JP2017073560A5 - - Google Patents

Claims (20)

1. 多重チップ積層体を組み立てる際の使用のための少なくとも第１の集積回路を形成する方法であって、
   第１のウエハに形成された少なくとも第１の集積回路内に第１の複数のスルーシリコンビア開口をパターニングし及びエッチングすることと、
   前記第１の複数のスルーシリコンビア開口内に１つ以上の伝導性層を形成して、熱を熱的に伝導させるために前記第１の集積回路内に第１の複数のスルーシリコンビア構造を形成することと、を備え、
   前記第１の複数のスルーシリコンビア開口は、
   前記第１の集積回路内に形成されるいずれの能動回路領域をも貫通せずに第１の側から前記第１の集積回路の全体を通って第２の側に延びる少なくとも第１のスルーシリコンビア開口と、
   前記第１の集積回路内に形成されるいずれの能動回路領域まで前記第１の側から下に向かって延びるが通過はしない少なくとも第２のスルーシリコンビア開口と、を有しており、
   前記第２の側を覆う第２のウエハに形成された第２の複数のスルーシリコンビア構造が前記第１の複数のスルーシリコンビア構造に位置合わせされて接触するように、前記第２のウエハを前記第２の側に接合することを更に備える方法。
2. 第３のウエハ内に形成される第３の複数のスルーシリコンビア構造が前記第１のウエハ内の前記第１の複数のスルーシリコンビア構造に位置合わせされて接触するように、前記第１の側を第３のウエハに接合することを更に備える請求項１の方法。
3. 前記第１の複数のスルーシリコンビア開口をパターニングし及びエッチングすることは、前記第１の集積回路の上に形成される少なくとも第１の誘電体層内に前記第１の複数のスルーシリコンビア開口をパターニングし及びエッチングすることを備える請求項１の方法。
4. 前記第１の複数のスルーシリコンビア開口をパターニングし及びエッチングすることは、
   前記第１の集積回路の上にフォトレジスト層を堆積させることと、
   前記フォトレジスト層をパターニング及びエッチングして、前記第２のスルーシリコンビア開口のための第２のパターン開口よりも大きい前記第１のスルーシリコンビア開口のための第１のパターン開口を備える前記第１の集積回路のためのエッチングマスクを形成することと、
   前記エッチングマスクを用いて前記第１の集積回路を選択的にエッチングして、いずれの能動回路領域をも貫通せずに前記第１の集積回路を通って前記第１のスルーシリコンビア開口を延ばすと共に、前記第１の集積回路内に形成される任意の能動回路領域まで下に向かうが通過はしないで前記第２のスルーシリコンビア開口を延ばすことと、を更に備える請求項１の方法。
5. 別のウエハ内の少なくとも第２の集積回路内に第２の複数のスルーシリコンビア開口をパターニングし及びエッチングすることと、
   前記第２の複数のスルーシリコンビア開口内に１つ以上の伝導性層を形成して前記第１の複数のスルーシリコンビア構造との位置合わせのために位置させられる第２の複数のスルーシリコンビア構造を形成することと、
   前記第１の集積回路及び前記第１の複数のスルーシリコンビア構造が内部に形成される第１のウエハに前記別のウエハを、前記別のウエハ内に形成される前記第２の複数のスルーシリコンビア構造が前記第１のウエハ内の前記第１の複数のスルーシリコンビア構造に位置合わせされて接触して熱を熱的に伝導させるように接合することと、を更に備え、
   前記第２の複数のスルーシリコンビア開口は、
   前記第２の集積回路内に形成されるいずれの能動回路領域をも貫通せずに前記第２の集積回路の全体を通って延びる少なくとも第３のスルーシリコンビア開口と、
   前記第２の集積回路内に形成される能動回路領域まで下に向かって延びるが通過はしない少なくとも第４のスルーシリコンビア開口と、を備える請求項１の方法。
6. 前記第１の複数のスルーシリコンビア開口をパターニングし及びエッチングすることは、前記第１の集積回路にわたり実質的に均一に分布するように前記第１の複数のスルーシリコンビア開口をパターニングし及びエッチングすることを備える請求項１の方法。
7. １つ以上の伝導性層を形成することは前記第１の複数のスルーシリコンビア開口内に銅を電気メッキすることを備える請求項１の方法。
8. 前記第１の複数のスルーシリコンビア構造と熱的に接触するヒートシンクを形成することを更に備える請求項１の方法。
9. １つ以上の伝導性層を形成することは、前記第１の複数のスルーシリコンビア開口内に１つ以上の伝導性層を堆積させて、１つ以上の能動回路領域のいずれをも貫通せずに前記第１の集積回路の全体を通って延びる少なくとも第１の熱的伝導性スルーシリコンビア構造と、前記第１の集積回路内で前記１つ以上の能動回路領域の１つに向かって前記第１の集積回路を部分的に通って延びる第２の熱的伝導性スルーシリコンビア構造と、を形成することを備える請求項１の方法。
10. 複数のデバイス層を有する集積回路を作製する方法であって、
    複数のチップ区域を備える第１のウエハ基板を提供することと、
    前記複数のチップ区域の各々内に第１の伝導性スルーシリコンビア構造を形成することと、
    前記複数のチップ区域の各々内に第２の伝導性スルーシリコンビア構造を形成することと、を備え、
    各チップ区域は前記第１のウエハ基板の第１の側に形成される１つ以上の能動回路領域を備え、前記第１の伝導性スルーシリコンビア構造は、前記１つ以上の能動回路領域のいずれをも貫通せずに前記第１のウエハ基板の第１の側から前記第１のウエハ基板を通って前記第１のウエハ基板の第２の側に延びており、前記第２の伝導性スルーシリコンビア構造は、前記第１のウエハ基板内のいずれの能動回路領域をも貫通せずに前記第２の側から前記第１のウエハ基板を部分的に通って前記第１の側に向かって延びるが、前記第１の側に達しておらず、
    前記第１の側を覆う第２のウエハ基板を前記第１の側に接合すること、を更に備える方法。
11. 前記第１のウエハ基板を提供することはシリコンウエハ基板層を提供することを備える請求項１０の方法。
12. 第１及び第２の伝導性スルーシリコンビア構造を形成することは、
    第１のスルーシリコンビア開口が前記第２の側から前記第１のウエハ基板を通って前記第１の側に延び、且つ、第２のスルーシリコンビア開口が、前記第１のウエハ基板内で前記１つ以上の能動回路領域に達することなく、前記第２の側から前記第１のウエハ基板を部分的に通って前記第１の側に向かうが前記第１の側に達することなく延びるように、前記第１のウエハ基板の第２の側の前記複数のチップ区域の各々内に前記第１及び第２のスルーシリコンビア開口を選択的にエッチングすることと、
    前記複数のチップ区域の各々内の前記第１及び第２のスルーシリコンビア開口内に１つ以上の伝導性層を形成して前記第１及び第２の伝導性スルーシリコンビア構造を形成することと、を備える請求項１０の方法。
13. 第１及び第２のスルーシリコンビア開口を選択的にエッチングすることは、
    前記第１のウエハ基板の前記第２の側の上にフォトレジスト層を堆積させることと、
    前記フォトレジスト層をパターニング及びエッチングして、前記第２のスルーシリコンビア開口のための第２のパターン開口よりも大きい前記第１のスルーシリコンビア開口のための第１のパターン開口を備えるエッチングマスクを形成することと、
    前記エッチングマスクを用いて前記第１のウエハ基板を異方性エッチングして、いずれの能動回路領域をも貫通せずに前記第１のウエハ基板を通って前記第１のスルーシリコンビア開口を延ばすと共に、前記１つ以上の能動回路領域のいずれをも通って延びることなしに前記第１のウエハ基板を部分的に通って前記第２のスルーシリコンビア開口を延ばすことと、を備える請求項１２の方法。
14. １つ以上の伝導性層を形成することは前記第１及び第２のスルーシリコンビア開口内に銅を電気メッキすることを備える請求項１２の方法。
15. 第１及び第２の伝導性スルーシリコンビア構造を形成することは、
    前記１つ以上の能動回路領域の外側に位置する相対的に大きいマスク開口の第１のセットと前記１つ以上の能動回路領域の上に位置する相対的に小さいマスク開口の第２のセットとを前記複数のチップ区域の各々内に画定するように前記第１のウエハ基板の第２の側の上にエッチングマスクを形成することと、
    前記エッチングマスクを用いて前記第１のウエハ基板を異方性エッチングして、前記第１のウエハ基板を通って延びるスルーシリコンビア開口の第１のセットを相対的に大きいマスク開口の前記第１のセットの下方に、及び前記第１のウエハ基板を部分的にのみ通って延びるスルーシリコンビア開口の第２のセットを相対的に小さいマスク開口の前記第２のセットの下方に、形成することと、
    前記複数のチップ区域の各々内のスルーシリコンビア開口の前記第１のセット及びスルーシリコンビア開口の前記第２のセット内に１つ以上の伝導性層を形成して伝導性スルーシリコンビア構造を形成することと、を備える請求項１０の方法。
16. 前記エッチングマスクを形成することは、前記第１のウエハ基板の前記第１の側に接合される第２のウエハ基板内に形成される任意の伝導性スルーシリコンビア構造と位置が一致すべく前記１つ以上の能動回路領域の外側に位置させられる相対的に大きいマスク開口の前記第１のセットを画定するように前記エッチングマスクを形成することを備える請求項１５の方法。
17. 複数のチップ区域を備える前記第２のウエハ基板を提供することと、
    前記第２のウエハ基板の前記複数のチップ区域の各々内に伝導性スルーシリコンビア構造の第１のセットを形成することと、
    前記第２のウエハ基板内の伝導性スルーシリコンビア構造の前記第１のセットの各々が前記第１のウエハ基板内の対応する第１の伝導性スルーシリコンビア構造に接触すべく位置合わせされるように前記第２のウエハ基板の第２の側を前記第１のウエハ基板の前記第１の側に接合することと、を更に備え、
    各チップ区域は前記第２のウエハ基板の第１の側に形成される１つ以上の能動回路領域を備え、伝導性スルーシリコンビア構造の前記第１のセットは前記第２のウエハ基板の前記第１の側に形成される前記１つ以上の能動回路領域のいずれをも貫通せずに前記第２のウエハ基板の前記第２の側から前記第２のウエハ基板を通って前記第２のウエハ基板の前記第１の側に延び、前記第２のウエハ基板内の伝導性スルーシリコンビア構造の前記第１のセットの各々は前記第１のウエハ基板内の対応する第１の伝導性スルーシリコンビア構造との位置合わせのために位置決めされる請求項１０の方法。
18. 複数のチップ区域を備える前記第２のウエハ基板を提供することと、
    前記第２のウエハ基板の前記複数のチップ区域の各々内に伝導性スルーシリコンビア構造の第２のセットを形成することと、
    前記第２のウエハ基板内の伝導性スルーシリコンビア構造の前記第２のセットの各々が前記第１のウエハ基板内の対応する第１の伝導性スルーシリコンビア構造に接触すべく位置合わせされるように前記第２のウエハ基板の第２の側を前記第１のウエハ基板の前記第１の側に接合することと、を更に備え、
    各チップ区域は前記第２のウエハ基板の第１の側上に形成される１つ以上の能動回路領域を備え、伝導性スルーシリコンビア構造の前記第２のセットは前記第２のウエハ基板の前記第１の側に形成される前記１つ以上の能動回路領域のいずれをも貫通することなく、前記第２のウエハ基板の前記第２の側から前記第２のウエハ基板を部分的にのみ通って前記第２のウエハ基板の前記第１の側に向かうが前記第１の側に達することなく延び、前記第２のウエハ基板内の伝導性スルーシリコンビア構造の前記第２のセットの各々は前記第１のウエハ基板内の対応する第１の伝導性スルーシリコンビア構造との位置合わせのために位置決めされる請求項１０の方法。
19. 複数のチップ区域を備える前記第２のウエハ基板を提供することと、
    前記第２のウエハ基板の前記複数のチップ区域の各々内に伝導性スルーシリコンビア構造の第２のセットを形成することと、
    前記第１のウエハ基板内の前記第１及び第２の伝導性スルーシリコンビア構造の各々が前記第２のウエハ基板内の伝導性スルーシリコンビア構造の前記第２のセットの対応する１つに接触すべく位置合わせされるように前記第２のウエハ基板の第１の側を前記第１のウエハ基板の第２の側に接合することと、を更に備え、
    各チップ区域は前記第２のウエハ基板の第１の側上に形成される１つ以上の能動回路領域を備え、伝導性スルーシリコンビア構造の前記第２のセットは前記第２のウエハ基板の前記第１の側に形成される前記１つ以上の能動回路領域のいずれをも貫通せずに前記第２のウエハ基板の第２の側から前記第２のウエハ基板を通って前記第２のウエハ基板の前記第１の側に延びる請求項１０の方法。
20. 第１の基板層、第１の誘電体層、第２の基板層及びヒートシンクを備える複数のデバイス層を有する集積回路であって、
    前記第１の基板層は、第１の側と、第１の能動回路区域が形成される第２の側と、前記第１の能動回路区域を貫通することなしに第１の側から前記第１の基板層を通って第２の側に延びる熱的又は電気的伝導性スルーシリコンビア構造の第１のセットと、前記第１の能動回路区域から熱を伝導させるために前記第１の側から前記第１の基板層を部分的に通って前記第１の能動回路区域に向かうが前記第１の能動回路区域に達しないように延びる熱的伝導性スルーシリコンビア構造の第２のセットと、を備え、
    前記第１の誘電体層は前記第１の基板層の前記第１の側の上に形成され、前記第１の誘電体層は、前記第１の誘電体層を通って延びると共に熱的又は電気的伝導性スルーシリコンビア構造の前記第１のセット及び熱的伝導性スルーシリコンビア構造の前記第２のセットと位置が一致する熱的又は電気的伝導性スルーシリコンビア構造の第３のセットを備え、
    前記第２の基板層は前記第１の誘電体層の上に形成され、前記第２の基板層は、第１の側と、第２の能動回路区域が形成される第２の側と、前記第１の誘電体層内の熱的又は電気的伝導性スルーシリコンビア構造の前記第３のセットとの位置合わせのために前記第２の基板層を通って延びる熱的又は電気的伝導性スルーシリコンビア構造の第４のセットと、前記第２の能動回路区域から熱を伝導させるために前記第２の基板層を部分的にのみ通って前記第２の能動回路区域に向かうが前記第２の能動回路区域に達しないように延びる熱的伝導性スルーシリコンビア構造の第５のセットと、を備え、
    前記ヒートシンクは前記第２の基板層の上に形成されて伝導性スルーシリコンビア構造の前記第１、第２、第３、第４及び第５のセットと熱的に接触し、
    伝導性スルーシリコンビア構造の前記第１のセットは、前記第１の基板層の下方において前記第１の基板層の第２の側を覆う他のデバイス層と熱的又は電気的に接触する集積回路。