[发明专利]基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感及制备方法

权利要求书

1.一种基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感，其特征在于，金属-绝缘层-金属的三维电容形成在硅通孔侧壁，同时以硅通孔的中心填充金属作为三维电感一部分和平面厚金属再布线共同作为三维电感，提高了三维集成中硅通孔的功能密度，且增加了集成系统中电容和电感的值，

包括：

衬底，形成有硅通孔；

三维电容，形成在所述硅通孔的侧壁上，依次包括第一金属层、第二绝缘层和第二金属层；

三维电感，由所述硅通孔的中心填充金属和平面厚金属再布线构成；

其中，所述硅通孔的侧壁与所述三维电容之间设有第一绝缘层，所述三维电容与所述三维电感之间设有第三绝缘层。

2.根据权利要求1所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感，其特征在于，所述第二绝缘层为高K介质材料。

3.根据权利要求1所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感，其特征在于，所述第一金属层、所述第二金属层为Cu、TiN或Cr。

4.根据权利要求1所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感，其特征在于，所述衬底为高阻硅或玻璃。

5.根据权利要求1所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感，其特征在于，所述第一绝缘层、所述第三绝缘层为氧化硅或氮化硅。

6.一种基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感制备方法，其特征在于，具体步骤为：

在衬底上刻蚀形成盲孔；

在所述盲孔中及衬底表面形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上形成三维电容的各层，包括依次沉积第一金属层、第二绝缘层和第二金属层，并光刻及刻蚀去除多余的第二绝缘层和第二金属层，使部分第一金属层表面露出，然后光刻刻蚀去除多余的第一金属层，使部分第一绝缘层表面露出，形成焊盘下金属层；

形成第三绝缘层，使其覆盖所述第二金属层、所述第一金属层和所述第一绝缘层；

电镀金属，并化学机械抛光和干法刻蚀去除多余金属，仅保留所述盲孔内的中心填充金属，作为三维电感的一部分；

在所述第一金属层和所述第二金属层上的第三绝缘层进行光刻及刻蚀，从而对所述第一金属层和所述第二金属层分别进行开窗，并通过电镀及刻蚀制作测试或连接焊盘；

在所述盲孔的中心填充金属表面溅射种子层、光刻、电镀及刻蚀制作三维电感的测试或连接焊盘；

临时键合保护衬底正面图形，对衬底背部进行机械研磨、抛光和干法刻蚀露出背部硅通孔，并干法刻蚀去除硅通孔底部的部分所述第一绝缘层、所述第一金属层、所述第二绝缘层和所述第二金属层，直至露出中心填充金属；

进行背部绝缘并光刻刻蚀开窗，再沉积厚金属及刻蚀形成互连，形成三维电感的平面厚金属再布线部分；

去除临时键合，进行封装，

获得形成在硅通孔侧壁的金属-绝缘层-金属的三维电容，同时以硅通孔的中心填充金属作为三维电感一部分和平面厚金属再布线共同作为三维电感，提高了三维集成中硅通孔的功能密度，且增加了集成系统中电容和电感的值。

7.根据权利要求6所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感制备方法，其特征在于，所述第二绝缘层为高K介质材料。

8.根据权利要求6所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感制备方法，其特征在于，所述第一金属层、所述第二金属层为Cu、TiN或Cr。

9.根据权利要求6所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感制备方法，其特征在于，所述衬底为高阻硅或玻璃。

10.根据权利要求6所述的基于高功能密度硅通孔结构的三维电容电感制备方法，其特征在于，所述中心填充金属为Cu或W。