[发明专利]一种硅通孔结构

说明书

本发明涉及一种硅通孔结构，包括：硅通孔；以及与所述硅通孔相连接的反熔丝层；所述反熔丝层包括高K氧化物层，在施加电压的情况下，其电阻由高阻态转换到低阻态，在不施加电压的情况下，其电阻可由低阻态转换到高阻态。在本发明中通过设置所述金属层‑高K氧化物层的反熔丝层，实现了所述硅通孔的程序化，通过在电极上施加电压来控制所述硅通孔在不导通（高阻态）到导通（低阻态）之间的反复切换，消除了现有技术中一旦导通便不可逆的弊端。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种硅通孔结构。

背景技术

在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路（integrated circuit，IC）技术，3D集成电路（integrated circuit，IC）被定义为一种系统级集成结构，将多个芯片在垂直平面方向堆叠，从而节省空间，各个芯片的边缘部分可以根据需要引出多个引脚，根据需要利用这些引脚，将需要互相连接的芯片通过金属线互联，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆叠芯片数量较多，而且芯片之间的连接关系比较复杂，那么就会需要利用多条金属线，最终的布线方式比较混乱，而且也会导致体积增加。

因此，目前在所述3D集成电路（integrated circuit，IC）技术中大都采用硅通孔（Through Silicon Via，TSV），硅通孔是一种穿透硅晶圆或芯片的垂直互连，TSV可堆栈多片芯片，在芯片钻出小洞（制程又可分为先钻孔及后钻孔两种,Via Fist,Via Last），从底部填充入金属，硅晶圆上以蚀刻或雷射方式钻孔（via），再以导电材料如铜、多晶硅、钨等物质填满。从而实现不同硅片之间的互联。

在半导体器件中由于不同叠层之间通过硅通孔（Through Silicon Via，TSV）实现互联，使得3D集成电路不断发展，而且器件尺寸不断缩小，但是仍然存在一些问题，例如通常在对器件测试以后或者在应用较长时间以后，在所述硅通孔处或者附近会引起退化（degradation）或者无效（void）造成接触不良、不能有效地电连接，影响器件的性能，最终导致器件失效。

目前，包含硅通孔的3D集成电路价格昂贵，由于3D集成电路中硅通孔的失效而丢弃整个3D集成电路是不可取的，因此需要使所述硅通孔可程序化（programmable），以解决上述问题，现有技术中有通过在所述硅通孔的一端上设置反熔丝材料（anti-fusematerial），其中所述反熔丝材料（anti-fuse material）为三明治夹心结构，包含50-100埃的SiC：H，1000-2000埃的Si：H和50-100埃的SiC：H，通过在相邻的芯片的电路上辅助电路实现所述反熔丝材料（anti-fuse material）的开路或短路，实现所述硅通孔的程序化，但是该方法是一次性使得TSV从不导通（高阻态）到导通（低阻态）的状态，无法实现再从导通回到不导通的状态，所述程序化是不可逆的。

现有技术中虽然通过反熔丝材料实现了所述硅通孔的程序化，但是所述过程是不可逆的，因此仍然需要对硅通孔作进一步的改进，以克服上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种硅通孔结构，包括：

硅通孔；

以及与所述硅通孔相连接的反熔丝层；

所述反熔丝层包括高K氧化物层，在施加电压的情况下，其电阻由高阻态转换到低阻态，在不施加电压的情况下，其电阻可由低阻态转换到高阻态。。

作为优选，所述硅通孔由内向外依次包括导电层、阻挡层和衬里层。