[發明專利]半導體器件

有效

• 申請號: 201210092828.5
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102738118B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 澤田憲
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L23/50
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司11290
• 代理人: 陳桂香,武玉琴

相關申請的交叉參考

本發明包含與2011年4月11日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP?2011-087048的公開內容相關的主題，在此將該在先申請的全部內容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發明涉及如下半導體器件，該半導體器件具有多個半導體基板，在所述多個半導體基板上形成有高頻電路，并且所述各個半導體基板的高頻電路彼此電連接。

背景技術

雖然半導體器件中的元件的微型化目前取得了進展，但是近來由于光刻的衍射極限使微型化變得困難。

于是，為了進一步集成，人們已經在嘗試通過三維層疊并且集成多個半導體芯片來提高有效的集成度。

至于通過層疊多個半導體芯片得到的結構，除了有通過層疊同種電路元件得到的結構，人們還嘗試通過層疊諸如運算電路芯片和存儲電路芯片等不同種類的電路元件使不同功能組合到單個芯片中。結合這些不同的功能不僅能夠提高集成度，還能夠增強功能性。

當使用高頻電路作為將要層疊的電路元件，并且所述高頻電路與另一個電路元件或者另一個高頻電路層疊時，芯片能夠具有通信功能，或者在單個芯片上能夠處理各種頻率的信號。

此外，由于高頻電路的電路部分的尺寸是由高頻電路的工作頻率決定，所以難以通過微型化來提高高頻電路的集成度。因此，期望通過三維層疊高頻電路元件來提高高頻電路元件的集成度。提高高頻電路元件的集成度能夠提高高頻電路元件的性能。

當上面形成有高頻電路的兩塊半導體基板互相層疊時，需要形成用于連接的導體，以便將各半導體基板的高頻電路互相連接。

形成在半導體基板上的高頻電路的典型傳輸線包括微帶線和共面線。其它傳輸線包括同軸線和帶狀線。

高頻電路的這些傳輸線具有用于信號線的地線，并且通過信號線和所述地線的各導體來發送電磁波。

然而，當各個高頻電路的傳輸線通過通孔內的導體層(導體層在下文中將被稱作“通孔層”)簡單地互相連接時，從用于將傳輸線的信號線互相連接的通孔層發出電磁波，會影響到周邊電路的操作。

于是，過去已經提出對用于使各個高頻電路的傳輸線互相連接的所述連接部的接地進行強化，從而抑制電磁波輻射到傳輸線的外部。

例如，由S.W.Ho等人于2008年5月27-30日在IEEE?ECTC?2008的第1946頁(下面稱為非專利文獻1)中提出了如下結構：通過使用貫穿上側半導體基板的同軸結構的通孔層，將形成在下側半導體基板的上表面的共面線和形成在上側半導體基板的上表面的共面線互相連接。在該結構中，通過布置同軸結構的通孔層，使與地線相連接的通孔層圍繞與信號線相連接的通孔層，從而強化接地。

此外，例如，日本專利特開第2004-363975號公報(下面稱為專利文獻1)披露了如下結構：利用貫穿半導體基板的通孔層，將形成在半導體基板的下表面的共面線的信號線和形成在半導體基板的上表面的共面線的信號線互相連接。

專利文獻1中披露的結構通過使來自每個共面線的接地導體進一步延長，同時在用于將通孔層與信號線相連的連接部的周圍以及在半導體基板的與各條共面線那側相反的側上形成接地導體，從而強化接地。

不限于具有高頻電路的半導體器件，人們也考慮了普通半導體器件中的多個半導體基板的三維層疊。

例如，已經提出了通過使用通孔層將形成在兩個半導體基板上的電路互相連接的結構(例如參見日本專利特開第2010-245506號公報，下文稱為專利文獻2)。

在專利文獻2的結構中，形成有具有不同深度的多種通孔層，所述通孔層貫穿半導體基板和位于兩個半導體基板之間的絕緣層，通過使用多種通孔層將形成在兩個半導體基板上的電路互相連接。

在非專利文獻1的結構中，接地通孔層以同軸結構緊挨著地圍繞用于將信號線互相連接的通孔層，并且用于將信號線互相連接的通孔層不能夠直接連接到下部半導體基板上的共面線，所以通過凸塊連接。

由于用于將信號線互相連接的通孔層是通過凸塊連接，結構和制造過程復雜化，連接的可靠性比通孔層直接連接到信號線的情況要差。

在專利文獻1的結構中，在用于將通孔層連接至信號線的連接部的周圍有接地層。然而，半導體基板的下表面和上表面上的各個接地層不連接。因此，下表面和上表面之間的接地電容會波動，影響信號傳輸。此外，通孔層的周圍沒有接地層。因此，通孔層周圍的接地被減弱。