[发明专利]用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法以及具有电敷镀通孔的衬底

说明书

技术领域

本发明涉及一种在衬底中制造电敷镀通孔的方法以及一种具有电敷镀通孔的衬底。

背景技术

在衬底中或者在衬底的部分区域、例如晶片中的电敷镀通孔以不同的实施形式存在。在此目标始终是：在正向电阻小的情况下实现一个尽可能小的敷镀通孔。为了实现该目标，在涉及的衬底中经常产生具有近似垂直的壁的窄通孔，所述壁被电绝缘并且该通孔完全或部分地用金属或金属合金填满，以便实现所期望的小的正向电阻。

这种公知的方案根据应用情况而受到限制。一方面存在一些应用情况，其中金属的存在会起干扰作用。作为多种MEMS应用情况的例子在此应提到微机械的压力传感器。

图7示出了一示意的横截面图，用于借助具有电敷镀通孔和压力传感器的示例性衬底解释本发明所基于的问题。

在图7中，附图标记2表示一个硅半导体衬底。在该硅半导体衬底2中设有具有电敷镀通孔6a的第一区域1以及具有压力传感器形式的微机械构件的第二区域11。敷镀通孔6a通过在衬底2正面V上的印制导线15a与压力传感器11的第一电接触端子DK1连接。压力传感器11具有一个膜片3，该膜片被设置在一气穴3a上方。一个压阻式电阻4以及一个位于其下方的绝缘槽4a被扩散到膜片3中。第一电接触端子DK1和另外一个第二电接触端子DK2这样地触点接通该压阻式电阻4，使得在它们之间可检测压敏电阻。

在电金属印制导线15a与衬底2正面V之间设有一个第一绝缘层I1。在背面的电金属印制导线15b与衬底2背面R之间设有一个第二绝缘层I2。绝缘层I1及I2例如可以是氧化层。敷镀通孔6a使正面的印制导线15a与背面的印制导线15b相连接。一个例如同样由氧化物制成的壁绝缘层7a使敷镀通孔6a与周围的衬底2绝缘。最后，附图标记9表示一个用于施加敷镀通孔6a的金属的所谓晶核层，它同时可被用作扩散势垒。

在这样的经典的微机械的压力传感器11中，设置在硅衬底2上的硅膜片3的弯曲通过压阻式电阻测量。在压力变化时，膜片3的弯曲及由此该压阻式电阻4的电阻信号变化。位于膜片表面上及附近的窄金属印制导线15a由于硅和金属的不同材料参数引起应力，这些应力通过衬底2被传递到膜片3上。这些应力的温度相关的分量可费事地被补偿。很多金属的无弹性特性也引起压力传感器特征曲线中的滞后现象。该效应不可被补偿。如果金属区域不仅设置在衬底2的表面上而且也设置在衬底2的深处，则可预期对应力敏感的构件、例如这样类型的压力传感器的明显更大的负面作用。

另一方面存在一系列的应用情况，其中首先高的电压或者仅高的电压尖峰(例如ESD)应通过电敷镀通孔被传导穿过衬底或衬底的部分区域。这使上述方案变得困难。蚀刻通孔的绝缘通常通过氧化沉积来实现。可达到的氧化厚度强烈地受限于过程控制及特定的几何结构。由此，最大耐压强度也受到强烈的限制。附加地，通过沟槽-蚀刻工艺或激光工艺构造的通孔表面比较粗糙。这种粗糙性引起电场尖峰(Feldspitze)，其同样减低耐压强度。

没有金属的替换方案不能在很多应用情况中使用，因为只有借助金属才能实现经常必要的极其小的正向电阻。

由DE 102006018027A1公开了一种具有晶片敷镀通孔的微机械构件以及相应的制造方法。在此，盲孔借助沟槽-蚀刻工艺被开设在半导体衬底的正面中并且盲孔的侧壁借助电化学蚀刻工艺被多孔地蚀刻。该盲孔借助金属化而被填满并且接着通过半导体衬底的背侧薄化而敞开。

由DE 102006042366A1公开了一种具有晶片敷镀通孔的微机械构件以及相应的制造方法，其中，首先金属材料被涂覆在半导体衬底的上侧表面上的第一区域上。该第一区域被这样地构造，使得它在半导体衬底的上侧上留空出一个不具有金属材料的第二区域并且完全地包围该第二区域。然后进行热步骤，该步骤在半导体衬底内部借助P+-或P++-掺杂产生一个第一体积区域。在此，该热步骤导致了扩散过程，其中金属材料从半导体衬底的上侧扩散直到下侧。作为扩散过程的成果，这样产生的第一体积区域包围一个第二体积区域，该第二体积区域优选由未受损害的P掺杂的半导体材料制成。为了在第二体积区域与围绕第一体积区域的P掺杂的半导体材料之间产生电绝缘，借助适合的蚀刻工艺对第一体积区域进行多孔化

发明内容

本发明提出一种具有权利要求1特征的、用于在衬底中制造电敷镀通孔的方法及一种具有权利要求10特征的具有电敷镀通孔的衬底。

本发明所基于的构思在于，在具有电敷镀通孔的衬底中，在衬底中设置一个围绕电敷镀通孔的环形绝缘沟道。该环形绝缘沟道在衬底正面上被一个第一封闭层并且在衬底背面上被一个第二封闭层封闭。