[go: up one dir, main page]

SE538018C2 - Isolering av mikrostrukturer - Google Patents

Isolering av mikrostrukturer Download PDF

Info

Publication number
SE538018C2
SE538018C2 SE1151268A SE1151268A SE538018C2 SE 538018 C2 SE538018 C2 SE 538018C2 SE 1151268 A SE1151268 A SE 1151268A SE 1151268 A SE1151268 A SE 1151268A SE 538018 C2 SE538018 C2 SE 538018C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
substrate
trench
insulating material
micro
needles
Prior art date
Application number
SE1151268A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1151268A1 (sv
Inventor
Edvard Kälvesten
Thorbjörn Ebefors
Anders Eriksson
Original Assignee
Silex Microsystems Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Silex Microsystems Ab filed Critical Silex Microsystems Ab
Priority to SE1151268A priority Critical patent/SE538018C2/sv
Priority to US14/367,053 priority patent/US9936918B2/en
Priority to PCT/SE2012/051325 priority patent/WO2013095260A1/en
Publication of SE1151268A1 publication Critical patent/SE1151268A1/sv
Publication of SE538018C2 publication Critical patent/SE538018C2/sv

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
    • A61B5/6847Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
    • A61B5/685Microneedles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00111Tips, pillars, i.e. raised structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02334Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment in-situ cleaning after layer formation, e.g. removing process residues
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02362Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment formation of intermediate layers, e.g. capping layers or diffusion barriers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • H01L21/76229Concurrent filling of a plurality of trenches having a different trench shape or dimension, e.g. rectangular and V-shaped trenches, wide and narrow trenches, shallow and deep trenches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76829Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
    • H01L21/76831Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers in via holes or trenches, e.g. non-conductive sidewall liners
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76898Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/481Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0053Methods for producing microneedles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06733Geometry aspects
    • G01R1/06744Microprobes, i.e. having dimensions as IC details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Neurology (AREA)

Abstract

SAMMANDRAG AnsOkan beskriver en metod att fOrse ett substrat (10) med en metallbelaggning, och att elektriskt isolera sektioner/delar av det metallbelagda substratet fran varandra. Ett substrat fOrses med ett isolerande material i substratet, vilket isolerande forsta material stracker sig genom substratets tjocklek och skjuter ut ovanfOr en yta pa substratet. Det bildar en/ett innesluten(t) sektion/parti (14) av substratet. En skyddande struktur (15) anordnas pa det isolerande materialet sâ att den tacker hela dess omkrets. Det isolerande materialet etsas selektivt Mr att skapa en underets (18) under den skyddande strukturen. Slutligen deponeras ledande material (19) for att tillhandahalla en metallbelaggning over substratet, varvid underetsen kommer att tillhandahalla ett avbrott i den deponerade metallbelaggningen, och darigenom isoleras den inneslutna sektionen elektriskt fran det omgivande substratet.

Description

ISOLERING AV MIKROSTRUKTURER FOreliggande uppfinning avser elektrisk isolering av grupper av mikroelement eller individuella mikroelement pa ett substrat samtidigt som elektrisk kontakt genom substratet bibehalls. Speciellt avser den tillverkning av nalar i mikrometerskala och isolering av dessa nalar fran varandra lateralt samtidigt som det tillats att signaler plockas upp av sadana nalar for att registreras fran baksidan av det substrat pa vilket nalarna är anordnade.
Bakgrund Nalar i mikrostorlek, det viii saga nalar med diametrar och langder i mikrometerstorlek har stor anvandning bland annat i manga medicinska tillampningar.
Typiska tillampningsomraden är olika elektriska matningar som utfOrs pa huden med anvandning av ordnade matriser (arrayer) av mikronalar. FOr elektriska tillampningar är det ofta Onskvart att tillhandahalla individuella nalar eller grupper av nalar som är elektriskt isolerade fran varandra i lateral riktning, men ddr nalarna star i elektrisk kontakt med baksidan av det substrat pa vilket de är anordnade.
Andra tillampningsomraden ãr for matning av tjocklek(impedans av tunna filmer (till exempel inom IC-industrin) dar mikroprobhuvuden anvands. Aven for matning 25 ("probning") pa chip erfordras robusta miniatyriserade nalar.
Sd.dan lateral isolering och vertikal elektrisk "genomga.ende anslutning" finner bredare tillampningar och kan anvandas Mr en mangd tillampningar ddr signaler behover ledas fran en anordning genom ett substrat.
I US-4,356,056 beskrivs en metod som utnyttjar underetsning for att tillhandahalla mesastrukturer pa ett kretskort.
Sammanfattning 1 FOreliggande uppfinning Riser problemet med att tillhandahalla lateral isolering mellan olika omraden pa ett substrat, valfritt forsedda med grupper av element, sasom mikronalar som är anordnade pa substratytan, samtidigt som elektriska signaler tillats ledas genom substratet och plockas upp pa substratets motsatta sida, ddr elementen och substratet har en ledande belaggning.
I en fOrsta aspekt tillhandahaller saledes uppfinningen metoder for isolering i en lateral riktning mellan omraden pa vilka element eller grupper av element kan anordnas pa ett substrat, och for tillhandahallande av elektrisk kontakt genom 10 substratet, fran baksidan till framsidan, inom varje isolerat omrade.
I en foredragen utfOringsform av den fOrsta aspekten tillhandahalles en metod for lateral elektrisk isolering av nalar, samtidigt som elektrisk kontakt genom substratet, pa vilket nalarna är anordnade, bibehalls.
Metoden i sin mest generella aspekt definieras i krav 1.
I en andra aspekt tillhandahalles en halvledaranordning med lateralt isolerade mikroelement pa ytan pa en forsta sida av substratet, elektriskt anslutna till ytan 20 av den motsatt belagna sidan av substratet.
I ytterligare en aspekt dr nalarna belagda med olika metaller valda RV att undvika termo-EMK:er etc.
En fordel med foreliggande metod är att det är mojligt att tillhandahalla isolering utan behovet av litografi och etsprocesser, eftersom existerande strukturer i substratet faktiskt anvands for maskningsandamdl under beldggningen med metall. Detta leder till kostnadsreduktion i tillverkningsflOdet.
FOreliggande metod Riser ocksá de problem som hanfor sig till mOnstring av metallfilmer utan litografi och etsmedel, pa halvledarsubstrat som en topografi pa ytan med Mgt langd/sid-fOrhallande.
De nya metoderna och anordningarna kommer nu att beskrivas med hanvisning till 35 de bifogade ritningarna. 2 Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 illustrerar schematiskt processen att tillverka en via struktur; Fig. 2a-f illustrerar en process schematiskt; Fig. 3 visar ett forsta steg i en process for isolering av en nal; Fig. 4 visar ett andra steg i en process fOr isolering av en nal; Fig. 5 visar ett tredje steg i en process for isolering av en nal; Fig. 6 visar ett fjarde steg i en process RV isolering av en nal; Fig. 7 visar ett femte steg i en process for isolering av en nal; Fig. 8 är en narbild av det inringade partiet i Fig. 7; Fig. 9 visar ett sjatte steg i en process for isolering av en nal; Fig. 10 är en narbild av det inringade partiet i Fig. 9; Fig. 11 visar ett forsta steg i en alternativ process for isolering av grupper av nalar i tvarsnitt; Fig. 12 illustrerar det fOrsta steg i en vy ovanifran; Fig. 13 visar ett andra steg i en alternativ process Mr isolering av grupper av nalar i tvarsnitt som visar nalarna och en isolerande as; Fig. 14 ãr en vy ovanifran av det andra steget; Fig. 15a visar en isolerande as fOre underets; Fig. 15b visar en underetsad as; och Fig. 16 visar en underetsad isolerande as i ett fardigt tillstand.
Detaljerad Beskrivning Alla utforingsformer kan vara repeterande enheter Over en hel skiva.
Foreliggande uppfinning i sin mest generella form avser metallisering av ett substrat, valfritt med topologi (det viii saga att substratet inte dr plant och har flagon slags komponent pa sig som stracker sig uppat fran substratytan) och tillhandahallande av ett avbrott i metallbelaggningen, med isolerande material anordnat i gapet mellan partierna med metallbeldggning for att tillhandahalla isolering av element anordnade pa en del av ett substrat fran aterstoden av substratet. 3 Vidare är de isolerade partierna inte endast isolerade Over ytan, utan det fOreligger aven isolering som stracker sig genom substratets tjocklek och innesluter ett stycke av substratet sâ att det fOreligger en elektrisk koppling genom substratet, vilken inte star i elektrisk kontakt med omgivande material i substratet, varigenom element som är anordnade pa ytan av ett stycke av substratet som pa detta salt är inneslutet, ãr elektriskt isolerade i en lateral riktning, men star i elektrisk kontakt med den motsatta sida av substratet pa vilken de är anordnade. Denna slags struktur bendmns en "via"-struktur. I detta speciella fall kan vian besta av "skiveget material", det vill saga att vian inte tillverkats genom att fylla ett hal med ett 10 material.
Processen att tillverka en via ãr i sig inte del av denna uppfinning, utan ãr foremal fOr sokandens egen WO 2004/084300, och hanvisning Ors till detta dokument for detaljer avseende den faktiska tillverkningen av vior och i synnerhet vior pa vilka det finns anordnat nalar. Hdd kommer endast en kort beskrivning att ges fOr att underlata fOrsta.elsen av den fOljande beskrivningen.
Saledes tillhandahalles ett substrat sasom en halvledarskiva. Ett spar ("trench") etsas i substratet fran en sida av substratet 10, vilket stracker sig rids-tan genom substratet. Sparet bOr bilda en sluten slinga Mr att omsluta ett stycke av substratet. Sparet fylls med isolerande material 12, och darefter tunnas det ner fran motsatta sidan i forhallande till ddr sparet gjordes. Nedtunningen utfOrs i en sadan grad, och selektivt, sa att endast substratmaterial avldgsnas, och tillrdckligt djupt Mr att det isolerande materialet skall exponeras, och aven nagot ytterligare sá att det isolerande materialet kommer att skjuta ut nagot fran substratytan. Denna process illustreras schematiskt i Fig. 1 ddr ytan efter nedtunning visas med en streckad linje AT. I Fig. 2a visas strukturen efter nedtunning och substratets 10 nominella yta visas med en streckad linje NS, och det framgar tydligt att det isolerande materialet 12 i sparet stracker sig upp ovanfor ytan 11.
Enligt en utforingsform tillhandahalles en metod for att elektriskt isolera individuella nalar fran varandra samtidigt som elektrisk kontakt genom substratet bibehalles. 4 I Fig. 2a visas saledes ett tvarsnitt genom ett substrat 10 med en isolerande struktur 12 anordnad i substratet, vilken stracker sig genom substratets 10 tjocklek och som stracker sig upp ovanfOr substratytan 11, sâ att det har en Ovre horisontell yta 12'. Den isolerande strukturen bildar en inneslutning som elektriskt isolerar en del av substratet fran omgivande delar av substratet. Denna inneslutna och isolerade struktur benamns en "via" 14. Lampligen ãr det isolerande materialet i strukturen 12 kiseldioxid eller andra val kanda isolerande material som anvands vid tillverkning av integrerade kretsar. Normalt tillverkas substratet av halvledare, och om det är dopat pa lampligt salt, kan konduktiviteten vara tillrackligt hog fOr att det skall bli elektriskt ledande, det vill saga att det har en resistivitet < 0,002 S2cm.
Darigenom kommer vian 14 att bli ledande, men samtidigt elektriskt isolerad frau det omgivande substratet. En komponent av nagot slag som salunda anordnas pa ytan 11' av vian kan tillhandahalla signaler eller aktueras, allt efter vad som är fallet, genom att elektrisk strOm leds genom vian eller genom att en spanning paldggs Over substratet i vian.
I ett fall dá det är onskvart att anordna en metallbelaggning (eller metallisering) Over 20 hela substratet, men aridâ ombesOrja isolering av det inneslutna omradet 11' frau omgivande metalliserade yta 11, anvands metoden enligt uppfinningen.
Enligt uppfinningen astadkommes saledes ett skyddande skikt 15 av ett lampligt material pa den horisontella ytan 12' av det isolerande materialet 12. Detta 25 skyddande skikt 15 kan anordnas pa flera olika sat.
Antingen kan det uppnas genom lamplig maskning av substratet sa att nar substratet nedtunnas kommer en del material att bli kavar pa toppytan 12'. Detta alternativ beskrivs mer i detalj i anslutning till Fig. 11-16.
Alternativt ligger det ocksâ inom ramen for uppfinningstanken att tillhandahalla det skyddande materialet 15 i botten av sparet fore fyllning av sparet med till exempel oxid 12, och innan substratet nedtunnas. Detta visas schematiskt i Fig. 2b.
Vidare kan det skyddande skiktet 15 vdxas eller deponeras pa ytan 12' av sparet med en lamplig metod, i vilket fall aterstoden av substratet maste skyddas med en mask. Detta visas schematiskt i Fig. 2c.
Som framgar av Fig. 2a kommer den isolerande strukturen 12' att belaggas pa toppytan 12' for att tillhandahalla ett skyddande topp skikt 15 pa den isolerande strukturen 12.
I ett fall da det är Onskvart att anbringa en komponent pa vian kan detta eras sa som visas i Fig. 2d, dar en komponent 16 har anordnats pa vians yta 11'. Alternativt kan andra strukturer anordnas i ett tidigare steg, exempelvis nalar, mOjligtvis i processekvensen for tillhandahallande av viastrukturen. Detta kommer att beskrivas narmare i detalj i anslutning till specifika utforingsformer. FOr syftena med uppfinningen dr det dock inte av betydelse huruvida det finns anordnat flagon komponent pa ytan Overhuvudtaget, eller ndr den tillverkades.
Saledes bOrjar man med den struktur som visas i Fig. 2d (med eller utan en komponent 16 anordnad pa ytan 11'), och en selektiv ets (isotrop vatets eller isotrop torrets) Ors pa den del 17 av oxiden i den isolerande strukturen 12 som stracker sig ovanfor substratytan och det skyddande skiktet 15. Etsen (till exempel vat HF) kommer att grava ur material fran under det oversta skyddande skiktet 15' pa den isolerande strukturen och kommer ddrigenom att astadkomma en underets 18 under det skyddande skiktet 15 pa bagge sidor om den utskjutande isolerande strukturen 12, vilket framgar av Fig. 2e., Ndr underetsen är tillrdckligt djup deponeras metall Over substratet med en metalldeponeringsprocess sasom evaporering och sputtring. En belaggning 19 tillhandahalles ddrvid Over substratet, sá som illustreras i Fig. 2f. Tack vare den beskrivna metoden att forma en underets, kommer emellertid det urgropta partiet som bildar underetsen 18 att "sk-uggas" av det Oversta skyddande skiktet 15 pa den isolerande strukturen 12, och saledes kommer det att foreligga et avbrott i metallbeldggningen 19 langs med underetsen 18 i den isolerande strukturen 12.
Detta Or att vian blir elektriskt isolerad frail resten av skivan trots metalliseringen. 6 Enligt en utfOringsform tillhandahalles en metod fOr elektrisk isolering av individuella nalar fran varandra samtidigt som elektrisk kontakt genom substratet bibehalles.
Denna speciella utfOringsform av metoden kommer nu att beskrivas med hanvisning till Fig. 3-10.
Processen borjar saledes med tillhandahallande av ett substrat i form av en halvledarskiva 370, lampligen gjord av kisel. I denna skiva, sâ som visas i Fig. 3, gars spar 371 som definierar ett omrkle pa skivan, det vill saga ett omrkle som inringas av ett spar i en sluten slinga. Lampligen är den slinga cirkular eller formad som en torus, men den sk-ulle kunna anta vilken form som heist som är lamplig for ifragavarande syfte.
I den visade utfOringsformen antas det att ett cirkulart spar tillhandahalles. Sparet gOrs med litografimetoder av standardtyp involverande att gOra en mask, fOretradesvis genom att spinna pa en resist och att oppna upp resisten dar sparen skall gOras. Foretradesvis gOrs sparen med DRIE (Deep Reactive Ion Etch), lampligen i en tvastegsprocedur som beskrivs exempelvis i US-7,560,802 (Kalvesten et al). Detta Ors fOr att undvika att orsaka tomrumunder efterfOljande fyllning av sparen. Sparen Ors till ett djup dar tillrackligt med material lamnas kvar ej penetrerat av etsen sá att nalar darefter kan tillverkas fran den andra sidan.
Skivan utsatts for oxidation fOr att tacka den inklusive innervaggarna i sparen med ett tunt oxidlager (ej visat). Om mojligt fylls hela sparet med oldd 372. Valfritt fylls sparen med nagot annat lampligt isolerande material.
Strukturen som erhallits pa detta sat ar en prek-ursorstruktur till en slutlig via (ocksâ benamnd skivgenomga.ende forbindelse) pa vilken en nal skall tillverkas.
Harnast, med hanvisning till Fig. 4, tillverkas elektriska kontakter till kislet inom det omrade som omges av sparen, det vill saga vian. FOr detta andamal codderas/belaggs (vaxes eller deponeras) skivan med isolerande material, med metoder som är val kanda fOr fackmannen, fOr att exempeMs tillhandahalla ett coddlager 373 som tacker bagge sidorna av skivan. Pa sparssidan mOnstras oxiden 7 och etsas for att Oppna upp oxid-/TEOS-lagret Over viorna, och formar darvid exponerade omraden 374 pa vian. En ldmplig metallegering (till exempel Ti/Pt/Au) deponeras i Oppningarna och pa kislet fOr att astadkomma kontakter 375.
Nu tillverkas nalarna 376, hanvisning Ors till Fig. 5-10. Natillverkning beskrivs i detalj i WO 2007/070004. Darvid monstras oxiden pa motsatta sidan i forhallande till de ovan beskrivna kontakterna 375, och utsatts fOr en oxidets Mr att avldgsna oxiden fran ytan sâ att en mask 377, som definierar nalarna, blir kvar, visas i Fig. 5. Ddrefter Ors nalarna genom att fOrst utfOra en isotrop underets UE under masken 377 (sâ som illustreras av pilarna) varigenom nalarnas 376 spetsar 378 skapas, sâ som visas i Fig. 6. Etsmetoden kan vara en SF6-gasprocess. Ddrefter utfors en anisotrop ets (DRIE; process med omkoppling mellan etsning/passivering med en gasblandning SF6 and C4F8 for att skapa nalarnas vertikala pelare 379. Detta är den sa. kallade Bosch-processen. Den senare etsen utfors till ett djup ddr oxiden 372 i sparen 371 exponeras, visat i det inringade omrklet i Fig. 7. Det inringade omrklet visas i forstoring i Fig. 8.
Andra metoder att tillverka nalar presenteras i den ovan namnda WO 2007/070004.
En vat oxidets utfors pa den struktur som visas i Fig. 7 varigenom den exponerade oxiden 372' i sparen selektivt etsas till bildande av en underskarning 400 i materialet vid botten av nalpelarna 379, visat i Fig. 8.
Det bor namnas att andra material an oxid är mojliga, och att aven andra etsmetoder an HF ocksâ är mOjliga.
Det är saledes viktigt att upplinjera maskelementen 377 som definierar nalarnas 376 ldgen mycket precist sâ att oxiden i sparen blir atkomlig for oxidetsen.
I ndsta steg forses nalarna 376 och hela skivan pa den sida som bdr nalarna med en belaggning 401 genom deponering av ett ledande material, lampligen genom att fOranga eller sputtra material sasom Ag, AgC1, Au, Pt, Ru, lampliga for tillampningen ifraga. Fig. 9 illustrerar schematiskt en belagd skiva 370 och nalar 376. Tack vare underskarningen som tillhandah011s medelst den \Tata oxidetsen 8 kommer det att fOreligga ett omrade som inte kommer att vara atkomligt for det sputtrade materialet och saledes kommer det att foreligga ett avbrott i den ledande belaggningen 401 langs nalens periferi vid dess bas. Detta är det inringade omradet i Fig. 9. Detta omrade forstoras i Fig. 10 dar det tydligt framgar att det foreligger ett avbrott 402 i belaggningen 401.
Underetsens dimensioner, det viii saga hur djupt in under det skyddande materialet, det viii saga strukturen som betecknas 15 i Fig. 2a-f eller 379 i Fig. 8 eller 459 i Fig. 15, eller underetsens vid i vertikal riktning, är framfOr alit beroende av hur tjock den metallbelaggning som skall paforas kommer att bli. Ju tjockare metallbelaggningen är desto bredare och djupare behover underetsen vara. Det Mr ocksa beaktas att metalldeponeringsprocesserna (sputtring eller forangning) inte kommer att belagga enbart i vertikal riktning, och saledes kommer atminstone litet metall att strdcka sig in under det skyddande skiktet. Emellertid kommer atminstone underetsens "tak" inte att belaggas, varvid det erforderliga avbrottet i metallbelaggningen sakerstalls.
I ytterligare en utfOringsform tillhandahalles en metod att isolera grupper av nalar med anvandning av samma principiella angreppssatt som i den tidigare utforingsformen, det viii saga att anvanda en underets fOr att skapa ett underskuret parti som lamnar ett gap efter efterfoljande metallisering. Metallen som deponeras kan helt enkelt inte deponeras pa det underskurna partiet, eftersom det "skuggas" av det overhangande materialet.
Denna utforingsform som visas i med hanvisning till Fig. 11-16 avser saledes isolering av grupper av nalar.
Darvid tillhandahalles i ett fOrsta steg ett isolerande spar som avgransar ett definierat omrade som är tillrackligt stort for att inrymma ett flertal nalar som 30 tillverkas senare. Samma procedurmassiga steg som beskrivits tidigare hdri anvands aven i denna utforingsform och illustreras schematiskt i Fig. 11-16.
Ett fOrsta spar etsas saledes i en substratskiva, oxideras for att fylla den helt med oxid eller valfritt fylls det med nagot annat fyllmaterial, schematiskt visat i Fig. 11, 35 dar skivan betecknas 450, sparet insparras vid 452, oxidlagret med 454 och 9

Claims (11)

1. Metod för att förse ett substrat med en metallbeläggning, och för att elektriskt isolera sektioner/delar av det metallbelagda substratet från varandra, innefattande: att tillhandahålla ett substrat (10) med en första och en andra sida och en tjocklek; att tillhandahålla ett isolerande material (12; 452) i substratet, vilket isolerande material sträcker sig genom substratets tjocklek och skjuter ut ovanför en yta av substratet, och bildar en omsluten sektion/parti (14) av substratet (10), vilket isolerande material har en finit vidd; genom att i) etsa ett dike (371) i substratet från en sida av substratet, vilket dike sträcker sig nästan genom substratet, där diket bildar en sluten slinga för att på så sätt omsluta ett stycke av substratet; ii) fylla diket med isolerande material (12; 452); och iii) tunna ner substratet från mottsatt sida från vilket diket gjordes, varvid nedtunningen utförs i en sådan utsträckning och selektivt så att endast substratmaterial avlägsnas (AT), och tillräckligt djupt för att isolerande material kommer att skjuta ut (17) något från substratytan; och vidare innefattande att anordna en skyddsstruktur (15) på det isolerande materialets (12; 452) horisontella yta ( 12') så att skyddsstrukturen (15) täcker åtminstone en del av dess vidd; att selektivt etsa bort en del av materialet i den isolerande strukturen som sträcker sig ovanför substratytan och skyddsskiktet varvid material gröps ur från den isolerande strukturen under det övre skyddsskiktet och tillhandahåller därvid en underets (18) under skyddsskiktet på bägge sidor om den utskjutande isolerande strukturen; att deponera metall/ledande material för att åstadkomma en metallbeläggning (19) över substratet, varvid underetsen (18) tillhandahåller ett avbrott i den deponerade metallbeläggningen (19), och den omslutna sektionen isoleras elektrisk från det omgivande substratet.
2. Metod enligt krav 1, där underetsen åstadkommes genom en våt isotrop HF-ets eller en torr isotrop ets.
3. Metod för att tillverka anordningar för elektriska mätningar där varje anordning innefattar en uppsättning mikroelektroder i form av mikronålar som skjuter ut vertikalt från ett substrat, vilken metod innefattar stegen: att tillhandahålla ett substrat med en första sida och en andra sida; att göra diken i substratets första sida, vilka diken har ett djup som är mindre än substratets tjocklek för att definiera en yta på substratet, d.v.s. en yta som omges av ett dike i en sluten slinga; att anordna isolerande material i dikena; att tillverka nålar från substratets andra sida, d.v.s. från mottsatt sida från vilken dikena gjordes, genom ett masknings- och etsningsförfarande, där varje nål är belägen på en yta som omges av ett dike så att nålbasens omkrets är belägen inom dikets vidd på det isolerande materialet i diket och längs med hela diket, och där etsningen för att tillverka nålen utförs ner till ett djup så att det isolerande materialet i dikena exponeras; att utföra en selektiv ets för att avlägsna en del av det exponerade isolerande materialet för att skapa en underskärning vid nålens bas; och att utsätta substratet och nålarna för en process för deponering av ett ledande material, företrädesvis metall, varvid området vid underskärningen inte kommer att beläggas.
4. Metod för att tillverka anordningar för elektriska mätningar där varje anordning innefattar en uppsättning mikroelektroder i form av mikronålar som skjuter ut vertikalt från ett substrat, vilken metod innefattar stegen: att tillhandahålla ett substrat med en första sida och en andra sida; att göra diken i en sida av substratet, vilka diken har ett djup som är mindre än substratets tjocklek för att definiera en yta på substratet; att anordna isolerande material i dikena; att tillverka nålar från motsatt av substratet sida från vilken dikena gjordes, genom ett masknings- och etsningsförfarande, där nålarna är belägna inom den yta som definieras av dikena; där maskningen innefattar åstadkommande av en mask belägen ovanför dikena, där maskens vidd (Y) ovanför dikena är mindre än nålarnas effektiva diameter (X) och inte bredare än dikets vidd; där etsningen utförs till ett djup sådant att det isolerande materialet i dikena exponeras och kvarlämnar substratmaterial ovanpå det exponerade materialet; att selektivt etsa bort en dela av den exponerade oxiden för att tillhandahålla ett underskuret parti under materialet ovanpå den exponerade oxiden; och att utsätta substratet och nålarna för en process för deponering av ett ledande material, företrädesvis metall, varvid området vid underskärningen inte kommer att beläggas.
5. Metod enligt krav 3 eller 4, där etsningen och maskningen innefattar: att substratet oxideras; att oxiden mönstras på substratets andra sida för att definiera de nålar som skall tillverkas; att den andra sidan utsätts för en oxidets för att avlägsna oxid till tillhandahållande av en mask; att utföra en isotrop ets under masken för att skapa nålspetsarna; att utföra en anisotropets för att skapa de vertikala nålpelarna.
6. Metod enligt krav 5, där den anisotropa etsen är en Bosch-process.
7. Metod enligt något av föregående krav, där den yta som definieras av ett dike är en sluten slinga.
8. Metod enligt något av föregående krav, där substratet är tillverkat av kisel.
9. Metod enligt något av föregående krav, där det ledande materialet är AgCl.
10. En mikronålanordning innefattande ett halvledarsubstrat (370; 450) med åtminstone en mikronål (376) som sträcker sig från substratets yta, där mikroålen/-nålarna (376) är anordnade på en del av substratet (370) som omges av ett dike (371) med isolerande material däri (12; 452), vilket isolerande material sträcker sig ovanför substratytan, och där det finns ett underskuret parti (400) vid nålens/nålarnas bas, där mikronålen/-nålarna är centrerad/-ade på diket så att omkretsen för mikronålens bas står i kontakt med det isolerande materialet (372) i diket (371), varvid det underskurna partiet (400) exponerar det isolerande materialet i diket (371), och ytterligare innefattande en metallisering (401) som täcker åtminstone en del av nålen/nålarna och substratet förutom vid det underskurna partiet där det föreligger ett avbrott (402) i metallbeläggningen.
11. En mikronålanordning innefattande ett halvledarsubstrat (450) med åtminstone en mikronål (458) som sträcker sig från substratets yta, där mikroålen/-nålarna är anordnade på en del av substratet som omges av ett dike (452) med isolerande material (454) däri, vilket isolerande material sträcker sig ovanför substratytan, och där det finns en ås (459) som är centrerad på diket så att omkretsen på bägge sidor om åsen står i kontakt med det isolerande materialet i diket, varvid det underskurna partiet exponerar det isolerande materialet i diket, och en metallisering (462) som täcker åtminstone en del av nålen/nålarna och substratet förutom vid det underskurna partiet där det föreligger ett avbrott (461) i metallbeläggningen.
SE1151268A 2011-12-22 2011-12-22 Isolering av mikrostrukturer SE538018C2 (sv)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1151268A SE538018C2 (sv) 2011-12-22 2011-12-22 Isolering av mikrostrukturer
US14/367,053 US9936918B2 (en) 2011-12-22 2012-11-29 Insulation of micro structures
PCT/SE2012/051325 WO2013095260A1 (en) 2011-12-22 2012-11-29 Insulation of micro structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1151268A SE538018C2 (sv) 2011-12-22 2011-12-22 Isolering av mikrostrukturer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1151268A1 SE1151268A1 (sv) 2013-06-23
SE538018C2 true SE538018C2 (sv) 2016-02-09

Family

ID=48669730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1151268A SE538018C2 (sv) 2011-12-22 2011-12-22 Isolering av mikrostrukturer

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9936918B2 (sv)
SE (1) SE538018C2 (sv)
WO (1) WO2013095260A1 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10546816B2 (en) * 2015-12-10 2020-01-28 Nexperia B.V. Semiconductor substrate with electrically isolating dielectric partition
US12109032B1 (en) * 2017-03-11 2024-10-08 Biolinq Incorporated Methods for achieving an isolated electrical interface between an anterior surface of a microneedle structure and a posterior surface of a support structure
US11045142B1 (en) 2017-04-29 2021-06-29 Biolinq, Inc. Heterogeneous integration of silicon-fabricated solid microneedle sensors and CMOS circuitry
GB201709668D0 (en) * 2017-06-16 2017-08-02 Spts Technologies Ltd Microneedles
SE2251496A1 (en) * 2020-07-29 2022-12-20 Biolinq Incorporated Continuous analyte monitoring system with microneedle array
US11857344B2 (en) 2021-05-08 2024-01-02 Biolinq Incorporated Fault detection for microneedle array based continuous analyte monitoring device
CN120857905A (zh) 2023-02-02 2025-10-28 比奥林公司 用于改善基于微针的连续分析物监测系统的传感器灵敏度的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747839A (en) * 1996-09-30 1998-05-05 Motorola, Inc. Chemical sensing trench field effect transistor
DE10129846C1 (de) 2001-06-21 2002-11-14 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zum elektrischen Kontaktieren von Schaltungsbauelementen
US6602780B2 (en) 2001-09-06 2003-08-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Method for protecting sidewalls of etched openings to prevent via poisoning
SE526366C3 (sv) 2003-03-21 2005-10-26 Silex Microsystems Ab Elektriska anslutningar i substrat
EP1962679B1 (en) 2005-12-14 2012-04-11 Silex Microsystems AB Methods for making micro needles and applications thereof
DE102006031506A1 (de) 2006-07-07 2008-01-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Mikronadeln in einem Si-Halbleitersubstrat

Also Published As

Publication number Publication date
SE1151268A1 (sv) 2013-06-23
US20140378804A1 (en) 2014-12-25
US9936918B2 (en) 2018-04-10
WO2013095260A1 (en) 2013-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE538018C2 (sv) Isolering av mikrostrukturer
US7960240B1 (en) System and method for providing a dual via architecture for thin film resistors
TWI566351B (zh) 半導體裝置及其製作方法
TWI326360B (en) Method of fabricating cantilever type probe and method of fabricating probe card using the same
EP2100319B1 (en) Formation of vertical devices by electroplating
KR100565174B1 (ko) 나노갭 전극소자의 제작 방법
EP2713389A2 (en) System and method of novel MX to MX-2
US10811313B2 (en) Methods of fabricating conductive traces and resulting structures
JP5386962B2 (ja) エッチング方法およびエッチング方法を用いた半導体装置の製造方法
CN107683528B (zh) 由诸如finfet的薄垂直半导体结构形成的高密度电容器
US7808048B1 (en) System and method for providing a buried thin film resistor having end caps defined by a dielectric mask
CN106206416B (zh) 半导体装置的制造方法以及半导体装置
US20100252440A1 (en) Electroplating on ultra-thin seed layers
US20230345642A1 (en) Asymmetrical electrolytic plating for a conductive pattern
US9224708B2 (en) Method for manufacturing a conducting contact on a conducting element
CN205050876U (zh) Amr传感器
CN106029907A (zh) 用于dna测序的自对准和可缩放的纳米间隙后处理
WO2014082197A1 (en) Method for forming interconnection structures
US6589816B2 (en) Method of forming metal connection elements in integrated circuits
US7101471B2 (en) Method for planar material removal technique using multi-phase process environment
US8733871B2 (en) AlCu hard mask process
EP4567152A1 (en) A method for manufacturing electrodes
JP2010133903A (ja) プローブカードの製造方法
US8889506B1 (en) Structure and method for interconnect spatial frequency doubling using selective ridges
KR100731082B1 (ko) 반도체 소자 제조 방법