[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种差分多比特硅通孔结构及其制作方法。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：
[0008] 本发明一种差分多比特硅通孔结构，包括硅衬底、第一介质层、第一参考线、第二介质层、碳纳米管束、第三介质层、第二参考线、第一金属焊盘、第二金属焊盘、第三金属焊盘和第四金属焊盘；所述的硅衬底中设有间距设置且呈圆柱形的第一参考线和第二参考线；第一参考线外设置有圆筒状的第一介质层，第二参考线外设置有呈圆筒状的第三介质层；所述第一参考线和第二参考线的材质为铜；所述第一介质层和第三介质层的材质为氧化物。所述的硅衬底中还设有呈圆柱形的碳纳米管束，碳纳米管束的中心轴线与第一参考线和第二参考线的对称中心线同轴设置，碳纳米管束外设置有第二介质层；所述碳纳米管束的材质为碳纳米管，第二介质层的材质为苯并环丁烯；第二介质层与第一介质层和第三介质层的间距相等。第一参考线、第二参考线、第一介质层、第三介质层、碳纳米管束以及第二介质层的两端均开放设置；所述碳纳米管束的一端设有第一金属焊盘和第二金属焊盘，另一端设有第三金属焊盘和第四金属焊盘；第一金属焊盘和第二金属焊盘相向且间距设置，第三金属焊盘和第四金属焊盘相向且间距设置，且第一金属焊盘和第三金属焊盘在硅衬底两端的位置对应，第二金属焊盘和第四金属焊盘在硅衬底两端的位置对应。
[0009] 所述四个金属焊盘的结构完全一致，均呈弓形。
[0010] 所述的第一金属焊盘和第三金属焊盘之间传输正信号，第二金属焊盘和第四金属焊盘之间传输负信号，或者在第一金属焊盘和第三金属焊盘之间传输负信号，第二金属焊盘和第四金属焊盘之间传输正信号。
[0011] 本发明一种差分多比特硅通孔结构的制备方法，包括以下步骤：
[0012] 步骤一：通过反应离子刻蚀技术在硅衬底上刻蚀间距设置的两个圆柱凹槽，两个圆柱凹槽底端封闭；
[0013] 步骤二：在两个圆柱凹槽的内表面采用次常压化学气相沉积技术制备第一介质层和第三介质层；
[0014] 步骤三：在第一介质层和第三介质层内通过电化学沉积法制备第一参考线和第二参考线，并用化学机械抛光技术完成对两根参考线的顶端端面抛光；
[0015] 步骤四：在第一参考线和第二参考线对称中心线处的硅衬底上采用反应离子刻蚀技术刻蚀一个圆柱凹槽，该圆柱凹槽的高度等于步骤一中圆柱凹槽的高度；
[0016] 步骤五：在一块生长基底上，通过700℃下化学气相沉积生长出碳纳米管束；
[0017] 步骤六：将碳纳米管束与步骤四所述的圆柱凹槽底端在200℃下接合，并分离生长基底；
[0018] 步骤七：在碳纳米管束与步骤四得到的圆柱凹槽之间的空隙中涂上第二介质层，然后对碳纳米管束顶端端面进行表面抛光；
[0019] 步骤八：在碳纳米管束抛光后的顶端端面通过化学气相沉积形成第一金属焊盘和第二金属焊盘；
[0020] 步骤九：将硅衬底底面和顶面翻转，在底面依次通过粗研磨和精研磨将硅衬底减薄至两根参考线和碳纳米管束露出；
[0021] 步骤十：在硅衬底底面通过湿法刻蚀去除表层的损伤层，并在硅衬底底面露出的碳纳米管束端面通过化学气相沉积形成第三金属焊盘和第四金属焊盘。
[0022] 所述生长基底的材质为硅。
[0023] 本发明具有的有益效果：
[0024] 1、本发明利用碳纳米管的各向异性，即其纵向电导率比横向电导率大7个数量级，可以实现硅通孔的多比特信号传输，使得一个硅通孔可以传输多个独立信号；
[0025] 2、本发明将碳纳米管作为传输通道，并在碳纳米管两端设置四个金属焊盘，组成两个信号传输通道，分别传输正信号和负信号，在不增加额外芯片面积下使得层与层之间的I/O口数量变为两倍；正信号和负信号的差分结构设计可有效抑制共模噪声和电磁干扰，提高高速信号的传输质量；
[0026] 3、本发明可以减少三维集成电路差分传输结构中的硅通孔数量，显著缩小了差分传输结构的尺寸并且减少了其占用面积，有效提高了芯片面积的利用率；
[0027] 4、本发明用碳纳米管束作为传输通道填充材料，具有优越的力学性能、电学性能和热学性能。
