包括溝槽內的特徵件的電子器件的製作方法

2023-06-12 17:46:51

專利名稱：包括溝槽內的特徵件的電子器件的製作方法
技術領域：
本公開涉及電子器件以及形成電子器件的工藝，並且更特別地涉及包括在溝槽內的特徵件(feature)的電子器件及其形成工藝。
背景技術：
穿過晶片的通孔典型地被用來形成在堆疊結構的不同管芯之間的連接。此類通孔能夠通過在晶片的其中一個主表面上形成電路來形成。然後通過背研磨或其它機械操作使晶片變薄，並且然後形成通孔通過晶片的全部或基本上全部的剩餘厚度。每個通孔具有類似於但稍微小於由鍵合焊盤所佔用的區域的寬度。由此，通孔的寬度為50微米或更大。通孔包括體矽、多晶矽、元素金屬、金屬合金、導電性金屬氮化物或者它們的組合併且不包括分立的內部特徵件。換言之，通孔是簡單的微型絲線。晶片被切單以形成個體管芯，並且管芯然後能夠被堆疊使得由於通孔而在疊層之內一個管芯的鍵合焊盤與另一個管芯的鍵合焊盤電連接。堆疊的管芯被貼附於封裝襯底，並且封裝襯底和堆疊的管芯的組合被組裝到完成的集成電路之內。圖1包括在現有技術的電子器件中使用的結構12的頂視圖的圖示。結構12被用來以穿過晶片的通孔在諸如成像傳感器和微型封裝應用那樣的應用中形成電連接。結構12 通過蝕刻管芯襯底10以形成導電中心特徵件14以及圍繞中心特徵件14的環形溝槽16的方式來形成。管芯襯底12和中心特徵件14具有基本上相同的組成和晶體取向。中心特徵件具有100微米的典型寬度，並且溝槽具有15微米的寬度和達數百微米的深度。熱氧化被執行以沿著中心特徵件14和環形溝槽16的暴露側壁形成內襯氧化物18。環形溝槽16的剩餘部分以介電材料19來填充。


實施例通過實例的方式來示出並且不限制於附圖。圖1包括在現有技術的電子器件中使用的結構的頂視圖。(現有技術)。圖2包括根據在此所描述的概念在一個溝槽之內的特定特徵件的頂視圖。圖3包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖4包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖5包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖6包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖7包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。
圖8包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖9包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖10包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖11包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖12包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖13包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一個特定特徵件的頂視圖。圖14包括根據在此所描述的概念在一個溝槽之內的一組特定特徵件的頂視圖。圖15包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一組特定特徵件的頂視圖。圖16包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一組特定特徵件的頂視圖。圖17包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一組特定特徵件的頂視圖。圖18包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一組特定特徵件的頂視圖。圖19包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一組特定特徵件的頂視圖。圖20包括根據在此所描述的概念在另一個溝槽之內的另一組特定特徵件的頂視圖。圖21包括含有圖5的特徵件的同軸饋通的頂視圖。圖22包括含有圖5的特徵件的三軸饋通的頂視圖。圖23包括根據在此所描述的概念在一組特定溝槽之內的一組特定特徵件的頂視圖。圖M包括在將層形成於襯底上之後工件的一部分的截面圖的圖示。圖25包括圖M的工件在將溝槽蝕刻於襯底內之後的截面圖的圖示。圖沈包括圖27的工件在形成內襯絕緣層並以材料填充溝槽的剩餘部分之後的截面圖的圖示。圖27包括圖沈的工件在形成並圖形化絕緣層之後的截面圖的圖示。圖28包括圖27的工件在形成互連之後的截面圖的圖示。圖四包括圖28的工件在去除襯底的背面部分之後的截面圖的圖示。圖30包括圖四的工件在形成並圖形化絕緣層並且使材料在溝槽內的部分暴露之後的截面圖的圖示。圖31包括圖30的工件在形成凸塊下金屬化和凸塊金屬化之後的截面圖的圖示。
圖32包括其中電容器形成於溝槽之內並且與電容器電極的電連接沿著襯底的同一面的工件的一部分的截面圖的圖示。圖33包括其中電容器位於溝槽之內並且與電容器電極的電連接沿著襯底的相反面的工件的一部分的截面圖的圖示。圖34包括其中二極體位於溝槽之內的工件的一部分的截面圖的圖示。圖35包括其中導電材料在不同溝槽之內的不同部分按特定的布置來電連接的工件的一部分的頂視圖的圖示。本領域技術人員應當意識到在附圖中的元件為了簡單和清晰起見而示出並且不一定按比例畫出。例如，可以將附圖中的某些元件的尺寸相對其它元件進行誇張以幫助提高對本發明的實施例的理解。
具體實施例方式下面提供了結合附圖的描述以幫助理解在此所公開的教導。下面的討論將聚焦於教導的具體實現方式和實施例。在此提供了這個焦點以幫助描述教導並且不應當被理解為對該教導的範圍或適用性的限定。然而，在本申請中無疑能夠利用其它的教導。雖然在此描述了數值範圍以提供對特定實施例更好的理解，但是在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員應當意識到在不脫離本發明的範圍的情況下可以使用數值範圍之外的值。詞語「有源零件」意指包括控制電極的電子零件，該控制電極在被施以適當的偏壓時開啟或關閉電子零件，使得在電子零件的電流電極之間的電流流過或不流過。有源零件的實例包括雙極電晶體、場效應電晶體、半導體控制整流器、晶閘管等。詞語「電極零件」意指作為或者能夠輕易地形成為電路的一部分的零件。電子零件的實例包括有源零件、無源零件、互連、通孔等。詞語「金屬，，或其任何變型在涉及材料時意指的材料，無論是否是分子化合物，其包括位於第1族到第12族的任何族之內，位於第13族到第16族之內的元素，沿著由原子序數13(Al)、31(fei)、50(Sn)、51(Sb)和84(Po)所限定的線並位於該線以下的元素。金屬本身不包括Si或Ge。與元素周期表內的列對應的族號使用了「新表示法」公約，這可參見 CRC Handbook of Chemistry and Physics (第 81 版，2000-2001)。詞語「無源零件」意指在作為電子電路的一部分時顯著影響電壓或電流的電子零件，其中該電子零件不具有控制電極。無源零件的實例包括電容器、二極體、電感器、電阻器等。對本說明書而言，互連和通孔不是無源零件。詞語「基本上填充」在涉及被形成於開口或溝槽之內的材料時，意指開口或溝槽的大部分，或者開口或溝槽的剩餘部分的大部分(如果之前已經形成了內襯層、阻擋層或其它相對薄的層)由材料所填充。注意，偶發的孔洞可能在以材料基本上填充開口或溝槽時形成。詞語「基本上完全填充」意指開口或溝槽的基本上全部或者開口或溝槽的剩餘部分的基本上全部由材料所填充，沒有顯著數量的孔洞形成於開口或溝槽之內。詞語「包括」、「包含」、「含有」、「具有」、「擁有」、「帶有」或其任何其它變型，意欲覆蓋非排它性的包括。例如，包括一系列特徵件的方法、物品或裝置並不一定僅限於那些特徵件而是可以包括未明確列出的或者該方法、物品或裝置所固有的其它特徵件。此外，除非有與此相反的明確規定，否則「或(or)」指的是包含性的或而不是排它性的或。例如，條件A或B在下列情況之一下即得以滿足:A為真(或存在)且B為假(或不存在)，A為假(或不存在)且B為真(或不存在)，以及A和B兩者均為真(或存在)。此外，「一 (a) 」或「一個(an) 」的使用被用來描述在此所描述的元件和零件。這僅為了方便並給出本發明的範圍的一般意義而進行。該描述應當這樣理解除非另有明確規定，否則複數形式包括一個或至少一個以及單數形式也包括複數形式。例如，當在此描述單個項目時，可以使用多個項目來代替單個項目。類似地，在這裡描述了多個項目的情形中， 單個項目可以代替該多個項目。除非另有規定，否則在此所使用的所有的技術和科學術語具有與本發明所屬領域的技術人員的通常所理解的含義相同的含義。材料、方法和實例只是說明性的而非意指是限制性的。對於在此沒有描述的範圍，關於具體的材料和處理動作的許多細節是常規的並且可以在半導體和電子領域內的教材及其它資源中找到。精細成形的特徵件能夠形成於深的溝槽之內，其中所述特徵件即使在環繞特徵件的溝槽由材料所填充的地方被處理時也基本上將它們的形狀維持。在一個實施例中，特徵件從頂部看來能夠具有包括顯著提高特徵件的機械穩定性的段(segment)的形狀。在另一個實施例中，特徵件從頂部看來能夠是環的形狀。特徵件的兩種類型都能夠顯著地提高機械穩定性並且能夠允許溝槽形成達至少大約40微米或更深的深度並允許由材料基本上填充，同時該特徵件與襯底的側壁以及與其它直接相鄰的特徵件(如果存在)之間維持基本上相同的間距。在此所描述的實施例能夠在僅佔用相對較小面積的管芯襯底的同時實現相對較大的尺寸。在下面的描述中，將描述形成基礎的構建塊的不同形狀的特徵件和溝槽。明顯地，在不脫離所附權利要求書的範圍的情況下可以使用許多其它形狀。圖2包括工件20的一部分的頂視圖的圖示，該工件20包括管芯襯底22、具有I形梁形狀的特徵件M以及在管芯襯底22和特徵件M之間的溝槽26。特徵件M包括段M2、 244和M6。與僅具有段M2的另外特徵件相比，段244和246有助於提高特徵件M的機械穩定性。段242、244和M6的長沿著不同的線展開，其中與段244和M6的長對應的線基本上相互平行。在另一個實施例(沒有示出)中，段244和對6的長相互不平行。段242具有段寬度(「S」)M8。S能夠至少與用來圖形化工件20以形成特徵件 24的光刻工具的解析度極限一樣大。在一個實施例中，S為至少大約0. 6微米，以及在另一個實施例中，S為至少大約0.8微米。在理論上，S值沒有已知的上限；但是，隨著S增大， 由沿著主表面的特徵件M所佔用的管芯襯底的面積大小變得更大。S可以高達5微米，因為在大於5微米時，能夠使用另外更簡單的形狀，例如實心圓(參見圖1)或其它實心平面形狀。因為在此所描述的實施例能夠用來減小特徵件的尺寸，同時仍然維持可接受的機械穩定性，所以S能夠小於2. 0微米。在一個實施例中，S不大於大約1. 6微米，以及在另一個實施例中，S不大於大約1.4微米。在特定的實施例中，S的範圍為大約0.8 大約1.2 微米。與段242相比，段244和246能夠具有相同的寬度或不同的寬度。溝槽沈具有溝槽寬度(「T」068。T能夠至少與用來圖形化工件20以限定溝槽 26的光刻工具的解析度極限一樣大。注意，溝槽沈的寬度能夠隨深度的變化而變化，因為與溝槽沈的頂部相比，溝槽沈在溝槽沈的底部附近可以更窄。因而，在溝槽沈內於最接近於有源零件由此形成的管芯襯底22的主表面的高度處測量T。與S相似，T值沒有已知的上限；但是，隨著T增大，由沿著主表面的溝槽沈所佔用的管芯襯底的面積大小變得更大。此外，相對寬的溝槽需要較長時間的沉積和更多的材料來填充。溝槽可以或可以不從頂部到底部或者從底部到頂部逐漸變小，或者以某種有利於器件結構或器件性能或者改進位造的方式向外張開。因而，從實際的觀點看，T可以高達10微米。在一個實施例中，T不大於大約10微米，以及在另一個實施例中，T不大於大約4. 0微米。在特定的實施例中，T 的範圍為大約0. 8 大約3. 0微米。在特徵件M的每個邊與其最接近的溝槽沈的對應邊之間的距離能夠是針對尺寸T所描述的任何尺寸。距離可以是基本上相同的或者是沿著特徵件M的不同邊而不同的。在圖2所示的實施例中，溝槽沈在沿著管芯襯底22的主表面的所有位置具有基本上相同的寬度。圖3包括工件30的一部分的頂視圖的圖示，該工件30包括管芯襯底32、具有I形梁形狀的特徵件34以及在襯底32和特徵件34之間的溝槽36。與特徵件M相似，特徵件 ；34包括段342、344和346。特徵件34對在溝槽36之內形成隔離結構能夠是有用的。與特徵件M不同，特徵件34在特徵件34的相對端具有凹口 347和349。從頂視圖看，凹口 347 和349有助於使特徵件34各邊之間的距離在沿著特徵件34的周邊的基本上所有點處都保持較均勻。因而，特徵件34被熱氧化，使得沿著特徵件34的所有邊在任意特定高度處的完全氧化基本上同時發生。將特徵件34與特徵件M進行比較；在特徵件M的熱氧化期間並且在相同的高度，特徵件M中與段242和244的相交點以及段242和246的相交點對應的部分在特徵件M的剩餘部分被氧化時可以不被完全氧化。因而，特徵件34不太可能將管芯襯底材料的殘餘刺突或針狀體留在隔離結構之內。因而，特徵件34對形成很深的隔離結構能夠是有用的，並且在特定的實施例中，在管芯襯底32的一部分被去除之後可以延伸基本上完全通過管芯襯底32。該結構還提高了通孔結構的強度和穩定性。前面為特徵件M 所描述的S和T的值可以用於特徵件34的段342、344和346的寬度，以及溝槽36的寬度。T可以被表示為S的關係式。該關係在形成隔離結構時能夠是有用的，在所述隔離結構中以熱氧化物來填充溝槽36，其中熱氧化消耗特徵件34的基本上全部至溝槽36內達幾十微米的深度。在一個實施例中，T為至少大約0. 9倍的S，以及在另一個實施例中，T不大於大約5. 0倍的S。在特定的實施例中，T的範圍為大約1. 0 大約4. 0倍的S，以及在另一特定的實施例中，T的範圍能夠為大約1. 3 大約3. 0倍的S。例如，當S為0. 8微米時， T的範圍能夠為大約1. 2 大約2. 0微米；當S為1. 0微米時，T的範圍能夠為大約1. 4 大約2. 4微米；以及當S為1. 2微米時，T的範圍能夠為大約1. 6 大約2. 8微米。這些範圍只是示例性的而並非意指在給定特定的S值的情況下限制T值的範圍。在非限制性的實施例中，特徵件34具有在最接近管芯襯底32的主表面的高度所測得的總長度(「L」) 382和總寬度(「W」)。能夠將L確定為前面所描述的S和T的函數。 在特定的實施例中，L處於4倍的S與3倍的T之和或(4T+3S)(當表示為公式時)的20% 以內。在另一特定的實施例中，L處於GS+3T)的10%以內，以及在又一特定的實施例中， L處於GS+3T)的5%以內。W能夠被表示為L的函數。在一個實施例中，W為至少0.4L， 以及在另一個實施例中W為至少0. 6L。在特定的實施例中，W的範圍為大約0. 45L 大約 0. 55L。雖然已經針對特徵件34和溝槽36描述了 S和T之間的關係，但是任何一種或多種此類關係能夠擴展到在此所描述的其它特徵件的段的寬度以及其它溝槽的寬度，包括特徵件M和溝槽26。類似地，在L和W相對彼此之間的關係以及S和T的關係也可以用於特徵件M和溝槽沈。圖4和5示出了 Y形特徵件和對應的溝槽。圖4包括工件40的一部分的頂視圖的圖示，該工件40包括管芯襯底42、具有Y字形狀的特徵件44以及在管芯襯底42和特徵件44之間的溝槽46。特徵件44包括段442、444和446，它們每一個從特徵件44的中心沿著不同的方向延伸。段442具有段寬度448，段寬度448能夠具有前面針對圖2中的特徵件 24為尺寸S所描述的任何值。段444和446也具有能夠具有前面針對圖2中的特徵件M 為尺寸S所描述的任何值的段寬度。至於段442、444和446相互之間，它們能夠具有彼此相比基本上相同的或不同的段寬度。段442、444和446的長度不具有理論上已知的上限；但是實際上，例如管芯襯底 42的可用面積能夠提供實際的上限。在一個實施例中，段442、444和446的長度不大於50 微米，以及在另一個實施例中，長度不大於9微米。在又一個實施例中，段的長度至少與段 442,444和446的最窄的寬度一樣長，以及在另一個實施例中，每個段的長度為同一段的寬度的至少兩倍。在特定的實施例中，段442、444和446的長度的範圍為大約1. 2 大約4. 0 微米。溝槽結構可以沿著襯底的所選晶面來取向以控制包括通孔結構的各個層的氧化或沉積，例如，使段沿著{100}或{110}或{111}方向(或者在其它襯底材料中為其它方向)排列。溝槽46被成形為使得與圖5中的特徵件M和溝槽56相比，沿著溝槽46的邊的任意點與特徵件44的對應的最近點之間的距離更均勻。溝槽46具有能夠具有前面針對圖 2的溝槽沈為尺寸T所描述的任何值的溝槽寬度468，或者具有針對圖3中的特徵件34和溝槽36所描述的T和S之間的關係。圖5包括工件50的一部分的頂視圖的圖示，該工件50包括管芯襯底52、具有Y字形狀的特徵件M以及在管芯襯底52和特徵件M之間的溝槽56。特徵件M能夠具有針對圖4的特徵件44所描述的任何屬性。圖5中，溝槽56不同於溝槽46的地方在於與圖4中的溝槽46的對應區域相比，溝槽56的與段542、544和546的端部最接近的側面更成方形。 從物理設計的觀點看，當使用計算機來在集成電路設計中確定溝槽56的布置時圖5的溝槽 56可以允許進行更簡單的計算。除了溝槽56的角的形狀，該溝槽能夠具有針對圖4的溝槽 46所描述的任何屬性。在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員將能夠確定究竟是圖4的溝槽46還是圖5的溝槽56為它們的特定應用提供了更好的選擇。能夠使用特徵件的其它形狀，它們具有的段在如圖6到10所示的實施例中能夠有助於提高機械穩定性。圖6包括工件60的一部分的頂視圖的圖示，該工件60包括管芯襯底62、具有交叉形狀的特徵件64以及在管芯襯底62和特徵件64之間的溝槽66。特徵件 64包括各自從特徵件64的中心沿著不同的方向延伸的段642、644、646和648。溝槽可以只具有兩個段。圖7包括工件70的一部分的頂視圖的圖示，該工件70包括管芯襯底72、具有交叉形狀的特徵件74以及在管芯襯底72和特徵件74之間的溝槽76。特徵件74包括各自從特徵件74的中心沿著不同的方向延伸的段742和744。段742和744具有不同的寬度。該特徵件不需要具有直線形狀的段。圖8包括工件80的一部分的頂視圖的圖示，該工件80包括管芯襯底82、特徵件84以及在管芯襯底82和特徵件84之間的溝槽86。特徵件 84包括曲線段842和直線段844。曲線段842能夠大致是圓形(如圖所示)、橢圓形、長橢圓形或另外的曲線形狀。直線段844能夠有助於給曲線段842提供機械穩定性，或相反。
特徵件不需要具有彼此相交成銳角的段。圖9包括工件90的一部分的頂視圖的圖示，該工件90包括管芯襯底92、具有V字形狀的特徵件94以及在管芯襯底92和特徵件 94之間的溝槽96。特徵件94包括相交成銳角的段942和944。特徵件可以是相對複雜的。 溝槽106的形狀不一定匹配特徵件的外周邊。圖10包括工件100的一部分的頂視圖的圖示，該工件100包括管芯襯底102、特徵件104以及在管芯襯底102和特徵件104之間的溝槽106。注意，溝槽106具有六邊形的外周邊，並且特徵件104不具有複雜的外周邊且不是六邊形的。溝槽106的外周邊的六邊形對自動物理設計工具可以是有用的。在圖10中，特徵件104包括垂直的段1040、1044和1048以及水平的段1042和1046。前面針對圖2和3所描述的尺寸S和T的值以及它們的關係能夠用於圖6到10 中的特徵件和溝槽。注意，在圖10中，垂直的段1044與垂直的段1040和1048間隔開值T， 因為在垂直的段1040、1044和1048之間的空間是溝槽106的某些部分。環形特徵件可以用來提高特徵件的機械穩定性。圖11包括工件110的一部分的頂視圖的圖示，該工件110包括管芯襯底112、具有圓形環的特徵件114、在管芯襯底112和特徵件114之間的溝槽116以及由環所限定的溝槽119。與圖1的特徵件14的直徑相比， 特徵件114的環形狀使特徵件能夠具有更小的外直徑，同時仍然保持機械穩定性。例如，圖 11的特徵件114的外直徑可以是大約3微米並且仍然允許溝槽116和119深40微米以上， 以及在另一個實施例中深100微米以上。圖1的特徵件14將很可能需要至少30微米的直徑以在大約40微米的深度獲得同樣的機械穩定性。環形特徵件的形狀不需要是圓形的。圖12包括工件120的一部分的頂視圖的圖示，該工件120包括管芯襯底122、具有方行或矩形環的特徵件124、在管芯襯底122和特徵件1 之間的溝槽126以及由環所限定的溝槽129。在其它的實施例中，可以將其它形狀用於環形特徵件。圖13包括工件130的一部分的頂視圖的圖示，該工件130包括管芯襯底 132、具有六邊形環的特徵件134、在管芯襯底132和特徵件134之間的溝槽136以及由環所限定的溝槽139。在其它的實施例中，可以將其它形狀用於環形特徵件。前面針對圖2和3 所描述的尺寸S和T的值以及它們的關係能夠用於圖11到13中的特徵件和溝槽。本發明已經公開了多種不同形狀的特徵件和溝槽。在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員應當意識到在不脫離教導的情況下，在此能夠使用用於特徵件和溝槽的許多其它形狀。圖14到23示出了其中能夠基於在前面圖形中所描述的單元使用的特徵件的陣列的實施例。一般而言，溝槽的數量對應於將在管芯襯底內形成的零件或較大零件的部件的數量。與前面所描述的單元相似，在此所示出和描述的特定實施例只是示例性的並且不限定在此所描述的概念。圖14和15示出了具有位於溝槽內的I形梁形狀的特徵件。圖14和15能夠通過沿著行或列交錯特徵件的位置使特徵件在溝槽內相對緊密堆積。圖14和15每個都能夠用於形成溝槽之內的電子零件或基本上填充了由所示溝槽限定的區域的隔離結構。在特定的實施例中，隔離結構基本上完全填充由所示溝槽限定的區域。可以使用在頂表面、底表面或兩個表面上的導電互連來選擇性地連接特徵件。圖14包括工件140的一部分的頂視圖的圖示，該工件140包括管芯襯底142，特徵件141、143、145和147，以及在管芯襯底142與特徵件141、143、145和147之間和在特徵件自身之間的溝槽146。特徵件141、143、145和147每個都基於圖2中的特徵件24。圖15 包括工件150的一部分的頂視圖的圖示，該工件150包括管芯襯底152，特徵件1512、1532、 1552 和 1572，局部特徵件 1514、1516、1518、1534、1536、1554、1556、1574、1576 和 1578，以及在管芯襯底152與特徵件151、153、155和157之間和在特徵件自身之間的溝槽156。特徵件和局部特徵件每個都基於圖3中的特徵件34。圖15中的實施例的物理設計很好地適合於通過熱氧化來形成隔離結構。圖16到18示出了位於溝槽之內的具有Y字形狀的特徵件。圖16包括工件160的一部分的頂視圖的圖示，該工件160包括管芯襯底162、特徵件1641到1646以及在管芯襯底162與特徵件1641到1646之間和在特徵件自身之間的溝槽166。特徵件1641到1646 和溝槽166每個都基於圖5中的特徵件M和溝槽56。注意，特徵件1641到1646按行和列來取向，其中特徵件1641到1646的取向在直接相鄰的行之間交替。圖16中的實施例的物理設計很好地適合於通過熱氧化來形成隔離結構。圖17包括工件170的一部分的頂視圖的圖示，該工件170包括管芯襯底172、特徵件1741到1746以及在管芯襯底172與特徵件1741到1746之間和在特徵件自身之間的溝槽176。特徵件1741到1746和溝槽176每個都基於圖5中的特徵件M和溝槽56。注意， 特徵件1741到1746按行和列來取向，其中特徵件的取向是這樣的沿著列，特徵件的中心沿直線鋪開，並且沿著行，特徵件的中心相交錯。圖18包括工件180的一部分的頂視圖的圖示，該工件180包括管芯襯底182、包括特徵件1841的特徵件、以及在管芯襯底182與特徵件之間和在特徵件自身之間的溝槽186。 每個特徵件都基於圖4中的特徵件44和溝槽46。注意，這些特徵件類似於圖16中的特徵件那樣來取向。注意，溝槽186的整體形狀形成90°的彎曲。該彎曲能夠用來避免在已經形成了或將會隨後形成電子零件的地方形成溝槽。電子零件能夠包括有源零件，例如電晶體，或無源零件，例如電阻器、電容器、二極體等。在另一個實施例(沒有示出)中，溝槽的整體形狀能夠形成不同的角度，例如45°。環形特徵件能夠使用於陣列中。圖19包括工件190的一部分的頂視圖的圖示，該工件190包括管芯襯底192，限定了環1991到1995的特徵件1941到1945，以及在管芯襯底192與特徵件1941到1945之間和在特徵件自身之間的溝槽196。特徵件1941到1945、 溝槽196和環1991到1995每個都基於圖13中的特徵件134、溝槽136和環139。電子零件能夠形成於每個溝槽196和環1991到1995之內。複雜的特徵件還可以按陣列圖形來布置。圖20包括工件200的一部分的頂視圖的圖示，該工件200包括管芯襯底202、特徵件2041到2045以及在管芯襯底202與特徵件 2041到2045之間和在特徵件自身之間的溝槽206。特徵件2041到2045和溝槽206每個都基於圖10中的特徵件104和溝槽106。圖21和22示出了能夠用於η軸連接器的物理設計。圖21包括工件210的一部分的頂視圖的圖示，該工件210包括管芯襯底212、特徵件2142和2144、環219以及在管芯襯底212和特徵件2144之間的溝槽216。當導電材料形成於環219和溝槽216之內時，圖 21的物理設計能夠用於形成同軸連接器。圖22包括工件220的一部分的頂視圖的圖示，該工件220包括管芯襯底222，特徵件2242、2244和2Μ6，環2292和2四4，以及在管芯襯底 222和特徵件2246之間的溝槽226。當導電材料形成於環2292和2294之內和溝槽2 之
10內時，圖22的物理設計能夠用於形成三軸連接器。更高次的軸連接器可以通過包含環繞特徵件2242的更多環形特徵件來創造。能夠使用多個溝槽。圖23包括工件230的一部分的頂視圖的圖示，該工件230 包括管芯襯底232、特徵件2341到2346以及在管芯襯底232與它們對應的特徵件2341到 2346之間的溝槽2361到2366。溝槽/特徵件組合(即，溝槽與其對應的特徵件的組合) 的構造能夠是按行和列的。如圖所示，將溝槽/特徵件組合沿著直的行以及交錯的或對角的列來構造。還能夠使用其它構造。例如，為了提高的封裝效率，構造能夠包括直的列或叉指型的列。雖然已經在圖2到23中示出了示例性的物理設計，但是還能夠使用其它的物理設計。所示的溝槽和圖形的許多方面能夠被放入其它的組合中。例如，可以修改在圖6到9、 11和12中示出的任何單元，使得多個特徵件位於單個溝槽之內。在另一個實施例中，多個溝槽/特徵件組合，例如在圖3到13中示出的任何溝槽能夠類似於圖23的實施例那樣來實現。可以使用此類溝槽/特徵件組合的許多不同的構造。在又一個實施例中，管芯襯底可以限定不同的溝槽，其中所述溝槽包括不同數量的特徵件。在另一個實施例中，不同形狀的特徵件能夠用於同一管芯襯底，以及在特定的實施例中，不同形狀的特徵件可以位於同一溝槽之內。溝槽或溝槽組的許多不同的物理設計能夠根據特定的應用來調整。在一個實施例中，溝槽或溝槽組能夠位於其上將形成鍵合焊盤的地方。在另一個實施例中，溝槽或溝槽組可以形成於管芯襯底的未使用部分，例如在集成電路的功能單元之間。例如，溝槽或溝槽組可以位於高電壓零件與其關聯的控制電路之間，位於存儲陣列與處理單元(例如，中央處理單元、圖形處理單元等)之間。在又一個實施例中，具有多個特徵件的單個溝槽可以環繞包括對信號或者在溝槽之外的不同區域內的其它電子零件的操作相對靈敏的電子零件的區域。接地平面(或其它基本上恆壓的結構)或絕緣材料可以形成於溝槽之內。在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員應當意識到許多其它的物理設計能夠根據特定的應用來調離
iF. ο不同的物理設計能夠允許在要製造的電子零件之間的不同電結構。單個溝槽對形成隔離區或單個電子零件能夠是有用的。當單個溝槽包括多個特徵件時，溝槽內的體積和表面面積都增大。相對大的通孔或者相對高容量的電容器能夠形成於該溝槽內。多個溝槽對製造能夠允許某些或所有結構串聯地、並聯地或串並聯結合地連接的結構陣列能夠是有用的。該配置能夠特別好地適合於為特定的應用調諧集成電路。在一個實施例中，所連接的結構的數量以及它們連接的方式(例如，串聯對比於並聯)能夠影響電感器的匝數、總電阻、總電容等。例如，將要在特定的頻率下操作的天線可能需要兩匝電感器，而將要在另一特定頻率下操作的天線可能需要五匝電感器。可以使用熔絲型或反熔絲型連接器，並且能夠使用雷射或其它局部能量源來熔吹熔絲或完成電路(用於反熔絲)。具有(或缺少)不同的電連接的性能使具有許多潛在的電路結構的更大的靈活性能夠成為可能。在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員應當能夠確定如何給特定的應用實施特定的物理設計。現在來考慮形成包括溝槽和特徵件的電子器件的工藝。圖M包括工件Ml的一部分的截面圖的圖示，該工件241包括管芯襯底M3。管芯襯底243能夠包括單晶半導體晶片、絕緣體上半導體晶片、平板顯示器(例如，在玻璃板之上的矽層)或者通常用來形成電子器件的其它的襯底。管芯襯底243在圖M中示出的部分包括含有η型或ρ型摻雜劑的第14族元素(例如，碳、矽、鍺，或者它們的任意組合)。在另一個實施例中，管芯襯底對3 包括III-V或II-VI族半導體材料。管芯襯底243包括由初始厚度分開的主表面對32和Μ34。有源的或其它電子零件將形成於主表面Μ32之內或之上。在特定的實施例中，沒有電子零件沿著主表面Μ34 形成因為隨後的背研磨或其它操作將被執行以顯著減小管芯襯底243的厚度。當管芯襯底 243為晶片的形狀時，初始的厚度基本上對應於在執行任何處理之前的晶片的厚度。在一個實施例中，厚度可以不大於大約2000微米，以及在另一個實施例中，厚度可以不大於大約900微米。在又一個實施例中，厚度為至少大約300微米，以及在另一個實施例中，厚度為至少大約400微米。在特定的實施例中，厚度的範圍為大約600 大約800微米。絕緣層Μ52和停止層2454(例如，拋光停止層或蝕刻停止層)使用熱生長技術、 沉積技術或者它們的組合依次形成於襯底243之上。焊盤層M52和停止層MM各自都能夠包括氧化物、氮化物、氧氮化物、另外適合的材料或者它們的組合。在一個實施例中，與停止層MM相比，焊盤層M52具有不同的組成。在特定的實施例中，焊盤層M52包括氧化物，以及停止層MM包括氮化物。掩模層247形成於停止層MM之上並且被圖形化以限定開口 M9，在該開口 249之下將形成在襯底M3內的溝槽。從頂視圖(沒有示出)看，開口 249對應於要形成的溝槽的形狀，例如圖2到23中的溝槽。在一個實施例中，掩模層247包括有機抗蝕材料並且具有至少0. 8微米的厚度。若需要或要求，則能夠增大掩模層M7的厚度，因為隨後將要形成的溝槽可以是顯著地深的。例如，掩模層247能夠為至少大約1. 2 微米厚或者至少大約1. 5微米厚。此外，掩模層247能夠包括多層膜。蝕刻操作被執行以圖形化焊盤層M52、停止層MM及襯底M3以限定溝槽252， 如圖25所示。雖然為簡化圖形而沒有在圖25中示出，但是襯底243如圖M所示的那樣向主表面M34延伸。參考圖25，溝槽具有自主表面M32起測量的深度254。深度邪4能夠為至少大約40微米。在一個實施例中，深度2M能夠為至少大約75微米，以及在另一個實施例中，能夠為至少大約110微米，至少大約200微米或更深。溝槽252的形狀在溝槽的底部附近與更接近於主表面M32的位置相比能夠是稍微較窄的。由此，前面針對圖2到23所描述的特徵件和溝槽的寬度可以逐漸變小。溝槽的底部一般是平坦的；但是能夠使在每個溝槽的側壁和底部之間的角變圓。蝕刻由許多使用諸如在US 7觀52觀中所描述的工藝那樣的蝕刻工藝的深矽蝕刻工具來執行，其中在此以引用的方式將US 7285228全文併入本文。 該專利所公開的工藝是用於高縱橫比的深矽蝕刻的眾所周知的工藝，該深矽蝕刻工藝在溝槽壁的各向同性表面鈍化，溝槽底部的反應離子蝕刻鈍化清洗以及溝槽底部開口的各向同性矽蝕刻之間循環。在一個實施例中，矽對有機抗蝕材料的選擇率(selectivity)的範圍能夠為大約80 1 100 1。如果掩模使用並不被氟顯著蝕刻的金屬，例如AlN掩模，則選擇率可以是充分較高的。垂直的或錐形的或成形狀的溝槽可以由蝕刻條件控制。在形成溝槽252之後，掩模層247被去除。管芯襯底243在溝槽252之間的部分對應於特徵件，例如前面針對圖2到23所描述的任何特徵件。在任意特定的高度，特徵件的組成和晶體取向基本上與管芯襯底243相同。因而，如果管芯襯底243是具有沿著主表面M32的(100)晶面的基本上單晶的半導體晶片，則特徵件將同樣是具有沿著(100)晶面的最上層表面的基本上單晶的半導體。如果管芯襯底243沿著溝槽的深度2M在不同的高度具有基本上恆定的摻雜分布，則特徵件將同樣具有相同的摻雜分布。如果管芯襯底243是絕緣體上半導體晶片(沒有示出)並且溝槽252延伸通過絕緣層，則管芯襯底243和特徵件每個都將具有基本上相同厚度的設置於體半導體襯底之上的半導體和絕緣層。圖沈包括在形成了絕緣層262並以材料264填充了溝槽之後的工件Ml的截面圖的圖示。注意，溝槽和特徵件的形狀使用針對圖2到23所描述的形狀來形成，在溝槽之間的特徵件的形狀基本上如之形成。換言之，特徵件在溝槽被填充時沒有顯著彎曲、扭曲， 或者另外在溝槽內移動。因而，所觀察到的特徵件的與現有技術中大致相同大小的移動能夠被減小或者甚至基本上被去除。結果，在結構中可以使用更小的尺寸，導致面積的更有效的使用。能夠形成絕緣層沈2以在形成材料264之前使溝槽的側壁和底部隔離。在一個實施例中，絕緣層262具有不大於90nm的厚度，以及在另一個實施例中，具有不大於50nm的厚度。在又一個實施例中，絕緣層262具有至少Ilnm的厚度，以及在另一個實施例中，絕緣層262具有至少20nm的厚度。在又一個實施例中，絕緣層可以不存在。絕緣層262能夠包括氧化物、氮化物、或氧氮化物並且能夠通過熱的方法或沉積來形成。在特定的實施例中， 熱氧化被執行以形成絕緣層262。當停止層MM包括氮化物時，停止層MM能夠充當氧化阻擋層以減少襯底243沿著主表面M32的氧化。材料沈4能夠包括其形式可以是單層、多層、單層膜或多層膜的單一材料或多種材料。材料264能夠是導電的、電阻性的、絕緣體或者它們的組合(例如，當在溝槽內形成電容器時)。實際材料，材料的組成和種類都將取決於要形成的電子零件。在圖26所示的特定的實施例中，將形成穿過晶片的通孔，並且因此，材料262是導電的。材料沈2包括非晶矽、多晶矽、金屬(元素金屬，相對於分子化合物)、合金、金屬氮化物、金屬半導體化合物、 金屬-半導體-氮化合物等。材料262的組成可以取決於材料262形成的時間。區域沈6 能夠是其中諸如有源零件(例如，電晶體)、無源零件(例如、電阻器、電容器、二極體等)或者它們的組合那樣的電子零件被至少部分地形成於襯底M3內的區域。如果材料262在將該電子零件形成於襯底243內之前形成，則材料沈2可能必須經受住相對高的溫度，例如大於800°C。示例性的材料能夠包括矽或難熔金屬元素。如果材料262在將該電子零件形成於襯底M3內之後形成，則材料262可以不需要經受住大於800°C的溫度。在特定的實施例中，材料262僅在層間電介質(ILD) /互連序列前面或者作為其一部分形成，並且材料262 可以暴露於高為500°C的溫度下。示例性的材料能夠包括矽或難熔金屬元素、銅、銀、貴金屬元素或者它們的組合。若需要或要求，能夠在形成材料264之前將絕緣層262從溝槽內去除以形成體接觸，從而能夠將襯底243偏壓至與材料264基本上相同的電壓。材料264可以包括粘附膜、 阻擋膜及導電填充膜。在特定的實施例中，粘附膜包括難熔金屬，阻擋層包括難熔金屬氮化物，以及導電填充膜包括與粘附膜不同的難熔金屬。在另一特定的實施例中，材料264包括摻雜多晶矽。材料264能夠通過使用化學氣相沉積、物理氣相沉積、電鍍、塗布、另外適合的技術或者它們的任意組合來沉積材料264的方式形成。在特定的實施例中，材料沈4被共形沉積。材料264的厚度足夠以基本上填充溝槽，以及在特定的實施例中，材料264基本上完全填充溝槽。實際厚度可以取決於溝槽的寬度。隨著溝槽變得更寬，因而可能需要更厚的材料 264沉積。在一個實施例中，厚度將至少是寬度的一半，並且考慮到溝槽寬度的不均勻性、橫過襯底243的材料264的厚度的不均勻性或兩者，能夠是更厚的。在特定的實施例中，當溝槽的寬度為大約1. 6微米時，材料沈4的厚度可以為大約0. 9微米。在另一特定的實施例中，當溝槽的寬度為大約2. 8微米時，材料沈4的厚度可以為大約1. 5微米。在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員應當意識到使材料264變得過厚比使材料264變得過薄更安全。 但是，隨著厚度增大，將導致更長的沉積時間、更高的材料264成本以及時間更長且成本更高的後續去除操作。因此，在一個實施例中，材料264的厚度不比最寬的溝槽的大約三倍寬度更厚，以及在另一個實施例中，材料264的厚度不比最寬的溝槽的大約兩倍寬度更厚。由於沉積，材料264將覆蓋於焊盤層M52和停止層2454(沒有示出)之上。去除操作被執行以去除材料沈4的覆蓋於停止層MM之上的部分。去除操作能夠使用蝕刻或拋光技術或者使用圖形化蝕刻工藝來執行以使導電布線層留在停止層 2454(沒有示出)之上。材料264的剩餘部分的頂部可以沿著與停止層MM的暴露表面基本上相同的高度鋪設(如圖所示)或者凹陷到該高度之下(沒有示出)。絕緣層272沿著工件的暴露表面形成並且被圖形化以將開口 274和276限定於材料264之上，如圖27所示。溝槽包括一組更接近圖形左側的溝槽(「左溝槽組」)以及另一組最接近圖形右側的溝槽(「右溝槽組」)。開口 274使在左溝槽組的所有溝槽之內的材料 264暴露。但是，開口 276使右溝槽組中的某些(而不是全部)溝槽內的材料264暴露。開口 274和276的重要性將在本說明書的後面更詳細地描述。絕緣層272能夠包括單層膜或多層膜。絕緣層272能夠包括氧化物、氮化物、氧氮化物或者它們的任意組合。互連284和286分別形成於絕緣層272的開口 274和276之內，如圖觀所示。互連284與左溝槽組的所有溝槽內的材料沈4電連接。但是，互連286與右溝槽組中的某些 (而不是全部)溝槽內的材料沈4電連接。在特定的實施例中，互連284和286與下層的材料264直接接觸。互連284和286能夠包括單層膜或多層膜。互連284和286能夠包括在此針對材料264所描述的任何材料。與材料264相比，互連284和286可以具有相同的或不同的組成。絕緣層272與互連284和觀6的組合可以是結合連接至少部分形成於襯底243之內的其它電子零件(沒有示出)來使用的層間介電層(「ILD」)/互連層級的一部分或者可以與任何ILD/互連層級分離。襯底M3的一部分被去除以使絕緣層沈2、材料264或兩者的某些部分暴露。在圖四中，使絕緣層沈2的某些部分暴露，並且主表面四34與主表面M32相反。去除能夠使用單一操作或多個操作來執行。在一個實施例中，襯底243的大部分使用相對較快的、非選擇性的去除技術(例如背研磨、拋光等)來去除。在使絕緣層262暴露之前，使用相對較慢的、更具選擇性的去除技術。在特定的實施例中，可以執行幹法蝕刻或溼法蝕刻。絕緣層302沿著主表面四34形成並且被圖形化以限定其中暴露了材料沈4的某些部分的開口 304和306，如圖30所示。注意，在圖30中的工件的視圖由圖四的工件視圖反轉而來(旋轉180° )以易於理解。在所示出的實施例中，能夠將絕緣層302沉積至使得與絕緣層262和材料264對應的突起被覆蓋的厚度。絕緣層302能夠包括單層膜或多層膜並且能夠包括氧化物、氮化物、氧氮化物或者它們的任意組合。然後圖形化絕緣層302以限定開口 304和306。在一個實施例中，絕緣層262和302具有相似的或者基本上相同的蝕刻特性，使得在到達絕緣層302時不需要改變蝕刻化學或蝕刻條件。蝕刻可以這樣執行使得當到達材料264時，端點被檢測到。可以在檢測到端點之後執行定時蝕刻以確保使材料沈4 的某些部分暴露於開口 304和306內。在特定的實施例中，在開口內的絕緣層沈2的殘餘厚度能夠為至少5nm，以及在另一個實施例中，至少llnm。在開口內的殘餘絕緣層262能夠有助於在隨後的導電材料形成於開口 304和306之內時降低在材料262和襯底243之間形成電短路的可能性。導電部件314和316形成於部分絕緣層302之上以及於絕緣層302中的開口之內， 如圖31所示。在所示出的實施例中，導電部件314和316直接接觸在絕緣層302的開口內所暴露的材料264。導電部件314與互連觀4電連接，並且導電部件316與互連觀6電連接。因而，在一個實施例中，材料264能夠是可以將沿著主表面M32的有源零件、無源零件或它們的任意組合與在主表面四34處或較接近主表面四34的不同的零件、不同的管芯、封裝襯底、印製線路板等進行連接的穿過襯底的通孔的形式。穿過襯底的通孔能夠在管芯襯底243沒有受到鑽孔或切割操作的情況下於管芯襯底243形成之後形成。導電部件314和316能夠包括凸塊下金屬化層3122和凸塊金屬化層3124。凸塊下金屬化層3122能夠包括粘附膜、阻擋膜、另外適合的膜或者它們的任意組合。凸塊下金屬化層3122能夠包括針對材料264所描述的任何材料。在特定的實施例中，凸塊下金屬化層3122能夠包括金屬、金屬合金、金屬氮化物或者它們的任意組合，並且凸塊金屬化層 3124能夠包括在不大於大約300°C的溫度下可以流動的金屬或金屬合金，使得凸塊金屬化層31M能夠回流並形成與不同的管芯、封裝襯底、印製線路板等的電連接。導電部件314和316使用沉積技術來形成。在一個實施例中，模板掩模(沒有示出)被布置於襯底243之上，其中模板掩模具有其中將要形成導電部件(例如導電部件314 和316)的開口。工件和模板掩模的組合被布置於沉積工具內，並且能夠依次沉積凸塊下金屬化層3122和凸塊金屬化層31M以形成導電部件314和316。模板掩模的使用可以排除在形成導電部件314和316時對分開的圖形化步驟的需要。在所示出的實施例中，導電部件314和316具有基本上相同的長度，並且絕緣層302的圖形能夠確定材料沈4的哪些部分與導電部件314和316接觸。以這種方式，相同的模板掩模可以用於不同的集成電路結構。在另一個實施例(沒有示出)中，能夠設計模板掩模使得導電部件316被調整成更接近材料264被接觸的位置(也就是，導電部件316將具有更短的長度)。在另一個實施例(沒有示出)中，絕緣層302能夠被沉積並且不以掩模層來圖形化。在該實施例中，將沿著所暴露的表面均勻地蝕刻或拋光絕緣層302直到材料264在圖 30和31所示的全部12個位置都暴露出。導電元件314和316將如同前面所描述的那樣來形成。但是，導電部件316將與材料沈4的全部6個下層部分接觸。因為某些部分電浮動， 所以在導電部件316與材料264之間的接觸將不會引起電短路。由於與材料沈4的附加部分的接觸，與襯底243的電容耦合將是更高的。該工藝將在沿著主表面四34處理工件時不需要形成和圖形化任何抗蝕層。在又一個實施例中，能夠使用剝離工藝。在形成了如圖30所示的工件之後，能夠形成圖形化的抗蝕層使得由抗蝕層所限定的開口覆蓋於開口 304和306之上。凸塊下金屬化層能夠沉積於圖形化的抗蝕層之上以及於圖形化的抗蝕層中的開口以及開口 304和306之內。能夠將圖形化的抗蝕層連同覆蓋該圖形化的抗蝕層的凸塊下金屬化層的一部分一起去除。部分凸塊下金屬化層能夠保持於開口 304和306之內。凸塊金屬化層能夠形成於凸塊下金屬化層之上。在特定的實施例中，凸塊金屬化層能夠選擇性地形成於凸塊下金屬化層之上，例如選擇性電鍍。在另一個實施例中，與沿著工件的相反面的絕緣層272以及互連284和286相似， 絕緣層302及導電部件314和316能夠由ILD/互連所代替。還能夠使用有關互連、凸塊及其它結構的其它實施例。如圖31所示，在穿過襯底的通孔的應用中使用了材料沈4。在另一個實施例中，材料264能夠是電阻性的。如圖31所示，在互連286和導電部件316之間的電阻大約是在互連284和導電部件314之間的電阻的三倍高。在又一個實施例中，材料沈4的這些部分能夠以不同的方式來連接。例如，材料沈4的這些部分能夠串聯連接而不是並聯連接以考慮到使用不同的連接結構的不同電阻值。還能夠形成其它電子零件。圖32包括含有電容器的工件320的一部分的截面圖的圖示。如圖所示，工件320包括具有主表面3232和3234的管芯襯底322。襯底322中於溝槽之間的部分對應於特徵件，例如任何一個或多個前面所描述的特徵件。絕緣層3230沿著主表面3232形成，溝槽形成於襯底322之內，並且絕緣層3212沿著溝槽的側壁形成。溝槽以材料來填充，並且在該實施例中，以組合材料來填充。電容器電極層3M2、電容器介電層3244和另一個電容器電極層3246依次形成以基本上填充溝槽。電容器電極層3246和電容器介電層3244被圖形化以使電容器電極3242暴露。ILD層3260被沉積並被圖形化以限定開口，並且互連3262和3264形成於該開口之內。互連3262直接接觸電容器電極層 3242，並且互連3264直接接觸電容器電極層3246。襯底322被變薄，但是在該特定的實施例中，沒有達到溝槽的底部。仍然，溝槽延伸通過了襯底322的大部分。與電容器電極的接觸沿著襯底322的同一面。圖33包括含有電容器的工件330的一部分的截面圖的圖示。如圖所示，工件330 包括具有主表面3332和3334的管芯襯底332。襯底332中在溝槽之間的部分對應於特徵件，例如任何一個或多個前面所描述的特徵件。絕緣層3330沿著主表面3332形成，溝槽形成於溝槽332之內，並且絕緣層3312沿著溝槽的側壁形成。溝槽以材料來填充，並且在該實施例中，以組合材料來填充。電容器電極層3342，電容器介電層3344和另一個電容器電極層3346依次形成以基本上填充溝槽。在該實施例中，較窄的溝槽開口(若使用)將在以電容器電極層3342填充時形成穿過襯底的通孔並且較寬的溝槽開口將形成電容器。電容器電極層3346和電容器介電層3344被圖形化以使電容器電極3342暴露。ILD層3360被沉積並被圖形化以限定開口，並且互連3364被形成於該開口之內。互連3364直接接觸電容器電極層3346。襯底332被變薄，沉積絕緣層3372，並且去除絕緣層3372和絕緣層3312 某些部分以使沿著溝槽底部的電容器電極層3342某些部分暴露。金屬化層3384沿著襯底 332的與互連3364相反的面來形成。金屬化層3384與電容器電極層3342直接接觸。與電容器電極層的接觸沿著襯底332的相反的兩個面。在另一個實施例中，與跟其它電容器電極層的電接觸相比，與電容器電極層的電接觸既可以由同一面形成也可以由不同的面形成。例如，可以使用沿著管芯襯底的一個面的金屬化層來將基本上恆定的電壓(例如Vdd或Vss)供應給電容器電極並且也將這種基本
16上恆定的電壓供應給至少部分形成於管芯襯底之內的有源零件(例如場效應電晶體的源極或漏極)或無源零件(例如另外的電容器、電阻器或二極體)。圖34包括含有二極體的工件340的一部分的截面圖的圖示。如圖所示，工件340 包括具有主表面；3432和3434的管芯襯底342。襯底342中在溝槽之間的部分對應於特徵件，例如任何一個或多個前面所描述的特徵件。絕緣層3430沿著主表面3432形成，溝槽形成於襯底342之內，並且絕緣層3412沿著溝槽的側壁形成。溝槽以材料來填充，並且在該實施例中，以組合材料來填充。具有一種導電類型的半導體層3442以及具有相反的導電類型的另一半導體層3446被依次形成以基本上填充溝槽。在一個實施例中，能夠選擇半導體層3442和3446的摻雜濃度以獲得所期望的擊穿電壓。在特定的實施例中，二極體能夠是齊納二極體，該齊納二極體能夠作為靜電釋放或其它過壓保護電路的一部分以提供消散電流通路來減小破壞更多在集成電路內的靈敏電子零件的可能性。通過利用溝槽的深度，可以將管芯襯底的更小的表面面積使用於保護電路。ILD層3460被沉積並被圖形化以限定開口，並且互連3464形成於該開口之內。互連3464直接接觸電容器電極層3446。襯底342 被變薄，沉積絕緣層3472，並且去除絕緣層3472和絕緣層3412的某些部分以使沿著溝槽底部的半導體層3442的某些部分暴露。金屬化層3482沿著襯底342的與互連3464相反的面形成。使金屬化層3384與電容器電極層3442直接接觸。圖35示出了其中示出了螺旋電感器的實施例。圖35包括與圖23中的工件230相似的工件350的頂視圖。如圖35所示的實施例包括在以導電材料3542填充的溝槽之內的特徵件3534。互連3562是電感器的端子，並且互連3564提供了導電材料的某些部分之間的連接。因為互連3562和3564是可見的(如圖所示)，所以它們用實線描繪。互連3582 是電感器的另一個端子，並且互連3584提供了導電材料的其它部分之間的連接。因為互連 3582和3584沿著管芯襯底的相反的面(不可見，如圖所示)，所以它們用虛線描繪。在此所描述的實施例被用來示出某些能夠使用的潛在的物理設計和電子結構。能夠選擇特定的物理設計和所選的電子結構以滿足特定應用的需要或要求。在不脫離在此所描述的概念的範圍的情況下能夠使用其它無源電子零件和其它配置。在另一個實施例中， 電子零件能夠是熔絲連接的形式。在此所描述的實施例能夠允許形成具有改進的機械穩定性的特徵件。機械穩定性能夠通過將所設計的物理布局與在製造期間的某個時刻所獲得的實際物理結構進行比較來確定。如果溝槽的寬度被設計成沿著特徵件各邊是基本上均勻的，並且在物理結構內的實際寬度是顯著不同的，則可以認為該特徵件不是機械穩定的。作為選擇，機械穩定性能夠通過比較在製造期間某個時刻所獲得的結構之後的尺寸來確定。如果溝槽的寬度被設計成沿著特徵件各邊是基本上均勻的，並且實際物理結構的實際寬度是顯著不均勻的，則可以認為該特徵件是機械不穩定的。作為選擇，機械穩定性能夠通過比較在製造期間不同時刻的實際物理結構的尺寸來確定。如果溝槽的寬度在沉積或熱操作期間變化大於10%，則可以認為該特徵件是機械不穩定的。作為選擇，如果特徵件在隨後的沉積或熱操作期間變成扭曲的、旋轉的、彎曲的或者另外改變了形狀(不同於單獨由特徵件自身的氧化所引起的變化)，則機械穩定性能夠得以確定。如果特徵件顯著地改變了形狀，則可以認為特徵件是機械不穩定的。因而，如果特徵件不是機械不穩定的，則能夠認為該特徵件是機械穩定的。特徵件能夠包括顯著提高在其對應的溝槽之內的特徵件的機械穩定性的段。例如，參見圖2到10。作為選擇，特徵件能夠具有環形形狀。例如，參見圖11到13。對於兩組實施例，特徵件的形狀以及在特徵件和管芯襯底之間的間距在填充溝槽之前和之後能夠是基本上相同的。因此，能夠形成不僅在局部，而且在整個管芯襯底上以及在來自不同生產批量的不同管芯襯底之間都是較均勻成形的電子零件。該均勻性使得能夠更好地控制更接近於所設計的電子特性的實際產品的電子特性。在此所描述的實施例能夠利用垂直方向(即深度)以允許將要以相對大的表面面積來形成的電子零件不佔用此類沿著管芯襯底的主表面的面積。對於電容器，能夠獲得相對大的電容，並且該電容器可以具有沿著管芯襯底的單一面或相反的面的電連接。穿過襯底的通孔能夠作為管芯製造工藝的一部分在使襯底變薄之前形成。因而，穿過襯底的通孔能夠在沒有損害的情況下形成，這種損害可能發生在如果穿過襯底的通孔是在管芯襯底被變薄之後形成時。能夠使用許多不同的結構以便形成於溝槽之內的電子零件能夠並聯或串聯連接， 並且此類結構可以在為集成電路形成互連和金屬化層時實現。因而，可以使用於行動電話內的集成電路可以具有一組用於一種特定的通信標準(例如，CDMA)的連接以及另一組用於另一種特定的通信標準(例如，GSM)的連接。有關何時限定溝槽，形成特徵件以及何時填充溝槽(這稱為溝槽及填充序列)存在著靈活性。在一個實施例中，溝槽及填充序列可以在工藝流程的早期執行，例如在場隔離區形成之前。在另一個實施例中，溝槽及填充序列可以在場隔離區形成之後並且在任何不變的層或結構形成於襯底的主表面上之前(例如，在柵極介電層或柵極電極層形成於主表面上之前)執行。在又一個實施例中，溝槽及填充序列可以在集成電路的互連層級之前執行或者作為集成電路的互連層級的一部分來執行。在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員應當意識到溝槽及填充序列能夠集成到用於許多不同應用的工藝流程之內。許多不同的方面和實施例是可能的。這些方面和實施例中的一些在下面進行了描述。在閱讀了本說明書之後，本領域技術人員應當意識到這些方面和實施例只是說明性的並且不限制本發明的範圍。在第一方面，電子器件能夠包括限定第一溝槽的管芯襯底，該第一溝槽具有基本上完全延伸穿過管芯襯底的深度，以及布置於第一溝槽之內並且與管芯襯底間隔開的第一特徵件，其中第一特徵件能夠沿著第一溝槽的至少大部分深度延伸。從頂視圖看，第一特徵件包括第一段以及能夠與第一段基本上鄰接的第二段，並且與具有第一段沒有第二段的另外特徵件相比，第二段能夠顯著提高第一特徵件的機械穩定性。在第一方面的實施例中，第一特徵件包括I形梁。在特定的實施例中，I形梁具有是其寬度的大約1. 5 大約2. 5倍的長度。在更特別的實施例中，I形梁包括具有段寬度 (S)的支柱，以及第一溝槽具有溝槽寬度(T)，並且I形梁的長度在等於4S+3T的值的20% 以內。在另一個實施例中，從頂視圖看，第一特徵件具有Y字形狀。在特定的實施例中，第一特徵件還包括第三段，並且第一、第二和第三段具有基本上相同的長度和寬度。在第一方面的另一個實施例中，第一特徵件的第一或第二段具有段寬度(S)，第一溝槽具有溝槽寬度(T)，並且T的範圍為大約1.0 大約5.0倍的S。在特定的實施例中， T為大約1. 3 大約3. 0倍的S。在又一個實施例中，電子器件還包括在第一溝槽之內的第一電子結構。在特定的實施例中，第一電子結構包括無源零件或通孔。在另一特定的實施
1例中，電子器件還包括第二特徵件和第二電子結構，其中管芯襯底還限定了與第一溝槽間隔開的第二溝槽，第二特徵件被沉積於第二溝槽之內並且與第一特徵件間隔開，第二電子結構電浮動，並且第一電子結構是電路的一部分。在第一方面的又一個實施例中，電子器件還包括在第一溝槽之內的第二特徵件， 其中第二特徵件與第一特徵件和管芯襯底基本上是等距的。在特定的實施例中，電子器件包括η軸饋通，其中η是至少為2的整數，以及η軸饋通包括第一電子結構和第二電子結構。在第二方面，電子器件能夠包括限定第一溝槽的管芯襯底，該第一溝槽具有基本上完全延伸穿過管芯襯底的深度。電子器件還能夠包括布置於第一溝槽之內並且與管芯襯底間隔開的第一特徵件。第一特徵件能夠沿著第一溝槽的至少大部分深度延伸。在相同的高度，第一特徵件和管芯襯底能夠包括基本上相同的組成和晶體取向。從頂視圖看，第一特徵件能夠具有環形形狀。在第二方面的一個實施例中，電子器件還包括基本上填充了由第一特徵件所限定的內部部分的層。在第三方面，形成電子器件的工藝能夠包括將掩模層形成於管芯襯底的第一主表面之上，以及蝕刻管芯襯底以限定第一特徵件和環繞第一特徵件的第一溝槽，其中第一溝槽具有至少大約40微米的深度。從頂視圖看，第一特徵件能夠包括第一段和與第一段基本上鄰接的第二段，其中與具有第一段沒有第二段的另外特徵件相比，第二段能夠顯著地提高第一特徵件的機械穩定性。該工藝還能夠包括以材料基本上填充第一溝槽的全部。在第三方面的一個實施例中，工藝還包括熱氧化管芯襯底和第一特徵件，以及在另一個實施例中，工藝還包括沉積介電材料。在又一個實施例中，基本上填充第一溝槽的全部包括沉積第一多晶矽或含金屬的材料。在第三方面的另一個實施例中，工藝還包括去除管芯襯底的沿著管芯襯底的第二主表面的部分以使溝槽內的材料暴露，其中第二主表面與第一主表面相反。在特定的實施例中，蝕刻管芯襯底還限定了其它特徵件以及環繞該其它特徵件的其它溝槽，其中該其它特徵件與第一特徵件間隔開，並且該其它溝槽與第一溝槽間隔開，基本上填充第一溝槽的全部包括以材料基本上填充其它溝槽的全部。工藝還能夠包括去除材料的一部分以在第一和其它溝槽之內形成電子結構，以及將至少某些電子結構選擇性地電連接到一起。在更特別的實施例中，在將至少某些電子結構選擇性地電連接到一起之後，電子結構的特定電子結構電浮動。在又一個實施例中，深度為至少大約50微米。注意，並不要求以上在一般的描述或實例中所描述的所有活動，可以不需要一部分具體的活動，並且除了所描述的那些活動之外還可以執行一個或多個另外的活動。更進一步，活動被列出的順序並不一定是它們所執行的順序。這裡為清晰起見而在分開的實施例的環境下描述的某些特徵件同樣可以結合進單個實施例來提供。相反地，為了簡潔起見而在單個實施例的情況下描述的各種特徵件還可以分開地或在任意子組合中提供。此外，對規定範圍的值的引用包括在該範圍內的每個或全部值。上面已經針對具體的實施例描述了益處、其它優點以及問題的解決方案。但是，益處、優點、問題的解決方案以及可以促使任何益處、優點或解決方案出現或者變得更明顯的任何特徵件都不應被認為是任何或全部保護範圍的關鍵的、必需的或必不可少的特徵。本說明書以及在此所描述的實施例的圖示意欲提供對各種實施例的結構的一般性理解。本說明書和圖示並不意欲充當對使用在此所描述的結構或方法的裝置和系統的全部元件和特徵件的窮舉的和綜合的描述。分開的實施例還可以結合成單個實施例來提供， 以及相反地，為了簡潔起見在單個實施例的情況下描述的各種特徵件還可以分開地或在任意子組合中提供。此外，對規定範圍的值的引用包括在該範圍內的每個或全部值。只要在閱讀了本說明書之後，許多其它的實施例對本領域技術人員而言可以是顯然的。可以使用並且從本公開內容中得出其它的實施例，使得結構替換、邏輯替換或者另外的改變可以在不脫離本公開內容的範圍的情況下進行。因此，本公開內容應當被看作是說明性的而非限制性的。
權利要求
1.一種電子器件，包括限定第一溝槽的管芯襯底，所述第一溝槽具有基本上完全延伸穿過所述管芯襯底的深度；以及布置於所述第一溝槽之內並且與所述管芯襯底間隔開的第一特徵件，其中 所述第一特徵件沿著所述第一溝槽的所述深度的至少大部分延伸；以及從頂視圖看，所述第一特徵件包括第一段以及與所述第一段基本上鄰接的第二段，其中與具有所述第一段沒有所述第二段的另外特徵件相比，所述第二段顯著地提高了所述第一特徵件的機械穩定性。
2.根據權利要求1所述的電子器件，其中從頂視圖看，所述第一特徵件包括I形梁。
3.根據權利要求1所述的電子器件，其中從頂視圖看，所述第一特徵件具有Y字形狀。
4.根據權利要求1所述的電子器件，還包括在所述第一溝槽之內的第一電子結構。
5.根據權利要求4所述的電子器件，其中所述第一電子結構包括無源零件。
6.根據權利要求4所述的電子器件，其中所述第一電子結構包括通孔。
7.根據權利要求4所述的電子器件，還包括第二特徵件和第二電子結構，其中 所述管芯襯底還限定了與所述第一溝槽間隔開的第二溝槽；所述第二特徵件被布置於所述第二溝槽之內並且與所述第一特徵件間隔開； 所述第二電子結構電浮動；以及所述第一電子結構是電路的一部分。
8.一種電子器件，包括限定第一溝槽的管芯襯底，所述第一溝槽具有基本上完全延伸穿過所述管芯襯底的深度；以及布置於所述第一溝槽之內並且與所述管芯襯底間隔開的第一特徵件，其中所述第一特徵件沿著所述第一溝槽的所述深度的至少大部分延伸；在相同的高度，所述第一特徵件和所述管芯襯底包括基本上相同的組成和晶體取向；以及從頂視圖看，所述第一特徵件具有環形形狀。
9.一種形成電子器件的工藝，包括將掩模層形成於管芯襯底的第一主表面之上；蝕刻所述管芯襯底以限定第一特徵件和環繞所述第一特徵件的第一溝槽，其中 所述第一溝槽具有至少大約40微米的深度；並且從頂視圖看，所述第一特徵件能夠包括第一段和與所述第一段基本上鄰接的第二段， 其中與具有所述第一段沒有所述第二段的另外特徵件相比，所述第二段顯著地提高了所述第一特徵件的機械穩定性；以及執行操作，包括以材料基本上填充所述第一溝槽的全部；或者熱氧化所述特徵件。
10.根據權利要求9所述的工藝，還包括去除所述管芯襯底沿著所述管芯襯底的第二主表面的部分暴露所述溝槽內的所述材料，其中所述第二主表面與所述第一主表面相反。
全文摘要
一種可以被圖形化以限定溝槽和特徵件的半導體襯底。在一個實施例中，能夠形成溝槽使得在以材料填充了溝槽之後，在襯底薄化操作期間可以使所填充溝槽的底面部分暴露。在另一個實施例中，溝槽能夠以熱氧化物來填充。特徵件能夠具有減小在特徵件和溝槽壁之間的距離將於隨後的處理期間改變的可能性的形狀。一種結構，能夠至少部分形成於溝槽之內，其中該結構能夠通過利用溝槽的深度而具有相對大的面積。該結構對製成諸如無源零件和穿過襯底的通孔的電子零件能夠是有用的。限定溝槽並形成結構的工藝序列能夠對於許多不同的工藝流程來調整。
文檔編號H01L23/00GK102386145SQ20111018702
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月6日 優先權日2010年8月30日
發明者G·M·格裡瓦納, 小J·M·帕西 申請人:半導體元件工業有限責任公司