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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Landungsplatz für eine Silizium-Durchkontaktierung. Ferner betrifft die Erfindung ein Substrat, aufweisend einen Landungsplatz für eine Silizium-Durchkontaktierung und ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats.
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Silizium-Durchkontaktierungen (Through-silicon via - TSV) werden zur Anbindung siliziumbasierter elektrischer Bauteile und Schaltungen, wie beispielsweise siliziumbasierter ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) und/oder MEMS (mikroelektromechanisches System), verwendet. Eine Silizium-Durchkontaktierung wird dabei elektrisch an eine leitfähige Schicht im Bauteil bzw. Substrat angebunden. Die Erzeugung von Silizium-Durchkontaktierungen kann an verschiedenen Prozessstufen des Herstellungsprozess des Substrats bzw. Bauteils erfolgen. Die Erzeugung einer Silizium-Durchkontaktierung nach der Herstellung eines ASICs wird dabei als „TSV-Iast“ bezeichnet. Für einen solchen Prozess muss eine geeignete Verbindungsschicht im Substrat bzw. Bauteil vorhanden sein, an die die Silizium-Durchkontaktierung angeschlossen werden kann. Eine solche Verbindungsschicht wird auch als Landungsplatz bzw. „landing pad“ bezeichnet. Die Ausbildung und Struktur eines solchen Landungsplatzes für eine Silizium-Durchkontaktierung haben einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität der elektrischen Verbindung, die mit der Silizium-Durchkontaktierung hergestellt wird. Ferner muss der Landungsplatz robust sein, um dem Herstellungsprozess der Silizium-Durchkontaktierung und den mechanischen Spannungen, die durch die Silizium-Durchkontaktierung eingebracht werden, zu widerstehen.
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Die Ausbildung eines derartigen Landungsplatzes erfolgt typischerweise durch die Bereitstellung eines definierten Bereichs einer einzelnen leitfähigen Schicht im Bauteil bzw. Substrat. Häufig handelt es sich dabei um eine Metallisierungsschicht. Die gewählte Metallisierungsschicht ist typischerweise die erste prozessierte metallische Schicht des Bauteils.
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Für das Design und die Herstellung einer einzelnen Metallisierungsschicht, die als TSV-Landungsplatz verwendet werden soll, müssen sowohl die Regeln und Vorgaben für die TSV-Herstellung als auch die Regeln und Vorgaben der CMOS-Produktion beachtet werden. Im Allgemeinen stehen diese Designregeln in zwei Hauptaspekten im Widerspruch zueinander:
- Die Größe des Landungsplatzes sollte ausreichend groß sein, um die TSV-Verbindung zu bilden. Gleichzeitig ist eine hohe Planarität erforderlich, um eine stabile CMOS-Verarbeitung mit ausreichender ASIC-Zwischenlagenhaftung zu gewährleisten. Eine hohe Schichtplanarität im ASIC kann jedoch nur gewährleistet werden, wenn die Anteile von Metall und Dielektrikum innerhalb des ASICs ausgeglichen sind. Wenn ein Anteil zu dominant ist, wie es bei großen TSV-Metall-Landungsplatz-Designs der Fall ist, kann es durch Metalldishing und Oxid-Erosion beim chemischmechanischen Polieren (chemical-mechanical polishing - CMP) der ASIC-Schichten zu Oberflächenunregelmäßigkeiten kommen, die die mechanische Stabilität des Landungsplatzes beeinträchtigen können.
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Die Dicke der Metallisierungsschicht muss ausreichend dick sein, um dem TSV-Prozess und der durch die TSV selbst induzierten mechanischen Spannung standzuhalten. Gleichzeitig ist die Dicke der Metallisierungsschicht durch den CMOS-Prozess begrenzt.
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Für das Design des Landungsplatzes muss daher ein Kompromiss aus beiden Anforderungen gefunden werden. Infolgedessen ist es bei bekannten Systemen nachteilhafterweise möglich, dass die induzierte Spannung während des TSV-Herstellungsprozesses und die durch die TSV-Struktur selbst eingebrachte mechanische Spannung den Landungsplatz oder die Landungsplatz-Verbindung zur internen Schaltung des Bauelements bzw. Substrats beschädigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Landungsplatz für eine Silizium-Durchkontaktierung bereitzustellen, mit dem eine zuverlässige und robuste Anbindung einer Silizium-Durchkontaktierung ermöglicht wird.
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Der erfindungsgemäße Landungsplatz für eine Silizium-Durchkontaktierung gemäß dem Hauptanspruch hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass mithilfe mehrerer Schichten ein robuster Landungsplatz ermöglicht wird, der insbesondere eine vorteilhafte Verträglichkeit mit der CMOS-Verarbeitung und gleichzeitig eine hohe mechanische Stabilität aufweist. Der Landungsplatz kann somit in vorteilhafter Weise mechanischen Spannungen, die beim Herstellungsprozess der Silizium-Durchkontaktierung oder durch die Silizium-Durchkontaktierung selbst eingebracht werden, widerstehen. Es ist bevorzugt denkbar, dass die leitfähigen Schichten des Landungsplatzes insbesondere senkrecht zu einer Substratebene (bzw. senkrecht zu ihren Schichtebenen) gestapelt sind, wobei zwischen den leitfähigen Schichten vorzugsweise jeweils dielektrische Schichten angeordnet sind. Die Abstände zwischen benachbarten gestapelten leitfähigen Schichten (senkrecht zur Substratebene) sind dabei vorzugsweise erheblich kleiner als die Ausdehnungen des Landungsplatzes bzw. der leitfähigen Schichten parallel zur Substratebene (bzw. parallel zu den Schichtebenen).
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Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft möglich, eine robuste Ausgestaltung der Struktur eines Landungspads für ein TSV-last-Verfahren zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist es möglich, mehrere gestapelte leitfähige Schichten, insbesondere Metallisierungsschichten, zur Formierung und Ausbildung eines Landungsplatzes zu verwenden.
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Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass die leitfähigen Schichten jeweils als durchgängige Ausgestaltungen ausgebildet sind, insbesondere als identisch ausgebildete durchgängige Pads, oder dass die leitfähigen Schichten strukturiert sind. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine oder mehrere der leitfähigen Schichten Löcher oder Ausnehmungen aufweisen und/oder dass eine oder mehrere der leitfähigen Schichten mithilfe von voneinander beabstandeten innerhalb der jeweiligen Schicht liegenden Streifen ausgebildet sind. Es ist beispielsweise denkbar,
- -- dass die leitfähigen Schichten als identische Schichten übereinander angeordnet werden,
- -- dass die leitfähigen Schichten als versetzte und/oder verschobene Anordnungen von Rechtecken (oder anderen geometrischen Formen) übereinander angeordnet werden, oder
- -- dass die leitfähigen Schichten als versetzte und/oder verschobene Anordnungen aus Linien bzw. Streifen übereinander angeordnet werden. Auch andere Formen oder Ausbildungen der einzelnen übereinander angeordneten leitfähigen Schichten sind denkbar.
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Der Landungsplatz („landing pad“) kann erfindungsgemäß insbesondere auch als Kontakt für die Silizium-Durchkontaktierung verstanden werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Dadurch, dass zwischen zwei benachbarten leitfähigen Schichten der mehreren leitfähigen Schichten jeweils eine oder mehrere leitfähige Verbindungen zur Verbindung der leitfähigen Schichten untereinander ausgebildet sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass eine vorteilhafte und stabile Ausbildung des Landungsplatzes ermöglicht wird. Es ist vorzugsweise möglich, dass die leitfähigen Schichten untereinander durch interne leitfähige Verbindungen bzw. Vias verbunden sind. Um die Schicht-zu-Schicht-Adhäsion zwischen den einzelnen leitfähigen Schichten zu verbessern, weisen die Verbindungen zwischen den Schichten vorzugsweise eine hohe Dichte auf oder sind in ihrer Ausdehnung (insbesondere parallel zur Substratebene bzw. parallel zu den Schichtebenen) möglichst groß ausgestaltet.
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Dadurch, dass die mehreren leitfähigen Schichten mindestens eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht umfassen, wobei insbesondere zwischen der ersten leitfähigen Schicht und der zweiten leitfähigen Schicht eine oder mehrere erste leitfähige Verbindungen ausgebildet sind, wobei die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht insbesondere durch die eine oder die mehreren ersten leitfähigen Verbindungen miteinander verbunden sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, die Schicht-zu-Schicht-Verbindung zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht zu verbessern. Der Landungsplatz ist somit mindestens mithilfe einer ersten leitfähigen Schicht und einer zweiten leitfähigen Schicht vorteilhaft ausgebildet.
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Dadurch, dass der Landungsplatz zusätzlich mithilfe einer dritten leitfähigen Schicht ausgebildet ist, wobei insbesondere zwischen der zweiten leitfähigen Schicht und der dritten leitfähigen Schicht eine oder mehrere zweite leitfähige Verbindungen ausgebildet sind, wobei die zweite leitfähige Schicht und die dritte leitfähige Schicht insbesondere durch die eine oder die mehreren zweiten leitfähigen Verbindungen miteinander verbunden sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass eine stabile Ausbildung des Landungsplatzes mit mindestens drei leitfähigen Schichten möglich wird. Es ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass der Landungsplatz zusätzlich mithilfe einer vierten leitfähigen Schicht ausgebildet ist, wobei insbesondere zwischen der dritten leitfähigen Schicht und der vierten leitfähigen Schicht eine oder mehrere dritte leitfähige Verbindungen ausgebildet sind, wobei die dritte leitfähige Schicht und die vierte leitfähige Schicht insbesondere durch die eine oder die mehreren dritten leitfähigen Verbindungen miteinander verbunden sind. Es ist denkbar, dass der Landungsplatz noch eine oder mehrere zusätzliche Schichten umfasst, die jeweils mit elektrischen Verbindungen untereinander verbunden sind und übereinander angeordnet sind.
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Dadurch, dass zwischen der ersten leitfähigen Schicht und der zweiten leitfähigen Schicht eine erste dielektrische Schicht angeordnet ist, wobei die eine oder die mehreren ersten leitfähigen Verbindungen insbesondere als Durchgangsverbindungen in der ersten dielektrische Schicht ausgebildet sind,
wobei bevorzugt zwischen der zweiten leitfähigen Schicht und der dritten leitfähigen Schicht eine zweite dielektrische Schicht angeordnet ist, wobei die eine oder die mehreren zweiten leitfähigen Verbindungen insbesondere als Durchgangsverbindungen in der zweiten dielektrische Schicht ausgebildet sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass eine vorteilhafte Stabilität erzielt wird. Es ist insbesondere möglich, statt einer besonders dicken metallischen Schicht als Landungsplatz mehrere leitfähige Schichten zu verwenden, die übereinander angeordnet sind und zwischen denen jeweils dielektrische Schichten angeordnet sind, die elektrische Verbindungen zur Verbindung der leitfähigen Schichten untereinander aufweisen. Es ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiter bevorzugt denkbar, dass zwischen der dritten leitfähigen Schicht und der vierten leitfähigen Schicht eine dritte dielektrische Schicht angeordnet ist, wobei die eine oder die mehreren dritten leitfähigen Verbindungen insbesondere als Durchgangsverbindungen in der dritten dielektrischen Schicht ausgebildet sind. Entsprechend ist es möglich, dass der Landungsplatz eine oder mehrere zusätzliche leitfähige Schichten umfasst, wobei jeweils zwischen benachbarten leitfähigen Schichten eine dielektrische Schicht angeordnet ist.
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Dadurch, dass der Landungsplatz mithilfe von mindestens vier leitfähigen Schichten, mindestens fünf leitfähigen Schichten, mindestens sechs leitfähigen Schichten oder mehr als sechs leitfähigen Schichten ausgebildet ist, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, dass ein besonders robuster Kontakt für eine Durchkontaktierung bereitgestellt wird.
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Dadurch, dass der Landungsplatz, insbesondere eine oder mehrere der leitfähigen Schichten des Landungsplatzes, kreisförmig, viereckig, insbesondere quadratisch, sechseckig, oder achteckig ausgebildet ist oder sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, einen besonders stabilen Landungsplatz auszubilden. Es ist möglich, dass der Ladungsplatz oder eine oder mehrere der leitfähigen Schichten des Landungsplatzes spiegelsymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch ausgebildet ist oder sind.
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Dadurch, dass die eine oder die mehreren leitfähigen Verbindungen zwischen zwei benachbarten leitfähigen Schichten mindestens jeweils 50 % der Flächen der beiden benachbarten leitfähigen Schichten, insbesondere mindestens jeweils 50 % der als Teil des Landungsplatzes ausgebildeten Flächen der beiden benachbarten leitfähigen Schichten, einnehmen, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, die Verbindungsfläche zwischen zwei benachbarten leitfähigen Schichten vorteilhaft zu maximieren. Während der Herstellung einer Durchkontaktierung kann durch die eingebrachten mechanischen Spannungen eine Delamination der leitfähigen Schichten von den dielektrischen Schichten erfolgen. Durch eine Maximierung der Flächen, die eine elektrisch leitfähige Schicht mit ihren benachbarten leitfähigen Schichten verbinden, bzw. durch eine Maximierung der Dichte von leitfähigen Verbindungen zwischen benachbarten Schichten, können derartige Delaminationen besonders vorteilhaft verhindert werden.
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Dadurch, dass die mehreren leitfähigen Schichten jeweils eine Ausdehnung entlang ihrer Schichtebene aufweisen, die größer ist als die Ausdehnung der Silizium-Durchkontaktierung parallel zur den Schichtebenen, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung denkbar, einen besonders stabilen Landungsplatz zu erhalten. Vorzugsweise weisen sowohl die erste, zweite, sowie - falls vorhanden - dritte (und ggf. alle weiteren) leitfähige Schicht des Landungsplatzes jeweils eine Ausdehnung entlang ihrer Schichtebenen auf, die größer ist als die Ausdehnung der Silizium-Durchkontaktierung parallel zur Substratebene des Substrats. Die erste, zweite, (falls vorhanden) dritte sowie alle weiteren vorhandenen leitfähigen Schichten des Landungsplatzes sind im Bereich des Landungsplatzes vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie parallel zur Substratebene des Substrats über die gesamte vorgesehene Ausdehnung der Silizium-Durchkontaktierung vollumfänglich überstehen. Somit kann beispielsweise selbst, wenn die erste leitfähige Schicht bei der Ausbildung der Silizium-Durchkontaktierung teilweise oder vollständig im für die Silizium-Durchkontaktierung vorgesehenen Kontaktbereich des Landungsplatzes zerstört oder entfernt werden sollte, dennoch eine vorteilhafte Kontaktausbildung über den gesamten Umfang der Silizium-Durchkontaktierung zwischen der Silizium-Durchkontaktierung und der zweiten leitfähigen Schicht erfolgen (oder, wenn auch die zweite leitfähige Schicht zerstört wurde, über den gesamten Umfang der Silizium-Durchkontaktierung zwischen der Silizium-Durchkontaktierung und der dritten leitfähigen Schicht, usw.).
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat, aufweisend eine elektronische Schaltung, insbesondere ein ASIC und/oder ein mikroelektromechanisches System, wobei das Substrat einen Landungsplatz für eine Silizium-Durchkontaktierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Es ist denkbar, dass das Substrat ein Zwischenerzeugnis ist, insbesondere in einem TSV-last-Verfahren ist, das die Silizium-Durchkontaktierung noch nicht aufweist. Die elektronische Schaltung kann beispielsweise einen Sensor oder einen Teil eines Sensors umfassen. Es sind beispielsweise ein Inertialsensor, insbesondere Drehratensensor und/oder Beschleunigungssensor, Drucksensor, Mikrospiegel, Resonator und/oder Mikrofon denkbar. Auch andere mikroelektromechanische Sensortypen oder Aktoren sind denkbar.
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Dadurch, dass das Substrat die Silizium-Durchkontaktierung aufweist, wobei die Silizium-Durchkontaktierung und der Landungsplatz elektrisch leitfähig verbunden sind, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere des erfindungsgemäßen Substrats, denkbar, dass das Substrat ein fertiges mithilfe eines TSV-last-Verfahrens hergestelltes Erzeugnis ist. Durch den vorteilhaften Landungsplatz wird die Herstellung der Silizium-Durchkontaktierung dabei verbessert.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei in einem ersten Schritt ein Landungsplatz für eine Silizium-Durchkontaktierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird.
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Dadurch, dass in einem zweiten Schritt, nach dem ersten Schritt, die Silizium-Durchkontaktierung ausgebildet wird,
wobei der zweite Schritt insbesondere die folgenden Teilschritte umfasst:
- -- in einem ersten Teilschritt des zweiten Schritts wird eine Öffnung in einem Substrat zur Freilegung des Landungsplatzes erzeugt,
- -- in einem zweiten Teilschritt des zweiten Schritts wird eine elektrisch isolierende Schicht in der erzeugten Öffnung angeordnet,
- -- in einem dritten Teilschritt des zweiten Schritts wird die elektrisch isolierende Schicht zumindest teileweise aus dem Bereich des Landungsplatzes entfernt,
- -- in einem vierten Teilschritt des zweiten Schritts wird die Öffnung durch eine elektrisch leitfähige TSV-Schicht teilweise oder vollständig verfüllt, insbesondere derart, dass eine elektrische Anbindung an den Landungsplatz erzeugt wird, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere des erfindungsgemäßen Verfahrens, denkbar, eine vorteilhafte Silizium-Durchkontaktierung mit einem TSV-last-Verfahren zu erzeugen, wobei eine robuste Herstellung ermöglicht wird. Es ist denkbar, dass in einem fünften Teilschritt des zweiten Schritts eine Passivierungsschicht auf der im vierten Teilschritt angebrachten elektrisch leitfähigen TSV-Schicht erzeugt wird.
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Es ist denkbar, dass die elektronische Schaltung, insbesondere ein ASIC und/oder ein mikroelektromechanisches System, vor, während und/oder nach dem ersten Schritt ausgebildet wird. Es ist bevorzugt denkbar, dass die elektronische Schaltung vor dem zweiten Schritt ausgebildet wird.
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Für das erfindungsgemäße Substrat und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Substrats können die Vorteile und Ausgestaltungen Anwendung finden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Landungsplatz oder einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Landungsplatzes beschrieben worden sind. Für das erfindungsgemäße Substrat und den erfindungsgemäßen Landungsplatz können die Vorteile und Ausgestaltungen Anwendung finden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Für das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Landungsplatz können die Vorteile und Ausgestaltungen Anwendung finden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Substrat oder einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substrats beschrieben worden sind.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Figurenliste
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- 1a zeigt eine schematische Darstellung eines Landungsplatzes gemäß dem Stand der Technik.
- 1b zeigt eine schematische Darstellung eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3a zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Landungsplatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3b zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Landungsplatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4a, 4b, 4c, 4d, 4e zeigen schematische Darstellungen von elektrisch leitfähigen Schichten zur Ausbildung eines Landungsplatzes gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 5a, 5b, 5c, 5d zeigen schematische Darstellungen eines äußeren Umrisses von elektrisch leitfähigen Schichten zur Ausbildung eines Landungsplatzes gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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Für die Ausbildung von Silizium-Durchkontaktierungen 40 an elektronischen Halbleiterbauteilen (z.B., ASIC) wird eine LandungsplatzStruktur für die Silizium-Durchkontaktierung benötigt, die in dem Bauteil bzw. Substrat ausgebildet ist. Typischerweise wird bei bekannten Systemen der Landungsplatz 1' durch die erste Metallisierungslage des elektronischen Bauteils gebildet. Ein elektronisches Bauteil besteht typischerweise aus Transistoren und Metallschichten/-lagen, die für die interne Signalübertragung benötigt werden. Ein solche Ausbildung eines Landungsplatzes 1' gemäß dem Stand der Technik ist in der 1a schematisch dargestellt.
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Bei einem TSV-last-formation Verfahren zur Ausbildung einer Silizium-Durchkontaktierung können die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- -- Ausbildung eines vertikalen, schrägen und/oder konischen Lochs 80 in einem Substratmaterial bis der Landungsplatz erreicht ist;
- -- Erzeugung einer Isolationsschicht in dem Loch für die Silizium-Durchkontaktierung;
- -- Entfernen der Isolationsschicht lediglich oberhalb der Landungsplatzes;
- -- Erzeugung einer elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, TSV-Schicht, die die TSV-Struktur bzw. das Loch teilweise oder vollständig ausfüllt und einen elektrischen Kontakt mit dem Landungsplatz herstellt;
- -- Erzeugung einer Passivierungsschicht über der leitfähigen TSV-Schicht.
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In 1b ist eine schematische Darstellung eines Substrats 50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Substrat 50 umfasst einen Landungsplatz 1 für eine Silizium-Durchkontaktierung 40. Der Landungsplatz 1 ist mithilfe von mehreren leitfähigen Schichten 11, 12, 13, 14 ausgebildet, die senkrecht zur Substratebene 100 übereinander angeordnet sind. Insbesondere umfasst der Landungsplatz 1 eine erste, zweite, dritte und vierte leitfähige Schicht 11, 12, 13, 14. Die erste leitfähige Schicht 11 ist dabei die unterste leitfähige Schicht, also die leitfähige Schicht, die am nächsten zur Silizium-Durchkontaktierung 40 ausgebildet ist. Die leitfähigen Schichten sind insbesondere Metallschichten, die jeweils aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Materialen gefertigt sein können. Zwischen den leitfähigen Schichten 11, 12, 13, 14 des Landungsplatzes 1 sind jeweils eine oder mehrere dielektrische Schichten 31, 32, 33 ausgebildet. Bei den dielektrische Schichten 31, 32, 33 kann es sich um unterschiedliche Schichten handeln oder die dielektrische Schichten 31, 32, 33 können Teil eines gemeinsamen Dielektrikums sein. Innerhalb der dielektrischen Schichten sind jeweils leitfähige Verbindungen ausgebildet, die die elektrischen leitfähigen Schichten 11, 12, 13, 14 in die senkrechte Richtung 110, senkrecht zur Substratebene 100 (bzw. senkrecht zu den Schichtebenen der leitfähigen Schichten), verbinden.
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In der in der 1b dargestellten Ausführungsform ist die Silizium-Durchkontaktierung 40 vertikal ausgebildet (im 90° Winkel zur Substratebene 100). Erfindungsgemäß kommen jedoch auch andere Formen und/oder Winkel für die Silizium-Durchkontaktierung 40 infrage. Auch konische bzw. sich verjüngende Silizium-Durchkontaktierung 40 oder andere geometrische Formen sind denkbar.
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Der beschriebene Prozess zur Ausbildung einer Silizium-Durchkontaktierung 40 mit einem TSV-last-Verfahren führt dazu, dass eine mechanische Spannung in das elektronische Bauteil und insbesondere den Landungsplatz 1 eingebracht wird. Es ist ferner denkbar, dass die leitfähigen Teile des Landungsplatzes 1 bei der Erzeugung des Lochs 80 für die Silizium-Durchkontaktierung beeinträchtigt oder teilweise zerstört werden können. Die Ausbildung des Lochs 80 kann beispielsweise durch mechanisches Bohren oder Laserbohren, oder chemische oder plasmabasierte Ätzprozesses erfolgen, was die Metallisierung des Landungsplatzes nachteilig beinträchtigen kann.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen, bei denen der Landungsplatz aus lediglich einer metallischen Schicht besteht, ist der Landungsplatz anfällig gegenüber solcher Beeinträchtigung.
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Erfindungsgemäß umfasst der Landungsplatz 1 hingegen mehrere elektrisch leitfähige Schichten 11, 12, 13, 14, sodass eine besonders vorteilhafte Robustheit gegenüber Beeinträchtigungen bei der Erzeugung der Silizium-Durchkontaktierung erreicht werden kann. Erfindungsgemäß können somit höhere Level von leitfähigen Schichten 12, 13, 14, insbesondere Metallschichten, als Unterstützung für die Landungsplatzstruktur verwendet werden. Sollte beispielsweise die erste leitfähige Schicht 11 bei der Erzeugung der Silizium-Durchkontaktierung 40 beschädigt werden, wird die Funktion der Erzeugung einer elektrischen Verbindung mit der Silizium-Durchkontaktierung 40 durch die zweite leitfähige Schicht 12 und/oder weitere leitfähige Schichten 13, 14 des Landungsplatzes 1 übernommen. Die gesamte Dicke der metallischen Strukturen des Landungsplatzes 1 kann erfindungsgemäß somit durch die Verwendung mehrerer leitfähiger Schichten 11, 12, 13, 14 besonders vorteilhaft erhöht werden, insbesondere ohne, dass eine einzelne besonders dicke Metallschicht vorhanden sein muss. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. Hierbei wurden bei der Ausbildung der Silizium-Durchkontaktierung 40 und insbesondere bei der Erzeugung des Lochs 80 die erste, zweite und dritte leitfähige Schicht 11, 12, 13 teilweise entfernt bzw. beschädigt. Auch die dielektrischen Schichten 31, 32, 33 sowie die leitfähigen Verbindungen 21, 22, 23 wurden im Bereich der zu erzeugenden Silizium-Durchkontaktierung 40 entfernt. Dennoch kann die elektrische Verbindung zwischen dem Landungsplatz 1 und der leitfähigen TSV-Schicht 42 mithilfe der vierten leitfähigen Schicht 14 des Landungsplatzes 1 hergestellt werden. Besonders bevorzugt stehen einige oder alle der elektrisch leitfähigen Schichten 11, 12, 13, 14 des Landungsplatzes 1 parallel zur Substratebene 100, vorzugsweise vollumfänglich, über das zu erzeugende Loch 80 über, sodass sie besonders bevorzugt jeweils bei der Erzeugung des Lochs 80, wie in 2 dargestellt, nicht vollständig entfernt werden.
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Zusätzlich zu den elektrisch leitfähigen Schichten 11, 12, 13, 14 umfasst das Substrat 50 gemäß der in den 1b und 2 dargestellten Ausführungsform weitere leitfähige Schichten ..., N-1, N, also insgesamt N leitfähige Schichten, wobei N eine natürliche Zahl ist. Die leitfähigen Schichten 11 bis N werden auch als elektronisches Backend des Bauteils bzw. Substrats bezeichnet. Jede der leitfähigen Schichten 11, ..., N ist mit der darunterliegenden leitfähigen Schicht durch eine oder mehrere dielektrische Schichten 31, 32, 33 verbunden. Die dielektrischen Schichten und die elektrisch leitfähigen Schichten umfassen unterschiedliche Materialen, die unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften habe können und mithilfe unterschiedlicher Verfahren prozessiert werden. Hierdurch sind intrinsische mechanische Verspannungen in dem Stack aus dielektrischen und elektrisch leitfähigen Schichten 11, ..., N vorhanden. Während der Herstellung der Silizium-Durchkontaktierung 40 wird die interne Balance der mechanischen Spannung gestört bzw. verändert, was zu einer Delamination der leitfähigen Schichten von den dielektrischen Schichten führen kann. Mithilfe der vorliegenden Erfindung können derartige Delaminationen besonders vorteilhaft verhindert werden, indem die Flächen, die eine elektrisch leitfähige Schicht (beispielsweise die zweite leitfähige Schicht 12) mit ihren benachbarten leitfähigen Schichten (beispielsweise den leitfähigen Schichten 11, 13) verbindet, maximiert werden. Diese beschriebenen Flächen werden durch die internen leitfähigen Verbindungen 21, 22, 23 zwischen den leitfähigen Schichten definiert. Die leitfähigen Verbindungen 21, 22, 23 können aus dem gleichen Material wie eine oder beide der leitfähigen Schichten bestehen, die sie verbinden, oder aus einem anderen leitfähigen Material. Eine Ausführungsmöglichkeit die beschriebene Fläche zu maximieren ist es, die Dichte und/oder Anzahl der leitfähigen Verbindungen zwischen zwei benachbarten leitfähigen Schichten zu maximieren. Eine derartige Ausgestaltung ist in 3a dargestellt. Eine alternative Ausführungsmöglichkeit die beschrieben Fläche zu maximieren ist es, die Ausdehnung einer elektrisch leitfähigen Verbindung parallel zur Substratebene 100 zu maximieren. Eine derartige Ausgestaltung ist in 3b dargestellt. Es ist beispielsweise auch denkbar, sowohl die Dichte an leitfähigen Verbindungen als auch die Ausdehnung einzelner leitfähiger Verbindungen parallel zur Substratebene 100 zu maximieren.
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In den 4a, 4b, 4c, 4d, 4e sind schematische Darstellungen von unterschiedlichen Formen von elektrisch leitfähigen Schichten 11, ..., N und relativen Ausrichtungen der übereinander angeordneten elektrisch leitfähigen Schichten 11, ..., N gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 4a ist eine Ausführungsform mit vollen Metallschichten dargestellt. In 4b ist eine Ausführungsform mit strukturierten leitfähigen Schichten dargestellt, die zueinander versetzt gestapelt sind. In 4c ist eine Ausführungsform mit strukturierten leitfähigen Schichten dargestellt, die ohne Versatz zueinander übereinandergestapelt sind. In 4d ist eine Ausführungsform mit leitfähigen Schichten gezeigt, die jeweils Streifen umfassen. In 4e ist eine Ausführungsform mit leitfähigen Schichten gezeigt, die jeweils Streifen umfassen und gekreuzt angeordnet sind.
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In den 5a, 5b, 5c, 5d sind schematische Darstellungen eines äußeren Umrisses von elektrisch leitfähigen Schichten gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es ist denkbar, dass jeweils alle der leitfähigen Schichten 11, ..., N oder nur einige der leitfähigen Schichten 11, ..., N gemäß einer oder mehrerer der dargestellten Formen ausgebildet sind. Auch weitere nicht dargestellte Formen und Umrisse sind denkbar.
