JP2024019051A - 熱管理構造及び熱管理構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージ構造及びパッケージ構造を形成する方法を提供する。【解決手段】パッケージ構造は、前面１０１Ｆ及び前面の反対側の裏面１０１Ｂを有する第一の基板１０１と、裏面１０１Ｂの上方に熱管理構造１と、を含む。熱管理構造１は、第一の基板１０１の裏面１０１Ｂに熱的に結合された第一の銅－リン合金層１ｃを含む。パッケージ構造は、第一の銅－リン合金層１ｃと第一の基板１０１の裏面１０１Ｂとの間に第一の接着層１ａと、第一の接着層１ａと第一の銅－リン合金層１ｃとの間に第一の拡散バリア層１ｂと、をさらに備える。パッケージ構造は、第一の銅－リン合金層１ｃがＣｕ３Ｐからなる。【選択図】図１

Description

（優先権主張及び相互参照）
本出願は、２０２２年７月２８日に出願された米国非仮出願第１７／８１５，６１３号、及び２０２３年６月１２日に出願された米国非仮出願第１８／３３３，１３０号の優先権を主張し、これらの開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

２０２２年３月１８日に出願された米国非仮出願第１７／６９７，９３７号に記載された明細書及び図面は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、熱管理構造及び熱管理構造の製造方法に関する。

集積回路（ＩＣ）産業は、指数関数的な成長を経験している。ＩＣの材料及び設計における技術的進歩は、各世代が前世代よりも小型で複雑な回路を有するＩＣの世代を生み出してきた。ＩＣの進化の過程で、機能密度（すなわち、ダイ面積あたりの相互接続されたデバイスの数）は一般に増加し、ジオメトリサイズ（すなわち、製造プロセスを使用して作成できる最小のコンポーネント（又はライン））は小さくなってきた。このような微細化プロセスは、一般に生産効率を高めるというメリットをもたらす。

半導体デバイス及び集積回路は、携帯電話及びその他の電子機器等、様々な電子用途に広く使用されている。ウェーハのダイは、ウェーハレベルで他の半導体デバイス及びダイと一緒に処理され、パッケージングされることがあり、ウェーハレベルパッケージングのために、様々な技術が開発されてきた。例えば、ウェーハレベルのパッケージは、対処すべき多くの問題に直面している。

熱放散が悪く、熱管理を実現する能力がないことは、半導体構造及びマイクロエレクトロニクスパッケージの大きな問題である。半導体構造及びマイクロエレクトロニクスパッケージには、電子デバイスの歩留まり、性能、及び信頼性にとって望ましくない局所的な過熱が発生する可能性がある。

本開示の態様は、添付の図と一緒に読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。当業界の標準的な慣行に従って、様々なフィーチャは、縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。実際、様々なフィーチャの寸法は、議論を明確にするために、任意に大きくすることも、小さくすることもある。

本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、半導体構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階におけるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における図７Ｂの半導体構造の上面図である。 本開示のいくつかの実施形態に従った、製造作業の中間段階における図７Ｂの半導体構造の上面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階におけるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態による、図９Ａに示すパッケージ構造の透視図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。 本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造の断面図である。

以下の開示は、提供される主題の異なるフィーチャを実施するために、多くの異なる実施形態又は例を提供する。本開示を簡略化するために、コンポーネント及び編成の具体例を以下で説明する。当然、これらは単なる例であり、限定を意図するものではない。例えば、以下の説明において、第二のフィーチャの上方に（ｏｖｅｒ）、又はその上に（ｏｎ）第一のフィーチャを形成することは、第一及び第二のフィーチャが直接接触して形成される実施形態を含んでもよいし、また第一及び第二のフィーチャが直接接触しないように、第一及び第二のフィーチャの間に追加のフィーチャを形成し得る実施形態を含んでもよい。さらに、本開示では、様々な例において、参照番号及び／又は文字を繰り返すこともある。この繰り返しは、単純化及び明確化を目的としており、それ自体では、議論される様々な実施形態及び／又は構成の間の関係を指示するものではない。

さらに、「下方に」、「下に」、「下部」、「上に」、「上部」等の空間的に相対的な用語は、本明細書では、説明を容易にするために、１つの要素又はフィーチャについて、図面に示すような別の要素又はフィーチャに対する関係を説明するために使用することもある。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されている。装置は、別の向きを向いていてもよく（９０°又は他の向きに回転されてもよく）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、同様に、それに応じて解釈されてもよい。

本開示の広い範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の例に示す数値は、可能な限り正確に報告されている。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。また、本明細書で使用される場合、「およそ」、「実質的に」、「実質」、「約」という用語は、少しの変動を述べ、説明するために用いられる。事象又は状況と結び合わせて用いるとき、これらの用語は、当該事象又は状況が正確に生じる場合も、当該事象又は状況が近似的に生じる場合も指すことができる。例えば、数値と結び合わせて使うとき、これらの用語は、当該数値の±１０％以下の変動の範囲を指すことができ、例えば、±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下の範囲である。例えば、２つの数値が「実質的に」同じ又は等しいとみなすことができるのは、当該２つの数値の差がこれらの数値の平均の±１０％以下である場合、例えば、±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下の場合である。例えば、「実質的に」平行とは、角度の変動の範囲が０°に対して±１０°以下であること、例えば、±５°以下、±４°以下、±３°以下、±２°以下、±１°以下、±０．５°以下、又は±０．１°以下、又は±０．０５°以下であることを指すことができる。例えば、「実質的に」垂直とは、角度の変動の範囲が９０°に対して±１０°以下であること、例えば、±５°以下、±４°以下、±３°以下、±２°以下、±１°以下、±０．５°以下、又は±０．１°以下、又は±０．０５°以下であることを指すことができる。したがって、反対に示されない限り、本開示及び添付の特許請求の範囲に提示される数値パラメータは、所望に応じて変化し得る近似である。少なくとも、各数値パラメータは、報告された有効桁数を考慮して、通常の丸め技術を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。範囲は、本明細書では、１つのエンドポイントから別のエンドポイントまで、すなわち、２つのエンドポイントの間として表すことができる。本明細書に開示される全ての範囲は、特に明記しない限り、エンドポイントを含む。

放熱不良の問題は、電子デバイスで、よく見られる。具体的には、従来の放熱シートは、サイズが大きく、重たく、非常に厚いので、高度なパッケージ構造等の電子デバイスに適用することが難しく、電子デバイスの小型化の傾向に反する場合がある。さらに、従来の放熱シートは重すぎるので、歪み／応力耐性が低い高度な技術的フィーチャを含み得る隣接するマイクロ電子デバイスに関する信頼性の問題を引き起こす。他の比較実施形態では、従来の熱界面材料（熱放散ペースト等のＴＩＭ）は、信頼性の問題を起こしやすい。特に、ＴＩＭは、乾燥条件下で破裂することもあり、ＴＩＭは、湿潤条件下で気泡（これはさらに亀裂を引き起こし得る）を生成することもある。このような問題のために、特に、信頼性に関して非常に高い要件を有する自動車電子機器、航空電子工学、又は他の産業におけるＴＩＭの適用が妨げられている。他の比較実施形態では、実質的に純粋な銅を放熱シートとして使用すると、銅の酸化の問題に直面することがあり、これは、信頼性の問題に直面する傾向がある。

したがって、本開示は、様々なタイプのデバイスに高度に適合し、より小型、より薄型、より軽量であり得る熱管理構造を提供する。特に、銅－リン合金（Ｃｕ_３Ｐ等）は、半導体デバイス、パッケージ、ウェーハ、ウェーハ基板、集積回路（ＩＣ）、プリント回路基板（ＰＣＢ）、インターポーザ、再配線層、コア基板、コアレス基板、セラミック基板、ボンディング構造、バンプ構造等の様々なタイプの用途において放熱構造に組み込むことができる。いくつかの実施形態では、銅－リン合金層は、無電解めっき又は電気めっき作業を行うことによって形成されてもよい。米国非仮出願第１７／６９７，９３７号（発明の名称：Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｏｐｐｅｒ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ａｌｌｏｙ ａｎｄ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。めっき技術の詳細は、前述の組み込まれた参考文献を参照することによって見出すことができる。例えば、銅－リン合金は、めっき溶液中にリン系化学物質及び銅系化学物質を提供することによって形成されてもよく、リン系化学物質は、以下の化学物質、すなわち、ホスフィン（ＰＨ_３）、塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ_３）、又は三塩化リン（ＰＣｌ_３）のうちの１つとすることができる。対照として、銅系化学物質は、以下の化学物質、すなわち、硫酸銅（ＩＩ）（ＣｕＳＯ_４）又はピロリン酸銅（ＩＩ）（Ｃｕ_２Ｐ_２Ｏ_７）のうちの１つとすることができる。いくつかの実施形態では、形成された銅－リン合金は、改善された品質及び湿潤性を示し、それによって、デバイス性能をさらに改善することができる。

本開示では、熱管理のための手段が、図１～図１４を参照してそれぞれ論じられるように、様々なタイプのパッケージ構造又は半導体構造のために提供される。いくつかの実施形態は、熱管理構造がダイの裏面に電気めっきされたパッケージ構造を、底部側面冷却（ＢＳＣ）方法の代わりに、より良く周知の頂部側面冷却（ＴＳＣ）方式で提供する。したがって、この構造の熱管理を改善することができる（リードの熱抵抗は、露出したパッケージ頂部側面と比較してはるかに高いため）であって、熱管理のための手段は、放熱を改善するのにも、局所的な過熱の問題を緩和するために熱を逃がすのにも役立つことができる（例えば、高電圧パワーデバイスが、デバイスのある位置の温度が閾値を上回るのを防止し、温度の上昇速度を遅くし、信頼性を増大させる）。

さらに、本開示では、銅－リン合金（Ｃｕ_３Ｐ等）は、より緻密な構造を有し、耐食性、耐摩耗性、湿潤性、強度、靭性、適合性、加工性等を改善することができる。さらに、銅－リン合金（Ｃｕ_３Ｐ等）を含む放熱構造は、従来の放熱板及び従来の熱界面材料（放熱ペースト等）と比較して、熱伝導率と電気伝導率が高い。

本開示におけるリン化銅（Ｉ）（Ｃｕ_３Ｐ）は、非化学量論的化合物Ｃｕ_３－ｘＰを含んでもよく、いくつかの実施形態では、ｘは、０．１未満として、銅が不足したＣｕ_３Ｐにすることもできる。言い換えれば、リン化銅（Ｉ）中のリン成分（例えば、重量パーセントで計算される）は、約１３．９８％～約１４．３９％の範囲であってもよい。

銅－リン合金（特にＣｕ_３Ｐ）の前述の利点は、より良好な全体的なデバイス性能を提供し、半導体構造の製造作業とのそのような高い適合性によって、デバイス特性を更に強化できるパッケージ構造の構成を変更するための潜在能力を高めることが可能になる。場合によっては、従来の放熱デバイスの適合性及び加工性が欠如していることによって、パッケージング技術における適用の潜在能力が制限されることがある。

本開示は、銅－リン合金（特にＣｕ_３Ｐ）を形成するためのめっき作業を利用し、これは、半導体デバイス、パッケージ、ウェーハ、ウェーハ基板、ＰＣＢ、ＩＣ、インターポーザ、再配線層、コア基板、コアレス基板、セラミック基板、ボンディング構造、バンプ構造等を形成するための様々なタイプのプロセスに適合することができる。

いくつかの実施形態では、銅－リン（Ｃｕ_３Ｐを含んでもよい）は、無電解めっき又は電気めっきの技術によって形成されてもよい。無電解めっき（化学めっき又は自己触媒めっきとも称され得る）は、液体浴中の金属カチオンの自己触媒化学還元によって、様々な材料上に金属又は金属含有合金コーティングを生成する一種の技術であって、めっきされるワークピースは還元剤に浸漬され、還元剤は、特定の材料によって触媒されると、金属イオンを、ワークピース上にコーティングを形成する金属に変化させる。一般に、無電解めっき技術の利点は、適合性及び製品品質を含む。場合によっては、無電解めっき技術は、導電性ワークピース及び非導電性ワークピースの両方に適用することができ、小型のワークピース又は表面積が小さいワークピースにも適用可能である。さらに、無電解めっき技術によって形成されるコーティング層は、電気めっき技術と比較して、より高い耐食性及び／又はより高い耐摩耗性を示し得る。

対照的に、電気めっきは、外部から発生する電流を印可することによって、様々な材料に金属コーティングを形成する技術である。電気めっき技術の利点には、より高い効率及びより高いスループットを含む。

一般に、無電解めっきや電気めっき作業を使用して、銅－リンの厚さを制御することは容易であり、銅－リンを含む熱管理構造の厚さが薄くても、そのような膜は、依然として優れた熱管理特性を示す。

接着層１ａと、接着層１ａの上方の拡散バリア層１ｂと、拡散バリア層１ｂの上方の銅－リン合金層１ｃ（Ｃｕ_３Ｐを含んでもよい）とを含む熱管理構造１を含む半導体構造の実施形態について、図１を参照して以下に説明する。

図１を参照すると、図１は、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。基板１０１が提供され、基板１０１は、前面１０１Ｆと、前面１０１Ｆから離れる方を向く裏面１０１Ｂとを含む。

いくつかの実施形態では、基板１０１は、所定の厚さまで薄くされ、例えば、基板１０１の厚さＴ１０１が約２０μｍ～約５０μｍになるまで、基板１０１が薄くされる。いくつかの実施形態では、所定のダイシングエリア１０１Ｄが基板１０１内に画定され、その後、ダイシングエリア１０１Ｄに合わせて基板１０１を分割することができる。いくつかの実施形態では、ハーフカットダイシング作業を実行し、基板１０１の中央の位置まで延在する溝を作成し、基板１０１の各部分は、一時的にまだ分離されていない。いくつかの代替実施形態では、スクライブラインを基板に形成して、後にダイシングされるエリアを画定することができる。

いくつかの実施形態では、基板１０１は、フォトリソグラフィプロセスのために、上下逆に反転される。すなわち、基板１０１の裏面１０１Ｂは、上方を向いている。リフトオフ法を適用して、裏面１０１Ｂ上及び基板１０１上のダイの周囲に熱管理構造１を堆積させる。保護層として機能するドライフィルムであり得るフォトレジスト層１９１は、基板１０１の裏面１０１Ｂの上方に形成されており、フォトレジスト層１９１は、エポキシ系フォトレジスト材料のネガ型フォトレジスト（例えば、ＳＵ－８フォトレジスト等）又はポリマー材料のポジ型フォトレジスト（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等）を含んでもよい。ポジ型フォトレジストの解像度は、ネガ型フォトレジストよりも優れているが、ポジ型フォトレジストをネガ型フォトレジストに変化させるためには、電子ビームリソグラフィが必要であることに留意されたい。

フォトレジスト層１９１を部分的に除去して、基板１０１の裏面１０１Ｂの少なくとも一部分を露出させることができる。いくつかの実施形態では、フォトレジスト層１９１の残りの部分は、ダイシングエリア１０１Ｄ（又はスクライブライン）と重なってもよい。次に、熱管理構造１は、基板１０１の裏面１０１Ｂの露出部分の上方に形成される。いくつかの実施形態では、熱管理構造１は、銅－リン合金（Ｃｕ_３Ｐ等）を含む。

いくつかの実施形態では、熱管理構造１の形成は、基板１０１の裏面１０１Ｂの露出部分の上方に接着層１ａを形成することと、接着層１ａの上方に拡散バリア層１ｂを形成することと、拡散バリア層１ｂの上方に銅－リン合金層１ｃ（Ｃｕ_３Ｐを含んでもよい）を形成することを含む。いくつかの実施形態では、熱管理構造１の形成中に、複合金属層１９２は、接着層１ａ、拡散バリア層１ｂ、及び銅－リン合金層１ｃの一部分を含み、これも、フォトレジスト層１９１の頂部部分上に、同時に形成又は堆積される。

いくつかの実施形態では、接着層１ａは、共晶結合等によって、下にあるシリコン表面（すなわち、基板１０１の裏面１０１Ｂの露出部分である）によって引き起こされる格子不整合の問題を緩和するように構成される。したがって、接着層１ａは、熱管理構造１と基板１０１との間の接着性を強化することができる。接着層１ａは、（ａ）導電層、例えば、シリコンの格子定数に比較的近い格子定数を有する金属層（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ等）、（ｂ）０．１μｍ～約０．６μｍの範囲の厚さを有し得る金属シリサイド層（例えば、ニッケルシリサイド、コバルトシリサイド、パラジウムシリサイド等）、又は（ｃ）ニッケルとシリコンとの間の格子不整合を約０．４％まで低減することができ、ニッケルとシリコンとの間の接着性が適切であり得る湿潤層（例えば、ニッケルシード層等）のうちの少なくとも１つを含んでもよい。いくつかの実施形態では、接着層１ａを使用することは、銅－リン合金が半導体デバイスに組み込まれるときの信頼性の問題（剥離等）を克服するのに役立ち得る。

いくつかの実施形態では、ニッケルシード層を含む接着層１ａの場合、接着層１ａの厚さは、約０．５μｍ～約２μｍの範囲であってもよい。さらに、ニッケルシード層は、下にあるシリコン表面（すなわち、基板１０１の裏面１０１Ｂの露出部分である）の上方にニッケル層を形成することと、ニッケル層及び基板１０１をアニールして、ニッケル層と基板１０１との間の界面の特性を変化させることによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、アニーリング作業は、エキシマレーザアニーリング作業（ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、フッ素ガス等のレーザガスを用いてもよい）を使用することを含んでもよい。アニール作業では、ニッケル層と基板１０１との界面近傍のＮｉ_２Ｓｉ（ニッケル濃度が高い方）がＮｉＳｉに変換され、さらにＮｉＳｉの一部分がＮｉＳｉ_２となり、Ｎｉ_２Ｓｉよりも接着結合性が向上する。

拡散バリア層１ｂは、拡散を緩和するために利用することができ、内部応力を低減することができる。いくつかの実施形態では、拡散バリア層１ｂは、（ａ）無電解めっきの技術によって形成され得、約０．１μｍ～約０．６μｍの範囲の厚さを有し得るコバルト－リン（ＣｏＰ）層、（ｂ）無電解めっき作業によって形成され得、約０．５μｍ～約２μｍの範囲の厚さを有し得るニッケル層、又は（ｃ）物理気相堆積（ＰＶＤ）によって形成され得、約０．１μｍ～約０．５μｍの範囲の厚さを有し得る耐火金属層、金属窒化物誘導体又は金属合金（Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、チタン－タングステン、ＴｉＷ窒化物、Ｗ_２Ｎ、ＴｉＮ、ＴａＮ等）のうちの少なくとも１つを含んでもよい。具体的には、コバルト－リン（ＣｏＰ）層は、ＰＶＤ作業によって形成される材料と比較して、より大きいステップカバレッジを示し、拡散を妨げる大きな能力を示す。他方、耐火金属層、金属窒化物誘導体又は金属合金（例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、チタン－タングステン、ＴｉＷ窒化物、Ｗ_２Ｎ、ＴｉＮ、ＴａＮ等）は、高温下での拡散を妨げながら、より高い熱伝導率を示す。

銅－リン合金層１ｃは、従来の放熱板及び熱界面材料に比べて熱伝導率が高く、より緻密な構造を有し、耐食性、耐摩耗性、湿潤性、強度、靭性、追従性、加工性等を改善することができる。

さらに、リフトオフ法を適用してフォトレジスト層１９１を除去する。フォトレジスト層１９１だけでなく、堆積された３層の複合金属層１９２（１ａ、１ｂ、及び１ｃ）も除去することができ、これらの１ａ、１ｂ、及び１ｃの３層のみが各ダイ上に残る。次に、基板１０１をダイシング作業によって複数のダイに分離する。例えば、ダイシング作業は、フルカットダイシング作業であり、ダイシングエリア１０１Ｄ又はスクライブラインに応じて実施することができる。いくつかの実施形態では、ダイシング作業は、ダイヤモンドカッター又はレーザを使用することによって実施される。ダイシング作業を行った後、裏面１０１Ｂの上方に配置された熱管理構造１を有する基板１０１（ダイであり得る）の分離された部分が得られる。前述のように、熱管理構造１は、熱放散に関する熱管理を容易にすることができる。熱管理構造１は、優れた熱伝導率、拡散を妨げる能力、シリコン表面への大きな接着性、軽量化、及び小型化（より薄い厚さ等）を示す。また、熱管理構造１を形成するための作業は、他の電子デバイスを形成するための他の通常の作業との互換性が高い。

次に、熱管理構造１を含む半導体構造の実施形態について、図２を参照して説明する。具体的には、図２を参照して議論される熱管理構造１は、基板１０１から離れる方を向く頂部表面に波形プロファイルをさらに含む。すなわち、熱管理構造１は、複数の突起１ｄを含んでいる。いくつかの実施形態では、熱管理構造１の波形プロファイルは、平面部分１ｃと、平面部分１ｃの上方の波形部分１ｄとを含む。

フォトレジスト層は、熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃの上方にパターニングされ、フォトレジスト層は、エポキシ系フォトレジスト材料（ＳＵ－８フォトレジスト等）又はポリマー材料（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、フォトレジスト層は、いくつかの突出セクション１ｄ（波形頂部プロファイルに類似する）の中にパターニングされ、銅－リン合金層１ｃの少なくとも一部分は、フォトレジスト層から露出している。

いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層１ｄは、厚さ１μｍ未満の無電解めっき作業を使用することによって、熱管理構造１及びフォトレジスト層の上方に形成される。さらに、銅－リン合金層１ｄは、２００μｍ未満の厚さの電気めっき作業によっても形成することができ、より緻密な構造が得られ、より厚い層が得られ、効率が向上する。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層１ｄのプロファイルは、熱管理構造１及びフォトレジスト層の表面プロファイルに適合する。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層１ｄは、銅－リン合金層１ｃの露出部分の上方の部分と、フォトレジスト層の上方の別の部分とを含む。

フォトレジストの除去作業を実行する。ここで行われるフォトレジストの除去作業は、ポリイソプレンゴム等のネガ型フォトレジスト又はノボラック樹脂等のポジ型レジスト、あるいはそれらの等価物をフォトレジストとして利用することで、従来のエポキシ系フォトレジスト材料（ＳＵ－８、ＰＭＭＡ等）と比較して、薄い層を形成することができ、フォトレジスト層及びフォトレジスト層の直ぐ上方の銅－リン合金材料層の部分を除去するリフトオフ作業を完了することができることに留意されたい。フォトレジストを除去した後に、銅－リン合金材料層の一部分が残存し、この残存した部分は、以下で、突起１ｄという。突起１ｄは、銅－リン合金（Ｃｕ_３Ｐ等）を含む。

さらに、銅－リン合金層１ｃの一部分は、突起１ｄから露出していてもよい。銅－リン合金層１ｃ及び突起１ｄは、波形プロファイルを有する熱伝導層１Ｘと総称することができる。さらに、熱管理構造１（例えば、接着層１ａ、拡散バリア層１ｂ、銅－リン合金層１ｃを含んでもよい）及び突起１ｄを熱管理モジュール１Ｙと総称し、接着層１ａ、拡散バリア層１ｂ及び銅－リン合金層１ｃの説明は、図１に関する説明を参照することによって見出すことができる。いくつかの実施形態では、熱管理構造１に凹部又は中空構造を形成するために、さらなるエッチング作業を実施することができ、それによって、表面積を増加させ、放熱能力を促進する。いくつかの実施形態では、図２を参照して説明される動作を繰り返すことによって、突起１ｄの高さを高くすることができる。

次に、ダイを形成するための方法の実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。具体的には、熱管理構造１、銅－リン合金材料層２（図４参照）、及びヒートスプレッダ３が、放熱能力を促進するために、図３及び図４を参照して論じられる半導体構造に組み込まれる。ヒートスプレッダ３の全体的な底部面積は、ダイ面積１０１Ｄよりも大きくすることができる。

図３を参照すると、図３は、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。第一の表面３８１Ａと、第一の表面３８１Ａの反対側の第二の表面３８１Ｂとを有するキャリア３８１が受け入れられる。いくつかの実施形態では、キャリア３８１は、適切な硬度又は機械的強度を有する材料で作製される。例えば、キャリア３８１は、ガラス製であってもよい。テープ３８２が、キャリア３８１の第一の表面３８１Ａに取り付けられている。いくつかの実施形態では、テープ３８２は、シリコンテープ、熱剥離テープ、紫外線（ＵＶ）エポキシテープ、又は他の好適な材料で作製される。いくつかの実施形態では、テープ３８２の第一の表面３８２Ａ及び第二の表面３８２Ｂは接着剤であって、テープ３８２の第二の表面３８２Ｂは、キャリア３８１の第一の表面３８１Ａに取り付けられ、テープ３８２の第一の表面３８２Ａは、キャリア３８１から離れる方を向く。

複数のダイ３０１が、テープ３８２の第一の表面３８２Ａに取り付けられる。いくつかの実施形態では、ダイ３０１のそれぞれは、テープ３８２の第一の表面３８２Ａに取り付けられた前面３０１Ｆと、テープ３８２から離れる方を向く裏面３０１Ｂとを有する。いくつかの実施形態では、ダイ３０１のいくつかは、アレイ状に編成されるか、あるいは上から見たときに１つ以上の線に沿って編成される。いくつかの実施形態では、ダイは、テープ３８２に取り付けられる前に薄くされる。いくつかの実施形態では、ダイ３０１のいくつかは、分離される。いくつかの実施形態では、デバイス、活性領域、又は導電性フィーチャは、ダイ３０１の前面３０１Ｆに近位の位置に形成されてもよい。

いくつかの代替実施形態では、基板は、テープ３８２の第一の表面３８２Ａに取り付けられ、基板は、各ダイの位置を画定するために（すなわち、各ダイが後でどのように分割されるか）、ハーフカットダイシングで前処理されるが、これは、後続のダイシング作業を容易にする。別の言い方をすれば、そのような基板は、複数のダイ３０１を含み、ダイ３０１のいくつかは、一時的に接続されてもよい。

熱管理構造１は、ダイ３０１を覆うように形成される。熱管理構造１の詳細は、図１に関する議論を参照することによって見出すことができ、熱管理構造１は、接着層１ａと、接着層１ａの上方の拡散バリア層１ｂと、拡散バリア層１ｂの上方の銅－リン合金層１ｃ（Ｃｕ_３Ｐを含んでもよい）とを含む。いくつかの実施形態では、接着層１ａはダイ３０１に取り付けられ、銅－リン合金層１ｃはダイ３０１から離れている。銅－リン合金層１ｃは、ダイ３０１の側面に熱的に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、銅－リン合金層１ｃの厚さは、２００μｍ未満であってもよい。いくつかの実施形態では、熱管理構造１は、また、ダイ３０１の間のギャップに形成されてもよく、接着層１ａは、ダイ３０１の側壁と直接接触してもよい。いくつかの実施形態では、銅－リン合金層１ｃは、無電解めっき及び電気めっき作業によって形成されるので、ダイ３０１の上方の銅－リン合金層１ｃのカバレッジの品質を向上させることができる。さらに、ダイ３０１間の熱管理構造１の接続によって引き起こされる問題を回避することもできる。

いくつかの実施形態では、第一のフォトレジスト層（別個に図示せず）が堆積され、パターニングされて、ダイ３０１の間のダイシングエリア（別個に図示せず）の上方にマスク層を形成する。熱管理構造１がダイ３０１の上面及び側壁上に堆積されるとき、テープ３８２の第一の表面３８２Ａの部分は、第一のフォトレジスト層によって覆われ、したがって、熱管理構造１によって覆われていない。第一のフォトレジスト層は、熱管理構造１の形成の完了後に、除去又は剥離されてもよい。

複数のヒートスプレッダ３は、熱管理構造１の上方に配置されている。いくつかの実施形態では、各ダイ３０１の裏面３０１Ｂには、１つ以上のヒートスプレッダ３が設けられている。いくつかの実施形態では、１つのダイ３０１は、１つのヒートスプレッダ３に対応し、ヒートスプレッダ３の幅Ｗ３は、ダイ３０１の幅Ｗ３０１よりも小さい。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３は、銅、発泡銅、アルミニウム、熱伝導性金属、セラミック、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等の材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、熱放散の効率を改善するために、各ヒートスプレッダ３の表面積は、同様の体積を有する立方体形状のヒートスプレッダの表面積よりも大きくなるように設計することができる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３は、波形プロファイルを有する１つ以上の表面を有することができる。例えば、各ヒートスプレッダ３は、片側又は両側（Ｚ方向等）に複数のフィン型突起を有していてもよい。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３は、外面全体にわたるフィン型ヒートスプレッダ３と呼ばれる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３は、重量を低減するとともに、放熱面積を増加させるために、複数の露出したギャップ又は穴を有する。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３は、熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃと直接接触する底部を有してもよい。熱容量の態様を考慮すると、ヒートスプレッダ３は、熱を放散するための経路を提供し、局所的な過熱の問題を緩和することができる。

銅－リン合金材料層２Ｍは、ヒートスプレッダ３の露出表面を覆うように形成されている。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層２Ｍは、Ｃｕ_３Ｐから作製される。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層２Ｍは、ヒートスプレッダ３によって露出された熱管理構造１の第一の表面１Ａの部分をさらに覆う。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層２Ｍは、ヒートスプレッダ３の頂部、４つの側面、及び底部を覆っている。銅－リン合金材料層２Ｍの厚さＴ２は、約２０μｍ～約２００μｍの範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層２Ｍは、無電解めっき及び電気めっき作業の両方を適用することによって形成され、ダイ３０１、キャリア３８１、テープ３８２、熱管理構造１、及びヒートスプレッダ３は、システムのめっき溶液中に配置される。銅－リン合金材料層２Ｍは、放熱性に優れ、ヒートスプレッダ３と熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃ（図３には示されていないが、図１に見ることができる）との間の接着性をさらに向上させる。すなわち、ヒートスプレッダ３は、ダイ３０１に密着させてもよく、信頼性が向上する。

いくつかの実施形態では、第二のフォトレジスト層（別個に図示せず）が堆積され、パターニングされて、ダイ３０１の間のダイシングエリアの上方にマスク層を形成する。銅－リン合金材料層２Ｍがヒートスプレッダ３の上面及び側壁に堆積されるとき、テープ３８２の上面３８２Ａの部分は、第二のフォトレジスト層によって覆われ、したがって、銅－リン合金材料層２Ｍによって覆われない。第二のフォトレジスト層は、熱管理構造１の銅－リン合金材料層２Ｍの形成の完了後に、除去又は剥離されてもよい。熱管理構造１又は銅－リン合金材料層２Ｍによって占められていないダイ３０１の間のダイシングエリアの狭い空間は、ダイシングエリアの材料厚さを薄くすることができ、したがって、ダイシング作業をより円滑に行うことができる。

図３及び図４を参照すると、図４は、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。ダイシング作業は、各ダイ３０１を所定の態様で分離するために実施される。いくつかの実施形態では、ダイシング作業は、ダイヤモンドカッター又はレーザを使用することによって実施される。銅－リン合金材料層２Ｍ（又は２）（図３に示す）の厚さＴ２（図３に示す）は、約２０μｍ～約２００μｍの範囲であってもよいことに留意されたい。いくつかの実施形態では、ダイシング作業の深さは、ダイの前面３８１Ｆ（図３に示す）に到達することができる。

図３及び図４に示すように、ダイシング作業を行った後、ダイ３０１をテープ３８２から分離することができ、これによって、ダイ３０１と、熱管理構造１と、銅－リン合金材料層２（ダイシング後に銅－リン合金材料層２Ｍで残った部分）と、ダイ３０１に取り付けられた１つ以上のヒートスプレッダ３を得ることができる。以下では、熱管理構造１、銅－リン合金材料層２、及び１つ以上のヒートスプレッダ３を熱管理補助ユニット４と総称する。

本明細書では、銅－リン合金材料層２は、耐食性、耐摩耗性、強度及び／又は靭性に大きな能力を示す。したがって、銅－リン合金材料層２は、防食（防錆）保護層としても機能することができる。これにより、ヒートスプレッダ３に対する追加の防錆処理を省略することができ、コストを削減し、スループットを向上することができる。また、従来の防錆処理のいくつかは、ヒートスプレッダ３の放熱能力を低下させることすらある。加えて、前述のように、銅－リン合金材料層２の形成は、ヒートスプレッダ３の様々な材料（例えば、銅、発泡銅、アルミニウム、熱伝導性金属、セラミック、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮを含むが、それらに限定されない）と高度に適合性がある。

いくつかの代替実施形態では、熱管理補助ユニット４は、導電層２ａと、第一の銅－リン合金材料層２ｂと、第二の銅－リン合金材料層２ｃとをさらに含んでもよい。導電層２ａは、ヒートスプレッダ３の上方にコンフォーマルな方法でコーティングされた銀層又は金とすることができる。すなわち、導電層２ａは、第一の銅－リン合金材料層２ｂとヒートスプレッダ３との間にある。いくつかの実施形態では、導電層２ａは、ヒートスプレッダ３の頂部、４つの側面、及び底部を覆い、第一の銅－リン合金材料層２ｂは、導電層２ａの頂部及び４つの側部を覆う。銀（又は金）層２ａは、放熱能力をさらに高めることができる。さらに、第一の銅－リン合金材料層２ｂは、下にある導電層２ａの酸化を緩和し、熱管理補助ユニット４の耐食能力をさらに高めることができる。第二の銅－リン合金材料層２ｃは、ヒートスプレッダ３Ｘの底部におけるギャップ及び穴の表面上に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘの底部におけるギャップ及び穴の表面は、コンフォーマルな方法で導電層２ａによってコーティングされ、次いで、第二の銅－リン合金材料層２ｃによってコーティングされる。

いくつかの代替実施形態では、熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃは、めっき作業によって形成され得るアルミニウム層で置き換えることができる。アルミニウム層は、放熱能力に優れ、低コストである。いくつかの実施形態では、アルミニウム層の耐食性及び防錆性を高めるために、陽極酸化作業を実施してもよい。

熱管理構造１は、図５Ａを参照して論じるように、さらに、パッケージ構造に組み込むことができる。

図５Ａを参照すると、図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階において、銅ピラーを使用することによるパッケージ構造の断面図である。従来の半田バンプと比較して、銅ピラー技術は、接合部直径及びスタンドオフ高さをより良好に制御できるので、より微細なピッチ接合部（２０～４０μｍ）の作成が可能になるが、半田バンプ技術は、約１２５μｍ未満のそのピッチ限界に達する。銅ピラーは、ダイの底部とパッケージ基板の頂部との間に円筒形接合部を提供することができる。他の利点には、エレクトロマイグレーション抵抗、熱伝導率、熱サイクル信頼性の改善、アンダーバンプメタライゼーション（ＵＢＭ）の簡略化、及びＩ／Ｏ高密度化を含む。銅ピラー接合部は、これらの制限をあまり受けず、２８ｎｍ以下の最新のシリコンプロセスノードを可能にし、また、モバイルデバイス製造業者によって要求されるように、より小型のデバイスを可能にし、パッケージ基板層の数を低減することで、コストを削減する絶対的に有すべきフィーチャである。

図５Ａでは、半導体基板５０１（あるいはいくつかの実施形態では、半導体ウェーハ又はシリコンインターポーザであり得る）が提供され、基板５０１は、前面５０１Ｆと、前面５０１Ｆから離れる方を向く裏面５０１Ｂとを含む。基板５０１の入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッドとして機能し得る１つ以上の導電性パッド５０２は、半導体基板５０１の前面５０１Ｆの上方に形成することができる。いくつかの実施形態では、半導体基板５０１は、シリコン基板であってもよい。絶縁層５０３は、半導体基板５０１の上方に形成した後、選択的に除去して、導電性パッド５０２の少なくとも一部分を露出させる。いくつかの実施形態では、絶縁層５０３は、ＳｉＯ_２を含む。半導体基板５０１がシリコンインターポーザである実施形態では、半導体基板５０１の厚さは、約２０μｍ～約５０μｍの範囲であってもよい。

基板５０１の裏面５０１Ｂの上方の熱管理構造１と、絶縁層５０３及び導電性パッド５０２の上方のアンダーバンプメタライゼーション（ＵＢＭ）材料層（図示されていないが、パターニングされてＵＢＭ層１Ｕとなる）とは、単一の作業で形成することができる。いくつかの実施形態では、ＵＢＭ材料層の組成は、熱管理構造１の組成と同様である。具体的には、ＵＢＭ材料層及び熱管理構造１は、それぞれ、接着層１ａと、接着層１ａの上方の拡散バリア層１ｂと、拡散バリア層１ｂの上方の銅－リン合金層１ｃ（Ｃｕ_３Ｐを含んでもよい）とを有してもよい。熱管理構造１の接着層１ａは、基板５０１の裏面５０１Ｂに隣接し、ＵＢＭ材料層の接着層１ａは、絶縁層５０３及び導電性パッド５０２に隣接する。熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃは、基板５０１の裏面５０１Ｂから離れており、ＵＢＭ材料層の銅－リン合金層１ｃは、絶縁層５０３及び導電性パッド５０２から離れている。いくつかの実施形態では、接着層１ａの厚さは、約０．５μｍ～約２．０μｍの範囲である。いくつかの実施形態では、拡散バリア層１ｂの厚さは、約０．１μｍ～約０．５μｍの範囲である。いくつかの実施形態では、銅－リン合金層１ｃの厚さは、約１μｍ～約３μｍの範囲である。

具体的には、接着層１ａは、基板５０１の裏面５０１Ｂの上方にも絶縁層５０３及び導電性パッド５０２（これは、基板５０１の前面５０１Ｆの上方にある）の上方にも、それぞれ形成されている。熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃとＵＢＭ材料層の銅－リン合金層１ｃとは、単一の作業で形成することができる。いくつかの実施形態では、基板５０１の裏面５０１Ｂ及び前面５０１Ｆ上の接着層１ａは、単一の作業で形成することができる。図２を参照して上述したように、接着層１ａは、共晶結合等によって、下にあるシリコン表面によって引き起こされる格子不整合の問題を緩和するように構成される。したがって、接着層１ａは、熱管理構造１と基板５０１の裏面５０１Ｂとの間の接着性を高めることができる。さらに、ＵＢＭ材料層の接着層１ａは、その大きな接着力により、その後の接合作業の信頼性を向上させることができる。

接着層１ａは、（ａ）導電層、例えば、シリコンに比較的近い格子定数を有する金属層（Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ等）、（ｂ）金属シリサイド層（ニッケルシリサイド、コバルトシリサイド、パラジウムシリサイド等）、又は（ｃ）湿潤層（ニッケルシード層等）であって、ニッケルとシリコンとの格子不整合を約０．４％に低減でき、ニッケルとシリコンとの接着性が十分であり得る、湿潤層のうちの少なくとも１つを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、接着層１ａがニッケルシード層を含む場合、ニッケルシード層は、無電解めっき作業と、それに続くアニール作業とによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、アニーリング作業は、エキシマレーザアニーリング作業（ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、フッ素ガス等のレーザガスを使用し得る）を使用することを含むことができる。さらに、無電解めっき法を用いることによって、基板５０１の裏面５０１Ｂ及び表面５０１Ｆの上方の接着層１ａを一度に形成することができる。

拡散バリア層１ｂは、導電性ピラー５０６内の銅のパッドへの拡散を緩和するために利用することができ（直径及びピッチは様々な用途に対して異なり、ＤＲＡＭの場合、それぞれ５μｍ及び１０μｍ等である）であって、内部応力を低減できる可能性がある。いくつかの実施形態では、拡散バリア層１ｂは、（ａ）無電解めっき技術によって形成され得るコバルト－リン（ＣｏＰ）層、（ｂ）無電解めっき作業によって形成することができるニッケル層、又は（ｃ）耐火金属層、金属窒化物誘導体又は金属合金（Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、チタン－タングステン、ＴｉＷ窒化物、Ｗ_２Ｎ、ＴｉＮ、ＴａＮ等）のうちの少なくとも１つを含んでもよい。具体的には、コバルト－リン（ＣｏＰ）層は、ＰＶＤ作業によって形成される材料と比較すると、ステップカバレッジが大きく、拡散を妨げる能力が大きい。他方、耐火金属層、金属窒化物誘導体又は金属合金（例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、チタン－タングステン、ＴｉＷ窒化物、Ｗ_２Ｎ、ＴｉＮ、ＴａＮ等）は、高温下での拡散を妨げながら、より高い熱伝導率を示す。いくつかの実施形態では、熱管理構造１の拡散バリア層１ｂの材料として、またＵＢＭ材料層の材料としてコバルト－リン（ＣｏＰ）層又はニッケル層を使用する場合、熱管理構造１の拡散バリア層１ｂ及びＵＢＭ材料層の拡散バリア層１ｂの両方を、無電解めっき作業によって、単一の作業で形成することができる。

銅－リン合金層１ｃは、従来の放熱板及び熱界面材料に比べて、熱伝導率が高く、より緻密な構造を有し、耐食性、耐摩耗性、湿潤性、強度、靭性、追従性、加工性等を改善することができる。

いくつかの実施形態では、銅－リン合金層１ｃは、無電解めっき作業を実施することによって、形成することができる。特に無電解めっき作業を用いることによって、熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃ（基板５０１の裏面５０１Ｂの上方）とＵＢＭ材料層の銅－リン合金層１ｃ（基板５０１の前面５０１Ｆの上方）とは、基板５０１全体をめっき液に浸漬できるため、単一の作業で形成することができる。

さらに、導電性ピラー５０６をＵＢＭ材料層の上方に形成し、続いて、合金層５０７を導電性ピラー５０６の上方に形成する。例えば、フォトレジスト層（又はドライフィルム、図示せず）をＵＢＭ材料層の上方に形成し、パターニングされたマスク（図示せず）を利用したフォトリソグラフィ作業を実施することができる。導電性ピラー５０６は、導電性材料、例えば、銅から形成してもよく、合金層５０７は、接合のための半田付け材料と呼ばれてもよい。導電性パッド５０２に対応する複数の凹部がフォトレジスト層によって画定され、それによって、ＵＢＭ材料層の少なくとも一部分がフォトレジスト層を通して露出される。いくつかの実施形態では、保護層（フォトレジスト層又はドライフィルム等）を熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃの上方に形成してもよい。また、導電性ピラー５０６は、凹部内に形成してもよく、導電性ピラー５０６は、ＵＢＭ材料層の銅－リン合金層１ｃと直接接触してもよい。いくつかの実施形態では、導電性ピラー５０６を電気めっき作業によって形成してもよく、これは、前述のように効率が向上する可能性がある。さらに、保護層は、電気めっき作業中に熱管理構造１を保護することができる。いくつかの実施形態では、導電性ピラー５０６の厚さは、約８μｍ～約１０μｍの範囲であってもよい。

いくつかの実施形態では、半田合金層５０７は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＳｂ等のＳｎ－Ａｇ合金（例えば、９６．３％のＳｎ、３％のＡｇ、０．５％のＣｕ、及び０．２％のＳｂ）等を含んでもよい。いくつかの代替実施形態では、半田合金層５０７は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｂｉ、及びＣｕ（例えば、９３．３％のＳｎ、３．１％のＡｇ、３．１％のＢｉ、及び０．５％のＣｕ）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、半田合金層５０７の厚さは、約１０μｍ～約１５μｍの範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、半田合金層５０７は、後続の接合作業のために、導電性バンプとして利用することができる。半田合金層５０７を形成した後、フォトレジスト保護層を、リフトオフ作業を実施して除去することによって、導電性ピラー５０６の側壁及び半田合金層５０７の側壁を露出させてもよい。

さらに、導電性ピラー５０６のカバレッジの下にないＵＢＭ材料層の部分を除去することによって、絶縁層５０３の下にある部分が露出され、ＵＢＭ層１Ｕ（ＵＢＭ材料層のパターン化されたバージョンである）を形成する。いくつかの実施形態では、除去作業は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）作業、又は他の好適な除去作業を含んでもよい。これにより、残りのＵＢＭ層１Ｕ及び導電性パッド５０２を、導電性パッド、コンタクトパッド又は入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッド５０９と総称することができる。別の言い方をすれば、導電性パッド５０９は、銅－リン合金（Ｃｕ_３Ｐ等）を含む。ＵＢＭ層１Ｕの形成中、高価で、スループットが低いという課題に直面し得る真空環境を作り出す必要がない。パターン化されたマスク層は、ＵＢＭ層１Ｕ及び熱管理構造１を形成した後に、基板５０１の前面から除去してもよい。ＵＢＭ層を形成するためのＵＢＭ材料層のパターニングは、導電性パッド５０２及び導電性パッド５０９を形成する前に前に実施することも、導電性パッド５０２及び導電性パッド５０９のパターン化作業の後に実施することもできる。

リフロー作業は、銅系合金及びＳｎ－Ａｇ合金を含むピラーを形成するために、実施することもできる。半導体基板５０１は、キャリア５９９（ＩＣ基板又は基板等）に接合されて、パッケージを形成することができる。いくつかの実施形態では、本開示を参照して説明されるような銅－リン合金を含む伝導性パッド５０９は、ウェーハ基板、ＰＣＢ、インターポーザ、ＩＣキャリア、再配線層、コア基板、コアレス基板、セラミック基板等の他の多層配線構造に適用されることができる。このような構成により、その電気的接続の信頼性及び特性を向上させてもよい。

図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造５３０の断面図である。パッケージ構造５３０は、図５Ａに示すパッケージ構造と同様であってもよく、これらの同様のフィーチャの詳細は、簡潔にするために繰り返さない。図５Ｂを参照すると、基板５０１が提供される。その後、１つ以上の導電性パッド５０２が、基板５０１の前面５０１Ｆの上方に堆積され、パターニングされる。絶縁層５２２は、前面５０１Ｆ及び導電性パッド５０２の上方に形成されている。絶縁層５２２は、誘電体材料、例えば、酸化シリコンで形成してもよい。絶縁層５２２は、導電性パッド５０２のそれぞれの中央部分が露出するように、導電性パッド５０２の上面から絶縁層５２２の部分を除去するようにパターニングされる。

ＵＢＭ層１Ｕの接着層１ａは、導電性パッド５０２の上方に形成され、パターニングされる。パターニングされた接着層１ａの側壁は、絶縁層５２２の側壁と面一であってもよい。接着層１ａのパターニングは、リフトオフフォトレジスト層を使用するリフトオフプロセスに関連するリソグラフィ及びエッチング作業を含んでもよい。続いて、誘電体層の第一の層５２４、第二の層５２６、及び第三の層５２８を、接着層１ａ及び絶縁層５２２の上方に堆積して、三層反射防止構造５２９を形成する。三層反射防止構造５２９は、誘電体層スタックを形成するために、いくつかの誘電体層から形成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、三層反射防止構造５２９の第一の層５２４及び第三の層５２８は、窒化シリコン、酸窒化シリコン等を含み、低温堆積法又はスピンオンコーティング法を使用して堆積される。いくつかの実施形態によれば、三層反射防止構造５２９の第二の層５２６は、酸化ケイ素等を含み、低温堆積法又はスピンオンコーティング法を使用して堆積される。第一の層５２４は、絶縁層５２２及び接着層１ａの上面の上方にコンフォーマルに堆積されてもよく、第二の層５２６及び第三の層５２８は、第一の層５２４の上方にブランケット状に堆積されてもよい。

１つ以上のビア（別個に図示せず）が、三層反射防止構造５２９を貫通して形成され、接着層１ａを露出させる。いくつかの実施形態によれば、フォトレジスト層（別個に図示せず）が、三層反射防止構造５２９の上方にブランケット状に堆積される。フォトリソグラフィ及びエッチングの作業により、接着層１ａの上面が露出するまで、層５２８，５２６，５２４を貫通するビアをエッチングするために実施する。層５２４、５２６、５２８の側壁は、接着層１ａの上方のビアの側壁を画定してもよい。

続いて、ＵＢＭ層１Ｕの拡散バリア層１ｂ及び銅－リン合金層１ｃが、接着層１ａ及び三層反射防止構造５２９の上方のフォトレジスト層の上面の上方に堆積される。さらに、導電性ピラー５０６を形成するための導電性材料は、ＵＢＭ層１Ｕの上方のビア内に堆積されている。半田合金層５０７を形成するための導電性材料は、導電性ピラー５０６の導電性材料の上方に堆積される。いくつかの実施形態によれば、導電性ピラー５０６の堆積作業は、異なる要件に従って、導電性ピラー５０６の堆積高さを増加させるために、数回繰り返すことができる。

リフトオフ作業をフォトレジスト層上で実施して、フォトレジスト層を三層反射防止構造５２９から除去する。三層反射防止構造５２９の上方の導電性ピラー５０６及び半田合金層５０７を形成するための導電性材料の余分な材料も、フォトレジスト層の除去と一緒に除去される。その結果、第三の層５２８の上面が露出する。リフロー作業を半田合金層５０７の材料に対して実施して、球状又は半球状の半田合金層５０７を形成する。

いくつかの実施形態によれば、導電性ピラー５０６は、基板５０１が概してバルクシリコンで形成される基板貫通ビア（ＴＳＶ）構造を介して基板５０１を貫通するように形成されてもよい。その場合、基板５０１は薄くしてもよく、貫通ビアが基板５０１を貫通して形成され、その後、三層反射防止構造５２９が堆積され、貫通ビアに銅が電気めっきされる。ＵＢＭ層１Ｕ及び導電性ピラー５０６を形成するための残りの作業は、パッケージ構造５３０に関して先に説明した実施形態と同様である。

パッケージ構造５３０は、利点を提供する。隣接する導電性ピラー５０６と半田合金層５０７との間の空間は、三層反射防止構造５２９で満たされているので、外部粒子、水分、水又は塵埃が導電性ピラー５０６間のギャップに入り込むことはない。その結果、導電性ピラー５０６の電気的絶縁性能及び信頼性を維持することができる。

図５Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造５４０の断面図である。パッケージ構造５４０は、多くの態様においてパッケージ構造５３０と同様であり、これらの同様のフィーチャは、簡潔にするために繰り返さない。図５Ｂ及び図５Ｃを参照すると、パッケージ構造５４０とパッケージ構造５３０との違いは、隣接する導電性ピラー５０６間の三層反射防止構造５２９の大部分が除去されていることである。三層反射防止構造５２９の薄い部分のみが拡散バリア層１ｂの側壁上に残っている。いくつかの実施形態によると、第一の層５２４の水平部分は、下層絶縁層５２２を保護及び封入するように、絶縁層５２２の上方で保持される。

図５Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造５５０の断面図である。パッケージ構造５５０は、多くの態様において、パッケージ構造５３０又は５４０に類似しており、これらの同様のフィーチャは、簡潔にするために繰り返さない。図５Ｃ及び図５Ｄを参照すると、パッケージ構造５５０とパッケージ構造５４０との違いは、隣接する導電性ピラー５０６間の三層反射防止構造５２９の第二の層５２６及び第三の層５２８の全体が除去されていることである。三層反射防止構造５２９の第一の層５２４は、拡散バリア層１ｂ、接着層１ａ、及び絶縁層５２２の側壁上と、絶縁層５２２の水平部分の上方とに残る。隣接する導電性ピラー５０６の空間は、空気のみで満たされているため、隣接する導電性ピラー５０６の拡散バリア層１ｂは、互いに対向している。

図５Ａを参照すると、熱管理構造１の接着層１ａ、拡散バリア層１ｂ及び銅－リン合金層１ｃは、それぞれ、ＵＢＭ層１Ｕの接着層１ａ、拡散バリア層１ｂ及び銅－リン合金層１ｃの形成と同時に、堆積することができる。いくつかの実施形態によれば、熱管理構造１の接着層１ａ及びＵＢＭ層は、単一の堆積プロセスを使用して形成することができ、熱管理構造１の拡散バリア層１ｂ及びＵＢＭ層は、単一の堆積プロセスを使用して形成することができ、熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃ及びＵＢＭ層は、単一の堆積プロセスを使用して形成することができる。図５Ｂ～図５Ｄを参照すると、別個に図示されていないが、熱管理構造１は、パッケージ構造５３０、５４０、又は５５０の基板５０１の裏面５０１Ｂにも形成することができる。同様に、パッケージ構造５３０，５４０，５５０の熱管理構造１の接着層１ａ、拡散バリア層１ｂ及び銅－リン合金層１ｃは、それぞれ、パッケージ構造５３０，５４０，５５０のＵＢＭ層１Ｕの接着層１ａ、拡散バリア層１ｂ及び銅－リン合金層１ｃの形成と同時に堆積することができる。いくつかの実施形態によれば、熱管理構造１の接着層１ａ及びパッケージ構造５３０、５４０又は５５０のＵＢＭ層は、単一の堆積プロセスを使用して形成することができ、熱管理構造１の拡散バリア層１ｂ及びパッケージ構造５３０、５４０又は５５０のＵＢＭ層は、単一の堆積プロセスを使用して形成することができる、そして、熱管理構造１の銅－リン合金層１ｃ及びパッケージ構造５３０，５４０，５５０のＵＢＭ層は、単一の堆積プロセスを使用して形成することができる。

次に、界面層６及び銅－リン合金層７を含む熱管理構造を備えたパッケージ構造の実施形態について、図６を参照して説明する。

図６を参照すると、図６は、本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造（ファンアウト・ウェーハレベルパッケージ（Ｆａｎ－Ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ＦＯＷＬＰ）等）の断面図である。２つのファンアウト構造／プロセスがあり、その第一は、チップファーストであり、チップは、まず一時的な（キャリア又はパネル）又は恒久的な材料構造に埋め込まれ、ＲＤＬ（再配線層）形成プロセスが続く。その第二は、チップラストであり（ＲＤＬファーストとしても周知）であり、チップは、キャリア又はパネル上のＲＤＬが予め形成されるまで、パッケージングプロセスに組み込まれない。以下の実施形態では、第一の構造／プロセス（ＡＢＦ又はＢＴのいくつかの介在層を有する）が修正されるか、又は第二の構造／プロセス（セラミックインターポーザ等）が適用されるかのいずれかである。いくつかの実施形態では、ダイ８０３のそれぞれは、導電性パターンを有する前面８０３Ｆと、前面８０３Ｆの反対側の裏面８０３Ｂとを有する。いくつかの実施形態では、ダイ８０３は、テープに取り付けられる前に薄くされる。いくつかの実施形態では、ダイ８０３は、既知の良品ダイ（ＫＧＤ）である。いくつかの実施形態では、ダイ８０３は、ファンアウト型半導体ダイである。図５Ａ及び図６を参照すると、ダイ８０３の前面８０３Ｆの上方に配置されたバンプ構造５１０のＵＢＭ層１Ｕは、ダイ８０３の前面上の入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッド（又はコンタクトパッド）５０２と接触している。図６を参照すると、基板５０１は、複数のダイ８０３を生成するためにダイシングされてもよい。複数のダイ８０３は、その裏面８０３Ｂがテープ又はパネル（例えば、シリコンテープ、熱剥離テープ、紫外線（ＵＶ）エポキシテープ、又は他の適切な材料である）及び／又はキャリア（図示せず）上に接着された状態で配置され、ダイ８０３のそれぞれは、ピッチで互いに離れており、したがって、ファンアウトデバイスの仕様に準拠するために、２つのダイ８０３間にファンアウト領域ＲＯを有するファンアウトインターポーザを形成することができる。封止剤又は成形コンパウンド８０４は、ダイ８０３を封止するために、例えば、横方向に取り囲むために、ファンアウト領域ＲＯにのみ形成される。成形コンパウンド８０４は、さらに、ダイ８０３の間のギャップに形成されてもよい。成形コンパウンド８０４は、ダイ８０３の少なくとも１つの側面を封入してもよい。いくつかの実施形態では、ファンアウト領域ＲＯにおける成形コンパウンド８０４の厚さＴ８０４は、ダイ８０３の厚さＴ８０３と同様である。いくつかの実施形態では、厚さＴ８０４と厚さＴ８０３との間の差は、約２μｍ～約５μｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、成形コンパウンド８０４は、エポキシ成形コンパウンド（ＥＭＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、又はプラスチックもしくはポリマー材料等の他の好適な材料で作製される。いくつかの実施形態では、成形コンパウンド８０４は、成形技術（射出成形等）、３Ｄ印刷、付加製造等によって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の陥凹が、再配線層（ＲＤＬ）８１１のファンアウト領域ＲＯにおいて、成形コンパウンド８０４内に形成され、それによって、導電性ビア８０５（直径及びピッチは、ＤＲＡＭについてそれぞれ５μｍ及び１０μｍ等、様々な用途で異なる）のその後の形成が可能になり、導電性ビア８０５は、成形コンパウンド８０４内に、貫通ビアとして形成されてもよい。別の言い方をすれば、導電性ビア８０５は、成形コンパウンド８０４によって横方向に取り囲まれる。

図５及び図６を参照すると、ＦＯＷＬＰの製造プロセスに続いて、いくつかのビアが、入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッド５０２（又はコンタクトパッド）上又は成形コンパウンド８０４内のいずれかに形成され、次いで、銅を電気めっきして両方のビアを充填し、介在する導電性フィーチャ８１２も形成する。最後に、導電性ピラー８ａ及び合金（錫－銀（Ｓｎ－Ａｇ））層８ｂをインターポーザ８１１上に形成する。いくつかの実施形態では、保護層（図示せず、フォトレジスト、ドライフィルム、テープ、マスク、又は犠牲層とすることができる）が、８ａ及び８ｂの形成中にＲＤＬ８１１の上方に形成される。

いくつかの実施形態では、導電性ビア８０５は、銅で作られ、電気めっき作業によって形成することができる。

ファンアウトインターポーザＦＯの再配線層（ＲＤＬ）８１１は、パッド５０２上にバンプ構造（図示せず）を有するダイ８０３の前面８０３Ｆ上に、形成され（図６に示す部分Ａ）、ダイのパッド５０２は、インターポーザ８１１によってファンアウトされる。図６のパッド５０２上のバンプ構造は、図５のバンプ構造５１０に対応し得、バンプ構造５１０は、導電性パッド５０９と、導電性ピラー５０６と、合金層５０７とを含む。いくつかの実施形態では、接合作業は、本開示の図５、又は参照により本明細書に組み込まれる米国非仮出願第１７／６９７，９３７号の図５Ａ～図５Ｄを参照して論じられる。ＲＤＬ８１１は、ダイ８０３から離れる方を向く複数の導電性フィーチャ１２を含む。次いで、ダイ８０３、成形コンパウンド８０４、成形コンパウンド８０４に形成された導電性ビア８０５、及び再配線層（ＲＤＬ）８１１によって形成されたモジュールＭ１をテープから分離することができる。次に、モジュールＭ１は、フリップされ、以下のような次の製造ステップのために別のテープ上に配置される。

界面層６及び銅－リン合金層７は、各ダイ８０３の裏面８０３Ｂの上方に形成されている。いくつかの実施形態では、界面層６は、接着層及び拡散バリア層を含み、これらは、図１又は図５Ａを参照して説明した接着層１ａ及び拡散バリア層１ｂに対応することができる。いくつかの実施形態では、銅－リン合金層７（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）が、１μｍ未満の厚さの無電解めっき作業によって各界面層６の上方に形成される。さらに、銅－リン合金層７は、また、２００μｍ未満の厚さの電気めっき作業によって形成することもでき、より緻密な構造が得られ、より厚い層が得られ、効率が向上する。本開示（適用される他の実施形態を含む）では、界面層６及び銅－リン合金層７は、ダイ８０３の裏面８０３Ｂに熱的に結合される熱管理構造ＴＭと総称する。いくつかの実施形態では、界面層６及び銅－リン合金層７の両方は、成形コンパウンド８０４の一部分及び成形コンパウンド８０４内に形成された導電性ビア８０５のいくつかの上方の場所までさらに延在してもよい。いくつかの実施形態では、汚染を回避するために、界面層６及び銅－リン合金層７の形成中に、ＲＤＬ８１１の上方に保護層（図示せず、フォトレジスト、ドライフィルム、テープ、マスク又は犠牲層とすることができる）を形成する。

いくつかの実施形態では、界面層６及び銅－リン合金層７によって覆われる導電性ビア８０５のサブセットは、以下で、用途のいくつかにおいて、ボールグリッドアレイ接地ビア又は接地貫通ビア８０５’と呼ばれることがある。接地貫通ビア８０５’は、界面層６によって覆われていない残りの貫通ビア８０５に隣接して編成されてもよい。接地貫通ビア８０５’は、導電性フィーチャ８１２を介して、ダイ８０３の前面８０３Ｆの上方のパッド５０２上のバンプ構造５１０の熱管理構造に電気的に接続される。いくつかの実施形態では、パッド５０２上のバンプ構造５１０は、システム接地点Ｇに接続され、ダイ８０３を接地するように構成される。時々、導電性接地フィーチャ８１２と、接地貫通ビア８０５’と、パッド５０２上のバンプ構造との組み合わせは、熱管理構造ＴＭのみを適用するものよりも放熱効率を３０～４０％増加させることができる。これらの新しい理想は、本発明の重要な点である。

ピラー８は、界面層６及び銅－リン合金層７によって露出された複数の導電性ビア８０５の上方に形成される。さらに、ピラー８は、ダイ８０３から離れる方を向いている複数の導電性フィーチャ８１２の上方に形成される。いくつかの実施形態では、ピラー８は、多層構造であり、例えば、ピラー８は、導電性ピラー８ａと、導電性ピラー８ａの上方の合金（錫－銀（Ｓｎ－Ａｇ））層８ｂとを含む。いくつかの実施形態では、導電性ピラー８ａは、導電性材料、例えば、銅で形成され、合金層８ｂは、接合のためのピラー８の半田付け材料として機能する。いくつかの実施形態では、導電性ピラー８ａ及び合金層８ｂは、電気めっき作業によって形成することができる。いくつかの実施形態では、フォトレジスト層（図示せず）は、ピラー８を形成するために電気めっき作業を実施する前に、所定のエリアの上方に形成することができ、フォトレジスト層（又は乾燥膜）は、その後、除去することができる。いくつかの実施形態では、ピラー８は、スタック型接続を形成するために、別のダイ（図示せず）又は他の好適なデバイスに接合されるように適合される。この種のＦＯＷＬＰを使用することによって、コストは、ＴＳＶインターポーザを使用することによりも、はるかに安くなる。

いくつかの実施形態では、導電性ビア８０５の外部端部８Ｅは、バンプ構造の熱管理構造に接続された貫通ビア８０５’の端部と平準化される。導電性ビア８０５の外部端部８Ｅは、導電性ピラー８ａを介して、ピラー８の合金層８ｂに接続されている。いくつかの実施形態では、導電性ビア８０５の内部端部８Ｉは、ダイ８０３の前面８０３Ｆの上方でＲＤＬ８１１に接続される。次いで、図６のＦＯＷＬＰの第一のモジュールは、十分に完成しており、他のパッケージと組み合わせる準備ができている。

次に、放熱層を備えたパッケージ構造の実施形態について、図７Ａ～図７Ｆを参照して説明する。具体的には、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、熱管理構造を備えた第一のダイを形成する方法を示し、図７Ｅは、熱管理構造を備えた第二のダイを形成する方法を示し、図７Ｆは、第一のダイを第二のダイに接合する方法を示す。

図７Ａを参照すると、図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。図７Ａを参照すると、ＦＯＷＬＰの第一の製造プロセスに続いて、ファンアウトインターポーザＦＯのＡＢＦ（又はＢＴ）（再配線（ＲＤＬ）９１１を有する）の複数の層が第一のダイ９０１の前面８０３Ｆの上方に形成され、いくつかのビアが入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッド（又はコンタクトパッド）５０２上に形成され、次いで、ダイ９０１の表面９０１Ｆの上方に配置されたバンプ構造５１０のＵＢＭ層１Ｕは、ダイ９０１の前面上の入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッド（又はコンタクトパッド）５０２と接触する。ファンアウト領域ＲＯ（例えば、ＡＢＦ（好ましい）又はＢＴの層によって作られる）及び封止剤又は成形コンパウンド９１２は、第一のダイ９０１を横方向に少なくとも部分的に取り囲むように形成され、第一のダイ９０１は、前面９０１Ｆと、前面９０１Ｆの反対側の裏面９０１Ｂとを有する。いくつかの実施形態では、成形コンパウンド９１２は、エポキシ成形コンパウンド（ＥＭＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、又はプラスチックもしくはポリマー材料等の他の好適な材料で作製される。成形コンパウンド９１２は、ダイ９０１の少なくとも１つの側面を封入してもよい。いくつかの実施形態では、成形コンパウンド９１２は、成形技術（射出成形等）、３Ｄ印刷、付加製造等によって形成されてもよい。複数の導電性ビア９１３は、成形コンパウンド９１２内に構成され、成形コンパウンド９１２によって横方向に取り囲まれる。いくつかの実施形態では、複数の接地ビア又は貫通ビア９１３’が、接地ループ面積及び寄生効果を低減させるように、第一のダイ９０１に近接する位置に形成される。いくつかの実施形態では、貫通ビア９１３’は、第一のダイ９０１を接地するように構成される。接地ビア９１３’は、第一のダイ９０１の前面９０１Ｆと第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂの上方の熱管理構造ＴＭとを電気的に接続するように構成されてもよい。ＲＤＬ９１１上の導電性フィーチャ９１４は、導電性ビア９１３及び／又は接地ビア９１３’のいくつかに電気的に接続されてもよい。したがって、ファンアウトインターポーザＲＯのＲＤＬ９１１が完全に形成され、パッド５０２（図示せず）上のバンプ構造のＵＢＭ層１Ｕを有する第一のダイ９０１の前面９０１Ｆが、ファンアウトインターポーザＦＯによってファンアウトされる。

複数のピラー８が、ＲＤＬ９１１の複数の導電性ビア９１３及び複数の導電性フィーチャ９１４の上方にそれぞれ形成される。いくつかの実施形態では、ピラー８は、多層構造であり、例えば、ピラー８は、導電性ピラー８ａ（銅）と、導電性ピラー８ａの上方の合金層８ｂ（錫－銀（Ｓｎ－Ａｇ））とを含む。いくつかの実施形態では、導電性ピラー８ａ及び合金層８ｂは、無電解めっき作業によって形成することができる。

デバイスの製造中に、以下の作業が適用され得ることに留意されたい。第一のフォトレジスト層９１６（又はドライフィルム）が、成形コンパウンド９１２の上方にパターニングされて、ピラー８を成形コンパウンド９１２の上方で覆う。いくつかの実施形態では、複数の接地ビア９１３’及び第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂは、第一のフォトレジスト層９１６から露出される。第二のフォトレジスト層９１６’がＲＤＬ９１１の上方に形成され、ピラー８をＲＤＬ９１１の上方で覆う。いくつかの実施形態では、各ピラー８の側壁は、第一のフォトレジスト層９１６又は第二のフォトレジスト層９１６’によって覆われる。いくつかの代替実施形態では、第二のフォトレジスト層９１６’は、他の犠牲層又は接着テープで置き換えることができる。

図７Ｂ及び図７Ｃを参照すると、図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図であり、図７Ｃは、製造作業の中間段階における図７Ｂの半導体構造の上面図である。界面層６は、第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂ及び接地ビア９１３’の上方に形成される。いくつかの実施形態では、界面層６は、接着層及び拡散バリア層を含み、これらは、図１又は図５Ａを参照して説明した接着層１ａ及び拡散バリア層１ｂに対応することができる。いくつかの実施形態では、銅－リン合金層７（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）が、各界面層６の上方に形成され、それによって、ダイ９０１の裏面９０１Ｂに熱的に結合される熱管理構造ＴＭを形成する。いくつかの実施形態では、界面層６及び銅－リン合金層７は、無電解めっき作業によって形成されてもよく、ピラー８は、無電解めっき作業中に第一のフォトレジスト層９１６（又は乾燥膜）又は第二のフォトレジスト層９１６’（図７Ａに示す）によって保護される。界面層６及び銅－リン合金層７を形成した後、第一のフォトレジスト層９１６及び第二のフォトレジスト層９１６’を除去して、第一の構造９００Ａを形成する。

図７Ｄを参照すると、図７Ｄは、製造作業の中間段階における半導体構造の上面図である。図７Ｄに示す上面図は、図７Ｃに示す上面図と同様であるが、図７Ｃは、接地ビア９１３’が上面視で第一のダイ９０１又は銅－リン合金層７（又は界面層６）の対向する２つの側面を取り囲むように編成されることを示し、図７Ｄは、接地ビア９１３’が上面視で第一のダイ９０１又は銅－リン合金層７（又は界面層６）の４つの側面を取り囲むように編成されることを示す点で異なる。接地ビア９１３’は、貫通ビア９１３と第一のダイ９０１との間に編成されてもよい。いくつかの実施形態では、接地ビア９１３’は、また、その４つの側面から第一のダイ９０１のための電磁干渉（ＥＭＩ）の遮蔽を提供するように構成される。第一のダイ９０１の４つの側面に接地ビア９１３’を編成することにより、接地ビア９１３’の放熱面積を著しく大きくすることができるので、図７Ｄに示す放熱性能を大幅に向上させることができる。時々、導電性接地回路と接地貫通ビア９１３’の両方の組み合わせは、熱管理構造ＴＭのみを適用することによる熱放散効率を３０～４０％増加させることができる。したがって、これらは、本発明の２つの重要な点である。

図７Ｅを参照すると、図７Ｅは、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階における半導体構造の断面図である。第二のダイ９０２が提供され、第二のダイ９０２は、前面９０２Ｆと、前面９０２Ｆの反対側の裏面９０２Ｂとを有する。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２は、１つ以上のメモリデバイスを備えるメモリダイである。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）ダイであっても、フラッシュメモリダイであってもよい。複数の界面層６’は、第二のダイ９０２の一部分（ここで、界面層６’のエリアは、犠牲フォトレジスト又はドライフィルムによって画定することができる）の上方に形成される。ピラー８は、各界面層６’の上方に形成することができる。界面層６’の組成は、上述した界面層６と同様とすることができる。いくつかの実施形態では、ピラー８は、多層構造であり、例えば、ピラー８は、導電性ピラー８ａと、導電性ピラー８ａ上の合金層８ｂとを含む。導電性ピラー８ａ、合金層８ｂ、及び界面層６’は、本明細書では、第二のダイ９０２のバンプ構造９０６と総称することがあり、第一のダイ９０１に電気的に接続されるように構成される。

界面層６は、第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂの上方に形成され、銅－リン合金層７（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）は、この界面層６の上方に形成されて、第二の構造９００Ｂが形成される。界面層６の組成について、図６を参照して説明する。いくつかの実施形態では、界面層６は、１μｍ未満の厚さの無電解めっき作業によって形成されてもよく、銅－リン合金層７は、２００μｍ未満の厚さの無電解めっき及び電気めっき作業によって形成されてもよく、一方、界面層６’及びピラー８は、無電解めっき作業中にフォトレジスト層又はテープ（図示せず）によって保護されてもよい。本明細書では、界面層６及び銅－リン合金層７は、ダイ９０２の裏面９０２Ｂに熱的に結合される熱管理構造ＴＭと総称される。

図７Ｆを参照すると、図７Ｆは、本開示のいくつかの実施形態による、製造作業の中間段階におけるパッケージ構造の断面図である。図７Ｂに示す第一の構造９００Ａは、図７Ｅに示す第二の構造９００Ｂに接合され、その結果、第一のダイ９０１と第二のダイ９０２とが垂直方向に積層される。いくつかの実施形態では、第一のダイ９０１は、垂直方向において第二のダイ９０２と重なる。いくつかの実施形態では、第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂは、第一の構造９００Ａを第二の構造９００Ｂに接合した後に、第二のダイ９０２の前面９０２Ｆの方を向く。第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂの上方のファンアウト領域ＲＯ上のピラー８は、第二のダイ９０２の前面９０２Ｆ上の対応するピラー８に接続される。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２の前面９０２Ｆの上方のピラー８のいくつかは、第一のダイ９０１の前面９０１Ｆの上方の銅－リン合金層７に接続される。いくつかの実施形態では、第一の構造９００Ａ（図７Ｂに示す）内のピラー８の合金層８ｂは、第二の構造９００Ｂ（図７Ｅに示す）内のピラー８の合金層８ｂと合流し、リフロー又は熱圧着を実施して、合金層８ｂを複数の半田ボール８ｂ”に変換し、第一の構造９００Ａと第二の構造９００Ｂとの接合を強化する。したがって、図６における厚さＴ８０４と厚さＴ８０３との間の差は、それほど重要ではない。こうして、パッケージ構造９００Ｃが形成される。２つの導電性ピラー８ａ、２つの半田ボール８ｂ”、及び第一の構造９００Ａと第二のダイ９０２との間の界面層６’は、本明細書では、第二の構造９００Ｂのバンプ構造９１０と総称することもあり、第一のダイ９０１を第二のダイ９０２に電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、第一の構造９００Ａと第二のダイ９０２との間に編成された複数のバンプ構造９１０は、第一の（タイプ）バンプ９１５及び第二の（タイプ）バンプ９１５’を含む。第一の（タイプ）バンプ９１５は、第一の構造９００Ａの導電性ビア９１３を第二のダイ９０２に電気的に結合するように編成され、第二の（タイプ）バンプ９１５’は、第一のダイ９０１の近位に編成され、界面層６及び銅－リン合金層７を第二のダイ９０２に熱的に結合する。いくつかの実施形態では、重力の影響により、半田ボール８ｂ”の形状は、楕円形、ラグビー形状、又はアメリカンフットボール形状に類似してもよい。各半田ボール８ｂ”は、電気的短絡の問題を回避するために互いに分離されている。いくつかの実施形態では、絶縁材料によって封入された銅プラグで形成されたピラー８は、銅プラグが安価なので、シリコン貫通ビアで形成されたピラーよりも好ましい。

次に、ヒートスプレッダを備えた図７Ｅのパッケージ構造の実施形態について、図８を参照して説明する。具体的には、図８は、熱管理構造及びヒートスプレッダを備える第一のダイを形成し、熱管理構造及びヒートスプレッダを備える第二のダイを形成し、第一のダイを第二のダイに接合するアプローチを示している。

図８を参照すると、図８は、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造の断面図である。パッケージ構造１０００Ｃは、第一の構造１０００Ａと、第一の構造１０００Ａ上に積層された第二の構造１０００Ｂとを含む。第一の構造１０００Ａは、図７Ｂを参照して説明した第一の構造９００Ａと同様である。しかしながら、第一の構造１０００Ａの合金層８ｂの厚さ（又はピラー８全体の厚さ）をさらに厚くした点が異なる（例えば、図７Ａを参照して説明した半田合金を堆積させる作業のいくつかを、数回繰り返すことによって）。さらに、１つ以上のヒートスプレッダ３Ｘが、第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂの上方の銅－リン合金層７上に配置される。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘは、銅、発泡銅、アルミニウム、熱伝導性金属、セラミック、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等の材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、放熱の効率を改善するために、各ヒートスプレッダ３Ｘの表面積は、同様の体積を有する立方体形状のヒートスプレッダの表面積よりも大きくなるように設計することができる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘは、波形プロファイルを有する１つ以上の表面を有してもよい。例えば、各ヒートスプレッダ３Ｘは、第一のダイ９０１の方を向く複数の第一のフィン型突起３Ｘ’と、第一のダイ９０１から離れる方を向く複数の第二のフィン型突起３Ｘ”等、上側及び／又は下側に複数の突起を有してもよい。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘは、複数の凹部又は穴を有してもよい。さらに、銅－リン合金材料層２（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）がヒートスプレッダ３Ｘの表面積の上方に形成され、例えば、銅－リン合金材料層２は、複数の第一のフィン型突起３Ｘ’及び複数の第二のフィン型突起３Ｘ”を覆っている。銅－リン合金材料層２は、ヒートスプレッダ３Ｘ上にコーティングされたコーティング層と呼ぶこともある。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘは、複数の第一の突起３Ｘ’を備えるので、銅－リン合金材料層２は、電気めっき作業を使用することによって、ヒートスプレッダ３Ｘと銅－リン合金層７との間のギャップ内に形成することができる。いくつかの実施形態では、銅－リン合金２の湿潤性は、ギャップにおける銅－リン合金の形成のアクセス可能性を改善する。銅－リン合金材料層２と銅－リン合金層７とを組み合わせることによって、ヒートスプレッダ３Ｘの機械的強度、接着性、信頼性が向上する。さらに、銅－リン合金材料層２及び銅－リン合金層７は、熱伝導率が高いので、放熱及び温度管理のより良好な手段を提供する。

さらに、銅－リン合金層７は、より緻密な構造を得るために無電解めっき作業によって形成することができ、銅－リン合金材料層２は、より厚い層を得るために電気めっき作業によって形成することができ、効率が向上する。さらに、電気めっき作業の使用は、ヒートスプレッダ３Ｘの上方の銅－リン合金材料層２のカバレッジ及びギャップ又は穴へのアクセス可能性を改善するのに役立ち得る。

第二の構造１０００Ｂは、図７Ｅを参照して説明した第二の構造９００Ｂと同様である。しかしながら、１つ以上のヒートスプレッダ３Ｙが第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂの上方の銅－リン合金層７上にさらに配置されている点で異なる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｙは、銅、発泡銅、アルミニウム、熱伝導性金属、セラミック、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等の材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、放熱の効率を向上させるために、各ヒートスプレッダ３Ｙの表面積は、立方体形状のヒートスプレッダの表面積よりも大きくなるように設計することができる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｙは、波形プロファイルを有する１つ以上の表面を有してもよい。例えば、各ヒートスプレッダ３Ｙは、第二のダイ９０２の方を向く複数の第一の突起３Ｙ’、及び第二のダイ９０２から離れる方を向く複数の第二の突起３Ｙ”等、片側又は両側に複数の突起を有してもよい。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｙは、複数の凹部又は穴を有してもよい。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｙの幅Ｗ３Ｙは、ヒートスプレッダ３Ｘの幅Ｗ３Ｘよりも大きい。さらに、銅－リン合金材料層２（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）が、ヒートスプレッダ３Ｙの表面領域の上方に形成されており、例えば、銅－リン合金材料層２は、複数の第一の突起３Ｙ’及び複数の第二の突起３Ｙ”を覆っている。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｙは、複数の第一の突起３Ｙ’を備えるので、銅－リン合金材料層２は、電気めっき作業を使用することによって、ヒートスプレッダ３Ｙと銅－リン合金層７との間のギャップに形成することができる。

さらに、電気めっき作業の使用は、ヒートスプレッダ３Ｙの上方の銅－リン合金材料層２のカバレッジ及びギャップ又は穴へのアクセス可能性を改善するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２は、いくらか大きい電力散逸を有する論理であり、より低い電力散逸を有する１つ以上のメモリデバイス９０１のいずれかに接続される。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２は、ＤＲＡＭダイであっても、フラッシュメモリダイであってもよい。

いくつかの実施形態では、第二の構造１０００Ｂの合金層８ｂの厚さ（又はピラー８全体の厚さ）は、図７Ｂ、図７Ｅに関して説明した半田合金を堆積させる作業を数回繰り返すことによって、さらに厚くすることができる。

第一の構造１０００Ａは、第二の構造１０００Ｂに接合され、第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂは、第二のダイ９０２の前面９０２Ｆに面する。第一の構造１０００Ａ（図８に示す）の複数のピラー８は、第二の構造１０００Ｂ（図８に示す）の対応するピラー８に接続される。リフロー作業を実施することができ、第一の構造１０００Ａのピラー８は、第二の構造１０００Ｂのピラー８と合流し、それによって複数のバンプ構造８Ｐを形成する。第一の構造９００Ａを第二の構造９００Ｂに接合した後のバンプ構造８Ｐは、図７Ｂに示す第一の構造９００Ａのピラー８と、図７Ｅに示すバンプ構造９１０とを含む。両方のバンプ構造８Ｐの構成は、それぞれより高い高さを有するべきであり、空気対流のためにヒートスプレッダ３Ｘとダイ９０２との間にギャップが存在することに留意されたい。したがって、第一のダイ９０１は、干渉を引き起こすことなく垂直方向に第二のダイ９０２と積み重ねることができる（すなわち、２つの要素は、望ましくないことに、特定の位置で物理的に接触するが、半田の両側によって生成される表面張力は、リフロー作業におけるこの位置合わせ問題をカバーすることができる）。いくつかの実施形態では、第一のダイ９０１は、第二のダイ９０２と垂直方向に重なる。さらに、アンダーフィル層１００１がバンプ構造８Ｐの側壁を覆うように形成されるので、パッケージ構造１０００Ｃが形成される。いくつかの実施形態では、アンダーフィル層１００１は、バンプ構造８Ｐを封入する。アンダーフィル層１００１は、第一の構造１０００Ａの成形コンパウンド９１２と第二の構造１０００Ｂの第二のダイ９０２との間にあってもよい。いくつかの実施形態では、アンダーフィル層１００１は、流れのない（ｎｏ－ｆｌｏｗ）アンダーフィルであってもよく、アンダーフィル層１００１は、第一のダイ９０１と直接接触することが実質的になくてもよい。これは、アンダーフィル層１００１が放熱を著しく妨げることを回避し得るので、パッケージ構造１０００Ｃの放熱能力を改善する。

次に、熱管理構造及びヒートスプレッダを備えたパッケージ構造の実施形態について、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。そのような構成によって、いくつかのプッシュプルドライバを収容することが可能になる。例えば、第一のダイ９０１は、５Ｇワイヤレスシステム用のドライバ増幅器セット＃１のＭＩＭＯソリューションであり、その銅ピラーは、インターポーザ基板（図示せず）に取り付けられる。第二のダイ９０２は、ドライバ増幅器＃２の別のセットである。したがって、熱管理が追加されるべきである。空間をトレードオフし、電磁干渉（ＥＭＩ）と、大きなドライバ電流の両方によって生じる熱対流問題との干渉を低減するために、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、両方のダイを、上面図の視点から交差して（たとえば垂直に）置き、両方を同じレベルを有する平面上にセットする代わりに、それらを部分的に積み重ねることができる。いくつかの代替実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘ（図９Ａに示す）は、第二のダイ９０２と第一のダイ９０１の上方の銅－リン合金層７との間に配置することができる。いくつかの実施形態では、図９Ｂを参照すると、ヒートスプレッダ３Ｘの下側は、ヒートスプレッダ３Ｘの下方の銅－リン合金層７の上面と実質的に水平であり、両端のヒートスプレッダ３Ｘの上側は、第二のダイ９０２の上方で延在してもよいが、３Ｘの中間領域は、空気対流のために第二のダイ９０２と接触することができない。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘの少なくとも一部分は、第二のダイ９０２と実質的に水平になる。

図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、図９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造の断面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すパッケージ構造の斜視図である。図９Ａの断面図は、図９Ｂに示す切断線ＢＢに沿って描かれている。図９Ａ及び図９Ｂに示すパッケージ構造１１００は、図８に示すパッケージ構造１０００Ｃと同様であるが、バンプ構造８Ｐの高さを高くする代わりに、ヒートスプレッダ３Ｘ及びヒートスプレッダ３Ｘの上方に形成される銅－リン合金材料層２の構成を変更した点が異なる。いくつかの実施形態では、図９Ｂを参照すると、ヒートスプレッダ３Ｘの側面は、第一のダイ９０１の側面と実質的に同一面である。

図９Ｂを参照すると、第一のダイ９０１と第二のダイ９０２との間に形成される追加の熱管理構造ＴＭが、第一のダイ９０１に熱的に結合される。空間（５～１０μｍ）を第一のダイ９０１と第二のダイ９０２との間に確保することができる。このような空間は、アンダーフィル層１００１によって充填されてもよい。特に、複数のヒートスプレッダ３Ｘが、第一のダイ９０１の銅－リン合金層７の上方に配置される（ヒートスプレッダ３Ｙを覆う銅－リン合金材料層２は、図９Ａにのみ示されているが、明確にするために図９Ｂでは省略されている）。ヒートスプレッダ３Ｘの一部分又は全部は、垂直方向に沿って第一のダイ９０１又は第二のダイ９０２と重なっていなくてもよい。したがって、ダイの熱放散経路は、互いに干渉することはない。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２と第一のダイ９０１の上方の銅－リン合金層７との間に配置されるヒートスプレッダ３Ｘは存在しない。いくつかの代替実施形態では、第二のダイ９０２と第一のダイ９０１の上方の銅－リン合金層７との間に、より小さいヒートスプレッダ３Ｘを配置することができる。いくつかの実施形態では、図９Ｂを参照すると、ヒートスプレッダ３Ｘの下側は、ヒートスプレッダ３Ｘの下方の銅－リン合金層７の上面と実質的に同一面であり、ヒートスプレッダ３Ｘの上側は、第二のダイ９０２の上方に延在し得る。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｘの少なくとも一部分は、第二のダイ９０２と実質的に同一面である。いくつかの実施形態では、第一のダイ９０１は、断面図又は上面図の観点からダイ幅Ｗ９０１を有する。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２は、断面図又は上面図の観点からダイ幅Ｗ９０２を有する。ダイ幅Ｗ９０２は、ダイ幅Ｗ９０１よりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第一のダイ９０１は、断面線ＢＢに垂直な方向から測定された第一のダイ長を有し、第二のダイ９０２は、断面線ＢＢに垂直な方向から測定された第二のダイ長を有する。図９Ｂに示すように、第一のダイ長は、第二のダイ長よりも大きいが、他の実施形態では、第一のダイ長は、第二のダイ長に実質的に等しくてもよい。

次に、熱管理構造及びヒートスプレッダを備えたパッケージ構造の実施形態について、図１０を参照して説明する。具体的には、図１０は、水平方向に接続された、いくつかの（例えば、２つの）ＤＲＡＭダイと第二のダイ（論理ダイ）とを積み重ねた第一のモジュールを有するタブレットコンピュータのパッケージ構造を示す。

図１０を参照すると、図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造の断面図である。パッケージ構造１２００Ｃは、第一の構造１２００Ａと、第一の構造１２００Ａに沿って配置された第二の構造１２００Ｂとを含む。図１０に示す第一の構造１２００Ａは、図８を参照して説明した第一の構造１０００Ａと同様であるが、第一の構造１２００Ａが、本明細書ではＲＤＬ９１１Ｘと表される、より広い再配線層を有し、ＲＤＬ９１１Ｘが、第一の領域ＲＡと、第一の領域ＲＡに隣接する第二の領域ＲＢとを有する点で異なる。第一のダイ９０１は、第一の領域ＲＡの上方に配置される。さらに、ピラーは、第二のＤＲＡＭがその上に積み重ねられるファンアウト領域ＲＯにおいて成形コンパウンド９１２の上方に配置される。前述と同じ方法を使用して、第一のＤＲＡＭ上に第二のＤＲＡＭ（熱管理構造及びヒートスプレッダを備える）を積み重ねることができる。いくつかの実施形態では、第二のＤＲＡＭ上の銅－リン合金材料層２は、成形コンパウンド９１２の上方にさらに延在し、導電性ビア９１３を覆う。しかしながら、接地導電性ビア９１３’は、熱伝導のために第一のダイ９０１の裏面の銅－リン合金層７に接触しなくてもよい。続いて、第二のダイの裏面９０１Ｂ上に界面層６及び銅－リン合金層７を無電解めっきする。第二のダイの裏面上のヒートスプレッダを覆うことに加えて、銅－リン合金材料２の層もまた、ファンアウト領域ＲＯにわたって電気めっきされ、接地導電性ビア９１３’を覆って放熱面積を増加させる。ＴＳＶインターポーザを使用してＤＲＡＭのセットを積み重ねる代わりに、ＦＯＷＬＰ技術によって、コスト削減だけでなく、歩留まり向上も達成できる。いくつかの実施形態では、空気対流のために、銅－リン合金２の２つの層の間にギャップ９０９が存在する。

さらに、第二の領域ＲＢのＲＤＬ９１１Ｘは、前面９１１Ｆと、前面９１１Ｆの反対側の裏面９１１Ｂとを有する。複数の導電性フィーチャ９１４が、前面９１１Ｆ及び裏面９１１Ｂに配置され、複数のピラー８が、前面９１１Ｆ及び裏面９１１Ｂに配置された導電性フィーチャ９１４のいくつかの上に配置される。いくつかの実施形態では、ピラー８は、多層構造であり、例えば、図７Ａ又は図７Ｂを参照すると、ピラー８は、導電性ピラー８ａと、導電性ピラー８ａの上方の合金層８ｂとを含む。

図１０に示す第二の構造１２００Ｂは、図８に示す第二の構造１０００Ｂと同様である。いくつかの実施形態では、図１０に示す第二の構造１２００Ｂに示すように、銅－リン合金材料層２は、第二のダイ９０２の周辺エリアと直接接触してもよい。第二ダイ９０２に加わる応力を緩和する必要がある場合には、ヒートスプレッダ３Ｙを発泡銅で作製し、タブレットコンピュータの全重量を軽くするようにしてもよいことに留意されたい。さらに、第二のダイ（論理ダイ）の電力散逸は、若干大きいので、その熱管理は、特に考慮されるべきである。

第二の構造１２００Ｂは、ＲＤＬ９１１Ｘの前面９１１Ｆの上方にある第二の領域ＲＢの上方に接合され、パッケージ構造１２００Ｃを形成する。いくつかの実施形態では、第二のダイ９０２（論理ダイ）の電力散逸は、第一のダイ９０１（ＤＲＡＭ）よりも大きい。リフロー作業が実施されることにより、第二の構造１２００Ｂのピラー８とＲＤＬ９１１Ｘの前面９１１Ｆの上方のピラー８とを融合して接続することができ、延長された接合部は、論理ドライバによって生成された機械的応力を解放することができる。ところで、ＦＯＷＬＰ技術を使用することによってマルチコアコンピュータを作製するために、第一の論理ダイ上にいくつかの論理ダイを積み重ねることもできる。

次に、デュアルパスＲＦ送信機の熱管理構造を備えたパッケージ構造の実施形態について、図１１を参照して説明する。具体的には、図１１は、第一のダイ（例えば、ミキサ）と第二のダイ（例えば、電力増幅器）とを垂直方向に接続し、熱管理構造を形成するアプローチを示す。したがって、電力増幅器によって生じるＥＭＩ及び熱放散の問題を解決するために、遮蔽（及びＴＭ）プレートを適用すべきである。

図１１を参照すると、図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造の断面図である。パッケージ構造１３００Ｃは、第一の構造１３００Ａと、第一の構造１３００Ａの上方に積層された第二の構造１３００Ｂとを含む。図１１を参照して説明した第一の構造１３００Ａは、図７Ｂ、図７Ｃ及び図７Ｆを参照して説明した第一の構造９００Ａと同様であるが、導電性ビア９１３及び接地ビア９１３’の構成が異なる点が異なる。いくつかの実施形態では、図１１に示すように、導電性ビア９１３は、第一のダイ９０１の近位に配置され、接地ビア９１３’は、周辺エリアに編成され、導電性ビア９１３は、接地ビア９１３’と第一のダイ９０１との間にあってもよい。

図１１を参照して説明した第二の構造１３００Ｂ（デュアルパスＲＦ送信機等）は、図７Ｅ及び図７Ｆを参照して説明した第二の構造９００Ｂと同様であるが、図１１を参照して説明した第二の構造１３００Ｂの界面層６及び銅－リン合金層７が、第一の構造１３００Ａのファンアウト領域ＲＯの上方にさらに延在し、ＥＭＩ／ＥＭＣを考慮するための遮蔽板として適用される点で異なる。第一の構造１３００Ａは、第二の構造１３００Ｂに接合され、第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂは、第二のダイ９０２の前面９０２Ｆに面する。

第一の構造１３００Ａの複数のピラー８は、第二の構造１３００Ｂの対応するピラー８に接続される。リフロー作業を実施することができ、第一の構造１３００Ａのピラー８は、第二の構造１３００Ｂのピラー８と合流してもよく、それによって、複数のバンプ構造８Ｐを形成して、デュアルパスＲＦ送信機の第二のダイによって生成される機械的応力を低減する。

いくつかの実施形態では、第一のダイ９０１は、第二のダイ９０２と垂直方向に重なる。さらに、アンダーフィル層１００１は、バンプ構造８Ｐの側壁を覆うように形成される。第二のダイ９０２の前面９０２Ｆの少なくとも一部分及び第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂの少なくとも一部分は、アンダーフィル層１００１を介して露出される。いくつかの実施形態では、アンダーフィル層１００１は、流れのないアンダーフィルであってもよい。

界面層６は、第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂの上方、アンダーフィル層１００１を通して露出される第二のダイ９０２の前面９０２Ｆの上方、及びアンダーフィル層１００１から露出される第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂの上方に形成される。第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂの上方の界面層６は、さらに、第二のダイ９０２の側面９０２Ｓ、アンダーフィル層１００１の側壁の上方、ファンアウト領域ＲＯ（ＲＤＬ９１１から離れる方を向く）内の成形コンパウンド９１２の第一の面９１２Ｓの上方、及び接地ビア９１３’の上方で延在してもよい。いくつかの実施形態では、成形コンパウンド９１２の第一の面９１２Ｓは、第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂと同一面である。銅－リン合金層７（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）を各界面層６の上方に形成して、パッケージ構造１３００Ｃを形成する。界面層６及びその上に形成される銅－リン合金層７は、ＥＭＩ／ＥＭＣを考慮するために、熱管理構造ＴＭとも遮蔽板とも総称される。いくつかの実施形態では、空気対流のために、銅－リン合金２の両方の層の間にギャップ９０９が存在する。

いくつかの実施形態では、界面層６は、無電解めっき作業によって形成されてもよく、銅－リン合金層７は、電気めっき作業によって形成されてもよく、界面層６（第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂの上方の界面層、第二のダイ９０２の前面９０２Ｆ上の界面層、第一のダイ９０１の裏面９０１Ｂ上の界面層）のそれぞれは、単一の作業で形成することができ、前述の各界面層６の上方の銅－リン合金層７も単一の作業で形成することができる。任意選択で、犠牲層は、界面層６及び銅－リン合金層７を形成するためのめっき作業中に第一の構造１３００Ａ又は第二の構造１３００Ｂの特定の部分を保護するために形成されてもよい。

さらに、接地ビア９１３’は、界面層６と、第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂから成形コンパウンド９１２の第一の表面９１２Ｓの上方のエリアまで延在する銅－リン合金層７とに接続される。このような構成は、電磁互換性（ＥＭＣ）に関する問題に対処することができるだけでなく、パッケージ構造１３００Ｃの電磁干渉（ＥＭＩ）に関する問題にも対処することができる。

次に、熱管理構造と同時に提供されるパッケージ構造及びＥＭＩ／ＥＭＣを考慮した遮蔽板の実施形態について、図１２を参照して説明する。

図１２を参照すると、図１２は、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造の断面図である。図１２に示すパッケージ構造１４００は、図１１に示すパッケージ構造１３００Ｃと同様であるが、１つ以上のヒートスプレッダ３Ｙが第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂの上方の銅－リン合金層７上にさらに配置され、銅－リン合金材料層２（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）がヒートスプレッダ３Ｙの表面エリアの上方に形成されており、例えば、銅－リン合金材料層２が複数の第一の突起３Ｙ’及び複数の第二の突起３Ｙ”を覆っている点が異なる。ヒートスプレッダ３Ｙの詳細は、図８の説明に戻ることによって見出すことができる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ３Ｙは、銅、発泡銅、アルミニウム、熱伝導性金属、セラミック、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等の材料を含んでもよい。さらに、銅－リン合金層７は、より緻密な構造を得るために無電解めっき作業によって形成することができ、銅－リン合金材料層２は、より厚い層を得るために電気めっき作業によって形成することができ、効率が向上する。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層２は、第二のダイ９０２の裏面９０２Ｂの上方の銅－リン合金層７の上面及び側壁のプロファイルに適合する。いくつかの実施形態では、銅－リン合金材料層２は、他の銅－リン合金層７の上方に形成することができる。空気対流のために、９０１Ｂ及び９０２Ｆの上方の銅－リン合金２の両方の層の間に、ギャップ９０９が存在することに留意されたい。

次に、複数のダイを含むパッケージ構造の実施形態について、図１３を参照して説明する。

図１３を参照すると、図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造の断面図である。第一の構造１５００Ａは、一次ダイ１５０１と、一次ダイ１５０１に接着された二次ダイ１５０２とを含む。いくつかの実施形態では、一次ダイ１５０１は、１つ以上の処理ユニットを備える中央処理ユニット（ＣＰＵ）ダイ等のプロセッサダイであってもよい。二次ダイ１５０２は、１つ以上の論理デバイスを備える論理ダイであってもよい。三次ダイ１５０３は、１つ以上のメモリデバイスを備える。第一の構造１５００Ａは、以下のような２種類のファンアウトインターポーザＦＯをさらに含む。

第一のファンアウトインターポーザＦＯは、セラミック薄膜の層で作製され、チップラスト（ＲＤＬファーストとも呼ばれる）の第二のＦＯＷＬＰ方法を適用すべきであり、すなわち、ＲＤＬ（ファンアウト領域（ＦＯ）に形成された導電性ビア１５１３及び接地ビア１５１３’を含む）及びＲＤＬの両側の銅ピラーのバンプ構造８Ｐが予め形成されるまで、チップはパッケージングプロセスに組み込まれない。一次ダイ１５０１は、第一の（前）面１５０１Ｆと、第一の面１５０１Ｆの反対側の第二の（裏）面１５０１Ｓとを有する。次に、ダイパッド上に銀ペーストを堆積させ、銀ペーストを硬化させることにより、ダイ１５０１とセラミックＲＤＬの両方を接合する。このようなセラミックＲＤＬの熱性能は、高性能パワーデバイスに適している。その他のプロセス及び留意点は、先に説明した第一の方法と同様である。ダイをパッケージングする方法は、全体的な性能に応じて変更できることに留意されたい。図１３で適用されるインターポーザは、単なる例示である。導電性ビア１５１３は、接地ビア１５１３’と一次ダイ１５０１との間にあってもよい。さらに、複数の導電性ピラー８ａ及び半田ボール８ｂ”（錫－銀合金から作製されてもよい）が、ＲＤＬ１５１１を介して露出する各導電性フィーチャ１５１４（図示せず）の上方に配置されてもよい。次に、ダイ１５０１をセラミックＲＤＬ上にフリップチップ接合する。このようなセラミックＲＤＬの熱性能は、高性能パワーデバイスに適している。その他のプロセス及び注意点は、先に説明した第一の方法に関するものと同様である。ダイをパッケージングする方法は、全体的な電気的性能、熱管理、及びコスト性能に応じて変更できることに留意されたい。図１３で適用されるインターポーザは、単なる例示である。さらに、二次ダイ１５０２は、バンプ構造８Ｐを介して一次ダイ１５０１にフリップチップ接合されており、二次ダイ１５０２の第一の（前）面１５０２Ｆは一次ダイ１５０１の方を向き、二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓは一次ダイ１５０１から離れる方を向いている。各バンプ構造８Ｐは、二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓの上方の界面層６’（その組成は前述の界面層６と同様である）と、導電性ビア１５１３のそれぞれの上方に配置された界面層６’と、界面層６’の上方の導電性ピラー８ａと、前述の２つの導電性ピラー８ａ間を接続する半田ボール８ｂ”とを含む。さらに、アンダーフィル層１００１が、バンプ構造８Ｐの側壁を覆うように形成される。いくつかの実施形態では、アンダーフィル層１００１は、流れのないアンダーフィルであってもよく、アンダーフィル層１００１は、一次ダイ１５０１と直接接触することが実質的になくてもよい。さらに、二次ダイ１５０２の一部分は、アンダーフィル層１００１を通して露出することがある。空気の対流のために、１５０１Ｓ及び１５０２Ｆの上方にある両方の銅－リン合金層７の間に、ギャップ１５０９が存在することに留意されたい。

第二の構造１５００Ｂは、三次ダイ１５０３を含み、三次ダイ１５０３は、１つ以上のメモリデバイスを備える。いくつかの実施形態では、三次ダイ１５０３は、ＤＲＡＭダイあっても、フラッシュメモリダイであってもよい。第二の構造１５００Ｂは、三次ダイ１５０３を横方向に少なくとも部分的に取り囲む封止剤又は成形化合物１５２２を有するファンアウトインターポーザＦＯ（ＡＢＦ（好ましい）又はビスマレイミド－トリアジン（ＢＴ）の層によって作製される）をさらに含み、三次ダイ１５０３は、第一の（前）面１５０３Ｆと、前面１５０３Ｆとは反対側の第二の（裏）面１５０３Ｓとを有する。成形コンパウンド１５２２は、三次ダイ１５０３の少なくとも１つの側面を封止することができる。いくつかの実施形態では、成形コンパウンド１５２２は、エポキシ成形コンパウンド（ＥＭＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、又はプラスチックもしくはポリマー材料等の他の好適な材料で作製される。いくつかの実施形態では、成形コンパウンド１５２２は、成形技術（射出成形等）、３Ｄ印刷、付加製造等によって形成されてもよい。複数の導電性ビア１５２３及び複数の接地ビア（又は貫通ビア）１５２３’は、成形コンパウンド１５２２内に編成され、成形コンパウンド１５２２によって横方向に取り囲まれる。いくつかの実施形態では、接地ビア１５２３’は、成形コンパウンド１５２２の周辺エリアに形成され、導電性ビア１５２３は、接地ビア１５２３’と三次ダイ１５０３との間にあってもよい。

第二の構造１５００Ｂは、成形コンパウンド１５２２の対向する２つの側面に編成された第一のＲＤＬ１５２１ａ及び第二のＲＤＬ１５２１ｂをさらに含み、第一のＲＤＬ１５２１ａは、三次ダイ１５０３の第二の面１５０３Ｓに近接している。いくつかの実施形態では、三次ダイ１５０３の第二の面１５０３Ｓは、第一のＲＤＬ１５２１ａを通して露出される。さらに、複数の導電性ピラー８ａ及び合金層８ｂが、第一のＲＤＬ１５２１ａ及び第二のＲＤＬ１５２１ｂ上に配置されてもよい。

第一の構造１５００ａは、バンプ構造８Ｐ’を介して第二の構造１５００ｂに接合される。アンダーフィル層１００１は、バンプ構造８Ｐ’の側壁を覆うように形成され、アンダーフィル層１００１は、第二の構造１５００Ｂの第二のＲＤＬ１５２１ｂと第一の構造１５００ＡのＲＤＬ１５１１との間にある。複数の熱管理構造ＴＭは、界面層６と、界面層６の上方の銅－リン合金層７（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）とを含み、パッケージ構造１５００Ｃを得るために、一次、二次又は三次ダイ１５０１、１５０２、１５０３の露出表面の上方に形成される。例えば、熱管理構造ＴＭは、それぞれ、三次ダイ１５０３の第一の面１５０３Ｆ、一次ダイ１５０１の第二の面１５０１Ｓ、二次ダイ１５０２の第一の面１５０２Ｆ、及び二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓの上方に形成され、これらに熱的に結合され、それによって、前述の各ダイ１５０１、１５０２、１５０３の熱放散を改善するのに役立つ。いくつかの実施形態では、熱管理構造ＴＭは、二次ダイ１５０２の第一の面１５０２Ｆ、二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓ、バンプ構造８Ｐを封止するアンダーフィル層１００１の側面、及びバンプ構造８Ｐ’を封止するアンダーフィル層１００１の側面に、さらに熱的に結合される。

いくつかの実施形態では、二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓ上の熱管理構造ＴＭは、第一の構造１５００ａのアンダーフィル層１００１の側壁、第二の構造１５００ｂのアンダーフィル層１００１の側壁、ＲＤＬ１５１１の側壁、及び成形コンパウンド１５１２の側壁の上方にさらに延在する。一次ダイ１５０１の第二の面１５０１Ｓの上方の熱管理構造ＴＭは、第二のＲＤＬ１５２１ｂ及び成形コンパウンド１５１２の周辺エリアの上方にさらに延在することができ、それによって、第一の構造１５００Ａの接地ビア１５１３’及び第二の構造１５００Ｂの接地ビア１５２３’に電気的に接続される。接地ビア１５２３’及び接地ビア１５１３’は、同じ電位を有してもよく、それによって、基準電圧レベルを提供する。熱管理構造ＴＭのこのような構成は、放熱能力の向上も基準電圧レベルの提供も両方ともすることができる。さらに、無電解めっき作業を使用することにより、ダイのそれぞれに配置された熱管理構造ＴＭの界面層６を単一の作業で形成することができ、ダイのそれぞれに配置された熱管理構造ＴＭの銅－リン合金層７も単一の作業で形成することができる。続いて、複数のダイを含むパッケージ構造の実施形態について、図１４を参照して説明するが、これは、図１３を参照して説明したのと同様であるが、熱管理構造が、第一の構造を第二の構造に接続する前に形成される点が異なる。

図１４を参照すると、図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、パッケージ構造の断面図である。図１４に示す第一の構造１６００Ａは、図１３に示す第一の構造１５００Ａと同様であるが、熱管理構造ＴＭが、一次ダイ１５０１の第二の面１５０１Ｓ、二次ダイ１５０２の第一の面１５０２Ｆ、及び二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓの上方に形成され、これらに熱的に結合される点で異なる。前述の構成は、前述のダイ１５０１、１５０２、１５０３のそれぞれの熱放散を改善するのに役立つ。さらに、二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓ上の熱管理構造ＴＭは、第一の構造１５００Ａのアンダーフィル層１００１の側壁の上方及び成形コンパウンド１５１２の周辺領域の上方にさらに延在し、それによって接地ビア１５１３’を覆う。

第二の構造１６００Ｂは、パッケージ構造１６００Ｃを得るために、第一の構造１６００Ａに接合される。図１４に示すパッケージ構造１６００Ｃは、図１３に示すパッケージ構造１５００Ｃと同様であるが、場合によっては、二次ダイ１５０２の第二の面１５０２Ｓ上の熱管理構造ＴＭが、第二のＲＤＬ１５２１ｂの周辺エリアの上方に、さらに延びないこともあるという点で異なる。空気の対流のために、１５０１Ｓ及び１５０２Ｆの上方にある両方の銅－リン合金層７の間に、ギャップ１５０９が存在することに留意されたい。

図１５は、本開示のいくつかの実施形態によるパッケージ構造１７００の断面図である。パッケージ構造１７００は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０、第三のダイ１７３０、及び基板１７４０を含む。いくつかの実施形態では、第一のダイ１７１０は、パッケージダイであり、スタックに編成された第一の半導体デバイス１７１２及び複数の第二の半導体デバイス１７１４を含む。いくつかの実施形態では、第一の半導体デバイス１７１２は、論理ダイであり、第二の半導体デバイス１７１４は、メモリダイである。第一のダイ１７１０は、第一の半導体デバイス１７１２と最下位の第二の半導体デバイス１７１４との間に編成された第一のＲＤＬ１７１６をさらに含んでもよい。さらに、第一のダイ１７１０は、２つの隣接する第二の半導体デバイス１７１４の間に１つ以上の第二のＲＤＬ１７１８を含む。第二の半導体デバイス１７１４は、第二のＲＤＬ１７１８と交互に編成される。第一のダイ１７１０の前述の構成要素は、例えば、第一の半導体デバイス１７１２、第一のＲＤＬ１７１６、第二の半導体デバイス１７１４の第一の１つ、第二のＲＤＬ１７１８の第一、第二の半導体デバイス１７１４の第二、第二のＲＤＬ１７１８の第二と、第二の半導体デバイス１７１４の第Ｎ（Ｎは第二の半導体デバイス１７１４の数である）まで積層され、第一のダイ１７１０を構築するために接合される。

いくつかの実施形態では、第二のダイ１７２０は、無線トランシーバダイであり、トランシーバ、メモリチップ、アンテナ、及びＲＦデバイスのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、第三のダイ１７３０は、センサダイであり、センサデバイス、メモリチップ及びアナログ回路のうちの少なくとも１つを含む。

基板１７４０は、第一の層１７４２と、第一の層１７４０の上方の第二の層１７４４とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第一の層１７４２は、パッケージ構造１７００の接地層として機能し、セラミック、シリコン、ガラス、又は任意の他の好適な材料で形成される。いくつかの実施形態では、第二の層１７４４は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０、及び第三のダイ１７３０を電気的に相互接続するように構成されたＲＤＬ又は相互接続層である。

いくつかの実施形態では、パッケージ構造１７００は、基板１７４０の第二の層１７４２の上側に編成された導電性バンプ１７４６をさらに含む。パッケージ構造１７００は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０、及び第三のダイ１７３０のそれぞれの下側に編成された導電性バンプ１７４８をさらに含んでもよい。導電性バンプ１７４６のそれぞれは、対応する導電性バンプ１７４８と整列してもよい。導電性バンプ１７４６及び１７４８は、マイクロバンプ、Ｃ４バンプ等であってもよい。パッケージ構造１７００は、基板１７４０を第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０に電気的に結合するために、バンプ１７４６と対応するバンプ１７４８とを電気的に接続する導電性ピラー１７５２をさらに含む。いくつかの実施形態では、導電性ピラー１７５２は省略され、導電性バンプ１７４６は対応する導電性バンプ１７４８に直接接合される。

いくつかの実施形態では、パッケージ構造１７００は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０の上面及び側壁の上方に、ＵＢＭ層１７６０をさらに含む。いくつかの実施形態では、ＵＢＭ層１７６０の材料、構成及び形成方法は、図５Ａ～図５Ｄを参照して説明したＵＢＭ層１Ｕのものと同様である。いくつかの他の実施形態では、ＵＢＭ層１７６０は、第一のサブ層と、第一のサブ層の上方の第二のサブ層とから形成され、第一のサブ層は、図１、図２及び図５Ａ～図５Ｄを参照して説明した接着層１ａと同様であり、第二のサブ層は、図１、図２及び図５Ａ～図５Ｄを参照して説明した拡散バリア層１ｂと同様である。いくつかの実施形態では、パッケージ構造１７００は、ＵＢＭ層１７６０の上方に形成された銅－リン合金層１７７０をさらに含む。銅－リン合金層１７７０は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０の上面及び側壁の上方に堆積されてもよい。銅－リン合金層１７７０の材料、機能、構成、及び形成方法は、図１、図２、及び図５Ａ～図５Ｄを参照して説明した銅－リン合金層１ｃのものと同様である。いくつかの実施形態では、電磁波を送信又は受信するための第二のダイ１７２０又は第三のダイ１７３０のアンテナ、ＲＦデバイス又は他の構成要素は、アンテナ、ＲＦデバイス等の適切な機能を保証するために、ＵＢＭ層１７６０、銅－リン合金層１７７０及び熱管理構造１７５０を通して露出される。

いくつかの実施形態では、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０のそれぞれは、熱管理構造１７５０を備え、熱管理構造１７５０は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０のそれぞれの上面（裏面）の上方のヒートスプレッダ３Ｘを含む。ヒートスプレッダ３Ｘは、銅－リン合金層１７７０の上面の上方に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、熱管理構造１７５０は、それぞれのヒートスプレッダ３Ｘの表面及びギャップに堆積された銅－リン合金材料層２をさらに含む。ヒートスプレッダ３Ｘ及び銅－リン合金材料層２は、図３、図４、図８、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０を参照して説明したヒートスプレッダ３Ｘ及び銅－リン合金材料層２と同様であってもよい。

いくつかの実施形態では、第一のダイ１７１０は、第一のダイ１７１０のパッケージを通って延びる複数の貫通パッケージビア１８１０及び第二の貫通パッケージビア１８２０をさらに含む（図１５は、２つの例示的な貫通パッケージビア１８１０及び１８２０のみを図示する）。パッケージ貫通ビア１８１０は、第一の半導体デバイス１７１２及び第二の半導体デバイス１７１４を基板１７４０の第二の層１７４４に電気的に接続するように構成された信号経路として使用されてもよい。第一の半導体デバイス１７１２、第二の半導体デバイス１７１４、第一のＲＤＬ１７１６及び第二のＲＤＬ１７１８は、信号を伝送するために貫通パッケージビア１８１０に電気的に結合された導電線を含んでもよい。貫通パッケージビア１８２０は、第一の半導体デバイス１７１２及び第二の半導体デバイス１７１４を接地用基板１７４０の第一の層１７４２に電気的に接続するように構成された接地経路として使用されてもよい。第一の半導体デバイス１７１２、第二の半導体デバイス１７１４、第一のＲＤＬ１７１６及び第二のＲＤＬ１７１８は、パッケージ貫通ビア１８２０に接続して接地するための導電線を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、貫通パッケージビア１８１０及び１８２０のそれぞれは、コア層１８１２、湿潤層１８１４及び拡散バリア層１８１６を含む。いくつかの実施形態では、コア層１８１２は、銅、タングステン、アルミニウム等の導電性材料で形成され、貫通パッケージビア１８１０、１８２０の電気経路又は接地経路を導通するように構成される。いくつかの実施形態では、湿潤層１８１４は、銅－リン合金層で形成され、コア層１８１２を横方向に取り囲む。銅－リン合金層１８１４は、コア層１８１２の材料の湿潤性を改善することができる。いくつかの実施形態では、拡散バリア層１８１６は、遷移金属又はその窒化物、例えば、チタン及び窒化チタンで形成され、濡れ層１８１４及びコア層１８１２を横方向に取り囲む。いくつかの実施形態では、貫通パッケージビア１８１０、１８２０は、第一のダイ１７１０上に形成された側壁１８１０Ｓ又は１８２０Ｓによって画定される。いくつかの実施形態では、ライナー層１８１８は、拡散バリア層１８１６と第一のダイ１７１０又は貫通パッケージビア１８１０、１８２０との間の側壁１８１０Ｓ又は１８２０Ｓにライニングされ、拡散バリア層１８１６、銅－リン合金層１８１４及びコア層１８１２を横方向に取り囲む。ライナー層１８１８は、誘電体材料、例えば、酸化物又は窒化物で形成されてもよく、拡散バリア層１８１６を第一のダイ１７１０の半導体基板から電気的に絶縁するように構成される。描かれている例では、貫通パッケージビア１８１０又は貫通パッケージビア１８２０の湿潤層１８１４として機能する銅－リン合金層のみが示されているが、銅－リン合金層で形成された湿潤層１８１４は、貫通成形ビア、貫通シリコンビア、貫通基板ビア等の他のタイプの貫通ビアにも適用することができる。

いくつかの実施形態では、貫通パッケージビア１８２０の頂部は、最上位の第二の半導体デバイス１７１４を通って延び、ＵＢＭ層１７６０の下面に結合される。いくつかの実施形態では、貫通パッケージビア１８１０の頂部は、最上位の第二の半導体デバイス１７１４の下面まで延び、信号経路の異常短絡を回避するために、最上位の第二の半導体デバイス１７１４によってＵＢＭ層１７６０から分離される。

いくつかの実施形態では、パッケージ構造１７００を形成する例示的な方法が以下に提供される。基板１７４０は、複数の絶縁層と導電線層とを備え、１つ以上の導通経路を形成し、この導通経路において、信号経路は第二の層１７４４に設けられ、一方、接地経路は第一の層１７４２に設けられる。その後、導電性バンプ１７４６は、基板１７４０の上側に形成される。いくつかの実施形態では、導電性貫通ビア（例えば、貫通パッケージビア１８２０の下部）が、基板１７４０の第二の層１７４４を貫通して形成され、第一の層１７４２に電気的に接続される。

第一のダイ１７１０が提供される。例えば、第一の半導体デバイス１７１２及び第二の半導体デバイス１７１４は、１つ以上のウェーハ基板上に形成され、個々のダイに切断される。さらに、第一のＲＤＬ１７１６及び第二のＲＤＬ１７１８も、１つ以上のウェーハ基板上に形成され、個々のダイに切断される。いくつかの実施形態では、貫通パッケージビア１８１０及び１８２０の一部は、第一の半導体デバイス１７１２、第二の半導体デバイス１７１４、第一のＲＤＬ１７１６及び第二のＲＤＬ１７１８のそれぞれに形成される。第一のダイ１７１０の前述の各構成要素は、適切な接合プロセス、例えば、熱圧着接合（ＴＣＢ）、ハイブリッド接合、融着接合等を通じて、互いに位置合わせされ、接合されてもよい。第一の半導体デバイス１７１２、第二の半導体デバイス１７１４、第一のＲＤＬ１７１６及び第二のＲＤＬ１７１８における貫通パッケージビア１８１０、１８２０の異なる部分は、電気的に結合されて、垂直に延びる貫通ビア１８１０、１８２０を形成する。

第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０が提供されてもよい。さらに、導電性バンプ１７４８は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０の下面に形成されてもよく、導電性バンプ１７４６及び１７４８の接合を通じて基板１７４０に接合される。ＵＢＭ層１７６０及び銅－リン合金層１７７０は、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０の上面及び側壁上に連続して堆積される。ヒートスプレッダ３Ｘは、第一のダイ１７１０、第二のダイ１７２０及び第三のダイ１７３０の上方と、銅－リン合金層１７７０上に編成される。銅－リン合金材料層２は、ヒートスプレッダ３Ｘの表面及びギャップに堆積され、熱管理構造１７５０を形成する。このようにして、パッケージ構造１７００が完成する。

本開示では、熱管理（放熱の改善等）のための手段は、図１～図１４を参照してそれぞれ説明したように、様々なタイプのパッケージ構造又は半導体構造に対して、提供される。放熱改善のための作業の互換性により、パッケージ構造又は半導体構造を形成するための作業の様々なタイプに組み込むことができる。本開示における熱管理のための手段は、熱管理構造１、ヒートスプレッダ（ヒートスプレッダ３、３Ｘ、又は３Ｙ等）、銅－リン合金材料層２、界面層６及び銅－リン合金層７（Ｃｕ_３Ｐから作製されてもよい）を含む熱管理構造ＴＭ、熱管理補助ユニット４、又はそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。図１及び図２を参照して説明したように、熱管理構造１（接着層１ａ、接着層１ａの上方の拡散バリア層１ｂ、及び拡散バリア層１ｂの上方の銅－リン合金層１ｃ（Ｃｕ_３Ｐを含んでもよい）を含む）は、熱放散を改善することができる熱管理に利用される。接着層１ａは、熱管理構造１と基板との間の接着性を高めることができる。拡散バリア層１ｂは、拡散を緩和するために利用してもよく、内部応力を減少させることもできる。銅－リン合金層１ｃは、従来の放熱板及び従来の熱界面材料に比べて大きな熱伝導率を示し、より緻密な構造を有し、耐食性、耐摩耗性、湿潤性、強度、靭性、適合性、加工性等を改善することができる。さらに、図２の実施形態は、熱を放散する能力をさらに向上させるために、複数の突起１ｄを形成することをさらに含む。熱管理構造１は、図５Ａを参照して説明したように、パッケージ構造にさらに組み込むことができ、具体的には、基板の背面に形成された熱管理構造１とピラーのＵＢＭ層１Ｕとの間の共通材料を単一の作業で形成することができる。

図３及び図４を参照すると、熱管理補助ユニット４が提供されており、この熱管理補助ユニット４は、熱管理構造１、銅－リン合金材料層、及び１つ以上のヒートスプレッダ３を含む。ヒートスプレッダ３の構成は、熱を放散するための表面積が大きく、ヒートスプレッダ３上に形成された銅－リン合金材料層２の組み込みは、ヒートスプレッダ３の熱管理及び接着の改善に役立つ。

界面層６及び銅－リン合金層７を含む熱管理構造ＴＭは、熱放散（又は熱管理）を改善するためにパッケージ構造に使用することができる。例えば、図６（成形コンパウンド内に配置された１つ以上のダイの上方に形成された熱管理構造ＴＭ）及び図７Ａ～図７Ｆ（垂直方向に積層された複数のダイ）を参照して説明したパッケージ構造を形成するための作業が挙げられる。

複数のヒートスプレッダ（ヒートスプレッダ３、３Ｘ、又は３Ｙ等）及びその上に形成された銅－リン合金材料層２、及びヒートスプレッダの下の熱管理構造ＴＭは、熱放散（又は熱管理）を改善するために、パッケージ構造を形成するための作業にさらに組み込むことができる。さらなる例は、図８（干渉を避けるためにピラー全体の厚さを増加させる）、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０（第一のダイと第二のダイを水平方向に接続する）に見ることができる。

垂直方向に積層された複数のダイを含むパッケージ構造に熱管理構造ＴＭを組み込む効率的な方法について、図１１、図１３、及び図１４を参照して説明する。例えば、図１１は、２つのダイ構成を示し、さらに、特定の用途のために、接地ビアを覆う熱管理構造ＴＭを使用する。図１３及び図１４は、３つ以上のダイが積層されたパッケージ構造を示し、熱管理構造ＴＭが形成される時間は、用途に基づいて調整されてもよい。さらに、熱管理構造ＴＭの１つは、ダイから離れた接地ビアをさらに接続し、それによって基準電圧レベルを提供してもよい。図１２は、さらに、熱放散又は熱管理の能力をさらに向上させるために、１つ以上のヒートスプレッダ（ヒートスプレッダ３、３Ｘ、又は３Ｙ等）及びヒートスプレッダ上に形成された銅－リン合金材料層２の組み込みを示している。

個別には図示されていないが、いくつかの実施形態では、本開示で議論される熱管理構造ＴＭは、例えば、図７Ｂ、図７Ｅ、図７Ｆ、図１１、図１３、及び図１４に示されており、図２に示す突起１ｄと同様の形態の突起１ｄを含むように編成されてもよい。突起１ｄは、銅－リン合金層７と同様の銅－リン合金材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、熱管理構造ＴＭの波形プロファイルは、平面部分７と、平面部分７の上方の波形部分１ｄとを含む。

さらに、前述の技術は、様々な技術ノード及び様々なタイプの技術世代に適用することができる。例えば、上述した技術は、２．５Ｄ及び３Ｄパッケージ構造にさらに適用することができる。

本開示のいくつかの実施形態は、パッケージ構造を提供する。パッケージ構造は、前面と、前面と反対側の裏面を有する第一のダイと、裏面の上方の熱管理構造とを含む。熱管理構造は、第一のダイの裏面に熱的に結合された第一の銅－リン合金層を含む。

本開示のいくつかの実施形態は、パッケージ構造を提供する。パッケージ構造は、第一のダイであって、前面と、第一のダイの前面と反対側の裏面とを有し、第一の幅を有する、第一のダイと、第二のダイであって、前面と、第二のダイの前面と反対側の裏面とを有し、第二のダイは第一の幅よりも大きい第二の幅を有し、第一のダイの裏面は第二のダイの前面に対向している第二のダイと、第一のダイと第二のダイとを電気的に接続するバンプ構造と、第一のダイの裏面と第二のダイの裏面との情報に熱管理構造とを含む。熱管理構造は、第一のダイの裏面及び第二のダイの裏面に熱的に結合された第一の銅－リン合金層を備える。

本開示のいくつかの実施形態は、パッケージ構造を提供する。パッケージ構造は、第一のダイであって、前面と、第一のダイの前面の反対側の裏面とを有する第一のダイと、第二のダイであって、前面と、第二のダイの反対側の裏面とを有し、第一のダイの前面は第二のダイの前面に対向している、第二のダイと、第一のダイと第二のダイとを電気的に接続する第一のバンプ構造と、第一のダイの裏面と第二のダイの裏面との上方の熱管理構造（ＴＭ、６／７）と、を含む。熱管理構造は、第一のダイの裏面及び第二のダイの裏面に熱的に結合された第一の銅－リン合金層を備える。

上記は、当業者が本開示の態様をよりよく理解し得るように、いくつかの実施形態のフィーチャを概説している。当業者は、本明細書で紹介した実施形態の同じ目的を遂行するために、及び／又は同じ利点を達成するために、他の作業及び構造を設計又は修正するための基礎として、本開示を容易に使用し得ることを理解するべきである。また、当業者は、そのような同等の構造が本開示の精神及び範囲から逸脱しないことも、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換、及び改変を実施し得ることを認識すべきである。

さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定されることを意図していない。当業者であれば、本発明の開示から容易に理解できるように、現在存在するか又は今後開発されるプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、又はステップで、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を果たすもの、又は実質的に同じ結果を達成するものは、本発明に従って利用され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、及びステップも、その範囲に含めることを意図している。

Claims (24)

1. 前面と、前記前面の反対側の裏面を有する第一のダイと、
   前記裏面の上方の第一の熱管理構造であって、前記第一の熱管理構造が、
   前記第一のダイの前記裏面に熱的に結合された第一の銅－リン合金層
   を備える、第一の熱管理構造と、
   を備える、パッケージ構造。
2. 前記第一の銅－リン合金層と前記第一のダイの前記裏面との間に第一の接着層と、
   前記第一の接着層と前記第一の銅－リン合金層との間に第一の拡散バリア層と、
   をさらに備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
3. 前記第一の銅－リン合金層がＣｕ_３Ｐからなる、請求項１に記載のパッケージ構造。
4. 前記第一の銅－リン合金層は、平面部分と、前記平面部分の上方の波形部分と、を備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
5. 前記第一の熱管理構造の上方に配置されたヒートスプレッダをさらに備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
6. 前記第一のダイの前記前面上に第一の導電性ピラーと、前記第一の導電性ピラーを横方向に取り囲む第二の熱管理構造とをさらに備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
7. 前記第二の熱管理構造を横方向に取り囲む誘電体層スタックをさらに備える、請求項６に記載のパッケージ構造。
8. 前記第一のダイの前記前面の上方に配置された第三の熱管理構造をさらに備え、前記第三の熱管理構造は、スタックに編成された第三の銅－リン合金層、第二の接着層、及び第二の拡散バリア層を備え、前記第三の熱管理構造は、前記第一のダイの前記前面上の入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッドと接触している、請求項１に記載のパッケージ構造。
9. 前記第三の熱管理構造の上方の第二の導電性ピラーと、
   前記第二の導電性ピラーに接続された半田付け材料と、
   をさらに備える、請求項８に記載のパッケージ構造。
10. 前記第二の導電性ピラーを横方向に取り囲む第四の熱管理構造をさらに備える、請求項９に記載のパッケージ構造。
11. 前記第一のダイの少なくとも１つの側面を封止する封止剤と、
    前記封止剤の中で、前記第一のダイの前記裏面の上方の前記第一の熱管理構造と接触する第一の貫通ビアと、
    をさらに備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
12. 前記第一のダイが、前記第一のダイを通って延びる貫通ビアを備え、前記貫通ビアは、
    導電性材料からなるコア層と、
    前記コア層を横方向に取り囲む第四の銅－リン合金層を含む湿潤層と、
    を備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
13. 前記第一のダイに隣接する第二のダイと、
    前記第一のダイの前記前面上に、前記第一のダイの第一の導電性パッドと接続された第一のアンダーバンプメタライゼーション（ＵＢＭ）と、
    前記第二のダイの前記前面上に、前記第二のダイの第二の導電性パッドに接続された第二のＵＢＭと、
    をさらに備え、
    前記第一のＵＢＭ及び前記第二のＵＢＭのそれぞれは、第二の銅－リン合金層を備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
14. 第一のダイであって、前記第一のダイは前面と、前記第一のダイの前記前面の反対側の裏面とを有し、前記第一のダイは第一の幅を有する、第一のダイと、
    第二のダイであって、前記第二のダイは前面と、前記第二のダイの前記前面の反対側の裏面とを有し、前記第二のダイは前記第一の幅よりも大きい第二の幅を有し、前記第一のダイの前記裏面は前記第二のダイの前記前面に対向している、第二のダイと、
    前記第一のダイと前記第二のダイとを電気的に接続するバンプ構造と、
    前記第一のダイの前記裏面及び前記第二のダイの前記裏面の上方の熱管理構造と、
    を備える、パッケージ構造であって、
    前記熱管理構造は、前記第一のダイの前記裏面及び前記第二のダイの前記裏面に熱的に結合された第一の銅－リン合金層を備える、パッケージ構造。
15. 前記第一のダイを封止する封止剤と、
    前記封止剤の中に、前記第一のダイの前記前面を、前記第一のダイの前記裏面の上方の前記熱管理構造に電気的に接続する第一の貫通ビアと、
    をさらに備える、請求項１４に記載のパッケージ構造。
16. 前記バンプ構造が、前記第二のダイの前記前面と前記第一のダイの前記裏面の上方の前記熱管理構造とを電気的に接続する第一のバンプを備える、請求項１５に記載のパッケージ構造。
17. 前記第一のバンプ及び前記第一の貫通ビアは、それぞれ、前記第二のダイ及び前記第一のダイを接地するように構成される、請求項１６に記載のパッケージ構造。
18. 上面図から見て前記第一のダイの４つの側面を取り囲むように、前記第一の貫通ビアを含む複数の貫通ビアをさらに備える、請求項１７に記載のパッケージ構造。
19. 前記第一のダイの前記裏面の上方の前記熱管理構造に熱的に結合されたヒートスプレッダと、
    前記ヒートスプレッダを覆うコーティング層であって、前記コーティング層は第二の銅－リン合金層を備える、コーティング層と、
    をさらに備える、請求項１４に記載のパッケージ構造。
20. 前記第一のダイの前記裏面の上方の前記熱管理構造に熱的に結合された第一のヒートスプレッダであって、前記第一のヒートスプレッダは、フィン型ヒートスプレッダであり、前記第二のダイと実質的に同一面である、第一のヒートスプレッダ
    をさらに備える、請求項１４に記載のパッケージ構造。
21. 前記第一のダイと前記第二のダイとは、上面視で交差するように編成されている、請求項１４に記載のパッケージ構造。
22. 前記熱管理構造は、前記第二のダイの前記前面に熱的に結合された第三の銅－リン合金層をさらに備える、請求項１４に記載のパッケージ構造。
23. 第一のダイであって、前記第一のダイは前面と、前記第一のダイの前記前面の反対側の裏面とを有する、第一のダイと、
    第二のダイであって、前記第二のダイは前面と、前記第二のダイの前記前面の反対側の裏面とを有し、前記第一のダイの前記前面は前記第二のダイの前記前面に対向している、第二のダイと、
    前記第一のダイと前記第二のダイとを電気的に接続する第一のバンプ構造と、
    前記第一のダイの前記裏面及び前記第二のダイの前記裏面の上方の熱管理構造と、
    を備える、パッケージ構造であって、
    前記熱管理構造は、前記第一のダイの前記裏面及び前記第二のダイの前記裏面に熱的に結合された第一の銅－リン合金層を備える、パッケージ構造。
24. 第三のダイであって、前記第三のダイは前面と、前記第三のダイの前記前面の反対側の裏面とを有し、前記第三のダイの前記前面は前記第一のダイの前記裏面に対向している、第三のダイと、
    前記第一のダイと前記第三のダイとを電気的に接続する第二のバンプ構造と、
    をさらに備え、
    前記熱管理構造は、前記第三のダイの前記前面、前記第三のダイの前記裏面、前記第一のバンプ構造を封止する第一のアンダーフィルの側面、及び前記第二のバンプ構造を封止する第二のアンダーフィルの側面に、さらに熱的に結合される、請求項２３に記載のパッケージ構造。

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