[发明专利]一种内嵌电容器的TSV结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种内嵌电容器的TSV结构及其制备方法，所述TSV结构包括：衬底结构；硅通孔，所述硅通孔贯穿所述衬底结构；电容器结构，所述电容器结构设置在所述衬底结构内部，且所述电容器结构设置在所述硅通孔结构的内壁；铜互连结构，所述铜互连结构安装在所述硅通孔内部；其中，所述电容器结构上设置有第一顶部接触层和第一底部接触层，所述铜互连结构顶端设置有第二顶部接触层，所述铜互连结构底端设置有第二底部接触层，本发明的TSV结构实现了芯片之间的垂直互连，同时能够得到更高电容密度的电容器。

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，尤其涉及一种内嵌电容器的TSV结构及其制备方法。

背景技术

随着集成电路工艺技术的高速发展，微电子封装技术逐渐成为制约半导体技术发展的主要因素，为了实现电子封装的高密度化，获得更优越的性能和更低的总体成本，技术人员研究出一系列先进的封装技术。其中三维封装技术具有良好的电学性能以及较高的可靠性，同时能实现较高的封装密度，被广泛应用于各种高速电路以及小型化系统中。

硅通孔(TSV)技术是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新技术，通过在硅圆片上制作出许多垂直互连TSV结构来实现不同芯片之间的电互连。TSV技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。

然而目前所制备的TSV结构，其功能局限在作为上下芯片之间的互连通道，并没有其它的功能，由于TSV结构具有较大的深宽比，所以具有较大的比表面积，这是制备高密度电容的良好基底。作为集成电路中一种重要的无源器件，电容器可以作为滤波电容、旁路电容、耦合电容或者能量存储电容，这些电容都需要高电容密度。

因此，有必要提供一种新型的内嵌电容器的TSV结构及其制备方法以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内嵌电容器的TSV结构及其制备方法，制得的TSV结构实现芯片之前的垂直互连，同时能够得到更高电容密度的电容器。

为实现上述目的，本发明的所述一种内嵌电容器的TSV结构，包括：

衬底结构；

硅通孔，所述电容器结构设置在所述硅通孔结构的内壁；

电容器结构，所述电容器结构设置在所述硅通孔的内壁；

铜互连结构，所述铜互连结构安装在所述硅通孔内部；

其中，所述电容器结构上分别设置有第一顶部接触层和第一底部接触层，所述铜互连结构顶端设置有第二顶部接触层，所述铜互连结构底端设置有第二底部接触层。

其有益效果在于：上述的TSV结构不仅可以作为芯片垂直互连的导电通道，同时作为高密度电容器的基底，同时具有更高密度的电容器结构，以使得电容器结构作为滤波、旁路、震荡以及能量存储应用器件，同时在TSV结构内部制得的电容器结构和铜互联结构之间进行有效隔离，避免相互之间产生干扰影响，有效提高了TSV结构的性能。

进一步的，所述电容器结构包括叠层结构、底部金属电极层、绝缘介质和顶部金属电极层，所述叠层结构包括金属铝层和阳极氧化铝层，所述阳极氧化铝层设置在所述金属铝层表面，所述底部金属电极层设置在所述阳极氧化铝层表面，所述绝缘介质设置在所述底部金属电极层表面，所述顶部金属电极层设置在所述绝缘介质表面，所述底部金属电极层覆盖所述衬底结构上表面和所述阳极氧化铝层朝向所述硅通孔的一侧表面，且所述底部金属电极层与所述金属铝层顶部表面接触连接。

其有益效果在于：通过在衬底结构内部的叠层结构内壁沉积底部金属电极层、绝缘介质和顶部金属电极层以作为电容器结构，有效提高了整个TSV结构的电容量。