用于系统级封装的硅通孔转接板技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于系统级封装的硅通孔转接板，包括：Si衬底(101)；多个横向二极管(102)，设置于所述Si衬底(101)内；隔离区(103)，设置于每个所述横向二极管(102)的两侧以在相邻两个隔离区之间形成器件区；TSV区(104)，设置于由所述器件区和所述隔离区形成区域的两侧；互连线(105)，对所述TSV区(104)的第一端面和所述横向二极管(102)进行串行连接；其中，所述隔离区(103)和所述TSV区(104)均上下贯通所述Si衬底(101)。本实用新型专利技术提供的硅通孔转接板通过在硅通孔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】
用于系统级封装的硅通孔转接板
本技术属半导体集成电路
，特别涉及一种用于系统级封装的硅通孔转接板。
技术介绍
随着半导体器件特征尺寸的不断缩小，摩尔定律越来越难以为继。特别是近年来，随着超越摩尔定律的提出，系统级封装成为半导体产业未来发展的主流方向之一。基于硅通孔(Through-SiliconVia，简称TSV)技术的系统级封装因具有高集成密度、低信号延迟、低功耗等优点，成为学术界和工业界研究的热点。目前，业内公认对半导体元件进行三维堆叠并布线的3D技术难点重重，在半导体元件和封装基板之间引入转接板的2.5D封装技术是可以使芯片继续沿着摩尔定律的蓝图向前发展的重要技术之一。另一方面，在半导体行业里面，随着集成电路集成度的提高以及器件特征尺寸的减小，集成电路中静电放电(Electro-StaticDischarge，简称ESD)引起的潜在性损坏已经变得越来越明显。据有关报道，集成电路领域的故障中有近35％的故障是由ESD所引发的，因此芯片内部都设计有ESD保护结构来提高器件的可靠性。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TSV工艺的系统级封装的抗静电能力，本技术提供了一种用于系统级封装的硅通孔转接板；本技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本技术的实施例提供了一种用于系统级封装的硅通孔转接板，包括：Si衬底101；多个横向二极管102，设置于Si衬底101内；隔离区103，设置于每个横向二极管102的两侧以在相邻两个隔离区之间形成器件区，隔离区103内的材料为SiO2或未掺杂多晶硅；TSV区104，设置于由器件区和隔离区形成区域的两侧；互连线105，对TSV区104的第一端面和横向二极管102进行串行连接；其中，隔离区103和TSV区104均上下贯通Si衬底101。在本技术的一个实施例中，横向二极管102与互连线105之间设置有钨插塞106。在本技术的一个实施例中，TSV区104内的填充材料为铜。在本技术的一个实施例中，TSV区104的第二端面上设置铜凸点107。在本技术的一个实施例中，隔离区103和TSV区104的深度为40～80μm。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1、本技术提供的硅通孔转接板通过在硅通孔转接板上设置ESD防护器件二极管，增强了层叠封装芯片的抗静电能力；2、本技术通过在硅通孔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、本技术提供的硅通孔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。附图说明为了更清楚地说明本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为本技术实施例提供的一种用于系统级封装的硅通孔转接板结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种用于系统级封装的硅通孔转接板的制备方法流程图；图3a-图3h为本技术实施例提供的另一种用于系统级封装的硅通孔转接板的制备方法流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术做进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本技术实施例提供的一种用于系统级封装的硅通孔转接板结构示意图，包括：Si衬底101；多个横向二极管102，设置于Si衬底101内；隔离区103，设置于每个横向二极管102的两侧以在相邻两个隔离区之间形成器件区；TSV区104，设置于由器件区和隔离区形成区域的两侧；互连线105，对TSV区104的第一端面和横向二极管102进行串行连接；其中，隔离区103和TSV区104均上下贯通Si衬底101。具体地，横向二极管102与互连线105之间设置有钨插塞106。进一步地，隔离区103内的材料为SiO2或未掺杂多晶硅。优选地，TSV区104内的填充材料为铜。优选地，TSV区104的第二端面上设置铜凸点107。优选地，隔离区103和TSV区104的深度为40～80μm。优选地，还包括设置于Si衬底101上表面和下表面的SiO2绝缘层。本实施例提供的硅通孔转接板通过在硅通孔转接板上设置ESD防护器件二极管，增强了层叠封装芯片的抗静电能力；同时，本实施例提供硅通孔转接板在二极管周围设置上下贯通的隔离区，具有较小的漏电流和寄生电容。实施例二请参照图2，图2为本技术实施例提供的一种用于系统级封装的硅通孔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，对本技术的硅通孔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：S101、选取衬底材料；S102、在衬底材料上制备多个ESD防护器件；S103、刻蚀衬底材料在ESD防护器件两侧形成隔离沟槽；S104、刻蚀衬底材料在隔离沟槽外侧形成TSV；S105、分别填充隔离沟槽和TSV形成隔离区和TSV区；S106、在衬底材料上表面制备TSV区的第一端面与ESD防护器件的互连线；S107、在TSV区的第二端面制备金属凸点以完成硅通孔转接板的制备。优选地，衬底材料为Si材料，晶向为(100)、(110)或(111)，掺杂浓度为1014～1017cm-3，厚度为150～250μm。优选地，ESD防护器件为横向结构二极管。进一步地，S102可以包括：S1021、利用化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)工艺，对衬底材料的上表面进行平整；S1022、利用光刻工艺形成P+有源区图形，利用带胶离子注入工艺进行P+注入，去除光刻胶，形成横向结构二极管的阳极；S1023、利用光刻工艺形成N+有源区图形，利用带胶离子注入工艺进行N+注入，去除光刻胶，形成横向结构二极管的阴极；S1024、进行高温退火，激活杂质。优选地，S105可以包括：S1051、热氧化TSV和隔离沟槽以在TSV和隔离沟槽的内壁形成氧化层；S1052、利用湿法刻蚀工艺，刻蚀氧化层以完成TSV和隔离沟槽内壁的平整化；S1053、利用光刻工艺形成隔离沟槽的填充图形；S1054、利用化学气相淀积(ChemicalVaporDeposition，简称CVD)工艺，在隔离沟槽内填充SiO2形成隔离区；S1055、利用光刻工艺形成TSV的填充图形；S1056、利用物理气相淀积方法制作粘附层和种子层；S1057、通过电化学淀积的方法对TSV进行填充以形成TSV区。优选地，S106可以包括：S1061、利用溅射或CVD工艺，在Si衬底上表面形成衬垫层和阻挡层，并利用CVD工艺在横向结构二极管的阳极和阴极形成钨插塞；S1062、淀积绝缘层，光刻互连图形，利用电化学镀铜工艺淀积铜材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于系统级封装的硅通孔转接板，其特征在于，包括：Si衬底(101)；多个横向二极管(102)，设置于所述Si衬底(101)内；隔离区(103)，设置于每个所述横向二极管(102)的两侧以在相邻两个隔离区之间形成器件区；所述隔离区(103)内的材料为SiO2或未掺杂多晶硅；TSV区(104)，设置于由所述器件区和所述隔离区(103)形成区域的两侧；互连线(105)，对所述TSV区(104)的第一端面和所述横向二极管(102)进行串行连接；其中，所述隔离区(103)和所述TSV区(104)均上下贯通所述Si衬底(101)。

【技术特征摘要】
1.一种用于系统级封装的硅通孔转接板，其特征在于，包括：Si衬底(101)；多个横向二极管(102)，设置于所述Si衬底(101)内；隔离区(103)，设置于每个所述横向二极管(102)的两侧以在相邻两个隔离区之间形成器件区；所述隔离区(103)内的材料为SiO2或未掺杂多晶硅；TSV区(104)，设置于由所述器件区和所述隔离区(103)形成区域的两侧；互连线(105)，对所述TSV区(104)的第一端面和所述横向二极管(102)进行串行连接；其中，所述隔离区(103)和所述T...

【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：新型
国别省市：陕西,61