JP2016514909A - 酸化層を備える低コストインターポーザ - Google Patents

酸化層を備える低コストインターポーザ Download PDF

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Abstract

いくつかの実施態様は、基板と、基板内のビアと、酸化層とを含むインターポーザを提供する。ビアは、金属材料を含む。酸化層は、ビアと基板との間にある。いくつかの実施態様では、基板は、シリコン基板である。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板を熱に曝露することによって形成された熱酸化物である。いくつかの実施態様では、酸化層は、ビアと基板との間の電気的絶縁を提供するように構成されている。いくつかの実施態様では、インターポーザは、また、絶縁層を含む。いくつかの実施態様では、絶縁層は、ポリマー層である。いくつかの実施態様では、インターポーザは、また、インターポーザの表面上の少なくとも1つの相互接続部を含む。少なくとも1つの相互接続部は、酸化層が相互接続部と基板との間にあるように、インターポーザの表面上に配置されている。

Description

様々な特徴は、酸化層を備える低コストインターポーザに関する。
インターポーザは、第1の接続部と第2の接続部との間のルーティング構成要素である。たとえば、インターポーザは、ダイとボールグリッドアレイ(BGA)との間に配置され得る。インターポーザは、接続部の間のピッチを広げる、および/または接続部を異なる接続部にリダイレクトするように構成されている。図1は、パッケージ内のインターポーザの一例を示す。図1に示すように、パッケージ100は、はんだボール102のセットと、パッケージ基板104と、インターポーザ106と、第1のダイ108と、第2のダイ110とを含む。はんだボール102のセットは、パッケージ基板104に結合されている。パッケージ基板は、ビアおよび相互接続部112の第1のセットと、ビアおよび相互接続部114の第2のセットとを含む。
インターポーザ106は、パッケージ基板104に結合されている。第1のダイ108は、インターポーザ106に結合されている。第2のダイ110は、また、インターポーザ106に結合されている。図1に示すように、第2のダイ110は、第1のダイ108と(たとえば、並んで)同一平面上にある。インターポーザ106は、第1のダイ108とパッケージ基板104との間の電気的接続部(たとえば、電気経路)を提供する。同様に、インターポーザ106は、第2のダイ110とパッケージ基板104との間の電気的接続部を提供する。
インターポーザを製造するための現在の方法は、高価である場合がある。インターポーザがシリコンから作られている場合には、比較的大きいインターポーザを製造することは、困難であり、高価である。そのように、コスト効率がよく、優れた電気的特性を提供し、現在の製造プロセスに比べて製造が容易な改善されたインターポーザの必要性が存在する。
本明細書で説明する様々な特徴、装置、および方法は、低コストのインターポーザを提供する。
第1の例は、基板と、基板内のビアと、インターポーザの第1の表面に埋設された第1の相互接続部とを含むインターポーザを提供し、第1の相互接続部の第1の領域は、露出されている。ビアは、金属材料を含む。インターポーザは、また、ビアと基板との間に配置された酸化層を含む。酸化層は、さらに、相互接続部と基板との間に配置されている。
一態様によれば、基板は、シリコン基板である。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板を熱に曝露することによって形成された熱酸化物である。
一態様によれば、酸化層は、基板の表面全体を覆っている。
一態様によれば、インターポーザは、さらに、絶縁層を含む。絶縁層は、ポリマー層である。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板の第2の表面部分を覆っている。
一態様によれば、インターポーザは、インターポーザの第2の表面上の第2の相互接続部をさらに含む。酸化層は、さらに、第2の相互接続部と基板との間にある。
一態様によれば、インターポーザは、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成されている。
一態様によれば、酸化層は、ビアと基板との間の電気的絶縁を提供するように構成されている。
一態様によれば、インターポーザは、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる。
第2の例は、基板と、基板内のビアと、装置の第1の表面に埋設された第1の相互接続部とを含む装置を提供し、第1の相互接続部の第1の領域は、露出されている。ビアは、金属材料を含む。装置は、また、ビアと基板との間の電気的絶縁のための手段を含む。電気的絶縁のための手段は、さらに、第1の相互接続部と基板との間にある。
一態様によれば、基板は、シリコン基板である。いくつかの実施態様では、電気的絶縁のための手段は、基板を熱に曝露することによって形成された熱酸化物である酸化層を備える。
一態様によれば、電気的絶縁のための手段は、基板の表面全体を覆う酸化層を含む。
一態様によれば、電気的絶縁のための手段は、酸化層と絶縁層とを含む。いくつかの実施態様では、絶縁層は、ポリマー層である。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板の第2の表面部分を覆っている。
一態様によれば、装置は、装置の第2の表面上の第2の相互接続部をさらに含む。酸化層は、さらに、第2の相互接続部と基板との間にある。
一態様によれば、装置は、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成されているインターポーザである。
一態様によれば、装置は、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる。
第3の例は、インターポーザを設けるための方法を提供する。方法は、基板と、基板上の酸化層とを設ける。方法は、基板内にビアを設ける。ビアは、金属材料を含む。ビアは、酸化層がビアと基板との間にあるように、基板内に設けられる。方法は、第1の相互接続部がインターポーザの第1の表面に埋設され、酸化層が第1の相互接続部と基板との間にあるように、基板内に第1の相互接続部を設ける。第1の相互接続部の第1の領域は、露出される。
一態様によれば、基板は、シリコン基板である。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板を熱に曝露することによって形成された熱酸化物である。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板の表面全体を覆っている。
一態様によれば、方法は、さらに、絶縁層を設けるステップを含む。いくつかの実施態様では、絶縁層は、ポリマー層である。いくつかの実施態様では、絶縁層を設けるステップは、酸化層上に絶縁層を設けるステップを含む。
一態様によれば、方法は、第2の相互接続部が基板の第2の表面に埋設され、酸化層が第2の相互接続部と基板との間にあるように、基板内に第2の相互接続部を設けるステップをさらに含む。
一態様によれば、インターポーザは、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成される。
一態様によれば、酸化層は、ビアと基板との間の電気的絶縁を提供するように構成される。
一態様によれば、インターポーザは、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれる。
様々な特徴、性質、および利点は、同様の参照符号が全体を通じて対応して識別する図面と併せて考えると、以下に記載する詳細な説明から明らかになるであろう。
ダイとプリント回路基板(PCB)との間のインターポーザの構成を示す図である。 酸化層を含むいくつかのインターポーザを示す図である。 酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層と絶縁層とを含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層と絶縁層とを含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層と絶縁層とを含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層を含む様々なインターポーザを示す図である。 インターポーザを含むウエハを示す図である。 酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための方法を示す図である。 酸化層を含むインターポーザを示す図である。 酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するためのシーケンスを示す図である。 酸化層といくつかの絶縁層とを含むインターポーザを示す図である。 酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための方法を示す図である。 本明細書に記載の集積回路および/またはPCBを統合することができる様々な電子デバイスを示す図である。
以下の説明では、本開示の様々な態様の完全な理解を提供するために具体的な詳細が与えられる。しかしながら、態様は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることが、当業者によって理解されるであろう。たとえば、回路は、不必要な詳細で態様を曖昧にすることを避けるために、ブロック図で示されている可能性がある。他の例では、周知の回路、構造、および技術は、本開示の態様を曖昧にしないために、詳細には示されていない可能性がある。
概要
いくつかの新規な特徴は、基板と、基板中のビアと、酸化層とを含むインターポーザに関係する。ビアは、金属材料を含む。酸化層は、ビアと基板との間にある。いくつかの実施態様では、基板は、シリコン基板である。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板を高温で酸素または水蒸気に曝露することによって形成された熱酸化物である。いくつかの実施態様では、酸化層は、ビアと基板との間の電気的絶縁を提供するように構成されている。いくつかの実施態様では、インターポーザは、絶縁層も含む。酸化層は、いくつかの実施態様では、絶縁層と基板との間に配置されている。いくつかの実施態様では、絶縁層は、ポリマー層である。いくつかの実施態様では、インターポーザは、インターポーザの表面上に少なくとも1つの相互接続部も含む。少なくとも1つの相互接続部は、酸化層が相互接続部と基板との間にあるように、インターポーザの表面上に配置されている。いくつかの実施態様では、相互接続部は、相互接続部の1つの領域が環境に露出されるように、インターポーザ(たとえば、基板)の表面に埋設されている。いくつかの実施態様では、酸化層は、相互接続部と表面との間の電気的絶縁を提供するように構成されている。
例示的な酸化層を含む低コストインターポーザ
図2は、いくつかの実施態様ではパッケージで使用され得るいくつかのインターポーザの一部の側面図である。具体的には、図2は、第1のインターポーザ200の一部と、第2のインターポーザ210の一部とを示す。図2に示すように、第1のインターポーザ200は、基板202と、酸化層204と、金属層206とを含む。基板202は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。いくつかの実施態様では、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンが、太陽電池用途のための基板として使用され得る。酸化層204は、基板202の露出面上に形成されている層である。いくつかの実施態様では、材料(たとえば、基板202)が空気、水、および/または他の酸化性環境にさらされるとき、酸化が生じる。いくつかの実施態様では、酸化層204は、インターポーザ200に電気的絶縁/分離を提供する(たとえば、電気信号が基板を通過するのを防止する)ことができる。たとえば、酸化層204は、ビア(たとえば、金属層206)と基板202との間の電気的絶縁を提供するように構成され得る。
金属層206は、インターポーザ200内にビアを画定する。ビアの第1の部分は、ダイ(図示せず)に結合され得、ビアの第2の部分は、パッケージ基板(図示せず)に結合され得る。したがって、いくつかの実施態様では、ビアは、金属層206によって画定され、パッケージ基板とダイ(両方とも図示せず)との間の電気経路を提供することができる。図2に示すように、酸化層204は、金属層206(たとえば、ビア)と基板202との間にある。いくつかの実施態様では、酸化層204は、金属層206(たとえば、ビア)を通過する電気信号が基板202を通って伝播するのを防止する。いくつかの実施態様では、インターポーザ200は、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成され得る。たとえば、新規なインターポーザ200は、いくつかの実施態様では、図1のインターポーザ106に取って代わることができる。
図2にさらに示すように、第2のインターポーザ210は、基板212と、酸化層214と、絶縁層215と、金属層216とを含む。基板212は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。酸化層214は、基板212の露出面上に形成された層である。いくつかの実施態様では、材料(たとえば、基板212)が空気、水、および/または他の酸化性環境にさらされるとき、酸化が生じる。いくつかの実施態様では、酸化層214は、インターポーザ210に電気的絶縁/分離を提供する(たとえば、電気信号が基板を通過するのを防止する)ことができる。たとえば、酸化層214は、ビア(たとえば、金属層216)と基板212との間の電気的絶縁を提供するように構成され得る。
絶縁層215は、酸化層214が絶縁層215と基板212との間にあるように、酸化層214上に配置されている。絶縁層215は、ポリマー層であり得る。いくつかの実施態様では、絶縁層215は、インターポーザ210に電気的絶縁/分離を提供する(たとえば、電気信号が基板を通過するのを防止する)ことができる。たとえば、絶縁層215は、ビア(たとえば、金属層216)と基板212との間の電気的絶縁を提供するように構成され得る。いくつかの実施態様では、酸化層214および絶縁層215の組合せは、インターポーザ210により良好な電気的絶縁/分離を提供する。
金属層216は、インターポーザ210内にビアを画定する。ビアの第1の部分は、ダイ(図示せず)に結合され得、ビアの第2の部分は、パッケージ基板(図示せず)に結合され得る。したがって、いくつかの実施態様では、ビアは、金属層216によって画定され、パッケージ基板とダイ(両方とも図示せず)との間の電気経路を提供することができる。図2に示すように、酸化層214は、金属層216(たとえば、ビア)と基板212との間にある。いくつかの実施態様では、酸化層214および絶縁層215は、金属層216(たとえば、ビア)を通過する電気信号が基板212を通って伝播するのを防止する。いくつかの実施態様では、インターポーザ210は、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成され得る。たとえば、新規なインターポーザ210は、いくつかの実施態様では、図1のインターポーザ106に取って代わることができる。
1つのビアのみが図2の各インターポーザに示されているが、いくつかの実施態様では、いくつかのビアがインターポーザ200および210に形成されている。複数のビアを有するインターポーザは、図4にさらに記載されている。酸化層を含む新規のインターポーザを説明したが、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造する一連のプロセスをここで説明する。
酸化層を含むインターポーザを設ける/製造する例示的なシーケンス
図3A〜図3Bおよび図4A〜図4Cは、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造する例示的なシーケンスを示す。図4A〜図4Cは、図4A〜図4Cのインターポーザが酸化層と絶縁層(たとえば、ポリマー層)とを含むことを除いて、図3A〜図3Bと同様である。
図3A〜図3Bは、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するためのプロセスの例示的なシーケンスを示す。いくつかの実施態様では、図3A〜図3Bのシーケンスは、1つもしくは複数の図2のインターポーザおよび/または本開示で説明されている他のインターポーザを設ける/製造するために使用され得る。図3Aに示すように、段階1では、基板302が設けられる。いくつかの実施態様では、基板302は、シリコン基板である。シリコン基板は、いくつかの実施態様では、30〜300ミクロン(μm)の間の厚さを有することができる。いくつかの実施態様では、基板302は、ウエハ基板である。段階2では、キャビティ301が基板302内に作成される。異なる実施態様は、キャビティ301を作成するための異なる技術およびプロセスを使用することができる。いくつかの実施態様では、キャビティ301は、基板302内にキャビティ301を穿孔するためにレーザを使用することによって作成される。いくつかの実施態様では、キャビティ301は、パターンエッチング(たとえば、リソグラフィ、化学的プロセス)を使用することによって作成される。段階2は、作成されている1つのキャビティ301を示している。しかしながら、いくつかの実施態様では、複数のキャビティが(順次におよび/または同時に)作成され得る。
段階3では、酸化層304が基板302上に設けられる。いくつかの実施態様では、酸化層304は、基板302の露出面上に設けられる。異なる実施態様は、酸化層304を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、酸化層304は、基板302の表面上に酸化層304(たとえば、酸化シリコン)を形成する酸化性材料(たとえば、空気、水、O、化学物質)に基板302を曝露することによって設けられる。いくつかの実施態様では、基板302は、酸化層304(たとえば、熱酸化物)を形成するために、酸化環境下(たとえば、炉内)で熱に曝露され得る。いくつかの実施態様では、酸化層304は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板302の第1の曝露の間に基板302の第1の表面(たとえば、上面)に設けられ、次いで、酸化層304は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板302の第2の曝露の間に基板302の第2の表面(たとえば、底面)に設けられる。いくつかの実施態様では、酸化層304は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板302の一度の曝露の間に基板302の表面全体に設けられる。酸化層304は、いくつかの実施態様では、ライナであり得る。
段階4では、シード層312が、インターポーザ上に設けられる。具体的には、シード層312は、酸化層304上に設けられる。異なる実施態様は、シード層312のための異なる材料を使用することができる。いくつかの実施態様では、シード層312は、金属層(たとえば、銅層)である。たとえば、シード層312は、無電極銅シード層であり得る。いくつかの実施態様では、シード層312は、物理気相成長法または化学気相成長法を使用して設けられ得る。
段階5では、マスキング層306の1つまたは複数の部分が、シード層312上に選択的に設けられる。異なる実施態様は、マスキング層306を選択的に設けるために異なる方法を使用することができる。いくつかの実施態様では、マスキング層306を設けることは、インターポーザの1つまたは複数の表面(たとえば、上面、底面)にパターン化されたマスク層を設けることを含む。いくつかの実施態様では、マスキング層306を設けることは、マスキング層306をエッチングすることを含むことができる。いくつかの実施態様では、リソグラフィが、マスキング層306を選択的にエッチングするために使用され得る。段階5に示すように、マスキング層306の部分は、1つもしく複数のビアまたは1つもしく複数のビアの部分の輪郭を画定するパターン/キャビティ(たとえば、キャビティ303、305)を形成するために設けられる(およびエッチングされる)。
段階6では、金属層308が、キャビティ301、303、および305内に設けられる。金属層308は、インターポーザの基板302内にビアを画定する。異なる実施態様は、金属層308を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、金属層308は、キャビティ301、303、および305内に蒸着、メッキ、および/または貼り付けられ得る。
段階7では、マスキング層306は、酸化層304およびビア(たとえば、金属層308)を有するインターポーザ300を残して除去される。いくつかの実施態様では、マスキング層306を除去することは、シード層312の部分(たとえば、無電極シード層の部分)を除去することを含む。いくつかの実施態様では、ビア(たとえば、金属層308)と酸化層304との間のシード層312の部分は、残り得る。いくつかの実施態様では、シード層312は、金属層308と同じ材料であり得る。そのような例では、金属層308は、シード層312と区別不能であり得る。いくつかの実施態様では、ビアは、金属層308およびシード層312によって画定され得る。
いくつかの実施態様では、インターポーザ300は、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成され得る。たとえば、新規なインターポーザ300は、いくつかの実施態様では、図1のインターポーザ106に取って代わることができる。
図2および図3A〜図3Bは、酸化層で覆われたインターポーザの基板を示し、ここで、インターポーザは、1つのビアを含む。しかしながら、いくつかの実施態様では、インターポーザは、2つ以上のビアを含むことができる。
酸化層と絶縁層とを含むインターポーザを設ける/製造するための例示的なシーケンス
上記で説明されているように、いくつかの実施態様では、インターポーザは、酸化層と絶縁層(たとえば、ポリマー層)とを含むことができる。
図4A〜図4Cは、酸化層と絶縁層とを含むインターポーザを設ける/製造するためのプロセスの例示的なシーケンスを示す。いくつかの実施態様では、図4A〜図4Cのシーケンスは、1つもしくは複数の図2のインターポーザおよび/または本開示で説明されている他のインターポーザを設ける/製造するために使用され得る。図4Aに示すように、段階1では、基板402が設けられる。いくつかの実施態様では、基板402は、シリコン基板である。シリコン基板は、いくつかの実施態様では、30〜300ミクロン(μm)の間の厚さを有することができる。いくつかの実施態様では、基板402は、ウエハ基板である。段階2では、キャビティ401が基板402内に作成される。異なる実施態様は、キャビティ401を作成するための異なる技術およびプロセスを使用することができる。いくつかの実施態様では、キャビティ401は、基板402内にキャビティ401を穿孔するためにレーザを使用することによって作成される。いくつかの実施態様では、キャビティ401は、パターンエッチング(たとえば、リソグラフィ、化学的プロセス)を使用することによって作成される。段階2は、作成されている1つのキャビティ401を示している。しかしながら、いくつかの実施態様では、複数のキャビティが(順次におよび/または同時に)作成され得る。
段階3では、酸化層404が基板402上に設けられる。いくつかの実施態様では、酸化層404は、基板402の露出面上に設けられる。異なる実施態様は、酸化層404を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、酸化層404は、基板402の表面上に酸化層404(たとえば、酸化シリコン)を形成する酸化性材料(たとえば、空気、水、化学物質)に基板402を曝露することによって設けられる。いくつかの実施態様では、基板402は、酸化層404(たとえば、熱酸化物)を形成するために、酸化環境下(たとえば、炉内)で熱に曝露され得る。いくつかの実施態様では、酸化層404は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板402の第1の曝露の間に基板402の第1の表面(たとえば、上面)に設けられ、次いで、酸化層404は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板402の第2の曝露の間に基板402の第2の表面(たとえば、底面)に設けられる。いくつかの実施態様では、酸化層404は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板402の一度の曝露の間に基板402の表面全体に設けられる。酸化層404は、いくつかの実施態様では、ライナであり得る。
図4Bの段階4では、絶縁層410がインターポーザ上に設けられる。具体的には、絶縁層410は、酸化層404上に設けられる。異なる実施態様は、絶縁層410のための異なる材料を使用することができる。たとえば、絶縁層410は、ポリマー層であり得る。
段階5では、シード層412が、インターポーザ上に設けられる。具体的には、シード層412は、絶縁層410上に設けられる。異なる実施態様は、シード層412のための異なる材料を使用することができる。いくつかの実施態様では、シード層412は、金属層(たとえば、銅層)である。たとえば、シード層412は、無電極銅シード層であり得る。
段階6では、マスキング層406がシード層412上に設けられ得る。いくつかの実施態様では、マスキング層406を設けることは、インターポーザの1つまたは複数の表面(たとえば、上面、底面)にパターン化されたマスク層を設けることを含む。いくつかの実施態様では、リソグラフィが、マスキング層406を選択的にエッチングするために使用され得る。段階6に示すように、マスキング層406の部分は、1つもしく複数のビアまたは1つもしく複数のビアの部分の輪郭を画定することになるパターン/キャビティ(たとえば、キャビティ403、405)を形成するためにエッチングされる。
図4Cの段階7では、金属層408が、キャビティ401、403、および405内に設けられる。金属層408は、インターポーザの基板402内にビアを画定する。異なる実施態様は、金属層408を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、金属層408は、キャビティ401、403、および405内に蒸着、メッキ、および/または貼り付けられ得る。
段階8では、マスキング層406は、酸化層404およびビア(たとえば、金属層408)を有するインターポーザ400を残して除去される。いくつかの実施態様では、マスキング層406を除去することは、シード層412の部分(たとえば、無電極シード層の部分)を除去することを含む。いくつかの実施態様では、ビア(たとえば、金属層408)と絶縁層410との間のシード層412の部分は、残り得る。いくつかの実施態様では、シード層412は、金属層408と同じ材料であり得る。そのような例では、金属層408は、シード層412と区別不能であり得る。いくつかの実施態様では、ビアは、金属層408およびシード層412によって画定され得る。
いくつかの実施態様では、インターポーザ400は、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成され得る。たとえば、新規なインターポーザ400は、いくつかの実施態様では、図1のインターポーザ106に取って代わることができる。
図4A〜図4Cは、酸化層で覆われたインターポーザの基板を示し、ここで、インターポーザは、1つのビアを含む。しかしながら、いくつかの実施態様では、インターポーザは、2つ以上のビアを含むことができる。
酸化層と絶縁層とを含む例示的なインターポーザ
図5は、2つ以上のビアを有する様々なインターポーザを示す。具体的には、図5は、第1のインターポーザ500と、第2のインターポーザ510と、第3のインターポーザ520と、第4のインターポーザ530とを示す。
第1のインターポーザ500は、基板502と、酸化層504と、第1のビア506と、第2のビア507とを含む。基板502は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。第1および第2のビア506〜507は、金属材料(たとえば、銅)であり得る。いくつかの実施態様では、酸化層504は、基板502の表面を酸化環境下(たとえば、炉内)で加熱することによって形成された熱酸化物であり得る。図5は、また、基板502の外側部分(たとえば、外側表面)(たとえば、インターポーザ500の外側表面)には、酸化層504がないことを示す。いくつかの実施態様では、酸化層504が基板502上に設けられた後(たとえば、酸化層がウエハ上に設けられた後)、インターポーザ500がウエハから切り取られたとき、インターポーザ500の外側表面には、酸化層504がなくてもよい。図示していないが、シード層が、ビア(たとえば、第1のビア506および第2のビア507)と酸化層504との間に配置され得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアと同じ材料であり得る。そのように、シード層は、ビアと区別不能であり得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアの一部であり得る。インターポーザを含むウエハは、図6でさらに説明される。
いくつかの実施態様では、酸化層は、また、インターポーザおよび/または基板の外側表面に設けられ得る。
図5の第2のインターポーザ510は、そのようなインターポーザの一例を示す。図5に示すように、第2のインターポーザ510は、基板512と、酸化層514と、第1のビア516と、第2のビア517とを含む。基板512は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。第1および第2のビア516〜517は、金属材料(たとえば、銅)であり得る。いくつかの実施態様では、酸化層514は、基板512の表面を酸化環境下(たとえば、炉内)で加熱することによって形成された熱酸化物であり得る。上記で説明したように、基板512の外側表面(たとえば、インターポーザ510の外側表面)を含んで、基板512の表面全体は、酸化層514で覆われている。いくつかの実施態様では、酸化層514が基板512上に設けられる前に、インターポーザ510がウエハから切り取られたとき、インターポーザ510の外側表面は、酸化層514を含むことができる。図示していないが、シード層が、ビア(たとえば、第1のビア516および第2のビア517)と酸化層514との間に配置され得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアと同じ材料であり得る。そのように、シード層は、ビアと区別不能であり得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアの一部であり得る。
第3のインターポーザ520は、基板522と、酸化層524と、絶縁層525と、第1のビア526と、第2のビア527とを含む。基板522は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。第1および第2のビア526〜527は、金属材料(たとえば、銅)であり得る。いくつかの実施態様では、酸化層524は、基板522の表面を酸化環境下(たとえば、炉内)で加熱することによって形成された熱酸化物であり得る。図5は、また、基板522の外側部分(たとえば、外側表面)(たとえば、インターポーザ520の外側表面)には、酸化層524がないことを示す。いくつかの実施態様では、酸化層524が基板522上に設けられた後(たとえば、酸化層がウエハ上に設けられた後)、インターポーザ520がウエハから切り取られたとき、インターポーザ520の外側表面には、酸化層524がなくてもよい。絶縁層525は、酸化層524上に設けられている。いくつかの実施態様では、絶縁層525は、ポリマー層である。図示していないが、シード層が、ビア(たとえば、第1のビア526および第2のビア527)と絶縁層525との間に配置され得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアと同じ材料であり得る。そのように、シード層は、ビアと区別不能であり得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアの一部であり得る。
第4のインターポーザ530は、基板532と、酸化層534と、絶縁層535と、第1のビア536と、第2のビア537とを含む。基板532は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。第1および第2のビア536〜537は、金属材料(たとえば、銅)であり得る。いくつかの実施態様では、酸化層534は、基板532の表面を酸化環境下(たとえば、炉内)で加熱することによって形成された熱酸化物であり得る。上記で説明したように、基板532の外側表面(たとえば、インターポーザ530の外側表面)を含んで、基板532の表面全体は、酸化層534で覆われている。いくつかの実施態様では、酸化層534が基板532上に設けられる前に、インターポーザ530がウエハから切り取られたとき、インターポーザ530の外側表面は、酸化層534を含むことができる。絶縁層535は、酸化層534上に設けられている。いくつかの実施態様では、絶縁層535は、ポリマー層である。図示していないが、シード層が、ビア(たとえば、第1のビア536および第2のビア537)と酸化層534との間に配置され得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアと同じ材料であり得る。そのように、シード層は、ビアと区別不能であり得る。いくつかの実施態様では、シード層は、ビアの一部であり得る。
いくつかの実施態様では、インターポーザ(たとえば、インターポーザ200、300、400、500、510、520、および530)を設ける/製造するために使用される基板は、ウエハからの基板である。図6は、インターポーザを設けるために使用され得るウエハ600の一例を示す。図6に示すように、ウエハ600は、複数の未切断インターポーザ602を含む。これらのインターポーザ602は、上記で以前に説明した1つもしくは複数の新規なインターポーザ(たとえば、インターポーザ200、300、400、500、510、520、および530)、または、本出願で説明する新規なインターポーザのいずれかであり得る。異なる実施態様は、インターポーザの製造の異なる段階の間に、ウエハからインターポーザを切り取ることができる。いくつかの実施態様では、インターポーザ(たとえば、インターポーザ602)は、酸化層がウエハ/基板上に設けられ、ビアが画定された後、切断される。たとえば、いくつかの実施態様では、インターポーザは、図3Bの段階7、または図4Cの段階8の後に切断される。ウエハの形状は、円形または矩形であり得る。
インターポーザが製造プロセスの異なる段階の間にウエハ600から切断され得るという事実を考慮して、図6に示す未切断インターポーザ602は、完全な/完成したインターポーザ(たとえば、インターポーザ200、300、400、500、510、520、および530)を表すことができ、または、未切断インターポーザ602は、製造されている途中のインターポーザを表すことができる。
酸化層を含む新規のインターポーザを設けるためのシーケンスを説明したが、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための方法をここで説明する。
酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための例示的な方法
図7は、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための例示的な方法を示す。いくつかの実施態様では、図7の方法は、図2、図3B、図4C、および/または図5のインターポーザ、並びに、本開示で説明する他のインターポーザを設ける/製造するために使用され得る。図7に示すように、方法は、(705で)基板を設ける。いくつかの実施態様では、基板は、シリコン基板である。シリコン基板は、いくつかの実施態様では、30〜300ミクロン(μm)の間の厚さを有することができる。基板は、いくつかの実施態様では、ウエハ(たとえば、ウエハ500)から切り取られた単一の一片の基板であり得る。いくつかの実施態様では、(705で)基板を設けることは、ウエハ(たとえば、ウエハ500)を設けることを含むことができる。
方法は、(710で)基板および/またはウエハ内に少なくとも1つのキャビティを設ける。異なる実施態様は、異なる技術およびプロセスを使用することによって少なくとも1つのキャビティを設けることができる。いくつかの実施態様では、(710で)少なくとも1つのキャビティを設けることは、基板(たとえば、基板302)内に少なくとも1つのキャビティ(たとえば、キャビティ301)を穿孔するためにレーザを使用することを含む。いくつかの実施態様では、(710で)少なくとも1つのキャビティを設けることは、パターンエッチング(たとえば、リソグラフィ、化学的プロセス、ドライエッチング、ウェットエッチング)を含む。複数のキャビティが基板内に設けられる例では、キャビティは、基板および/またはウエハ内に順次にまたは同時に設けられ/作成され得る。
方法は、次いで、(715で)基板および/またはウエハ上に酸化層を設ける。いくつかの実施態様では、(715で)酸化層を設けることは、基板の露出面上に酸化層を設けることを含む。異なる実施態様は、異なるように酸化層を設けることができる。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板および/またはウエハの表面上に酸化層(たとえば、酸化シリコン)を形成する酸化性材料(たとえば、空気、水、化学物質)に基板を曝露することによって設けられる。いくつかの実施態様では、基板は、酸化層(たとえば、熱酸化物)を形成するために、酸化環境下(たとえば、炉内)で熱に曝露され得る。いくつかの実施態様では、酸化層は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板の第1の曝露の間に基板の第1の表面(たとえば、上面)に設けられ、次いで、酸化層は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板の第2の曝露の間に基板の第2の表面(たとえば、底面)に設けられる。いくつかの実施態様では、酸化層は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板の一度の暴露の間に基板の表面全体に設けられる。酸化層は、いくつかの実施態様では、ライナであり得る。
方法は、次いで、任意に(720で)絶縁層を設ける。いくつかの実施態様では、(720で)絶縁層を設けることは、酸化層上に絶縁層を設けることを含む。いくつかの実施態様では、絶縁層は、ポリマー層である。
方法は、次いで、(725で)基板中に少なくとも1つのビアを設ける。いくつかの実施態様では、(725で)少なくとも1つのビアを設けることは、基板中に1つまたは複数のビアを画定するために、1つまたは複数のキャビティを金属材料(たとえば、銅)で充填することを含む。1つまたは複数のビアは、酸化層がビアと基板との間にあるように、基板上に設けられる。酸化層は、ビアと基板との間の電気的絶縁を提供するように構成される。異なる実施態様は、異なるように1つまたは複数のビアを設けることができる。
いくつかの実施態様では、(725で)1つまたは複数のビアを設けることは、インターポーザ上にマスキング層(たとえば、マスキング層306)を設けることを含む。具体的には、マスキング層(たとえば、パターン化マスク層)は、基板上にある酸化層上に設けられる。異なる実施態様は、マスキング層を設けるための異なる材料および方法を使用することができる。
いくつかの実施態様では、(725で)1つまたは複数のビアを設けることは、また、パターン化マスク層を設けるために、マスキング層の1つまたは複数の部分を選択的にエッチングすることを含む。異なる実施態様は、マスキング層を選択的にエッチングするための異なる方法を使用することができる。いくつかの実施態様では、1つもしくは複数のビアまたは1つもしくは複数のビアの部分の輪郭を画定するパターン/キャビティ(たとえば、キャビティ303、305)を形成するマスキング層を選択的にエッチングするために、リソグラフィが使用され得る。
いくつかの実施態様では、(725で)1つまたは複数のビアを設けることは、また、パターン/キャビティ内に材料(たとえば、金属材料)を設けることを含む。材料は、インターポーザの基板内の1つまたは複数のビアを画定する。異なる実施態様は、材料を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、材料(たとえば、金属材料)は、パターン/キャビティ内に蒸着、メッキ、および/または貼り付けられ得る。
いくつかの実施態様では、(725で)1つまたは複数のビアを設けることは、また、酸化層と1つまたは複数のビアとを有するインターポーザを残して、マスキング層(たとえば、パターン化マスク層)を除去することを含む。いくつかの実施態様では、マスキング層を除去することは、無電極シード層の一部を除去することを含むことができる。
いくつかの実施態様では、(705で)設けられた基板がウエハ(たとえば、ウエハ600)であるとき、方法は、(たとえば、725の後)公知の切断/ダイシング技術およびプロセスを使用して、ウエハを単一の一片のインターポーザ(たとえば、インターポーザ602)に切断することができる。
酸化層と、ビアと、相互接続部とを有する例示的なインターポーザ
ビアに加えて、インターポーザは、また、相互接続部/トレースを含むことができる。図8は、ビアと相互接続部とを含む例示的なインターポーザを示す。具体的には、図8は、インターポーザ800の一部の側面図および平面図(たとえば、上面図)を示す。図8の側面図は、図8の平面図のAA断面に沿ったインターポーザ800の図である。
インターポーザ800は、基板802と、酸化層804と、第1の金属層806と、第1の相互接続部808と、第2の相互接続部810と、第3の相互接続部812と、第4の相互接続部814とを含む。基板802は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。酸化層804は、基板802の露出面上に形成された層である。いくつかの実施態様では、酸化層804は、インターポーザ800内の電気的絶縁/分離を提供する(たとえば、電気信号が基板を通過するのを防止する)ことができる。第1の金属層806は、インターポーザ800内のビアを画定する。
第1の相互接続部808は、インターポーザ800の第1の表面(たとえば、上面)上の金属層である。第2の相互接続部810は、インターポーザ800の第1の表面(たとえば、上面)上の金属層である。図8に示すように、第1の相互接続部808および第2の相互接続部810は、インターポーザ800に埋設されている。具体的には、相互接続部の1つの表面(たとえば、上面)は、(たとえば、環境に)露出され、相互接続部の側面は、酸化層804によって覆われている。いくつかの実施態様では、第1の相互接続部808および第2の相互接続部810(たとえば、埋設された相互接続部/トレース)は、第1および第2の相互接続部808および810がインターポーザ800の表面と同一平面である(たとえば、整列される)、および/または、インターポーザ800の表面よりも下になるように、インターポーザ800に埋設されている。異なる実施態様は、インターポーザに相互接続部/トレースを異なるように埋設することができる。すなわち、異なる実施態様は、インターポーザの異なる深さに(たとえば、基板および/または酸化層の異なる深さに)相互接続部/トレースを埋設することができる。いくつかの実施態様では、埋設された相互接続部/トレース(たとえば、インターポーザに埋設された相互接続部/トレース)は、インターポーザの基板(たとえば、シリコン)および/または酸化層に埋設された相互接続部/トレースであり得る。いくつかの実施態様では、相互接続部/トレースは、インターポーザに完全に埋設され得る。いくつかの実施態様では、相互接続部/トレースは、インターポーザに部分的に埋設され得る(たとえば、露出された第1の領域、および側面領域の一部を残して、相互接続部/トレース領域の一部のみが埋設され得る)。相互接続部/トレースは、また、実質的に埋設され得、または、相互接続部/トレースの厚さ(たとえば、高さ)の大部分が埋設され得る。いくつかの実施態様では、相互接続部間の間隔は、30ミクロン(μm)以下であり得る。いくつかの実施態様では、相互接続部間の間隔は、2つの隣接する相互接続部の端部間の距離である。いくつかの実施態様では、ビアと隣接する相互接続部との間の間隔は、30ミクロン(μm)以下であり得る。
第3の相互接続部812は、インターポーザ800の第2の表面(たとえば、底面)上の金属層である。第4の相互接続部814は、インターポーザ800の第2の表面(たとえば、底面)上の金属層である。図8に示すように、第3の相互接続部812および第4の相互接続部814は、インターポーザ800に埋設されている。具体的には、相互接続部の1つの表面(たとえば、底面)は、(たとえば、環境に)露出され、相互接続部の側面は、酸化層804によって覆われている。いくつかの実施態様では、第3の相互接続部812および第4の相互接続部814は、第3および第4の相互接続部812および814がインターポーザ800の表面と同一平面である、および/または、インターポーザ800の表面よりも下になるように、インターポーザ800に埋設されている。
インターポーザに相互接続部(たとえば、相互接続部808、810、812、814)を埋設することの1つの利点は、インターポーザの表面の上(たとえば、基板の表面よりも完全に上/基板の表面の上)に設けられたトレース(たとえば、隆起したトレース、表面トレース)を有するインターポーザと比較して、より薄いインターポーザを提供することである。
図8に示すように、酸化層804は、金属層806〜810と基板802との間にある。上記で説明したように、酸化層804は、電気信号が基板802を通過するのを防止する絶縁層を提供する。たとえば、酸化層804は、ビア806と基板802との間の電気的絶縁を提供するように構成され得る。いくつかの実施態様では、酸化層804は、相互接続部/トレース(たとえば、相互接続部808、810、812、814)と基板802との間の電気的絶縁を提供するように構成され得る。
酸化層を含む新規なインターポーザを説明したが、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するためのプロセスのシーケンスをここで説明する。
酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための例示的なシーケンス
図9A〜図9Cは、図8のインターポーザを設ける/製造するためのプロセスの例示的なシーケンスを示す。図9Aに示すように、段階1では、基板902が設けられる。いくつかの実施態様では、基板902は、シリコン基板である。シリコン基板は、いくつかの実施態様では、30〜300ミクロン(μm)の間の厚さを有することができる。いくつかの実施態様では、基板902は、ウエハ基板である。
段階2では、第1のマスキング層901および第2のマスキング層903が、基板902上に設けられる。具体的には、第1のマスキング層901は、基板902の第1の表面(たとえば、上面)上に設けられ、第2のマスキング層903は、基板902の第2の表面(たとえば、底面)上に設けられる。異なる実施態様は、マスキング層を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、マスキング層(たとえば、ハードマスク)は、プラズマ化学気相成長法(PECVD)を使用することによって、または、熱酸化物を設けることによって設けられ得る。
段階3では、複数のマスクキャビティ(たとえば、マスクキャビティ905、907、909、911、913、915)が、マスキング層901および903内に作成される。異なる実施態様は、マスクキャビティを作成するための異なる技術およびプロセスを使用することができる。いくつかの実施態様では、キャビティは、マスキング層901および903に穿孔するためにレーザを使用することによって作成される。いくつかの実施態様では、マスキング層のキャビティ/開口部の下または上のシリコン(たとえば、基板)のいくらかの除去が発生し得る。いくつかの実施態様では、リソグラフィおよびエッチングプロセスが、マスキング層901および903内にマスクキャビティを作成するために使用される。いくつかの実施態様では、キャビティ(たとえば、基板キャビティ)が、また、マスクキャビティの作成の間に基板902内に作成され得る。
段階4では、基板キャビティ(たとえば、基板キャビティ917、919、921、923、925、927)が、基板902内に選択的にエッチングされる。これらの基板キャビティの位置は、いくつかの実施態様では、対応するマスクキャビティの位置に基づいている。異なるプロセスが、基板キャビティを作成するために、基板902を選択的にエッチングするために使用され得る。たとえば、化学的プロセスが、(たとえば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)および/または水酸化カリウム(KOH)を使用して)基板902を選択的にエッチングするために使用され得る。キャビティ/開口部は、ハードマスク(たとえば、マスキング層)の下にアンダーカットを有し得る。
図9Bの段階5では、基板902を通過するホール931が設けられる/作成される。いくつかの実施態様では、ホール931は、基板902内のビアになることになる。いくつかの実施態様では、ホール931は、レーザを使用することによって作成される。しかしながら、異なる実施態様は、ホール931を異なるように設ける/作成することができる。
段階6では、マスキング層901および903は、基板902から除去される。いくつかの実施態様では、マスキング層901および/または903の除去は、任意である。したがって、いくつかの実施態様では、段階6は実施されない場合がある。すなわち、いくつかの実施態様では、マスキング層901および/または903の1つまたは複数の部分は、基板上に残され得る。これは、マスキング層901および/または903が熱酸化物である場合であり得る。いくつかの実施態様では、残りのマスキング層は、基板からの電気的絶縁を提供するように作用することができる/構成され得る。
段階7では、酸化層904が、基板902上に設けられる。いくつかの実施態様では、酸化層904は、基板902の露出面(たとえば、基板902のすべての露出面)上に設けられる。異なる実施態様は、酸化層904を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、酸化層904は、基板902の表面上に酸化層904(たとえば、酸化シリコン)を形成する酸化性材料(たとえば、空気、水、化学物質)に基板902を曝露することによって設けられる。いくつかの実施態様では、基板902は、酸化層904(たとえば、熱酸化物)を形成するために、酸化環境内(たとえば、炉内)で熱に曝露され得る。マスキング層901および/または903が除去されない(段階6)場合には、いくつかの実施態様では、酸化層は、どの残りのマスキング層の上にも形成されない。いくつかの実施態様では、マスキング層は、基板からの電気的絶縁を提供するように作用することができる/構成され得る。いくつかの実施態様では、マスキング層(たとえば、マスキング層901、903)は、熱酸化物であり、したがって、酸化層904と区別不能であり得る。したがって、いくつかの実施態様では、酸化層904は、基板902上の任意の残りのマスキング層901および/または903を含むことができる。
段階8では、金属層が、基板内に設けられたキャビティおよびホールの一部に設けられる。異なる実施態様は、金属層を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、スクリーン印刷プロセスが、基板のキャビティおよびホール内に金属層を設けるために使用される。たとえば、充填導電性ペースト(たとえば、金属材料)が、スクリーン印刷ツールを使用してキャビティ917、919、921およびホール931内に設けられる。いくつかの実施態様では、導電性ペーストで充填されたキャビティ917および919は、相互接続部918および920を形成し、導電性ペーストで充填されたキャビティ921およびホール931は、部分ビア906を形成する。
段階9では、別の金属層が、基板内のキャビティおよびホールの一部に設けられる。異なる実施態様は、金属層を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、スクリーン印刷プロセスが、基板のキャビティおよびホール内に金属層を設けるために使用される。たとえば、充填導電性ペーストが、スクリーン印刷ツールを使用してキャビティ923、925、および927内に設けられる。図示していないが、基板900は、導電性ペーストを設けるために、反転され得る。いくつかの実施態様では、導電性ペーストで充填されたキャビティ925および927は、相互接続部926および928を形成し、導電性ペーストで充填されたキャビティ923は、完全ビア906を形成する。金属層(たとえば、導電性ペースト)が設けられると、いくつかの実施態様では、インターポーザ900は、製造され、完成する。
導電性ペーストは、基板(たとえば、シリコン)内のキャビティ/トレンチを充填し、相互接続部/トレースを形成するので、相互接続部/トレース形状の形状は、キャビティ/トレンチによって画定されることになる。結果として、最小ピッチ(たとえば、幅プラス間隔、2つの隣接する相互接続部/トレース間の中央間距離)は、典型的な隆起したスクリーン印刷トレースよりもはるかに小さくなり得る。たとえば、スクリーン印刷プロセスを使用する2つの隆起したトレース間の最小ピッチは、100ミクロン(μm)である。対照的に、埋設された相互接続部/トレース間の最小ピッチは、30ミクロン(μm)以下であり得る。いくつかの実施態様では、埋設された相互接続部/トレース間の最小ピッチは、10ミクロン(μm)程度の小ささであり得る。
この利点を見る別の方法は、2つの隣接する埋設された相互接続部/トレース間の間隔が、2つの隣接する隆起した相互接続部/トレース間の間隔よりも小さいことである。加えて、埋設された相互接続部/トレースは、隆起したトレースおよび/または完全にインターポーザの表面上にあるトレースよりも良好なインターポーザ(たとえば、基板および/または酸化層)への付着力を有する。これは、より信頼性が高い、より小さいインターポーザ、および/または、相互接続部/トレースのより高い密度/集中度を有するインターポーザを可能にする。
段階10では、はんだボールが、インターポーザ900に設けられる。これらのはんだボール940〜944は、インターポーザ900の相互接続部およびビアに結合され得る。はんだボール940〜944がインターポーザ900に設けられると、インターポーザ900は、プリント回路基板および/またはダイに結合され得る。
上述したように、酸化層904は、電気信号が基板902を通過するのを防止する絶縁層を提供する。たとえば、酸化層904は、ビア906と基板902との間の電気的絶縁を提供するように構成され得る。いくつかの実施態様では、酸化層904は、相互接続部/トレース(たとえば、相互接続部908、910)と基板902との間の電気的絶縁を提供するように構成され得る。
いくつかの実施態様では、インターポーザ900は、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成され得る。たとえば、新規なインターポーザ900は、いくつかの実施態様では、図1のインターポーザ106に取って代わることができる。いくつかの実施態様では、インターポーザ900を設ける/製造するために使用される基板は、ウエハ(たとえば、ウエハ600)からの基板である。
酸化層を含む新規なインターポーザを設けるためのシーケンスを説明したが、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための方法をここで説明する。
複数の絶縁層を有する例示的なインターポーザ
いくつかの実施態様では、インターポーザは、追加の絶縁層を含むことができる。図10は、ビアと、相互接続部と、複数の層とを含むインターポーザの一例を示す。図10は、図10では、インターポーザが追加の絶縁層とはんだボールとを含むことを除いて、図8と同様である。
具体的には、図10は、基板1002と、酸化層1004と、第1の金属層1006と、第1の相互接続部1001と、第2の相互接続部1003と、第3の相互接続部1005と、第4の相互接続部1007とを含むインターポーザ1000を示す。基板1002は、いくつかの実装形態ではシリコン基板であってよい。酸化層1004は、基板1002の露出面上に形成された層である。いくつかの実施態様では、酸化層1004は、インターポーザ1000内の電気的絶縁/分離を提供する(たとえば、電気信号が基板を通過するのを防止する)ことができる。第1の金属層1006は、インターポーザ1000内のビアを画定する。
インターポーザ1000は、また、第1の絶縁層1008と、第2の絶縁層1010と、第1の分配層1009と、第2の分配層1011と、はんだボール1012のセットとを含む。第1の絶縁層1008および第2の絶縁層1010は、誘電体層またはポリマーであり得る。第1の分配層1009および第2の分配層1011は、インターポーザ1000の第1の側面/表面(たとえば、上面)上のビアおよび相互接続部に結合された金属層であり得る。いくつかの実施態様では、第1の分配層1009および第2の分配層1011は、はんだボール1012と第1の金属層(たとえば、ビア)との間、第1の相互接続部1001と第2の相互接続部1003との間の電気経路を提供する。
インターポーザ1000は、また、第3の絶縁層1014と、第4の絶縁層1016と、第1の分配層1015と、第2の分配層1017と、はんだボール1018のセットとを含む。第3の絶縁層1014および第4の絶縁層1016は、誘電体層であり得る。第3の分配層1015および第4の分配層1017は、インターポーザ1000の第2の側面/表面(たとえば、底面)上のビアおよび相互接続部に結合された金属層であり得る。いくつかの実施態様では、第3の分配層1015および第4の分配層1017は、はんだボール1018と第1の金属層(たとえば、ビア)との間、第3の相互接続部1005と第4の相互接続部1007との間の電気経路を提供する。
酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための例示的な方法
図11は、酸化層を含むインターポーザを設ける/製造するための例示的な方法を示す。いくつかの実施態様では、図11の方法は、図8および/または図9A〜9Cのインターポーザ、並びに、本開示で説明する他のインターポーザを設ける/製造するために使用され得る。図11に示すように、方法は、(1105で)基板を設ける。いくつかの実施態様では、基板は、シリコン基板である。シリコン基板は、いくつかの実施態様では、30〜300ミクロン(μm)の間の厚さを有することができる。基板は、いくつかの実施態様では、ウエハ(たとえば、ウエハ600)から切り取られた単一の一片の基板であり得る。いくつかの実施態様では、(1105で)基板を設けることは、ウエハ(たとえば、ウエハ600)を設けることを含むことができる。
方法は、(1110で)基板および/またはウエハ内に複数のキャビティを設ける。第1のキャビティは、基板内のビアのための第1のパターンを画定する。第2のキャビティは、基板上の相互接続部/トレースのための第2のパターンを画定する。異なる実施態様は、異なる技術およびプロセスを使用することによってキャビティを設けることができる。
いくつかの実施態様では、(1110で)基板上の相互接続部/トレースを画定するキャビティを設けることは、1つまたは複数のマスキング層を設けることと、マスキング層および基板内にキャビティを作成することと、1つまたは複数のマスキング層を除去することとを含む。
具体的には、いくつかの実施態様では、(1110で)基板上の相互接続部/トレースを画定するキャビティを設けることは、(1110で)基板の第1の表面(たとえば、上面)上に第1のマスキング層(たとえば、第1のパターン化マスク層)を設けることと、(1110で)基板の第2の表面(たとえば、底面)上に第2のマスキング層(たとえば、第2のパターン化マスク層)を設けることとを含む。異なる実施態様は、マスキング層を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、マスキング層(たとえば、ハードマスク)は、プラズマ化学気相成長法(PECVD)を使用することによって、または、熱酸化物を設けることによって設けられ得る。
いくつかの実施態様では、(1110で)相互接続部/トレースを画定するキャビティを設けることは、また、マスキング層内に複数のマスクキャビティ(たとえば、マスクキャビティ905、907、909、911)を設ける/製造することを含む。異なる実施態様は、マスクキャビティを作成するための異なる技術およびプロセスを使用することができる。いくつかの実施態様では、マスクキャビティは、マスキング層に穿孔するためにレーザを使用することによって作成される。いくつかの実施態様では、リソグラフィおよびエッチングプロセスが、マスキング層内にマスクキャビティを作成するために使用される。
いくつかの実施態様では、(1110で)相互接続部/トレースを画定するキャビティを設けることは、また、基板内に基板キャビティ(たとえば、基板キャビティ917、919)を選択的にエッチングすることを含む。これらの基板キャビティの位置は、いくつかの実施態様では、対応するマスクキャビティの位置に基づいている。異なるプロセスが、基板キャビティを作成するために、基板を選択的にエッチングするために使用され得る。たとえば、化学的プロセスが、(たとえば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)および/または水酸化カリウム(KOH)を使用して)基板を選択的にエッチングするために使用され得る。
いくつかの実施態様では、(1110で)相互接続部/トレースを画定するキャビティを設けることは、また、基板からマスキング層を除去することを含む。
いくつかの実施態様では、(1110で)ビアを画定するキャビティを設けることは、基板(たとえば、基板902)内に少なくとも1つのキャビティを穿孔するためにレーザを使用することを含む。いくつかの実施態様では、(1110で)少なくとも1つのキャビティを設けることは、パターンエッチング(たとえば、リソグラフィ、化学的プロセス、ドライエッチング、ウェットエッチング)を含む。複数のキャビティが基板内に設けられる例では、キャビティは、基板および/またはウエハ内に順次にまたは同時に設けられ/作成され得る。ビアを画定するキャビティを設けることは、いくつかの実施態様では、マスキング層が除去される前に実行され得る。いくつかの実施態様では、ビアを画定するキャビティを設けることは、マスキング層が除去された後に実行される。
方法は、次いで、(1115で)基板および/またはウエハ上に酸化層を設ける。いくつかの実施態様では、(1115で)酸化層を設けることは、基板の露出面上に酸化層を設けることを含む。異なる実施態様は、異なるように酸化層を設けることができる。いくつかの実施態様では、酸化層は、基板および/またはウエハの表面上に酸化層(たとえば、酸化シリコン)を形成する酸化性材料(たとえば、空気、水、化学物質)に基板を暴露することによって設けられる。いくつかの実施態様では、基板は、酸化層(たとえば、熱酸化物)を形成するために、酸化環境下(たとえば、炉内)で熱に曝露され得る。いくつかの実施態様では、酸化層は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板の第1の曝露の間に基板の第1の表面(たとえば、上面)に設けられ、次いで、酸化層は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板の第2の曝露の間に基板の第2の表面(たとえば、底面)に設けられる。いくつかの実施態様では、酸化層は、酸化環境下(たとえば、炉内)での熱への基板の一度の曝露の間に基板の表面全体に設けられる。酸化層は、いくつかの実施態様では、ライナであり得る。
方法は、次いで、(1120で)基板内の少なくとも1つのビアと、インターポーザ(たとえば、基板)上の少なくとも1つの相互接続部とを設ける。いくつかの実施態様では、(1120で)少なくとも1つのビアを設けることは、基板内に1つまたは複数のビアを画定するために、1つまたは複数のキャビティを金属材料(たとえば、銅)で充填することを含む。1つまたは複数のビアは、酸化層がビアと基板とに間にあるように基板上に設けられる。酸化層は、ビアと基板との間の電気的絶縁を提供するように構成される。異なる実施態様は、1つまたは複数のビアを異なるように設けることができる。
いくつかの実施態様では、(1120で)少なくとも1つの相互接続部を設けることは、インターポーザ(たとえば、基板および/または酸化層)上に1つまたは複数の相互接続部を画定するために、1つまたは複数のキャビティを金属材料(たとえば、銅)で充填することを含む。1つまたは複数の相互接続部は、酸化層が相互接続部と基板との間にあるようにインターポーザ(たとえば、基板)上に設けられる。酸化層は、相互接続部と基板との間の電気的絶縁を提供するように構成される。異なる実施態様は、1つまたは複数の相互接続部を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、少なくとも1つの相互接続部を設けることは、インターポーザの表面上に少なくとも1つの埋設された相互接続部を設けることを含み、そこでは、埋め込まれた相互接続部の少なくとも1つの領域は、露出される。
いくつかの実施態様では、(1120で)1つまたは複数のビア/相互接続部を設けることは、インターポーザ上にマスキング層(たとえば、パターン化マスク層)を設けることを含む。具体的には、マスキング層は、基板上にある酸化層上に設けられる。異なる実施態様は、マスキング層を設けるための異なる材料および方法を使用することができる。たとえば、マスキング層は、無電極シード層であり得る。
いくつかの実施態様では、(1120で)1つまたは複数のビア/相互接続部を設けることは、また、マスキング層の1つまたは複数の部分を選択的にエッチングすることを含む。異なる実施態様は、マスキング層を選択的にエッチングするための異なる方法を使用することができる。いくつかの実施態様では、リソグラフィが、1つもしくは複数のビア/相互接続部または1つもしくは複数のビア/相互接続部の部分の輪郭を画定するパターン/キャビティ(たとえば、キャビティ303、305)を形成するマスキング層を選択的にエッチングするために使用され得る。
いくつかの実施態様では、(1120で)1つまたは複数のビア/相互接続部を設けることは、また、パターン/キャビティ内に材料(たとえば、金属材料、導電性ペースト)を設けることを含む。材料は、インターポーザの基板内の1つまたは複数のビア/相互接続部を画定する。異なる実施態様は、材料を異なるように設けることができる。いくつかの実施態様では、材料(たとえば、金属材料)は、パターン/キャビティ内に蒸着、メッキ、および/または貼り付けられ得る。
いくつかの実施態様では、(1120で)1つまたは複数のビア/相互接続部を設けることは、また、酸化層と、1つまたは複数のビア/相互接続部とを有するインターポーザを残して、マスキング層を除去することを含む。いくつかの実施態様では、マスキング層を除去することは、無電極シード層を除去することを含む。
いくつかの実施態様では、(1105で)設けられた基板がウエハ(たとえば、ウエハ600)であるとき、方法は、(たとえば、1120の後)公知の切断/ダイシング技術およびプロセスを使用して、ウエハを単一の一片のインターポーザ(たとえば、インターポーザ602)に切断することができる。
例示的な電子デバイス
図12は、上述の集積回路、ダイ、またはパッケージのいずれかと統合され得る様々な電子デバイスを示す。たとえば、携帯電話1202、ラップトップコンピュータ1204、および固定位置端末1206は、本明細書で説明する集積回路(IC)1200を含み得る。IC1200は、たとえば、本明細書で説明する集積回路、ダイ、またはパッケージのうちのいずれかであり得る。図12に示されたデバイス1202、1204、1206は、例にすぎない。他の電子デバイスは、限定しないが、モバイルデバイス、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、携帯情報端末などのポータブルデータユニット、GPS対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、メータ読取り機器などの固定位置データユニット、通信デバイス、スマートフォン、タブレットコンピュータ、またはデータもしくはコンピュータ命令の記憶もしくは取り出しを行う任意の他のデバイス、またはそれらの任意の組合せを含むIC1200を採用することもできる。
図2、図3A〜図3B、図4A〜図4C、図5、図6、図7、図8、図9A〜図9C、図10、図11、および/または図12に示す1つまたは複数の構成要素、ステップ、特徴、および/または機能は、再配置され得、および/または、単一の構成要素、ステップ、特徴、もしくは機能に結合され得、もしくは、いくつかの構成要素、ステップ、もしくは機能で具体化され得る。追加の要素、構成要素、ステップ、および/または機能は、また、本発明から逸脱することなく追加され得る。
「例示的」という単語は、本明細書では、「例、事例、または例示として役立つ」ことを意味するために使用されている。本明細書で「例示的」として説明されている任意の実施形態または態様は、必ずしも本開示の他の態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、本開示のすべての態様が、議論された特徴、利点、または動作モードを含むことを必要としない。「結合された」という用語は、本明細書では、2つの物体間の直接または間接的な結合を指すために使用されている。たとえば、物体Aが物体Bに物理的に接触し、物体Bが物体Cに接触する場合、物体AおよびCは、それらが互いに直接物理的に接触しない場合であっても、依然として互いに結合されると考えることができる。
また、実施形態は、フローチャート、フロー図、構造図、またはブロック図として示されているプロセスとして説明され得ることに留意されたい。フローチャートは、順次プロセスとして動作を説明することができるが、動作の多くは、並列にまたは同時に実行され得る。加えて、動作の順序は、再配置され得る。プロセスは、その動作が完了すると、終了する。
本明細書に記載の本発明の様々な特徴は、本発明から逸脱することなく、異なるシステムで実現され得る。本開示の前述の態様は、単なる例であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意すべきである。本開示の態様の説明は、例示的であることが意図されており、特許請求の範囲を限定することを意図されていない。そのように、本教示は、他のタイプの装置に容易に適用され得、多くの代替、変更、および変形が当業者には明らかであろう。
100 パッケージ
102 はんだボール
104 パッケージ基板
106 インターポーザ
108 第1のダイ
110 第2のダイ
112 ビアおよび相互接続部
114 ビアおよび相互接続部
200 第1のインターポーザ
202 基板
204 酸化層
206 金属層
210 第2のインターポーザ
212 基板
214 酸化層
215 絶縁層
216 金属層
301 キャビティ
302 基板
303 キャビティ
304 酸化層
305 キャビティ
306 マスキング層
308 金属層
312 シード層
401 キャビティ
402 基板
403 キャビティ
404 酸化層
405 キャビティ
406 マスキング層
408 金属層
410 絶縁層
412 シード層
500 第1のインターポーザ
502 基板
504 酸化層
506 第1のビア
507 第2のビア
510 第2のインターポーザ
512 基板
514 酸化層
516 第1のビア
517 第2のビア
520 第3のインターポーザ
522 基板
524 酸化層
525 絶縁層
526 第1のビア
527 第2のビア
530 第4のインターポーザ
532 基板
534 酸化層
535 絶縁層
536 第1のビア
537 第2のビア
600 ウエハ
602 未切断インターポーザ
800 インターポーザ
802 基板
804 酸化層
806 第1の金属層
808 第1の相互接続部
810 第2の相互接続部
812 第3の相互接続部
814 第4の相互接続部
900 インターポーザ
901 第1のマスキング層
902 基板
903 第2のマスキング層
904 酸化層
905 マスクキャビティ
906 ビア
907 マスクキャビティ
909 マスクキャビティ
911 マスクキャビティ
913 マスクキャビティ
915 マスクキャビティ
917 基板キャビティ
918 相互接続部
919 基板キャビティ
920 相互接続部
921 基板キャビティ
923 基板キャビティ
925 基板キャビティ
926 相互接続部
927 基板キャビティ
928 相互接続部
931 ホール
940 はんだボール
942 はんだボール
944 はんだボール
1000 インターポーザ
1001 第1の相互接続部
1002 基板
1003 第2の相互接続部
1004 酸化層
1005 第3の相互接続部
1006 第1の金属層
1007 第4の相互接続部
1008 第1の絶縁層
1009 第1の分配層
1010 第2の絶縁層
1011 第2の分配層
1012 はんだボール
1014 第3の絶縁層
1015 第1の分配層
1016 第4の絶縁層
1017 第2の分配層
1018 はんだボール
1200 集積回路(IC)
1202 デバイス
1204 デバイス
1206 デバイス

Claims (32)

  1. インターポーザであって、
    基板と、
    前記基板内のビアであって、金属材料を備える、ビアと、
    前記インターポーザの第1の表面に埋設された第1の相互接続部であって、前記第1の相互接続部の第1の領域が露出されている、第1の相互接続部と、
    前記ビアと前記基板との間に配置された酸化層であって、前記酸化層がさらに前記相互接続部と前記基板との間に配置されている、酸化層とを備える、インターポーザ。
  2. 前記基板が、シリコン基板である、請求項1に記載のインターポーザ。
  3. 前記酸化層が、前記基板を熱に曝露することによって形成された熱酸化物である、請求項1に記載のインターポーザ。
  4. 前記酸化層が、前記基板の表面全体を覆っている、請求項1に記載のインターポーザ。
  5. 絶縁層をさらに備える、請求項1に記載のインターポーザ。
  6. 前記絶縁層が、ポリマー層である、請求項5に記載のインターポーザ。
  7. 前記酸化層が、前記基板の第2の表面部分を覆っている、請求項5に記載のインターポーザ。
  8. 前記インターポーザの第2の表面上の第2の相互接続部をさらに備え、前記酸化層がさらに、前記第2の相互接続部と前記基板との間にある、請求項1に記載のインターポーザ。
  9. 前記インターポーザが、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成されている、請求項1に記載のインターポーザ。
  10. 前記酸化層が、前記ビアと前記基板との間の電気的絶縁を提供するように構成されている、請求項1に記載のインターポーザ。
  11. 前記インターポーザが、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれている、請求項1に記載のインターポーザ。
  12. 装置であって、
    基板と、
    前記基板内のビアであって、金属材料を備える、ビアと、
    前記装置の第1の表面に埋設された第1の相互接続部であって、前記第1の相互接続部の第1の領域が露出されている、第1の相互接続部と、
    前記ビアと前記基板との間の電気的絶縁のための手段であって、前記電気的絶縁のための手段がさらに、前記第1の相互接続部と前記基板との間にある、電気的絶縁のための手段とを備える、装置。
  13. 前記基板が、シリコン基板である、請求項12に記載の装置。
  14. 前記電気的絶縁のための手段が、前記基板を熱に曝露することによって形成された熱酸化物である酸化層を備える、請求項12に記載の装置。
  15. 前記電気的絶縁のための手段が、前記基板の表面全体を覆っている酸化層を備える、請求項12に記載の装置。
  16. 前記電気的絶縁のための手段が、酸化層と絶縁層とを備える、請求項12に記載の装置。
  17. 前記絶縁層が、ポリマー層である、請求項16に記載の装置。
  18. 前記酸化層が、前記基板の第2の表面部分を覆っている、請求項16に記載の装置。
  19. 前記装置の第2の表面上の第2の相互接続部をさらに備え、酸化層がさらに、前記第2の相互接続部と前記基板との間にある、請求項12に記載の装置。
  20. 前記装置が、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成されているインターポーザである、請求項12に記載の装置。
  21. 前記装置が、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれている、請求項12に記載の装置。
  22. インターポーザを設けるための方法であって、
    基板を設けるステップと、
    前記基板上に酸化層を設けるステップと、
    前記基板内にビアを設けるステップであって、前記ビアが金属材料を備え、前記ビアが、前記酸化層が前記ビアと前記基板との間にあるように前記基板内に設けられる、ステップと、
    第1の相互接続部が前記インターポーザの第1の表面に埋設され、前記酸化層が前記第1の相互接続部と前記基板との間にあるように、前記基板内に前記第1の相互接続部を設けるステップであって、前記第1の相互接続部の第1の領域が露出されている、ステップとを含む、方法。
  23. 前記基板が、シリコン基板である、請求項22に記載の方法。
  24. 前記酸化層が、前記基板を熱に曝露することによって形成された熱酸化物である、請求項22に記載の方法。
  25. 前記酸化層が、前記基板の表面全体を覆っている、請求項22に記載の方法。
  26. 絶縁層を設けるステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  27. 前記絶縁層が、ポリマー層である、請求項26に記載の方法。
  28. 前記絶縁層を設けるステップが、前記酸化層上に前記絶縁層を設けるステップを含む、請求項26に記載の方法。
  29. 第2の相互接続部が前記基板の第2の表面に埋設され、前記酸化層が前記第2の相互接続部と前記基板との間にあるように前記基板内に前記第2の相互接続部を設けるステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  30. 前記インターポーザが、プリント回路基板(PCB)と少なくとも1つのダイとの間に配置されるように構成されている、請求項22に記載の方法。
  31. 前記酸化層が、前記ビアと前記基板との間の電気的絶縁を提供するように構成されている、請求項22に記載の方法。
  32. 前記インターポーザが、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、固定位置端末、タブレットコンピュータ、および/またはラップトップコンピュータのうちの少なくとも1つに組み込まれている、請求項22に記載の方法。
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