[发明专利]一种硅基垂直互联结构及制备方法

权利要求书

1.一种硅基垂直互联结构，其特征在于，包括两片单晶硅晶圆形成的大厚度基板，两片所述单晶硅晶圆之间设置有金属键合层，上下两片所述单晶硅晶圆上设置有上下对称的倒金字塔型凹坑；所述大厚度基板的上下表面以及所述单晶硅晶圆之间的所述金属键合层均有金属布线，所述金属布线通过上下所述单晶硅晶圆上所述倒金字塔型凹坑的侧壁实现所述大厚度基板上下表面电学信号的垂直互联；上下两所述单晶硅晶圆均含有五个所述倒金字塔凹坑，且一一上下对应设置；一所述倒金字塔凹坑设置于其余四个所述倒金字塔凹坑的中心位置，处于中心的所述倒金字塔凹坑用于传输射频信号，周边的四个所述倒金字塔凹坑均为接地信号；所述键合金属层分为中心焊盘和周边金属两部分，所述中心焊盘连接位于中心的上下所述倒金字塔凹坑的金属薄膜，所述周边金属连接周边的上下所述倒金字塔凹坑的金属薄膜。

2.如权利要求1所述的硅基垂直互联结构，其特征在于，两片所述单晶硅晶圆的上下表面以及所述倒金字塔型凹坑内所有侧壁均覆盖有绝缘层，所述绝缘层设置于所述金属布线和所述基板之间。

3.一种如权利要求2所述的硅基垂直互联结构的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1，准备一片第一单晶硅晶圆；

S2，在所述第一单晶硅晶圆的下表面沉积一层第一绝缘层；

S3，所述第一单晶硅晶圆下表面沉积键合薄膜，并对所述键合薄膜进行图形化处理，从而形成所述第一单晶硅晶圆下表面的金属图形；

S4，重复所述步骤S1～S3，形成表面带所述键合薄膜的所述第二单晶硅晶圆，将所述第一单晶硅晶圆和所述第二单晶硅晶圆键合，从而形成中间具有所述金属键合层的所述大厚度硅基板；

S5，在所述第一单晶硅晶圆的上表面形成腐蚀掩膜，并对所述第一单晶硅晶圆进行各向异性腐蚀，形成倒金字塔型凹坑；

S6，在所述第一单晶硅晶圆上表面以及所述倒金字塔凹坑的内壁沉积一层第二绝缘层；

S7，利用光刻工艺形成刻蚀掩膜，并将在所述第一单晶硅晶圆上所述倒金字塔凹坑底部位置的所述第二绝缘层去除；

S8，在所述第一单晶硅晶圆的上表面和所述倒金字塔凹坑侧壁沉积金属薄膜，并对所述金属薄膜进行图形化处理，从而形成所述第一单晶硅晶圆上表面和所述倒金字塔凹坑内的金属布线；

S9，对所述第二单晶硅晶圆重复所述步骤S5～S8，从而形成所述第二单晶硅晶圆的倒金字塔凹坑以及金属布线，最终形成大厚度硅基垂直互联结构。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一单晶硅晶圆和所述第二单晶硅晶圆的晶圆厚度设置为0.1mm～1mm。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述倒金字塔型凹坑的四个内侧面与水平面的夹角角度为54.74°。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，利用湿法各向异性腐蚀工艺对所述第一单晶硅晶圆和所述第二单晶硅晶圆进行深硅腐蚀，形成所述倒金字塔型凹坑。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属薄膜、所述键合薄膜的图形化均采用光刻图形化以及薄膜刻蚀工艺。

8.一种如权利要求1所述的硅基垂直互联结构的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S2，所述第一单晶硅晶圆下表面沉积键合薄膜，并对所述键合薄膜进行图形化处理，从而形成所述第一单晶硅晶圆下表面的金属图形；

S3，重复所述步骤S1～S2，形成表面带所述键合薄膜的所述第二单晶硅晶圆，将所述第一单晶硅晶圆和所述第二单晶硅晶圆键合，从而形成中间具有所述金属键合层的所述大厚度硅基板；

S4，在所述第一单晶硅晶圆的上表面形成腐蚀掩膜，并对所述第一单晶硅晶圆进行各向异性腐蚀，形成倒金字塔型凹坑；

S5，在所述第一单晶硅晶圆的上表面和所述倒金字塔凹坑侧壁沉积金属薄膜，并对所述金属薄膜进行图形化处理，从而形成所述第一单晶硅晶圆上表面和所述倒金字塔凹坑内的金属布线；

S6，对所述第二单晶硅晶圆重复所述步骤S4～S5，从而形成所述第二单晶硅晶圆的倒金字塔凹坑以及金属布线，最终形成大厚度硅基垂直互联结构。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一单晶硅晶圆和所述第二单晶硅晶圆的电阻率高于1000Ω·cm。