基于横向二极管的TSV转接板制造技术

本发明专利技术涉及一种基于横向二极管的TSV转接板，包括：Si衬底(101)；至少两个TSV区(102)，设置于所述Si衬底(101)内；至少三个隔离区(103)，设置于所述Si衬底(101)内并位于每两个所述TSV区(102)之间；横向二极管(104)，设置于所述Si衬底(101)内并位于相邻两个所述隔离区(103)之间；互连线(105)，对所述TSV区(102)的第一端面和所述横向二极管(104)进行串行连接。本发明专利技术提供的TSV转接板通过在TSV转接板上加工二极管作为ESD防护器件，解决了基于TSV工艺的集成电路系统级封装抗静电能力弱的问题，增强了集成电路系统级封装的抗静电能力。

【技术实现步骤摘要】
基于横向二极管的TSV转接板
本专利技术属半导体集成电路
，特别涉及一种基于横向二极管的TSV转接板。
技术介绍
半导体集成电路的目标之一是以较低的成本制造小型化、多功能的、大容量和/或高可靠性的半导体产品。半导体封装技术在实现这样的目标中发挥着重要的作用。随着半导体装置的集成度和存储容量增大，已经开发了用于堆叠单个芯片的三维(3D)封装。例如，已经采用了形成有穿透基底的通孔并在通孔中形成电极的硅通孔(Through-SiliconVia，简称TSV)接触技术作为可代替现有的引线键合技术的一类3D封装结构。TSV技术是3D集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新的技术解决方案。由于TSV技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，可以有效地实现这种3D芯片层叠，制造出结构更复杂、性能更强大、更具成本效率的芯片，成为了目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。转接板通常是指芯片与封装基板之间的互连和引脚再分布的功能层。转接板可以将密集的I/O引线进行再分布，实现多芯片的高密度互连，成为纳米级集成电路与毫米级宏观世界之间电信号连接最有效的手段之一。在利用转接板实现多功能芯片集成时，不同芯片的抗静电能力不同，在三维堆叠时抗静电能力弱的芯片会影响到封装后整个系统的抗静电能力，因此如何提高基于TSV工艺的系统级封装的抗静电能力成为半导体行业亟待解决的问题。
技术实现思路
为了提高基于TSV工艺的系统级封装的抗静电能力，本专利技术提供了一种基于横向二极管的TSV转接板；本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的实施例提供了一种基于横向二极管的TSV转接板，包括：Si衬底101；TSV区102，设置于Si衬底101内；隔离区103，设置于Si衬底101内并位于TSV区102之间；横向二极管104，设置于Si衬底101内且位于隔离区103形成的横向封闭区域内；互连线105，对TSV区102的第一端面和横向二极管104进行串行连接。在本专利技术的一个实施例中，TSV区102内的材料为多晶硅，多晶硅的掺杂浓度为2×1021cm-3，掺杂杂质为磷。在本专利技术的一个实施例中，TSV区102和隔离区103均上下贯通Si衬底101。在本专利技术的一个实施例中，隔离区103内的材料为SiO2或未掺杂多晶硅。在本专利技术的一个实施例中，TSV区102的第一端面和横向二极管104与铜互连线105之间设置有钨插塞。在本专利技术的一个实施例中，TSV区102的第二端面上设置有钨插塞和金属凸点106。在本专利技术的一个实施例中，金属凸点106的材料为铜。在本专利技术的一个实施例中，TSV转接板还包括设置于Si衬底101的上表面和下表面的绝缘层。在本专利技术的一个实施例中，TSV区102和隔离区103的深度为40～80μm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的TSV转接板通过在TSV转接板上设置ESD防护器件二极管，增强了层叠封装芯片的抗静电能力；2、本专利技术通过在TSV转接板上设置二极管，利用转接板较高的散热能力，提高了器件工作中的大电流通过能力；3、本专利技术提供的TSV转接板的二极管周围利用上下贯通的隔离沟槽，具有较小的漏电流和寄生电容。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于横向二极管的TSV转接板结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于横向二极管的TSV转接板的制备方法流程图；图3a-图3i为本专利技术实施例提供的另一种基于横向二极管的TSV转接板的制备方法流程图；图4为本专利技术实施例提供的另一种基于横向二极管的TSV转接板结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于横向二极管的TSV转接板结构示意图，包括：Si衬底101；TSV区102，设置于Si衬底101内；隔离区103，设置于Si衬底101内并位于TSV区102之间；横向二极管104，设置于Si衬底101内且位于隔离区103形成的横向封闭区域内；互连线105，对TSV区102的第一端面和横向二极管104进行串行连接。优选地，TSV区102内的材料为多晶硅，多晶硅的掺杂浓度为2×1021cm-3，掺杂杂质为磷。优选地，TSV区102和隔离区103均上下贯通Si衬底101。优选地，隔离区103内的材料为SiO2或未掺杂多晶硅。优选地，TSV区102的第一端面和横向二极管104与铜互连线105之间设置有钨插塞。优选地，TSV区102的第二端面上设置有钨插塞和金属凸点106。优选地，金属凸点106的材料为铜。优选地，TSV转接板还包括设置于Si衬底101的上表面和下表面的绝缘层。进一步地，隔离区103用于和Si衬底上表面和下表面的SiO2绝缘层形成封闭的隔离区域以隔离横向二极管104。优选地，TSV区102和隔离区103的深度为40～80μm。本实施例提供的TSV转接板，通过在TSV转接板上加工静电放电(Electro-StaticDischarge，简称ESD)防护器件——二极管，增强了系统级封装的抗静电能力，解决了三维堆叠时抗静电能力弱的芯片会影响到封装后整个系统的抗静电能力的问题；同时，本实施例提供TSV转接板的二极管周围利用上下贯通的隔离区，具有较小的漏电流和寄生电容。实施例二请参照图2，图2为本专利技术实施例提供的一种基于横向二极管的TSV转接板的制备方法流程图，本实施例在上述实施例的基础上，对本专利技术的基于横向二极管的TSV转接板的制备方法进行详细描述如下。具体地，包括如下步骤：S201、选取Si衬底；S202、利用刻蚀工艺在Si衬底上制备多个TSV和多个隔离沟槽；S203、利用刻蚀工艺在Si衬底上制备多个器件沟槽；S204、利用化学气相淀积(ChemicalVaporDeposition，简称CVD)工艺，在Si衬底上淀积SiO2或未掺杂多晶硅对隔离沟槽进行填充形成隔离区；S205、利用CVD工艺，在Si衬底上淀积多晶硅材料对TSV进行填充形成TSV区；S206、利用CVD工艺，在Si衬底上淀积多晶硅材料对器件沟槽进行填充，并制备横向结构的二极管；S207、利用电镀工艺在Si衬底上表面制备铜互连线；S208、利用化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)工艺，对Si衬底进行减薄，直到漏出TSV；S209、在Si衬底下表面利用电镀的方法形成铜凸点以完成TSV转接板的制备。其中，选取Si衬底的原因在于，Si的热力学性能与芯片相同，利用Si材料作为转接板可以最大程度上减小由于热膨胀系数的差异和残余应力引起的芯片的弯曲和芯片应力。Si衬底的晶向可以是(100)、(110)或者(111)，另外，衬底的掺杂类型可以为N型，也可以为P型。优选地，S202可以包括如下步骤：S2021、利用光刻工艺刻蚀TSV及隔离沟槽图形；S2022、利用深度反应离子刻蚀法(DeepReactiveIonEtch本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于横向二极管的TSV转接板，其特征在于，包括：Si衬底(101)；TSV区(102)，设置于所述Si衬底(101)内；隔离区(103)，设置于所述Si衬底(101)内并位于所述TSV区(102)之间；横向二极管(104)，设置于所述Si衬底(101)内且位于所述隔离区(103)形成的横向封闭区域内；互连线(105)，对所述TSV区(102)的第一端面和所述横向二极管(104)进行串行连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于横向二极管的TSV转接板，其特征在于，包括：Si衬底(101)；TSV区(102)，设置于所述Si衬底(101)内；隔离区(103)，设置于所述Si衬底(101)内并位于所述TSV区(102)之间；横向二极管(104)，设置于所述Si衬底(101)内且位于所述隔离区(103)形成的横向封闭区域内；互连线(105)，对所述TSV区(102)的第一端面和所述横向二极管(104)进行串行连接。2.根据权利要求1所述的TSV转接板，其特征在于，所述TSV区(102)内的材料为多晶硅，所述多晶硅的掺杂浓度为2×1021cm-3，掺杂杂质为磷。3.根据权利要求1所述的TSV转接板，其特征在于，所述TSV区(102)和所述隔离区(103)均上下贯通所述Si衬底(101)。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张捷，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61