JP3138383B2 - マルチチップモジュール - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に集積回路チッ
プ、およびそれの相互接続媒体に関する。特に、本発明
はマルチチップモジュール(MCM)として知られてい
る集合体に関し、電力分配および信号相互接続のために
多重のパターン化された金属層を有する基盤上に、非パ
ッケージ集積回路チップを実装あるいは配線可能とした
マルチチップモジュールに関する。
プ、およびそれの相互接続媒体に関する。特に、本発明
はマルチチップモジュール(MCM)として知られてい
る集合体に関し、電力分配および信号相互接続のために
多重のパターン化された金属層を有する基盤上に、非パ
ッケージ集積回路チップを実装あるいは配線可能とした
マルチチップモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】マルチチップモジュール(MCM)は、
一般に、回路構成要素の相互接続のためのパターン化さ
れた導電性領域が形成された基盤、すなわち通常は集積
回路チップから成る。導電性領域は、通常、金属製で、
多重層として形成され、以下、ここでは、金属、あるい
は相互接続層、あるいは単に層と呼称する。
一般に、回路構成要素の相互接続のためのパターン化さ
れた導電性領域が形成された基盤、すなわち通常は集積
回路チップから成る。導電性領域は、通常、金属製で、
多重層として形成され、以下、ここでは、金属、あるい
は相互接続層、あるいは単に層と呼称する。
【0003】マルチチップモジュール(MCM)の基盤
が、種々の材料、たとえば、シリコン、セラミック(た
とえばアルミナ)、ガラス、あるいは金属(たとえばア
ルミニウム)などから形成可能なことは良く知られてい
る。また、相互接続層、あるいは層が基盤上に、析出、
スパッタリング、蒸着、スパッタリングとメッキとの組
み合わせ、あるいは他の技術によって形成可能なことも
良く知られている。導電性領域は、選択的メッキとエッ
チングを組み合わせた光学的リソグラフィによって、信
号及び電力分配用導電体をパターン化して設けることが
可能である。多重相互接続層、すなわち層は、介在させ
る適当な絶縁層が得られる限り、形成可能である。
が、種々の材料、たとえば、シリコン、セラミック(た
とえばアルミナ)、ガラス、あるいは金属(たとえばア
ルミニウム)などから形成可能なことは良く知られてい
る。また、相互接続層、あるいは層が基盤上に、析出、
スパッタリング、蒸着、スパッタリングとメッキとの組
み合わせ、あるいは他の技術によって形成可能なことも
良く知られている。導電性領域は、選択的メッキとエッ
チングを組み合わせた光学的リソグラフィによって、信
号及び電力分配用導電体をパターン化して設けることが
可能である。多重相互接続層、すなわち層は、介在させ
る適当な絶縁層が得られる限り、形成可能である。
【0004】層間に介在する絶縁誘電体、すなわち、相
互接続層間に配置される絶縁層に対しては、それが重合
体の場合にはスピニングが、あるいはそれが二酸化シリ
コンのごとき無機物の場合には化学的または物理的蒸気
析出法が、それぞれ適用可能である。光学的リソグラフ
ィおよびウエットあるいはドライエッチング技術によっ
て絶縁層にパターン化して設けられた孔(バイア)を通
して、ひとつの金属層から他の層への相互接続が可能で
ある。
互接続層間に配置される絶縁層に対しては、それが重合
体の場合にはスピニングが、あるいはそれが二酸化シリ
コンのごとき無機物の場合には化学的または物理的蒸気
析出法が、それぞれ適用可能である。光学的リソグラフ
ィおよびウエットあるいはドライエッチング技術によっ
て絶縁層にパターン化して設けられた孔(バイア)を通
して、ひとつの金属層から他の層への相互接続が可能で
ある。
【0005】マルチチップモジュールの基盤は、複数の
チップに対して相互接続媒体を提供する。これによっ
て、チップ間の信号伝達路の長さが極めて短縮され、例
えば、個々のパッケージ化されたチップが実装され、チ
ップ間の信号伝達時間が遅れるプリント基盤よりも有利
となる。集積信号技術がより早い回路速度を目指して進
歩するのに伴い、この相互接続の遅れはシステム性能に
とって主要な制約となり、したがって、相互接続媒体と
してのマルチチップモジュールの重要性はますます増大
している。
チップに対して相互接続媒体を提供する。これによっ
て、チップ間の信号伝達路の長さが極めて短縮され、例
えば、個々のパッケージ化されたチップが実装され、チ
ップ間の信号伝達時間が遅れるプリント基盤よりも有利
となる。集積信号技術がより早い回路速度を目指して進
歩するのに伴い、この相互接続の遅れはシステム性能に
とって主要な制約となり、したがって、相互接続媒体と
してのマルチチップモジュールの重要性はますます増大
している。
【0006】また、電子システムにとって、マルチチッ
プモジュールおよび非パッケージチップの採用は、はる
かに大きなチップの詰め込み密度を達成して有利であ
り、システムの大きさを減少させる。
プモジュールおよび非パッケージチップの採用は、はる
かに大きなチップの詰め込み密度を達成して有利であ
り、システムの大きさを減少させる。
【0007】現在のパッケージおよび相互接続システム
のマルチチップモジュールシステムの欠点は、マルチチ
ップモジュール製造が高コストである点である。製造工
程は集積回路(IC)の製造工程と同様であり、集積回
路用に設計された製造装置が通常、マルチチップモジュ
ール製造に使用される。しかし、マルチチップモジュー
ルの特徴として寸法が集積回路の寸法に較べて極めて大
きいため、一般に古い世代の装置が使用可能である。マ
ルチチップモジュール製造工程は、本質的には連続式で
あり、そのコストは、おおよそ製造に使用した光学的リ
ソグラフィマスクの数に比例する。
のマルチチップモジュールシステムの欠点は、マルチチ
ップモジュール製造が高コストである点である。製造工
程は集積回路(IC)の製造工程と同様であり、集積回
路用に設計された製造装置が通常、マルチチップモジュ
ール製造に使用される。しかし、マルチチップモジュー
ルの特徴として寸法が集積回路の寸法に較べて極めて大
きいため、一般に古い世代の装置が使用可能である。マ
ルチチップモジュール製造工程は、本質的には連続式で
あり、そのコストは、おおよそ製造に使用した光学的リ
ソグラフィマスクの数に比例する。
【0008】上記の点にかんがみ、マルチチップモジュ
ール製造者は、通常、少なくとも4層の金属、すなわち
4層の相互接続層を電力分配および信号相互接続に用い
るため、8個またはそれ以上のマスクを使用する。
ール製造者は、通常、少なくとも4層の金属、すなわち
4層の相互接続層を電力分配および信号相互接続に用い
るため、8個またはそれ以上のマスクを使用する。
【0009】代表例では、電力用平面、接地平面、X方
向信号、Y方向信号のそれぞれに、一つの層を割り当て
る。各層に導電性領域、すなわち導電体をパターン化す
るために一つのマスクを使用し、次に、他のマスクを各
層間に介在する誘電体内に次の相互接続層に達する孔を
パターン化するために使用する。マルチチップモジュー
ルの最上層は、通常、全体の構造を保護する誘電体から
成り、その誘電体にパターン化された下部の導電領域ま
で達する穴を通して、マルチチップモジュールパッケー
ジのチップ間、および基盤自体との接続を、配線結合、
半田盛り上げ、あるいは、他の相互接続手段によって行
う。
向信号、Y方向信号のそれぞれに、一つの層を割り当て
る。各層に導電性領域、すなわち導電体をパターン化す
るために一つのマスクを使用し、次に、他のマスクを各
層間に介在する誘電体内に次の相互接続層に達する孔を
パターン化するために使用する。マルチチップモジュー
ルの最上層は、通常、全体の構造を保護する誘電体から
成り、その誘電体にパターン化された下部の導電領域ま
で達する穴を通して、マルチチップモジュールパッケー
ジのチップ間、および基盤自体との接続を、配線結合、
半田盛り上げ、あるいは、他の相互接続手段によって行
う。
【0010】基盤製造技術のなかには、配線結合、ある
いは半田相互接続工程との共存性を図るため、最上層を
メタライジングするために追加のマスクを必要とするも
のがある。また、ある形態の誘電体コンデンサーを、大
面積の電力および接地面間の減結合の目的で含めること
も通常のことであり、この誘電体もさらに追加のマスク
を用いてパターン化しなければならない。これらのマス
クの全てが製造を複雑にし、コストに影響する。そし
て、製造工程の増加は、製造欠陥のために避けられない
歩留まり損失に影響する。
いは半田相互接続工程との共存性を図るため、最上層を
メタライジングするために追加のマスクを必要とするも
のがある。また、ある形態の誘電体コンデンサーを、大
面積の電力および接地面間の減結合の目的で含めること
も通常のことであり、この誘電体もさらに追加のマスク
を用いてパターン化しなければならない。これらのマス
クの全てが製造を複雑にし、コストに影響する。そし
て、製造工程の増加は、製造欠陥のために避けられない
歩留まり損失に影響する。
【0011】一つのマルチチップモジュールの信号平面
内の最高結合配線密度は、一般に、基盤一平方インチあ
たり配線長さ2000インチをゆうに越える。しかしな
がら、最高に配線過密の領域を除いて、ほとんどのマル
チチップモジュールの設計では、信号平面の配線可能容
量のごく一部分しか使用していない。
内の最高結合配線密度は、一般に、基盤一平方インチあ
たり配線長さ2000インチをゆうに越える。しかしな
がら、最高に配線過密の領域を除いて、ほとんどのマル
チチップモジュールの設計では、信号平面の配線可能容
量のごく一部分しか使用していない。
【0012】一面は電力用、他の一面は接地用の一対の
固体電力分配平面が、半導体チップへ比較的ノイズフリ
ーの電力を供給する極めて低インダクタンスの電力分配
システムを形成することは、知られている。また、これ
らの面間で誘電体材料の薄層をサンドイッチすると、非
常に良好な周波数特性を有する離散形減結合コンデンサ
ーを構成することも知られている。たとえば、米国特許
第4、675、717号の開示事項は、参考として、本
明細書に取り込まれているものとする。さらに、離散形
コンデンサー技術の進歩は、極めて低い内部インダクタ
ンスを有する減結合コンデンサーを生んでいる。これら
のコンデンサーと一対の電力分配平面と組み合わせて使
用することによって、比較的ノイズフリーの電力分配環
境を生み出すことも可能である。たとえば、ツマラ等
の、”強誘電体型減結合コンデンサーによるセラミック
パッケージ”、アイトリプルイー、強誘電体応用国際シ
ンポジウム、1990年、28−30頁を参照された
い。その開示事項は、参考として、本明細書にとり込ま
れているものとする。
固体電力分配平面が、半導体チップへ比較的ノイズフリ
ーの電力を供給する極めて低インダクタンスの電力分配
システムを形成することは、知られている。また、これ
らの面間で誘電体材料の薄層をサンドイッチすると、非
常に良好な周波数特性を有する離散形減結合コンデンサ
ーを構成することも知られている。たとえば、米国特許
第4、675、717号の開示事項は、参考として、本
明細書に取り込まれているものとする。さらに、離散形
コンデンサー技術の進歩は、極めて低い内部インダクタ
ンスを有する減結合コンデンサーを生んでいる。これら
のコンデンサーと一対の電力分配平面と組み合わせて使
用することによって、比較的ノイズフリーの電力分配環
境を生み出すことも可能である。たとえば、ツマラ等
の、”強誘電体型減結合コンデンサーによるセラミック
パッケージ”、アイトリプルイー、強誘電体応用国際シ
ンポジウム、1990年、28−30頁を参照された
い。その開示事項は、参考として、本明細書にとり込ま
れているものとする。
【0013】また、固体電力分配平面に、その電気的特
性にいささかの影響を及ぼすことなしに、孔の列を開け
ることが可能なことも知られている。
性にいささかの影響を及ぼすことなしに、孔の列を開け
ることが可能なことも知られている。
【0014】そのような平面は、通常、マルチチップモ
ジュールにおいて、硬化中の重合体から脱ガスさせる重
合誘電体を被覆層とする場合に用いられる。この結果得
られる構造はメッシュ平面として知られている。
ジュールにおいて、硬化中の重合体から脱ガスさせる重
合誘電体を被覆層とする場合に用いられる。この結果得
られる構造はメッシュ平面として知られている。
【0015】さらに、電力および接地の両ポテンシャル
を一つの物理的層に分配させることが、交互組合せ(イ
ンターディジテイション)と呼ばれる技術を用いて可能
である。交互組合せにおいては、電力および接地あるい
は信号伝達のため、長い、薄い導電領域が一層上に設け
られる。電力および接地領域は交互に配列され、一つお
きの領域が電力ポテンシャルあるいは信号を伝達し、そ
の間の領域が接地ポテンシャルを伝達する。しかしなが
ら、この技術において、もし導電体が長く薄い場合に、
ノイズフリー電力分配に有害な寄生インダクタンスおよ
び抵抗が生じる。エイチ、シェトラーの、”受動シリコ
ンキャリアー設計および特性”、第40回電子部品及び
技術会議、ラスベガス、5月20日−23日、1990
年、559−561頁を参照されたい。
を一つの物理的層に分配させることが、交互組合せ(イ
ンターディジテイション)と呼ばれる技術を用いて可能
である。交互組合せにおいては、電力および接地あるい
は信号伝達のため、長い、薄い導電領域が一層上に設け
られる。電力および接地領域は交互に配列され、一つお
きの領域が電力ポテンシャルあるいは信号を伝達し、そ
の間の領域が接地ポテンシャルを伝達する。しかしなが
ら、この技術において、もし導電体が長く薄い場合に、
ノイズフリー電力分配に有害な寄生インダクタンスおよ
び抵抗が生じる。エイチ、シェトラーの、”受動シリコ
ンキャリアー設計および特性”、第40回電子部品及び
技術会議、ラスベガス、5月20日−23日、1990
年、559−561頁を参照されたい。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光学
的リソグラフィによる製造技術の特質である相互接続信
号配線の高配線密度と、平行電力および接地平面の特質
である低インダクタンス電力分配を共に保持しながら、
相互接続層の数を減少した相互接続媒体を提供すること
にある。
的リソグラフィによる製造技術の特質である相互接続信
号配線の高配線密度と、平行電力および接地平面の特質
である低インダクタンス電力分配を共に保持しながら、
相互接続層の数を減少した相互接続媒体を提供すること
にある。
【0017】
【課題を解決するための手段】その目的のために、本発
明においてはメッシュ平面と交互組合せの考え方を新規
に結合して、ここで二重オフセットメッシュ平面と呼称
する新規なものを創生した。”二重”という言葉は、電
力用および接地用両平面の導入を表す。”オフセット”
という言葉は、二つの異なる相互接続層上[における]
一つの電位平面の導電性領域の表われる点を表す。
明においてはメッシュ平面と交互組合せの考え方を新規
に結合して、ここで二重オフセットメッシュ平面と呼称
する新規なものを創生した。”二重”という言葉は、電
力用および接地用両平面の導入を表す。”オフセット”
という言葉は、二つの異なる相互接続層上[における]
一つの電位平面の導電性領域の表われる点を表す。
【0018】本発明の一実施例は、電気的相互接続媒体
を提供する。その電気的相互接続媒体は、少なくとも第
一および第二の相互接続層から成り、相互接続層のそれ
ぞれは複数の平行導電性領域から成り、前記第二相互接
続層の導電性領域は、第一相互接続層の導電性領域に対
して直交して配位されており、第一および第二の相互接
続層の導電性領域は、少なくとも二つの電位平面が[本
質的に]各相互接続層上で交互に組み合わされ、各電位
平面が両方の相互接続層上に表れるように、また、さら
に、選択された導電性領域が少なくとも一つの信号回路
を形成するように二つの電位平面から電気的に絶縁が可
能なように、電気的に相互に接続されている。
を提供する。その電気的相互接続媒体は、少なくとも第
一および第二の相互接続層から成り、相互接続層のそれ
ぞれは複数の平行導電性領域から成り、前記第二相互接
続層の導電性領域は、第一相互接続層の導電性領域に対
して直交して配位されており、第一および第二の相互接
続層の導電性領域は、少なくとも二つの電位平面が[本
質的に]各相互接続層上で交互に組み合わされ、各電位
平面が両方の相互接続層上に表れるように、また、さら
に、選択された導電性領域が少なくとも一つの信号回路
を形成するように二つの電位平面から電気的に絶縁が可
能なように、電気的に相互に接続されている。
【0019】また、他の一実施例においては、本発明は
マルチチップモジュールを提供する。そのマルチチップ
モジュールは、基盤、前記基盤上に形成され、複数の平
行導電性領域から成る第一相互接続層、前記第一相互接
続層上に形成された絶縁層、および前記絶縁層上に形成
され、前記第一相互接続層上に形成された導電性領域に
対して直交して配位された複数の平行導電性領域を含む
第二相互接続層から成り、前記第一および第二相互接続
層の導電性領域は、少なくとも二つの異なる電位平面が
[本質的に]各相互接続層上で交互に組み合わされ、各
電位平面が両方の相互接続層上に表れるように、また、
さらに、少なくとも一つの信号回路を形成するため選択
された導電性領域が少なくとも二つの電位平面から電気
的に絶縁が可能なように、電気的に相互に接続されてい
る。さらに他の一実施例においては、本発明はマルチチ
ップモジュールを提供する。そのマルチチップモジュー
ルは、絶縁上部表面を有する基盤、前記基盤上に搭載さ
れた第一および第二相互接続層、その各相互接続層は複
数の平行導電性領域から成り、第二相互接続層の導電性
領域は第一相互接続層の導電性領域に対して直交して配
位されており、前記第一および第二相互接続層の導電性
領域は、少なくとも二つの電位平面が与えられるよう
に、さらに、これら少なくとも二つの電位平面は各相互
接続層上で実質的に交互に組み合わされ、さらに各電位
平面が各相互接続層上に表れるように、相互に接続して
おり、電気的構成要素に電源、接地、信号伝達線を接続
するパッド、および前記パッド上に実装された複数の電
気的構成要素から成る。以下に説明するごとく、シング
ルオフセットメッシュ平面においては、全てのX方向導
電体は第一金属層上に搭載され、全てのY方向導電体は
第二金属層上に搭載される。これらの導電体が重なる各
点において、二つの金属層を分離している誘電体を貫通
する伝導孔によって、これらの導電体は相互接続され
る。これらの導電体は、このようにして一つの電位平面
を形成する。両金属層の第一電位平面の各導電領域間に
反対の極性を有する導電領域を差し込むように組合せ、
同様に上下に重なる部分を孔で連結して二つのオフセッ
トメッシュ平面を形成することによって、他の電位平面
を、この構造のなかに取り込むことが可能である。この
ようにして、二つの金属層は、ある与えられた金属層に
存在する全ての導電領域(すなわち、導電体)が同じ方
向に走るという決定的に重要な位相的特徴を備えた電気
的に等価な二つのメッシュ平面を含有することが可能と
なる。
マルチチップモジュールを提供する。そのマルチチップ
モジュールは、基盤、前記基盤上に形成され、複数の平
行導電性領域から成る第一相互接続層、前記第一相互接
続層上に形成された絶縁層、および前記絶縁層上に形成
され、前記第一相互接続層上に形成された導電性領域に
対して直交して配位された複数の平行導電性領域を含む
第二相互接続層から成り、前記第一および第二相互接続
層の導電性領域は、少なくとも二つの異なる電位平面が
[本質的に]各相互接続層上で交互に組み合わされ、各
電位平面が両方の相互接続層上に表れるように、また、
さらに、少なくとも一つの信号回路を形成するため選択
された導電性領域が少なくとも二つの電位平面から電気
的に絶縁が可能なように、電気的に相互に接続されてい
る。さらに他の一実施例においては、本発明はマルチチ
ップモジュールを提供する。そのマルチチップモジュー
ルは、絶縁上部表面を有する基盤、前記基盤上に搭載さ
れた第一および第二相互接続層、その各相互接続層は複
数の平行導電性領域から成り、第二相互接続層の導電性
領域は第一相互接続層の導電性領域に対して直交して配
位されており、前記第一および第二相互接続層の導電性
領域は、少なくとも二つの電位平面が与えられるよう
に、さらに、これら少なくとも二つの電位平面は各相互
接続層上で実質的に交互に組み合わされ、さらに各電位
平面が各相互接続層上に表れるように、相互に接続して
おり、電気的構成要素に電源、接地、信号伝達線を接続
するパッド、および前記パッド上に実装された複数の電
気的構成要素から成る。以下に説明するごとく、シング
ルオフセットメッシュ平面においては、全てのX方向導
電体は第一金属層上に搭載され、全てのY方向導電体は
第二金属層上に搭載される。これらの導電体が重なる各
点において、二つの金属層を分離している誘電体を貫通
する伝導孔によって、これらの導電体は相互接続され
る。これらの導電体は、このようにして一つの電位平面
を形成する。両金属層の第一電位平面の各導電領域間に
反対の極性を有する導電領域を差し込むように組合せ、
同様に上下に重なる部分を孔で連結して二つのオフセッ
トメッシュ平面を形成することによって、他の電位平面
を、この構造のなかに取り込むことが可能である。この
ようにして、二つの金属層は、ある与えられた金属層に
存在する全ての導電領域(すなわち、導電体)が同じ方
向に走るという決定的に重要な位相的特徴を備えた電気
的に等価な二つのメッシュ平面を含有することが可能と
なる。
【0020】これらの特徴によって、信号導電体を電力
および接地導電体の織物内に、有効に織り込むことが可
能となる。設計過程において、一つの信号路を2点間に
設ける必要が生じたとき、設計者は信号路に含まれるべ
きXおよびY導電体を決定することが可能で、その後
に、金属層上の信号路設定に必要な電力および/あるい
は接地導電体を絶縁する。もちろん、この過程は計算機
援用設計(CAD)システムを用いて自動化が可能であ
る。
および接地導電体の織物内に、有効に織り込むことが可
能となる。設計過程において、一つの信号路を2点間に
設ける必要が生じたとき、設計者は信号路に含まれるべ
きXおよびY導電体を決定することが可能で、その後
に、金属層上の信号路設定に必要な電力および/あるい
は接地導電体を絶縁する。もちろん、この過程は計算機
援用設計(CAD)システムを用いて自動化が可能であ
る。
【0021】ある与えられた領域において、二重オフセ
ットメッシュ平面の電力分配能力が損なわれることにな
るほど、多くの電力分配導電体が除かれることを防止す
るために、設計規則を設けることが可能である。また、
信号配線が比較的散在するため、電力分配および信号の
相互接続機能を、僅かに二つの金属層に有効に搭載する
ことが可能である。
ットメッシュ平面の電力分配能力が損なわれることにな
るほど、多くの電力分配導電体が除かれることを防止す
るために、設計規則を設けることが可能である。また、
信号配線が比較的散在するため、電力分配および信号の
相互接続機能を、僅かに二つの金属層に有効に搭載する
ことが可能である。
【0022】上記およびその他の本発明の特徴は、さら
に詳細に以下に述べる好適な実施例および付属する図面
の説明から明らかになる。
に詳細に以下に述べる好適な実施例および付属する図面
の説明から明らかになる。
【0023】
【実施例】すでに述べたごとく、本発明は僅かに二つの
金属層を必要とする半導体チップの相互接続のための構
造、あるいは媒体を提供するものである。そのような構
造の開発について、以下に述べる。
金属層を必要とする半導体チップの相互接続のための構
造、あるいは媒体を提供するものである。そのような構
造の開発について、以下に述べる。
【0024】図1に、従来技術による4層の金属層を有
するマルチチップモジュール相互接続媒体の断面図を示
す。図示したごとく、基盤10の上に接地平面層11、
電力分配平面層13、および二つの信号層15、17が
形成され、種々の絶縁層12、14、16によって分離
される。
するマルチチップモジュール相互接続媒体の断面図を示
す。図示したごとく、基盤10の上に接地平面層11、
電力分配平面層13、および二つの信号層15、17が
形成され、種々の絶縁層12、14、16によって分離
される。
【0025】基盤10は、たとえば、厚さ約500ミク
ロンのシリコンで作成可能である。四つの金属層11、
13、15、17は、基盤上に形成される。図示されて
いないが、半導体性シリコン層10と第一の金属層11
を絶縁するため、厚さ約1ミクロンの二酸化シリコン層
が基盤10の表面に塗布される。代表的な層11は、連
続する接地平面であり、厚さ約2ミクロンに析出したス
パッターアルミニウム製である。
ロンのシリコンで作成可能である。四つの金属層11、
13、15、17は、基盤上に形成される。図示されて
いないが、半導体性シリコン層10と第一の金属層11
を絶縁するため、厚さ約1ミクロンの二酸化シリコン層
が基盤10の表面に塗布される。代表的な層11は、連
続する接地平面であり、厚さ約2ミクロンに析出したス
パッターアルミニウム製である。
【0026】接地平面11と電力分配平面13は、二酸
化シリコン12の厚さ約1ミクロンの薄層によって分離
される。この二酸化シリコン層は、化学的蒸気析出法に
よって塗布可能であり、電力平面13および接地平面1
1間の絶縁体および誘電体コンデンサーとして機能す
る。光学的リソグラフィー技術は、接地平面への接続が
必要な個所に孔を設けるために使用される。代表的な孔
は直径500ミクロンのオーダーで、側壁には、その後
行われる金属析出操作の際、金属が側壁を好適に覆い、
接地平面11と信頼性良く接続するように傾斜を付す
る。
化シリコン12の厚さ約1ミクロンの薄層によって分離
される。この二酸化シリコン層は、化学的蒸気析出法に
よって塗布可能であり、電力平面13および接地平面1
1間の絶縁体および誘電体コンデンサーとして機能す
る。光学的リソグラフィー技術は、接地平面への接続が
必要な個所に孔を設けるために使用される。代表的な孔
は直径500ミクロンのオーダーで、側壁には、その後
行われる金属析出操作の際、金属が側壁を好適に覆い、
接地平面11と信頼性良く接続するように傾斜を付す
る。
【0027】電力分配層13は、層11と同様に塗布さ
れ、厚さも同様に約2ミクロンで、アルミニウム製であ
る。この電力分配層13の隔離領域25は、接地平面と
の接続に用いられるものであるが、光学的リソグラフィ
ーとウエット化学エッチングによって形成される。
れ、厚さも同様に約2ミクロンで、アルミニウム製であ
る。この電力分配層13の隔離領域25は、接地平面と
の接続に用いられるものであるが、光学的リソグラフィ
ーとウエット化学エッチングによって形成される。
【0028】誘電体層14は、厚さ5ミクロンの二酸化
シリコンの層で構成される。この層の孔は、電力層13
と接地層11を連結するために用いられる。
シリコンの層で構成される。この層の孔は、電力層13
と接地層11を連結するために用いられる。
【0029】金属信号層15は、誘電体層14の上に塗
布される。X方向の信号導電体27は、接地接続領域2
4及び電力接続領域26と共に、この層内に設けられ
る。
布される。X方向の信号導電体27は、接地接続領域2
4及び電力接続領域26と共に、この層内に設けられ
る。
【0030】誘電体層16は、二つの信号層15、17
を分離し、電力層13と接地層11との接続と共に、X
およびY信号導電体セグメント間を相互接続するための
多くの孔が設けられる。この層16に設けられる信号孔
の代表的なものは、電力孔よりも小さく、直径約10−
20ミクロンである。
を分離し、電力層13と接地層11との接続と共に、X
およびY信号導電体セグメント間を相互接続するための
多くの孔が設けられる。この層16に設けられる信号孔
の代表的なものは、電力孔よりも小さく、直径約10−
20ミクロンである。
【0031】金属信号層17は、たとえば、配線結合な
どでチップを接続するために用いられる全ての金属パッ
ドと同様に、Y方向信号導電体を形成するために設けら
れる。代表的な接地パッド20を、電力パッド21、二
つの相互接続信号パッド22、23と共に図示した。マ
ルチチップモジュールは、下に重なる層を腐食あるいは
機械的損傷から保護する誘電体層18を塗布し、パター
ン化することによって完成する。層18は、厚さ約10
ミクロンである。
どでチップを接続するために用いられる全ての金属パッ
ドと同様に、Y方向信号導電体を形成するために設けら
れる。代表的な接地パッド20を、電力パッド21、二
つの相互接続信号パッド22、23と共に図示した。マ
ルチチップモジュールは、下に重なる層を腐食あるいは
機械的損傷から保護する誘電体層18を塗布し、パター
ン化することによって完成する。層18は、厚さ約10
ミクロンである。
【0032】上記の従来技術によるマルチチップモジュ
ールに関する説明は、従来の4層構造の製造に要求され
る複雑さとコストを示すためのものである。
ールに関する説明は、従来の4層構造の製造に要求され
る複雑さとコストを示すためのものである。
【0033】図2に、標準形のメッシュ平面30を示
す。そのメッシュ平面は、メッシュ設計に依存する金属
不在割合に比例するシート抵抗の増加を除いては、電気
的、機能的に固体平面と等価である。この種類のメッシ
ュ平面は、一般に、介在する誘電体が重合体であって、
硬化中にガスを発生するマルチチップモジュール上部に
使用される。水平方向(X)導電部材34、35、3
6、37は、垂直方向(Y)導電部材30、31、3
2、33と接続する。
す。そのメッシュ平面は、メッシュ設計に依存する金属
不在割合に比例するシート抵抗の増加を除いては、電気
的、機能的に固体平面と等価である。この種類のメッシ
ュ平面は、一般に、介在する誘電体が重合体であって、
硬化中にガスを発生するマルチチップモジュール上部に
使用される。水平方向(X)導電部材34、35、3
6、37は、垂直方向(Y)導電部材30、31、3
2、33と接続する。
【0034】しかしながら、図2に示す構造は、2レベ
ルマルチチップモジュールの構築には使用できない。な
ぜならば、メッシュ上に導入されるすべての隔離された
信号導電体は、導電部材間の接続を切断しないまでも、
著しく、減少するからである。
ルマルチチップモジュールの構築には使用できない。な
ぜならば、メッシュ上に導入されるすべての隔離された
信号導電体は、導電部材間の接続を切断しないまでも、
著しく、減少するからである。
【0035】図3に、良く知られた1層の電力と接地が
交互に組合わさった分配構造を示す。この構造におい
て、接地路は導電領域、すなわち導電体41によって与
えられ、電力路は導電領域42によって与えられる。こ
れらの種々の導電体によって、モヂュール上のいづれの
点にも電力が分配可能となり、電力および接地導電体上
に含まれるパッドによってチップとの接続が可能とな
る。シェトラーの文献に関連して記述したが、この構造
はすでにマルチチップモジュールの構築に使用されてい
るが、長くて薄い導電体の寄生抵抗およびインダクタン
スの故に、電気的分配特性が一般用途には好ましくない
特性となっている。
交互に組合わさった分配構造を示す。この構造におい
て、接地路は導電領域、すなわち導電体41によって与
えられ、電力路は導電領域42によって与えられる。こ
れらの種々の導電体によって、モヂュール上のいづれの
点にも電力が分配可能となり、電力および接地導電体上
に含まれるパッドによってチップとの接続が可能とな
る。シェトラーの文献に関連して記述したが、この構造
はすでにマルチチップモジュールの構築に使用されてい
るが、長くて薄い導電体の寄生抵抗およびインダクタン
スの故に、電気的分配特性が一般用途には好ましくない
特性となっている。
【0036】図4には、オフセットメッシュ平面50
A、あるいはその一部分を示した。導電領域50、5
1、52、53の代表的なものは、厚さ2ミクロン、幅
15ミクロン、中心間距離50ミクロンである。全て、
これらは、薄膜マルチチップモジュールの利点を有する
モヂュールの代表的な寸法である。しかし、本発明は種
々の相互接続媒体に一般的に応用が可能であり、したが
って上記の寸法は一例を示す目的だけである。これらの
導電領域50、51、52、53は、第一の物理的金属
層上に搭載されている。
A、あるいはその一部分を示した。導電領域50、5
1、52、53の代表的なものは、厚さ2ミクロン、幅
15ミクロン、中心間距離50ミクロンである。全て、
これらは、薄膜マルチチップモジュールの利点を有する
モヂュールの代表的な寸法である。しかし、本発明は種
々の相互接続媒体に一般的に応用が可能であり、したが
って上記の寸法は一例を示す目的だけである。これらの
導電領域50、51、52、53は、第一の物理的金属
層上に搭載されている。
【0037】導電領域54、55、56、57は、同様
な寸法であるが、第二の物理的金属層上に搭載されてい
る。導電体が相互に重なり合う全ての場所で、導電体同
士は孔によって接続される。たとえば孔58の代表的な
ものは、第一および第二金属層を分離している厚さ5ミ
クロンの誘電体層を貫通する直径10ミクロンの孔であ
る。これらの孔は低アスペクト比を有するため、メシュ
内にほとんど寄生インダクタンスおよび抵抗をもたらさ
ず、それ以外の点では図2に示すメッシュ平面と電気的
には等価である。
な寸法であるが、第二の物理的金属層上に搭載されてい
る。導電体が相互に重なり合う全ての場所で、導電体同
士は孔によって接続される。たとえば孔58の代表的な
ものは、第一および第二金属層を分離している厚さ5ミ
クロンの誘電体層を貫通する直径10ミクロンの孔であ
る。これらの孔は低アスペクト比を有するため、メシュ
内にほとんど寄生インダクタンスおよび抵抗をもたらさ
ず、それ以外の点では図2に示すメッシュ平面と電気的
には等価である。
【0038】図2および図4のメッシュ平面の重要な位
相的相違は、図4に示すメッシュ平面の各層上の長い導
電体部分は、非常に多くの配線を撤去しない限りにおい
て、そのメッシュ全体の電気的特性を破壊することなし
に、除去可能な点である。たとえば、導電体51、5
3、55、57を[一つおきに、すなわち導電体51、
55を]除去すると、ラインピッチは50ミクロンから
100ミクロンに代わるが、依然としてオフセットメッ
シュ平面である。寄生抵抗およびインダクタンスは2倍
になるが、平面分配構造という本質は保持される。
相的相違は、図4に示すメッシュ平面の各層上の長い導
電体部分は、非常に多くの配線を撤去しない限りにおい
て、そのメッシュ全体の電気的特性を破壊することなし
に、除去可能な点である。たとえば、導電体51、5
3、55、57を[一つおきに、すなわち導電体51、
55を]除去すると、ラインピッチは50ミクロンから
100ミクロンに代わるが、依然としてオフセットメッ
シュ平面である。寄生抵抗およびインダクタンスは2倍
になるが、平面分配構造という本質は保持される。
【0039】上記の特徴によって、設計段階において、
計算機援用設計(CAD)システム内で、比較的散在す
る信号導電体を包含する場所を提供するため、電力分配
導電体(すな[っ]わち電力および接地平面の導電体)
の一部分を除去することが可能である。メッシュピッチ
が、電気的に、信号立上り時間の1/10以下の伝達時
間を保持する限り、伝達線に対する影響を考慮する必要
はなく、本質的に、メッシュは電気的には固体の平面と
みなすことができる。また、そのかわりに、高性能電力
分配システムが不要な場合には、導電体をさらに大きな
均等ピッチで設置することも可能であり、信号路の場所
をとるため導電体の一部分を除去する必要もない。
計算機援用設計(CAD)システム内で、比較的散在す
る信号導電体を包含する場所を提供するため、電力分配
導電体(すな[っ]わち電力および接地平面の導電体)
の一部分を除去することが可能である。メッシュピッチ
が、電気的に、信号立上り時間の1/10以下の伝達時
間を保持する限り、伝達線に対する影響を考慮する必要
はなく、本質的に、メッシュは電気的には固体の平面と
みなすことができる。また、そのかわりに、高性能電力
分配システムが不要な場合には、導電体をさらに大きな
均等ピッチで設置することも可能であり、信号路の場所
をとるため導電体の一部分を除去する必要もない。
【0040】図5には、本発明の特徴の実施例である二
重オフセットメッシュ平面構造を示す。図示した構成に
おいて、二重オフセットメッシュ平面の各導電体を交互
に組み合わせることによって、電力および接地両ポテン
シャルの分配が可能である。図4のオフセットメッシュ
平面の各導電体を100ミクロンピッチとすることによ
って、上記の交互組み合わせ導電体のためのスペースが
確保できる。
重オフセットメッシュ平面構造を示す。図示した構成に
おいて、二重オフセットメッシュ平面の各導電体を交互
に組み合わせることによって、電力および接地両ポテン
シャルの分配が可能である。図4のオフセットメッシュ
平面の各導電体を100ミクロンピッチとすることによ
って、上記の交互組み合わせ導電体のためのスペースが
確保できる。
【0041】図5に示す構造において、導電体64、6
6は第一金属層にあって接地を伝達し、一方、導電体6
5、67は電力を伝達する。同様に、導電体60、62
は第二金属層にあって接地を伝達し、一方、導電体6
1、63は電力を伝達する。孔68のような孔は、各交
点において接地導電体を接続し、孔69のような孔は電
力導電体を接続する。
6は第一金属層にあって接地を伝達し、一方、導電体6
5、67は電力を伝達する。同様に、導電体60、62
は第二金属層にあって接地を伝達し、一方、導電体6
1、63は電力を伝達する。孔68のような孔は、各交
点において接地導電体を接続し、孔69のような孔は電
力導電体を接続する。
【0042】図5は、極めて小さい二重オフセットメッ
シュ平面か、あるいは二重オフセットメッシュ平面の極
めて小さい一部分の表示である。さらに、図5に示した
構造は、非常に大きく拡大が可能で、図示したパターン
を電力分配システムの全領域にまで連続可能である。図
4に示す単一オフセットメッシュ平面の場合のように、
隔離された信号導電領域を第一および第二の各金属層の
必要個所に、設計段階で導入することが可能である。
シュ平面か、あるいは二重オフセットメッシュ平面の極
めて小さい一部分の表示である。さらに、図5に示した
構造は、非常に大きく拡大が可能で、図示したパターン
を電力分配システムの全領域にまで連続可能である。図
4に示す単一オフセットメッシュ平面の場合のように、
隔離された信号導電領域を第一および第二の各金属層の
必要個所に、設計段階で導入することが可能である。
【0043】図5に関連して述べた電力分配システム
は、本出願人の米国特許第4、675、717号に記載
のとおり、離散型減結合コンデンサー[の設備]を含ま
ない点が評価できる。その代り、現システムに必要な減
結合コンデンサーは、離散型減結合コンデンサーを基盤
上に形成されたパッドに半田付け、あるいは導電形エポ
キシ接着剤で接着させることによって供給する。前記の
ツマラの論文に記述されているように、最近の低インダ
クタンスコンデンサー製法の進歩によって、高周波領域
まで低電力分配インピーダンスを保持しながら、上記の
ことが実施可能である。
は、本出願人の米国特許第4、675、717号に記載
のとおり、離散型減結合コンデンサー[の設備]を含ま
ない点が評価できる。その代り、現システムに必要な減
結合コンデンサーは、離散型減結合コンデンサーを基盤
上に形成されたパッドに半田付け、あるいは導電形エポ
キシ接着剤で接着させることによって供給する。前記の
ツマラの論文に記述されているように、最近の低インダ
クタンスコンデンサー製法の進歩によって、高周波領域
まで低電力分配インピーダンスを保持しながら、上記の
ことが実施可能である。
【0044】図6は本発明の原理を実施したマルチチッ
プモジュール構造の断面を示す。図6において、基盤7
0上にパターン化されていない絶縁層71を搭載する。
もし基盤70自体が絶縁材料で構成されている場合に
は、パターン化されていない絶縁層71を省略すること
が可能である。
プモジュール構造の断面を示す。図6において、基盤7
0上にパターン化されていない絶縁層71を搭載する。
もし基盤70自体が絶縁材料で構成されている場合に
は、パターン化されていない絶縁層71を省略すること
が可能である。
【0045】絶縁層71の上に第一金属層72を形成す
る。第一金属層72は、従来のマルチチップモジュール
基盤形成に用いたものと同様な製造技術によって、パタ
ーン化する。図6に示す断面において、図の面に平行な
導電領域は層72中に担持さ れている。誘電体絶縁層7
3を第一金属層72の上に析出させ、層72を第二金属
層74から絶縁するのに用いる。誘電体絶縁層73に
は、前述の理由により、孔79のような孔を設ける。
る。第一金属層72は、従来のマルチチップモジュール
基盤形成に用いたものと同様な製造技術によって、パタ
ーン化する。図6に示す断面において、図の面に平行な
導電領域は層72中に担持さ れている。誘電体絶縁層7
3を第一金属層72の上に析出させ、層72を第二金属
層74から絶縁するのに用いる。誘電体絶縁層73に
は、前述の理由により、孔79のような孔を設ける。
【0046】また、パターン化した第二金属層74は、
図6の面に垂直な導電体を担持し、パッド80のごとき
パッドを含み、チップ、受動構成要素、マルチチップモ
ジュールパッケージ、あるいは他の外部接続体との相互
接続に用いられる。
図6の面に垂直な導電体を担持し、パッド80のごとき
パッドを含み、チップ、受動構成要素、マルチチップモ
ジュールパッケージ、あるいは他の外部接続体との相互
接続に用いられる。
【0047】層74上には、他のもう一つの誘電体層を
析出させる。層75は、接続パッドを露出するようにパ
ターン化するか、しかし、それ以外では基盤を腐食ある
いは機械的損傷から保護する。層75は、ある状況では
省略可能である。
析出させる。層75は、接続パッドを露出するようにパ
ターン化するか、しかし、それ以外では基盤を腐食ある
いは機械的損傷から保護する。層75は、ある状況では
省略可能である。
【0048】図示されている領域76は、基盤に半導
体、あるいは他の構成要素を実装するために使用する、
エポキシ樹脂などの型取付け材料である。領域77は、
型自体である。配線結合78によって、型77上の結合
パッドと基盤上の対応する部分とが接続される。
体、あるいは他の構成要素を実装するために使用する、
エポキシ樹脂などの型取付け材料である。領域77は、
型自体である。配線結合78によって、型77上の結合
パッドと基盤上の対応する部分とが接続される。
【0049】図7は、二重オフセットメッシュ平面マル
チチップモジュールの平面図である。図7によって、マ
ルチチップモジュールの基盤とチップ、およびマルチチ
ップモジュールパッケージを接続するためのパッド内の
信号相互接続のための導電領域が、どのようにして設け
られるかが、明らかにしている。
チチップモジュールの平面図である。図7によって、マ
ルチチップモジュールの基盤とチップ、およびマルチチ
ップモジュールパッケージを接続するためのパッド内の
信号相互接続のための導電領域が、どのようにして設け
られるかが、明らかにしている。
【0050】同図に示すごとく、接地メッシュは、第一
金属層のX導電体、たとえば導電体82、第二金属層の
Y導電体、たとえば導電体80、および接地導電体の各
交点にある孔、たとえば孔84から成る手段によって与
えられる。同様に、電力メッシュも、第一金属層のX導
電体、たとえば導電体83、第二金属層のY導電体、た
とえば導電体81、および電力導電体の各交点にある
孔、たとえば孔85から成る手段によって与えられる。
金属層のX導電体、たとえば導電体82、第二金属層の
Y導電体、たとえば導電体80、および接地導電体の各
交点にある孔、たとえば孔84から成る手段によって与
えられる。同様に、電力メッシュも、第一金属層のX導
電体、たとえば導電体83、第二金属層のY導電体、た
とえば導電体81、および電力導電体の各交点にある
孔、たとえば孔85から成る手段によって与えられる。
【0051】パッドは、チップあるいは外部との接続の
必要に応じて、二重オフセットメッシュ平面に挿入する
(すなわち、形成する)。配線結合を容易にするため、
全てのパッドは両金属層上において90ミクロン平方で
あり、その角に4個の孔92を有する。パッドと電力分
配メッシュとは幅10ミクロンの保護バンドで分離す
る。
必要に応じて、二重オフセットメッシュ平面に挿入する
(すなわち、形成する)。配線結合を容易にするため、
全てのパッドは両金属層上において90ミクロン平方で
あり、その角に4個の孔92を有する。パッドと電力分
配メッシュとは幅10ミクロンの保護バンドで分離す
る。
【0052】隔離された信号パッド88は、連続保護バ
ンドとして使用可能である。接地パッド86を作り出す
ため、パッドと交錯する全ての接地導電体を残留させ
る。電力パッド87も、同様に、パッドと交錯する電力
導電体、たとえば導電体81、83、のみから構成され
る。
ンドとして使用可能である。接地パッド86を作り出す
ため、パッドと交錯する全ての接地導電体を残留させ
る。電力パッド87も、同様に、パッドと交錯する電力
導電体、たとえば導電体81、83、のみから構成され
る。
【0053】第一金属レベル内のX方向信号導電体9
0、および第二金属レベル内のY方向信号導電体89
は、普通の配線工が空いている配線路に線を挿入するの
と同様に、設計システムによって挿入される。そのよう
に挿入された各信号導電体部分は、電力分配メッシュか
ら絶縁のため保護バンドで周囲を取り巻かれる。そし
て、始めと終わりは、他方の金属レベル内の直交する部
分に通じる孔91か、あるいは絶縁された信号パッド8
8のいずれかとする。他方の金属平面上の電力分配シス
テムと信号線を短絡させる他の全ての孔は、CADシス
テムで除去する。
0、および第二金属レベル内のY方向信号導電体89
は、普通の配線工が空いている配線路に線を挿入するの
と同様に、設計システムによって挿入される。そのよう
に挿入された各信号導電体部分は、電力分配メッシュか
ら絶縁のため保護バンドで周囲を取り巻かれる。そし
て、始めと終わりは、他方の金属レベル内の直交する部
分に通じる孔91か、あるいは絶縁された信号パッド8
8のいずれかとする。他方の金属平面上の電力分配シス
テムと信号線を短絡させる他の全ての孔は、CADシス
テムで除去する。
【0054】配線路へ配線を割り当てる従来のCADシ
ステムが用いているものと同様な配線規則が、信号導電
体路割当て過程において除去される電カメッシュ導電体
密度を制限するために使用てきる。
ステムが用いているものと同様な配線規則が、信号導電
体路割当て過程において除去される電カメッシュ導電体
密度を制限するために使用てきる。
【0055】配線規則によって与えられる細かな配線ピ
ッチの故に、この例では、利用し得る信号配線の数を多
くすることが可能である。もし全ての第三の電力分配配
線を取り除き、信号配線の各一対間の電力および接地対
の配線を残し、基本の配線ピッチを25ミクロンとする
と、利用出来る信号配線密度は、依然として基盤平方イ
ンチあたり配線長さ667インチである。電力分配メッ
シュの第三の線のみを除去するということは極めて控え
めであり、平方インチあたり1000インチの信号配線
密度は、今日の製造プロセスによれば容易に達成され
る。
ッチの故に、この例では、利用し得る信号配線の数を多
くすることが可能である。もし全ての第三の電力分配配
線を取り除き、信号配線の各一対間の電力および接地対
の配線を残し、基本の配線ピッチを25ミクロンとする
と、利用出来る信号配線密度は、依然として基盤平方イ
ンチあたり配線長さ667インチである。電力分配メッ
シュの第三の線のみを除去するということは極めて控え
めであり、平方インチあたり1000インチの信号配線
密度は、今日の製造プロセスによれば容易に達成され
る。
【0056】上記の原理に従って形成された信号導電体
は、一定のインピーダンス環境下に存在するということ
は特記されなければならない。なぜならば、全てのメッ
シュ導電体は交流を基本としており、メッシュ内の孔は
実用上の周波数では信号にとって無視し得るからであ
る。これらの配線の予想される特性インピーダンスは、
同じ誘電体寸法に対する細片線、あるいはマイクロ細片
環境のインピーダンスよりも高く、誘電体層を薄く出来
るという点で好ましい。漏話の可能性は、信号線間に介
在させた電力メッシュ導電体のシールド特性によって、
極めて低い。
は、一定のインピーダンス環境下に存在するということ
は特記されなければならない。なぜならば、全てのメッ
シュ導電体は交流を基本としており、メッシュ内の孔は
実用上の周波数では信号にとって無視し得るからであ
る。これらの配線の予想される特性インピーダンスは、
同じ誘電体寸法に対する細片線、あるいはマイクロ細片
環境のインピーダンスよりも高く、誘電体層を薄く出来
るという点で好ましい。漏話の可能性は、信号線間に介
在させた電力メッシュ導電体のシールド特性によって、
極めて低い。
【0057】本発明に関して、ここでは薄膜マルチチッ
プモジュールへの応用を強調したが、本発明の原理は、
さらに、他の相互接続媒体、たとえば、プリント配線
板、セラミックマルチチップモジュール、細線積層マル
チチップモジュール、さらには半導体チップ自体にも応
用可能である。前述した特許請求の範囲は、そのような
他の変更を含めることを意図する。
プモジュールへの応用を強調したが、本発明の原理は、
さらに、他の相互接続媒体、たとえば、プリント配線
板、セラミックマルチチップモジュール、細線積層マル
チチップモジュール、さらには半導体チップ自体にも応
用可能である。前述した特許請求の範囲は、そのような
他の変更を含めることを意図する。
【0058】さらに、基盤の一面のみに全ての導電体を
設ける例を述べたが、本発明の原理は、もし二つの導電
層が基盤、ウエファー、誘電体膜、および他の絶縁媒体
のそれぞれ反対側の面に形成され、それを通して相互接
続用孔を設けたとしても、同様に応用可能である。
設ける例を述べたが、本発明の原理は、もし二つの導電
層が基盤、ウエファー、誘電体膜、および他の絶縁媒体
のそれぞれ反対側の面に形成され、それを通して相互接
続用孔を設けたとしても、同様に応用可能である。
【0059】上記は本発明の好適な実施例に関するもの
であるが、本発明の原理及び範囲を逸脱することなし
に、当該分野の技術者は多くの変形、代替を考案するで
あろうことは、理解されなければならない。
であるが、本発明の原理及び範囲を逸脱することなし
に、当該分野の技術者は多くの変形、代替を考案するで
あろうことは、理解されなければならない。
【0060】
【発明の効果】本発明によって、平行電力および接地平
面の特質である低インダクタンス電力分配、および光学
的リソグラフィ製造技術の特質である信号相互接続配線
の高配線密度の利点を失うことなしに、相互配線層数を
低減した相互配線媒体が提供される。
面の特質である低インダクタンス電力分配、および光学
的リソグラフィ製造技術の特質である信号相互接続配線
の高配線密度の利点を失うことなしに、相互配線層数を
低減した相互配線媒体が提供される。
【図1】従来技術に関わる4層のマルチチップモジュー
ルの断面図である。
ルの断面図である。
【図2】従来技術に関わるメッシュ平面のXおよびY導
電体を示す平面図である。
電体を示す平面図である。
【図3】金属層上の交互に組合わさった電力および接地
構造を示す平面図である。
構造を示す平面図である。
【図4】本発明の原理を実施したオフセットメッシュ平
面を示す平面図である。
面を示す平面図である。
【図5】二重オフセットメッシュ平面とするため、図4
に示す平面を二つ組み合わせた面を示す平面図である。
に示す平面を二つ組み合わせた面を示す平面図である。
【図6】僅か二層の金属レベルに形成したマルチチップ
モジュールの断面図である。
モジュールの断面図である。
【図7】半導体チップを相互接続するために用いられる
電力、接地、および信号パッドおよび電力分配メッシュ
に織り込まれた種々の信号路を示すマルチチップモジュ
ール基盤の平面図である。
電力、接地、および信号パッドおよび電力分配メッシュ
に織り込まれた種々の信号路を示すマルチチップモジュ
ール基盤の平面図である。
10 基盤 11 接地層 12 絶縁層 13 電力分配層 15 信号層 20 接地パッド 21 電力パッド 22 信号パッド 24 接地接続領域 26 電力接続領域 27 信号導電体 30 メッシュ平面 58 孔(バイヤ)
フロントページの続き (72)発明者 レナード ダブリユ シエイパー アメリカ合衆国 アーカンソー州 72703 フエイエツトビル エツジヒル ドライブ 1235 (56)参考文献 特開 平5−343601(JP,A) 特開 平1−96953(JP,A) 特開 昭63−129655(JP,A) 特開 平6−295977(JP,A) 実開 昭62−76544(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/52 H05K 3/46
Claims (49)
- 【請求項1】 第一の電位にある第一のオフセットメッ
シュ平面を形成するように配設されかつ相互接続された
複数の第一の導電性領域;および、上記第一の導電性領
域の少なくとも一つから選択されそれから電気的に隔離
された部分を信号伝達導体として含む信号路を有し、か
つ上記第一の導電性領域の少なくとも一つの信号路とし
て選択されなかった部分は上記第一のオフセットメッシ
ュ平面の一部を形成する電気的相互接続媒体。 - 【請求項2】 第二の電位にある第二のオフセットメッ
シュ平面を形成するように配設されかつ相互接続された
複数の第二の導電性領域をさらに有する請求項1に記載
の電気的相互接続媒体。 - 【請求項3】 絶縁体あるいは誘電体の基板をさらに有
しその上に上記第一および第二の導電性領域が形成され
る請求項2に記載の電気的相互接続媒体。 - 【請求項4】 上記信号路はさらに、上記第二の導電性
領域の少なくとも一つから選択されかつそれから電気的
に隔離された部分を信号伝達導体として含み、かつ上記
第二の導電性領域の少なくとも一つの信号路として選択
されなかった部分は上記第二のオフセットメッシュ平面
の一部を形成する請求項2に記載の電気的相互接続媒
体。 - 【請求項5】 上記第一および第二のオフセットメッシ
ュ平面の上記第一および第二の導電性領域は少なくとも
一つの層中で交互に組み合わされている請求項2に記載
の電気的相互接続媒体。 - 【請求項6】 上記第一および第二のオフセットメッシ
ュ平面の上記第一および第二の導電性領域は少なくとも
二つの層中で交互に組み合わされている請求項2に記載
の電気的相互接続媒体。 - 【請求項7】 上記基板は互いに反対側に在る第一およ
び第二の面を有し、そして上記信号路および上記第一お
よび第二のオフセットメッシュ平面の各々の部分は上記
基板の上記第一および第二の両面上の電気的構成要素を
上記信号路および上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面に電気的に接続出来るように上記基板の上記第
一および第二の両面上に表われている請求項3に記載の
電気的相互接続媒体。 - 【請求項8】 第一の電位にある第一のオフセットメッ
シュ平面を形成するように配設されかつ相互接続された
複数の第一の導電性領域;上記第一の導電性領域の少な
くとも一つから選択されそれから電気的に隔離された部
分を信号伝達導体として含む信号路;および上記信号路
および上記第一のオフセットメッシュ平面の少なくとも
一つに電気的に接続される電気的構成要素を有し、かつ
上記第一の導電性領域の少なくとも一つの信号路として
選択されなかった部分は上記第一のオフセットメッシュ
平面の一部を形成する装置。 - 【請求項9】 第二の電位にある第二のオフセットメッ
シュ平面を形成するように配設されかつ相互接続された
複数の第二の導電性領域をさらに有する請求項8に記載
の装置。 - 【請求項10】 絶縁体あるいは誘電体の基板をさらに
有しその上に上記第一および第二の導電性領域が形成さ
れる請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 上記信号路はさらに、上記第二の導電
性領域の少なくとも一つから選択されかつそれから電気
的に隔離された部分を信号伝達導体として含み、かつ上
記第二の導電性領域の少なくとも一つの信号路として選
択されなかった部分は上記第二のオフセットメッシュ平
面の一部を形成する請求項9に記載の装置。 - 【請求項12】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記第一および第二の導電性領域は少なくと
も一つの層中で交互に組み合わされている請求項9に記
載の装置。 - 【請求項13】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記第一および第二の導電性領域は少なくと
も二つの層中で交互に組み合わされている請求項9に記
載の装置。 - 【請求項14】 上記基板は互いに反対側に在る第一お
よび第二の面を有し、そして上記信号路および上記第一
および第二のオフセットメッシュ平面の各々の部分は上
記基板の上記第一および第二の両面上の電気的構成要素
を上記信号路および上記第一および第二のオフセットメ
ッシュ平面に電気的に接続出来るように上記基板の上記
第一および第二の両面上に表われている請求項10に記
載の装置。 - 【請求項15】 上記装置はマルチチップモジュ−ルで
ある請求項8に記載の装置。 - 【請求項16】 上記装置は集積回路である請求項8に
記載の装置。 - 【請求項17】 第一の電位にある第一のオフセットメ
ッシュ平面を形成するように配設されかつ相互接続され
た複数の第一の導電性領域を設けること;および、上記
第一の導電性領域の少なくとも一つから選択されかつそ
れから電気的に隔離された部分を信号伝達導体として含
む信号路を設けること、かつ上記第一の導電性領域の少
なくとも一つの信号路として選択されなかった部分は上
記第一のオフセットメッシュ平面の一部形成することか
ら成るステップを有する電気的相互接続媒体の形成方
法。 - 【請求項18】 第二の電位にある第二のオフセットメ
ッシュ平面を形成するように配設されかつ相互接続され
た複数の第二の導電性領域を設けるステップをさらに有
する請求項17に記載の電気的相互接続媒体の形成方
法。 - 【請求項19】 上記第一および第二の導電性領域を絶
縁体あるいは誘電体の基板上に設けるステップをさらに
有する請求項18に記載の電気的相互接続媒体の形成方
法。 - 【請求項20】 上記信号路はさらに、上記第二の導電
性領域の少なくとも一つから選択されかつそれから電気
的に隔離された部分を信号伝達導体として含み、かつ上
記第二の導電性領域の少なくとも一つの信号路として選
択されなかった部分は上記第二のオフセットメッシュ平
面の一部を形成する請求項18に記載の電気的相互接続
媒体の形成方法。 - 【請求項21】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記第一および第二の導電性領域は少なくと
も一つの層中で交互に組み合わされている請求項18に
記載の電気的相互接続媒体の形成方法。 - 【請求項22】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記第一および第二の導電性領域は少なくと
も二つの層中で交互に組み合わされている請求項18に
記載の電気的相互接続媒体の形成方法。 - 【請求項23】 上記基板は互いに反対側に在る第一お
よび第二の面を有し、そして上記信号路および上記第一
および第二のオフセットメッシュ平面の各々の部分は上
記基板の上記第一および第二の両面上の電気的構成要素
を上記信号路および上記第一および第二のオフセットメ
ッシュ平面に電気的に接続出来るように上記基板の上記
第一および第二の両面上に表われている請求項19に記
載の電気的相互接続媒体の形成方法。 - 【請求項24】 第一および第二の互いに反対側に在る
面を有する基板;および上記基板の上記第一面および第
二面の両側に形成された複数の導電性領域;を有し、こ
こで上記導電性領域の選択された第一の領域は第一の電
位にある第一のオフセットメッシュ面を形成するように
電気的に接続されており、上記導電性領域の選択された
第二の領域は信号路を形成するように電気的に接続され
ており、かつ上記第一のオフセットメッシュ面および上
記信号路の各々の少なくとも一部は上記基板の上記第一
および第二の両面上の電気的構成要素を上記第一のオフ
セットメッシュ面および上記信号路に電気的に接続出来
るように上記基板の上記第一および第二の両面上に表わ
れかつ電気的にアクセス可能とされている電気的相互接
続媒体。 - 【請求項25】 上記導電性領域の選択された第三の領
域は第二の電位にある第二のオフセットメッシュ面を形
成するように電気的に接続されており、かつ上記第二の
オフセットメッシュ面の少なくとも一部は上記基板の上
記第一および第二の両面上の電気的構成要素を上記第二
のオフセットメッシュ面に電気的にさらに接続出来るよ
うに上記基板の上記第一および第二の両面上に表われか
つ電気的にアクセス可能とされている請求項24に記載
の電気的相互接続媒体。 - 【請求項26】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記導電性領域の上記選択された第一および
第三の導電性領域は少なくとも一つの層中で交互に組み
合わされている請求項25に記載の電気的相互接続媒
体。 - 【請求項27】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記導電性領域の上記選択された第一および
第三の導電性領域は少なくとも二つの層中で交互に組み
合わされている請求項25に記載の電気的相互接続媒
体。 - 【請求項28】 請求項24から27のいづれか1項に
記載された電気的相互接続媒体を含む装置。 - 【請求項29】 上記装置はマルチチップモジュ−ルで
ある請求項28に記載の装置。 - 【請求項30】 上記装置は集積回路である請求項28
に記載の装置。 - 【請求項31】 上記基板には、上記信号路の上記部分
を互いに電気的に接続するための、上記第一のオフセッ
トメッシュ平面の上記部分を互いに電気的に接続するた
めのおよび上記第二のオフセットメッシュ平面の上記部
分を電気的に接続するためのバイヤが設けられている請
求項7に記載の電気的相互接続媒体。 - 【請求項32】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記第一および第二の導電性領域は上記基板
の上記第一および第二の両面上で交互に組み合わされて
いる請求項7あるいは31に記載の電気的相互接続媒
体。 - 【請求項33】 上記基板には、上記信号路の上記部分
を互いに電気的に接続するための、上記第一のオフセッ
トメッシュ平面の上記部分を互いに電気的に接続するた
めのおよび上記第二のオフセットメッシュ平面の上記部
分を電気的に接続するためのバイヤが設けられている請
求項14に記載の装置。 - 【請求項34】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記第一および第二の導電性領域は上記基板
の上記第一および第二の両面上で交互に組み合わされて
いる請求項14あるいは33に記載の装置。 - 【請求項35】 上記基板には、上記信号路の上記部分
を互いに電気的に接続するための、上記第一のオフセッ
トメッシュ平面の上記部分を互いに電気的に接続するた
めのおよび上記第二のオフセットメッシュ平面の上記部
分を電気的に接続するためのバイヤが設けられている請
求項23に記載の方法。 - 【請求項36】 上記第一および第二のオフセットメッ
シュ平面の上記第一および第二の導電性領域は上記基板
の上記第一および第二の両面上で交互に組み合わされて
いる請求項23あるいは35に記載の方法。 - 【請求項37】 上記導電性領域の上記選択された第一
の領域および上記選択された第二の領域のそれぞれの電
気的接続は上記基板に形成されたバイヤによって行われ
る請求項24に記載の電気的相互接続媒体。 - 【請求項38】 上記導電性領域の上記選択された第一
の領域、上記選択された第二の領域および上記選択され
た第三の領域のそれぞれの電気的接続は上記基板に形成
されたバイヤによって行われる請求項25に記載の電気
的相互接続媒体。 - 【請求項39】 少なくとも一つの電気的オフセットメ
ッシュ平面を形成するための複数の導電性領域を画成す
るステップ;および少なくとも一つの信号導体を画成す
るため上記導電性領域の少なくとも一つの中の少なくと
も一区分を除去するステップを有する計算機援用設計を
使った電気的相互接続媒体の形成方法。 - 【請求項40】 上記オフセットメッシュ平面の導電性
領域は、第一の層中の並列で離間した導電性領域のグル
ープおよび第二の層中の並列で離間した導電性領域のグ
ループを有している請求項39に記載の方法。 - 【請求項41】 上記導電性領域は複数の電気的オフセ
ットメッシュ平面を形成するためのものである請求項3
9に記載の方法。 - 【請求項42】 上記オフセットメッシュ平面は交互に
組み合わされている請求項41に記載の方法。 - 【請求項43】 各オフセットメッシュ平面の導電性領
域は上記複数のオフセットメッシュ平面の第一の層中の
並列で離間した導電性領域のグループおよび上記複数の
オフセットメッシュ平面の第二の層中の並列で離間した
導電性領域のグループを有している請求項42に記載の
方法。 - 【請求項44】 さらに各オフセットメッシュ平面に複
数のバイヤを画成するステップを有し、そして上記バイ
ヤは上記第一の層中の対応するオフセットメッシュ平面
の選択された導電性領域を上記第二の層中の対応するオ
フセットメッシュ平面の選択された導電性領域に接続す
る請求項40から43のいづれか1項に記載の方法。 - 【請求項45】 複数の第二の導電性領域と並列で交互
に組み合わされるように配置された複数の第一の導電性
領域を有する第一の平面層を画成するステップ; 複数の第四の導電性領域と並列で交互に組み合わされる
ように配置された複数の第三の導電性領域を有している
第二の平面層を画成するステップ、そして上記第二層中
の導電性領域は上記第一の層中の上記導電性領域と交差
するように伸びている; 上記第一および第三の導電性領域は第一の電気的オフセ
ットメッシュ平面を形成するために使われ、上記第二お
よび第四の導電性領域は第二の電気的オフセットメッシ
ュ平面を形成するために使われており;そして少なくと
も一つの信号導体を画成するため少なくとも一つの選択
された導電性領域の一区分を除去するステップを有する
計算機援用設計を使った電気的相互接続媒体の形成方
法。 - 【請求項46】 さらに上記第一および第三の導電性領
域の重なり合う交点を接続するための複数のバイヤを画
成するステップ;および上記第二および第四の導電性領
域の重なり合う交点を接続するための複数のバイヤを画
成するステップを有する請求項45に記載の方法。 - 【請求項47】 少なくとも一つの信号導体は上記第一
の層中に画成されておりかつ少なくとも一つの信号導体
は上記第二の層中に画成されており、さらに上記第一層
中の上記信号導体と上記第二層中の上記信号導体の重な
り合う交点を接続する少なくとも一つのバイヤを画成す
るステップを有する請求項45に記載の方法。 - 【請求項48】 上記第一の平面層は上記第一および第
二の導電性領域と並列でかつ交互に組み合わされるよう
に配置された複数の第五の導電性領域を有し;上記第二
の平面層は上記第三および第四の導電性領域と並列でか
つ交互に組み合わされるように配置された複数の第六の
導電性領域を有し;さらに上記第五および第六の導電性
領域は第三の電気的オフセットメッシュ平面を形成する
ために使われる請求項45に記載の方法。 - 【請求項49】 さらに上記第五および第六の導電性領
域の重なり合う交点を接続するための複数のバイヤを画
成するステップを有する請求項48に記載の方法。
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