多維微結構的制造技術制造技術

一種用于形成諸如(但不限于)在數據存儲設備的數據換能器中所使用的三維(3D)微結構線圈之類的多維微結構的方法。根據一些實施例，該方法一般包括：設置基區，該基區包括包埋于第一介電材料中的第一導電路徑；在第一介電材料中蝕刻多個通孔區，每個通孔區部分地填充有與所包埋的第一導電路徑相接觸的第一籽層；以及使用第一籽層在多個通孔區的每一個中形成導電柱，其中每個導電柱包括在基區上方延伸至第一距離的基本上垂直的側壁。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】多維微結構的制造技術
技術介紹
微結構是一類微型器件，其依據器件構造以及器件運行的環境而進行各種操作。 某些微結構可以被表征為諸如在馬達或線圈的情況下利用電信號進行操作的微機電系統 (MEMS)。應該明白，部分地由于某些大型器件和MEMS元件越來越微型化，微結構的制造可能充滿挑戰性。這種制造可能要求組件具有不同的維度和小的公差。這樣，通常需要大量復雜處理步驟以提供合適的微結構。在這些和其它類型的微結構中，通常期望提高制造效率，尤其是對于減少制造制程的數量和復雜度。
技術實現思路
本專利技術的多個實施例一般涉及用于形成多維微結構的方法，諸如(但不限于)在數據存儲設備的數據換能器中使用的三維(3D)微結構線圈。根據一些實施例，該方法一般包括設置包括包埋于第一介電材料中的第一導電路徑的基區；在第一介電材料中蝕刻多個通孔區，每個通孔區部分地填充有與所包埋的第一導電路徑相接觸的第一籽層；以及使用第一籽層在多個通孔區的每一個中形成導電柱， 其中每個導電柱包括在基區上方延伸第一距離的基本上垂直的側壁。根據其它實施例，該方法一般包括在第一介電材料中包埋第一導電路徑；在第一介電材料中蝕刻多個通孔區以選擇性地暴露第一導電路徑；用第一籽層部分地填充所述通孔區；以及使用第一籽層在多個通孔區的每一個中形成與第一導電路徑電接觸的導電柱。在另一實施例中，三維微結構裝置具有公共籽層以及各自在公共籽層上形成的至少第一和第二垂直組件。第二垂直組件由與第一垂直組件不同的材料所構成，但是兩種垂直組件均具有由平直的垂直側壁輪廓所組成的統一橫截面。表征本專利技術的多個實施例的這些和其它特征和優點可考慮以下具體討論和所附附圖來理解。附圖說明圖1是根據本專利技術的多個實施例而建造并操作的示例性微結構的一般示圖。圖2示出圖1的示例性微結構的橫截面圖。圖3示出圖1的示例性微結構的橫截面圖。圖4A-4H大體上示出根據本專利技術多個實施例的制造微結構的方式。圖5提供根據本專利技術的多個實施例而建造并操作的示例性微結構的等距視圖。圖6示出根據本專利技術的多個實施例而建造并操作的示例性微結構。圖7示出被用作電子設備中相應半導體層之間的電氣和機械互連的另一示例性微結構。圖8提供根據本專利技術多個實施例而實現的示例性微結構制造過程的流程圖。具體實施例方式本公開一般涉及多維微結構的制造，尤其涉及可用于改進對這些微結構的制造效率的方法和設備。現有技術中的微結構通常采用需要許多復雜步驟的、在技術上充滿挑戰的操作來形成。例如，可能無法在足夠的公差內建造多個不同材料。此外，一些現有的制造方法不能輕易地將相異導電材料結合到同一微結構中。因此，本文公開了一種提供具有嵌入式第一導電路徑的微結構的微結構制造方法，該嵌入式第一導電路徑連接具有基本上垂直側壁的多個導電柱。這允許使用簡單的制造過程并結合多種相異材料。這樣，可以通過更改微結構組件之間的維度和結構關系來調節和改進微結構的操作特征。圖1是根據本專利技術的多個實施例而建造并操作的示例性微結構100的俯視圖。微結構100—般被表征為具有圍繞導電、磁透元件(諸如，鐵磁芯)的導電線圈的感應體。應該明白，設備100的該特性僅僅是出于說明具體實施例的目的，而并非對所要求保護主題的限制。微結構100的芯在圖1中以102標示。圍繞導電線圈一般以104標示，并且包括電連接垂直延伸導電路徑110的多個第一導電路徑106和第二導電路徑108。第一導電路徑(導體)104被包埋于底層介電襯底(未在圖1中單獨示出)中，且第二導體106由垂直路徑(支架(standoff)) 110和居間介電材料(并未單獨示出)支撐在芯102的上方。圖2提供沿圖1中線2-2的圖1微結構100的橫截面視圖。為了清楚起見，在圖 2中僅示出單個導體106，并且由于該導體106與圖1中線2-2的相交，僅在部分橫截面中示出該導體。圖3示出沿圖1中線3-3的微結構。芯102被機械地支撐并與第一和第二導體106、108以及支架110電隔離。垂直支架110被表征為從第一導體106延伸到一高度(該高度在芯102的高度之上)的導電柱。 在一些實施例中，柱110是各自接觸式耦合到第一和第二導電路徑106和108的整體組件。 然而，可以更改多個導電路徑的各自取向以調節微結構100的操作特征應該注意，柱110還可被生成為微結構的垂直三維組件。這種垂直組件可以具有由平直垂直側壁輪廓組成的統一橫截面。換言之，側壁是連續平直的并且是垂直的，這與具有由現有制造方法得到的不統一橫截面的圓錐形輪廓不同。微結構100相對其它微型設備的優勢包括如下事實可以通過多個導電路徑相對導電元件102的多樣化定位來達到相對嚴格的公差。而且，可以將多種相異材料實現在多個導電路徑和元件中，以最大化微結構100的操作特征。這些優勢可以被用于各種微型設備，諸如但不限于，感應傳感器、微揚聲器、微致動器、RF通信設備、振動能量捕獲以及功率生成。微結構100的附加優勢是垂直輪廓。這種垂直輪廓可以允許第一導電路徑106附近的更寬的通孔橫截面以及感應通量的更低的電流要求。類似地，垂直輪廓可以允許能改進微結構100的可縮放性的垂直通孔和磁體條。圖4A至圖4H提供與圖1_3的微結構100大體類似的微結構130的示例性制造順序。圖4A示出包埋于第一介電材料134中的第一導電路徑132，其被表征為基區。通過沉積銅籽層并隨后以預定光阻圖案對籽層進行電鍍來形成導電路徑132。完成第一導電路徑之后，沉積介電材料134以包埋第一導電路徑132。介電材料134不限于單個元素或化合物，并且可以是諸如氧化物之類的多種非導電材料。盡管圖4中僅示出單個嵌入式路徑 132，但是可以同時形成如圖1-3所示的相鄰、間隔開的附加路徑。圖4B大體示出根據本專利技術多個實施例在介電材料134中的多個通孔區136的形成。可以形成通孔區136，使得第一導電路徑132的一個或多個局部區域被暴露以便能夠電連接。盡管通孔區136被示為采用漸縮側壁，但是這種構造并非是要求的或者限制性的。 例如，通孔區136可以是非對稱的，并且具有各種側壁設計。第一籽層138被施加為臨近于第一介電材料134以及第一導電路徑132的被暴露部分。用光阻對第一籽層138進行圖案化，并且在每個通孔區136中形成導電柱140，如圖 4C所示。導電柱140被示為統一地延伸到基區上方的共同第一上升距離，但是應該明白，不同的柱可以按照需要而具有不同的上升高度以及不同的橫截面尺寸。導電柱140通過通孔區136和第一籽層138被各自電連接到第一導電路徑132的相對端。可以采用各種不同工藝來創建導電柱140。在一些實施例中，使用單次電鍍操作將導電柱140形成為單件。在其它實施例中，由逐漸將柱構建到所需高度的遞增沉積材料層來形成導電柱140。圖4D示出向微結構130施加圖案化材料142。圖案化材料142包埋每個導電柱 140，同時定義具有基本上垂直的側壁的中間區域144。在一些實施例中，可以采用圍繞導電柱140創建平坦表面并允許對中間區域144進行精確圖案化的光阻操作來沉積圖案化材料 142。按照需要，通過在其中沉積導電材料，在中間區域144內形成導電元件146(例如芯)， 如圖4E所示。導電元件146延伸到基區上方的第二距離，該第二距離低于第一距離以及導電柱140本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.07.10 US 12/501,3721.一種用于形成多維微結構的方法，包括設置基區，所述基區具有包埋于第一介電材料中的第一導電路徑； 在所述第一介電材料中蝕刻多個通孔區，每個所述通孔區由與所述第一導電路徑相接觸的第一籽層部分地填充；以及使用所述第一籽層在所述多個通孔區的每一個中形成導電垂直結構， 其中每個導電垂直結構包括延伸到所述基區上方第一距離的基本上垂直的側壁。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一介電材料是氧化物。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導電垂直結構采用電鍍操作來形成。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用步驟還包括 用圖案化材料包埋每個垂直結構，所述圖案化材料定義了中間區域， 在所述中間區域形成延伸到所述基區上方第二距離的導電元件；用達到所述第一距離的第二介電材料代替所述圖案化材料，使得所述導電元件包埋于所述第二介電材料中；以及在所述第一距離處與所述第二介電材料接觸式相鄰的第二籽層上形成電連接每個柱的第二導電路徑。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一導電路徑包括相對的第一和第二端，其中第一導電垂直結構被形成為與所述第一端相接觸，第二導電垂直結構被形成為與所述第二端相接觸。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述第一導電路徑上方并且在相鄰的一對導電垂直結構之間形成導電元件，所述導電元件被機械地支撐并由居間介電材料從所述第一導電路徑和所述相鄰的一對導電垂直結構電隔離。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微結構被表征為感應體。8.一種用于形成多維微結構的方法，包括 在第一介電材料中包埋第一導電路徑；在所述第一介電材料中蝕刻多個通孔區以選擇性地暴露所述第一導電路徑； 用第一籽層選擇性地填充所述通孔區；以及使用所述第一籽層在所述多個通孔區的每一個中與所述第一導電路徑電接觸地形成導電柱。9.如權利要求8...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·斯坦德尼邱克，A·哈伯麥斯，
申請(專利權)人：希捷科技有限公司，
類型：發明
國別省市：