JP2015525480A - 応力が低減されたtsv及びインタポーザ構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2012年6月8日に出願された、米国特許出願第13/492,064号の継続出願であり、同文献の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
図2Fでは、開口部30の外側の、基板20の第1表面21の上に重ね合わされる、層43及び/又は導電ビア40の過剰な金属を除去することが所望される場合には、開口部30の形成又は導電ビア40の初期露出表面44の平坦化に関連して上述された除去プロセスのうちのいずれかを介して、そのような過剰な金属を除去することができる。
最終的に、図15を再び参照すると、誘電体層1523から、マスク層1525の残余部分を除去することにより、基板の第1表面の上方かつ誘電体層1523の上方に延在する、導電性接合材料1511を残すことができる。
あるいは、図17Bに示し得るように、導電性接合材料1711’は、導電ビア1740の上に重ね合わせることができるが、この導電性接合材料は、誘電体層1723の一部分の上には重ね合わされない場合がある。図15と同様に、任意選択の絶縁性誘電体層60及び任意選択のバリア層43は、図17A〜18では示されない。
Claims (83)
- 構成要素であって、
第1表面、前記第1表面とは反対側の第2表面、及び前記第1表面から前記第2表面に向けて延在する開口部を有する基板であって、前記開口部が、前記第1表面から離れる方向に延在する内壁を有し、誘電材料が前記内壁に露出する、基板と、
前記開口部内部に延在し、かつ前記第1表面に隣接して前記開口部内部に緩和チャネルを画定する導電ビアであって、前記緩和チャネルが、前記第1表面に平行な平面の方向での、前記内壁からの第1の距離の範囲内、かつ前記第1表面の下方5マイクロメートルの範囲内に、縁部を有し、前記第1の距離が、1マイクロメートル及び前記平面内での前記開口部の最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記縁部が、前記内壁の周囲の少なくとも5パーセントにわたるように、前記内壁に沿って延在する伝導ビアとを含む構成要素。 - 前記基板が、20ppm/℃以下の、前記基板の平面内での実効CTEを有する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板が、半導体材料、セラミック、ガラス、又は複合材料のうちの1つから本質的になる、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板が、前記導電ビアのCTEに整合するように調整された、前記基板の平面内での実効CTEを有する複合材料を含む、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板が、前記第1表面に隣接する能動デバイス領域を有し、前記平面が、前記能動デバイス領域の下方に位置する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記平面が、前記能動デバイス領域の1マイクロメートル下方に位置する、請求項5に記載の構成要素。
- 前記基板が、前記第1表面に隣接する能動デバイス領域を有し、前記能動デバイス領域内部の少なくとも一部の能動半導体デバイスが、前記開口部の前記最大幅の3倍の、前記開口部からの前記平面内での距離の範囲内に存在する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板が、前記第1表面に隣接する能動デバイス領域を有し、前記能動デバイス領域内部の少なくとも一部の能動半導体デバイスが、前記開口部の前記最大幅の2倍の、前記開口部からの前記平面内での距離の範囲内に存在する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板が、前記第1表面に隣接する能動デバイス領域を有し、前記能動デバイス領域内部の少なくとも一部の能動半導体デバイスが、前記開口部の前記最大幅の1倍の、前記開口部からの前記平面内での距離の範囲内に存在する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板が、前記誘電材料から本質的になる、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板が、ガラス又はセラミックから本質的になる、請求項10に記載の構成要素。
- 前記基板が、半導体材料から本質的になり、前記誘電材料が、前記開口部内部で前記半導体材料の上に重ね合わされる誘電体層である、請求項1に記載の構成要素。
- 前記内壁の一部分が、前記緩和チャネル内部に露出する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和平面内での、前記内壁からの半径方向での前記緩和チャネルの幅が、5マイクロメートル未満である、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和平面内での、前記内壁からの半径方向での前記緩和チャネルの幅が、1マイクロメートル未満である、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和平面内での、前記内壁からの半径方向での前記緩和チャネルの幅が、0.2マイクロメートル未満である、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板の前記第1表面の下方の前記緩和チャネルの深さが、最大で、前記開口部の前記最大幅の2倍である、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板の前記第1表面の下方の前記緩和チャネルの深さが、最大で、前記開口部の前記最大幅に等しい、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板の前記第1表面の下方の前記緩和チャネルの深さが、最大で、前記開口部の前記最大幅の半分である、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネルが、内側緩和チャネルであり、前記基板が誘電材料を有し、前記誘電材料の第1表面が前記開口部の前記内壁に露出しかつ前記開口部の前記内壁を画定し、前記基板が、前記基板の前記第1表面に隣接しかつ前記誘電材料の前記第1表面とは反対側の前記誘電材料の第2表面に隣接する外側緩和チャネルを有する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記基板の前記第1表面の下方の前記外側緩和チャネルの深さが、前記基板の前記第1表面の下方の前記内側緩和チャネルの深さよりも大きい、請求項20に記載の構成要素。
- 前記外側緩和チャネル内部に配置された誘電材料を更に備える、請求項20に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネルが、前記導電ビアの材料の一部分によって互いに隔てられた複数の離散的緩和チャネルのうちの、1つの緩和チャネルである、請求項1に記載の構成要素。
- 前記複数の離散的緩和チャネルが、総体として、前記導電ビアの前記周囲の少なくとも50%にわたって延在する、請求項23に記載の構成要素。
- 前記複数の離散的緩和チャネルが、少なくとも1つのリング形状チャネルを含む、請求項23に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネルが、前記導電ビアの全周にわたって延在する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記内壁の一部分が、前記導電ビアの前記全周にわたって、前記緩和チャネル内部に露出する、請求項26に記載の構成要素。
- 前記平面内での、前記内壁からの半径方向での前記緩和チャネルの幅が、前記導電ビアの前記周囲にわたって変化する、請求項26に記載の構成要素。
- 前記平面が、前記第1表面の5マイクロメートル下方に位置する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネルが、前記構成要素のBEOL層の上面まで延在する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記構成要素のBEOL層が、前記緩和チャネルの上に重ね合わされる、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネルが、前記基板の前記第1表面に対して傾斜する、テーパ状の内縁部を画定する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネル内部に、前記導電ビアに接合されたはんだを更に備える、請求項1に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネル内部に配置されたポリマーを更に備える、請求項1に記載の構成要素。
- 前記ポリマーが、前記導電ビアの材料によって完全に包囲される、請求項34に記載の構成要素。
- 前記内壁に隣接して配置されたバリアメタル層を更に備える、請求項1に記載の構成要素。
- 前記バリアメタル層の一部分が、前記緩和チャネル内部に露出する、請求項36に記載の構成要素。
- 前記導電ビアの上面から延出する導電ポストを更に備える、請求項1に記載の構成要素。
- 前記導電ポストが、銅、銅合金、及びニッケルのうちの少なくとも1つから本質的になる、請求項38に記載の構成要素。
- 前記導電ポストが、前記緩和チャネルの上には重ね合わされない、請求項38に記載の構成要素。
- 前記導電ポストが、テーパ形状を有し、前記導電ポストが、前記導電ビアの前記上面に隣接する前記導電ポストの基底部での第1の幅、及び前記上面から隔たった前記導電ポストの先端部での第2の幅を有し、前記第1の幅及び前記第2の幅が、前記基板の前記第1表面に平行な方向であり、前記第2の幅が前記第1の幅とは異なる、請求項38に記載の構成要素。
- 前記導電ポストの少なくとも一部分が、前記基板の前記第1表面に垂直な平面内で曲線状の断面形状を画定する、外側表面を有する、請求項38に記載の構成要素。
- 前記導電ビアの上面から延出する、複数の導電ポストを更に備える、請求項1に記載の構成要素。
- 前記導電ビアが、前記基板の前記第1表面に平行な平面内で、非円形の断面形状を有する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記導電ビアが、細長形の断面形状を有し、前記導電ビアが、第1の方向での長さ、及び前記第1の方向を横断する第2の方向での幅を画定し、前記第1の方向及び前記第2の方向が、前記基板の前記第1表面に平行な平面の内部にあり、前記長さが前記幅よりも大きい、請求項44に記載の構成要素。
- 前記開口部が、前記第1表面と前記第2表面との間に延在する貫通開口部である、請求項1に記載の構成要素。
- 前記開口部が、テーパ形状を有し、前記開口部が、前記第1表面での第1の幅、及び前記第2表面での第2の幅を有し、前記第1の幅及び前記第2の幅が、前記基板の前記第1表面に平行な方向であり、前記第1の幅が前記第2の幅よりも小さい、請求項46に記載の構成要素。
- 前記開口部の少なくとも一部分が、前記基板の前記第1表面に垂直な平面内で曲線状の断面形状を画定する表面によって、境界される、請求項47に記載の構成要素。
- 前記緩和チャネルが第1緩和チャネルであり前記平面が第1の平面であり、前記導電ビアが、前記第2表面に隣接して前記開口部内部に第2緩和チャネルを更に画定し、前記第2緩和チャネルが、前記第2表面に平行な第2の平面の方向での前記内壁からの第2の距離の範囲内かつ前記第2表面の下方5マイクロメートルの範囲内に縁部を有し、前記第2の距離が、1マイクロメートル及び前記第2の平面内での前記開口部の最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記第2緩和チャネルの前記縁部が、前記内壁の前記周囲の少なくとも5パーセントにわたるように前記内壁に沿って延在する、請求項46に記載の構成要素。
- 前記導電ビアが、前記基板の前記第1表面の下方に位置する外側接触表面を有する、請求項1に記載の構成要素。
- 前記構成要素が、前記導電ビアに対する外部応力の印加から生じる前記平面内部での前記導電ビア内の応力を、200MPaを下回るまで低減するように構成される、請求項1に記載の構成要素。
- 請求項1に記載の構成要素、及び前記構成要素に電気的に接続される1つ以上の追加的電子構成要素を備える、システム。
- ハウジングを更に備え、前記構成要素及び前記追加的電子構成要素が、前記ハウジングに実装される、請求項52に記載のシステム。
- 構成要素であって、
対向する第1表面及び第2表面を有する、半導体領域を含む基板と、
前記第1表面から前記第2表面に向けて前記基板内部に延在する開口部であって、前記第1表面から離れる方向に延在する内壁を有し、前記内壁に無機誘電材料が露出し、前記第1表面に平行な平面の方向で、かつ前記第1表面の下方5マイクロメートルの範囲内に、最大幅を有する、開口部と、
前記開口部内部に延在する中実の金属導電ビアと、
前記半導体領域の前記第1表面に隣接する能動デバイス領域と、を備え、前記能動デバイス領域内部の少なくとも一部の能動半導体デバイスが、前記開口部の前記最大幅の3倍の前記平面内での前記内壁からの距離の範囲内に存在する、構成要素。 - 前記能動デバイス領域内部の少なくとも一部の能動半導体デバイスが、前記開口部の前記最大幅の2倍の、前記平面内での前記内壁からの距離の範囲内に存在する、請求項54に記載の構成要素。
- 前記能動デバイス領域内部の少なくとも一部の能動半導体デバイスが、前記開口部の前記最大幅の1倍の、前記平面内での前記内壁からの距離の範囲内に存在する、請求項54に記載の構成要素。
- 前記導電ビアが、前記第1表面に隣接して前記開口部内部に緩和チャネルを画定し、前記緩和チャネルが、前記平面の方向での前記内壁からの第1の距離の範囲内に縁部を有し、前記第1の距離が、1マイクロメートル及び前記平面内での前記開口部の前記最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記縁部が、前記内壁の周囲の少なくとも5パーセントにわたるように前記内壁に沿って延在する、請求項54に記載の構成要素。
- 構成要素であって、
対向する第1表面及び第2表面を有する、半導体領域を含む基板と、
それぞれが前記第1表面から前記第2表面に向けて前記基板内部に延在する、複数の開口部であって、各開口部が、前記第1表面から離れる方向に延在する内壁、及び前記内壁に露出する無機誘電材料を有し、各開口部が、前記第1表面に平行な平面の方向で、かつ前記第1表面の下方5マイクロメートルの範囲内に、最大幅を有する、複数の開口部と、
各導電ビアが、前記開口部のうちの対応する1つの内部に延在し、前記複数の導電ビアが、前記導電ビアのうちの任意の2つの隣り合う導電ビアの中心間に、前記平面内での最小ピッチを画定し、前記最小ピッチが、前記隣り合う導電ビアが中に延在する前記開口部のそれぞれの前記最大幅の3倍未満である複数の中実の金属導電ビアとを備える構成要素。 - 前記最小ピッチが、前記隣り合う導電ビアが中に延在する前記開口部のそれぞれの前記最大幅の2倍未満である、請求項58に記載の構成要素。
- 前記最小ピッチが、前記隣り合う導電ビアが中に延在する前記開口部のそれぞれの前記最大幅の、1.2倍未満である、請求項58に記載の構成要素。
- 前記導電ビアのうちの少なくとも一部が、それぞれ前記第1表面に隣接して前記対応する開口部内部に緩和チャネルを画定し、各緩和チャネルが、前記平面の方向での前記対応する内壁からの第1の距離の範囲内に縁部を有し、前記第1の距離が、1マイクロメートル及び前記平面内での前記対応する開口部の前記最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記縁部が、前記内壁の周囲の少なくとも5パーセントにわたるように前記対応する内壁に沿って延在する、請求項58に記載の構成要素。
- 構成要素であって、
対向する第1表面及び第2表面を有する、半導体領域を含む基板と、
前記第1表面から前記第2表面に向けて前記基板内部に延在する開口部であって、前記第1表面から離れる方向に延在する内壁を有し、無機誘電材料が前記内壁に露出する開口部と、
前記開口部内部に延在し、かつ前記第1表面に垂直な方向で前記基板の前記第1表面の下方に位置する外側接触表面を有する中実の金属導電ビアと、
前記外側接触表面で前記導電ビアに接合され、かつ前記基板の前記第1表面の下方で前記開口部内部に延在するはんだと、を備える構成要素。 - 前記導電ビアが、前記外側接触表面に隣接して前記開口部内部に緩和チャネルを画定し、前記緩和チャネルが前記第1表面に平行な平面の方向での前記内壁からの第1の距離の範囲内、かつ前記第1表面の下方5マイクロメートルの範囲内に縁部を有し、前記第1の距離が、1マイクロメートル及び前記平面内での前記開口部の最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記縁部が、前記内壁の周囲の少なくとも5パーセントにわたるように前記内壁に沿って延在する、請求項62に記載の構成要素。
- 構成要素であって、
第1表面、前記第1表面とは反対側の第2表面、及び前記第1表面から前記第2表面に向けて延在する開口部を有する基板であって、前記開口部が、前記第1表面から離れる方向に延在する内壁を有する基板と、
導電ビアであって、前記開口部内部に延在し、かつ前記第1表面に隣接して前記開口部内部に少なくとも1つの毛管チャネルを画定し、前記毛管チャネルのうちの少なくとも1つが、前記第1表面に平行な平面の方向での前記内壁からの第1の距離の範囲内、かつ前記第1表面の下方5マイクロメートルの範囲内に縁部を有し、前記第1の距離が1マイクロメートル及び前記平面内での前記開口部の最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記縁部が、前記内壁の周囲の少なくとも5パーセントにわたるように前記内壁に沿って延在し、各毛管チャネルが5マイクロメートル未満の、前記平面内の前記方向での最大幅を有する導電ビアとを備える構成要素。 - 前記少なくとも1つの毛管チャネル内部で前記導電ビアに接合された、はんだを更に備える、請求項64に記載の構成要素。
- 前記導電ビアの外側接触表面から延出する、導電ポストを更に備える、請求項64に記載の構成要素。
- 前記導電ポストが、前記導電ポストの基底表面から前記導電ポスト内に延出する、少なくとも1つの毛管チャネルを有し、前記構成要素が、前記導電ビアと前記導電ポストとを接合し、かつ前記導電ビア及び前記導電ポストの前記少なくとも1つの毛管チャネル内部に延在するはんだを更に備える、請求項66に記載の構成要素。
- 前記はんだが、前記基板の前記第1表面上には延在しない、請求項67に記載の構成要素。
- 構成要素の製造方法であって、
基板内の開口部内部に延在する導電ビアを形成することであって、前記開口部が、前記基板の第1表面から前記第1表面とは反対側の第2表面に向けて延在し、前記開口部が、前記第1表面から離れる方向に延在する内壁を有し、誘電材料が前記内壁に露出する、導電ビアを形成することと、
前記第1表面に隣接して、前記開口部内部に緩和チャネルを画定するために、前記導電ビアの材料を除去することであって、前記緩和チャネルが、前記第1表面に平行な平面の方向での前記内壁からの第1の距離の範囲内、かつ前記第1表面の下方5マイクロメートルの範囲内に縁部を有し、前記第1の距離が、1マイクロメートル及び前記緩和平面内での前記開口部の最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記縁部が、前記内壁の周囲の少なくとも5パーセントにわたるように前記内壁に沿って延在する、材料を除去することとを含む方法。 - 前記基板が、前記第1表面に隣接する能動デバイス領域を有し、前記平面が、前記能動デバイス領域の下方に位置する、請求項69に記載の方法。
- 前記基板が、前記誘電材料から本質的になる、請求項69に記載の方法。
- 前記基板が、ガラス又はセラミックから本質的になる、請求項71に記載の方法。
- 前記基板が、半導体材料から本質的になり、前記導電ビアを形成する前記工程の前に、前記開口部内部の前記基板材料の上に重ね合わされる、前記誘電材料の層を形成することを更に含み、前記誘電体層が、前記開口部の前記内壁を画定する、請求項69に記載の方法。
- 前記開口部が、前記第1表面と前記第2表面との間に延在する貫通開口部である、請求項69に記載の方法。
- 前記開口部が、テーパ形状を有し、前記開口部が、前記第1表面での第1の幅、及び前記第2表面での第2の幅を有し、前記第1の幅及び前記第2の幅が、前記基板の前記第1表面に平行な方向であり、前記第1の幅が前記第2の幅よりも小さい、請求項74に記載の方法。
- 前記開口部の少なくとも一部分が、前記基板の前記第1表面に垂直な平面内で曲線状の断面形状を画定する表面によって、境界される、請求項75に記載の方法。
- 前記開口部が、前記基板の等方性エッチングに続く前記基板の異方性エッチングによって形成される、請求項75に記載の方法。
- 前記緩和チャネルが第1緩和チャネルであり、前記平面が第1の平面であり、前記方法が、前記第2表面に隣接して、前記開口部内部に第2緩和チャネルを画定するために、前記導電ビアの材料を除去することを更に含み、前記第2緩和チャネルが、前記第2表面に平行な第2の平面の方向での、前記内壁からの第2の距離の範囲内、かつ前記第2表面の下方5マイクロメートルの範囲内に、縁部を有し、前記第2の距離が、1マイクロメートル及び前記第2の平面内での前記開口部の最大幅の5パーセントのうちの小さいほうであり、前記第2緩和チャネルの前記縁部が、前記内壁の前記周囲の少なくとも5パーセントにわたるように、前記内壁に沿って延在する、請求項74に記載の方法。
- 前記緩和チャネル内部にポリマー材料を堆積させることを更に含む、請求項69に記載の方法。
- 前記ポリマー材料を堆積させる前記工程が、前記ポリマーの外側表面に、前記導電ビアの外側接触表面の一部分が露出するように実行される、請求項79に記載の方法。
- 前記導電ビアの前記外側接触表面と接触させて、導電ポストを形成することを更に含む、請求項80に記載の方法。
- 前記導電ポストが、前記緩和チャネルのうちの少なくとも1つの上には重ね合わされない、請求項81に記載の方法。
- 前記導電ビアの前記外側接触表面と接触させて、複数の導電ポストを形成することを更に含む、請求項80に記載の方法。
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