多孔基板中的通孔的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種微電子單元(10)，所述微電子單元可包括具有正面(22)和背面(21)以及在其中具有有源半導體器件的基板(20)，所述基板具有以對稱或非對稱分布的方式布置在所述背面的整個區域上的多個開口(12)、連接到暴露在所述正面處的第一焊盤和第二焊盤(24)的第一導電通孔和第二導電通孔(50)以及在所述開口的相應開口內延伸的多個第一導電互連件和第二導電互連件(40)。所述多個第一導電互連件(40)可通過所述開口(12)中的至少一個與所述多個第二導電互連件(40)分隔開，所述至少一個開口至少部分地填充有絕緣材料(70)。所述開口(12)的分布可包括在第一方向D1上間隔開的至少m個開口以及在橫向于所述第一方向的第二方向D2上間隔開的n個開口。
【專利說明】多孔基板中的通孔
[0001]相關專利申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求2011年4月22日提交的美國專利申請序列號13/092，495的權益，其公開內容據此以引用方式并入本文。
【背景技術】
[0003]本發明涉及微電子裝置的封裝，尤其涉及半導體器件的封裝。
[0004]微電子元件通常包括半導體材料例如硅或砷化鎵的薄板，該薄板通常被稱為裸片或半導體芯片。半導體芯片通常作為單獨的預封裝的單元提供。在一些單元設計中，將半導體芯片安裝到基板或芯片載體，該基板或芯片載體繼而安裝在電路面板諸如印刷電路板上。
[0005]有源電路被制造在半導體芯片的第一面(例如正面）中。為了有利于電連接到有源電路，芯片在相同的面上設有接合焊盤。接合焊盤通常以規則的陣列放置，其或者圍繞裸片的邊緣放置，或者對于許多存儲器裝置而言放置在裸片的中心。接合焊盤通常由大約O. 5μπι厚的導電金屬諸如銅或鋁制成。接合焊盤可包括單層或多層金屬。接合焊盤的尺寸將隨器件類型而有所不同，但其側邊通常測得為數十至數百微米。
[0006]使用硅通孔（TSV)將接合焊盤與半導體芯片的與第一面相對的第二面(例如背面）連接。常規的通孔包括穿過半導體芯片的孔以及從第一面延伸穿過該孔到達第二面的導電材料。接合焊盤可以電連接到通孔，以允許在接合焊盤與半導體芯片的第二面上的導電元件之間建立連通。
[0007]常規的TSV孔可減小能夠用于容納有源電路的第一面的所述部分。在可用于有源電路的第一面上的可用空間的這種減小可能增加制備每個半導體芯片所需的硅量，從而潛在地增加每個芯片的成本。
[0008]由于通孔內部的非最佳應力分布以及在例如半導體芯片與結合有芯片的結構之間的熱膨脹系數（CTE)失配，因此常規的通孔可能面臨可靠性方面的挑戰。例如，當半導體芯片內的導電通孔經由相對薄和剛性的電介質材料而絕緣時，在通孔內可能存在顯著的應力。另外，當半導體芯片結合到聚合物基板的導電元件時，芯片和基板的較高CTE結構之間的電連接將由于CTE失配而承受應力。
[0009]在芯片的任何物理布置方式中，尺寸是重要的考慮因素。隨著便攜式電子裝置的迅速發展，使芯片的物理布置方式更為緊湊這一需要變得越來越強烈。僅以舉例的方式，通常稱為“智能手機”的裝置將移動電話的功能與強大的數據處理器、存儲器和輔助裝置例如，全球定位系統接收器、電子相機、局域網絡連接、以及高分辨率顯示器和相關的圖像處理芯片集成在一起。此類裝置可以提供諸如全互聯網連接、包括全分辨率視頻在內的娛樂、導航、電子銀行服務以及甚至更多的功能，所有這些功能全部存在于一臺袖珍型裝置中。復雜的便攜式裝置需要將很多芯片組裝到小的空間中。此外，一些芯片具有通常被稱為I/o的多個輸入和輸出連接。這些I/o必須與其他芯片的I/O互連。所述互連應當是短的，并且應當具有低阻抗以最小化信號傳播延遲。形成所述互連的元件不應顯著增大組件的尺寸。類似的需求在例如數據服務器(諸如在互聯網搜索引擎中使用的那些）的其他應用中出現。例如，在復雜的芯片之間提供多個短的低阻抗互連的結構可以增大搜索引擎的帶寬并降低其功率消耗。
[0010]雖然已在半導體通孔的形成和互連方面取得了進展，但是仍然需要改進以最小化半導體芯片的尺寸，同時增強電互連的可靠性。本發明的這些屬性可通過如下文所述構造的微電子封裝而實現。
【發明內容】
[0011]根據本發明的一個方面，微電子單元可包括半導體基板，所述半導體基板具有正面和遠離所述正面的背面并且在其中實施有多個有源半導體器件，該基板具有暴露在正面處的多個導電焊盤、以對稱或非對稱分布的方式布置在整個背面區域上的多個開口、與所述多個導電焊盤中的相應第一焊盤和第二焊盤電連接的第一導電通孔和第二導電通孔、在所述開口的相應的開口內延伸的多個第一導電互連件和第二導電互連件、以及暴露在背面處以用于與外部元件互連的第一導電觸點和第二導電觸點。
[0012]開口的分布可包括在沿背面的第一方向上間隔開的至少m個開口和在沿背面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開的至少η個開口。m和η中的每一者均可大于I。每個第一導電互連件可連接到第一導電通孔。每個第二導電互連件可連接到第二導電通孔。第一導電觸點和第二導電觸點可分別電連接到第一導電互連件和第二導電互連件。所述多個第一導電互連件可在基本平行于正面的水平方向上通過所述多個開口中的至少一個與所述多個第二導電互連件分隔開。所述至少一個開口可至少部分地填充有絕緣電介質材料。
[0013]在具體實施例中，每個導電互連件可包括在基本上垂直于正面的豎直方向上延伸的部分。所述多個第一導電互連件可在水平方向上通過半導體基板的材料彼此分隔開。在一個實施例中，每個 導電互連件可在水平方向上具有5微米或更小的寬度。在示例性實施例中，每個導電通孔可具有截頭圓錐體形狀。在具體實施例中，第一導電觸點和第二導電觸點可在基本上垂直于正面的豎直方向上與相應的多個第一導電互連件和第二導電互連件對齊。在一個實施例中，每個焊盤可具有暴露在正面處的頂面和遠離該頂面的底面。第一導電通孔可從相應的第一焊盤和第二焊盤的底面延伸穿過所述第一焊盤和第二焊盤到達其頂面。
[0014]在示例性實施例中，第一導電通孔和第二導電通孔可不延伸穿過相應的第一焊盤和第二焊盤。在具體實施例中，微電子單元也可包括至少一個小孔。每個小孔可從所述開口中的兩個或更多個延伸至所述焊盤中的相應一個焊盤的至少底面。第一導電通孔和第二導電通孔可在所述至少一個小孔的相應的第一小孔和第二小孔內延伸。在一個實施例中，第一導電通孔和第二導電通孔可包括摻雜的半導體材料。在示例性實施例中，第一導電通孔和第二導電通孔可分別直接連接到第一焊盤和第二焊盤。在具體實施例中，第一導電通孔和第二導電通孔可通過在第一焊盤和第二焊盤之間延伸的中間導電結構與相應的第一焊盤和第二焊盤電連接。
[0015]根據本發明的另一個方面，互連基板可包括如下基板：其具有小于8ppm/°C的有效CTE,具有第一表面和遠離所述第一表面的第二表面,并具有在第一表面和第二表面之間延伸的多個開口、多個第一導電互連件和第二導電互連件、以及暴露在第一表面和第二表面處以用于與外部元件互連的第一導電觸點組和第二導電觸點組，其中每個導電互連件在開口的相應一個內延伸并具有與第一表面和第二表面相鄰的末端。所述開口能夠以對稱或非對稱分布的方式布置在第一表面的整個區域上。所述開口中的至少m個開口可在沿第一表面的第一方向上間隔開，并且至少η個開口可在沿第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開。m和η中的每一者均可大于I。
[0016]每組第一導電觸點可包括暴露在第一表面處的第一導電觸點和暴露在第二表面處的第一導電觸點，并且所述多個第一導電互連件與此組第一導電觸點電連接。每組第二導電觸點可包括暴露在第一表面處的第二導電觸點和暴露在第二表面處的第二導電觸點，并且多個第二導電互連件與此組第二導電觸點電連接。所述多個第一導電互連件可在基本上平行于第一表面的水平方向上通過絕緣構件與所述多個第二導電互連件分隔開，所述絕緣構件在位于第一表面和第二表面之間并至少部分地填充有絕緣電介質材料的所述多個開口中的至少一個內延伸。
[0017]在一個實施例中，每個導電互連件可包括在基本上垂直于第一表面的豎直方向上延伸的部分。所述多個第一導電互連件可在水平方向上通過半導體基板的材料彼此分隔開。在具體實施例中，每個導電互連件可在水平方向上具有5微米或更小的寬度。在示例性實施例中，第一導電觸點組和第二導電觸點組可在基本上垂直于第一表面的豎直方向上與相應的所述多個第一導電互連件和第二導電互連件對齊。在一個實施例中，每個開口可襯有電介質層。
[0018]根據本發明的另一個方面，互連基板可包括如下基板：其具有小于8ppm/°C的有效CTE,具有第一表面和遠離所述第一表面的第二表面,并具有在第一表面和第二表面之間延伸的多個開口、在開口的第一子集的相應開口內延伸的多個導電互連件以及至少部分地在開口的第二子集的相應開口內延伸的絕緣電介質材料。在具體實施例中，絕緣電介質材料可完全填充開口的第二子集的相應開口。在一個實施例中，開口的第二子集可包括比開口的第一子集更多的開口。
[0019]根據本發明的另一個方`面，互連基板可包括具有第一表面和遠離所述第一表面的第二表面且具有小于8ppm/°C的有效CTE的基板,該基板具有在第一表面和第二表面之間延伸穿過第一材料區域的多個開口，每個開口具有分別與第一表面和第二表面相鄰的第一末端和第二末端。互連基板還可包括在開口的第一子集的相應開口內延伸的多個導電互連件，每個導電互連件具有與第一表面和第二表面相鄰的第一末端和第二末端。互連基板還可包括在開口的第二子集的相應開口內延伸的多個絕緣構件，每個絕緣構件具有位于鄰近第一表面和第二表面的相應開口內的第一端部和相對的第二端部，該第一端部和第二端部基本上由電介質材料組成，該電介質材料與第一材料不同。
[0020]導電互連件中的至少兩個可通過至少一個絕緣構件彼此分隔開，使得沒有電流可流過所述至少兩個導電互連件之間的絕緣構件，并且沒有電流可流過第一端部和第二端部之間的絕緣構件。在一個實施例中，絕緣構件可包括第一端部和第二端部之間的空隙。在具體實施例中，基板可基本上由半導體材料組成。在示例性實施例中,基板可基本上由玻璃或陶瓷材料組成。
[0021]本發明的另外方面提供了包括根據本發明上述方面所述的導電通孔結構、根據本發明上述方面所述的復合芯片、或這兩者以及其他電子器件的系統。例如，該系統可以設置在單個外殼中，所述外殼可以是便攜式外殼。根據本發明的該方面的優選實施例的系統可能比類似的常規系統更加緊湊。
[0022]根據本發明的另一個方面，一種制造微電子單元的方法可包括：形成從半導體基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸的多個開口，所述基板具有暴露在第二表面處的多個導電焊盤；形成在所述開口中的相應開口內延伸的多個第一導電互連件和第二導電互連件；以及形成與所述多個導電焊盤中的相應第一焊盤和第二焊盤電連接的第一導電通孔和第二導電通孔。所述開口能夠以對稱或非對稱分布的方式布置在第一表面的整個區域上。所述開口中的至少m個開口可在沿第一表面的第一方向上間隔開，并且至少η個開口可在沿第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開。m和η中的每一者均可大于I。該基板可實施有多個有源半導體器件。每個第一導電互連件可電連接到第一導電通孔。每個第二導電互連件可電連接到第二導電通孔。
[0023]在示例性實施例中，該方法還可包括沉積至少部分地填充多個開口中的至少一個的絕緣電介質材料。所述多個第一導電互連件可在基本平行于第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的至少一個與所述多個第二導電互連件分隔開。在具體實施例中，每個導電互連件可包括在基本上垂直于第一表面的豎直方向上延伸的部分。所述多個第一導電互連件可在基本上平行于第一表面的水平方向上通過半導體基板的材料彼此分隔開。
[0024]根據本發明的另一個方面，一種制造微電子單元的方法可包括：形成從半導體基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸的多個開口，所述基板具有暴露在第二表面處的多個導電焊盤；移除在開口的第一子集和第二子集的相應開口之間延伸的半導體基板的材料以形成占據與開口的相應第一子集和第二子集共延伸的區域的相應第一腔體和第二腔體；形成在相應的第一腔體和第二腔體內延伸的第一導電互連件和第二導電互連件；以及形成與所述多個導電焊盤中的相應第一焊盤和第二焊盤電連接的第一導電通孔和第二導電通孔。
[0025]所述開口能夠以對稱或非對稱分布的方式布置在第一表面的整個區域上。所述開口中的至少m個開口可在沿第一表面的第一方向上間隔開，并且至少η個開口可在沿第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開。m和η中的每一者均可大于I。該基板可實施有多個有源半導體器件。所述第一導電通孔和第二導電通孔可與相應的第一導電互連件和第二導電互連件電連接。
[0026]在具體實施例中，該方法還可包括沉積至少部分地填充所述多個開口中的至少一個的絕緣電介質材料。所述第一導電互連件可在基本平行于第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的至少一個與所述第二導電互連件至少部分地分隔開。在一個實施例中，所述方法還可包括形成被暴露以用于與外部元件互連的第一導電觸點和第二導電觸點，所述第一導電觸點和第二導電觸點分別電連接到第一導電互連件和第二導電互連件。在示例性實施例中，第一導電觸點和第二導電觸點可在基本上垂直于第一表面的豎直方向上與相應的第一導電互連件和第二導電互連件對齊。在具體實施例中，該方法還可包括形成第一小孔和第二小孔，該第一小孔和第二小孔通過從上述第二表面上方施加到相應的第一焊盤和第二焊盤的處理延伸穿過相應的第一焊盤和第二焊盤。
[0027]在一個實施例中,第一導電通孔和第二導電通孔可在相應的第一小孔和第二小孔內形成并且延伸穿過相應的第一焊盤和第二焊盤。在示例性實施例中，每個導電通孔的觸點部分可暴露在第二表面處以用于與外部元件互連。在具體實施例中，形成第一小孔和第二小孔的步驟可包括從半導體基板移除材料，使得小孔部分地延伸穿過半導體基板的厚度。在一個實施例中，可執行形成第一小孔和第二小孔的步驟，使得每個相應的第一導電互連件和第二導電互連件的表面暴露在相應的小孔內。在不例性實施例中，所述多個開口可被形成為使得第一導電通孔和第二導電通孔暴露在所述多個開口的一些內并且第一導電互連件和第二導電互連件被形成為分別與第一導電通孔和第二導電通孔接觸。
[0028]根據本發明的另一個方面，一種制造互連基板的方法可包括：形成多個開口，所述多個開口從具有小于8ppm/°C的有效CTE的基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸；形成多個第一導電互連件和第二導電互連件；以及形成暴露在第一表面和第二表面處以用于與外部元件互連的第一導電觸點組和第二導電觸點組。所述開口能夠以對稱或非對稱分布的方式布置在第一表面的整個區域上。所述開口中的至少m個開口可在沿第一表面的第一方向上間隔開，并且至少η個開口可在沿第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開。m和η中的每一者均可大于I。
[0029]每個導電互連件可在開口的相應之一內延伸并且可以具有與第一表面和第二表面相鄰的末端。每組第一導電觸點可包括暴露在第一表面處的第一導電觸點和暴露在第二表面處的第一導電觸點，其中多個第一導電互連件與此組第一導電觸點電連接。每組第二導電觸點可包括暴露在第一表面處的第二導電觸點和暴露在第二表面處的第二導電觸點，并且所述多個第二導電互連件與此組第二導電觸點電連接。
[0030]在一個實施例中，該方法還可包括沉積至少部分地填充所述多個開口中的至少一個的絕緣電介質材料。所述多個第一導電互連件可在基本平行于第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的至少一個與所述多個第二導電互連件分隔開。在具體實施例中，每個導電互連件可包括在基本上垂直于第一表面的豎直方向上延伸的部分。所述多個第一導電互連件可在基本上平行于第一表面的水平方向上通過基板的材料彼此分隔開。
[0031]根據本發 明的另一個方面，一種制造互連基板的方法可包括：形成多個開口，所述多個開口從具有小于8ppm/°C的有效CTE的基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸；移除在開口的第一子集和第二子集的相應開口之間延伸的半導體基板的材料以形成占據與開口的相應第一子集和第二子集共延伸的區域的相應第一腔體和第二腔體；形成在相應的第一腔體和第二腔體內延伸的第一導電互連件和第二導電互連件；以及形成暴露在第一表面和第二表面處以用于與外部兀件互連的第一導電觸點組和第二導電觸點組。
[0032]所述開口能夠以對稱或非對稱分布的方式布置在第一表面的整個區域上。所述開口中的至少m個開口可在沿第一表面的第一方向上間隔開，并且至少η個開口可在沿第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開。m和η中的每一者均可大于I。第一導電互連件和第二導電互連件中的每一個可具有與第一表面和第二表面相鄰的末端。每組第一導電觸點可包括暴露在第一表面處的第一導電觸點和暴露在第二表面處的第一導電觸點，并且第一導電互連件與此組第一導電觸點電連接。每組第二導電觸點可包括暴露在第一表面處的第二導電觸點和暴露在第二表面處的第二導電觸點，并且第二導電互連件與此組第二導電觸點電連接。
[0033]在一個實施例中，該方法還可包括沉積至少部分地填充所述多個開口中的至少一個的絕緣電介質材料。所述第一導電互連件可在基本平行于第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的至少一個與所述第二導電互連件至少部分地分隔開。在示例性實施例中，該方法還可包括在形成導電觸點的步驟之前從第二表面移除材料，使得在第一表面和第二表面之間的半導體基板的厚度減小，并使得每個導電互連件的表面在第二表面處暴露。在具體實施例中，基板可基本上由半導體材料組成。在一個實施例中，基板可基本上由玻璃或陶瓷材料組成。
[0034]在示例性實施例中，形成多個開口的步驟可通過各向異性刻蝕執行，使得多孔硅的區域被制備成從基板的第一表面延伸。在一個實施例中，對稱或非對稱分布的開口的位置可不由掩膜所決定。在具體實施例中，第一導電通孔和第二導電通孔能夠連接到相應的第一電位和第二電位。在示例性實施例中，沉積絕緣電介質材料的步驟可在形成導電互連件的步驟之前執行。
【專利附圖】
【附圖說明】 [0035]圖IA為示出了根據本發明的一個實施例的通孔結構的側面剖視圖。
[0036]圖IB為沿圖IA的線1B-1B截取的圖IA的微電子單元的俯視剖視圖，其示出了位于虛線中的導電觸點位置的投影。
[0037]圖IC為圖IA的微電子單元的局部剖視圖，其示出了包括電介質層的通孔結構的一個實施例，所述電介質層位于暴露在基板背面處的導電觸點的一些部分之下。
[0038]圖2A-2C和2E-2I為示出根據圖IA和IB中所示本發明實施例的制造過程的各階段的剖視圖。
[0039]圖2D為橫跨線2D-2D截取的圖2C中所示制造階段的一部分的放大局部剖視圖。
[0040]圖3A為示出了根據另一個實施例的通孔結構的側面剖視圖。
[0041]圖3B為沿圖3A的線3B-3B截取的圖3A的微電子單元的俯視剖視圖，其示出了位于虛線中的導電觸點位置的投影。
[0042]圖4為示出了根據另一個實施例的通孔結構的剖視圖。
[0043]圖5為示出了根據另一個實施例的通孔結構的剖視圖。
[0044]圖6A-6E為示出根據圖5中所示本發明實施例的制造過程的各階段的剖視圖。
[0045]圖7為示出了根據另一個實施例的通孔結構的剖視圖。
[0046]圖8A和SB為示出根據圖7中所示本發明實施例的制造過程的各階段的剖視圖。
[0047]圖9為根據本發明一個實施例的系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0048]如圖IA和IB所示，微電子單元10可包括具有背面或第一表面21和遠離所述背面或第一表面21的正面或第二表面22的硅基板20、以及在所述正面和背面之間延伸穿過的多個硅通孔30 ( “TSV”）。
[0049]在一些實施例中，微電子單元10可以是半導體芯片、晶圓等。基板20優選地具有小于8*10_6/°C (或ppm/°C)的熱膨脹系數（“CTE”）。在具體實施例中，基板20可具有小于7*10_6/°C的CTE。基板20可基本上由無機材料諸如硅組成。在基板20由諸如硅的半導體制成的實施例中，多個有源半導體器件(例如，晶體管、二極管等)可設置在位于正面22處和/或正面下方的有源半導體區域23中。正面22和背面21之間的基板20的厚度通常小于200 μ m并且可能顯著更小,例如130 μ m、70 μ m或甚至更小。
[0050]在圖IA中，平行于背面21的方向在本文中被稱為“水平”或“橫向”方向，而垂直于背面的方向在本文中被稱為“向上”或“向下”方向且在本文中還被稱為“豎直”方向。在本文中提到的方向處于所提及結構的參照系中。因此，這些方向可以在垂直或重力參照系中以任意取向設置。在陳述一個特征設置在“一個表面上方”比另一個結構更大的高度處時，是指在同樣的垂直方向上所述一個結構與所述表面的距離大于所述另一個結構與所述表面的距離。相反，在陳述一個結構設置在“一個表面上方”比另一個結構更小的高度處時，是指在同樣的垂直方向上所述一個結構與所述表面的距離小于所述另一個結構與所述表面的距離。
[0051]基板20還可包括暴露在正面22處的多個導電焊盤24。雖然未特別地在圖IA和IB中示出，但是在有源半導體區域23中的有源半導體器件通常電連接到導電焊盤24。因此，有源半導體器件可通過所采用的在基板20的一個或多個電介質層之內或上方延伸的配線而被以導電方式觸及。在一些實施例中（未不出），導電焊盤24可能不直接暴露在基板20的正面22處。相反，導電焊盤24可電連接到延伸至暴露在基板20的正面22處的端子的跡線。導電焊盤24和本文所公開的任何其他導電結構可由任何導電金屬包括例如銅、鋁或金制成。導電焊盤24和本文所公開的任何導電焊盤可具有包括圓形、橢圓形、三角形、正方形、矩形或任何其他形狀在內的任何俯視圖形狀。
[0052]如本公開中所使用，在陳述導電元件“暴露在”基板的表面處時，是指所述導電元件可用于與在垂直于所述基板表面的方向上從所述基板外部朝所述基板表面移動的理論點接觸。因此，暴露在基板的表面處的端子或其他導電元件可從該表面突出；可以與該表面齊平；或可相對于該表面凹進并穿過基板中的孔或凹陷暴露。
[0053]基板20還可包括位于正面22和導電焊盤24之間的電介質層25。電介質層25使導電焊盤24與硅基板20電絕緣。電介質層25可稱為微電子單元10的“鈍化層”。電介質層25可包含無機電介質材料或有機電介質材料或它們二者。電介質層25可包括電沉積的共形涂層或其他電介質材料，例如，可光成像的聚合材料，例如，焊料掩膜材料。基板20還可包括覆蓋在背面21上的另一個電介質層（未示出）。這種電介質層可使導電元件與基板20的背面21電絕緣。
[0054]在本文所述的實施例中，電介質層25的厚度可顯著小于基板20的厚度，使得基板可具有大致等于基板的材料的CTE的有效CTE，即便電介質層25的CTE顯著高于基板的材料的CTE。在一個實例中，基板20可具有小于8*10_6/°C (或ppm/°C)的有效CTE。
[0055]基板20還可包括從背面21朝著正面22延伸并部分地穿過硅基板20的多個開口
12。如圖IB所示，開口 12能夠以mXn陣列布置，m和η中的每一者均大于I。在具體實例中，所述多個開口能夠以對稱或非對稱分布的方式布置在背面21的整個區域上，其中至少m個在第一方向Dl上延伸并且η個在橫向于所述第一方向的第二方向D2上延伸，m和η中的每一者均大于I。
[0056]在具體實施例中(在圖2D中示出），開口 12可布置在不止一個陣列中，包括在微電子元件10的區域A中的mlXnl陣列以及在微電子元件的區域B中的m2 Xn2陣列，其中ml可能與m2相同或不同，nl可能與n2相同或不同。在其中ml與m2相同并且nl與n2相同的一個實例中，ml X nl陣列可在基本上平行于基板20的背面21的水平方向D3上從n2 Xm2陣列錯開。
[0057]基板20還可包括部分地延伸穿過基板20的厚度T的多個小孔14，每個小孔從兩個或更多個開口 12延伸穿過電焊盤24中的相應一個。每個小孔14包括內表面15，所述內表面以介于O至90度之間的角度從導電焊盤24延伸穿過基板20到達由正面22限定的水平面。內表面15可具有恒定的傾斜度或變化的傾斜度。例如，內表面15相對于由正面22限定的水平面的角度或傾斜度的大小可在內表面朝背面21進一步穿透時減小（即，變為較小正值或較小負值)。在具體實施例中，每個小孔14可在從相應的導電焊盤24朝著開口 12的方向上逐漸變小。在一些實例中，每個小孔14可具有任何三維形狀，除了別的以外，包括例如截頭圓錐體形、圓柱體形、立方體形或棱柱形。
[0058]開口 12可從背面21朝著正面22延伸超過一半，使得開口在垂直于背面21的方向上的高度Hl大于延伸穿過基板20的小孔14部分的高度H2。
[0059]所述多個硅通孔30可包括在開口 12的相應開口內延伸的多個導電互連件40、在小孔14的相應一些小孔內延伸的多個導電通孔50、以及暴露在背面22處以用于與外部元件互連的多個導電觸點60。在具體實施例中，所述多個TSV30中的第一 TSV30a和第二TSV30b可連接到相應的第一電位和第二電位。
[0060]每個TSV30可包括各自與單個共用導電通孔50和單個共用導電觸點60電連接的多個導電互連件40。在具體實例中，第一 TSV30a可包括在開口 12的相應一些開口內延伸的多個第一導電互連件40，每個第一導電互連件連接到單個共用的第一導電通孔50和單個共用的第一導電觸點60，并且第二 TSV30b可包括在開口的相應一些開口內延伸的多個第二導電互連件，每個第二導電互連件連接到單個共用的第二導電通孔和單個共用的第二導電觸點。
[0061]在一個實施例中，特定TSV30的所述多個導電互連件40中的每一個可包括在基本上垂直于背面21的豎直方向V上延伸的部分41，所述多個導電互連件在基本上平行于背面的水平方向H上通過硅基板20的材料彼此分隔開。在此類實施例中，每個導電互連件40的豎直延伸部分41能夠直接接觸與之相鄰的硅基板20的材料。在具體實例中，每個導電互連件40可以在水平方向H上具有5微米或更小的寬度W。
[0062]每個TSV30還可包括相應的導電通孔50。每個導電通孔50可在相應的小孔14內延伸并且可與相應的導電焊盤24電連接。如圖IA中所示，每個導電通孔50可延伸穿過相應的導電焊盤24并且可具有暴露在基板20的正面22處的觸點部分51。在此類實施例中，每個導電通孔50的外表面52可直接接觸暴露在相應的小孔14內的導電焊盤24的內表面
26。導電焊盤24的此內表面26可在暴露在基板20的正面22處的導電焊盤的頂面27與遠離所述頂面的底面28之間延伸。在一個實施例中，每個導電通孔50可以從相應導電焊盤24的底面28延伸穿過所述導電焊盤24到達其頂面27。
[0063]每個導電通孔50 (或本文所述的任何其他導電觸點）與微電子單元10外部的元件之間的連接可以通過導電塊或導電結合材料(未示出）進行。此類導電塊可包括具有相對低的熔融溫度的易熔金屬，如焊料、錫或包含多種金屬的低共熔混合物。作為另外一種選擇，此類導電塊可包括可潤濕金屬，例如銅或其他貴金屬或非貴金屬，其熔融溫度高于焊料或另一種易熔金屬。此類可潤濕金屬可以結合相應的特征，例如互連元件的易熔金屬特征。在具體實施例中，此類導電塊可包含散布在介質中的導電材料，例如導電膏，如金屬填充膏、焊料填充膏或各向同性的導電粘合劑或各向異性的導電粘合劑。
[0064]與相應的小孔14相似，每個導電通孔50的外表面52能夠以介于O和90度之間的角度從導電焊盤24延伸穿過基板20到達由正面22限定的水平面。外表面52可具有恒定的傾斜度或變化的傾斜度。例如，外表面52相對于由正面22限定的水平面的角度或傾斜度的大小可在外表面朝背面21進一步穿透時減小。在具體實施例中，每個導電通孔50可在從相應的導電焊盤24朝著開口 12的方向上逐漸變小。在一些實例中，每個導電通孔50可具有任何三維形狀，除了別的以外，包括例如截頭圓錐體形、圓柱體形、立方體形或棱柱形。
[0065]如圖IA所示，導電通孔50是實心的。在其他實施例中（未示出），每個導電通孔50可包括填充有電介質材料的內部空間。根據處理條件，導電通孔50可被成形為實心的或中空的。在適當的處理條件下，可制備包括內部空間的導電通孔50，然后可用電介質材料填充該內部空間。
[0066]每個TSV30還可包括暴露在背面21處以用于與外部兀件互連的相應導電觸點60。每個導電觸點60可在導電觸點的底面61處電連接到其TSV30的每個導電互連件40。在一個實施例中，每個導電觸點60可在豎直方向V上與其TSV30的相應多個導電互連件40對齊。在此類實施例中，如圖IB所不,導電觸點60可在第一方向Dl和橫向于所述第一方向的第二方向D2上覆蓋所有的導電互連件40。
[0067]在具體實施例中，由導電觸點60的頂面62限定的平面可基本上平行于由基板20的背面21限定的平面。如圖所示，導電觸點60的底面61大致位于由基板20的背面21限定的平面處。在其他實施例中，導電觸點60的底面61可位于由背面21限定的平面上方或下方。在一些實施例中（未不出），上述的導電塊或導電結合材料可暴露在導電觸點60的頂面62處以用于與外部元件互連。
[0068]如圖所示，導電觸點60具有導電接合焊盤例如薄的平坦構件的形狀。在具體實例中，導電觸點60中的每一個（以及本文所述的任何其他導電觸點）可具有任何俯視圖形狀，包括例如圓形焊盤形狀、矩形形狀、橢圓形形狀、正方形形狀、三角形形狀、或更復雜的形狀。導電觸點60中的每一個可具有任何三維形狀，包括例如截頭圓錐體形的導電柱。可使用如在2010年7月8日提交的共同擁有的美國專利申請12/832，376中所示和所述的導電柱的實例。
[0069]微電子單元10還可包括在多個開口 12的每一個內延伸的絕緣電介質材料70。此類電介質材料70可在位于第一 TSV30a的多個第一導電互連件40與第二 TSV30b的多個第二導電互連件40之間的至少一些開口 12內延伸，使得容納電介質材料的至少一個開口可在水平方向H上將所述多個第一導電互連件與所述多個第二導電互連件分隔開。電介質材料70可使第一 TSV30a的導電互連件40與第二 TSV30b的導電互連件40至少部分地電絕緣。電介質材料70也可以在位于靠近基板20的多孔硅區域R的外周邊18的開口 12中的至少一些開口內延伸。絕緣電介質材料70可包括無機電介質材料或有機電介質材料或它們二者。在具體實施例中，絕緣電介質材料70可包括順應性電介質材料,使得絕緣電介質材料具有足夠低的彈性模量和足夠的厚度以使得該模量和厚度的乘積提供順應性。
[0070]在具體實施例中，位于特定TSV30的導電互連件40周圍的一些開口 12可僅部分地填充有絕緣電介質材料70’，使得空隙71位于電介質材料和相應開口 12的底面13之間。此類空隙71 (以及本文所述的所有其他空隙）可填充有空氣，或在特定實施例中，此類空隙可填充有電介質材料，諸如絕緣電介質材料70。
[0071]在一個實例中，位于特定的TSV30的導電觸點60之下的一個或多個開口 12可保持開放而不是填充有導電互連件40，使得空隙43位于開口之內。此類開口 12可部分地填充有絕緣電介質材料70’，使得空隙43可位于電介質材料和相應開口的底面13之間。在具體實例中，位于特定TSV30的導電觸點60之下的一個或多個開口 12可完全地填充有絕緣電介質材料70。
[0072]在示例性實施例中，可將特定TSV30的相鄰導電互連件40之間的基板20的一些材料移除，使得空隙44沿導電互連件的高度Hl的至少一部分在兩個或更多個相鄰的導電互連件之間延伸。在此類實施例中，可以保留在這些相鄰的導電互連件40之間延伸的基板20的材料的一部分45，使得空隙44不向下一直延伸到開口 12的底面13的深度。在具體實例中，此類空隙44可部分地或完全地填充有絕緣電介質材料70’。在一個實例中，絕緣電介質材料70’可以是環氧樹脂。
[0073]在示例性實施例中，此類空隙71、43和44可為導電互連件40提供額外的膨脹空間，而不會在基板20內和/或抵靠觸點60和/或抵靠導電通孔50產生如在不存在空隙時那么大的應力。此類空隙可改善此類實施例中的微電子單元10的性能，特別是當基板20的材料的CTE與導電互連件40的材料的CTE之間存在相對大的失配時。
[0074]微電子單元10還可包括在每個小孔14內延伸并覆蓋每個小孔的內表面15的絕緣電介質層75。在一個實例中，此絕緣電介質層75可共形地涂覆暴露在小孔14內的內表面15。每個絕緣電介質層75可將導電通孔50與小孔14的內表面15分隔開和電絕緣，使得導電通孔至少部分地與基板20的材料電絕緣。在具體實施例中，絕緣電介質層75還可以覆蓋相應導電焊盤24的內表面26。在此類實施例中，導電通孔50可在導電焊盤24的頂面27處而非內表面26處接觸導電焊盤24。絕緣電介質層75可包括無機電介質材料或有機電介質材料或它們二者。在具體實施例中，絕緣電介質層75可包括順應性電介質材料。
[0075]如圖IC所示，微電子單元10還可包括覆蓋基板20的背面21的絕緣電介質層76，使得導電觸點60覆蓋絕緣電介質層76。在一個實例中，此絕緣電介質層76可共形地涂覆在相鄰開口 12之間延伸的背面21的部分。絕緣電介質層76可將導電觸點60與基板20的材料分隔開和電絕緣。絕緣電介質層76可包括無機電介質材料或有機電介質材料或它們二者。在具體實施例中，絕緣電介質層76可包括順應性電介質材料。
[0076]微電子單元10還可包括覆蓋開口 12的內表面11的絕緣電介質層(未示出），使得導電互連件40在此絕緣電介質層之內延伸。在一個實例中，此絕緣電介質層可共形地涂覆開口 12的內表面11。絕緣電介質層可將導電互連件40與基板20的材料分隔開和電絕緣。絕緣電介質層可包括無機電介質材料或有機電介質材料或它們二者。在具體實施例中，絕緣電介質層可包括順應性電介質材料。
[0077]現在將結合圖2A-2I描述一種制造微電子單元10 (圖IA和1B)的方法。如圖2A所示，硅基板20可具有位于正面22處和/或其下方的有源半導體區域23。基板20還可包括暴露在正面22處的多個導電焊盤24。基板20還可包括位于正面22和導電焊盤24之間的電介質層25。[0078]如圖2B所示，可減小在正面22和初始背面21’之間的基板20的厚度，由此暴露最終的背面21。可使用對初始背面21’的磨削、研磨或拋光或它們的組合來減小基板20的厚度。在該步驟期間，例如基板20的初始厚度Tl (在圖2A中示出）可以從約700μπι減小至約130 μ m或更小的厚度Τ2 (在圖2B中示出）。
[0079]其后，如圖2C所示，可將材料從基板20的背面21移除以形成從第一表面朝著正面22延伸的多個開口 12。在具體實例中，開口 12能夠以mXn陣列布置，m和η中的每一者均大于I，每個開口在豎直方向V上延伸。在一個實施例中，所述多個開口 12能夠以對稱或非對稱分布的方式布置在背面21的整個區域上，其中至少m個在第一方向Dl上延伸并且η個在橫向于所述第一方向的第二方向D2上延伸（圖lB)，m和η中的每一者均大于I。
[0080]在一個實例中，每個開口 12可以在水平方向H上具有5微米或更小的寬度W’。每個開口 12可以在豎直方向V上具有長度Hl。在一個實施例中，每個開口 12的長度Hl與寬度W’的比率可以為至少10。在具體實例中，每個開口 12的長度Hl可以為至少150微米。在另一個實例中，各開口 12可在水平方向H上限定10微米或更小的間距。
[0081]在具體實施例中，開口 12可以是通過各向異性蝕刻形成的多個孔，使得多孔硅的區域R被制備成從基板20的背面21延伸。在這種各向異性蝕刻過程中，可通過使硅基板20在基于氫氟酸的溶液中進行電化學溶解而形成多孔硅區域R。制備成多孔的硅基板20的背面21可設置成與接觸第一電極的氫氟酸接觸，同時正面22可與第二電極接觸以形成陽極化電路。
[0082]在高陽極電流下，硅基板20的背面21可經歷電拋光。當電流較低時，表面21的形態能夠變得以很深地穿透至硅基板主體中的開口或孔12的致密陣列為主。最初，孔12可以開始在隨機分布的陣列中形成。當相鄰的孔12生長時，它們的耗盡區重疊并且這可阻止在水平方向H上的側向蝕刻。蝕刻可僅在豎直方向V上進行，從而從各向同性改變為各向異性。該過程可以是自調節的，因為耗盡區沿孔的內表面11起到蝕刻阻擋層的作用，因此最終孔12的直徑不能進一步增大。這迫使蝕刻僅在孔的底部處進行。在此類實施例中，對稱或非對稱分布的開口 12的位置不由掩膜所決定。
[0083]在此各向異性的蝕刻過程之后，第一開口 12能夠以mXn的陣列布置，m和η中的每一者均大于I。在具體實施例中，如圖2D所不，開口 12可布置在不止一個陣列中，包括在基板20的第一區域A中的ml Xnl陣列以及在基板的第二區域B中的m2Xn2陣列，其中ml可與m2相同或不同，nl可與n2相同或不同。
[0084]在具體實施例中（未示出），在開口 12形成之后，可沉積絕緣電介質層（未示出）以覆蓋在開口 12的內表面11上，使得導電互連件40在被沉積在開口中時將在此絕緣電介質層內延伸（圖2G)。
[0085]在具有覆蓋開口 12的內表面11上的絕緣電介質層的一個實施例中，可將掩膜施加到基板背面21的具有不期望在其中形成此電介質層的開口的部分。此類未涂布的開口12可稍后用導電互連件40填充，該導電互連件40具有直接接觸基板20的材料的部分。此類導電互連件40可被包括在特定TSV30中，該TSV30可包括導電焊盤24的接地焊盤。
[0086]可使用多種方法來形成覆蓋在開口 12的內表面11上的此絕緣電介質層，并且此類方法結合圖2F在下文進行描述。在具體實例中，可使用化學氣相沉積法（CVD)或原子層沉積法（ALD)來沉積覆蓋在開口 12的內表面11上的薄的絕緣電介質層。在一個實例中，可在用于沉積此絕緣電介質層的低溫過程中使用原硅酸四乙酯（TEOS)。在示例性實施例中，可沉積一層二氧化硅、硼磷硅酸鹽玻璃（BPSG)、硼硅酸鹽玻璃（BSG)、或磷硅酸鹽玻璃(PSG)以覆蓋開口 12的內表面11，并且此類玻璃可以是經過摻雜的或不經摻雜的。
[0087]其后，如圖2E所示，可將掩膜層17沉積覆蓋在基板20的背面21處的特定開口 12或成組開口 12上，其中當形成導電互連件40時期望避免在特定開口 12或成組開口 12處沉積金屬（圖2G)。例如，掩膜層17，諸如可光成像層，例如光致抗蝕劑層，可被沉積和圖案化以僅覆蓋背面21的一部分。
[0088]此后，如圖2F所示，可將絕緣電介質材料70形成為在未被掩膜層17覆蓋的開口12內延伸。此類電介質材料70可在位于后續將包括第一 TSV30a的多個第一導電互連件40和第二 TSV30b的多個第二導電互連件40的開口 12之間的至少一些開口 12內延伸，使得容納絕緣電介質材料70的至少一個開口可在水平方向H上將所述多個第一導電互連件與所述多個第二導電互連件分隔開。
[0089]可使用多種方法形成絕緣電介質材料70。在一個實例中，可將可流動的電介質材料施用到基板20的背面21，然后可在“旋涂”操作期間將可流動的材料更均勻地分布在開口 12的整個內表面11上，接著進行可包括加熱在內的干燥循環。在另一個實例中，可將電介質材料的熱塑性薄膜施用到背面21，然后加熱該組件，或在真空環境中，即置于低于外界壓力的環境中加熱。在另一個實例中，可使用氣相沉積來形成絕緣電介質材料70。
[0090]在另一個實例中，可將包括基板20的組件浸入電介質沉積浴中以形成共形的電介質涂層或絕緣電介質材料70。如本文所用，“共形涂層”是貼合被涂覆表面的輪廓的特定材料涂層，諸如當絕緣電介質材料70與開口 12的內表面11的輪廓貼合時的涂層。可使用電化學沉積方法來形成共形的電介質材料70，包括例如電泳沉積或電解沉積。
[0091]在一個實例中，可使用電泳沉積技術來形成共形的電介質涂層，使得共形的電介質涂層僅被沉積到組件的暴露的導電和半導電表面上。在沉積期間，半導體器件晶圓被保持在期望的電位，并且電極浸入浴中，以將浴保持在不同的期望電位。然后將組件在適當的條件下保持在浴中充足的時間，以在所述基板的導電或半導電的暴露表面上形成電沉積的共形電介質材料70，包括但不限于沿著開口 12的內表面11。只要在被如此涂覆的表面和浴之間保持充分強的電場，就會發生電泳沉積。電泳沉積涂層是自我限制性的，因為在電泳沉積涂層到達由參數(例如，其沉積電壓、濃度等）控制的某一厚度后，沉積就會停止。
[0092]電泳沉積在基板20的導電和/或半導電外表面上形成連續和均勻厚度的共形涂層。另外，電泳涂層可被沉積成使其不形成在覆蓋于基板20的背面21上的剩余鈍化層上，這是因為其具有電介質(不導電）特性。換言之，電泳沉積的特性是其通常不會在一層電介質材料上形成，并且假如電介質材料層具有足夠的厚度，則由于其具有電介質特性，就不會在覆蓋于導體的電介質層上形成電泳沉積。通常，電泳沉積將不會發生在厚度大于約10微米至幾十微米的電介質層上。共形的電介質材料70可以由陰極環氧樹脂沉積前體形成。作為另外一種選擇，可使用聚氨酯或丙烯酸沉積前體。在下面的表I中列舉多種電泳涂層前體組合物和供應來源。
[0093]表I
[0094]
【權利要求】
1.一種微電子單兀，包括： 半導體基板，所述半導體基板具有正面和遠離所述正面的背面并且其中包含有多個有源半導體器件，所述基板具有暴露在所述正面處的多個導電焊盤和以對稱或非對稱分布的方式布置在所述背面的整個區域上的多個開口，其中至少m個開口在沿所述背面的第一方向上間隔開，并且η個開口在沿所述背面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開，m和η中的每一者均大于I ; 與所述多個導電焊盤中的相應第一焊盤和第二焊盤電連接的第一導電通孔和第二導電通孔； 在所述開口中的相應開口內延伸的多個第一導電互連件和第二導電互連件，每個第一導電互連件連接到所述第一導電通孔，每個第二導電互連件連接到所述第二導電通孔；以及 暴露在所述背面處以用于與外部元件互連的第一導電觸點和第二導電觸點，所述第一導電觸點和所述第二導電觸點分別電連接到所述第一導電互連件和所述第二導電互連件； 其中所述多個第一導電互連件在基本上平行于所述正面的水平方向上通過所述多個開口中的至少一個與所述多個第二導電互連件分隔開，所述至少一個開口至少部分地填充有絕緣電介質材料。
2.根據權利要求1所述的微電子單元，其中每個導電互連件包括在基本上垂直于所述正面的豎直方向上延伸的部分，所述多個第一導電互連件通過所述半導體基板的材料在所述水平方向上彼此分隔開。
3.根據權利要求1所述的微電子單元，其中每個導電互連件在水平方向上具有5微米或更小的寬度。
4.根據權利要求1所述的微電子單元，其中每個導電通孔具有截頭圓錐體形狀。
5.根據權利要求1所述的微電子單元，其中所述第一導電觸點和所述第二導電觸點在基本上垂直于所述正面的豎直方向上與相應的所述多個第一導電互連件和所述第二導電互連件對齊。
6.根據權利要求1所述的微電子單元，其中每個焊盤具有暴露在所述正面處的頂面和遠離所述頂面的底面，并且所述第一導電通孔從所述底面延伸穿過相應的所述第一焊盤和所述第二焊盤到達其頂面。
7.根據權利要求1所述的微電子單元，其中所述第一導電通孔和所述第二導電通孔不延伸穿過相應的所述第一焊盤和所述第二焊盤。
8.根據權利要求1所述的微電子單元，還包括至少一個小孔，每個小孔從兩個或更多個所述開口延伸至所述焊盤的相應焊盤的至少底面，其中所述第一導電通孔和第二導電通孔在所述至少一個小孔的相應第一小孔和第二小孔內延伸。
9.根據權利要求1所述的微電子單元，其中所述第一導電通孔和第二導電通孔包括經摻雜的半導體材料。
10.根據權利要求1所述的微電子單元，其中所述第一導電通孔和所述第二導電通孔分別直接連接到所述第一焊盤和所述第二焊盤。
11.根據權利要求1所述的微電子單元，其中所述第一導電通孔和所述第二導電通孔通過在所述第一焊盤和所述第二焊盤之間延伸的中間導電結構與相應的所述第一焊盤和所述第二焊盤電連接。
12.—種互連基板,包括： 基板，所述基板具有小于8ppm/°C的有效熱膨脹系數且具有第一表面和遠離所述第一表面的第二表面，所述基板具有在所述第一表面和所述第二表面之間延伸的多個開口，所述開口以對稱或非對稱分布的方式布置在所述第一表面的整個區域上，其中至少m個開口在沿所述第一表面的第一方向上間隔開，并且η個開口在沿所述第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開，m和η中的每一者均大于I ; 多個第一導電互連件和第二導電互連件，每個導電互連件在所述開口的相應開口內延伸并且具有與所述第一表面和所述第二表面相鄰的末端；以及 暴露在所述第一表面和所述第二表面處以用于與外部元件互連的第一導電觸點組和第二導電觸點組，每組所述第一導電觸點包括暴露在所述第一表面處的第一導電觸點和暴露在所述第二表面處的第一導電觸點，其中所述多個第一導電互連件與此組第一導電觸點電連接，每組所述第二導電觸點包括暴露在所述第一表面處的第二導電觸點和暴露在所述第二表面處的第二導電觸點，其中所述多個第二導電互連件與此組第二導電觸點電連接， 其中所述多個第一導電互連件在基本上平行于所述第一表面的水平方向上通過絕緣構件與所述多個第二導電互連件分隔開，所述絕緣構件在位于所述第一表面和所述第二表面之間并至少部分地填充有絕緣電介質材料的所述多個開口中的至少一個內延伸。
13.根據權利要求12所述的互連基板，其中每個導電互連件包括在基本上垂直于所述第一表面的豎直方向上延伸的部分，所述多個第一導電互連件通過所述半導體基板的材料在水平方向上彼此分隔開。
14.根據權利要求12所述的互連基板，其中每個導電互連件在水平方向上具有5微米或更小的寬度。
15.根據權利要求12所述的互連基板，其中所述第一導電觸點組和所述第二導電觸點組在基本上垂直于所述第一表面的豎直方向上與所述相應的多個第一導電互連件和第二導電互連件對齊。
16.根據權利要求12所述的互連基板，其中每個開口均襯有電介質層。
17.—種互連基板,包括： 基板，所述基板具有小于8ppm/°C的有效熱膨脹系數且具有第一表面和遠離所述第一表面的第二表面，所述基板具有在所述第一表面和所述第二表面之間延伸的多個開口 ； 在所述開口的第一子集的相應開口內延伸的多個導電互連件；以及 至少部分地在所述開口的第二子集的相應開口內延伸的絕緣電介質材料。
18.根據權利要求17所述的互連基板，其中所述絕緣電介質材料完全地填充所述開口的所述第二子集的相應開口。
19.根據權利要求17所述的互連基板，其中所述開口的所述第二子集包括比所述開口的所述第一子集更多的開口。
20.—種互連基板,包括： 基板，所述基板具有小于8ppm/°C的有效熱膨脹系數且具有第一表面和遠離所述第一表面的第二表面，所述基板具有在所述第一表面和第二表面之間延伸穿過第一材料的區域的多個開口，每個開口分別具有與所述第一表面和所述第二表面相鄰的第一末端和第二末端; 在所述開口的第一子集的相應開口內延伸的多個導電互連件，每個導電互連件具有與所述第一表面和第二表面相鄰的第一末端和第二末端；以及 在所述開口的第二子集的相應開口內延伸的多個絕緣構件，每個絕緣構件具有位于與所述第一表面和所述第二表面相鄰的相應所述開口內的第一端部和相對的第二端部，所述第一端部和所述第二端部基本上由電介質材料組成，所述電介質材料與所述第一材料不同， 其中所述導電互連件中的至少兩個通過所述絕緣構件中的至少一個彼此分隔開，使得沒有電流能夠流過所述至少兩個導電互連件之間的所述絕緣構件，并且沒有電流能夠流過所述第一端部和所述第二端部之間的所述絕緣構件。
21.根據權利要求20所述的互連基板，其中所述絕緣構件包括在所述第一端部和所述第二端部之間的空隙。
22.根據權利要求12、17或20中任一項所述的互連基板，其中所述基板基本上由半導體材料組成。
23.根據權利要求12、17或20中任一項所述的互連基板，其中所述基板基本上由玻璃或陶瓷材料組成。
24.一種包括根據權利要求1、12、17或20中任一項所述的結構以及電連接到所述結構的一個或多個其他電子元件的系統。
25.根據權利要求24所述 的系統，還包括外殼，所述結構和所述其他電子元件被安裝至所述外殼。
26.—種制造微電子單元的方法，包括： 形成從半導體基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸的多個開口，所述開口以對稱或非對稱分布的方式布置在所述第一表面的整個區域上，其中至少m個開口在沿所述第一表面的第一方向上間隔開，并且η個開口在沿所述第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開，m和η中的每一者均大于I，所述基板包含有多個有源半導體器件，所述基板具有暴露在所述第二表面處的多個導電焊盤； 形成在所述開口的相應開口內延伸的多個第一導電互連件和第二導電互連件；以及 形成與所述多個導電焊盤中的相應第一焊盤和第二焊盤電連接的第一導電通孔和第二導電通孔，每個第一導電互連件電連接到所述第一導電通孔，每個第二導電互連件電連接到所述第二導電通孔。
27.根據權利要求26所述的方法，還包括沉積絕緣電介質材料，所述絕緣電介質材料至少部分地填充所述多個開口中的至少一個，其中所述多個第一導電互連件在基本上平行于所述第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的所述至少一個與所述多個第二導電互連件分隔開。
28.根據權利要求26所述的方法,其中每個導電互連件包括在基本上垂直于所述第一表面的豎直方向上延伸的部分，所述多個第一導電互連件通過所述半導體基板的材料在基本上平行于所述第一表面的水平方向上彼此分隔開。
29.—種制造微電子單元的方法，包括：形成從半導體基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸的多個開口，所述開口以對稱或非對稱分布的方式布置在所述第一表面的整個區域上，其中至少m個開口在沿所述第一表面的第一方向上間隔開，并且η個開口在沿所述第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開，m和η中的每一者均大于I，所述基板包含有多個有源半導體器件，所述基板具有暴露在所述第二表面處的多個導電焊盤； 移除所述半導體基板的在所述開口的第一子集和第二子集的相應開口之間延伸的材料，以形成占據與所述開口的相應第一子集和第二子集共延伸的區域的相應第一腔體和第二腔體； 形成在所述相應第一腔體和第二腔體內延伸的第一導電互連件和第二導電互連件；以及 形成與所述多個導電焊盤中的相應第一焊盤和第二焊盤電連接的第一導電通孔和第二導電通孔，所述第一導電通孔和所述第二導電通孔與相應的所述第一導電互連件和第二導電互連件電連接。
30.根據權利要求29所述的方法，還包括沉積絕緣電介質材料，所述絕緣電介質材料至少部分地填充所述多個開口中的至少一個，其中所述第一導電互連件在基本上平行于所述第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的所述至少一個與所述第二導電互連件至少部分地分隔開。
31.根據權利要求26或權利要求29所述的方法，還包括形成被暴露以用于與外部元件互連的第一導電觸點和第二導電觸點，所述第一導電觸點和所述第二導電觸點分別電連接到所述第一導電互連件和所述第二導電互連件。
32.根據權利要求31所述的方法，其中所述第一導電觸點和所述第二導電觸點在基本上垂直于所述第一表面的豎直方向上與相應的所述第一導電互連件和所述第二導電互連件對齊。
33.根據權利要求26或權利要求29所述的方法，還包括形成第一小孔和第二小孔，所述第一小孔和所述第二小孔通過從所述第二表面上方施加到所述焊盤的處理而延伸穿過相應的所述第一焊盤和所述第二焊盤。
34.根據權利要求33所述的方法，其中所述第一導電通孔和所述第二導電通孔形成于相應的所述第一小孔和所述第二小孔內并且延伸穿過相應的所述第一焊盤和所述第二焊盤。
35.根據權利要求33所述的方法，其中每個導電通孔的觸點部分暴露在所述第二表面處以用于與外部元件互連。
36.根據權利要求33所述的方法，其中形成所述第一小孔和所述第二小孔的所述步驟包括從所述半導體基板移除材料，使得所述小孔部分地延伸穿過所述半導體基板的厚度。
37.根據權利要求33所述的方法，其中執行形成所述第一小孔和所述第二小孔的所述步驟，使得每個相應的所述第一導電互連件和所述第二導電互連件的表面暴露在相應的所述小孔內。
38.根據權利要求26或權利要求29所述的方法，其中形成所述多個開口，使得所述第一導電通孔和所述第二導電通孔暴露在所述多個開口中的一些內，并且所述第一導電互連件和所述第二導電互連件被形成為分別與所述第一導電通孔和所述第二導電通孔接觸。
39.一種制造互連基板的方法，包括： 形成從具有小于8ppm/°C的有效熱膨脹系數的基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸的多個開口，所述開口以對稱或非對稱分布的方式布置在所述第一表面的整個區域上，其中至少m個開口在沿所述第一表面的第一方向上間隔開，并且η個開口在沿所述第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開，m和η中的每一者均大于I ; 形成多個第一導電互連件和第二導電互連件，每個導電互連件在所述開口的相應開口內延伸并且具有與所述第一表面和所述第二表面相鄰的末端；以及 形成暴露在所述第一表面和所述第二表面處以用于與外部元件互連的第一導電觸點組和第二導電觸點組，每組所述第一導電觸點包括暴露在所述第一表面處的第一導電觸點和暴露在所述第二表面處的第一導電觸點，并且所述多個第一導電互連件與此組第一導電觸點電連接，每組所述第二導電觸點包括暴露在所述第一表面處的第二導電觸點和暴露在所述第二表面處的第二導電觸點，其中所述多個第二導電互連件與此組第二導電觸點電連接。
40.根據權利要求39所述的方法，還包括沉積絕緣電介質材料，所述絕緣電介質材料至少部分地填充所述多個開口中的至少一個，其中所述多個第一導電互連件在基本上平行于所述第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的所述至少一個與所述多個第二導電互連件分隔開。
41.根據權利要求39所述的方法，其中每個導電互連件包括在基本上垂直于所述第一表面的豎直方向上延伸的部分，所述多個第一導電互連件通過所述基板的材料在基本上平行于所述第一表面的水平方向上彼此分隔開。
42.一種制造互連基板的方法，包括： 形成從具有小于8ppm/°C的有效熱膨脹系數的基板的第一表面朝著遠離所述第一表面的第二表面延伸的多個開口，所述開口以對稱或非對稱分布的方式布置在所述第一表面的整個區域上，其中至少m個開口在沿所述第一表面的第一方向上間隔開，并且η個開口在沿所述第一表面橫向于所述第一方向的第二方向上間隔開，m和η中的每一者均大于I ; 移除所述半導體基板的在所述開口的第一子集和第二子集的相應開口之間延伸的材料，以形成占據與所述開口的相應的所述第一子集和所述第二子集共延伸的區域的相應第一腔體和第二腔體； 形成在所述相應的第一腔體和第二腔體內延伸的第一導電互連件和第二導電互連件，所述第一導電互連件和所述第二導電互連件中的每一個具有與所述第一表面和所述第二表面相鄰的末端；以及 形成暴露在所述第一表面和所述第二表面處以用于與外部元件互連的第一導電觸點組和第二導電觸點組，每組所述第一導電觸點包括暴露在所述第一表面處的第一導電觸點和暴露在所述第二表面處的第一導電觸點，其中所述第一導電互連件與此組第一導電觸點電連接，每組所述第二導電觸點包括暴露在所述第一表面處的第二導電觸點和暴露在所述第二表面處的第二導電觸點，其中所述第二導電互連件與此組第二導電觸點電連接。
43.根據權利要求42所述的方法，還包括沉積絕緣電介質材料，所述絕緣電介質材料至少部分地填充所述多個開口中的至少一個，其中所述第一導電互連件在基本上平行于所述第一表面的水平方向上通過所述多個開口中的所述至少一個與所述第二導電互連件至少部分地分隔開。
44.根據權利要求39或權利要求42所述的方法，還包括在形成所述導電觸點的所述步驟之前從所述第二表面移除材料，使得所述第一表面和第二表面之間的所述半導體基板的厚度減小，并使得每個導電互連件的表面暴露在所述第二表面處。
45.根據權利要求39或權利要求42所述的方法，其中所述基板基本上由半導體材料組成。
46.根據權利要求39或權利要求42所述的方法，其中所述基板基本上由玻璃或陶瓷材料組成。
47.根據權利要求26、29、39或42中任一項所述的方法，其中通過各向異性蝕刻執行形成所述多個開口的所述步驟，使得多孔硅區域被形成為從所述基板的所述第一表面延伸。
48.根據權利要求26、29、39或42中任一項所述的方法，其中所述開口的所述對稱或非對稱分布的位置不由掩膜決定。
49.根據權利要求26、29、39或42中任一項所述的方法，其中所述第一導電通孔和所述第二導電通孔能夠連接到相應的第一電位和第二電位。
50.根據權利要求27、30、40或43中任一項所述的方法，其中在形成所述導電互連件的所述步驟之前執行沉 積所述絕緣電介質材料的所述步驟。
【文檔編號】H01L23/48GK103608913SQ201280030709
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年4月18日 優先權日:2011年4月22日
【發明者】I·莫哈梅德, B·哈巴, C·尤祖, P·薩瓦利亞 申請人:泰塞拉公司