[發明專利]一種硅通孔結構

有效

• 申請號: 201310241943.9
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN104241248B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 甘正浩
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/528
• 分類號: H01L23/528;H01L23/522
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明涉及一種硅通孔結構，包括：硅通孔；以及與所述硅通孔相連接的反熔絲層；所述反熔絲層包括高K氧化物層，在施加電壓的情況下，其電阻由高阻態轉換到低阻態，在不施加電壓的情況下，其電阻可由低阻態轉換到高阻態。在本發明中通過設置所述金屬層?高K氧化物層的反熔絲層，實現了所述硅通孔的程序化，通過在電極上施加電壓來控制所述硅通孔在不導通（高阻態）到導通（低阻態）之間的反復切換，消除了現有技術中一旦導通便不可逆的弊端。

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體地，本發明涉及一種硅通孔結構。

背景技術

在電子消費領域，多功能設備越來越受到消費者的喜愛，相比于功能簡單的設備，多功能設備制作過程將更加復雜，比如需要在電路版上集成多個不同功能的芯片，因而出現了3D集成電路（integrated circuit，IC）技術，3D集成電路（integrated circuit，IC）被定義為一種系統級集成結構，將多個芯片在垂直平面方向堆疊，從而節省空間，各個芯片的邊緣部分可以根據需要引出多個引腳，根據需要利用這些引腳，將需要互相連接的芯片通過金屬線互聯，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆疊芯片數量較多，而且芯片之間的連接關系比較復雜，那么就會需要利用多條金屬線，最終的布線方式比較混亂，而且也會導致體積增加。

因此，目前在所述3D集成電路（integrated circuit，IC）技術中大都采用硅通孔（Through Silicon Via，TSV），硅通孔是一種穿透硅晶圓或芯片的垂直互連，TSV可堆棧多片芯片，在芯片鉆出小洞（制程又可分為先鉆孔及后鉆孔兩種,Via Fist,Via Last），從底部填充入金屬，硅晶圓上以蝕刻或雷射方式鉆孔（via），再以導電材料如銅、多晶硅、鎢等物質填滿。從而實現不同硅片之間的互聯。

在半導體器件中由于不同疊層之間通過硅通孔（Through Silicon Via，TSV）實現互聯，使得3D集成電路不斷發展，而且器件尺寸不斷縮小，但是仍然存在一些問題，例如通常在對器件測試以后或者在應用較長時間以后，在所述硅通孔處或者附近會引起退化（degradation）或者無效（void）造成接觸不良、不能有效地電連接，影響器件的性能，最終導致器件失效。

目前，包含硅通孔的3D集成電路價格昂貴，由于3D集成電路中硅通孔的失效而丟棄整個3D集成電路是不可取的，因此需要使所述硅通孔可程序化（programmable），以解決上述問題，現有技術中有通過在所述硅通孔的一端上設置反熔絲材料（anti-fusematerial），其中所述反熔絲材料（anti-fuse material）為三明治夾心結構，包含50-100埃的SiC：H，1000-2000埃的Si：H和50-100埃的SiC：H，通過在相鄰的芯片的電路上輔助電路實現所述反熔絲材料（anti-fuse material）的開路或短路，實現所述硅通孔的程序化，但是該方法是一次性使得TSV從不導通（高阻態）到導通（低阻態）的狀態，無法實現再從導通回到不導通的狀態，所述程序化是不可逆的。

現有技術中雖然通過反熔絲材料實現了所述硅通孔的程序化，但是所述過程是不可逆的，因此仍然需要對硅通孔作進一步的改進，以克服上述問題。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

本發明為了克服目前存在問題，提供了一種硅通孔結構，包括：

硅通孔；

以及與所述硅通孔相連接的反熔絲層；

所述反熔絲層包括高K氧化物層，在施加電壓的情況下，其電阻由高阻態轉換到低阻態，在不施加電壓的情況下，其電阻可由低阻態轉換到高阻態。。

作為優選，所述硅通孔由內向外依次包括導電層、阻擋層和襯里層。