文仅为了说明的目的而给出这些实施例。基于本文包含的教导，附加实施例对于(一个或多个)相关领域技术人员将是显而易见的。

附图说明