半导体电路与微探针感测元件的整合结构及其制造方法

摘要

一种半导体电路与微探针感测元件的整合结构及其制造方法，系于半导体基板一面制作半导体电路，另一面则直接蚀刻出供生理讯号感测之用的微探针构造，再利用沉积方法于微探针表面依序沉积绝缘层与导电层，最后，再使用导电材料电性连接半导体电路之电性连接垫与导电层，从而在同一片半导体基板两面完成电路与微探针感测元件之整合，且解决了电性阻绝的问题，微探针所感测到的生理讯号准位将不会影响到半导体电路的正常工作。

主权项

一种半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其包含：一半导体晶圆基板，具有一第一表面与一第二表面，该第一表面形成有一半导体电路，该半导体电路包含复数电性连接垫，该第二表面蚀刻形成至少一微探针；一绝缘层，形成于该微探针表面；一导电层，形成于该绝缘层表面；及一导电材料，其系位于该半导体晶圆基板外围，以连接该导电层与该些电性连接垫。如申请专利范围第1项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该半导体晶圆基板系为三五族材料。如申请专利范围第1项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该导电材料系为单一导线、复数导线或另一导电层。如申请专利范围第1项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该半导体晶圆基板更包含至少一穿孔，贯通该第一表面与该第二表面，且该绝缘层更形成于该穿孔表面，该导电层更形成于该穿孔中该绝缘层表面，以电性导通该穿孔。如申请专利范围第4项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该导电材料系为银胶或锡球。如申请专利范围第1项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该电性连接垫之材料系为银胶或锡球。如申请专利范围第1项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该微探针系复数个。如申请专利范围第7项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该些微探针系构成一微探针阵列。如申请专利范围第7项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构，其中该些微探针分为复数组，每一组微探针系利用一该导电材料电性连接至对应的该些电性连接垫。一种半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其步骤包含：提供一半导体晶圆基板，该半导体晶圆基板具有一第一表面与一第二表面；形成一半导体电路于该半导体晶圆基板之该第一表面，该半导体电路包含复数个电性连接垫，并利用蚀刻方法，形成至少一微探针于该半导体晶圆基板之该第二表面；利用沉积方法，依序形成一绝缘层于该微探针表面，形成一导电层于该绝缘层表面；及利用一形成于该半导体晶圆基板外围之导电材料连接该导电层与该些电性连接垫。如申请专利范围第10项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该半导体晶圆基板系为三五族材料。如申请专利范围第10项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该蚀刻方法系为湿式蚀刻、乾式气体蚀刻、离子反应蚀刻或电化学蚀刻方式。如申请专利范围第10项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该导电材料为单一导线、复数导线或另一导电层。如申请专利范围第10项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中形成该半导体电路与该微探针之步骤之后，更包含利用蚀刻方法，形成至少一穿孔贯通该半导体晶圆基板之该第一表面与该第二表面。如申请专利范围第14项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该蚀刻方法系为湿式蚀刻、乾式气体蚀刻、离子反应蚀刻或电化学蚀刻方式。如申请专利范围第14项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中形成该绝缘层与该导电层之步骤，系更形成该绝缘层于该穿孔表面，更形成该导电层于该穿孔中该绝缘层表面，以电性导通该穿孔。如申请专利范围第16项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该导电材料系为银胶或锡球。如申请专利范围第10项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该电性连接垫之材料系为银胶或锡球。如申请专利范围第10项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中形成该绝缘层与该导电层之沉积方法系为化学气相沉积、物理气相沉积、化学液相沉积、物理液相沉积、电镀方法、电铸方法或原子层沉积(Atomic Layer Deposition；ALD)方法。如申请专利范围第10项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该微探针系复数个。如申请专利范围第20项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中该些微探针系构成一微探针阵列。如申请专利范围第20项所述之半导体电路与微探针感测元件的整合结构之制造方法，其中连接该导电层与该些电性连接垫之步骤，系将该些微探针分为复数组，每一组微探针系利用一该导电材料电性连接至对应的该些电性连接垫。