Imec携手索尼推出新型硅通孔工艺

在假设单元高度为115纳米且硅衬底厚度为500纳米的情况下，此示意图比较（左）传统的中段通孔与（右）局部背面介质隔离硅通孔。图源：Imec

据报道，在2026年IEEE/JSAP超大规模集成电路技术与电路研讨会上，Imec与索尼联合发布了一种用于实现超高密度晶圆背面互连的创新集成模块。该模块是3D堆叠和晶圆背面功能化技术的关键组成部分，可广泛应用于逻辑与存储器件的3D集成方案中。

Imec指出，晶圆背面功能化与3D堆叠是研发新一代半导体器件的核心技术。这要求背面互连具备高密度特性，从而在布线密集的有源晶圆正面与密度较低的结构晶圆背面之间建立有效连接。传统的中段通孔硅通孔工艺虽能实现正背面高密度连接，但其较高的深宽比往往会引发金属化及电气性能方面的难题。

为解决上述问题，双方推出了“局部背面介质隔离模块”这一替代方案。据Imec透露，该模块的核心在于自对准隔离结构，成型于硅通孔与正面有源器件的对准区域。该工艺首先处理正面的高密度窄通孔（中道工艺通孔），随后在正背面之间采用更宽的硅通孔进行连接。相较于传统方法，新技术的底层和顶层关键尺寸增加了50%，不仅简化了金属化流程，还将电阻降低至原来的三分之一。同时，在115纳米的标准单元高度下，硅通孔与中道窄通孔之间的对准容差最高可达30纳米，提升幅度达3倍。

在制造流程方面，该技术依次进行前道、中道和后道工艺，随后实施晶圆键合与减薄。在形成局部背面介质隔离时，需进行介质材料的均匀沉积与各向同性刻蚀，最后完成硅通孔金属化。漏电流测试结果表明，这些自对准结构在周边硅衬底上表现出良好的隔离效果。

此外，与依赖去除剩余硅衬底的背面集成方案不同，该新型集成模块能够制造出穿透厚度达500纳米硅衬底的高性能硅通孔。这一特性使其非常适合DRAM等需要保留较厚硅器件层的应用场景。