JP2005079700A - マイクロストリップライン構造を有する基板、マイクロストリップライン構造を有する半導体装置、及びマイクロストリップライン構造を有する基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板1は、マイクロストリップラインを形成する信号線層7の周囲に、接地導電層5および絶縁層6からなる積層膜が配置される。また、マイクロストリップラインが形成される溝9は、非屈曲湾曲面形状を有する。そして、信号線層7は、各溝ごとに分離された構造とする。
【選択図】 図1
Description
この問題に対して、例えば複数のチップを縦積みにしたスタック型のMCMによって実装面積を減少させ、解決を図る傾向が強まっている。すなわち、MCMに対する認識は、SOCを補完する一手段から、半導体技術における主要な実装手法へと変わりつつある。
一方、シリコンより成る基板の表面にマイクロストリップライン構造を形成することが提案された(例えば特許文献1)。
この問題は、マイクロ波が、その周波数の高さに起因して、一般に表皮効果と呼称される、導体の内部よりも表面付近を集中的に流れる性質によって、一層その影響が大となる。
したがって、一般にMCMを作製する場合には、SOCに比べて配線が長大化する傾向もあることを鑑みても、特に基板がインターポーザのような各配線間の距離に余裕を持たせることが難しいものである場合には、各配線間の相互影響を可能な限り低減することが望ましい。
なお、非屈曲湾曲面とは、曲率が連続的に変化する曲面であればよく、本発明においては、曲面の曲率が必ずしも一定でなくとも良い。
そして、上述の積層膜は、絶縁層を複数有して成り得る。
そして、上述の積層膜は、絶縁層を複数有して成り得る。
そして、上述の積層膜は、絶縁層を複数有して成り得る。
したがって、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する半導体装置においては、高速動作が可能となるものである。
この実施の形態例においては、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板1は、例えば図1にその概略断面図を示すように、半導体基体2a例えばシリコンインターポーザを構成するシリコン基体から成り、この半導体基体2aに形成された例えば断面半円の非屈曲湾曲面を有する溝9内に、絶縁層4と、接地導電層5と、絶縁層6と、信号線層7とを有する配線8が配された構造を有する。
図2Aに示すように、まず例えばシリコンよりなる半導体基体2aを用意する。この基体2aの一主面に、リソグラフィーにより、溝形成用のエッチングマスクとなる、目的とするマイクロストリップラインのパターンに対応する開口を有するレジスト3を形成する。
そして、半導体基体2aの表面において、レジスト3の開口を通じて、例えばプラズマエッチングによる等方性エッチングを行って、例えば断面半円筒状の非屈曲湾曲面溝9を形成する溝形成工程を行う。
次に、図2Bに示すように、このプラズマエッチングにより形成した曲面溝9の内部に、この溝9の内面形状に沿って、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により例えばSiOよりなる絶縁層4を、例えば100nmの厚さに形成する。更に、その上に例えばAlCuよりなる接地導電層5を、スパッタにより、例えば50nmの厚さをに形成する。
これにより、図2Cに示すように、半導体基体2aの表面における多数の曲面溝9の内部にのみ、絶縁層4および接地導電層5を形成する。
その後、スパッタにより例えばAlCuからなる信号線層7を全面的に形成し、同様に平坦化のレジストの塗布およびCMP処理を行うことにより、図1に示すような、各溝9内の配線8を相互に分離する工程を行う。このようにして、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板1を作製する。
なお、図3および図4において、図1および図2と共通する構成要素については、重複説明を避けるために同一の番号を付して示してある。
この実施の形態例においては、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板1は、例えば図3にその概略断面図を示すように、半導体基体2aおよび絶縁体基体2bから成り、絶縁体基体2bに形成された、例えば断面半円の非屈曲湾曲面を有する溝9内に、接地導電層5と、絶縁層6と、信号線層7とから成る配線8が配された構造を有する。
そして、絶縁体基体2bの表面において、レジスト3の開口を通じて、例えばプラズマエッチングによる等方性エッチングを行って、例えば断面半円筒状の非屈曲湾曲面溝9を形成する溝形成工程を行う。
次に、図4Bに示すように、このプラズマエッチングにより形成した曲面溝9の内部に、例えばAlCuよりなる接地導電層5を、スパッタにより、例えば50nmの厚さに形成する。
その後、スパッタにより例えばAlCuからなる信号線層7を全面的に形成する。
この実施の形態例においては、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板1は、例えば図5にその概略断面図を示すように、半導体基体2a例えばシリコンインターポーザを構成するシリコン基体から成り、この半導体基体2aに形成された例えば断面半円の非屈曲湾曲面を有する溝9内に、絶縁層4と、接地導電層5と、絶縁層6と、信号線層7とを有する配線8が配された構造を有する。
図6Aに示すように、まず例えばシリコンよりなる半導体基体2aを用意する。この基体2aの一主面に、リソグラフィーにより、溝形成用のエッチングマスクとなるレジスト3を形成する。
そして、半導体基体2aの表面において、レジスト3の開口を通じて、例えばプラズマエッチングによる等方性エッチングを行って、例えば断面半円筒状の非屈曲湾曲面溝9を形成する溝形成工程を行う。
次に、図6Bに示すように、このプラズマエッチングにより形成した曲面溝9の内部に、この溝9の内面形状に沿って、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により例えばSiOよりなる絶縁層4を、例えば100nmの厚さに形成する。更に、その上に例えばAlCuよりなる接地導電層5を、スパッタにより、例えば50nmの厚さに形成する。
その後、スパッタにより例えばAlCuからなる信号線層7を全面的に形成し、平坦化のレジストの塗布およびCMP処理を行うことにより、図5に示すような、各溝9内の信号線層7を相互に分離する工程を行う。このようにして、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板1を作製する。
この実施の形態例においては、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板1は、例えば図7にその概略断面図を示すように、半導体基体2aおよび絶縁体基体2bから成り、絶縁体基体2bに形成された、例えば断面半円の非屈曲湾曲面を有する溝9内に、接地導電層5と、絶縁層6と、信号線層7とから成る配線8が配された構造を有する。
図8Aに示すように、まず、例えばシリコンよりなる半導体基体2aを用意する。そして、この半導体基体2aの例えば一主面に、例えばCVDによりSiOよりなる低誘電率の絶縁体基体2bを形成し、その後、絶縁体基体2bの例えば一主面に、リソグラフィー技術により、目的とするマイクロストリップラインのパターンに対応する開口を有する溝形成用のエッチングマスクとなるレジスト3を形成する。
そして、絶縁体基体2bの表面において、レジスト3の開口を通じて、例えばプラズマエッチングによる等方性エッチングを行って、例えば断面半円筒状の非屈曲湾曲面溝9を形成する溝形成工程を行う。
次に、図8Bに示すように、このプラズマエッチングにより形成した曲面溝9の内部に、例えばAlCuよりなる接地導電層5を、スパッタにより、例えば50nmの厚さに形成する。
その後、スパッタにより例えばAlCuからなる信号線層7を全面的に形成する。
内部記憶装置22と、CPU23と、RF回路24とが、基板1に形成されたマイクロストリップライン構造による配線8により、電気的に相互に連結される。
そして、本発明による半導体装置21内における基板1を、例えば上述したシリコンインターポーザとし、多層配線構造を有する半導体装置においても、マイクロストリップライン構造を有する構成がとられ得る。
この実施の形態例においては、まず、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板面に、その全面に渡って、図10Aに示すように、例えばプラズマCVDによってSiNから成る保護膜11を形成する。
この場合、例えば図1で説明したマイクロストリップライン構造を有する基板1において、その配線8の所定部に、図6Bに示すように、配線8と同時に形成された幅広の所謂パッド部8aが形成されている。
この構造において、保護膜11のパッド部8a上に、バンプ形成のために保護膜11に開口11aをあけ、この開口11aを通じて例えばTi/Cu系よりなるバリアメタル層すなわち第1バンプ形成層12をスパッタにより、例えばNiよりなる第2バンプ形成層13を鍍金により、それぞれ形成する。
その後、第2バンプ形成層13上に、例えばSn/Ag系よりなる第3バンプ形成層14を鍍金により形成し、リフローによって第3バンプ形成層14の肩部をなだらかな凸面として、図10Bに示すようにバンプ15を形成する。
この実施の形態例においては、まず、本発明によるマイクロストリップライン構造を有する基板面に、その全面に渡って、図11Aに示すように、例えばプラズマCVDによってSiNから成る保護膜11を形成する。
この場合、例えば図3で説明したマイクロストリップライン構造を有する基板1において、その配線8の所定部に、図7Bに示すように、配線8と同時に形成された幅広の所謂パッド部8aが形成されている。
この構造において、保護膜11のパッド部8a上に、バンプ形成のために保護膜11に開口11aをあけ、この開口11aを通じて例えばTi/Cu系よりなるバリアメタル層すなわち第1バンプ形成層12をスパッタにより、例えばNiよりなる第2バンプ形成層13を鍍金により、それぞれ形成する。
その後、第2バンプ形成層13上に、例えばSn/Ag系よりなる第3バンプ形成層14を鍍金により形成し、リフローによって第3バンプ形成層14の肩部をなだらかな凸面として、図11Bに示すようにバンプ15を形成する。
例えば、図12及び図13にその概略断面図を示すように、マイクロストリップライン構造を有する基板の第3及び第4の実施の形態例における基板1、すなわち図5及び図7に示した、各溝9内の接地導電層5が相互に連結された構造を有する基板1の基板面に、その全面に渡って例えばプラズマCVDによってSiNから成る保護膜11が形成されて構成される装置とすることもできる。
例えば、図14Aおよび図14Bに示すように、マイクロストリップライン構造を有する基板において、絶縁層4および絶縁層6に加え、基板上の全面に渡って絶縁層31を、所望の厚さ及び形状を以って配する構成とすることもできるものである。
Claims (16)
- マイクロストリップライン構造を有する基板であって、
該基板を構成する基体の少なくとも一主面に、目的とするマイクロストリップラインのパターンに対応する、非屈曲湾曲面の内面形状を有する溝を有し、
該溝の内面形状に沿って、接地導電層と絶縁層とを有する積層膜が成膜され、
該積層膜上に、上記マイクロストリップラインを構成する信号線層が形成され、
上記信号線層が、各上記溝ごとに分離された構成を有することを特徴とするマイクロストリップライン構造を有する基板。 - 上記基体が半導体であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板。
- 上記基体が絶縁体であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板。
- 上記絶縁体が、半導体と一体に形成されることを特徴とする請求項3に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板。
- 上記積層膜が、絶縁層を複数有して成ることを特徴とする請求項1に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板。
- マイクロストリップライン構造を有する半導体装置であって、
該半導体装置の基板を構成する基体の少なくとも一主面に、目的とするマイクロストリップラインのパターンに対応する、非屈曲湾曲面の内面形状を有する溝を有し、
該溝の内面形状に沿って、接地導電層と絶縁層とを有する積層膜が成膜され、該積層膜上に、上記マイクロストリップラインを構成する信号線層が形成され、
上記信号線層が、各上記溝ごとに分離された構成を有することを特徴とするマイクロストリップライン構造を有する半導体装置。 - 上記基体が半導体であることを特徴とする請求項6に記載のマイクロストリップライン構造を有する半導体装置。
- 上記基体が絶縁体であることを特徴とする請求項6に記載のマイクロストリップライン構造を有する半導体装置。
- 上記絶縁体が、半導体と一体に形成されることを特徴とする請求項8に記載のマイクロストリップライン構造を有する半導体装置。
- 上記積層膜が、絶縁層を複数有して成ることを特徴とする請求項6に記載のマイクロストリップライン構造を有する半導体装置。
- 上記半導体装置が、メインボード基板とインターポーザ基板とから成る半導体装置であって、
上記基体が、上記メインボード基板または上記インターポーザ基板の少なくともいずれか一方を構成する基体であることを特徴とする請求項6に記載のマイクロストリップライン構造を有する半導体装置。 - マイクロストリップライン構造を有する基板の製造方法であって、
上記基板を構成する基体の少なくとも一主面に、目的とするマイクロストリップラインのパターンに対応して、非屈曲湾曲面の内面形状を有する溝を形成する溝形成工程と、
該溝の内面形状に沿って、接地導電層と絶縁層とを有する積層膜を成膜する積層成膜工程と、
該積層膜上に信号線層を形成する工程とを有し、
上記信号線層を、各上記溝ごとに分離することを特徴とするマイクロストリップライン構造を有する基板の製造方法。 - 上記基体が半導体であることを特徴とする請求項12に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板の製造方法。
- 上記基体が絶縁体であることを特徴とする請求項12に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板の製造方法。
- 上記絶縁体を、半導体と一体に形成する工程を有することを特徴とする請求項14に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板の製造方法。
- 上記積層成膜工程において、絶縁層を複数形成することを特徴とする請求項12に記載のマイクロストリップライン構造を有する基板の製造方法。
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