[发明专利]一种双环硅通孔结构及其制造方法

摘要

本发明涉及一种双环硅通孔结构及其制造方法。一种双环硅通孔结构，从外向内依次为半导体衬体、第一介质层、第一金属环、第二介质层、第二金属环和介质芯层。一种双环硅通孔的制造方法，包括(1)在半导体衬底上刻蚀通孔；(2)在通孔的内表面制备第一介质层；(3)在第一介质层的表面通制备第一金属环；(4)在第一金属环的表面制备第二介质层；(5)在第二介质层的表面制备第二金属环；(6)在第二金属环的表面制备介质芯层，直至完全填满为止；(7)在半导体衬底和硅通孔上表面进行化学机械抛光。采用外层接地第一金属环实现屏蔽噪声信号的作用，达到较高高频信号完整性；采用内侧第二金属环降低了热应力，提高了热机械性能。

主权项

一种双环硅通孔的制造方法，包括以下步骤：(1)在半导体衬底上通过反应离子的方式刻蚀通孔，所述通孔孔径为5.1～15μm，其中刻蚀通孔的工艺条件为：采用氟化物或氯化物气体，在辉光放电中分解出氟原子或氯原子，与表面硅原子反应生成气态产物，达到刻蚀的目的；反应气体压强为15～30帕斯卡，反应气体流量10～40毫升/分钟，射频功率范围200～350瓦；(2)在步骤(1)所述通孔的内表面通过化学气相淀积法制备第一介质层，其工艺条件为：工艺温度范围300～400℃，射频功率范围400～550瓦，反应气体流速200～300毫升/分钟，等离子体压强为60～133帕斯卡；(3)在步骤(2)所述第一介质层的表面通过物理气相淀积法制备第一金属环，其工艺条件为：温度范围230～300℃，射频偏压发生器操作频率为1～100兆赫兹，惰性气体压力为4～17帕斯卡，反应性气体分压为0～7帕斯卡；(4)在步骤(3)所述第一金属环的表面通过化学气相淀积法制备第二介质层，其工艺条件为：工艺温度范围300～400℃，射频功率范围400～550瓦，反应气体流速200～300毫升/分钟，等离子体压强为60～133帕斯卡；(5)在步骤(4)所述第二介质层的表面通过物理气相淀积法制备第二金属环，其工艺条件为：温度范围230～300℃，射频偏压发生器操作频率为1～100兆赫兹，惰性气体压力为4～17帕斯卡，反应性气体分压为0～7帕斯卡；(6)在步骤(5)所述第二金属环的表面通过化学气相淀积法制备介质芯层，直至完全填满为止，其工艺条件为：工艺温度范围300～400℃，射频功率范围400～550瓦，反应气体流速200～300毫升/分钟，等离子体压强为60～133帕斯卡；(7)在所述半导体衬底和所述硅通孔的上表面进行化学机械抛光，直到所述半导体衬底和所述硅通孔的上表面平整后为止，其中：化学机械抛光分为粗抛光、细抛光和精抛光三个步骤，其中：粗抛光的抛光条件为：抛光温度：28～33℃、抛光液pH值为：10.5～11.0；细抛光的抛光条件为：抛光温度：28～32℃、抛光液pH值为：10.5～11.0；精抛光的抛光条件为：抛光温度：26～30℃、抛光液pH值为：9.0～10.5；得到的双环硅通孔结构从外向内依次为半导体衬体、第一介质层、第一金属环、第二介质层、第二金属环和介质芯层，所述第一介质层为二氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层中的一种，所述第一介质层的厚度为0.1μm；所述第一金属环的厚度为1μm；所述第二介质层为二氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层中的一种，所述第二介质层的厚度为1μm；所述第二金属环的厚度为1μm；所述介质芯层为二氧化硅芯层、氮化硅芯层、氮氧化硅芯层中的一种，所述介质芯层的半径为2μm；其中：所述半导体衬体为硅衬底；所述第一金属环为铜环或铝环；所述第一金属环接地；所述第二金属环为铜环或铝环。