本技术涉及集成电路，尤其涉及一种硅通孔结构和具有其的衬底。
背景技术：
1、自从摩尔定律提出之后，一直引领着集成电路产业的发展，即集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。但随着半导体制作工艺尺寸缩小到深亚微米量级后，摩尔定律受到越来越多的挑战，工艺进步所带来的提升达不到之前的速度，集成电路的性价比逐渐降低。为此，国际半导体技术路线图组织(itrs)在2005年的技术路线图中，提出了“后摩尔定律”的概念。“后摩尔定律”将发展方向转向封装技术等综合创新，而不是耗费巨资追求技术节点的推进，尤其是基于硅通孔(through-silicon-via,tsv)互连的三维集成技术，引发集成电路发展的根本性改变。三维集成实质上是将多层芯片进行堆叠，每层芯片有单独的功能，并将其封装为一个芯片，以实现芯片的高度集成和多功能化。
2、基本的tsv结构为圆柱型tsv，该结构通过在衬底上刻蚀圆柱形深孔，淀积二氧化硅(sio2)介质层，最后在其中填充金属材料，填充的金属可以采用cu、w、多晶硅等多种材料，因为金属铜的低电阻率和高电迁移电阻以及与标准晶圆工艺的兼容性，tsv通孔常以金属铜作为互连导电材料。由于其结构相对简单，最容易建模分析，因此对圆柱型tsv的研究远远超过其他的结构，热机械和高频性能是圆柱型tsv面临的主要问题。随之问世的是由麻省理工学院林肯实验室提出的锥型tsv，相比于其他结构的tsv，该结构工艺较为简单，在填充金属时不易产生空洞，可靠性较高，但其热机械和高频性能依旧没有改善。2006年ibm研究人员paul s.andry等人提出了环型tsv结构，环型tsv是由环形铜导体构成，且环包围的内部圆柱为硅的tsv结构，该结构经过测试，可以发现在保证传输特性的同时，较圆柱型tsv有更好的热机械应力。由于tsv在传输高频信号时，容易出现信号泄露，并引起衬底噪声，影响系统性能，sparks等人提出了同轴tsv，由环绕着氧化层的中心圆柱型金属核心和外侧金属环及金属之间的介质层构成，内侧金属用来传输信号，外侧金属环接地，可以屏蔽噪声和信号干扰，在一定程度上改善了高频性能。此外，还有个别研究者针对tsv存在的其他问题，提出了几种独特的tsv结构：兼具锥型tsv和环型tsv优点的锥环型tsv结构；在锥环型tsv基础上，将金属环形导体内部衬底硅改为金属导体，从而便形成了锥同轴tsv结构，在保证工艺简单、可靠性高的同时，也抑制了信号之间的串扰，提高了传输性能和抗干扰能力；针对同轴tsv存在的问题，提出了同轴-环型的tsv结构，该结构具有与传统同轴tsv同样优良的传输性能，且比传统同轴tsv的排除区域减少了22.2％；2021年南京大学研究人员提出了锥同轴-环型tsv结构，该结构兼具了锥型tsv和同轴-环型tsv的优点，但锥同轴-环型tsv结构存在着所占用的衬底面积较大的缺点。
3、随着半导体产品的持续缩小，作为垂直互连主要结构的tsv，其对tsv结构尺寸的要求也随之减小，而相应的阵列密度却同步增大，且对于功能芯片的直接堆叠，tsv结构制作过程必须确保对芯片原有功能电路不造成破坏，这使得tsv的制作面临严苛的空间限制，不管是圆柱型tsv还是锥型tsv都不再是最佳选择。因此，如何减小硅通孔结构所占用的衬底面积，从而提高硅通孔结构的阵列密度是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本实用新型提供了一种硅通孔结构和具有其的衬底，以解决现有技术存在的一个或多个技术问题。
2、根据本实用新型的一方面，公开了一种硅通孔结构，其特征在于，所述硅通孔结构包括环形的第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层，所述第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层自内层至外层依次设置，且所述第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层在垂直于衬底厚度方向上的横截面形状均为长圆形。
3、在本实用新型的一些实施例中，所述长圆形包括两个弧形段和两个直线段，所述两个直线段平行且间隔设置，所述两个弧形段分别位于两个直线段的两端。
4、在本实用新型的一些实施例中，两个弧形段互相对称设置。
5、在本实用新型的一些实施例中，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层均为苯并环丁烯层或空气隙绝缘层。
6、在本实用新型的一些实施例中，所述第二介质层和第三介质层的厚度大于所述第一介质层的厚度。
7、在本实用新型的一些实施例中，所述第二介质层和第三介质层的厚度相等。
8、在本实用新型的一些实施例中，所述第二介质层和第三介质层的厚度均为1μm，所述第一介质层的厚度为0.1μm。
9、在本实用新型的一些实施例中，第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层的各弧形段均同轴设置。
10、在本实用新型的一些实施例中，所述第一铜层用于信号传输，所述第二铜层接地。
11、根据本发明的另一方面，还公开了一种衬底，所述衬底包括如上任一实施例所述的硅通孔结构。
12、通过利用本实用新型实施例中的硅通孔结构和具有其的衬底，可以获得的有益效果至少在与：
13、该硅通孔结构的第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层在垂直于衬底厚度方向上的横截面形状均为长圆形，该长圆形的硅通孔结构相较于与长圆形的硅通孔结构周长相同的圆形硅通孔结构减小了所占用的衬底面积，从而本申请的硅通孔结构在保留了同轴-环形tsv结构的传输特性的前提下可提高tsv结构的阵列密度，并且本申请公开的硅通孔结构适用于不同应用场景的芯片。
14、除上述之外，该硅衬底结构的第一介质层、第二介质层和第三介质层均为苯并环丁烯层，则进一步的提高了该硅通孔结构的传输性能和热机械应力。
15、本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
16、本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。
1.一种硅通孔结构，其特征在于，所述硅通孔结构包括环形的第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层，所述第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层自内层至外层依次设置，且所述第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层在垂直于衬底厚度方向上的横截面形状均为长圆形。
2.根据权利要求1所述的硅通孔结构，其特征在于，所述长圆形包括两个弧形段和两个直线段，所述两个直线段平行且间隔设置，所述两个弧形段分别位于两个直线段的两端。
3.根据权利要求2所述的硅通孔结构，其特征在于，两个弧形段互相对称设置。
4.根据权利要求1所述的硅通孔结构，其特征在于，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层均为苯并环丁烯层或空气隙绝缘层。
5.根据权利要求1所述的硅通孔结构，其特征在于，所述第二介质层和第三介质层的厚度大于所述第一介质层的厚度。
6.根据权利要求5所述的硅通孔结构，其特征在于，所述第二介质层和第三介质层的厚度相等。
7.根据权利要求6所述的硅通孔结构，其特征在于，所述第二介质层和第三介质层的厚度均为1μm，所述第一介质层的厚度为0.1μm。
8.根据权利要求1所述的硅通孔结构，其特征在于，第一硅层、第一介质层、第一铜层、第二介质层、第二硅层、第三介质层、第二铜层以及二氧化硅层的各弧形段均同轴设置。
9.根据权利要求6所述的硅通孔结构，其特征在于，所述第一铜层用于信号传输，所述第二铜层接地。
10.一种衬底，其特征在于，所述衬底包括如权利要求1至9中任意一项所述的硅通孔结构。