[发明专利]用于电子系统的高电导率高频通孔

说明书

描述一种在高频具有导电性的穿透硅通孔。在一个示例中，通孔包括经过硅裸晶的至少一部分的通道。第一导电层具有第一电导率。第二导电层覆盖第一导电层的外表面，并且具有比第一电导率要高的第二电导率。

技术领域

本描述涉及半导体裸晶和封装中使用的导电通孔的领域，以及具体来说，涉及在高频具有增强电导率的通孔。

背景技术

半导体裸晶通常使用硅衬底来形成。衬底可形成其上构建电路的载体或表面。钻孔、打孔或蚀刻经过硅的通道，以允许硅中一层级的金属接触连接到硅中另一层级。通道称作穿透硅通孔。为了进行电连接，对通孔进行内衬或者填充导电材料、例如铜或铝。通孔按照多种不同方式来使用。一种方式是将衬底一侧上所形成的电路连接到衬底另一侧上的外部连接。这些连接可用于电力或数据。在一些情况下，电路通过相互重叠的多个层来形成，并且通孔用来连接不同层上的电路。

在一些裸晶中，电路最终连接到裸晶顶部的金属通路层(称作正面金属化层)。裸晶在裸晶底部也具有金属通路层，以便连接到插槽、封装衬底或者另外某个结构。金属通路底层称作背面金属化层。正面和背面层使用穿透硅通孔(其在正面与背面之间延伸)连接在一起。

通孔还用于电子和微机械封装中。许多类型的封装具有一个或多个裸晶所附连的衬底。封装衬底具有到一侧上的裸晶的电连接阵列。电连接通常使用焊球或布线焊盘。封装衬底在另一侧上也具有电连接，以便进行到管座、电路板或者另外某个表面的外部接触。在连接阵列之间，存在一个或多个布线层，以便允许裸晶上的点连接到外部点。穿透硅通孔还用来将不同布线层相互连接。

穿透硅通孔(TSV)通常填充有纯金属(例如铜(Cu)、钨(W)、铝(Al)等)。典型TSV的开口中的层叠首先是电介质、例如氧化硅(SiO2)，以便将Si侧壁与金属填充物电隔离。金属扩散阻挡和粘合层(例如Ti、TiN、Ta、TaN、Ru、WN等)然后在电介质之上用来防止金属离子从金属填充物扩散到Si衬底中，并且改进TSV中的金属填充物的粘合性。最后，纯金属填充物通过适当沉积过程(例如，电镀、无电镀、CVD、溅射、PVD等或者这些技术的组合)来沉积。

附图说明

通过附图、作为举例而不是限制来说明本发明的实施例，附图中，相似的参考标号表示相似的元件。

图1是按照本发明的一实施例、硅衬底中在高频具有增强电导率的TSV的截面侧视图。

图2A是按照本发明的一实施例、硅衬底中在高频具有增强电导率的TSV的截面侧视图。

图2B是图2A的TSV的截面顶视图。

图3是按照本发明的一实施例、在高频具有增强电导率的备选TSV的截面顶视图。

图4是按照本发明的一实施例、在高频具有增强电导率的备选TSV的截面顶视图。

图5是按照本发明的一实施例、在高频具有增强电导率的另一备选TSV的截面顶视图。

图6是按照本发明的一实施例、在高频具有增强电导率的另一备选TSV的截面顶视图。

图7A是按照本发明的一实施例、硅衬底中在高频具有增强电导率的TSV的一部分的截面侧视图。

图7B是形成包括在高频具有增强电导率的TSV的封装硅裸晶的过程流程图。

图8是按照本发明的一实施例、硅衬底中在高频具有增强电导率的使用石墨烯的TSV的一部分的截面侧视图。

图9是按照本发明的一个实施例、具有一个或多个TSV的计算机系统的框图。

具体实施方式