[发明专利]一种基于硅通孔的片上半导体器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种基于硅通孔的片上半导体器件结构，其特征在于，所述结构包括：

第一金属互连层，设置有若干第一金属互连线；

第一半导体层，位于所述第一金属互连层之上，且该第一半导体层中设置有若干第一半导体器件，所述第一半导体器件与所述第一金属互连线连接；

第二半导体层，位于所述第一半导体层之上，且该第二半导体层中设置有若干第二半导体器件；

第二金属互连层，位于所述第二半导体层之上，设置有若干第二金属互连线，且该第二金属互连线与所述第二半导体器件连接；

绝缘层，位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间，以将所述第一半导体器件与所述第二半导体器件隔离；

TSV互连线，依次贯穿所述第二半导体层、所述绝缘层和所述第一半导体层，以将所述第一金属互连线与所述第二金属互连线连接；

其中，基于绝缘体上的硅制备所述第一半导体层。

2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，TSV互连线孔的直径小于1um。

3.如权利要求1所述的结构，其特征在于，在所述TSV互连线与第一半导体层、所述绝缘层及所述第二半导体层之间还设置有扩散阻挡层。

4.如权利要求1所述结构，其特征在于，所述第二半导体器件的厚度小于10um。

5.一种基于硅通孔的片上半导体器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供一SOI晶圆，且该SOI晶圆包括硅衬底层、SOI硅层和位于所述衬底硅层与所述SOI硅层之间的绝缘层；

于所述SOI硅层中制备若干第一半导体器件，以形成第一半导体层；

制备第一金属互连层覆盖所述第一半导体层的上表面后，键合一临时载片于第一金属互连层上表面；

翻转SOI晶圆并对所述衬底硅层进行减薄工艺后，于减薄的衬底硅层中制备若干第二半导体器件，以形成第二半导体层；

采用TSV工艺，形成依次贯穿所述第二半导体层、所述绝缘层和所述第一半导体层，并延伸至所述第一金属互连层中的TSV互连线通孔；于所述TSV互连线通孔中填充金属材料，以形成TSV互连线；

于所述第二半导体层之上继续制备第二金属互连层，以通过所述TSV互连线将所述第一金属互连线与所述第二金属互连线连接；

移除所述临时载片。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在移除所述临时载片之前，先于所述第二金属互连层上开设数个开口，以暴露部分位于所述第二金属互连层中的第二金属互连线；

继续于所述开口中设置的金属凸块，以形成与所述第二金属互连线连接的焊球。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在第一半导体层上方键合一块临时载片，所述临时载片材质为半导体材料。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在第一半导体层上方键合一块临时载片，所述临时载片材质为玻璃材质。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，硅通孔的直径小于1um。

10.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述硅通孔下方第一金属互连层制备有金属互连线。

11.如权利要求5所述方法，其特征在于，制备所述第二金属互连层，所述第二金属互连层中制备有金属互连线与硅通孔连接。