DE102016101287A1 - Halbleitervorrichtungsstruktur und verfahren zu deren bildung - Google Patents
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
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- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/4857—Multilayer substrates
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/486—Via connections through the substrate with or without pins
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/4864—Cleaning, e.g. removing of solder
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
- H01L21/561—Batch processing
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
- H01L21/565—Moulds
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
- H01L21/568—Temporary substrate used as encapsulation process aid
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/7682—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing the dielectric comprising air gaps
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
- H01L21/76832—Multiple layers
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
- H01L21/76834—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers formation of thin insulating films on the sidewalls or on top of conductors
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76885—By forming conductive members before deposition of protective insulating material, e.g. pillars, studs
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
- H01L21/76888—By rendering at least a portion of the conductor non conductive, e.g. oxidation
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76898—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
- H01L23/3114—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
- H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
- H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
- H01L23/3128—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation the substrate having spherical bumps for external connection
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
- H01L23/485—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49838—Geometry or layout
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H01L23/53228—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
- H01L23/53295—Stacked insulating layers
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
- H01L23/5383—Multilayer substrates
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
- H01L23/5384—Conductive vias through the substrate with or without pins, e.g. buried coaxial conductors
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
- H01L23/5386—Geometry or layout of the interconnection structure
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
- H01L23/5389—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates the chips being integrally enclosed by the interconnect and support structures
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- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/05124—Aluminium [Al] as principal constituent
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- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05144—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05155—Nickel [Ni] as principal constituent
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/05164—Palladium [Pd] as principal constituent
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/05184—Tungsten [W] as principal constituent
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- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/0555—Shape
- H01L2224/05556—Shape in side view
- H01L2224/05558—Shape in side view conformal layer on a patterned surface
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
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- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
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- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05647—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
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- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
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- H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
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- H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/19—Manufacturing methods of high density interconnect preforms
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73203—Bump and layer connectors
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73267—Layer and HDI connectors
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- H01L2224/83001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
- H01L2224/83005—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus being a temporary or sacrificial substrate
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- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
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- H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
- H01L2224/9212—Sequential connecting processes
- H01L2224/92122—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
- H01L2224/92125—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
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- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92244—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a build-up interconnect
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- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
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Abstract
Es wird eine Halbleitervorrichtungsstruktur bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält ein Substrat. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält eine leitfähige Struktur über dem Substrat. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält erste Metalloxidfasern über der leitfähigen Struktur. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält eine dielektrische Schicht über dem Substrat, die die leitfähige Struktur und die ersten Metalloxidfasern bedeckt. Die dielektrische Schicht füllt Lücken zwischen den ersten Metalloxidfasern.
Description
- QUERVERWEIS
- Diese Anmeldung betrifft die folgende gleichzeitig anhängige, gemeinschaftlich übertragene Patentanmeldung: US Seriennr. --/---,---, eingereicht am Tag Monat Jahr, deren Gesamtheit hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. (Antragstellerin Dokument Nr. 0941-3296PUS1).
- HINTERGRUND
- Halbleitervorrichtungen werden in einer Reihe von elektronischen Anwendungen verwendet, wie in Personal Computern, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen elektronischen Geräten. Halbleitervorrichtungen werden typischerweise durch aufeinanderfolgende Abscheidung von Isolier- oder dielektrischen Schichten, leitfähigen Schichten und Halbleiterschichten über einem Halbleitersubstrat und Strukturieren der verschiedenen Materialschichten mit Lithographie zur Bildung von Schaltungskomponenten und Elementen hergestellt.
- Eine der wichtigen Triebfedern für eine erhöhte Leistung in Halbleitervorrichtungen ist das höhere Integrationsniveau von Schaltungen. Dies wird durch Miniaturisieren oder Verkleinern von Vorrichtungsgrößen auf einem bestimmten Chip erreicht. Toleranz spielt für die Möglichkeit, die Dimensionen eines Chips zu verringern, eine wichtige Rolle.
- Obwohl bestehende Herstellungsprozesse zur Bildung von Halbleitervorrichtungen im Allgemeinen für ihren beabsichtigten Zweck geeignet sind, sind sie mit einer fortschreitenden Vorrichtungsverkleinerung nicht in jeder Hinsicht vollkommen zufriedenstellend.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung am besten verständlich, wenn diese mit den beiliegenden Figuren gelesen wird. Es wird betont, dass gemäß der Standardpraxis in der Industrie verschiedene Merkmale nicht im Maßstab gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale der deutlichen Besprechung wegen beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
-
1A –1H sind Querschnittsansichten verschiedener Stufen eines Prozesses zur Bildung einer Halbleitervorrichtungsstruktur gemäß einigen Ausführungsformen. -
2A –2F sind Querschnittsansichten verschiedener Stufen eines Prozesses zur Bildung einer Halbleitervorrichtungsstruktur gemäß einigen Ausführungsformen. -
3A –3O sind Querschnittsansichten verschiedener Stufen eines Prozesses zur Bildung einer Halbleitervorrichtungsstruktur gemäß einigen Ausführungsformen. -
4 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtungsstruktur gemäß einigen Ausführungsformen. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Die folgende Offenbarung sieht viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zur Implementierung verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstandes vor. Spezielle Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind in der Folge zur Vereinfachung der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und nicht als Einschränkung gedacht. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen enthalten, in welchen das erste und zweite Merkmal in direktem Kontakt gebildet sind, und kann auch Ausführungsformen enthalten, in welchen zusätzliche Merkmale zwischen den ersten und zweiten Merkmalen gebildet sein können, so dass die ersten und zweiten Merkmale nicht in direktem Kontakt sein mögen. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugsnummern und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und legt selbst kein Verhältnis zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen fest.
- Ferner können raumbezogene Begriffe, wie ”unterhalb”, ”unter”, ”niedriger”, ”oberhalb”, ”oberer” und dergleichen hier zur einfachen Beschreibung verwendet werden, um ein Verhältnis eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Element(en) oder Merkmal(en) zu beschreiben, die in den Figuren dargestellt sind. Die raumbezogenen Begriffe sollen unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung in Verwendung oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung beinhalten. Die Vorrichtung kann anders orientiert (90 Grad oder in anderen Orientierungen gedreht) sein und die raumbezogenen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können ebenso dementsprechend interpretiert werden. Es sollte klar sein, dass zusätzliche Arbeitsgänge vor, während und nach dem Verfahren vorgesehen sein können und einige der beschriebenen Arbeitsgänge für andere Ausführungsformen des Verfahrens ersetzt oder eliminiert werden können.
-
1A –1H sind Querschnittsansichten verschiedener Stufen eines Prozesses zur Bildung einer Halbleitervorrichtungsstruktur100 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in1A dargestellt, ist gemäß einigen Ausführungsformen ein Substrat110 vorgesehen. Das Substrat110 enthält ein Halbleitersubstrat gemäß einigen Ausführungsformen. Das Halbleitersubstrat enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Halbleiterwafer (z. B. einen Siliziumwafer) oder einen Chip. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat110 elementare Halbleitermaterialien, Verbindungshalbleitermaterialien und/oder Legierungshalbleitermaterialien enthalten. - Beispiele für die elementaren Halbleitermaterialien können Kristallsilizium, polykristallines Silizium, amorphes Silizium, Germanium und/oder Diamant sein, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Beispiele für die Verbindungshalbleitermaterialien können Siliziumkarbid, Galliumarsen, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid sein, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Beispiele für die Legierungshalbleitermaterialien können SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP und/oder GaInAsP sein, ohne aber darauf beschränkt zu sein.
- Wie in
1A dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht120 über dem Substrat110 gebildet. Die dielektrische Schicht120 enthält gemäß einigen Ausführungsformen Polymer (z. B. Polyimid), Oxid (z. B. SiO2), Borphosphosilikatglas (BPSG), Spin-on-Glas (SOG), undotiertes Silikatglas (USG), fluoriertes Silikatglas (FSG), hochdichtes Plasma-(HDP)Oxid oder plasmaverstärktes TEOS (PETEOS). - Die dielektrische Schicht
120 enthält Mehrfachschichten, die gemäß einigen Ausführungsformen aus mehreren dielektrischen Materialien bestehen, wie einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante oder einer extrem niedrigen Dielektrizitätskonstante (ELK). Die dielektrische Schicht120 wird gemäß einigen Ausführungsformen durch Rotationsbeschichten, chemische Dampfabscheidung (CVD), physikalische Dampfabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD) oder einen anderen anwendbaren Prozess gebildet. - Wie in
1A dargestellt, ist gemäß einigen Ausführungsformen eine leitfähige Struktur130 über der dielektrischen Schicht120 gebildet. Die leitfähige Struktur130 enthält gemäß einigen Ausführungsformen eine Verdrahtungsschicht oder Verdrahtungsschichten, wie eine Umverdrahtungsschicht oder Umverdrahtungsschichten. Der Einfachheit wegen zeigt1A nur eine Verdrahtungsschicht, ist aber nicht darauf beschränkt. In einigen anderen Ausführungsformen enthält die leitfähige Struktur130 eine leitfähige Durchkontaktierungsstruktur oder eine andere geeignete leitfähige Struktur. - Die leitfähige Struktur
130 ist gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch mit Vorrichtungen (nicht dargestellt) über oder im Substrat110 verbunden. Die leitfähige Struktur130 hat gemäß einigen Ausführungsformen eine obere Oberfläche132 , Seitenwände134 und eine untere Oberfläche136 . Die obere Oberfläche132 weist gemäß einigen Ausführungsformen vom Substrat110 weg. Gemäß einigen Ausführungsformen umgeben die Seitenwände134 die obere Oberfläche132 und die untere Oberfläche136 . - Die leitfähige Struktur
130 enthält Kupfer (Cu) oder ein anderes geeignetes leitfähiges Material, das zu faserförmigem Metalloxid oxidiert werden kann. Die leitfähige Struktur130 wird gemäß einigen Ausführungsformen mit einem Plattierungsprozess (oder einem Abscheidungsprozess), einem Fotolithografieprozess und einem Ätzprozess gebildet. Der Plattierungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Elektroplattierungsprozess oder einen stromlosen Plattierungsprozess. Der Abscheidungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen physikalischen Dampfabscheidungsprozess oder einen chemischen Dampfabscheidungsprozess. In einigen Ausführungsformen wird über der leitfähigen Struktur130 ein Oberflächenreinigungsprozess zur Entfernung einer nativen Oxidschicht (nicht dargestellt) über der leitfähigen Struktur130 durchgeführt. - Wie in
1B dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen Metalloxidfasern140 über der leitfähigen Struktur100 gebildet. Die Metalloxidfasern140 sind gemäß einigen Ausführungsformen über der oberen Oberfläche132 und den Seitenwänden134 der leitfähigen Struktur130 gebildet. Jede der Metalloxidfasern140 hat gemäß einigen Ausführungsformen einen Endabschnitt142 , der direkt mit der leitfähigen Struktur130 verbunden ist. Die Metalloxidfasern140 stehen gemäß einigen Ausführungsformen in direktem Kontakt mit der leitfähigen Struktur130 . - In einigen Ausführungsformen stehen zwei benachbarte Metalloxidfasern
140 in direktem Kontakt miteinander. Die Metalloxidfasern140 sind gemäß einigen Ausführungsformen regellos gebildet. Die leitfähige Struktur130 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Metallmaterial (z. B. Kupfer) und die Metalloxidfasern140 bestehen aus einem Oxid des Metallmaterials. Das Oxid des Metallmaterials enthält gemäß einigen Ausführungsformen Kupferoxid. - Die Bildung der Metalloxidfasern
140 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Oxidieren des oberflächlichen Teils der leitfähigen Struktur130 . Der oberflächliche Teil der leitfähigen Struktur130 liegt gemäß einigen Ausführungsformen neben der oberen Oberfläche132 und den Seitenwänden134 . Der Oxidationsprozess des oberflächlichen Teils enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchführen eines thermischen Oxidationsprozesses oder eines chemischen Oxidationsprozesses an dem oberflächlichen Teil der leitfähigen Struktur130 (oder an der oberen Oberfläche132 und den Seitenwänden134 ). - Der chemische Oxidationsprozess verwendet gemäß einigen Ausführungsformen eine Oxidationslösung (z. B. H2O2). Der chemische Oxidationsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Eintauchen der leitfähigen Struktur
130 in die Oxidationslösung. Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen in einer sauerstoffhaltigen Umgebung ausgeführt. - Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen bei einer Bearbeitungstemperatur im Bereich von etwa 100°C bis etwa 300°C ausgeführt. Wenn die Bearbeitungstemperatur geringer als 100°C ist, können die Metalloxidfasern
140 im Wesentlichen nicht gebildet werden. Wenn die Bearbeitungstemperatur höher als 300°C ist, können die Vorrichtungen, die in oder über dem Substrat110 gebildet werden, nachteilig beeinflusst sein. - In einigen Ausführungsformen wird die untere Oberfläche
136 der leitfähigen Struktur130 nicht dem Oxidationsprozess ausgesetzt. Daher werden gemäß einigen Ausführungsformen die Metalloxidfasern140 nicht zwischen der leitfähigen Struktur130 und der darunterliegenden dielektrischen Schicht120 gebildet. - Wie in
1C dargestellt, ist gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht150 über der dielektrischen Schicht120 gebildet. Die dielektrische Schicht150 bedeckt gemäß einigen Ausführungsformen die leitfähige Struktur130 und die Metalloxidfasern140 . Die dielektrische Schicht150 füllt gemäß einigen Ausführungsformen Lücken G1 zwischen den Metalloxidfasern140 . - Die dielektrische Schicht
150 umgibt gemäß einigen Ausführungsformen jede der Metalloxidfasern140 . Die Metalloxidfasern140 dringen gemäß einigen Ausführungsformen in die dielektrische Schicht150 ein. Die Metalloxidfasern140 sind gemäß einigen Ausführungsformen in die dielektrische Schicht150 eingebettet. Die Metalloxidfasern140 stehen gemäß einigen Ausführungsformen mit der dielektrischen Schicht150 in direktem Kontakt. - Da die Metalloxidfasern
140 von der leitfähigen Struktur130 gebildet werden, ist eine Adhäsion zwischen den Metalloxidfasern140 und der leitfähigen Struktur130 größer als eine Adhäsion zwischen der dielektrischen Schicht150 und der leitfähigen Struktur130 . Die Grenzfläche zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 ist groß, wodurch die Adhäsion zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 verbessert wird. Da die Metalloxidfasern140 die leitfähige Struktur130 mit der dielektrischen Schicht150 verbinden, können die Metalloxidfasern140 ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Struktur130 und der dielektrischen Schicht150 verhindern. Daher werden die Ausbeute und die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtungsstruktur100 verbessert. - Die Metalloxidfasern
140 haben gemäß einigen Ausführungsformen eine durchschnittliche Länge, die größer als ein durchschnittlicher Durchmesser der Metalloxidfasern140 ist. Die durchschnittliche Länge der Metalloxidfasern140 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 20 nm bis etwa 500 nm. Wenn die durchschnittliche Länge der Metalloxidfasern140 geringer als 20 nm ist, könnte die Grenzfläche zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 nicht groß genug sein, um eine Adhäsion zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 zu verbessern. Wenn die durchschnittliche Länge der Metalloxidfasern140 größer als 500 nm ist, können die Metalloxidfasern140 leicht brechen. - Der durchschnittliche Durchmesser der Metalloxidfasern
140 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 1 nm bis etwa 90 nm. Wenn der durchschnittliche Durchmesser der Metalloxidfasern140 kleiner als 1 nm ist, können die Metalloxidfasern140 leicht brechen. Wenn der durchschnittliche Durchmesser der Metalloxidfasern140 größer als 90 nm ist, könnte die Grenzfläche zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 nicht groß genug sein, um eine Adhäsion zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 zu verbessern. Die Metalloxidfasern140 werden gemäß einigen Ausführungsformen auch als Nano-Metalloxidfasern bezeichnet. - In einigen Ausführungsformen reicht ein Verhältnis der durchschnittlichen Länge zum durchschnittlichen Durchmesser der Metalloxidfasern
140 von etwa 2 bis etwa 80. Als solches können die Metalloxidfasern140 eine ausreichend große Grenzfläche zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 haben und weiterhin eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. - Die dielektrische Schicht
150 enthält gemäß einigen Ausführungsformen Polymer (z. B. Polyimid), Oxid (z. B. (SiO2), Borphosphosilikatglas (BPSG), Spin-on-Glas (SOG), undotiertes Silikatglas (USG), fluoriertes Silikatglas (FSG), hochdichtes Plasma-(HDP)Oxid oder plasmaverstärktes TEOS (PETEOS). Die Metalloxidfasern140 und die dielektrische Schicht150 bestehen gemäß einigen Ausführungsformen aus verschiedenen Materialien. - Die dielektrische Schicht
150 enthält gemäß einigen Ausführungsformen Mehrfachschichten, die aus mehreren dielektrischen Materialien bestehen, wie einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante oder extrem niedriger Dielektrizitätskonstante (ELK). Die dielektrische Schicht150 wird gemäß einigen Ausführungsformen durch Rotationsbeschichten, chemische Dampfabscheidung (CVD), physikalische Dampfabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD) oder einen anderen anwendbaren Prozess gebildet. - Wie in
1D dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen ein Teil der dielektrischen Schicht150 und die Metalloxidfasern140 unter dem Teil der dielektrischen Schicht150 entfernt. Der Entfernungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Fotolithografieprozess und einen Ätzprozess. - Nach dem Entfernungsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchgangsloch
152 gebildet. Das Durchgangsloch152 legt gemäß einigen Ausführungsformen einen Teil der leitfähigen Struktur130 frei. Gemäß einigen Ausführungsformen befindet sich im Wesentlichen keine Metalloxidfaser in dem Durchgangsloch152 . - Wie in
1E dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine leitfähige Schicht160 über der dielektrischen Schicht150 gebildet und erstreckt sich in das Durchgangsloch152 . Die leitfähige Schicht160 ist gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch an die leitfähige Struktur130 gekoppelt. Die leitfähige Schicht160 enthält gemäß einigen Ausführungsformen eine Umverdrahtungsschicht und eine leitfähige Durchkontaktierungsstruktur. - Die leitfähige Schicht
160 hat gemäß einigen Ausführungsformen eine obere Oberfläche162 und Seitenwände164 . Die Seitenwände164 umgeben gemäß einigen Ausführungsformen die obere Oberfläche162 . Die leitfähige Schicht160 enthält Kupfer oder ein anderes leitfähiges Material. Die leitfähige Schicht160 wird gemäß einigen Ausführungsformen mit einem Plattierungsprozess (oder einem Abscheidungsprozess), einem Fotolithografieprozess und einem Ätzprozess gebildet. - Wie in
1E dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen Metalloxidfasern170 über der leitfähigen Schicht160 gebildet. Die Metalloxidfasern170 werden gemäß einigen Ausführungsformen auch als Nano-Metalloxidfasern bezeichnet. Die Metalloxidfasern170 werden gemäß einigen Ausführungsformen über der oberen Oberfläche162 und den Seitenwänden164 der leitfähigen Schicht160 gebildet. - Die Metalloxidfasern
170 werden gemäß einigen Ausführungsformen nicht zwischen der leitfähigen Schicht160 und der darunterliegenden dielektrischen Schicht150 gebildet. Jede der Metalloxidfasern170 hat gemäß einigen Ausführungsformen einen Endabschnitt172 , der direkt mit der leitfähigen Schicht160 verbunden ist. Die Metalloxidfasern170 stehen gemäß einigen Ausführungsformen in direktem Kontakt mit der leitfähigen Schicht160 . In einigen Ausführungsformen stehen zwei benachbarte Metalloxidfasern170 in direktem Kontakt miteinander. - Die durchschnittliche Länge der Metalloxidfasern
170 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 20 nm bis etwa 500 nm. Der durchschnittliche Durchmesser der Metalloxidfasern170 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 1 nm bis etwa 90 nm. Die leitfähige Struktur160 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Metallmaterial (z. B. Kupfer) und die Metalloxidfasern170 bestehen aus einem Oxid des Metallmaterials. Das Oxid des Metallmaterials enthält gemäß einigen Ausführungsformen Kupferoxid. Die Metalloxidfasern140 und170 sind gemäß einigen Ausführungsformen dielektrische Fasern. - Die Bildung der Metalloxidfasern
170 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Oxidieren des oberflächlichen Teils der leitfähigen Struktur160 . Der oberflächliche Teil der leitfähigen Struktur160 liegt gemäß einigen Ausführungsformen neben der oberen Oberfläche162 und den Seitenwänden164 . Der Oxidationsprozess des oberflächlichen Teils enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchführen eines thermischen Oxidationsprozesses oder eines chemischen Oxidationsprozesses an dem oberflächlichen Teil der leitfähigen Struktur160 . - Der chemische Oxidationsprozess verwendet gemäß einigen Ausführungsformen eine Oxidationslösung (z. B. H2O2). Der chemische Oxidationsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Eintauchen der leitfähigen Struktur
160 in die Oxidationslösung. Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen in einer sauerstoffhaltigen Umgebung ausgeführt. Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen bei einer Bearbeitungstemperatur im Bereich von etwa 100°C bis etwa 300°C ausgeführt. - Wie in
1F dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht180 über der dielektrischen Schicht150 gebildet. Die dielektrische Schicht180 bedeckt gemäß einigen Ausführungsformen die leitfähige Schicht160 und die Metalloxidfasern170 . Die dielektrische Schicht180 füllt gemäß einigen Ausführungsformen Lücken G2 zwischen den Metalloxidfasern170 . - Die dielektrische Schicht
180 umgibt gemäß einigen Ausführungsformen jede der Metalloxidfasern170 . Die Metalloxidfasern170 dringen gemäß einigen Ausführungsformen in die dielektrische Schicht180 ein. Die Metalloxidfasern170 sind gemäß einigen Ausführungsformen in der dielektrischen Schicht180 eingebettet. Die Metalloxidfasern170 stehen gemäß einigen Ausführungsformen in direktem Kontakt mit der dielektrischen Schicht180 . - Die dielektrische Schicht
180 enthält gemäß einigen Ausführungsformen Polymer (z. B. Polyimid), Oxid (z. B. SiO2), Borphosphosilikatglas (BPSG), Spin-on-Glas (SOG), undotiertes Silikatglas (USG), fluoriertes Silikatglas (FSG), hochdichtes Plasma-(HDP)Oxid oder plasmaverstärktes TEOS (PETEOS). - Die dielektrische Schicht
180 enthält Mehrfachschichten, die gemäß einigen Ausführungsformen aus mehreren dielektrischen Materialien bestehen, wie einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante oder einer extrem niedrigen Dielektrizitätskonstante (ELK). Die dielektrische Schicht180 wird gemäß einigen Ausführungsformen durch Rotationsbeschichten, chemische Dampfabscheidung (CVD), physikalische Dampfabscheidung (PVD), Atomlagenabscheidung (ALD) oder einen anderen anwendbaren Prozess gebildet. - Wie in
1G dargestellt, werden ein Teil der dielektrischen Schicht180 und die Metalloxidfasern170 unter dem Teil der dielektrischen Schicht180 entfernt. Der Entfernungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Fotolithografieprozess und einen Ätzprozess. Nach dem Entfernungsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchgangsloch182 in der dielektrischen Schicht180 gebildet und legt einen Teil der leitfähigen Struktur160 frei. - Wie in
1G dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Bonding-Pad190 über der dielektrischen Schicht180 gebildet und erstreckt sich in das Durchgangsloch182 . Das Bonding-Pad190 ist gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch mit der leitfähigen Schicht160 und der leitfähigen Struktur130 verbunden. Das Bonding-Pad190 enthält Kupfer, Aluminium, Wolfram, Nickel, Palladium, Gold oder ein anderes geeignetes leitfähiges Material. Das Bonding-Pad190 wird gemäß einigen Ausführungsformen mit einem Plattierungsprozess (oder einem Abscheidungsprozess), einem Fotolithografieprozess und einem Ätzprozess gebildet. - Wie in
1H dargestellt, wird ein leitfähiger Bump C gemäß einigen Ausführungsformen über dem Bonding-Pad190 gebildet. Der leitfähige Bump C enthält gemäß einigen Ausführungsformen Zinn (Sn) oder ein anderes geeignetes Material. Die Bildung des leitfähigen Bumps C enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Bilden einer Lötpaste über dem Bonding-Pad190 und ein Wiederaufschmelzen der Lötpaste. Die Wiederaufschmelzungstemperatur reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 100°C bis etwa 300°C. - Die Metalloxidfasern
140 können gemäß einigen Ausführungsformen ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Struktur130 und der dielektrischen Schicht150 verhindern, das sich aus den fehlabgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der leitfähigen Struktur130 und der dielektrischen Schicht150 während des Wiederaufschmelzungsprozesses ergibt. Die Metalloxidfasern170 können gemäß einigen Ausführungsformen ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Struktur160 und der dielektrischen Schicht180 verhindern, das sich aus den fehlabgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) zwischen der leitfähigen Struktur160 und der dielektrischen Schicht180 während des Wiederaufschmelzungsprozesses ergibt. -
2A –2F sind Querschnittsansichten verschiedener Stufen eines Prozesses zum Bilden einer Halbleitervorrichtungsstruktur200 gemäß einigen Ausführungsformen. Es sollte festgehalten werden, dass die Halbleitervorrichtungsstruktur200 der Halbleitervorrichtungsstruktur100 von1A –1H ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass die Halbleitervorrichtungsstruktur200 gemäß einigen Ausführungsformen ferner eine Metalloxidschicht210 über der leitfähigen Struktur130 aufweist. - In der vorliegenden Ausführungsform und den obengenannten Ausführungsformen werden dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung derselben oder ähnlicher Elemente verwendet. Daher sind die Materialien und die Herstellungsverfahren der Elemente mit denselben Bezugszeichen, die sich auf die jeweilige Beschreibung der Ausführungsform von
1A –1I beziehen, versehen. - Wie in
2A dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Substrat110 bereitgestellt. Wie in2A dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht120 über dem Substrat110 gebildet. Wie in2A dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine leitfähige Struktur130 über der dielektrischen Schicht120 gebildet. Die leitfähige Struktur130 enthält gemäß einigen Ausführungsformen eine Verdrahtungsschicht oder Verdrahtungsschichten, wie eine Umverdrahtungsschicht oder Umverdrahtungsschichten. Der Einfachheit wegen zeigt2A nur eine Verdrahtungsschicht, ist aber nicht darauf beschränkt. In einigen anderen Ausführungsformen enthält die leitfähige Struktur130 eine leitfähige Durchkontaktierungsstruktur oder eine andere geeignete leitfähige Struktur. - Die leitfähige Struktur
130 ist gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch mit Vorrichtungen (nicht dargestellt) über oder im Substrat110 verbunden. Die leitfähige Struktur130 hat gemäß einigen Ausführungsformen eine obere Oberfläche132 und Seitenwände134 . Die obere Oberfläche132 weist gemäß einigen Ausführungsformen vom Substrat110 weg. Gemäß einigen Ausführungsformen umgeben die Seitenwände134 die obere Oberfläche132 . Die leitfähige Struktur130 enthält Kupfer oder ein anderes geeignetes leitfähiges Material. - Wie in
2A dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen eine Metalloxidschicht210 und Metalloxidfasern140 über der leitfähigen Struktur130 gebildet. Die Metalloxidschicht210 bedeckt gemäß einigen Ausführungsformen gleichförmig die obere Oberfläche132 und die Seitenwände134 der leitfähigen Struktur130 . Die Metalloxidschicht210 bedeckt gemäß einigen Ausführungsformen kontinuierlich die obere Oberfläche132 und die Seitenwände134 der leitfähigen Struktur130 . - Die Metalloxidfasern
140 werden gemäß einigen Ausführungsformen über der Metalloxidschicht210 gebildet. Die Metalloxidfasern140 bilden gemäß einigen Ausführungsformen gemeinsam eine Metalloxidfaserschicht. Die Metalloxidfaserschicht hat gemäß einigen Ausführungsformen eine Dichte, die geringer als eine Dichte der Metalloxidfaserschicht210 ist. Jede der Metalloxidfasern140 hat gemäß einigen Ausführungsformen einen Endabschnitt140 , der mit der Metalloxidschicht210 verbunden ist. - Die Metalloxidfasern
140 stehen gemäß einigen Ausführungsformen in direktem Kontakt mit der Metalloxidschicht210 . Die Metalloxidfasern140 und die Metalloxidschicht210 sind gemäß einigen Ausführungsformen nicht zwischen der leitfähigen Struktur130 und der darunterliegenden dielektrischen Schicht120 gebildet. In einigen Ausführungsformen reicht eine Dicke T der Metalloxidschicht210 von etwa 2 nm bis etwa 50 nm. In einigen Ausführungsformen ist die durchschnittliche Länge der Metalloxidfasern140 größer als die Dicke T der Metalloxidschicht210 . - In einigen Ausführungsformen stehen zwei benachbarte Metalloxidfasern
140 in direktem Kontakt miteinander. Die Metalloxidfasern140 bestehen gemäß einigen Ausführungsformen aus demselben Material. Die leitfähige Struktur130 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Metallmaterial (z. B. Kupfer) und die Metalloxidfasern140 und die Metalloxidschicht210 bestehen aus einem Oxid des Metallmaterials. Das Oxid des Metallmaterials enthält gemäß einigen Ausführungsformen Kupferoxid. - Die Bildung der Metalloxidfasern
140 und der Metalloxidschicht210 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Oxidieren eines oberflächlichen Teils der leitfähigen Struktur130 . Der oberflächliche Teil der leitfähigen Struktur130 liegt gemäß einigen Ausführungsformen neben der oberen Oberfläche132 und den Seitenwänden134 . Der Oxidationsprozess des oberflächlichen Teils enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchführen eines thermischen Oxidationsprozesses oder eines chemischen Oxidationsprozesses an dem oberflächlichen Teil der leitfähigen Struktur130 (oder an der oberen Oberfläche132 und den Seitenwänden134 ). - Der chemische Oxidationsprozess verwendet gemäß einigen Ausführungsformen eine Oxidationslösung (z. B. H2O2). Der chemische Oxidationsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Eintauchen der leitfähigen Struktur
130 in die Oxidationslösung. Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen in einer sauerstoffhaltigen Umgebung ausgeführt. - Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen bei einer Bearbeitungstemperatur im Bereich von etwa 100°C bis etwa 300°C ausgeführt. Wenn die Bearbeitungstemperatur geringer als 100°C ist, können die Metalloxidfasern im Wesentlichen nicht gebildet werden. Wenn die Bearbeitungstemperatur höher als 300°C ist, können die Vorrichtungen, die in oder über dem Substrat
110 gebildet werden, nachteilig beeinflusst sein. - In einigen Ausführungsformen enthält die Metalloxidschicht
210 natives Oxid und nicht natives Oxid, das durch den obengenannten thermischen Oxidationsprozess oder den obengenannten chemischen Oxidationsprozess gebildet wird. In einigen Ausführungsformen enthält die Metalloxidschicht210 eine native Oxidschicht. - Wie in
2B dargestellt, ist die dielektrische Schicht150 gemäß einigen Ausführungsformen über der dielektrischen Schicht20 gebildet. Die dielektrische Schicht150 bedeckt gemäß einigen Ausführungsformen die leitfähige Struktur130 , die Metalloxidfasern140 und die Metalloxidschicht210 . Die dielektrische Schicht150 füllt gemäß einigen Ausführungsformen Lücken G1 zwischen den Metalloxidfasern140 . - Die dielektrische Schicht
150 umgibt gemäß einigen Ausführungsformen die Metalloxidfasern140 . Die Metalloxidfasern140 dringen gemäß einigen Ausführungsformen in die dielektrische Schicht150 ein. Die Metalloxidfasern140 sind gemäß einigen Ausführungsformen in der dielektrischen Schicht150 eingebettet. Die Metalloxidfasern140 stehen gemäß einigen Ausführungsformen in direktem Kontakt mit der dielektrischen Schicht150 . - Da die Metalloxidschicht
210 von der leitfähigen Struktur130 gebildet wird, ist eine Adhäsion zwischen der Metalloxidschicht210 und der leitfähigen Struktur130 größer als eine Adhäsion zwischen der dielektrischen Schicht150 und der leitfähigen Struktur130 . Die Grenzfläche zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht150 ist groß, wodurch die Adhäsion zwischen den Metalloxidfasern140 und der dielektrischen Schicht verbessert wird. - Da die Metalloxidfasern
140 und die Metalloxidschicht210 die leitfähige Struktur130 und die dielektrische Schicht150 verbinden, wird ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Struktur130 und der dielektrischen Schicht150 verhindert. Daher werden die Ausbeute und die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtungsstruktur200 verbessert. - Die Metalloxidfasern
140 haben gemäß einigen Ausführungsformen eine durchschnittliche Länge, die größer als ein durchschnittlicher Durchmesser der Metalloxidfasern140 ist. Die durchschnittliche Länge der Metalloxidfasern140 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 20 nm bis etwa 500 nm. Der durchschnittliche Durchmesser der Metalloxidfasern140 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 1 nm bis etwa 90 nm. Die Metalloxidfasern140 werden gemäß einigen Ausführungsformen auch als Nano-Metalloxidfasern bezeichnet. - Wie in
2C dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen ein Teil der dielektrischen Schicht150 , die darunterliegenden Metalloxidfasern140 und die Metalloxidschicht210 unter dem Teil der dielektrischen Schicht150 entfernt. Der Entfernungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Fotolithografieprozess und einen Ätzprozess. - Nach dem Entfernungsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchgangsloch
152 gebildet. Das Durchgangsloch152 legt gemäß einigen Ausführungsformen einen Teil der leitfähigen Struktur130 frei. Gemäß einigen Ausführungsformen befindet sich im Wesentlichen keine Metalloxidfaser in dem Durchgangsloch152 . - Wie in
2C dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine leitfähige Schicht160 über der dielektrischen Schicht150 gebildet und erstreckt sich in das Durchgangsloch152 . Die leitfähige Schicht160 ist gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch an die leitfähige Struktur130 gekoppelt. Die leitfähige Schicht160 enthält gemäß einigen Ausführungsformen eine Umverdrahtungsschicht und eine leitfähige Durchkontaktierungsstruktur. - Die leitfähige Schicht
160 hat gemäß einigen Ausführungsformen eine obere Oberfläche162 und Seitenwände164 . Die Seitenwände164 umgeben gemäß einigen Ausführungsformen die obere Oberfläche162 . Die leitfähige Schicht160 enthält Kupfer oder ein anderes leitfähiges Material. Die leitfähige Schicht160 wird gemäß einigen Ausführungsformen mit einem Plattierungsprozess (oder einem Abscheidungsprozess), einem Fotolithografieprozess und einem Ätzprozess gebildet. - Wie in
2C dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen eine Metalloxidschicht220 und Metalloxidfasern170 über der leitfähigen Schicht160 gebildet. Die Metalloxidfasern170 werden gemäß einigen Ausführungsformen auch als Nano-Metalloxidfasern bezeichnet. - Die Metalloxidfasern
170 und die Metalloxidschicht220 werden gemäß einigen Ausführungsformen über der oberen Oberfläche162 und den Seitenwänden164 der leitfähigen Schicht160 gebildet. - Die Metalloxidfasern
170 und die Metalloxidschicht220 werden gemäß einigen Ausführungsformen nicht zwischen der leitfähigen Schicht160 und der darunterliegenden dielektrischen Schicht150 gebildet. Jede der Metalloxidfasern170 hat gemäß einigen Ausführungsformen einen Endabschnitt172 , der direkt mit der Metalloxidschicht220 verbunden ist. Die Metalloxidfasern170 stehen gemäß einigen Ausführungsformen mit der Metalloxidschicht220 in direktem Kontakt. In einigen Ausführungsformen stehen zwei benachbarte Metalloxidfasern170 in direktem Kontakt miteinander. - Die durchschnittliche Länge der Metalloxidfasern
170 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 20 nm bis etwa 500 nm. Der durchschnittliche Durchmesser der Metalloxidfasern170 reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 1 nm bis etwa 90 nm. Die leitfähige Schicht160 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Metallmaterial (z. B. Kupfer) und die Metalloxidfasern170 und die Metalloxidschicht220 bestehen aus einem Oxid des Metallmaterials. Das Oxid des Metallmaterials enthält gemäß einigen Ausführungsformen Kupferoxid. - Die Bildung der Metalloxidfasern
170 und der Metalloxidschicht220 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Oxidieren des oberflächlichen Teils der leitfähigen Struktur160 . Der oberflächliche Teil der leitfähigen Struktur160 liegt gemäß einigen Ausführungsformen neben der oberen Oberfläche162 und den Seitenwänden164 . Der Oxidationsprozess des oberflächlichen Teils enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchführen eines thermischen Oxidationsprozesses oder eines chemischen Oxidationsprozesses an dem oberflächlichen Teil der leitfähigen Struktur160 . - Der chemische Oxidationsprozess verwendet gemäß einigen Ausführungsformen eine Oxidationslösung (z. B. H2O2). Der chemische Oxidationsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Eintauchen der leitfähigen Struktur
160 in die Oxidationslösung. Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen in einer sauerstoffhaltigen Umgebung ausgeführt. Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen bei einer Bearbeitungstemperatur im Bereich von etwa 100°C bis etwa 300°C ausgeführt. - Wie in
2D dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht180 über der dielektrischen Schicht150 gebildet. Die dielektrische Schicht180 bedeckt gemäß einigen Ausführungsformen die leitfähige Schicht160 , die Metalloxidfasern170 und die Metalloxidschicht220 . Die dielektrische Schicht180 füllt gemäß einigen Ausführungsformen Lücken G2 zwischen den Metalloxidfasern170 . - Die dielektrische Schicht umgibt gemäß einigen Ausführungsformen jede der Metalloxidfasern
170 . Die Metalloxidfasern170 dringen gemäß einigen Ausführungsformen in die dielektrische Schicht180 ein. Die Metalloxidfasern170 sind gemäß einigen Ausführungsformen in die dielektrische Schicht150 eingebettet. Die Metalloxidfasern170 stehen gemäß einigen Ausführungsformen mit der dielektrischen Schicht180 in direktem Kontakt. - Wie in
2E dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen ein Teil der dielektrischen Schicht180 , die darunterliegenden Metalloxidfasern170 und die Metalloxidschicht220 unter dem Teil der dielektrischen Schicht150 entfernt. Nach dem Entfernungsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchgangsloch182 in der dielektrischen Schicht180 gebildet und legt einen Teil der leitfähigen Schicht160 frei. - Wie in
2E dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Bonding-Pad190 über der dielektrischen Schicht180 gebildet und erstreckt sich in das Durchgangsloch182 . Das Bonding-Pad190 ist gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch mit der leitfähigen Schicht160 und der leitfähigen Struktur130 verbunden. - Wie in
2F dargestellt, wird ein leitfähiger Bump C gemäß einigen Ausführungsformen über dem Bonding-Pad190 gebildet. Der leitfähige Bump C enthält gemäß einigen Ausführungsformen Zinn (Sn) oder ein anderes geeignetes Material. Die Bildung des leitfähigen Bumps C enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Bilden einer Lötpaste über dem Bonding-Pad190 und ein Wiederaufschmelzen der Lötpaste. Die Wiederaufschmelzungstemperatur reicht gemäß einigen Ausführungsformen von etwa 100°C bis etwa 300°C. - Die Metalloxidfasern
140 und die Metalloxidschicht210 können gemäß einigen Ausführungsformen ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Struktur130 und der dielektrischen Schicht150 verhindern, das sich aus den fehlabgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) zwischen der leitfähigen Struktur130 und der dielektrischen Schicht150 während des Wiederaufschmelzungsprozesses ergibt. - Die Metalloxidfasern
170 und die Metalloxidschicht220 können gemäß einigen Ausführungsformen ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Struktur160 und der dielektrischen Schicht180 verhindern, das sich aus den fehlabgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) zwischen der leitfähigen Struktur160 und der dielektrischen Schicht180 während des Wiederaufschmelzungsprozesses ergibt. -
3A –3O sind Querschnittsansichten verschiedener Stufen eines Prozesses zur Bildung einer Halbleitervorrichtungsstruktur300 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in3a dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Trägersubstrat310 vorgesehen. Das Trägersubstrat310 ist gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert, eine vorübergehende mechanische und strukturelle Stütze während der anschließenden Bearbeitungsstufen vorzusehen. Das Trägersubstrat310 enthält gemäß einigen Ausführungsformen Glas, Siliziumoxid, Aluminiumoxid, eine Kombination davon und/oder dergleichen. - Wie in
3A dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Klebeschicht320 über dem Trägersubstrat310 gebildet. Die Klebeschicht320 enthält gemäß einigen Ausführungsformen jedes geeignete Klebematerial, wie Ultraviolett-(UV)Klebstoff, der seine Klebeeigenschaften verliert, wenn er UV-Licht ausgesetzt wird. Die Klebeschicht320 wird unter Anwendung eines Laminierungsprozesses, eines Rotationsbeschichtungsprozesses oder eines anderen geeigneten Prozesses gebildet. - Wie in
3A dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Schutzschicht330 über der Klebeschicht320 gebildet. Die Schutzschicht330 ist gemäß einigen Ausführungsformen zum Bereitstellen einer strukturellen Stütze für das Bonding und als Hilfe zur Verringerung von Die-Verschiebungs- und Kugelrissproblemen während des anschließenden Prozesses gestaltet. Die Schutzschicht330 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Polymermaterial, wie Polybenzoxazol (PBO), Polyimid oder Epoxid. Die Schutzschicht330 wird gemäß einigen Ausführungsformen durch Anwendung eines Rotationsbeschichtungsprozesses oder eines chemischen Dampfabscheidungsprozesses gebildet. - Wie in
3A dargestellt, ist gemäß einigen Ausführungsformen eine leitfähige Schicht340 über der Schutzschicht330 gebildet. Die leitfähige Schicht340 enthält Kupfer oder ein anderes geeignete leitfähiges Material. Die leitfähige Schicht340 wird gemäß einigen Ausführungsformen unter Anwendung eines physikalischen Dampfabscheidungsverfahrens oder eines chemischen Dampfabscheidungsverfahrens gebildet. - Wie in
3B dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Maskenschicht350 gebildet. Die Maskenschicht350 hat gemäß einigen Ausführungsformen Durchgangslöcher352 , die Teile der leitfähigen Schicht340 freilegen. Die Maskenschicht350 enthält ein Fotolackmaterial oder ein anders geeignetes Material. - Wie in
3C dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen leitfähige Durchkontaktierungsstrukturen360 in den Durchgangslöchern352 gebildet. Die Durchkontaktierungsstrukturen360 werden gemäß einigen Ausführungsformen auch als leitfähige Strukturen bezeichnet. - Die leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen
360 enthalten Kupfer oder ein anders leitfähiges Material. - Die Bildung der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen
360 enthält gemäß einigen Ausführungsformen eine Durchführung eines Elektroplattierungsprozesses. In einigen anderen Ausführungsformen wird die leitfähige Schicht340 nicht gebildet und die Bildung der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 enthält ein Durchführen eines Abscheidungsprozesses und eines Planarisierungsprozesses. - Wie in
3D dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen die Maskenschicht350 entfernt. Die Maskenschicht350 wird gemäß einigen Ausführungsformen durch Eintauchen der Maskenschicht350 in eine chemische Lösung entfernt. Die chemische Lösung enthält zum Beispiel Ethyllactat, Anisol, Methylbutylacetat, Amylacetat, Cresol-Novolakharz und/oder fotoaktive Diazoverbindungen. - Wie in
3D dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen die leitfähige Schicht340 , die durch die leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 freigelegt ist, entfernt. Der Entfernungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Nassätzprozess oder einen Trockenätzprozess. - Wie in
3E dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen Metalloxidfasern372 und374 über der leitfähigen Schicht340 bzw. den leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 gebildet. Die Metalloxidfasern372 werden gemäß einigen Ausführungsformen über den Seitenwänden342 der leitfähigen Schicht340 gebildet. - Die Metalloxidfasern
374 werden gemäß einigen Ausführungsformen über der oberen Oberfläche362 und den Seitenwänden364 der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 gebildet. Die Metalloxidfasern374 werden gemäß einigen Ausführungsformen nicht zwischen der leitfähigen Schicht340 und den leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 gebildet. - Gemäß einigen Ausführungsformen hat jede der Metalloxidfasern
372 einen Endabschnitt372a , der direkt mit der leitfähigen Schicht340 verbunden ist. Die Metalloxidfasern372 stehen gemäß einigen Ausführungsformen in direktem Kontakt mit der leitfähigen Schicht340 . Jede der Metalloxidfasern374 hat gemäß einigen Ausführungsformen einen Endabschnitt374a , der direkt mit den leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 verbunden ist. Die Metalloxidfasern374 stehen gemäß einigen Ausführungsformen in direktem Kontakt mit den leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 . - In einigen Ausführungsformen sind zwei benachbarte Metalloxidfasern
372 und374 in direktem Kontakt miteinander. Die leitfähige Schicht340 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Metallmaterial (z. B. Kupfer) und die Metalloxidfasern372 bestehen aus einem Oxid des Metallmaterials (z. B. Kupferoxid). Die leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 enthalten gemäß einigen Ausführungsformen ein Metallmaterial (z. B. Kupfer) und die Metalloxidfasern374 bestehen aus einem Oxid des Metallmaterials (z. B. Kupferoxid). - Die Bildung der Metalloxidfasern
372 und374 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Oxidieren oberflächlicher Teile der leitfähigen Schicht340 und der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 . Der oberflächliche Teil der leitfähigen Schicht340 liegt gemäß einigen Ausführungsformen neben den Seitenwänden342 . - Die oberflächlichen Teile der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen
360 liegen gemäß einigen Ausführungsformen neben den oberen Oberflächen362 und den Seitenwänden364 der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 . Der Oxidationsprozess der oberflächlichen Teile enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Durchführen eines thermischen Oxidationsprozesses oder eines chemischen Oxidationsprozesses an den oberflächlichen Teilen der leitfähigen Schicht340 und der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 . - Der chemische Oxidationsprozess verwendet gemäß einigen Ausführungsformen eine Oxidationslösung (z. B. H2O2). Der chemische Oxidationsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Eintauchen der leitfähigen Schicht
340 und der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 in die Oxidationslösung. Der thermische Oxidationsprozess wird gemäß einigen Ausführungsformen in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt. - Wie in
3F dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Chip380 bereitgestellt. Der Chip380 wird gemäß einigen Ausführungsformen auch als ein Halbleitersubstrat bezeichnet. Wie in3F dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht390 über dem Chip380 gebildet. Wie in3F dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen Bonding-Pads410 in der dielektrischen Schicht390 gebildet. Die Bonding-Pads410 sind gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch mit Vorrichtungen (nicht dargestellt) verbunden, die in/über dem Chip380 gebildet sind. - Wie in
3F dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen Zwischenverbindungsstrukturen420 jeweils über den Bonding-Pads410 gebildet. Die Zwischenverbindungsstrukturen420 enthalten gemäß einigen Ausführungsformen leitfähige Säulen oder leitfähige Bumps. - Wie in
3F dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht430 über der dielektrischen Schicht390 gebildet und umgibt die Zwischenverbindungsstrukturen420 . Wie in3F dargestellt, ist der Chip380 gemäß einigen Ausführungsformen über der Schutzschicht330 angeordnet. Wie in3F dargestellt, ist gemäß einigen Ausführungsformen eine leitfähige Schicht440 zwischen der Schutzschicht330 und dem Chip380 angeordnet, um den Chip380 an die Schutzschicht330 zu bonden. - Wie in
3G dargestellt, ist gemäß einigen Ausführungsformen eine Vergussmassenschicht450 über der Schutzschicht330 gebildet, um die leitfähige Schicht340 , die leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 , die Metalloxidfasern372 und374 , die Zwischenverbindungsstrukturen420 , die dielektrischen Schichten390 und430 , die Klebeschicht440 und den Chip380 zu bedecken. - Gemäß einigen Ausführungsformen dringen die Metalloxidfasern
372 und374 in die Vergussmassenschicht450 ein. Die Vergussmassenschicht450 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Polymermaterial. Die Vergussmassenschicht450 wird gemäß einigen Ausführungsformen unter Anwendung eines Formungsprozesses gebildet. - Wie in
3H dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen obere Teile der Vergussmassenschicht450 , der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen350 und Teile der Metalloxidfasern374 entfernt. Der Entfernungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen chemisch-mechanischen Polierprozess. Gemäß einigen Ausführungsformen umgibt nach dem Entfernungsprozess die Vergussmassenschicht450 den Chip380 . - Wie in
31 dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht460 über der Vergussmassenschicht450 und der dielektrischen Schicht430 gebildet. Die dielektrische Schicht460 hat gemäß einigen Ausführungsformen Öffnungen462 , welche die leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 und die Zwischenverbindungsstrukturen420 freilegen. - Wie in
31 dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine leitfähige Schicht470 über der dielektrischen Schicht460 gebildet, die sich in die Öffnungen462 erstreckt, um elektrisch mit den leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 und den Zwischenverbindungsstrukturen420 verbunden zu werden. Die leitfähige Schicht470 enthält gemäß einigen Ausführungsformen eine Verdrahtungsschicht und leitfähige Durchkontaktierungsstrukturen. Die leitfähige Schicht470 wird gemäß einigen Ausführungsformen auch als leitfähige Struktur bezeichnet. Die leitfähige Schicht470 enthält gemäß einigen Ausführungsformen Kupfer oder ein anderes geeignetes leitfähiges Material. - Wie in
3J dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen Metalloxidfasern480 über der leitfähigen Schicht470 gebildet. Die Metalloxidfasern480 werden gemäß einigen Ausführungsformen auch als Nano-Metalloxidfasern bezeichnet. Die Metalloxidfasern480 werden über der oberen Oberfläche472 und den Seitenwänden474 der leitfähigen Schicht470 gebildet. Die Metalloxidfasern480 werden gemäß einigen Ausführungsformen nicht zwischen der leitfähigen Schicht470 und der darunterliegenden dielektrischen Schicht460 gebildet. - Die leitfähige Schicht
470 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Metallmaterial (z. B. Kupfer) und die Metalloxidfasern480 bestehen aus einem Oxid des Metallmaterials (z. B. Kupferoxid). Die Bildung der Metalloxidfasern480 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Oxidieren eines oberflächlichen Teils der leitfähigen Schicht470 . Der Oxidationsprozess des oberflächlichen Teils enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen thermischen Oxidationsprozess oder einen chemischen Oxidationsprozess an dem oberflächlichen Teil der leitfähigen Schicht470 . - Wie in
3K dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Schicht490 über der dielektrischen Schicht460 gebildet. Die dielektrische Schicht490 hat gemäß einigen Ausführungsformen Öffnungen492 , welche Teile der leitfähigen Schicht470 freilegen. Wie in3K dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen Bonding-Pads B über der dielektrischen Schicht490 gebildet und erstrecken sich in die Öffnungen492 zur elektrischen Verbindung mit der leitfähigen Schicht470 . Die Bonding-Pads B enthalten Kupfer, Aluminium, Wolfram, Nickel, Palladium, Gold oder ein anderes geeignetes leitfähiges Material. - Wie in
3L dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen leitfähige Bumps C jeweils über den Bonding-Pads B gebildet. Die leitfähigen Bumps C enthalten gemäß einigen Ausführungsformen Zinn (Sn) oder ein anderes geeignetes Material. Die Bildung des leitfähigen Bumps C enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Bilden einer Lötpaste über den Bonding-Pads B und ein Wiederaufschmelzen der Lötpaste. - Während des Wiederaufschmelzungsprozesses sind die Metalloxidfasern
372 gemäß einigen Ausführungsformen imstande, ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Schicht340 und der Vergussmassenschicht450 zu verhindern, das sich aus den fehlabgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der leitfähigen Schicht340 und der Vergussmassenschicht450 ergibt. - Ebenso sind die Metalloxidfasern
374 gemäß einigen Ausführungsformen imstande, ein Delaminieren zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 und der Vergussmassenschicht450 zu verhindern, das sich aus den fehlabgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 und der Vergussmassenschicht450 ergibt. - Die Metalloxidfasern
480 sind gemäß einigen Ausführungsformen imstande, ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Schicht470 und der dielektrischen Schicht490 zu verhindern, das sich aus den fehlabgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der leitfähigen Schicht470 und der dielektrischen Schicht490 ergibt. - Wie in
3M dargestellt, wird der Chip380 gemäß einigen Ausführungsformen umgedreht. Wie in3M dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen das Trägersubstrat310 und die Klebeschicht320 entfernt. Wie in3N dargestellt, werden gemäß einigen Ausführungsformen Teile der Schutzschicht330 entfernt, um Öffnungen332 in der Schutzschicht330 zu bilden. Die Öffnungen332 legen gemäß einigen Ausführungsformen die leitfähige Schicht340 frei. Der Entfernungsprozess enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Fotolithografieprozess und einen Ätzprozess. - Wie in
3O dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Chip-Package500 über dem Chip380 und der Vergussmassenschicht450 angeordnet, um mit der leitfähigen Schicht340 gebondet zu werden. Das Chip-Package500 enthält gemäß einigen Ausführungsformen einen Chip510 , ein Schaltungssubstrat520 , leitfähige Bumps530 und540 und eine Unterfüllungsschicht550 . Der Chip510 ist gemäß einigen Ausführungsformen über dem Schaltungssubstrat520 angeordnet. Der Chip510 ist gemäß einigen Ausführungsformen durch die dazwischenliegenden leitfähigen Bumps530 an das Schaltungssubstrat520 gebondet. - Das Schaltungssubstrat
520 enthält gemäß einigen Ausführungsformen eine dielektrische Verbundschicht522 , Verdrahtungsschichten524 , leitfähige Durchkontaktierungsstrukturen526 und Bonding-Pads528 . Die dielektrische Verbundschicht522 beinhaltet gemäß einigen Ausführungsformen übereinander gestapelte dielektrische Schichten. Die Verdrahtungsschichten524 und die leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen526 sind gemäß einigen Ausführungsformen in der dielektrischen Verbundschicht522 eingebettet. - Die Bonding-Pads
528 sind gemäß einigen Ausführungsformen über zwei gegenüberliegenden Oberflächen521a und521b des Schaltungssubstrats520 gebildet. Gemäß einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen526 elektrisch zwischen den Verdrahtungsschichten524 verbunden oder verbinden die Verdrahtungsschichten524 elektrisch mit den Bonding-Pads528 . Die leitfähigen Bumps530 verbinden gemäß einigen Ausführungsformen den Chip510 mit den Bonding-Pads528 . - Die Unterfüllungsschicht
550 ist gemäß einigen Ausführungsformen zwischen dem Chip510 und dem Schaltungssubstrat520 eingefüllt. Die Unterfüllungsschicht550 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Polymermaterial. Die leitfähigen Bumps540 verbinden gemäß einigen Ausführungsformen die Bonding-Pads528 mit der leitfähigen Schicht340 . Wie in3O dargestellt, ist gemäß einigen Ausführungsformen eine Unterfüllungsschicht560 zwischen dem Schaltungssubstrat520 und der Schutzschicht330 eingefüllt. Die Unterfüllungsschicht560 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Polymermaterial. - Wie in
3O dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Vergussmassenschicht570 über dem Chip510 und dem Schaltungssubstrat520 geformt. Die Vergussmassenschicht570 ist gemäß einigen Ausführungsformen dazu gestaltet, den Chip510 während der anschließenden Prozesse vor einer Beschädigung und Verunreinigung zu schützen. Die Vergussmassenschicht570 enthält gemäß einigen Ausführungsformen ein Polymermaterial. Gemäß einigen Ausführungsformen wird keine Metalloxidfaser über den Bonding-Pads B gebildet. -
4 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtungsstruktur600 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Halbleitervorrichtungsstruktur600 ist der Halbleitervorrichtungsstruktur300 von3O ähnlich, mit der Ausnahme, dass die Halbleitervorrichtungsstruktur600 ferner gemäß einigen Ausführungsformen Metalloxidschichten610 ,620 und630 enthält. - Wie in
4 dargestellt, wird gemäß einigen Ausführungsformen die Metalloxidschicht610 über den Seitenwänden342 der leitfähigen Schicht340 gebildet. Die Metalloxidfasern372 sind gemäß einigen Ausführungsformen mit der Metalloxidschicht610 verbunden. Die Metalloxidfasern372 und die Metalloxidschicht610 bestehen gemäß einigen Ausführungsformen aus demselben Material. Die Metalloxidschicht620 wird gemäß einigen Ausführungsformen über den Seitenwänden364 der leitfähigen Durchkontaktierungsstrukturen360 gebildet. - Die Metalloxidfasern
374 sind gemäß einigen Ausführungsformen mit der Metalloxidschicht620 verbunden. Die Metalloxidfasern374 und die Metalloxidschicht620 bestehen gemäß einigen Ausführungsformen aus demselben Material. Die Metalloxidschicht630 ist gemäß einigen Ausführungsformen über der leitfähigen Schicht470 gebildet. Die Metalloxidfasern480 sind gemäß einigen Ausführungsformen mit der Metalloxidschicht630 verbunden. Die Metalloxidfasern480 und die Metalloxidschicht630 bestehen gemäß einigen Ausführungsformen aus demselben Material. - Gemäß einigen Ausführungsformen werden Halbleitervorrichtungsstrukturen und Verfahren zu deren Bildung bereitgestellt. Die Verfahren (zur Bildung der Halbleitervorrichtungsstruktur) bilden Metalloxidfasern über einer leitfähigen Struktur, um die leitfähige Struktur mit einer dielektrischen Schicht zu verbinden, die die leitfähige Struktur und die Metalloxidfasern bedeckt. Daher verhindern die Metalloxidfasern ein Delaminieren zwischen der leitfähigen Struktur und der dielektrischen Schicht. Infolgedessen werden die Ausbeute und Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtungsstrukturen verbessert.
- Gemäß einigen Ausführungsformen wird eine Halbleitervorrichtungsstruktur bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält ein Substrat. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält eine leitfähige Struktur über dem Substrat. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält erste Metalloxidfasern über der leitfähigen Struktur. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält eine dielektrische Schicht über dem Substrat, die die leitfähige Struktur und die ersten Metalloxidfasern bedeckt. Die dielektrische Schicht füllt Lücken zwischen den ersten Metalloxidfasern.
- Gemäß einigen Ausführungsformen wird eine Halbleitervorrichtungsstruktur bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält ein Substrat. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält eine erste leitfähige Struktur über dem Substrat. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält eine Metalloxidschicht über der ersten leitfähigen Struktur. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält erste Metalloxidfasern, die mit der Metalloxidschicht verbunden sind. Die ersten Metalloxidfasern und die Metalloxidschicht bestehen aus demselben Material. Die Halbleitervorrichtungsstruktur enthält eine dielektrische Schicht über dem Substrat, die die erste leitfähige Struktur, die Metalloxidschicht und die ersten Metalloxidfasern bedeckt.
- Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Bildung einer Halbleitervorrichtungsstruktur bereitgestellt. Das Verfahren enthält ein Bilden einer leitfähigen Struktur über einem Substrat. Das Verfahren enthält ein Bilden mehrerer erster Metalloxidfasern über der leitfähigen Struktur. Das Verfahren enthält ein Bilden einer dielektrischen Schicht über dem Substrat, um die leitfähige Struktur und die ersten Metalloxidfasern zu bedecken. Die dielektrische Schicht füllt Lücken zwischen den ersten Metalloxidfasern.
- Zuvor wurden Merkmale von mehreren Ausführungsformen angeführt, so dass Fachleute auf dem Gebiet die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen können. Fachleute auf dem Gebiet sollten zu schätzen wissen, dass sie die vorliegende Offenbarung leicht als Basis zur Gestaltung oder Modifizierung anderer Prozesse und Strukturen zur Ausführung derselben Zwecke und/oder zum Erreichen derselben Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute auf dem Gebiet sollten auch erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen vornehmen können, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Claims (20)
- Halbleitervorrichtungsstruktur, umfassend: ein Substrat; eine leitfähige Struktur über dem Substrat; mehrere erste Metalloxidfasern über der leitfähigen Struktur; und eine dielektrische Schicht über dem Substrat, die die leitfähige Struktur und die ersten Metalloxidfasern bedeckt, wobei die dielektrische Schicht Lücken zwischen den ersten Metalloxidfasern füllt.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Struktur ein Metallmaterial umfasst und die ersten Metalloxidfasern aus einem Oxid des Metallmaterials bestehen.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Metalloxidfasern Kupferoxid umfassen.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten Metalloxidfasern in direktem Kontakt mit der leitfähigen Struktur und der dielektrischen Schicht stehen.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Schicht ein Polymermaterial oder ein Oxidmaterial umfasst.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die leitfähige Struktur zumindest eine Verdrahtungsschicht umfasst.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Schicht ein Durchgangsloch aufweist, das einen Teil der leitfähigen Struktur freilegt, und die Halbleitervorrichtungsstruktur des Weiteren umfasst: eine leitfähige Schicht über der dielektrischen Schicht, die sich in das Durchgangsloch erstreckt, um elektrisch mit der leitfähigen Struktur zu verbinden; und mehrere zweite Metalloxidfasern über der leitfähigen Schicht.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 7, wobei keine Metalloxidfasern zwischen der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Schicht unter der leitfähigen Schicht vorhanden ist.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 7 oder 8, des Weiteren umfassend: ein Bonding-Pad über der dielektrischen Schicht, das elektrisch mit der leitfähigen Struktur verbunden ist; und einen leitfähigen Bump über dem Bonding-Pad, der elektrisch mit dem Bonding-Pad verbunden ist.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede der ersten Metalloxidfasern einen Endabschnitt hat, der mit der leitfähigen Struktur verbunden ist.
- Halbleitervorrichtungsstruktur, umfassend: ein Substrat; eine erste leitfähige Struktur über dem Substrat; eine Metalloxidschicht über der ersten leitfähigen Struktur; mehrere erste Metalloxidfasern, die mit der Metalloxidschicht verbunden sind, wobei die ersten Metalloxidfasern und die Metalloxidschicht aus demselben Material bestehen; und eine dielektrische Schicht über dem Substrat, die die erste leitfähige Struktur, die Metalloxidschicht und die ersten Metalloxidfasern bedeckt.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 11, wobei die erste leitfähige Struktur eine obere Oberfläche und eine Seitenwand hat und die Metalloxidschicht und die ersten Metalloxidfasern über der oberen Oberfläche und der Seitenwand liegen.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 11 oder 12, des Weiteren umfassend: eine Vergussmassenschicht, die das Substrat umgibt; eine zweite leitfähige Struktur, die in die Vergussmassenschicht eindringt; und mehrere zweite Metalloxidfasern über einer Seitenwand der zweiten leitfähigen Struktur, die in die Vergussmassenschicht eindringen.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste leitfähige Struktur ein Metallmaterial umfasst und die ersten Metalloxidfasern und die Metalloxidschicht aus einem Oxid des Metallmaterials bestehen.
- Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei ein Endabschnitt der ersten Metalloxidfaser mit der Metalloxidschicht verbunden ist.
- Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtungsstruktur, umfassend: Bilden einer leitfähigen Struktur über einem Substrat; Bilden mehrerer erster Metalloxidfasern über der leitfähigen Struktur; und Bilden einer dielektrischen Schicht über dem Substrat, um die leitfähige Struktur und die ersten Metalloxidfasern zu bedecken, wobei die dielektrische Schicht Lücken zwischen den ersten Metalloxidfasern füllt.
- Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 16, wobei die Bildung der ersten Metalloxidfasern umfasst: Oxidieren eines oberflächlichen Teils der leitfähigen Struktur.
- Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtungsstruktur nach Anspruch 17, wobei das Oxidieren des oberflächlichen Teils der leitfähigen Struktur umfasst: Durchführen eines thermischen Oxidationsprozesses oder eines chemischen Oxidationsprozesses an dem oberflächlichen Teil der leitfähigen Struktur.
- Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 16 bis 18, des Weiteren umfassend: Bilden einer Metalloxidschicht über der leitfähigen Struktur, wobei die ersten Metalloxidfasern über der Metalloxidschicht liegen.
- Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 16 bis 19, des Weiteren umfassend: Entfernen eines ersten Teils der dielektrischen Schicht und der ersten Metalloxidfasern unter dem ersten Teil zum Bilden eines Durchgangslochs, das einen zweiten Teil der leitfähigen Struktur freilegt; Bilden einer leitfähigen Schicht über der dielektrischen Schicht, die sich in das Durchgangsloch der dielektrischen Schicht erstreckt; und Bilden mehrerer zweiter Metalloxidfasern über der leitfähigen Schicht.
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