[发明专利]中介层装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及3D集成电路或者3D封装，尤其涉及由于硅通孔而允许从上到下导电的硅中介层以及涉及制造该硅中介层的方法。

背景技术

高亮度的LED对静电放电(ESD)和其包装的热膨胀系数(TCE)是非常敏感的。为了得到可靠的高亮度LED，已知使用安装在硅中介层上的裸露的LED芯片，硅中介层改善了TCE不匹配且还利用集成二极管提供ESD保护。装置集成和良好的导热性是硅基板的主要优点。然而，为了降低封装成本，越来越多地使用表面安装技术。在基板上，顶部到底部的连接是必要的。通过通孔提供顶部到底部的连接。

通孔的典型制造方法包括：形成通孔，以及沉积扩散阻挡层和导电种子层。导电材料然后被电镀进入通孔。铜通常被用作导电材料，这是由于铜具有良好的导热性和导电性且可以高度纯的状态使用。通孔可具有高的纵横比，因此，将铜沉积到这样的结构中会是挑战性的。

这样的通孔的加工成本非常高且不用特定设备的情况下，难以实施。

存在已知的平坦化的方法，该方法在波纹类型的集成方案中实现。然而，该类集成方案需要使用化学机械平坦化(CMP)技术，该CMP技术通常是昂贵的且难以实施，尤其难以采用铝实施。

此外，晶圆计量需要增强，且经常地，使用CMP所处理的材料包含潜在的缺陷，这些缺陷包括：应力开裂、在弱界面处的脱层、和来自所利用的化学物质的腐蚀作用。

在电路板、尤其是半导体装置的制造中使用孔是已知的。事实上，第EP0974817A1号专利申请描述了制造电路板的方法，该方法包括在基板中使用 通孔。然而，对各种包括3D集成电路的部件提供最佳的条件仍然是挑战。

发明内容

本发明的目的是提供硅基板或中介层，其提供上下导电且无需使用昂贵且难以实施的现有技术的通孔。此外，本发明寻求提供一种改善的方法，其对各互连层提供了用于含有多个光学蚀刻级别的LED的平坦化的底座。

根据本发明，其提供了一种中介层装置，包括：

掺杂硅衬底，所述掺杂硅衬底具有在第一面上的外延层和两个通孔，所述通孔从第一面延伸到与所述掺杂硅衬底的所述第一面相对的第二面，其中，各个通孔包括通过周围沟槽所限定的掺杂硅衬底的体积，所述周围沟槽从所述掺杂硅衬底的第一面延伸到第二面使得所述周围沟槽被布置成使得电隔离通过所述沟槽所包围的所述掺杂硅衬底；

第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和第二导电层分别置于第一通孔的第一面和第二面上以便电连接到一起；

第三导电层和第四导电层，所述第三导电层和所述第四导电层分别置于第二通孔的表面上以便电连接到一起，所述第一导电层和第三导电层通过背对背二极管而连接到一起，其中，对应的二极管通过二极管沟槽隔离，所述二极管沟槽的深度至少等于所述外延层的深度。

本发明的实施方式提出了一种中介层装置，包括：掺杂硅衬底，具有的掺杂剂的浓度例如在10¹⁷个原子/立方厘米至10²⁰个原子/立方厘米范围内，优选地掺杂剂的浓度为约10¹⁹个原子/立方厘米。

有利地，根据本发明的中介层不需要使用与用于构建通孔的中介层材料不同的导电材料。因此，减小了生产成本。事实上，不需要特定的设备，制造方法更简单。此外，本发明防止使用铜填充通孔，使用铜填充通孔可导致污染而不利于在中介层上嵌入的LED。

根据其他可以单独考虑或组合考虑的实施方式：

-所述通孔的比率H/S小于或等于1，其中，H为所述通孔的第一面和第二 面之间的平均距离以及S为通孔的平均宽度。

-周围沟槽至少部分地由绝缘材料填充。

-所述绝缘材料优选是热氧化硅和/或其他电介质。

-在采用氧化物部分填充的情况下，沟槽的填充通过α硅或多晶硅或绝缘材料的保形沉积来完成。

-比率H/e大于或等于15，其中，H为所述通孔的第一面和第二面之间的平均距离以及e为周围沟槽的平均厚度。

本发明的另一目的是提出一种新的中介层制造方法，其实现了根据本发明的上下触点。

根据本发明，还提供了一种形成中介层装置的方法，该方法包括下列步骤：

提供具有外延层的掺杂硅衬底，所述外延层的掺杂不同于剩余的硅衬底的掺杂；

限定两个从所述掺杂硅衬底的第一面延伸到第二面的通孔、在所述通孔之间的二极管实施区和限定所述二极管实施区的第一区和第二区的二极管沟槽；