一种超导硅通孔转接板及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种超导硅通孔转接板及其制备方法，所述超导硅通孔转接板包括：上凹槽、下凹槽、凹槽埋层及超导金属柱；其中，所述上凹槽及所述下凹槽分别对应设置在所述基板的上表面及下表面，且所述通孔贯穿所述上凹槽及所述下凹槽；所述凹槽埋层形成在所述上凹槽的内壁表面及所述下凹槽的内壁表面；所述超导金属柱填充设置在所述上凹槽、所述下凹槽及所述通孔内。本发明专利技术提供的超导硅通孔转接板及其制备方法能够解决现有超导硅通孔转接板中的超导金属柱因冷缩松动无法实现电连接功能的问题。属柱因冷缩松动无法实现电连接功能的问题。属柱因冷缩松动无法实现电连接功能的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超导硅通孔转接板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种超导硅通孔转接板及其制备方法。

技术介绍

[0002]超导集成电路凭借其高速度、功耗低等优势成为集成电路发展的前沿热点之一，在超导集成电路设计中为了更好的展现其超导特性的优势，不可避免地要求其互连方式具有超导性能。
[0003]硅通孔(Through silicon via,TSV)技术是实现芯片之间垂直互连的一种封装技术，并凭借垂直互连的优势成为实现芯片三维封装的一项重要技术。
[0004]随着芯片规模的不断扩大、晶体管尺寸趋于物理极限，三维封装技术成为封装领域提高集成度的突破口之一。因此，超导集成电路的三维封装需要超导电性的硅通孔实施三维封装的垂直互连。
[0005]但是，由于超导硅通孔需要工作于超低温环境，在大温变情况下，通孔内的超导金属遇冷收缩有可能直接从通孔内脱离或松动，这会增加超导金属与金属布线连接不良的风险。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超导硅通孔转接板及其制备方法，用于解决现有超导硅通孔转接板中的超导金属柱因冷缩松动无法实现电连接功能的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超导硅通孔转接板的制备方法，所述制备方法包括，
[0008]S1)：提供一基板，于所述基板的上表面及所述基板的下表面形成位置相对应的上凹槽及下凹槽；
[0009]S2)：于所述上凹槽中形成通孔，所述通孔贯穿所述基板；
[0010]S3)：于所述基板的上表面、所述基板的下表面、所述上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁及所述通孔内壁形成绝缘层；
[0011]S4)：至少于所述上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁及所述通孔内壁形成金属阻挡层；
[0012]S5)：于所述基板的上表面、所述基板的下表面、所述上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁形成图案化的超导连接层；
[0013]S6)：于所述上凹槽、所述下凹槽及所述通孔内填充形成超导金属柱。
[0014]可选地，所述S5)中，形成图案化的所述超导连接层的步骤包括：
[0015]S51)：于所述基板的上表面、所述基板的下表面、上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁形成超导金属层；
[0016]S52)：至少刻蚀位于所述基板的上表面的所述超导金属层及位于所述基板下表面
的所述超导金属层，形成图案化的超导连接层。
[0017]可选地，所述S52)中，形成所述超导连接层的步骤中，还刻蚀位于所述凹槽上方的所述阻挡层及所述超导连接层。
[0018]可选地，所述S1)中，采用湿法刻蚀形成所述上凹槽及所述下凹槽；所述S2)中，采用干法刻蚀形成所述通孔。
[0019]本专利技术还提供一种超导硅通孔转接板，所述超导硅通孔转接板包括基板及贯穿所述基板的通孔，还包括：上凹槽、下凹槽、凹槽埋层及超导金属柱；其中，
[0020]所述上凹槽及所述下凹槽分别对应设置在所述基板的上表面及下表面，且所述通孔贯穿所述上凹槽及所述下凹槽；
[0021]所述凹槽埋层形成在所述上凹槽的内壁表面及所述下凹槽的内壁表面；
[0022]所述超导金属柱填充设置在所述上凹槽、所述下凹槽及所述通孔内。
[0023]可选地，所述超导硅通孔转接板还包括：形成于所述基板上表面及所述基板下表面的金属布线层，所述金属布线层通过所述凹槽埋层与所述超导金属柱连接。
[0024]可选地，所述凹槽埋层覆盖所述上凹槽的部分内壁表面，并覆盖所述下凹槽的部分内壁表面。
[0025]可选地，所述凹槽埋层覆盖所述上凹槽的全部内壁表面，并覆盖所述下凹槽的全部内壁表面。
[0026]可选地，所述上凹槽及所述下凹槽采用V型槽结构。
[0027]可选地，所述上凹槽及所述下凹槽的侧壁呈圆弧状。
[0028]如上所述，本专利技术提供的超导硅通孔转接板及其制备方法，通孔制备形成在凹槽中，凹槽的表面形成有与金属布线层连接的凹槽埋层，超导金属柱填充形成在凹槽及通孔内，形状近视哑铃，可以避免超导金属柱由于冷缩而直接脱落，并且，超导金属柱将凹槽埋层压合在凹槽内壁，能够避免与金属布线层的连接不良。
附图说明
[0029]图1显示为所述超导硅通孔转接板的制备方法的流程图。
[0030]图2显示为形成有上凹槽及下凹槽后的超导硅通孔转接板的结构示意图。
[0031]图3显示为形成有通孔后的超导硅通孔转接板的结构示意图。
[0032]图4显示为形成有绝缘层后的超导硅通孔转接板的结构示意图。
[0033]图5显示为形成有金属阻挡层后的超导硅通孔转接板的结构示意图。
[0034]图6显示为形成有超导连接层后的超导硅通孔转接板的结构示意图。
[0035]图7显示为所述超导硅通孔转接板的结构示意图。
[0036]图8显示为所述V型槽型的上凹槽的结构示意图。
[0037]图9显示为所述凹槽埋层为爬坡线的上凹槽的结构示意图。
[0038]图10显示为所述内壁呈圆弧状的上凹槽的结构示意图。
[0039]元件标号说明
[0040]10
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基板
[0041]11
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上凹槽
[0042]12
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下凹槽
[0043]13
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通孔
[0044]14
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绝缘层
[0045]15
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金属阻挡层
[0046]16
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超导连接层
[0047]161
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金属布线层
[0048]162
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凹槽埋层
[0049]17
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金属连接柱
具体实施方式
[0050]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0051]为了方便描述，此处可能使用诸如“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导硅通孔转接板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1)：提供一基板，于所述基板的上表面及所述基板的下表面形成位置相对应的上凹槽及下凹槽；S2)：于所述上凹槽中形成通孔，所述通孔贯穿所述基板；S3)：于所述基板的上表面、所述基板的下表面、所述上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁及所述通孔内壁形成绝缘层；S4)：至少于所述上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁及所述通孔内壁形成金属阻挡层；S5)：于所述基板的上表面、所述基板的下表面、所述上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁形成图案化的超导连接层；S6)：于所述上凹槽、所述下凹槽及所述通孔内填充形成超导金属柱。2.根据权利要求1所述的超导硅通孔转接板的制备方法，其特征在于，所述S5)中，形成图案化的所述超导连接层的步骤包括：S51)：于所述基板的上表面、所述基板的下表面、上凹槽的内壁、所述下凹槽的内壁形成超导金属层；S52)：至少刻蚀位于所述基板的上表面的所述超导金属层及位于所述基板下表面的所述超导金属层，形成图案化的超导连接层。3.根据权利要求2所述的超导硅通孔转接板的制备方法，其特征在于，所述S52)中，形成所述超导连接层的步骤中，还刻蚀位于所述上凹槽内与下凹槽内的所述阻挡层及所述超导连接层。4.根据权利要求1所述的超导硅通孔转接板的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐高卫，黄阳，李坤，肖克来提，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：