[發明專利]基于SOI的TSV高頻立體集成互連結構

有效

• 申請號: 201310542056.5
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103633045A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 劉松;單光寶;謝成民
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及微電子技術領域。

背景技術

為滿足TSV立體集成器件高頻信號傳輸的應用需求，通常需要設計具有信號回流路徑的TSV通孔互連結構。目前，TSV立體集成器件中廣泛使用文獻“High-Frequency?Scalable?Electrical?Model?and?Analysis?of?a?Through?Silicon?Via(TSV)”中提出的的S-G（信號-地）雙TSV通孔互連結構（參見圖1）來傳輸高頻信號。此互連結構由兩根TSV通孔組成，一根用于信號傳輸，另外一根當作“地”用于信號回流，兩根TSV通孔各自被二氧化硅絕緣層和硅包裹，形成銅/Ta/TaN-二氧化硅-硅夾層結構。在高頻信號傳輸時，由于硅具有一定導電性，所以此夾層結構表現出明顯的電容充放電特性，導致一部分信號會透過絕緣層在硅中損耗。隨著信號頻率上升，漏電損耗會愈發嚴重，信號幅值大幅降低，嚴重影響立體集成器件的性能。當存在多組S-G雙TSV通孔互連結構時（參見圖2），用于信號傳輸的TSV通孔間極易發生噪聲耦合串擾現象，信號畸變可能會導致立體集成器件無法正常工作，降低器件可靠性。此外，由于需要額外布置TSV通孔用于信號回流，所以會占用較多的芯片面積，無疑增加了開發成本，降低了經濟效率。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于SOI的TSV高頻立體集成互連結構，通過單根TSV通孔即可完成高頻信號傳輸與回流，極大的節約芯片面積，且信號彼此間絕緣隔離，降低漏電損耗和噪聲耦合串擾，提高信號傳輸質量，增加立體集成器件可靠性。此外，該TSV互連結構基于SOI襯底，可滿足高頻立體集成器件抗輻射加固的應用需求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括內部圓柱型TSV通孔和外部環形TSV通孔；

所述的內部圓柱形TSV通孔與外部環形TSV通孔同軸，且兩者之間填充厚度為W3的苯并環丁烯樹脂絕緣膠；所述的外部環形TSV通孔由外向內依次為厚度D1的二氧化硅絕緣層、厚度D2的阻擋層TaN、厚度D3的銅種子層和寬度W2的中空銅柱，D2：D3=1:1～1:1.5；所述的內部圓柱形TSV通孔由外向內也依次由厚度D1的二氧化硅絕緣層、厚度D2的阻擋層TaN、厚度D3的銅種子層和直徑為W1的圓柱形銅柱組成；所述的二氧化硅絕緣層、阻擋層TaN、種子層、中空銅柱和銅柱都縱向貫穿SOI襯底的頂層硅、二氧化硅埋氧層和底層硅；

所述的厚度W3=(w12)2+(2D1+2D2+2D3+w12)2-(w2+2D1+2D2+2D3+w12).]]>