JP2009152573A - Multi-tier capacitor structure, method for manufacturing the same, and substrate using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2007年11月21日出願の台湾特許出願番号第96144117の優先権を主張する。この特許出願の全体をここに参照として組み込み、本明細書の一部とする。
本発明は、多段コンデンサ構造、その製造方法、およびそれを利用する基板に関する。
This application claims the priority of Taiwan Patent Application No. 96144117 filed on Nov. 21, 2007. The entirety of this patent application is hereby incorporated by reference and made a part hereof.
The present invention relates to a multistage capacitor structure, a manufacturing method thereof, and a substrate using the same.
コンピュータなどの今日の電子回路は、強力な機能と、増加する処理速度を有する。電子回路の増加する動作周波数とともにその電力端子およびグランド端子のノイズも益々重要な問題となってきている。このノイズを低減することを目的として所謂減結合コンデンサが電源と回路との間に導入、配設されている。 Today's electronic circuits such as computers have powerful functions and increased processing speed. Along with the increasing operating frequency of electronic circuits, the noise at its power and ground terminals is becoming an increasingly important issue. In order to reduce this noise, a so-called decoupling capacitor is introduced and disposed between the power supply and the circuit.
加えて、動作中にチップが必要とする過渡電流は、チップ内蔵コンデンサが供給する利用可能な電流よりも高い場合があり、チップの処理性能の劣化に繋がる場合がある。この問題を解決すべく、チップの外部あるいはチップ表面の適切な位置に外部コンデンサが配設されるが、大量の過渡電流を引き出すことのできるチップ回路領域の幾らかを、以下では「ホットスポット」と称する。 In addition, the transient current required by the chip during operation may be higher than the available current supplied by the chip built-in capacitor, which may lead to degradation of chip processing performance. To solve this problem, external capacitors are placed outside the chip or at a suitable location on the chip surface, but some of the chip circuit area that can draw a large amount of transient current is referred to below as a “hot spot”. Called.
概して、性能向上の目的から、減結合コンデンサを配設する位置はダイ負荷またはホットスポットになるべく近いほうが好ましい。特に、減結合コンデンサは通常、チップのダイ側またはランド側に配設される。図1は、先行技術における、ダイ側コンデンサ106およびランド側コンデンサ108を有する集積回路(IC)104の断面図である。図1に示すように、IC104は基板102に配設される。ダイ側コンデンサ106はIC104と同じ面に配設され、ランド側コンデンサ108はIC104と対向する面に配設される。
In general, for the purpose of improving performance, the position where the decoupling capacitor is disposed is preferably as close as possible to the die load or hot spot. In particular, the decoupling capacitors are usually arranged on the die side or land side of the chip. FIG. 1 is a cross-sectional view of an integrated circuit (IC) 104 having a
図2は図1の等価回路図である。この図のダイ負荷202は、コンデンサが供給する電流を必要とする集積回路(IC)104の幾らかの部分を表す。電流はIC104のチップ内蔵コンデンサ204により供給されてもよく、または外部コンデンサ206により供給されてもよい(例えば、図1のダイ側コンデンサ106およびランド側コンデンサ108)。しかし、チップパッケージの関係上、コンデンサ206はダイ負荷202から隔てられる必要があり、これによりインダクタ208が表すインダクタンス効果が生じる。インダクタ208のインダクタンス(またはインピーダンス)が高くなると、コンデンサ206の反応速度は遅くなり、これにともなってコンデンサ206のノイズ処理能力が低減する。つまり、インダクタ208のインダクタンス(またはインピーダンス)が高くなると、コンデンサ206のノイズ処理能力は低減する。この結果、回路効率に顕著な影響が出る。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. The
上述の問題を克服すべく、既に階層コンデンサ構造(hierarchical capacitor structure)が開発されている。図3は従来の階層コンデンサ構造の断面図であり、図4は図3の等価回路図である。 In order to overcome the above-mentioned problems, a hierarchical capacitor structure has already been developed. 3 is a cross-sectional view of a conventional hierarchical capacitor structure, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of FIG.
図3および図4を参照すると、従来の階層コンデンサ構造300は、3つのコンデンサ構造302、304、および306を含む。コンデンサ構造302は層311−315(誘電体層および導電層両方を含む)により画定され、コンデンサ構造304は層316−320(誘電体層および導電層両方を含む)により画定され、コンデンサ構造306は層321−325(誘電体層および導電層両方を含む)により画定される。コンデンサ構造302、304、および306は、導電ビア330、332、および334を介して層311‐325に電気接続されており、その結合を図3に示す。
Referring to FIGS. 3 and 4, the conventional
コンデンサ構造302、304、および306は、導電ビア330、332、334、上部コネクタ340、および下部コネクタ342により、外部回路に電気接続されている。
コンデンサ構造を通る導電ビア330、332、および334の量は、コンデンサ構造の実効キャパシタンスおよび実効インダクタンスに影響することがある。詳しくは、導電ビア330、332、および334が多くなると、コンデンサ構造の実効キャパシタンスおよび実効インダクタンスは少なくなり、導電ビア330、332、および334が長くなると、コンデンサ構造の実効インダクタンスは大きくなる。さらに、導電ビア330、332、および334を並列に接続すると、コンデンサ構造の実行インダクタンスが低減されうる。
The amount of
コンデンサ構造302の等価回路は、図4に示すようにコンデンサ408およびインダクタ420を含み、コンデンサ構造304の等価回路は、図4に示すようにコンデンサ410およびインダクタ422を含み、コンデンサ構造306の等価回路は、図4に示すようにコンデンサ412およびインダクタ424を含むが、これら3つのコンデンサのキャパシタンスは、412>410>408であり、これら3つのインダクタのインダクタンスは424>422>420である。コンデンサの電流率は電流路(つまりインダクタ)の影響を受けるので、これら3つのコンデンサの電流率は408>410>412である。図4は、図3の従来の階層コンデンサ構造の等価回路図であり、この図においてコンデンサ404はチップ内蔵コンデンサを表す。
The equivalent circuit of the
コンデンサ408およびインダクタ420の組み合わせにより、高周波ノイズを抑える機能を有するコンデンサ408が達成される。コンデンサ408はキャパシタンスが小さいので、コンデンサ408が供給する利用可能な過渡電流(高周波)は大きくない。
By the combination of the
コンデンサ410の電流率はコンデンサ408のものより遅いので、コンデンサ410は中波ノイズを抑えるのに適しており、コンデンサ412の電流率は最も遅いので、コンデンサ412は低周波ノイズのみを抑えるのに適している。
Since the current rate of the
ダイ負荷が電流を引き出すとき、通常、ダイ負荷は異なる導電ビアから異なる電流を引き出す。例えば、ダイ負荷は、近くの導電ビアから大きな電流を引き出し、遠くの導電ビアから小さな電流を引き出す。従って、幾らかの導電ビアが小さなコンデンサ構造の回りに配設されることを想定すると(例えば図3の302)、電流引き出し点の幾らかは、減少するインダクタンスの予期される影響を低減するのに貢献しない場合が依然としてある(というのは、導電ビアが効率的に並列接続されないからである)。従って、図3のインダクタとコンデンサとを組み合わせた方式は(大きなインダクタと対の大きなコンデンサ、および小さなインダクタと対の小さなコンデンサ)、期待通りには機能しない。加えて、コンデンサ構造304は等価中間インダクタ(equivalent medium inductor)422と対になるよう設計されるが、電流−引き出しポイントおよびコンデンサ構造304の間の電流路は依然長すぎるので、これによりコンデンサ構造304の実効インダクタンスが中間インダクタ422より大きくなり、図3のアーキテクチャは当初の効率を発揮できない。
When a die load draws current, typically the die load draws different currents from different conductive vias. For example, a die load draws a large current from nearby conductive vias and a small current from distant conductive vias. Thus, assuming that some conductive vias are disposed around a small capacitor structure (eg, 302 in FIG. 3), some of the current draw points may reduce the expected effect of decreasing inductance. May still not contribute to (because conductive vias are not efficiently connected in parallel). Therefore, the combination of the inductor and capacitor in FIG. 3 (a large capacitor in pairs with a large inductor and a small capacitor in pairs with a small inductor) does not function as expected. In addition, although the
つまり、図3のアーキテクチャにおいては、有効に並列接続された導電ビアのみがインダクタンスを有効に低減することができるが、アーキテクチャは、有効に並列接続された導電ビアを保証はしないので、これはアーキテクチャ機能を階層減結合コンデンサ構造として機能させる上での実際の障害となる。 That is, in the architecture of FIG. 3, only effective parallel connected conductive vias can effectively reduce inductance, but this does not guarantee an effective parallel connected conductive via, which is This is an actual obstacle to functioning as a hierarchical decoupling capacitor structure.
本発明は、多段コンデンサ構造および該コンデンサ構造を利用する基板に関しており、ダイ負荷の電流―引き出し点は、最小インピーダンス(つまり最小インダクタンス)を有する電流路と対にされて、効率的な並列接続を達成してよい。 The present invention relates to a multi-stage capacitor structure and a substrate using the capacitor structure, and the current-drawing point of the die load is paired with a current path having a minimum impedance (that is, a minimum inductance) for efficient parallel connection. May be achieved.
本発明は、製造歩留まりを向上させ必要に応じてキャパシタンスを変更することのできる多層多段コンデンサ構造の製造方法にも関する。 The present invention also relates to a method of manufacturing a multilayer multi-stage capacitor structure that can improve the manufacturing yield and change the capacitance as required.
本発明は、製造歩留まりを向上させ必要に応じてキャパシタンスを変更することのできる単層多段コンデンサ構造の製造方法にも関する。 The present invention also relates to a method for manufacturing a single-layer multi-stage capacitor structure in which the manufacturing yield can be improved and the capacitance can be changed as necessary.
本発明は、多段コンデンサ構造および該コンデンサ構造を有する基板に関する。一実施形態においては、多段コンデンサ構造は、上部導電層、下部導電層、および、上部導電層と下部導電層との間に配設される誘電体層を含む。上部導電層、中間誘電体層、および下部導電層は、多段コンデンサ構造を形成する。上述の導電層のうち少なくとも1つが多段断面を有する。 The present invention relates to a multistage capacitor structure and a substrate having the capacitor structure. In one embodiment, the multi-stage capacitor structure includes an upper conductive layer, a lower conductive layer, and a dielectric layer disposed between the upper conductive layer and the lower conductive layer. The upper conductive layer, the intermediate dielectric layer, and the lower conductive layer form a multi-stage capacitor structure. At least one of the conductive layers described above has a multi-step cross section.
一実施形態においては、本発明は、下部導電層を含む多段コンデンサ構造の製造方法を提供する。下部導電層は、第1の導電層および第2の導電層を有し、下部導電層は多段断面を有する。方法はさらに、上部導電層および第1の誘電体層を提供し、多段下部導電層を、第1の誘電体層および上部導電層と組み合わせ、多段コンデンサ構造を形成する。 In one embodiment, the present invention provides a method for manufacturing a multi-stage capacitor structure including a lower conductive layer. The lower conductive layer has a first conductive layer and a second conductive layer, and the lower conductive layer has a multistage cross section. The method further provides an upper conductive layer and a first dielectric layer, and the multi-stage lower conductive layer is combined with the first dielectric layer and the upper conductive layer to form a multi-stage capacitor structure.
上述の一般的記載および以下の詳細な記載はいずれも例示であり、その意図は請求される本発明のさらなる例を提供することである旨、理解されたい。 It should be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, and the intent is to provide further examples of the claimed invention.
本発明のさらなる理解を促すべく貼付の図面を含め、本明細書の一部に組み込み、本明細書の一部を構成する。図面は本発明の実施形態を示し、記載とともに本発明の原理を説明する役目を果たす。 In order to facilitate further understanding of the present invention, it is incorporated into and constitutes a part of this specification including the attached drawings. The drawings illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
本発明の好適な実施形態を説明し、その例を添付図面において示す。可能な場合には、図面間で同じ参照番号を利用して、説明文も同じまたは類似した部分を示す。 Preferred embodiments of the invention will now be described, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers are used between the drawings and the description indicates the same or similar parts.
本発明は、多段コンデンサ構造および該コンデンサ構造を利用する基板を提供しており、ダイ負荷の電流引き出し点は、最小インピーダンス(つまり最小インダクタンス)を有する電流路と対とされ、有効な並列接続を達成してよい。加えて、本発明は、製造歩留まりを向上させ要件に基づきキャパシタンスを変更することのできる多層多段コンデンサ構造の製造方法も提供する。 The present invention provides a multi-stage capacitor structure and a substrate using the capacitor structure, and the current drawing point of the die load is paired with a current path having a minimum impedance (that is, a minimum inductance), and an effective parallel connection is provided. May be achieved. In addition, the present invention also provides a method for manufacturing a multilayer multi-stage capacitor structure that can improve manufacturing yield and change capacitance based on requirements.
一実施形態においては、本発明は、多段コンデンサ構造および、多段コンデンサ構造を有する基板を提供する。一実施形態においては、多段コンデンサ構造は、下部導電層、中間誘電体層、および上部導電層を含み、2つの導電層のうち少なくとも1つは多段断面(multi-tier cross section)を有する。 In one embodiment, the present invention provides a multi-stage capacitor structure and a substrate having a multi-stage capacitor structure. In one embodiment, the multi-stage capacitor structure includes a lower conductive layer, an intermediate dielectric layer, and an upper conductive layer, at least one of the two conductive layers having a multi-tier cross section.
一実施形態においては、本発明は、下部導電層を含む多段コンデンサ構造の製造方法を提供する。下部導電層は、第1の導電層および第2の導電層を有し、多段断面を有する。方法はさらに、上部導電層および第1の誘電体層を提供し、多段下部導電層、誘電体層、および上部導電層は組み合わせられて、多段コンデンサ構造を形成する。 In one embodiment, the present invention provides a method for manufacturing a multi-stage capacitor structure including a lower conductive layer. The lower conductive layer has a first conductive layer and a second conductive layer, and has a multistage cross section. The method further provides an upper conductive layer and a first dielectric layer, and the multi-stage lower conductive layer, the dielectric layer, and the upper conductive layer are combined to form a multi-stage capacitor structure.
本発明の多段コンデンサ構造の下部導電層の断面を一例にとって説明する。「多段」という用語は、下部導電層が少なくとも第1段と第2段とを有することであると定義される。
第1段は、第1の上面を有し、第2段は、第1の上面より高い第2の上面を有する。一実施形態においては、第2段は第1段の表面に配設されてよい。別の実施形態においては、第1段の第1の上面に、複数の第2段が互いの隣に距離をおいて配設されてよい。
The cross section of the lower conductive layer of the multistage capacitor structure of the present invention will be described as an example. The term “multi-stage” is defined as the lower conductive layer having at least a first stage and a second stage.
The first stage has a first top surface, and the second stage has a second top surface that is higher than the first top surface. In one embodiment, the second stage may be disposed on the surface of the first stage. In another embodiment, a plurality of second stages may be disposed on the first top surface of the first stage at a distance next to each other.
複数の第2段は、例えば、高さによりグループ分けされて配設されてもよい(同じ高さの段は同じグループに分けられる)。様々な高さの複数のグループがあってよい。これは実施形態の一例である。異なる設計(例えば第2段のパターン)によって異なる構成が考えられるが、それらも本発明の範囲内に含まれる。 For example, the plurality of second stages may be arranged by being grouped according to height (the stages having the same height are divided into the same group). There may be multiple groups of varying heights. This is an example of an embodiment. Different configurations are conceivable for different designs (e.g. the second stage pattern), which are also within the scope of the present invention.
さらに、別の実施形態においては、「多段」は、さらに、第1段の第1の上面に配設され、第3の上面を有する第3段を含む。第3段は第2段に隣接する。第3の上面は第2の上面より高い。一実施形態においては、第3段は、第2段の隣に距離をおいて配設される。別の実施形態においては、第3段は第2段の第2の上面に配設されてよい。 In yet another embodiment, the “multi-stage” further includes a third stage disposed on the first upper surface of the first stage and having a third upper surface. The third stage is adjacent to the second stage. The third upper surface is higher than the second upper surface. In one embodiment, the third stage is disposed at a distance next to the second stage. In another embodiment, the third stage may be disposed on the second top surface of the second stage.
本発明の多段コンデンサ構造の上部導電層の断面は、逆の多段(inverse multi-tier)であってもよい。一実施形態においては、逆の多段は、第1の逆の段および第2の逆の段を少なくとも含んでよい。第1の逆の段は第1の下面を有し、第2の逆の段は第2の下面を有する。第2の下面は、第1の下面より低い。 The cross section of the upper conductive layer of the multi-stage capacitor structure of the present invention may be an inverse multi-tier. In one embodiment, the reverse multi-stage may include at least a first reverse stage and a second reverse stage. The first reverse stage has a first lower surface and the second reverse stage has a second lower surface. The second lower surface is lower than the first lower surface.
本発明の多段コンデンサ構造の上部導電層の第2の逆の段の第2の下面は、下部導電層の第2の段の第2の上面に対向して配設されて、上部導電層および下部導電層のコンデンサ構造が生成するキャパシタンスを必要に応じて調節してよい。 The second lower surface of the second opposite stage of the upper conductive layer of the multistage capacitor structure of the present invention is disposed opposite the second upper surface of the second stage of the lower conductive layer, and the upper conductive layer and The capacitance generated by the capacitor structure of the lower conductive layer may be adjusted as necessary.
本発明の多段コンデンサ構造の上部導電層の第2の逆の段の第2の下面は、下部導電層の第2の段の第2の上面に対して変位(displacement)した位置に配設されて、キャパシタンスを必要に応じて調節してよい。 The second lower surface of the second opposite stage of the upper conductive layer of the multistage capacitor structure of the present invention is disposed at a position displaced from the second upper surface of the second stage of the lower conductive layer. The capacitance may be adjusted as necessary.
上部導電層の第2の逆の段の第2の下面の高さは、下部導電層の第2の段の第2の上面の高さより低く設計されてよい。一実施形態においては、複数の上部導電層の第2の逆の段および複数の下部導電層の第2の段は、互いに対向して配設されて、互いの高さを補完する。 The height of the second lower surface of the second opposite step of the upper conductive layer may be designed to be lower than the height of the second upper surface of the second step of the lower conductive layer. In one embodiment, the second opposite step of the plurality of upper conductive layers and the second step of the plurality of lower conductive layers are disposed opposite each other to complement each other's height.
一実施形態の「逆の多段」は、第3の下面を有する第3の逆の段をさらに含む。第3の逆の段は、第1の逆の段の第1の下面上であって第2の逆の段に隣接する位置に配設されてよい。一実施形態においては、第3の下面の高さは、第2の逆の段の第2の下面の高さより低い。一実施形態においては、第3の逆の段および第2の逆の段は、互いの隣に距離をおいて配設される。または、別の実施形態においては、第3の逆の段が、第2の逆の段の第2の下面に配設される。つまり、第2の逆の段および第3の逆の段は積層構造を形成している。 The “reverse multi-stage” of one embodiment further includes a third reverse stage having a third lower surface. The third reverse step may be disposed on a first lower surface of the first reverse step and adjacent to the second reverse step. In one embodiment, the height of the third lower surface is lower than the height of the second lower surface of the second opposite stage. In one embodiment, the third reverse stage and the second reverse stage are spaced apart next to each other. Alternatively, in another embodiment, the third reverse stage is disposed on the second lower surface of the second reverse stage. That is, the second reverse stage and the third reverse stage form a laminated structure.
本発明の多段コンデンサ構造においては、上部導電層および下部導電層から生成されるキャパシタンスは、上部導電層および下部導電層の構造の設計における必要に応じて調節されてよい。別の実施形態においては、様々な誘電係数を有する複数の領域または層を上部導電層および下部導電層の間に配設して異なるキャパシタンス値を形成してよく、これは必要に応じて設計されてよい。 In the multistage capacitor structure of the present invention, the capacitance generated from the upper conductive layer and the lower conductive layer may be adjusted as necessary in the design of the structure of the upper conductive layer and the lower conductive layer. In another embodiment, multiple regions or layers with various dielectric coefficients may be disposed between the upper and lower conductive layers to form different capacitance values, which are designed as needed. It's okay.
多層多段コンデンサ構造および該コンデンサ構造を利用した基板、およびその製造方法に関する具体例を、以下に様々な実施形態を通して記載する。 Specific examples of a multilayer multi-stage capacitor structure, a substrate using the capacitor structure, and a manufacturing method thereof will be described below through various embodiments.
図5Aおよび図5Bは、本発明の一実施形態による多段コンデンサ構造の断面図を示す。図5Aが示すように、多段コンデンサ構造500は、誘電体層540、および導電層511、512、513、521、522、および523を含む。導電層511、512、および513はここでは、下部導電層として機能し、導電層521、522、および523は上部導電層として機能する。3つの上部導電層、および3つの下部導電層は、各々、3段導電層構造と称される。
5A and 5B show cross-sectional views of a multi-stage capacitor structure according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5A, the
導電層511、512、および513は多段を形成する。導電層521、522、および523も多段を形成する。例えば、一実施形態の多段においては、導電層511の実効断面積(effective cross section area)は、設計要件に応じて、導電層512および513の実効断面積と同じでも異なっていてもよい。導電層512の実効断面積は、設計要件に応じて、導電層513の実効断面積と同じでも異なっていてもよい。もちろん、本発明の全ての実施形態が上述の関係に限定されるわけではない。
The
平板コンデンサ510は、誘電体層540および導電層513および523により画定される。平板コンデンサ520は、誘電体層540および導電層512および522により画定される。平板コンデンサ530は、誘電体層540および導電層511および521により画定される。図5Aから分かるように、当業者であれば、コンデンサ構造の導電層間の実効面積(effective area)または実効距離(effective distance)を変更することで、キャパシタンスが変更可能であることを理解しよう。異なる距離および異なる多段構造によって、共面(co-plane)上の階層コンデンサ構造は階層減結合コンデンサ構造の要件を充たすよう形成される。
The
図5Bを参照すると、551および550は、パターニングされた導電層を表し、TCおよびBCはそれぞれ上部コネクタおよび下部コネクタを表す。導電ビア560および下部導電層511‐533は、グランド端子VSSおよび電力端子VCCの一方に電気接続され、導電ビア561および上部導電層521‐523は、グランド端子VSSおよび電力端子VCCの他方に電気接続される。導電ビア560および561は、回路の他の信号端子に電気接続されてよい(不図示)。図5Bに示すように、上部導電層521‐523は、導電ビア560または561が通る貫通穴を有し、下部導電層511‐513も、導電ビア560または561が通る貫通穴を有してよい。本実施形態においては、上部導電層521‐523は導電ビア560に電気接続されるかわりに、導電ビア561に電気接続されており、下部導電層511‐513は導電ビア561に電気接続されるかわりに、導電ビア560に電気接続されている。
Referring to FIG. 5B, 551 and 550 represent patterned conductive layers, and TC and BC represent an upper connector and a lower connector, respectively. The conductive via 560 and the lower conductive layer 511-533 are electrically connected to one of the ground terminal VSS and the power terminal VCC, and the conductive via 561 and the upper conductive layer 521-523 are electrically connected to the other of the ground terminal VSS and the power terminal VCC. Is done.
図5Bの導電ビアは3つの導電層511‐513を通り、導電ビア561は3つの導電層521‐523を通るが、当業者であれば、導電ビア560または561はマルチ導電層の少なくともいずれかのみを通る必要がある(つまり導電ビア560または561は全ての導電層を通る必要がない)ことを理解しよう。
5B passes through three conductive layers 511-513 and conductive via 561 passes through three conductive layers 521-523, but those skilled in the art will understand that conductive via 560 or 561 is at least one of multiple conductive layers. It will be appreciated that only
誘電体層541は導電層550と導電層521との間に配設され、誘電体層542は導電層551と導電層511との間に配設される。
The
上述の説明における所謂「多段導電層」は図5Cおよび5Dで定義されている。図5Cは2段導電層構造580を示す。本実施形態の多段コンデンサ構造は、2段導電層構造580、中間誘電体層582、および上部導電層584で形成される下部導電層を含む。図5Dは3段導電層構造590を示す。本実施形態の多段コンデンサ構造は、3段導電層構造590、中間誘電体層592、および上部導電層594で形成される下部導電層を含む。
The so-called “multilevel conductive layer” in the above description is defined in FIGS. 5C and 5D. FIG. 5C shows a two-stage
図5Eおよび図5Fを参照すると、実際の製造工程により形成される「多段導電層」の断面概略図が示されている。図5Eは、実際の2段導電層構造580'を示す。本実施形態の多段コンデンサ構造は、2段導電層構造580'、中間誘電体層582'、および上部導電層584'で形成される下部導電層を含む。図5Fは実際の3段導電層構造590'を示す。本実施形態の多段コンデンサ構造は、3段導電層構造590'、中間誘電体層592'、および上部導電層594'で形成される下部導電層を含む。
Referring to FIGS. 5E and 5F, cross-sectional schematic views of a “multi-stage conductive layer” formed by an actual manufacturing process are shown. FIG. 5E shows an actual two-stage
従って、本明細書においては、「多段コンデンサ構造」は、多段導電層構造を少なくとも含むコンデンサ構造のことを称する。 Therefore, in this specification, the “multistage capacitor structure” refers to a capacitor structure including at least a multistage conductive layer structure.
図6A−6Cは、図5のコンデンサ構造の、それぞれ、高周波、中波、および低周波に対応する電流路、およびその等価回路を示す。ここで部材62は、チップのチップ内蔵コンデンサを表す(不図示)。コンデンサ510‐530をそれぞれ通る電流路それぞれは、インダクタ631−633で表される。図6A‐6Cから分かるように、インダクタ631−633は、633>632>631である。
6A-6C show current paths corresponding to high frequency, medium wave, and low frequency, respectively, and their equivalent circuits of the capacitor structure of FIG. Here, the
図6Aに示すように、ダイ負荷61が高周波電流を引き出す必要がある場合、コンデンサ510が高周波電流を供給することができ、高周波ノイズは、コンデンサ510および小さなインダクタ631により抑えられうる。図6Bに示すように、ダイ負荷61が中波電流を引き出す必要がある場合、コンデンサ510および520が中波電流を供給することができ、中波ノイズは、コンデンサ510、小さなインダクタ631、コンデンサ520、および中間インダクタ632により抑えられうる。図6Cに示すように、ダイ負荷61が低周波電流を引き出す必要がある場合、コンデンサ510−530が低周波電流を供給することができ、低周波ノイズは、コンデンサ510、小さなインダクタ631、コンデンサ520、中間インダクタ632、コンデンサ530、および大きなインダクタ633により抑えられうる。
As shown in FIG. 6A, when the
つまり、図5の多段コンデンサ構造は、高周波ノイズ、中波ノイズ、および低周波ノイズを効果的に抑えることで、広帯域周波数を抑える効果を達成することができる。 That is, the multistage capacitor structure of FIG. 5 can achieve the effect of suppressing the wideband frequency by effectively suppressing the high frequency noise, the medium frequency noise, and the low frequency noise.
図7A−7Fは、実施形態のコンデンサ構造の変形例を示す。710‐723cは、パターニングされた導電層を表し、730は誘電体層、および741a‐746fはコンデンサを表す。図7Aを例にとると、導電層710および720は平板コンデンサ741aを画定し、導電層711および720は別の平板コンデンサ741bを画定する。導電層710は、本発明の多段コンデンサ構造の下部導電層であってよく、導電層720は本発明の多段コンデンサ構造の上部導電層であってよい。導電層710の断面が多段で且つ導電層720の断面が逆の多段であってもよいし、または、導電層710および720の断面がそれぞれ多段、逆の多段であってもよい。導電層710上の様々な多段構造または導電層720の逆の多段構造は、設計要件に応じて、対向する位置、変位した位置、または高さを補完する対向位置に配設されてよく、これに限定もされない。加えて、導電層712aおよび712bは、グループで配設されてもよい。例えば、同じ高さの導電層を同じグループとしてよく、様々な高さの複数のグループがあってよい。これが1つの例示的実施形態にすぎないことは理解されよう。異なる設計に基づいて様々な配設(例えば、そのパターンに応じて複数の導電層712aおよび712bの配設)が可能であり、本発明の範囲に含まれる。加えて、導電層同士の位置は、誘電体層730を中心にして必ずしも互いに対称である必要はなく、導電層同士の厚みも必ずしも同じでなくてもよい。例えば、図7Dにおいては、導電層714および721の位置は互いに対称ではなく、図7Cにおいては、導電層713a−713cの厚みが同じではなく、図7Eにおいては、導電層715および722の厚みが必ずしもも同じではない。
7A-7F show a modification of the capacitor structure of the embodiment. 710-723c represents a patterned conductive layer, 730 represents a dielectric layer, and 741a-746f represents a capacitor. Taking FIG. 7A as an example,
加えて、上部階層導電層および下部階層導電層を交互に配設することで、上部/下部階層導電層の側壁がコンデンサを形成することができ(例えば図7Bのコンデンサ742d、図7Eの745d、および図7Fの746g)、これにより総キャパシタンスが増加する。上述の実施形態のうちいずれかにおいては、上部/下部導電層の側壁がキャパシタンス形成用に利用される場合、対応する導電層において後の工程において分離(isolation)を行いキャパシタンス効果を生じさせる必要がある。例えば、図7Eにおいては、後の工程でエッチングまたは他の除去方法により導電層715が下部導電層710から分離されうる。また、後の工程でエッチングまたは他の除去方法により導電層722が上部導電層720から分離されうる。2つの導電層はこのようにして、図のキャパシタンス効果745dを生じうる。上部/下部階層導電層が交互に配設される場合、これら階層導電層の極性も交互に替わることになる。これにより極少ないインダクタンスが生じる、というのも磁界同士が互いに打ち消しあい、これによりコンデンサ素子の高周波性能を高めるのに顕著に貢献するからである。
In addition, by alternately arranging the upper and lower hierarchical conductive layers, the sidewalls of the upper / lower hierarchical conductive layers can form a capacitor (eg,
図8は、本発明の別の実施形態による、多層積層多段コンデンサ構造800を示す。コンデンサ構造800は、導電層801‐815、誘電体層821、823、および831‐835、および導電ビア841、842、841'、842'、841"、および842"を含む。コンデンサ構造800は、マルチコンデンサ構造、つまり851、852、853、854、および855を含む。コンデンサ851は導電層801、803、および805、および誘電体層831により画定され、コンデンサ構造852‐855についても同様に画定される。加えて、誘電体層821はさらにコンデンサ構造851を852に接着するのに利用することができ、誘電体層823はさらにコンデンサ構造852を853に接着するのに利用することができる。MIM(金属−絶縁体−金属)コンデンサ構造で誘電体として機能すべく、誘電体層821および823は、誘電係数(高いDk)を有する材料から形成されてよい。
FIG. 8 illustrates a multilayer stacked
図8ではコンデンサ構造800の表層上に配設されるコンデンサ構造851および853は両方とも多段コンデンサ構造として計上され、コンデンサ構造800の内層に配設されるコンデンサ構造852は多段コンデンサ構造として計上されていないが、当業者であればコンデンサ構造全体として少なくとも1つの多段コンデンサ構造を有し、該コンデンサ構造が本発明の請求項の範囲に含まれることを理解しよう。
In FIG. 8, both
図9A−9Hは、本発明の別の実施形態による、多段コンデンサ構造の製造工程を示す。図9Aに示すように、先ず、バリアフィルム903が銅箔901(導電層)と組み合わせられ、次に例えばドライフィルムプレスバウンディング(dry film press bounding)によりバリアフィルム903がパターニングされる。別の実施形態においては、バリアフィルム903が銅箔901(導電層)上に、例えばウェットフィルムなどであるがそれに限られない浸漬により形成されうる。次に、図9Bにおいて、別の導電層905が導電層901と組み合わせられ、導電層901および905が多段構造を形成する。次に図9Cにおいては、バリアフィルム903が剥離され、これにより2つの導電層901および905を含む2段導電層構造が完成する。この後、図9Dにおいて、バリアフィルム907が誘電体層901および905と組み合わせられ、次にバリアフィルム907がパターニングされる。図9Eにおいては、別の導電層909が導電層905と組み合わせられ、導電層901、905、および909が多段構造を形成する。図9Fではさらに、バリアフィルム907が剥離され、これにより導電層901、905、および909を含む3段導電層構造が完成する。同様に、図9A−9Fに示す処理ステップによって導電層901'、905'、および909'が形成されてもよい。最後に図9Gに示すように誘電体層911を利用して導電層901‐909および導電層901'−909'を組み合わせて、図9Hに示すコンデンサ構造900を形成してよい。
9A-9H illustrate a manufacturing process for a multi-stage capacitor structure according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9A, first, the barrier film 903 is combined with the copper foil 901 (conductive layer), and then the barrier film 903 is patterned by, for example, dry film press bounding. In another embodiment, the barrier film 903 may be formed on the copper foil 901 (conductive layer) by dipping such as but not limited to a wet film. Next, in FIG. 9B, another
上述の図9A−9Gは、導電層901−909および901'−909'の多段構造を製造する方法を示し、これは本実施形態を実現する1方法ではあるが、本発明を限定する意図をもたない。多段導電層は、印刷、コーティング、射出、またはスパッタリングにより形成されてよい。別の実施形態においては、カレンダー加工処理を利用して多段導電層構造を直接プレスバウンディング(press bound)してよく、または、モールディング処理を利用して多段導電層構造をモールドしてよく、これらも本発明の範囲内に含まれるが、それらに限定はされない。 FIGS. 9A-9G described above illustrate a method of manufacturing a multi-stage structure of conductive layers 901-909 and 901′-909 ′, which is one method of implementing this embodiment, but is intended to limit the present invention. There is no waste. The multistage conductive layer may be formed by printing, coating, injection, or sputtering. In another embodiment, the multi-stage conductive layer structure may be directly press bound using a calendering process, or the multi-stage conductive layer structure may be molded using a molding process, Although included within the scope of the present invention, it is not limited thereto.
図10A−10Hは、本発明のまた別の実施形態による、多段コンデンサ構造の製造工程を示す。図10Aに先ず示されているように、基板1001が準備され、該基板1001は、導電層1001aおよび1001c、および誘電体層1001bを含む。誘電体層100bは粘着特性を有し、導電層100aを1001cに接着することができる。基板1001は誘電体層1001bを利用して導電層1001aと1001cとを接着することで形成される。次に図10Bにおいて、バリアフィルム1003がそれぞれ、基板1001の上面および下面に組み合わせられ、続いてバリアフィルム1003がパターニングされる。次に図10Cにおいて、導電層1005を各々基板1001の上面および下面に組み合わせて、導電層1005各々が導電層1001aおよび1001cを有する多段構造を形成する。そして図10Dで、バリアフィルム1003が剥離され、これにより導電層1001a/1005および1001c/1005を含む2段多段導電層構造が完成する。
10A-10H illustrate a manufacturing process for a multi-stage capacitor structure according to yet another embodiment of the present invention. As shown first in FIG. 10A, a
さらに図10Eにおいては、バリアフィルム1007が、基板1001の上面および下面と一体的に組み合わせられ、続いてバリアフィルム1007がパターニングされる。さらに図10Fにおいて、導電層1009がそれぞれ上部導電層および下部導電層1005と組み合わせられ、導電層1009および導電層1005は多段構造を形成する。さらに図10Gに示すように、バリアフィルム1007は剥離され、これによりそれぞれ導電層1001a、1005、および1009、且つ導電層1001c、1005、および1009を含む3段多段導電層構造が完成する。1001'、1005'、および1009'を含む別の3段導電層構造を製造する処理ステップは、図10A−10Gと同じであってよい。最後に図10Hに示すように、誘電体層1011を利用して導電層1001‐1009および導電層1001'−1009'を組み合わせることでコンデンサ構造1000を形成する。
Further, in FIG. 10E, the
図11は、本発明の別の実施形態による、コンデンサ構造1100を示す。先ず、例えば、図9Hで得られたコンデンサ構造900を、図10Aの基板として利用する。次に、図10B−10Hの工程をコンデンサ基板900に行って、図11に示すコンデンサ構造1100を得る。コンデンサ構造1100においては、各多段導電層に形成された多段構造の設計を変更することで、望ましい階層減結合コンデンサ構造を得ることができる。さらには、上部多段導電層および下部多段導電層間の実効距離を変更することで、または誘電体層の誘電係数または誘電体層の数を変更することによっても、望ましい階層減結合コンデンサ構造を得ることができる。
FIG. 11 illustrates a
図12は、本発明のまた別の実施形態による、コンデンサ構造1200を示す。ここで誘電体層1201−1212の誘電係数は、誘電体層911、1001b、および1011のものとは基本的に異なっている。例えば、図9A−9Hに示す導電層905および/または導電層909を完成した後、誘電体層1201‐1210を正規の位置に形成する、または、図10A−10Hに示す導電層1005、1009、1005'、および1009'を完成した後、誘電体層1211および1212を正規の位置に形成する。該実施形態においては、誘電体層を形成する技術は、例えばイオン注入などであるがそれに限られず、さらにはインクジェット印刷、スクリーン印刷、スパッタリング、コーティング、プレスバウンディングなどを採用してもよいが、それらに限られない。
FIG. 12 illustrates a
コンデンサ構造1200においては、各多段導電層の多段構造を変更すること、上部多段導電層および下部多段導電層間の実効距離を変更すること、誘電体層の誘電係数または誘電体層の数を変更することで、階層減結合コンデンサ構造の望ましいキャパシタンスを得ることができる。例えば、図12の誘電体層1201‐1212は、多段導電層上の、または多段導電層付近の異なる領域または異なる層に様々な誘電係数を利用して、上部多段導電層および下部多段導電層間の誘電係数を変更し、さらに階層減結合コンデンサ構造の望ましいキャパシタンスを設計する。
In the
図9または図10の工程において、異なる誘電係数を有する誘電体層を多段導電層上に、または多段導電層付近にイオン注入により配設して、上部多段導電層および下部多段導電層間の誘電係数を変更して設計上望ましい階層減結合コンデンサ構造を得てよい。 In the process of FIG. 9 or FIG. 10, dielectric layers having different dielectric coefficients are arranged on or near the multi-stage conductive layer by ion implantation, and the dielectric coefficients between the upper multi-stage conductive layer and the lower multi-stage conductive layer To obtain a desired hierarchical decoupling capacitor structure in design.
当業者であれば、図9−12の工程を図5、または図7A−7Fの多段コンデンサ構造の製造に適用することができることを理解しよう。図9−12の工程を、多層多段コンデンサ構造の製造に適用することもできる。 Those skilled in the art will appreciate that the process of FIGS. 9-12 can be applied to the fabrication of the multi-stage capacitor structure of FIGS. 5 or 7A-7F. The process of FIGS. 9-12 can also be applied to the manufacture of multilayer multi-stage capacitor structures.
図13は、本発明のまた別の実施形態による、多層多段コンデンサ構造1300を示す。コンデンサ構造1300は、導電層1311‐1317、誘電体層1331‐1336、および導電ビア1341−1347を含む。コンデンサ構造1300は、6層のコンデンサ構造1351−1356を含み、コンデンサ構造1351は導電層1311および1312、および誘電体層1311により画定され、同様に残りのコンデンサ構造1352−1356も画定される。加えて、導電層1312はコンデンサ構造1351および1352により共有され、図13の残りのものについても同様である。
FIG. 13 shows a multilayer
図13の導電層1311−1317はそれぞれが多段導電構造として計上されるが、当業者であれば本発明がそれに限定されず、導電層のうち少なくとも1層が多段導電構造でありさえすればよいことを理解しよう。導電層の製造方法は上述の実施形態で述べた。図13の導電ビア1341‐1347は貫通ビアであるが、当業者であれば本発明で他の種類の導電ビア(例えばブラインドビアまたはベリードビア)を利用することもでき、導電ビア1341、1343、1345、および1347が導電層1311、1313、1315、および1317に電気接続され導電ビア1342、1344、および1346が導電層1312、1314、および1316に電気接続されてよいことを理解しよう。
Each of the
図12に類似している図13の誘電体層1337は、少なくとも1つの導電層上、または少なくとも1つの導電層付近に配設され、導電層1337の誘電係数は誘電体層1331‐1336のものと実質的に異なる。上述のように、異なる誘電係数を有する誘電体層1337を利用して上部多段導電層および下部多段導電層間(例えば図13の1311および1312間)の有効導電係数を変更することで、望ましい階層減結合コンデンサ設計を得る。
The
加えて、導電層1311‐1317を、第1の導電層グループおよび第2の導電層グループに分け、第1の導電層グループが導電層1311、1313、1315、および1317を含み、第2の導電層グループが導電層1312、1314、および1316を含み、第1の導電層グループの導電層1311、1313、1315、1317と、第2の導電層グループの導電層1312、1314、1316とが交互に配設されるようにしてもよい。
In addition, the conductive layers 1311-1317 are divided into a first conductive layer group and a second conductive layer group, and the first conductive layer group includes the
この実施形態によると、多層多段コンデンサ構造の利用により、コンデンサおよびインダクタの様々な望ましい組み合わせを得ることができる。加えて、正規の導電ビアとの関連で多層多段コンデンサ構造を利用すると、前の実施形態に階層減結合コンデンサ構造を実装することができ、これにより要件によっては広帯域ノイズが低減される。 According to this embodiment, various desirable combinations of capacitors and inductors can be obtained by utilizing a multilayer multi-stage capacitor structure. In addition, utilizing a multi-layer multi-stage capacitor structure in conjunction with regular conductive vias, a hierarchical decoupling capacitor structure can be implemented in the previous embodiment, which reduces broadband noise depending on requirements.
コンデンサ構造の各層上では、各導電ビアが異なる電流路を有し、異なるキャパシタンスに対して並列接続されている。このようにして、階層減結合コンデンサ構造が各導電ビアおよび参照電圧(例えばグランド端子)間に構築される。実際には、導電ビアは電力端子のピンまたは電子回路のグランド端子のピンに対応しており、これにより電力端子および回路のグランド端子間に階層減結合コンデンサ構造が構築されうる。 On each layer of the capacitor structure, each conductive via has a different current path and is connected in parallel to a different capacitance. In this way, a hierarchical decoupling capacitor structure is constructed between each conductive via and a reference voltage (eg, ground terminal). In practice, the conductive via corresponds to the pin of the power terminal or the pin of the ground terminal of the electronic circuit, so that a hierarchical decoupling capacitor structure can be constructed between the power terminal and the ground terminal of the circuit.
実際のところ、各導電ビアからグランド端子または電力端子までの経路を、異なるキャパシタンスおよび異なるインダクタンスを有するコンデンサ構造として扱うことができるので、必要に応じて電子回路を異なる位置の適切な導電ビアに接続することができる。 In fact, the path from each conductive via to the ground or power terminal can be treated as a capacitor structure with different capacitances and different inductances, so that electronic circuits can be connected to appropriate conductive vias at different locations as needed. can do.
図14A−14Cおよび15を、本発明のコンデンサ構造を従来のコンデンサ構造と比較するために示す。図15においては、関係曲線A−Cはそれぞれ、図14A−14Cのコンデンサ構造に対応している。 14A-14C and 15 are shown to compare the capacitor structure of the present invention with a conventional capacitor structure. In FIG. 15, the relationship curves AC respectively correspond to the capacitor structures of FIGS. 14A-14C.
図14Aは、従来の単板コンデンサ構造1400Aを示しており、コンデンサ構造は導電ビアを有する。導電層構造の上部層と導電層構造の下部層との間の距離が10μm未満であることが要求される場合、電流プレスバウンディング処理(current press bounding process)で超薄型コンデンサ構造のような類を製造するのは難しい。
FIG. 14A shows a conventional single
図14Bは、従来の3板コンデンサ構造1400Bを示しており、コンデンサ構造は導電ビアを有し、3板コンデンサ構造1400Bは、距離が10μm未満になるように3つの単板コンデンサ構造1400Aを積層することで形成されている。このような超薄型コンデンサ構造は容易には得られない。
FIG. 14B shows a conventional three-
図14Cは、本発明のまた別の実施形態による多段コンデンサ構造1400Cを示しており、コンデンサ構造は導電ビアを有する。上述の実施形態から既に分かるように、多段のコンデンサ構造1400Cのプレスバウンディング処理では、10μmを超える厚みを有する誘電体層を採用して、埋め込み技術を利用することで10μm未満の厚みを達成してもよく、これによると、より容易に超薄型コンデンサ構造を製造することができる。
FIG. 14C illustrates a
図15の曲線AおよびBは、並列多層によってキャパシタンスを増加させてもインダクタンスを変更できないことを示している。しかし、図15の曲線Cから、本発明の実施形態が提供するコンデンサ構造は、インダクタンスを低減して、小さなインダクタンスを流れる高周波電流路、中間のインダクタンスを流れる中波電流路、および大きなインダクタンスを流れる低周波電流路を有する階層コンデンサを達成することが理解されよう。 Curves A and B in FIG. 15 show that the inductance cannot be changed even if the capacitance is increased by the parallel multilayer. However, from the curve C in FIG. 15, the capacitor structure provided by the embodiment of the present invention reduces the inductance and flows a high-frequency current path that flows through a small inductance, a medium-wave current path that flows through an intermediate inductance, and a large inductance. It will be appreciated that a hierarchical capacitor having a low frequency current path is achieved.
本発明の実施形態が提供する多段コンデンサ構造を有する基板は、コンデンサ素子であってよく、例えば別の基板に埋め込まれる、別の基板に配設される、または集積回路パッケージ基板と組み合わせられる等することで、様々な構成のシステムとの関連で利用されてよい。つまり、異なるシステムパッケージ構造を採用するコンデンサは、要件に基づいて多段コンデンサ構造で信号を接続してよい。本実施形態の例を図16との関連において詳述する。 The substrate having the multi-stage capacitor structure provided by the embodiment of the present invention may be a capacitor element, for example, embedded in another substrate, disposed on another substrate, or combined with an integrated circuit package substrate. Thus, it may be used in connection with systems having various configurations. That is, capacitors that employ different system package structures may connect signals with a multi-stage capacitor structure based on requirements. An example of this embodiment will be described in detail in connection with FIG.
図16は、ICパッケージ1604、シリコンインターポーザ1606、ソケット1608、およびPCボード(プリント回路基板、PCB)1610の断面図である。ICパッケージ1604、シリコンインターポーザ1606、ソケット1608、またはPCボード1610に対して、本発明の上述の実施形態が提供する1以上の多段のコンデンサ構造を、その表面に配設、植え込み、または集積してよい。多段コンデンサ構造は、基板の全体構造の1部であってもよい(例えば、ICパッケージ1604、シリコンインターポーザ1606、またはPCボード1610)。ICパッケージ1604、シリコンインターポーザ1606、ソケット1608、またはPCボード1610の表面に、本発明の上述の実施形態が提供する1以上の多段のコンデンサ構造を配設してよい。「1602」はICを表す。シリコンインターポーザ1606はチップキャリアと称されてもよく、PCBおよびチップキャリアは1種類の基板として計上される。つまり、本実施形態の1以上の多段コンデンサ構造は、1つのシリコン基板、チップキャリア、セラミック基板、ガラス基板、可撓性の基板、またはプリント回路基板に採用されてもよい。
FIG. 16 is a cross-sectional view of an
コンデンサ1603(太字の囲み)は、ICパッケージ1604の表面に(コンデンサ1603が離散コンデンサ(discrete capacitor)として計上される)、部材または層全体の形で配設されても、またはICパッケージ1604に部材または層全体の形で埋め込まれてもよい。コンデンサ1607、1609、および1611(太字の囲み)は、シリコンインターポーザ1606および/またはソケット1608および/またはPCボード1610(コンデンサが離散コンデンサとして計上される)の表面に配設されてもよく、またはシリコンインターポーザ1606および/またはソケット1608および/またはPCボード1610に、部材または層全体として埋め込まれてもよい。図16においては、太字の囲みの位置は、本発明の上述の実施形態によるコンデンサを配設する、または埋め込むことのできる位置を表してもいる。つまり、図16の例に示すように、本発明の上述の実施形態が提供する多段コンデンサ構造は、部材という形で埋め込まれてもよく、層全体という形で構造に集積されてもよい。
Capacitor 1603 (bold box) may be disposed on the surface of IC package 1604 (
図17Aは、従来の工程による単段平板コンデンサの製造中の溶融流動を示し、図17Bは、本発明の上述の実施形態による単段平板コンデンサの製造中の溶融流動を示す。 FIG. 17A shows the melt flow during manufacture of a single stage plate capacitor according to a conventional process, and FIG. 17B shows the melt flow during manufacture of a single stage plate capacitor according to the above-described embodiment of the present invention.
図17Aに示すように従来技術においては、基板1700のボーダでは、多段導電層は接着の際の障害として機能しないので、従来技術の溶融流動は制御不可能である。これに対して、図17Bでは、基板1700のボーダに多段コンデンサ構造が配設されており接着の際の障害1770(つまり、図5Aおよび5Bに示す多段導電層)として機能するので、溶融流動1760は制御できる。つまり、本発明の実施形態においては、多段のコンデンサ構造は、ボーダにおける接着障害としての機能を果たすので、プレスバウンディング処理中に生成される溶融流動を制御することができる。故に、回路領域に位置する上部導電層と下部導電層との間の厚みの均一性が向上し、さらには、上部導電層と下部導電層との間の距離がより狭められる。
As shown in FIG. 17A, in the prior art, in the border of the
図18Aは、従来の工程による多段平板コンデンサ製造中の溶融流動を示し、図18Bは、本発明の実施形態による、多段平板コンデンサ製造中の溶融流動を示しており、基板1801および1851は良好な厚みの均一性を有する。
FIG. 18A shows the melt flow during multi-stage plate capacitor manufacturing according to the conventional process, and FIG. 18B shows the melt flow during multi-stage plate capacitor manufacturing according to an embodiment of the present invention, where the
図18Aに示すように、先行技術では、従来の構造が溶融流動を妨げる働きをしないように、接着障害の厚みは回路領域の導電層の厚みに等しい必要がある。従って、溶融流動1810を制御するのは容易ではなく、従来のコンデンサ構造1800は厚みの均一性という点で劣る。従来のコンデンサが薄型基板上に形成される場合には、この厚みの均一性が良好でない問題はより深刻となる。
As shown in FIG. 18A, in the prior art, the thickness of the adhesion failure needs to be equal to the thickness of the conductive layer in the circuit region so that the conventional structure does not function to hinder melt flow. Therefore, it is not easy to control the
図18Bに示すように、本発明の上述の実施形態が提供する工程においては、接着障害の厚みは回路領域の厚みと必ずしも等しくなくてよい。さらに、本発明の上述の実施形態によるコンデンサ構造は、異なる厚みを有する接着障害として機能しうるので、溶融流動1860を制御してコンデンサ構造1850の厚みの均一性をより良好にすることができる。本発明の実施形態による多段コンデンサ構造が薄型基板に形成された場合にも、厚みの均一性は依然良好となる。
As shown in FIG. 18B, in the steps provided by the above-described embodiment of the present invention, the thickness of the adhesion failure may not necessarily be equal to the thickness of the circuit region. Furthermore, the capacitor structure according to the above-described embodiment of the present invention can function as an adhesion barrier having different thicknesses, so that the melt flow 1860 can be controlled to make the thickness uniformity of the
本発明の上述の実施形態によるコンデンサ構造においては、誘電体層の材料には制限がない。例えば、誘電体層はセラミックで形成されてよく、本発明の上述の実施形態によるコンデンサ構造は「セラミックコンデンサ」と称される。 In the capacitor structure according to the above-described embodiment of the present invention, the material of the dielectric layer is not limited. For example, the dielectric layer may be formed of ceramic, and the capacitor structure according to the above-described embodiment of the present invention is referred to as a “ceramic capacitor”.
MIM(金属−絶縁体−金属)コンデンサ構造においては、異なるキャパシタンスの並列接続は、本発明の上述の実施形態による多段導電層を有する多段コンデンサ構造により達成されうる。 In a MIM (metal-insulator-metal) capacitor structure, parallel connection of different capacitances can be achieved by a multi-stage capacitor structure having multi-stage conductive layers according to the above-described embodiments of the present invention.
加えて、大きなインダクタンス、中間のインダクタンス、および小さなインダクタンスが、異なる段の厚みを有する多段導電層により実装されてよく、これは、大きなインダクタンス経路が低周波電流路に対応し、中間のインダクタンス経路が中波電流路に対応し、小さなインダクタンス経路が高周波電流路に対応する階層コンデンサ構造を達成する際のさらなる利点となる。これに対して、先行技術では、大きなインダクタンス、中間のインダクタンス、および小さなインダクタンスを得るのに並列接続の複数の導電ビアが必要となるので、異なる周波数電流が適切なインダクタンスを流れる階層コンデンサ構造を達成することができない。 In addition, large inductances, intermediate inductances, and small inductances may be implemented by multi-level conductive layers with different step thicknesses, with large inductance paths corresponding to low frequency current paths and intermediate inductance paths Corresponding to the medium wave current path, a small inductance path is a further advantage in achieving a hierarchical capacitor structure corresponding to the high frequency current path. In contrast, the prior art requires multiple conductive vias connected in parallel to achieve large, intermediate, and small inductances, thus achieving a hierarchical capacitor structure with different frequency currents flowing through the appropriate inductances Can not do it.
当業者にとっては、本発明の構造に、発明の範囲または精神を逸脱することなく様々な変形例および変更例が明らかであろう。上述の記載に鑑みて、本発明は、以下の請求項およびその均等物の範囲にある様々な変形例および変更例をも含むことが意図される。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. In light of the above description, the present invention is intended to include various modifications and variations that are within the scope of the following claims and their equivalents.
Claims (53)
上部導電層、中間誘電体層、および下部導電層を備え、
前記上部導電層および前記下部導電層のうち少なくとも1つが多段断面を有する、多段コンデンサ構造。 A multi-stage capacitor structure,
Comprising an upper conductive layer, an intermediate dielectric layer, and a lower conductive layer;
A multistage capacitor structure, wherein at least one of the upper conductive layer and the lower conductive layer has a multistage cross section.
上部導電層と第1の誘電体層とを提供することと、
前記下部導電層、前記第1の誘電体層、および前記上部導電層を組み合わせて多段コンデンサ構造を得ることと、を含む、多段コンデンサ構造の製造方法。 Forming a lower conductive layer having a first conductive layer and a second conductive layer and having a multi-stage cross section;
Providing an upper conductive layer and a first dielectric layer;
Combining the lower conductive layer, the first dielectric layer, and the upper conductive layer to obtain a multi-stage capacitor structure.
前記第1の導電層を提供することと、
前記第1の導電層上に第1のバリア層を形成し、前記第1のバリア層をパターニングすることと、
前記第1の導電層上に前記第2の導電層を形成することと、
前記第1のバリア層を除去して、前記第1の導電層と、パターニングされた第2の導電層とを組み合わせて前記多段の下部導電層を形成することと、を少なくとも含む、請求項19に記載の製造方法。 Forming the lower conductive layer includes:
Providing the first conductive layer;
Forming a first barrier layer on the first conductive layer and patterning the first barrier layer;
Forming the second conductive layer on the first conductive layer;
20. The method includes at least removing the first barrier layer and combining the first conductive layer and a patterned second conductive layer to form the multi-stage lower conductive layer. The manufacturing method as described in.
前記第1の導電層および前記第2の導電層の上に第2のバリア層を形成して、前記第2のバリア層をパターニングすることと、
前記第2の導電層上に第3の導電層を形成することと、
前記第2のバリア層を除去して、前記第1の導電層、前記第2の導電層、およびパターニングされた第3の導電層を組み合わせて前記多段の下部導電層を形成することと、を少なくとも含む、請求項20に記載の製造方法。 Forming the lower conductive layer includes:
Forming a second barrier layer on the first conductive layer and the second conductive layer, and patterning the second barrier layer;
Forming a third conductive layer on the second conductive layer;
Removing the second barrier layer and combining the first conductive layer, the second conductive layer, and the patterned third conductive layer to form the multi-stage lower conductive layer; and The manufacturing method according to claim 20, comprising at least.
前記基板上に配設される多段コンデンサ構造を少なくとも備え、
前記多段コンデンサ構造は、上部導電層、中間誘電体層、および下部導電層を含み、
前記上部導電層および前記下部導電層のうち少なくとも1つが多段断面を有する、基板。 A substrate,
Comprising at least a multi-stage capacitor structure disposed on the substrate;
The multi-stage capacitor structure includes an upper conductive layer, an intermediate dielectric layer, and a lower conductive layer,
The substrate, wherein at least one of the upper conductive layer and the lower conductive layer has a multi-step cross section.
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