DE102013014881B4

DE102013014881B4 - Verbesserte Silizium-Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien

Info

Publication number: DE102013014881B4
Application number: DE102013014881.2A
Authority: DE
Inventors: David Lambe Marx; Brian Bircumshaw; Janusz Bryzek
Original assignee: Fairchild Semiconductor Corp
Current assignee: Fairchild Semiconductor Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2033-09-07
Also published as: KR102132372B1; DE102013014881A1; US20140070339A1; CN103663344B; CN203683082U; KR20140034713A; US9802814B2; US20160332868A1; CN103663344A; CN107098309A; CN107098309B; US9425328B2

Abstract

Bauteil, mit einem Substrat (101) mit wenigstens einer in dem Substrat (101) vorgesehenen Durchkontaktierung, bei dem das Substrat (101) aufweist:einem Graben (280) mit einem im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, wobei sich der Graben (280) durch das Substrat (101) zwischen einer unteren Fläche (681) des Substrats (101) und einer oberen Fläche (282) des Substrats (101) erstreckt, bei dem sich ein oberes Ende des Grabens (280) zu einer oberen Öffnung (383) und ein unteres Ende des Grabens (280) zu einer unteren Öffnung (684) öffnet und die obere Öffnung (383) größer als die untere Öffnung (684) ist wobei, wenn jede Seitenwand des Grabens (280) bis zur oberen Fläche (282) des Substrats (101) erstreckt ist, die Seitenwände eines Mundes (304, 404) nicht vertikal sind,wobei dieser Mund (304, 404) die obere Öffnung (383) umgibt und sich zwischen der oberen Fläche (282) und der oberen Öffnung (383) erstreckt und die Mundöffnung an der oberen Fläche (282) größer als die obere Öffnung (383) des Grabens (280) ist, undbei dem die wenigstens eine Durchkontaktierungeine dielektrische Schicht (204) auf einer inneren Fläche des Grabens (280) aufweist undeine in dem Graben (280) vorgesehene Füllung (203) aufweist, wobei die dielektrische Schicht zwischen der Füllung und dem Substrat (101) eingeschlossen ist,wobei der Graben (280) einen Bereich in dem Substrat (101) definiert, bei dem ein innerer Abschnitt des Substrats (101) in dem Bereich liegt und ein äußerer Abschnitt den Bereich umschließt, undwobei der innere Abschnitt dielektrisch von dem äußeren Abschnitt isoliert ist.

Description

Technisches Gebiet
Dieses Dokument bezieht sich allgemein auf eine Silizium-Durchkontaktierung (TSV) und insbesondere auf eine verbesserte Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien bzw. einem Multimaterial.
Beschreibung des Standes der Technik
Kleine elektronische Halbleiter-Bauteile wie zum Beispiel Kondensatoren werden in elektronischen Geräten wie zum Beispiel persönlichen elektronischen Geräten verbreitet eingesetzt. Diese Geräte können zum Beispiel als Druckwandler eingesetzt werden. Zum Beispiel können diese Geräte als Mikrofone verwendet werden, wie zum Beispiel zum Aufzeichnen und wiedergeben von Tönen. Sie können auch als Bewegungsdirektoren verwendet werden, die als Beschleunigungsmesser und/oder als Kreisel arbeiten. Mit zunehmender Nachfrage der Märkte nach persönlichen elektronischen Geräten suchen die Hersteller Vorteile aus Bauteilen mit verringerter Größe und geringeren Kosten zu ziehen, so dass sie verbesserte persönliche elektronische Geräte herstellen können.
Aus der US Patentschrift US 7 539 003 B2 sind kapazitive Sensoren mit einkristallinem Silizium an den Druckpunkten aller Tasten bekannt. Isolierende Gräben sind aus einem Graben und einer (Nach-)Füllung gebildet, die dielektrisch getrennte leitfähige Silizium-Elektroden bilden, zum Betreiben, Wahrnehmen und Schützen ausgebildet, wie dies in 1A dargestellt ist. Der Druckpunkt liegt gegenüber von den Bonddrahtpads zur Erleichterung des Zusammenbaus. Zweiachsige Beschleunigungsmesser, die Beschleunigungen in der Ebene messen, und außerhalb der Ebene erfolgende Beschleunigungen messen, sind ebenfalls beschrieben. Eine dritte Achse in der Ebene wird durch Verdoppeln und Drehen des Beschleunigungsmessers um 90° um seine außerhalb der Ebene liegende Achse gebildet.
Wie in 1A dargestellt, beruht einer der Lösungsansätze der US Patentschrift US 7 539 003 B2 auf Bauteilen, die unter Verwendung eines nicht wünschenswerten einzigen isolierenden Grabens 100 konfiguriert sind. Dieser Graben führt durch einen Halbleiter 101 und hat 2 Kontakte 102. Er ist schwer herzustellen, zumindest deswegen, weil es schwer ist, dass dargestellte Füllmaterial einzubringen.
US 2011 / 0 031 565 A1 beschreibt einen Sensor, der einen Graben im Substrat hat. Ein Mund zwischen der oberen Fläche des Substrats und der oberen Öffnung des Grabens hat entweder eine vertikale Mundöffnung oder eine schräge Mundöffnung, die eine gleiche Neigung als der übrige Teil des Grabens hat.
DE 10 2010 029 760 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements mit einer Durchkontaktierung, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Substrats; Ausbilden einer isolierenden Schicht auf dem Substrat; Strukturieren der isolierenden Schicht, wobei die isolierende Schicht wenigstens in einem vorgegebenen Grabenätzbereich entfernt wird, welcher einen Substratbereich umschließt; Durchführen eines Ätzprozesses, wobei die strukturierte isolierende Schicht zur Maskierung dient, um Substratmaterial in dem Grabenätzbereich zu entfernen und eine den Substratbereich umschließende Grabenstruktur zu erzeugen; und Ausbilden einer metallischen Schicht auf der isolierenden Schicht, durch welche die Grabenstruktur verschlossen wird.
Zusammenfassung
Ein Bauteil und ein Verfahren gemäß der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen vorgesehen. Dieses Beschreibung erläutert, neben anderem, ein elektronisches Bauteil, das ein Substrat mit wenigstens einer Durchkontaktierung in dem Substrat enthält, wobei das Substrat einen Graben mit einem im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat und sich der Graben durch das Substrat zwischen einer unteren Fläche des Substrats und einer oberen Fläche des Substrats erstreckt, bei dem sich das obere Ende des Grabens zu einer oberen Öffnung und das untere Ende des Grabens zu einer unteren Öffnung öffnet und die obere Öffnung größer als die untere Öffnung ist. Das Bauteil kann einen Mund aufweisen, der die obere Öffnung umgibt und sich zwischen der oberen Fläche und der oberen Öffnung erstreckt und bei dem die Mundöffnung an der oberen Fläche größer als die obere Öffnung des Grabens ist. Der Durchkontakt weist ein auf der inneren Fläche des Grabens vorgesehenes Dielektrikum auf. Das Bauteil weist ferner eine darin vorgesehene Füllung auf, wobei die dielektrische Schicht zwischen der Füllung und dem Substrat eingeschlossen ist.
Dieser Abschnitt soll dazu dienen, einen Überblick des Gegenstands der beschriebenen Erfindung zu geben. Es ist nicht beabsichtigt, eine exklusive oder erschöpfende Erläuterung der Erfindung zu geben. Die ausführliche Beschreibung ist vorgesehen, um weitere Informationen über die vorliegende Erfindung zu geben.
Figurenliste
In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßgeblich sind, können gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten benennen. Gleiche Bezugszeichen haben unterschiedliche Buchstaben als Suffix und können unterschiedliche Beispiele gleicher Komponenten wiedergeben. Die Zeichnungen stellen allgemeine Illustrationen dar, die beispielshaft sind und in keiner Weise als Beschränkungen verschiedener in dem vorliegenden Dokument erläuterte Ausführungsformen zu verstehen sind.

1A bezeichnet den Querschnitt von der Seite her eines Bauteils mit einem Graben aus einem Werkstoff nach dem Stand der Technik.
1B zeigt einen Querschnitt von der Seite her eines Bauteils mit einem Überhang und einem Hohlraum gemäß einem Beispiel.
2 zeigt einen Querschnitt von der Seite her einer Durchkontaktierung mit wünschenswerten Merkmalen gemäß einem Beispiel.
3 zeigt einen Querschnitt von der Seite her mit einer Durchkontaktierung mit einer kurvenförmigen Rille gemäß einem Beispiel.
4 zeigt einen Querschnitt von der Seite her einer Durchkontaktierung mit einer im Wesentlichen linearen Rille gemäß einem Beispiel.
5 zeigt mehrere verschiedene Ansichten von Hohlräumen von verschiedenen Beispielen.
6 zeigt einen Querschnitt von der Seite her eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Werkstoffen gemäß einem Beispiel.
7A zeigt einen Querschnitt von der Seite her eines Bauteils mit einem Graben aus verschiedenen Werkstoffen, die eine Umfassung gemäß einem Beispiel bilden. Die Umfassung ist dargestellt in 7B.
7B ist eine Schnittansicht längste Linie 7A--7A.
8A zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien, die einen mit einer Geräteschicht abgedeckten Umfang gemäß einem Beispiel hat.
8B zeigt einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien von der Seite her, der einen mit einer Geräteschicht abgedeckten Umfang mit einer kapazitiven Wirkung bzw. Effekt hat, gemäß einem Beispiel.
9 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien, der einen durch eine Geräteschicht abgedeckten Umfang hat, der mehrere ineinandergreifende Finger hat, gemäß einem Beispiel.
10 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Druckwandler und einem Bewegungssensor (Kreiselgerät, Beschleunigungsmesser, Magnetometer Messer usw.) oder Mikrofone, gemäß einem Beispiel.
11 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Hohlraum, der in der Geräteschicht ausgebildet ist, gemäß einem Beispiel.
12 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit mehreren Substraten mit Durchkontaktierungen gemäß einem Beispiel.
13 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einer Abdeckhaube über der Geräteschicht gemäß einem Beispiel.
14 Zeit von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einer Abdeckhaube, die mehrere Geräteabschnitte einer Geräteschicht abdeckt, gemäß einem Beispiel.
15 ist von der Seite her ein Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien, gemäß einem Beispiel.
16 ist von der Seite her ein Querschnitt mit einem Graben aus mehreren Materialien, gemäß einem Beispiel.
17 zeigt ein Verfahren, das aufeinanderfolgende Herstellungsschritte eines Beispiels eines Halbleiters zeigt, gemäß einem Beispiel.
18 zeigt ein Verfahren mit einem Fusionsbonding, gemäß einem Beispiel.
19 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines optionalen Halbleiterbauteils, das zur Messung von Bewegungen konfiguriert ist, gemäß einem Beispiel.

Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Mängeln im Stand der Technik. Eine ein Versuch, der in der US Patentschrift US 7 539 003 B2 beschrieben ist, führt zu der in 1B dargestellten Struktur. Die Darstellung zeigt unerwünschte Überhänge 104 und unerwünschte Hohlräume 106, die mit dem Verfahren erhalten werden, das am Anfang der der US Patentschrift US 7 539 003 B2 beschrieben ist. Gemäß dieser Vorgehensweise kann das Erzielen einer gewünschten Dicke, von zum Beispiel 150 µm, einer Silizium-Durchkontaktierung (through silicon via TSV) eines Wafers unter Verwendung des reaktiven Ionentiefenätzens (deep reactive ion etching, DRIE) mit einem gewünschten Aspektverhältnis von zum Beispiel 30:1, das ein Material 108 wie zum Beispiel ein leitfähiges Material 108 aufweist, das innerhalb eines dielektrischen Isoliermaterials 110 wie zum Beispiel einem Oxid vorgesehen ist, kann zu einer unerwünschten Dicke, zum Beispiel 5 µm Dicke, eines isolierten Grabens führen, der nur schwer ohne die Ausbildung von Hohlräumen 106 ausgefüllt werden kann.
Ein typischer dielektrischer Graben kann ein Siliziumdioxid enthalten und die Ausbildung eines solchen dicken Oxids in einem solchen tiefen Graben kann schwer sein, zumindest deshalb, weil es die Ausbildung von Hohlräumen 106 fördert, die die Wahrscheinlichkeit zur Bildung einer hermetischen Abdichtung von der Oberseite des Bauteils bis zur Unterseite bzw. zum Boden des Bauteils bzw. des Substrats eingeschränkt. Solch eine Vorgehensweise kann auch eine erhebliche Belastung des Siliziumsubstrats hervorrufen, was die Integrität des Bauteils beeinträchtigen kann, insbesondere in Bauteilen, die eine hohe Dichte solcher tiefer Durchkontaktierungen haben, was den Wafer gegen Risse anfällig macht. Die Überhänge bzw. Lippen 104 tragen zur Bildung von Hohlräumen bei, insbesondere erschweren sie den gewünschten Füllgrad der Kavität in dem Halbleiter 101.
Die vorliegende Erfindung erbringt neben anderen Dingen Silizium- Durchkontaktierungen, die hohe Temperaturen beim Wafer-Verbindungen einschließlich dem Fusions- Verbindungen überstehen, die bei Temperaturen über 1000 °C erzeugt werden, und mit verbesserter Herstellbarkeit gegenüber dem Stand der Technik. Die vorliegende Erfindung verringert in einigen Fällen den Einfluss der oben erwähnten Vorgehensweisen durch Ersetzen eines Grabens mit einem einzigen Material durch einen Graben mit zwei Materialien, wobei das zweite Material ein besseres Füllvermögen hat und Durchkontaktierungen mit einer geringeren Anzahl oder gar keinen Hohlräumen bzw. Blasen erzeugen kann, was das Abdichten bzw. Verschließen verbessern kann wie auch eine hermetische Versiegelung. Einige Beispiele erzeugen einen verbesserten Graben, um ein leichteres Füllen des Grabens ohne Hohlräume (d.h. einen oder mehrere Hohlräume) zu ermöglichen. Beispiele erbringen ein verbessertes Abstimmen des thermischen Dehnungskoeffizienten (thermal coefficient of expansion TCE) gegenüber monokristallinem Silizium als das Versenden eines einzigen Materials. Ein solches Vorgehen vermindert Fälle des Verbiegens des Wafers und erhöhen so die Integrität des Wafers.
2 zeigt von der Seite her einen Querschnitt einer Durchkontaktierung mit erwünschten Eigenschaften gemäß einem Beispiel. In dem Beispiel hat ein Halbleiter 101, wie z. B. ein Siliziumhalbleiter wie beispielsweise einen Halbleiter aus Silizium- Einkristall (singel crystal silicon SCS) eine Durchkontaktierung (via) wie eine Silizium-Durchkontaktierung through-silicon via, TSV), die darin ausgebildet ist. Im Substrat 101 kann ein Graben 280 teilweise oder vollständig durchgängig vorgesehen sein. Eine Füllung 203 und ein Dielektrikum bzw. eine Isolierschicht 204 können gegenüber dem Substrat hermetisch abgedichtet sein. Die Füllung 203 kann unter einer oberen Fläche 282 des Siliziums eine Vertiefung bzw. einen Rücksprung haben. Eine vertiefte Isolierschicht kann das Auftreten eines Kontakts zwischen dem Dielektrikum und einer Komponente verringern, die nahe der oberen Fläche 282 angeordnet ist. Die Kombination einer Schutzschicht bzw. eines Dielektrikums 204 und einer Füllung 203 kann von der Herstellung herrührende Spannungen erzeugen, die einander ausgleichen, um die Deformationen des Substrats 101 zu vermindern.
3 zeigt von der Seite her einen Querschnitt der Durchkontaktierung mit einer gekrümmten Mundöffnung gemäß einem Beispiel. In dem Beispiel kann die Mundöffnung oder der Mund 304 eine obere Öffnung 333 umschließen und kann sich von der oberen Seite 282 und einer oberen Öffnung in das Substrat erstrecken. Der Mund kann einen Teil eines sich monoton verkleinernden Querschnitts der Durchkontaktierung bilden. Der Mund 304 kann größer als die obere Öffnung 383 des Grabens sein. Ein Mundätzen kann im Wesentlichen isotrop oder stark verengt sein (z. B. ein stark verengtes reaktives Ionentiefenätzen DRIE). Die Ausbildung des Mundes kann wenigstens ein Plasmaätzen, ein Xenon Difluoridätzen oder ein Nassätzen des Mundes umfassen. Der Mund kann es möglich machen, Maskierungsmaterial, das auf der oberen Fläche 282 aufgebracht ist, zu unterschneiden, was Überhänge oder Überhänge 104 beseitigen kann. Zusätzlich kann der Mund 304 Auswölbungen (blowout) tiefer im Graben 280 beseitigen.
Die Durchkontaktierung kann frei von Hohlräumen bzw. Blasen sein, was bedeutet, dass die Füllung 203 sich an das Dielektrikum bzw. die Isolierschicht 204 völlig anlegt und sich aus einem Hohlraum, der durch das Dielektrikum 204 in einem monolithischen Teil ausgebildet ist, erstreckt.
Die Füllung 203 kann wenigstens ein Polysilizium oder eine Kombination bzw. Mischung aus einem Halbleiter und einem Dielektrikum aufweisen. Polysilizium kann nicht gedoptes, besonders gleichmäßiges feinkörniges Polysilizium sein. Die Füllung 203 kann ein thermisches Oxid aufweisen. Die Füllung 203 kann wenigstens eines von Tetraethylorthoslikat (TEOS) oder ein anderes Niedrigtemperatur-Oxid enthalten.
Das Aspektverhältnis von Höhe zu Breite kann von 15:1 bis 50:1 reichen. Die Tiefe kann von 0 µm bis einem oder mehrere Millimeter reichen. Ein Beispiel bildet ein Aspektverhältnis von etwa 30:1 mit der Tiefe zwischen 10 und 200 µm aus. Die Spannungen zwischen den Materialien führen zu einem Verziehen von nahe Null. Bei einigen Ausführungsformen wird Polysilizium für die Füllung 203 eingesetzt, das innerhalb eines Oxids auf einem Silizium gewachsen ist. Eine Durchkontaktierung, die eine Durchkontaktierung mit einer Tiefe von 175 µm ist, kann ausgebildet werden und kann eine 2 µm dicke thermische Oxidschicht und in 8 µm breites Polysilizium (Reinstsilizium) am oberen Ende der Durchkontaktierung mit einem 2 µm dicken Oxid und einem 4 µm dicken Polysilizium am Boden aufweisen.
4 zeigt von der Seite her einen Querschnitt einer Durchkontaktierung mit einem im Wesentlichen geraden Mund gemäß einem Beispiel. In dieser Ausführungsform öffnet sich ein linearer Mund 404 zur Oberseite 282 hin und ist an der oberen Öffnung 333 des Grabens 280 größer ausgebildet. Kleine abgeschrägte Überstände 402 können am oberen Ende der Füllung 403 ausgebildet werden. Dies kann ein Nebenprodukt eines Ätzverfahrens sein, bei dem das Dielektrikum bzw. der Nichtleiter und/oder die Füllung entfernt wurden, um einen Rücksprung bzw. eine Vertiefung in dem Dielektrikum unterhalb der Oberseite 282 zu bilden, wie es noch unter Bezugnahme auf 17 näher erläutert wird. Auch wenn der Mund bzw. die Mündungsöffnung, die in den 4 und 5 dargestellt sind, einen Trichter von verschiedener Neigung als der übrige Teil des Grabens 280 bildet, können andere Ausführungsformen einen allmählichen Übergang zwischen dem Abschnitt der Durchkontaktierung, der ausgefüllt ist, und den verbleibenden Teilen, wie dies in 2 dargestellt ist, aufweisen. Auch andere Ausbildungsformen sind möglich, wie z.B. solche, bei denen die Mündung weiter als der Graben ist und die Überstände entfernt wurde.
5 zeigt unterschiedliche Ansichten von Hohlräumen von verschiedenen Beispielen. Nähte oder Hohlräume können in unerwünschter Weise die Fähigkeit des Bauteils hermetisch abgedichtet zu werden vermindern. Ferner können Nähte oder Hohlräume, die mechanische Stabilität eines Bauteils vermindern, wie z. B. durch Konzentration der Biegespannungen, die auf das Bauteil aufgebracht werden, an einem Ort wie z. B. dem Saum bzw. der Naht. Zusätzlich können Nähte Schwierigkeiten bei der Verarbeitung hervorrufen, wie z. B. durch das Entstehen von Speicherräumen in dem solches Material, das an sich entfernt werden soll, festgehalten wird. Dieses gespeicherte Material kann dann bei einem späteren Verfahrensschritt freigesetzt werden oder bei der späteren Verwendung und kann unerwünschte Wirkungen auf die Performance des Bauteils haben.
Beispiele, die bei A und B gezeigt sind, verdeutlichen einen Hohlraum, der klein genug ist, um eine geeignete Abdichtung zu erzeugen und strukturelle Integrität einschließlich Festigkeit hervorzurufen. In der Ansicht A können die Hohlräume 504 Materialien sammeln, was nicht erwünscht ist. Wenn der Hohlraum 504 auf eine kleine Naht oder Grenzfläche vermindert werden kann, der sich über eine geringere Länge als die Füllung 502 erstreckt, kann die erwünschte Leistung erreicht werden.
In der Ansicht B können die Hohlräume 516 in der Füllung 514 die strukturelle Integrität vermindern. So kann die Füllung z. B. aufbrechen. Ein solches Ergebnis kann einen nachteiligen Effekt auf die Performance des Bauteils ausüben. Wenn jedoch der Hohlraum 516 unterhalb einer Größe gehalten wird, bei der bei einer bestimmten Belastung ein Bruch erfolgen kann, kann die gewünschte Performance erzielt werden. Ein Hohlraum, der kleiner als 20% der Tiefe der Füllung 514 ist und der selbst völlig eingeschlossen ist, so dass er sich nicht zum oberen Ende oder zum Boden hin öffnen kann, kann zu einer akzeptablen Leistung führen. Ein solcher Hohlraum kann jedoch zu Problemen bei der Fertigung führen, da es schwer wird, die Größe des Hohlraums zu steuern.
In der Ansicht C ist eine große, nach oben offene Fuge 508 innerhalb der Füllung 506 dargestellt. Die Fuge kann Verarbeitungsmaterial (z. B. einen Photoresist bzw. einen lichtundurchlässigen Platinenlack) festhalten. Eine solche Fuge kann die Abdichtung und die Möglichkeit Wafers in großen Stückzahlen herzustellen, nachteilig beeinflussen. Ein oder mehrere Reinigungsverfahren können zum Entfernen solcher Materialien eingesetzt werden, was dann auch zu brauchbaren Bauteilen führen.
In der Ansicht D ist ein großer, in sich abgeschlossener Hohlraum bzw. Einschluss 520 in der Füllung 518 dargestellt, der zu einer mechanischen Instabilität und zur Einschränkung der hermetischen Abdichtung führt. Auch hier ist die Kontrolle über die Größe des Hohlraums bzw. des Einschlusses schwierig.
In der Ansicht E reicht ein dünner Spalt bzw. eine dünne Fuge 512 in der Füllung 510 über die ganze Länge, wie die Länge der Durchkontaktierung. Ein solcher Einschluss kann einen Weg für eine Leckage von dem oberen Ende der Durchkontaktierung bis zu dem Boden der Durchkontaktierung führen, was einen negativen Einfluss auf die Abdichtung und die mechanische Stabilität hat, wie z. B. das Entstehen von Spannungserhebungen in dem Bauteil. In einigen Fällen kann die Durchkontaktierung aus dem Substrat herausfallen.
In der Ansicht F ist ein Einschluss 522 im unteren Teil der Füllung 524 vorhanden. Große Einschlüsse in der Nähe des unteren Teils bzw. Bodens der Durchkontaktierung können zu Fehlfunktionen des Bauteils führen, wenn ein Prüfverfahren eingesetzt wird. Die Einschlüsse können während einer Überprüfung der Durchkontaktierung geöffnet werden, was die Verarbeitung erschwert und zu Verunreinigungen führen kann. Wenn ein Prüfverfahren für die Durchkontaktierung nicht durchgeführt wird, kann ein Bauteil mit annehmbarer Performance gewonnen werden, jedoch kann eine genaue Überprüfung sehr schwierig werden.
6 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien gemäß einer Ausführungsform. Dieses Bauteil ist zur Vermeidung der Bildung von Einschlüssen während der Ausbildung von Silizium-Durchkontaktierungen aus mehreren Materialien. Der Graben 280 kann einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, wie er dargestellt ist, begrenzen. Der Graben 280 kann sich durch das Substrat 101 zwischen der Unterseite 681 des Substrats 101 und der Oberseite 282 des Substrats. Das obere Ende des Grabens 280 kann sich zu einer oberen Öffnung 383 öffnen. Der Grund bzw. Boden des Grabens 280 kann sich zu einer unteren Öffnung 684 hin öffnen. Die obere Öffnung 383 kann größer im Querschnitt als die untere Öffnung 684 sein. Eine oder beide der oberen und der unteren Öffnung können weniger als 30 µm in Querrichtung sein und der Abstand zwischen ihnen kann zwischen 5µm und 500 µm liegen. Solche Abmessungen können zur Verbesserung der Fähigkeit führen, die Füllung 203 in dem Dielektrikum 204 ohne Einschlüsse einzubringen.
Ein Dielektrikum 204, wie z. B. eine Schicht, kann auf der Innenfläche des Grabens 280 angebracht werden. Die Füllung 203 kann in dem Graben so eingetragen werden, dass die dielektrische Schicht bzw. die Isolationsschicht zwischen der Füllung und dem Substrat eingeschlossen ist. Die Konfiguration kann eine hermetische Abdichtung erzeugen. Die Abdichtung kann Lecks mit einer minimalen Druckdifferenz von 1 Atmosphäre zwischen der Oberseite des Substrats und der Unterseite des Substrats widerstehen. Eine solche Abdichtung kann zu einer Durchkontaktierung führen, die mit der Bildung einer Grenzschicht zu einer Kavität gebildet wird, die unter Vakuum gegenüber der Umgebungsatmosphäre des Bauteils abgedichtet worden ist.
7A zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien (Multimaterial), die einen Umfang abgrenzen und eine Umfassung bilden, gemäß einem Beispiel. Die Umfassung ist in 7B dargestellt, wobei ein Schnitt längs der Linie 7A-7A gemacht ist. Der Graben kann ein Graben sein, der einen Bereich definiert bzw. abgrenzt. Der Graben definiert einen Bereich in dem Substrat 101 mit einem inneren Abschnitt des Substrats innerhalb des Bereichs und einem äußeren, den Bereich umschließenden Abschnitt. Der innere Abschnitt ist elektrisch isoliert von dem äußeren Abschnitt. Der Graben kann sich im Querschnitt von der oberen Öffnung 383 zur Bodenöffnung 684 hin verjüngen.
Eine Kavität 706 kann innerhalb des Siliziums 101 vorgesehen sein. Die Kavität kann eine Tiefe zwischen 0,001 µm und 1000 µm haben. Eine obere Öffnung und der Mund können innerhalb der Kavität vorgesehen sein. Der Abstand der Kante der Kavität zur Durchkontaktierung kann größer oder gleich 5 µm sein.
Die 8A und 8B zeigen von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben gefüllt mit mehreren Materialien (Multimaterial), der eine mit einer Geräteschicht abgedeckte Umfassung bildet, gemäß einem Beispiel. Eine Haube oder ein zweites Substrat 807 kann an das erste Substrat 101 gebondet bzw. mit diesem verbunden sein. Das zweite Substrat 807 kann aus einkristallinem Silizium (Einkristallsilizium) gefertigt sein. Das Bonden kann ein Schmelzbonden bzw. eine Schmelzverbindung sein. Der Schmelzbond kann ein hydrophober Bond und/oder ein hydrophiler Bond sein. Der Bond kann ein eutektischer Bond, eine Klebemittelbond oder ein anodischer Bond sein. Das zweite Substrat kann eine Dicke zwischen 2 µm und 1000 µm haben. Das zweite Substrat kann eine Dicke zwischen 2 µm und 1000 µm haben.
Der Graben mit der Füllung 203 grenzt in dem Substrat 101 einen Bereich mit einem inneren Abschnitt 809 des Substrats innerhalb des Bereichs und einem den Bereich umgebenden äußeren Abschnitt 810 ab. Mit dem zweiten Substrat 807 an das erste Substrat über eine hermetische Dichtung gebondet und der jede Durchkontaktierung ausfüllenden Füllung 203, abgedichtet zu dem ersten Substrat 101, kann die Kavität 706 abgedichtet sein, so dass eine hermetische Versiegelung gegenüber der umgebenden Atmosphäre des Bauteils erzielt ist.
Eine die ganze oder einen Teil der mit einer Füllung 203 versehenen Gräben abdeckende Kavität ist eine Kavität 706. Der Bewegungsweg 811 des zweiten Substrats 807 gegenüber dem ersten Substrat 101 kann den Druck eines Fluids in der Kavität 706 verändern. Eine Eigenschaft dieses Fluids, wie zum Beispiel dessen Kapazität oder Widerstand, kann überwacht werden. Ein solches Überwachen bzw. Monitoring kann ein Signal erzeugen, das die Bewegung des zweiten Substrats 807 gegenüber dem ersten Substrat 101 angibt, z. B. eine Änderung des Drucks wiedergibt. Eine solche Änderung des Drucks kann für eine Reihe von Dingen kennzeichnend sein, einschließlich eines nahen Schalldruckwellengenerators, der Schall bzw. Tonenergie erzeugt, die eine Bewegung des zweiten Substrats 807 mit Bezug auf das erste Substrat 101 bewirkt. Die Höhe wird ebenfalls angegeben. Auf diese Weise kann das zweite Substrat 807 einen Kondensator 809 für die Wahrnehmung einer Verlagerung aus der Ebene bilden. Ein Vakuum wird an die Kavität 706 während der Ausbildung so angelegt, dass die Kavität während der Verwendung bzw. des Einsatzes unter Vakuum bleibt. Bei verschiedenen Anwendungsbeispielen kann das kapazitive Signal durch Überwachung der Bewegung von parallelen Platten gegeneinander ausgewertet werden, so z. B. unter Verwendung der Kontakte 102 und 101 zum Überwachen der Bewegung des zweiten Substrats 807 gegenüber dem ersten Substrat 101.
Eine Elektrode zur Übertragung des Signals kann durch das zweite Substrat 807 des Bauteils, das über ein leitfähiges Substrat 101 mit einem ersten Kontakt 102, der an den äußeren Bereich angeschlossen ist, und eine weitere Elektrode gebildet werden, die durch einen zweiten Kontakt 102a gebildet ist, der an den inneren Abschnitt des leitfähigen ersten Substrats 101 angeschlossen ist.
9 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben mit einem Multimaterial, das eine Umgrenzung bildet, die durch eine Geräteschicht abgedeckt ist, die bei einem Beispiel miteinander verzahnte Finger bilden. Das zweite Substrat 807 kann einen Sensor für Bewegungen in der gleichen Ebene aufweisen, wie einem Bewegungen wahrnehmenden Kondensator. Ein Beispiel eines in der Ebene bewegungsempfindlichen Kondensators ist in der Internationalen Patentanmeldung WO 2012/037538 A2 beschrieben. Ein in der gleichen Ebene erfolgende Bewegung aufnehmender Kondensator ist in 2 und in 11 neben anderen in dieser Patentanmeldung offenbart.
Der mit der Füllung 203 gefüllte Graben kann einen Bereich auf dem Substrat 101 abgrenzen, der einen inneren Abschnitt des Substrats hat, der innerhalb des Bereichs liegt, und einen äußeren, den Bereich umschließenden Abschnitt hat. An den inneren Abschnitt ist ein auskragender bzw. ausladender Abschnitt 911 des zweiten Substrats 807 gebondet, der eine Elektrode bildet. Diese auskragende Elektrode kann als eine kammartig ausgestaltete Elektrode ausgebildet sein, um in eine kammförmig gestaltete Elektrode des restlichen Abschnitts des zweiten Substrats 807 einzugreifen, wie z. B. ineinandergreifende Finger, die zu jeder kammartig gestalteten Elektrode gehören. Andere Ausbildungsformen weisen, ohne hierauf beschränkt zu sein, parallele Platten, parallele Balken, spaltschließende ineinander greifende Finger, „friend-field“ Kondensatoren und Kombinationen von diesen auf. Die Bewegung 913 des inneren Bereichs, wie z. B. die Bewegung der überkragenden Elektrode 911, kann einen Sensorkondensator für Bewegungen aus der gleichen Ebene heraus zur Verfügung stellen, wie z. B. bei der Änderung des Abstandes der Platten der inneren Elektrode und der äußeren Elektrode zueinander.
Eine Elektrode zur Übertragung des Signals kann durch ein Gerätesubstrat 807 gebildet werden, das über die Verbindung eines leitfähigen Substrats 101 zu einem ersten Kontakt 102 an den äußeren Abschnitt gebondet ist und eine andere Elektrode, die durch einen zweiten Kontakt 102 gebildet wird, der an den inneren Bereich des leitfähigen ersten Substrats 101 gekoppelt ist.
10 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Druckwandler und einem Bewegungssensor gemäß einem weiteren Beispiel. In diesem Beispiel ist eine erste Kavität 1015 so ausgebildet, dass sie eine aus der Ebene heraus gerichtete Bewegung mit der allgemeinen Form des zweiten Substrats 807 ermittelt. Als Teil des zweiten Substrats 807 ist die zweite Kavität 1014 ausgebildet, die zum Bestimmen der Bewegung in der Ebene der allgemeinen Gestalt des zweiten Substrats 807 ausgebildet ist. Die erste und die zweite Kavität können durch den gleichen Abschnitt des ersten Substrats 101 und des zweiten Substrats 807 begrenzt sein. Eine oder mehrere der Kavitäten bzw. Hohlräume 1014 und 1015 können in dem ersten Substrat 101 ausgebildet werden. Eine oder mehrere der Kavitäten 1014 und 1015 können einen oder beide Gräben 203 und 203a der Durchkontaktierung aufweisen. Eine oder mehrere der Kavitäten können Teil einer Kavität sein, die selektiv in die Oberseite des Halbleitersubstrats 101 geätzt ist.
11 zeigt von der Seite her eine Querschnittsansicht eines Bauteils mit einer Kavität, die in der Geräteschicht bei einem anderen Beispiel ausgebildet ist. Eine oder beide der Kavitäten 1115 und 1114 können in dem zweiten Substrat 807 ausgebildet sein. Eine Kavität kann Abschnitte des ersten Substrats und des Substrats aufweisen, jedoch kann die Dicke der Kavität die Empfindlichkeit beeinflussen und es ist wichtig, die Dicke der Kavität genau zu kontrollieren. Es kann leichter sein, die Dicke der Kavität zu überwachen, wenn sie in einem der Substrate vorgesehen ist, wenigstens wegen des geringeren Fehlers beim Stapeln. Ferner macht das Anordnen der Kavität im Substrat 101, wie dies in 10 gezeigt ist, die Herstellung einfacher, weil dort für eine ausgerichtete Verbindung (schmelzen, anodisch, durch Klebstoff, eutektisch oder auf andere Weise) keine Notwendigkeit.
12 zeigt von der Seite her eine Querschnittsansicht eines Bauteils mit mehreren Substraten zur Durchkontaktierung gemäß einem weiteren Beispiel. Ein drittes Substrat 101a, das wenigstens eine Durchkontaktierung hat, umfasst einen mit einer Füllung 203 versehenen Graben, der in einem dritten Substrat 101 vorgesehen sein kann. Dieser Aufbau schließt das zweite Substrat 807 zwischen zwei Silizium-Substraten 101 und 101a, wie z. B. auf gleiche Weise ausgebildete Substrate, ein. An die Kontakte 203-203c können elektronischen Teile zur Übertragung von Signalen angeschlossen sein, die durch eine Bewegung des zweiten Substrats gegenüber dem ersten Substrat 101 und dem dritten Substrat 101a erzeugt sind. Der Aufbau kann die Empfindlichkeit des Bauteils verändern, zumindest durch Erzeugung von zwei Signalen, die zur Bestimmung der Art der Bewegung überwacht werden.
13 zeigt von der Seite her eine Querschnittsansicht eines Bauteils mit der Kappe bzw. Haube über der Geräteschicht gemäß einem weiteren Beispiel. Eine Haube 1316 kann mit einer Bondingschicht 1317 an eine Geräteschicht über wenigstens einer Stützstruktur gebondet sein, die die Haube abstützt. Die Haube 1316 kann an die Geräteschicht unter Verwendung eines Silizium-Schmelzverfahrens, eines Verbindungsverfahrens mit einem leitfähigen Metall, einem glasbasierten Verfahren und einem klebstoffbasierten Verfahren gebondet sein. Die Haube kann zur Ausbildung einer Kavität bzw. eines Hohlraums 1318 verwendet werden. Die Kappe kann eine hermetische Abdichtung für das Versiegeln eines Fluids, wie z. B. ein Gas, in der Kavität 1318 bilden. Beispiele können das Boden einer Geräteschicht an das Substrat und einer Kappe an die Geräteschicht umfassen, wobei die Kappe, die Geräteschicht und ein Substrat eine hermetisch abgedichtete Kammer bilden, in der Teile der Vorrichtungskammer frei bei niedrigeren Frequenzen schwingen kann, als entweder die Kappe oder das Substrat, während entweder das Substrat, die Haube oder die Geräteschicht angeregt werden können. Die Bewegung des zweiten Substrats 807 gegenüber der Haube oder sowohl der Haube als auch dem ersten Substrat können eine Signalinformation an die Kontakte 102 und 102a abgeben, die durch sein elektronisches Gerät überwacht werden.
14 zeigt von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einer Haube bzw. Kappe, die mehrere Geräteabschnitte einer Geräteschicht des Bauteils abdeckt, gemäß einem weiteren Beispiel. Eine Haube 1418 hat eine Stützkonstruktion 1419, die eine oder mehrere Stützen wie z. B. Säulen aufweisen kann. Das Bonden kann das Bonden der Säulen an die Haube und die Geräteschicht mit der gleichen Bondverbindung wie die Bondverbindung zwischen der Haube und der Geräteschicht sein. Die Stützkonstruktion 1419 kann die Bewegung der Haube 1418 gegenüber dem zweiten Substrat 807 verringern. Eine solche Verringerung kann das Signalrauschen, das an die Kontakte 102 und 102a abgegeben wird, vermindern, zum Beispiel durch Verringerung der Übertragung der Bewegung der Haube 1418 in eine Bewegung des zweiten Substrats 807. Ferner sind mehrere Stützkonstruktionen zwischen der Haube und der Geräteschicht vorgesehen. Sie widerstehen einer Biegung der Haube während der weiteren Verarbeitung.
Die Stützkonstruktionen können Kavitäten bilden, die jeweils mit unterschiedlichem Druck verschlossen und unterschiedliche Stärken der Abdichtung haben, wobei jede Kavität einen Geräteabschnitt des zweiten Substrats 807 abdeckt. Eine Kavität kann einen Beschleunigungssensor aufnehmen. Eine Kavität kann auch einen Umgebungsdruck-Sensor überdecken. Eine Kavität kann ferner ein Kreiselgerät abdecken. Einige oder alle dieser Abdeckungen können in dem ersten Substrat 101 oder dem zweiten Substrat 807 ausgebildet werden.
15 zeigt von der Seite her eine Querschnittsansicht eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien (Multimaterial) gemäß noch einem Beispiel. Wenigstens eine der Kavitäten kann mit einem Leiter 1519 beschichtet werden, wie zum Beispiel aus einem Metall, und eine Elektrode mit niedrigem Widerstand und eine elektrostatische Abschirmung bilden. Folglich kann die Bewegung der Haube 1316 gegenüber dem zweiten Substrat 807 Signalinformationen an den Kontakt 1520 geben, wie zum Beispiel dann, wenn sie bei einem Überwachungsvorgang in Verbindung mit dem Überwachen eines anderen Kontakts 102a zusammen erfolgt. Diese Kavität der Haube ist auf der Seite des zweiten Substrats 807 gegenüber der an das erste Substrat 101 gebondeten Seite angeordnet wird.
16 zeigt als ein weiteres Beispiel von der Seite her einen Querschnitt eines Bauteils mit einem Graben aus mehreren Materialien. Dieses Beispiel kombiniert eine Stützkonstruktion 1621 mit einer Kavität einschließlich einem Leiter, so dass ein Abschnitt des zweiten Substrats 807 oder der Geräteschicht ein Signal - zum Beispiel an einen Leiter - übertragen kann, der an die Haube 1418 angeschlossen ist.
17 zeigt ein Verfahren, das in einzelnen aufeinanderfolgenden Schritten an einem beispielhaften Halbleiter dargestellt ist, von einem weiteren Beispiel.
Bei A ist ein Wafer 1722, zum Beispiel ein doppelseitig polierter Wafer bereitgestellt. Der Wafer kann aus einem Siliziumeinkristall <100> gefertigt sein. Der Wafer kann ein Wafer höchster Qualitätsstufe (prime wafer) sein. Der Wafer kann einen spezifischen Widerstand von 10 bis 20 mOhm * cm aufweisen. Ferner kann der Wafer aus p-Typ Bor oder n-Typ Phosphor ausgebildet sein. Der Wafer kann eine Rauigkeit von weniger oder gleich 2,0 nm haben und weiterhin kann der Wafer eine Gesamtdickenschwankung von weniger als 3 µm aufweisen. Der Wafer kann ferner eine werksseitige Standarddicke von mehr als 200 µm haben.
Der Wafer kann in einem Ofen einer Vorreinigung unterworfen werden. Außerdem kann der Wafer einer Tauchbadbehandlung in Flusssäure unterworfen werden. Dem Flusssäuretauchbad kann eine RCA-Reinigung folgen. Die Oberfläche kann dahingehend untersucht werden, ob eine SC1-Reinigung die Oberfläche des Wafers in unerwünschter Weise aufraut.
Bei B kann der Wafer thermisch oxidiert werden, wie beispielsweise durch einen Nassprozess, durch den die Oxidschicht 1724 auf 1 µm +/- 0,2 µm anwächst. Das Oxid kann die Rückseite des Wafers schützen.
In Schritt C kann ein Fotowiderstand abgeschieden werden und kann zum Freilegen eines Ausrichtungselements 1726 dienen, wie zum Beispiel auf der Vorderseite (SS-Seite) des Wafers. Dieses Merkmal kann dazu dienen, eine Ausrichtung zur Verminderung von Überständen an den Kanten des Wafers nach den Bondingschritten. Solche Überstände können zu Wafern mit Kantenabsplitterungen oder mit Kratzern führen. Das Siliziumätzverfahren RID kann zum Oxidieren der Vorder- bzw. Oberseite (scribe side) (SS) führen. Das Ätzen kann für Silizium bei einer Tiefe von etwa 1 µm abgebrochen werden. Die Siliziumätzung kann auf der Oberseite 0,5 µm +/- 0,1 µm betragen.
Im Schritt D kann Oxid abgezogen werden, so kann es beispielsweise völlig entfernt werden. Dazu kann ein Eintauchen in Flusssäure dienen. Ein PR kann angewendet werden. Ein Graben 1728 für eine Durchkontaktierung kann freigelegt werden. Ein Siliziumtiefenätzverfahren (DRIE) kann auf das Silizium angewendet werden, um beispielweise ein durchgehend abgeschrägtes Profil zu erzeugen. Abreißer und Lippen (blow out and lip) unter einer harten Oxidmaskierung können so verhindert werden. Eine weniger als 500 nm tiefe Wellung kann durch das reaktive Ionentiefenätzen erzeugt werden. Wenn eine Siliziumlippe unter einer harten Oxidmaskierung verbleibt, kann ein zweistufiges reaktives Ionentiefenätzen eingesetzt werden, einschließlich einem flachen isotropischen Ätzen und einem reaktiven Haupt-Ionentiefenätzen.
Im Schritt E kann ein Polymer abgezogen und eine Ofenvorreinigung zur Säuberung des Wafers vorgesehen werden. Es kann hilfreich sein, die Schicht eines Fotowiderstands (photo resist) von dem Durchkontaktierungsgraben über eine längere Zeit zu entfernen und eine langandauernde Reinigung vorzunehmen. Ein SRD kann verwendet werden, um die Wafer vollständig zu trocknen. Kleine Wassertröpfchen, die in den Durchkontaktierungen eingefangen sind, können unter Verwendung geeigneter SRD Zykluslängen entfernt werden. Wenn Tröpfchen auf der Oberfläche des Wafers verbleiben, können sie oxidieren und kleine Oberflächenerhöhungen während einer Grundierungsoxidation erzeugen.
Im Schritt F kann der Wafer thermisch oxidiert und eine Schicht 1730, beispielweise durch einen Nassprozess, durch Anzüchten einer Oxidschicht 1724 von 2 µm +/- 0,2 µm erzeugt werden. Mögliche Dicken der Oxidschicht reichen von 0,5 µm bis 3,0 µm.
Bei G kann eine chemische Gasphasenabscheidung bei Niederdruck (LPCVD = Low pressure chemical vapor deposition) eingesetzt werden, um eine Polysiliziumschicht 1732 aufzubringen, zum Beispiel mit einer Dicke von 3,25 µm +/- 0,4 µm. Die abgeschiedene Schicht 1732 kann gleichförmiges bzw. konformales, ungedoptes, feinkörniges Polysilizium sein, das bei etwa 575 °C bis 585 °C abgeschieden worden ist. Die Dicke der Abscheidungsschicht kann ausreichen, um den Graben der Durchkontaktierung vollständig auszufüllen.
Bei H kann ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) eingesetzt werden, um Polysilizium von allem oder einem Teil des Siliziums zu entfernen, um so die oberen Abschnitte 1734 der Silizium-Durchkontaktierungen freizulegen. Das Abtragen kann zur Rückseite (non-scribe side, NSS) gerichtet sein.
Bei I kann ein chemisch-mechanisches Polierverfahren (CMP) eingesetzt werden, um Polysilizium von allen oder einem Teil des Siliziums zu entfernen. Das Entfernen kann auf die Vorderseite (scribe side, SS) hin gerichtet werden. Das Entfernen kann auf der Oxidschicht 1738 angehalten werden.
Bei J, kann das reaktive Ionentiefenätzen (DRIE) auf das Polysilizium auf der Rückseite (non-scribe side NSS) vorgenommen werden, wie beispielsweise bei 4 µm +/- 0,5 µm. Eine isotropisches Ätzverfahren kann verwendet werden. Die Füllung kann unterhalb der Oberseite vertieft sein. Die Vertiefung kann mit einem Profilmesser ausgemessen werden.
Bei K kann ein reaktives Ionentiefenätzen aus der Vorderseite (scribe side SS) angewendet werden, wie zum Beispiel bei 4 µm +/- 0,5 µm. Eine isotropisches Ätzen kann verwendet werden. Das Ätzen kann Längsvorsprünge von den Ausrichtungsteilen 1742 entfernen.
Bei L kann der Wafer mit einem Waferreinigungsmittel mit Sauerstoff gereinigt werden, um organische Polymere zu entfernen. Ein Nassoxidätzen mit beispielweise bei 2 µm +/- 0,2 µm kann erfolgen, um so beispielsweise Oberflächenoxide zu entfernen. Das Ätzen kann das Oxid bis etwa 1 µm unterhalb der Polysiliziumoberfläche vertiefen und das Ätzen kann Oxid bis zu etwa 4 µm unterhalb der Oberseite des Wafers entfernen, um so Rillen bzw. Vertiefungen 1740 zu bilden. Auf diese Weise können Vertiefungen 1744 erzeugt werden.
Bei M können ein Fotowiderstand PR abgeschieden und ein Elektrodenspalt 1748 auf der Rückseite des Wafers NSS freigelegt werden. Ein reaktives Ionenätzen (RIE) oder ein reaktives Ionentiefenätzen (DRIE) können zum Ätzen des Siliziums auf der Rückseite (NSS) ausgeführt werden, auf etwa 2 µm +/- 0,2 µm. Der Fotowiderstand kann abgetragen werden und die Spaltdicke kann mit einem Profilmesser geprüft werden. Es kann hilfreich sein, den Fotowiderstand vom Graben der Durchkontaktierung über eine längere Zeit zu entfernen und ein langsam wirkendes Reinigungsmittel einzusetzen. Zur vollständigen Trocknung des Wafers kann ein SRD eingesetzt werden. Kleine Wassertröpfen, die in den Durchkontaktierungen eingeschlossen wurden, können unter Verwendung geeigneter SRD Zykluszeiten entfernt werden. Wenn Tröpfchen auf der Oberfläche des Wafers verbleiben, können sie oxidieren und kleine Oberflächenerhebungen bzw. -vorsprünge während des Trocknens erzeugen.
Die Entfernung einer Topographie (Teilchen, Polysilizium, Oxid usw.) von den Oberflächen der Wafer kann vorteilhaft sein, um so beispielsweise sicherzustellen, dass die Funktion des Bauteils nicht mit einer solchen Topographie in Konflikt gerät.
18 zeigt ein Verfahren einschließlich eines Schmelzbondens gemäß einem Aus-Beispiel.
Bei A wird ein Wafer 1850, wie beispielweise ein auf beiden Seiten polierter Wafer, bereitgestellt. Der Wafer kann auf einem Einkristallsilizium gebildet sein, wie beispielsweise mit einer Orientierung von <100>. Der Wafer kann ein Prime-Wafer sein. Der Wafer kann einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10 bis 20 mOhm-cm aufweisen. Der Wafer kann Bor vom P-Typ sein. Außerdem kann der Wafer eine Rauigkeit von weniger als oder von 20 A haben. Der Wafer kann eine Gesamtdickenschwankung von unter 3 µm aufweisen. Der Wafer kann eine Herstellungsstandarddicke von mehr als 200 µm haben.
Vor dem Schmelzen kann eine Aktivierung auf das Bauteil und/oder den Durchkontaktierungswafer angewendet werden. Dazu kann Schwefelsäure eingesetzt werden, gefolgt einer SC1 RCA Reinigung und einer Schlussbehandlung mit Flusssäure.
Bei B werden Schichten grob ausgerichtet. Ein Schmelzbondanlassen und eine Oxidation können ausgeführt werden, so zum Beispiel bei einer Temperatur von wenigstens 1100 °C, wobei höhere Temperaturen als 1200 °C in einigen Fällen angewendet werden können. Die Dicken der Oxidschicht 1852 können von etwa 1 µm +/- 0,1 µm hergestellt werden. Die Integrität der Bindung kann durch akustische Mikroskopie (SAM Scanning A-coustic Microscopy) und einem Waferlevel-Infrarotverfahren geprüft werden.
Bei C kann ein oberes Substrat geschliffen bzw. geläppt und ein chemisch-mechanisches Polierverfahren kann auf die Rückseite des Wafers NSS angewendet werden. Die Dicke der Geräteschicht 1754 kann 60 µm +/- 2 µm betragen.
Wie bereits oben erläutert, kann es vorteilhaft sein, während bestimmter Schritte die Topographie (Teilchen, Polysilizium, Oxide usw.) von den Oberflächen des Wafers zu entfernen, um so sicherzustellen, dass die Funktion des Bauteils nicht durch eine solche Topographie gestört wird.
19 stellt von der Seite her eine Querschnittsansicht eines optionalen (elektronischen) Halbleiter-Bauteils dar, das für die Messung von Bewegungen ausgelegt ist, gemäß einem Beispiel. In diesem Beispiel weist das erste Substrat 101 durch es hindurch ausgebildete Durchkontaktierungen auf, mit einer mit ihm verbundenen Geräteschicht 1962. Die Gerätschicht 1962 umfasst zwei in der gleichen Ebene wirkenden Sensoren 1972 und 1974 auf, die zur Abgabe eines Signals an die Kontakte 1960 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform erzeugen Bewegungsdifferenzen zwischen den Sensoren ein Signal, das ein Maß für die Bewegungsdifferenz ist. Folglich haben die Sensoren unterschiedliche Masse und/oder eine unterschiedliche Anzahl oder eine Gesamtfläche von Elektroden. Ein Leiter 1968 ist an einer Kappe bzw. Haube 1966 vorgesehen, die die Sensoren unter Bildung eines abgedichteten Hohlraums abdecken. Der Leiter 1968 kann einen Teil eines Kontakts bilden, um Differenzialsignal- bzw. Fehlersignalinformationen abzugeben. Eine Deckschicht 1956 (1956, 1956a, 1956b, 1956c) deckt einen Teil der Kontakte 1960 (1960, 1960a, 1960b) und eine Isolationsschicht 1958 (1958, 1958a, 1958b, 1958c) ab. In einem Beispiel sind die Kontakte 1960 durch Ätzen der dielektrischen Schicht über Teilen des Siliziumsubstrats 101 erzeugt, die zur Fortleitung eines Signals dienen.
Zusätzliche Anmerkungen
Die vorliegende Erfindung kann mit Hilfe verschiedener Beispiele beschrieben werden. Das Beispiel 1 kann einen Gegenstand enthalten (wie zum Beispiel ein System, eine Vorrichtung, ein Verfahren, ein fassbares maschinenlesbares Medium und dergleichen), das elektrische isolierende Durchkontaktierungen enthalten kann, die in einem Substrat vorgesehen sind, das auf solche Weise erzeugt worden ist, dass eine hermetische Versiegelung bzw. Abdichtung zwischen dem oberen Ende der Durchkontaktierung und dem Boden bzw. unteren Ende der Durchkontaktierung entsteht. Optional kann das Beispiel ein Vakuum von 10 mTorr über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten.
Im Beispiel 2 kann ein System oder eine Vorrichtung enthalten oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile des Beispiels 1, um Durchkontaktierungen zu enthalten, deren Gräben durch ein reaktives Ionentiefenätzen (DRIE) hergestellt sind, die mit einem Dielektrikum oder Nichtleiter ausgekleidet und die mit einem Material ausgefüllt werden können, so dass wenige oder keine Hohlräume bzw. Blasen entstehen.
Im Beispiel 3 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder beiden der Beispiele 1 und 2, bei denen die Füllung Polysilizium oder einen Halbleiter und ein Dielektrikum enthält. In einigen Fällen enthält die Füllung nicht nur ein Dielektrikum bzw. einen Nichtleiter.
Im Beispiel 4 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination von beliebigen Teilen von einem oder beiden der Beispiele 2 und 3, in denen die Füllung ein thermisches Oxid enthält.
Im Beispiel 5 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 2 bis 4, bei denen die Füllung Tetraethylorthoslikat (TEOS) hat
Im Beispiel 6 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 5, in denen das Polysilizium ein 580 °C Polysilizium (LPCVD), undotiertes Polysilizium (zum Beispiel in höchsten Maße gleichförmiges, feinkörniges Polysilizium) ist.
Im Beispiel 7 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem der Beispiele 2 bis 6, so dass sich ein mit einem reaktives Ionentiefenätzen, DRIE, hergestellter Graben im Querschnitt verjüngt.
Im Beispiel 8 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile des Beispiels 7 so dass der durch ein reaktives Ionentiefenätzen, DRIE, hergestellter Graben eine sich aufweitende Mundöffnung oder einen „Mund“ hat, der aus einem Einkristallsilizium hergestellt ist.
Im Beispiel 9 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile des Beispiels 8, der „Mund“ mit Hilfe eines isotropischen Ätzens (zum Beispiel Plasma-Ätzen, XeF2,eine Nassätzen und dergleichen sowie Kombinationen hiervon) oder durch eine stark verjüngendes reaktives Ionentiefenätzen, DRIE, hergestellt werden kann.
Im Beispiel 10 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile aus einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 9, bei denen die kritischen Abmessungen des oberen Teils und des unteren Teils bzw. des Bodenteils des Grabens wenigstens 30 µm und die Tiefe der Ätzung 5 µm bis 500 µm betragen kann.
Im Beispiel 11 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile aus einem oder mehreren der Beispiele 2 bis 10, bei denen das Dielektrikum bzw. der Nichtleiter einen Rücksprung oder eine Vertiefung unterhalb der Oberfläche des Substrats aufweisen kann.
Im Beispiel 12 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 2 bis 11, bei denen die Füllung unterhalb der Oberfläche des Substrats einen Rücksprung oder eine Vertiefung aufweisen kann.
Im Beispiel 13 kann ein System oder eine Vorrichtung enthalten oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem der Beispiele 2 bis 12, bei denen die Gräben eine oder mehrere Ausbuchtungen (loops) haben.
Im Beispiel 14 kann ein System oder eine Vorrichtung eine dielektrische Isolierung und hermetisches Versiegeln einer oder mehrerer Durchkontaktierungen in einem Substrat aufweisen, bei dem eine Kavität in die Oberfläche selektiv geätzt ist, wobei die Kavität wenigstens einen Teil der einen oder mehreren Durchkontaktierungen umschließt.
Im Beispiel 15 kann ein System oder eine Vorrichtung enthalten oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile des Beispiels 14, wobei die Kavität eine Tiefe zwischen 0,001 µm und 1000 µm hat.
Im Beispiel 16 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder beiden der Beispiele 14 und 15 bei denen zunächst eine oder mehrere Durchkontaktierungen hergestellt werden gefolgt von der Herstellung der Kavität.
Im Beispiel 17 kann ein System oder eine Vorrichtung enthalten oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 14 bis 16, bei denen zunächst die Kavität erzeugt wurde, gefolgt von der Erzeugung einer oder mehrerer Durchkontaktierungen.
Im Beispiel 18 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 14 bis 17, bei denen sich die Durchkontaktierungen vollständig innerhalb der Kavität befinden.
Im Beispiel 19 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 14 bis 18, bei denen der Abstand zwischen dem Rand der Kavität zu einer Durchkontaktierung nicht weniger als 5 µm beträgt.
Im Beispiel 20 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 13 und kann mit einem oder mehreren der Beispiele 14 bis 19 kombiniert werden.
Das Beispiel 21 kann einen Gegenstand enthalten (wie zum Beispiel ein System, eine Vorrichtung, ein Verfahren, ein fassbares maschinenlesbares Medium und dergleichen), das in einem Substrat („Durchkontaktierungs-Substrat“) elektrisch isolierende und hermetisch abdichtende Durchkontaktierungen, bei dem eine Kavität in eine oder beide Oberflächen eines Substrats in ausgewählten Bereichen geätzt ist und ein 2. Substrat („Geräte-Substrat“) an das Durchkontaktierungs-Substrat verbunden ist.
Im Beispiel 22 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile des Beispiels 21, in dem eines oder mehrere der Substrate aus einem Silizium- Einkristall (SCS) gefertigt sind.
Im Beispiel 23 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile einer oder mehrerer der Beispiele 21 und 22, in denen wenigstens eine der Bindungen eine Fusions- bzw. Schmelzbindung (hydrophob, hydrophil und dergleichen) ist.
Im Beispiel 24 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder eine Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 21 bis 23, B dem wenigstens eine Verbindung eine eutektische Verbindung, eine anodische Bindung oder eine Klebeverbindung ist.
Im Beispiel 25 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 9, bei denen die kritischen Dimensionen des oberen Teils und des unteren Teils bzw. des Bodenteils des Grabens wenigstens 30 µm und die Tiefe der Ätzung 5 µm bis 500 µm beträgt.
Im Beispiel 26 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile der Beispiele 21 bis 25, in denen das Gerätesubstrat eine Dicke von 2 µm bis 1000 µm haben kann.
Im Beispiel 27 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 2 bis 19 und kann optional mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 21 bis 26 kombiniert werden.
Im Beispiel 28 kann der Gegenstand (wie zum Beispiel ein System, eine Vorrichtung, ein Verfahren, ein fassbares maschinenlesbares Medium oder dergleichen) einen Kondensator eines Sensors für Bewegungen aus der gleichen Ebene heraus (zum Beispiel vertikale Bewegungen) aufweisen, bei dem eine Elektrode aus einem Gerätesubstrat gebildet ist, das über eine leitfähige Waferverbindung an einen Kontakt angekoppelt ist, der an das TSV-Substrat innerhalb des TSV Grabens gekoppelt ist, und eine andere Elektrode durch einen Kontakt gebildet sein kann, der an das TSV-Substrat außerhalb des TSV Grabens gekoppelt ist, bei denen der Kontakt 1 und der Kontakt 2 mit Hilfe einer Durchkontaktierung, die in einem der Beispiele 1 bis 27 beschrieben ist, isoliert sein kann.
Im Beispiel 29 kann der Gegenstand (wie zum Beispiel ein System, eine Vorrichtung, ein Verfahren, ein fassbares maschinenlesbares Medium oder dergleichen) einen SensorKondensator, zum Beispiel einen eine Kammstruktur enthaltenden Kondensator enthalten, bei denen eine Elektrode durch ein Gerätesubstrat gebildet ist, das über eine leitfähige Waferverbindung an einen Kontakt angekoppelt ist, der an das TSV-Substrat innerhalb des TSV Grabens gekoppelt ist, und eine andere Elektrode durch einen Kontakt gebildet sein kann, der an das TSV-Substrat außerhalb des TSV-Grabens gekoppelt ist, bei denen der Kontakt 1 und der Kontakt 2 mit Hilfe einer Durchkontaktierung, die in einem der Beispiele 1 bis 27 beschrieben ist, isoliert sein können.
Im Beispiel 30 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 29 mit Sensor-Kondensatoren für in der gleichen Ebene oder aus der Ebene heraus erfolgenden Bewegungen, die auf dem gleichen Gerätesubstrat unter Verwendung der TSV nach einem oder mehreren der Beispiele hergestellt sind.
Im Beispiel 31 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination aus beliebigen Teilen von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 20, wobei jedoch Zwischenräume in der Geräteschicht ausgebildet sind.
Im Beispiel 32 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 31, jedoch mit der TSV auf der anderen Seite der Geräteschicht.
Im Beispiel 33 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 32, aber mit TSVs auf beiden Seiten der Geräteschicht.
Im Beispiel 34 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 33, aber mit einer mit der anderen Seite des Gerätessubstrats verbundenen Kappe bzw. Haube.
Im Beispiel 35 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile einer oder mehrerer der Beispiele 1 bis 34, wobei die Haube unter Verwendung eines Siliziumaufschmelzprozesses verbunden ist.
Im Beispiel 36 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert werden mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile eines oder mehrerer der Beispiele 1 bis 35, wobei die Haube unter Verwendung eines Verbindungsprozesses mit leitfähigen Material verbunden ist.
Im Beispiel 37 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 36, wobei die Haube unter Verwendung eines glasbasiertem Verfahrens verbunden ist.
Im Beispiel 38 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 37, wobei die Haube unter Verwendung eines einen Klebstoff verwendenden Verfahrens verbunden ist.
Im Beispiel 39 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 38, wobei jedoch die Haube eine oder mehrere die Hauben tragende Bauteile in Form einer Säule aufweist, wobei eine von ihnen die Biegung der Haube während des plastischen Überformens vermindert, und worin die Verbindung zwischen der Säule und der Geräteschicht die gleiche sein kann wie zwischen der Haube und der Geräteschicht.
Im Beispiel 40 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 39, wobei jedoch eine oder mehrere der die Hauben stützenden Bauteile einen Hohlraum bzw. eine Kavität bilden, die jede unter einem anderen Druck oder unter einem anderen Grad der Dichtheit abgedichtet ist, um die Performance der unterschiedlichen Geräte, wie zum Beispiel Beschleunigungssensoren, die bei Umgebungsdruck abgedichtet sind, oder Kreiseln, die unter Vakuum verschlossen sind, zu optimieren.
Im Beispiel 41 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination beliebiger Teile von einem oder mehreren der Beispiele 1 bis 40, aber mit einer Haube, die wenigstens eine der Kavitäten mit einem Metall beschichtet ist, um eine Elektrode mit niedrigem spezifischen Widerstand und eine elektrostatischen Abschirmung zu bilden.
Im Beispiel 42 kann ein System oder eine Vorrichtung aufweisen oder kann optional kombiniert sein mit einem beliebigen Teil oder einer Kombination aus beliebigen Teilen eines oder mehrerer der Beispiele 1 bis 41, bei denen die Füllung aus 2 oder mehr Materialien besteht.
Jedes der nicht beschränkenden Beispiele kann für sich alleine stehen oder kann in verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert sein.
Die oben gegebene Beschreibung enthält Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen im Wege der Illustration spezielle Ausführungsformen in denen die Erfindung verwirklicht sein kann. Auf diese Ausführungsformen wird auch als „Beispiele“ Bezug genommen. Solche Beispiele können zu den dargestellten und beschriebenen Elementen zusätzliche Elemente aufweisen. Die hier genannten Erfinder denken auch an Beispiele, in denen nur jene dargestellten oder beschriebenen Elemente vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung schließt auch Beispiele ein, die beliebige Kombinationen oder Permutationen dieser dargestellten und beschriebenen Elemente (oder eine oder mehrere Aspekte hiervon) verwenden, entweder mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder eines oder mehrerer Aspekte hiervon) oder mit Bezug auf andere Beispiele (oder eines oder mehrerer Aspekte von diesen), die hier dargestellt und beschrieben sind.

Claims

Bauteil, mit einem Substrat (101) mit wenigstens einer in dem Substrat (101) vorgesehenen Durchkontaktierung, bei dem das Substrat (101) aufweist: einem Graben (280) mit einem im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, wobei sich der Graben (280) durch das Substrat (101) zwischen einer unteren Fläche (681) des Substrats (101) und einer oberen Fläche (282) des Substrats (101) erstreckt, bei dem sich ein oberes Ende des Grabens (280) zu einer oberen Öffnung (383) und ein unteres Ende des Grabens (280) zu einer unteren Öffnung (684) öffnet und die obere Öffnung (383) größer als die untere Öffnung (684) ist wobei, wenn jede Seitenwand des Grabens (280) bis zur oberen Fläche (282) des Substrats (101) erstreckt ist, die Seitenwände eines Mundes (304, 404) nicht vertikal sind, wobei dieser Mund (304, 404) die obere Öffnung (383) umgibt und sich zwischen der oberen Fläche (282) und der oberen Öffnung (383) erstreckt und die Mundöffnung an der oberen Fläche (282) größer als die obere Öffnung (383) des Grabens (280) ist, und bei dem die wenigstens eine Durchkontaktierung eine dielektrische Schicht (204) auf einer inneren Fläche des Grabens (280) aufweist und eine in dem Graben (280) vorgesehene Füllung (203) aufweist, wobei die dielektrische Schicht zwischen der Füllung und dem Substrat (101) eingeschlossen ist, wobei der Graben (280) einen Bereich in dem Substrat (101) definiert, bei dem ein innerer Abschnitt des Substrats (101) in dem Bereich liegt und ein äußerer Abschnitt den Bereich umschließt, und wobei der innere Abschnitt dielektrisch von dem äußeren Abschnitt isoliert ist.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Substrat (101) aus einem Silizium-Einkristall gefertigt ist.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei die Füllung und die dielektrische Schicht zum Substrat (101) hin hermetisch abgedichtet sind.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei sich der Graben (280) von der oberen Öffnung (383) zur unteren Öffnung (684) zunehmend verengt.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei der Mund (304, 404) ein kurvenförmiger Mund (304) ist, der einen kurvenförmigen Querschnitt hat, oder der Mund (304, 404) ein im Wesentlichen linearer Mund (404) mit einem im Wesentlichen linearen Querschnitt, der einen Trichter von verschiedener Neigung als der übrige Teil des Grabens (280) bildet, ist.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht (204) unterhalb der Substratoberfläche eine Aussparung hat und in der die Füllung wenigstens ein Polysilizium oder eine Mischung aus einem Halbleiter und einem Dielektrikum aufweist, und die Füllung unterhalb der oberen Fläche (282) des Substrats (101) eine Vertiefung aufweist.
Verfahren zur Bildung wenigstens einer Durchkontaktierung in einem Halbleitersubstrat (101), das umfasst: das Ausbilden eines Grabens (280) mit einem im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, wobei das Ausbilden des Grabens (280) durch das Substrat (101) zwischen einer unteren Seite (681) des Substrats (101) und einer oberen Seite (282) des Substrats (101) mit der Öffnung (383) des Grabens (280) zu einer oberen Öffnung an der oberen Seite (282) und zu einer unteren Öffnung bei der unteren Seite (681) hin erfolgt und die obere Öffnung (383) größer als die untere Öffnung (684) ausgebildet wird, das Ausbilden eines Mundes (304, 404), der sich zwischen der oberen Seite (282) und der oberen Öffnung (383) erstreckt, wobei die Mundöffnung an der oberen Seite (282) größer als die obere Öffnung (383) des Grabens (280) ist, das Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Innenwand des Grabens (280) und das Ausfüllen des Grabens (280) mit einer Füllung, wobei die dielektrische Schicht zwischen der Füllung und dem Substrat (101) eingeschlossen ist, wobei der Graben (280) einen Bereich in dem Substrat (101) definiert, bei dem ein innerer Abschnitt des Substrats (101) in dem Bereich liegt und ein äußerer Abschnitt den Bereich umschließt, und wobei der innere Abschnitt dielektrisch von dem äußeren Abschnitt isoliert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Ausbilden des Grabens (280) mit einem reaktiven Ionentiefenätzen (DRIE) erfolgt, wobei das Füllen des Grabens (280) mit der Füllung das Füllen des Grabens (280) mit einem Polysilizium umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ausbilden des Mundes (304, 404) das Ätzen des Mundes mit einem den Graben (280) stark verengenden reaktiven Ionentiefenätzen (DRIE) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Mund (304, 404) ein kurvenförmiger Mund (304) ist, der einen kurvenförmigen Querschnitt hat, oder der Mund (304, 404) ein im Wesentlichen linearer Mund (404) mit einem im Wesentlichen linearen Querschnitt, der einen Trichter von verschiedener Neigung als der übrige Teil des Grabens (280) bildet, ist.