JP4919087B2 - ビアに相互接続を形成する方法及び該相互接続を含むマイクロエレクトロニック・ワークピース - Google Patents

Description

本発明は、マイクロエレクトロニック・ワークピースの異なる高さで導電要素を電気的に連結するために深いビアに相互接続を形成することに関する。

マイクロエレクトロニック素子、超小型機械素子、及び微小形態を備えた他の素子は、一般的にワークピース上に構成要素のいくつかの層を構成することによって形成される。マイクロエレクトロニック素子の場合には、単一のワークピース上に複数のダイが作製され、各ダイは、一般的に、集積回路と集積回路に連結された複数の結合パッドとを含む。ダイは、互いに分離されてパッケージ化され、モジュールに取り付けるか又は他の製品に設置することができる個々のマイクロエレクトロニック素子を形成する。

そのようなダイを作製してパッケージ化する１つの態様は、異なる層に設けられた導電構成要素を電気的に連結する相互接続を形成することである。一部の用途では、ダイを貫通して又はダイの相当の部分を通って延びる相互接続を形成することが望ましい場合がある。そのような相互接続は、ダイの一方の側面の近くの結合パッド又は他の導電要素をダイの他方の側面の近くの導電要素に電気的に連結する。ウェーハ貫通相互接続は、例えば、ウェーハの背面からウェーハの前面上の結合パッドまで深いビアを形成することによって構成される。ビアは、多くの場合に、一端が閉じているという点でブラインドビアである。ブラインドビアは、次に導電材料で充填される。ウェーハの更に別の処理の後に、それは、最終的に薄くされ、最終的なダイの厚みが減少する。半田用のボール又は他の外部電気接点が、次にウェーハの背面でウェーハ貫通相互接続に取り付けられる。

ブラインドビアにウェーハ貫通相互接続を形成する上での１つの問題は、ウェーハにそのように深く狭い孔を形成することが困難であることである。ブラインドビアは、多くの場合にワークピースの厚みが約７５０−１，５００μｍである段階で形成される。ブラインドビアは、ワークピースの相当な部分を通る孔のエッチングによって形成することができるが、深く狭い孔のエッチングには相当長い時間を要する。更に、孔の深さを制御することが困難であり、エッチング液がワークピースの背面上の形態を損傷させる場合がある。

ブラインドビアはまた、ワークピース中に孔を穿孔するレーザによって形成される。ワークピースを通して深く狭い孔を穿孔するレーザは、いくつかの用途では実用的ではない。第１に、孔の深さの制御が困難なことである。より具体的には、孔を十分深くしないと結合パッドを露出することができず、又は孔の穿孔が深すぎると結合パッドが除去される場合がある。第２に、ワークピース内に深く穿孔するレーザは、ウェーハ内の隣接する構造に影響を及ぼす場合がある広い熱影響域と清浄化が困難なスラグとを生成する。従って、製造工程のこの段階におけるワークピースのそのような深くて高いアスペクト比の孔のエッチング又はレーザ穿孔は、多くの用途で実用的でないであろう。

ウェーハ貫通相互接続を形成する上での別の問題は、深く狭いブラインドビアを充填することが困難なことである。蒸着処理は、例えば、そのような孔の側壁を均一に被覆することができず、これは、孔が導電材料で充填される前に孔の開口部を「摘み取らせる」場合がある。得られる相互接続は、空隙を有するであろう。メッキ処理はまた、シード層が、開口部でのメッキ速度をビア内の深部よりも高くする同様の不均一性を有するので、空隙を生成する場合がある。

更に、ワークピースがその後の工程に使用される自動処理機器に耐えるほど十分な構造的一体性を有していない場合があるために、相互接続を形成する前にワークピースを更に薄くするのは実現可能ではない。例えば、非常に薄いウェーハは容易に撓むので、ウェーハ処理に使用される真空チャックへの適合が部分的であることになる。そのような薄いウェーハはまた、非常に弱く、簡単に損傷又は破壊される。従って、超小型形態にブラインドビア及び他の深い孔をより有効に形成する必要性が存在する。

Ａ．概要
以下の開示は、ブラインドビア又は他の種類の孔に相互接続を形成する方法と、そのような相互接続を有するマイクロエレクトロニック・ワークピースとのいくつかの実施形態を説明する。ブラインドビアは、導電要素の接触面まで延び、相互接続は、導電要素を係合して導電要素をワークピースの異なるレベルの他の形態に電気的に連結する。以下に説明するように、本発明の多くの実施形態は、ブラインドビアを効率的に形成し、また、空隙を軽減する方法でブラインドビアを導電材料で充填する。

ブラインドビアは、ワークピース全体を薄くすることなく、高速一括除去処理を使用して、ワークピースの背面の選択された領域から有意な厚みの材料を最初に除去することによって形成することができる。一括除去処理は、例えば、ワークピース内の中間深さまで延びるが、導電要素の接触面までは延びない第１の開口部を形成することができる。第１の開口部は、材料を中間レベルまで迅速に除去する研磨ディスク、レーザ、又は等方性エッチングを使用して形成することができる。第１の開口部は、相互接続に望ましい幅よりも広い第１の幅を有する溝又は他の凹部とすることができる。第１の開口部を形成した後に、第１の開口部の中間レベルから導電要素の接触面まで第２の開口部が形成される。第２の開口部は、第１の開口部の第１の幅よりも狭い第２の幅を有する。第２の開口部は、より精密なレーザ又はエッチング処理を使用して形成することができる。この２段階処理は、相互接続のためのブラインドビアを形成するのに必要な時間を短縮し、ビアの深さを終端させるためのより良い制御を提供し、ワークピースに対する望ましくない付帯的な損傷（例えば、熱影響域など）を低減することが期待される。

相互接続を形成する方法の一実施形態は、ワークピースに複数の空洞を形成する段階と、空洞から導電要素の接触面までブラインドビアを構成する段階とを含む。空洞は、ワークピースの第１の外部側面での第１の幅と、ワークピースの中間レベルまで延びる深さとを有する。ブラインドビアは、空洞の中間レベルから導電要素の接触面まで延びている。ブラインドビアは、空洞の第１の幅よりも狭い第２の幅を有する。本方法のいくつかの実施形態は、ブラインドビアを導電材料で充填する段階と、空洞が取り除かれるまで外部側面からワークピースを続いて薄くする段階とを含む。ワークピースは、ワークピースの外面から材料を除去することによって薄くし、少なくとも中間深さで背面を形成することができる。例えば、ワークピースの背面は、背面が導電要素の接触面と空洞の中間レベルとの間に形成されるまで研磨及び／又は平坦化することができる。

相互接続を形成する方法の別の実施形態は、ワークピースの選択された領域を取り除いて第１の幅と終端面とを有するワークピースの大きな面積の凹部を形成する段階を含む。終端面は、導電要素の接触面から離間している。この実施形態は、更に、凹部の終端面から導電要素の接触面まで延びるブラインドビアを形成する段階を含む。ブラインドビアは、凹部の第１の幅よりも狭い第２の幅を有する。本方法の付加的な実施形態は、更に、ブラインドビアが導電材料で充填されるまでブラインドビア内に導電材料を堆積させる段階と、凹部が導電材料で充填される前にブラインドビア内への導電材料の堆積を終結させる段階とを含む。

本発明の別の態様は、導電要素の接触面に係合した相互接続を形成するのに適切な構造を有するマイクロエレクトロニック・ワークピースに関する。一実施形態では、マイクロエレクトロニック・ワークピースは、基板の能動側に複数のマイクロエレクトロニック・ダイを有する基板を含む。ダイは、ブラインド接触面（例えば、ワークピースの外面上に露出していない接触面）を有する導電要素を含む。ワークピースは、更に、基板の背面の空洞と、空洞から基板内に更に延びるビアとを含む。空洞は、背面での第１の幅と、背面から能動側と背面の間の中間レベルまで延びる第１の深さとを有する。ビアは、空洞に整列して、空洞の中間レベルから導電要素のうちの１つの接触面まで延びている。ビアは、空洞の第１の幅よりも狭い第２の幅を有する。ワークピースは、更にビアに導電材料を含む。導電材料は、ビアを充填した後に空洞内に空隙が残るように、ビアを充填するが空洞を充填しない。空洞内の空隙は、より具体的には、ウェーハが薄くされた後に除去される未充填の凹部とすることができる。

マイクロエレクトロニック・ワークピースの別の実施形態は、基板の能動側に複数のダイを有する基板を含む。ワークピースは、更に、基板の背面から基板内の中間レベルまで延びる第１の開口部を含む。第１の開口部は、その後ワークピースが薄くされる時に除去される基板の犠牲的部分に位置する。ワークピースは、更に、第１の開口部に整列した第２の開口部を含むことができる。第２の開口部は、導電要素のうちの１つで接触面まで延びている。第２の開口部は、少なくとも部分的に導電材料で充填される。

本発明のいくつかの実施形態の具体的な詳細は、ワークピースの能動側に近接する結合パッドから延びるウェーハ貫通相互接続に関連して以下に説明するが、以下に説明する方法とワークピースは、マイクロエレクトロニック・ワークピース内の他の種類の相互接続に使用することができる。多くの場合にマイクロエレクトロニック素子の製作に関連する公知の構造又は処理を説明するいくつかの詳細は、明瞭にするために以下の説明では示さない。また、本発明のいくつかの他の実施形態は、この節で説明したものとは異なる構成、構成要素、又は手順を有することができる。従って、当業者は、本発明が付加的な要素を伴う他の実施形態を有するができ、又は本発明が図１Ａ−７Ｃに関連して以下に示して説明する要素のいくつかを伴わない他の実施形態を有することができることを理解するであろう。

Ｂ．ブラインドビアにおける相互接続の形成
図１Ａ−１Ｅは、本発明の実施形態によるワークピース１０へのブラインドビアと相互接続の形成を示している。図１Ａは、ブラインドビアと相互接続が形成される前の初期段階におけるワークピース１０を示している。ワークピース１０は、第１の側面１４と第２の側面１６とを有する基板１２を含むことができる。ワークピース１０はまた、基板１２の第２の側面１６に複数のマイクロエレクトロニック・ダイ２０を含むことができる。各マイクロエレクトロニック・ダイは、集積回路２２と、集積回路２２と作動的に連結された複数の導電要素２４とを含むことができる。図１Ａに示す導電要素２４は、接触面２６を含む第２の側面１６に露出されなかった結合パッドなどの内部形態である。図１Ａに示す実施形態では、接触面２６は、それらがワークピース１０の外部にはない点で、ブラインド又は埋め込まれた表面である。

図１Ｂは、第１の側面１４が上向きで第２の側面１６が下向きになるようにワークピース１０が反転した本方法の一括除去段階におけるワークピース１０を示している。この段階で、ワークピース１０には、１つ又はそれよりも多くの第１の開口部３０が形成される。第１の開口部３０は、基板１２の第１の側面１４に第１の幅Ｗ₁、及びワークピース内の中間レベルに深さＤを有する空洞又は凹部とすることができる。より具体的には、第１の開口部３０は、第１の幅と深さＤにおける終端面３２とによって分離された１つ又はそれよりも多くの側壁３４を有することができる。第１の開口部３０の深さＤは、ワークピース１０の厚みが、初期厚みＴ_iから導電要素２４に整列したワークピースの領域内で最終的な望ましい厚みＴ_fに少なくとも最も近い厚みまで減少するように選択される。第１の開口部３０の終端面３２は、従って、ワークピースが薄くされた後のワークピース１０のレベル内の望ましい最終厚みＴ_fに最も近い位置に設けられる。その結果、第１の開口部３０は、ワークピースが薄くされた時に除去されるワークピース１０の犠牲的部分に位置している。

第１の開口部３０は、溝又は孔のパターンとすることができる。第１の開口部３０は、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザ、研磨ディスク、研磨先端付きルータ、及び／又は微小電極放電ユニットを使用して形成することができる。レーザは、レーザビームがウェーハを横切って直線、正方形、又は円形パターンの多数のパスを形成する「穿孔」方法を使用して第１の開口部３０を迅速に形成することができる。研磨ディスクは、溝のパターンを第１の側面内に切断して溝型の第１の開口部３０を形成するのに十分に適している。レーザ、研磨用物品、及び積極的エッチングを使用して第１の開口部３０を形成する１つの態様は、ワークピース全体を薄くすることなく大きな面積の凹部がワークピース１０の犠牲的部分に迅速に形成されることである。

図１Ｃは、ワークピース１０に複数の第２の開口部４０が形成される精密除去段階におけるワークピース１０を示している。第２の開口部４０は、第１の開口部３０の終端面３２における中間深さから導電要素２４の接触面２６まで延びている。第１の開口部３０と第２の開口部４０は、図１Ｃに示す実施形態では実質的に異なる幅を有する。例えば、第２の開口部４０は、終端面３２の中間レベルにおいて第２の幅Ｗ₂を有し、この幅は、第１の開口部３０の第１の幅Ｗ₁よりも狭い。第２の幅Ｗ₂は、通常は相互接続の望ましい幅とほぼ等しく、第２の開口部４０の深さは、少なくとも相互接続の望ましい長さと同じ程度である。従って、第２の開口部４０は、内部に導電材料が堆積されて相互接続を形成するブラインドビアをもたらす。以下でより詳細に説明するように、図２Ａ−４を参照すると、第２の開口部４０は、レーザ穿孔技術、エッチング処理、又はワークピースに精密な孔を形成する他の適切な技術を使用して形成することができる。

図１Ｄは、ワークピース１０上に導電材料５０を堆積して第２の開口部４０を充填する充填段階を示している。第２の開口部４０中の導電材料５０の各部分は、相互接続５２を形成する。ワークピース１０上に堆積された導電材料５０は、第２の開口部４０の少なくとも一部分を充填し、導電材料５０は、好ましくは完全に第２の開口部４０を充填する。第１の開口部３０は、しかし、導電材料５０で完全に充填される必要はない。従って、導電材料５０で第２の開口部４０を充填した後に第１の開口部３０に未充填の空隙６０を残すことができる。図１Ｄに示す実施形態では、導電材料５０は、蒸着処理、メッキ処理、及び／又は第２の開口部４０を充填する他の適切な処理を使用して堆積させることができる。図５Ａ−７Ｃを参照して、導電材料５０で第２の開口部４０を充填するいくつかの特定的な実施形態を以下に説明する。

図１Ｅは、ワークピース１０を望ましい最終厚みＴ_fまで薄くする段階を示している。ドライ研磨、ウェット研磨、及び／又は平坦化（例えば、ＣＭＰ）によってワークピース１０を薄くすることができる。図示の実施形態では、ワークピース１０は、初期の第１の側面から背面１８まで薄くされている。背面１８は、接触面２６と終端面３２の間のレベルで形成される（図１Ｂ及び１Ｃ）。いくつかの用途では、ワークピース１０の初期厚みＴ_iは、約７５０μｍであり、最終厚みＴ_fは、約１５０−３５０μｍである。薄くする段階は、従って、第１の開口部３０を除去して（図１Ｂ−１Ｄ）、相互接続５２が相互に電気的に分離されるようにワークピース１０内のある一定のレベルに背面１８を形成する。

図１Ａ−１Ｅに示すような相互接続５２を形成するいくつかの実施形態は、レーザ穿孔又はエッチングの従来型のブラインドビアと比較していくつかの利点を提供することが期待される。例えば、第１の開口部３０が高速一括除去処理を使用して形成されるので、第２の開口部４０をより速く形成することができる。従って、第２の開口部４０を形成するためのより低速であるがより精密な処理は、従来の処理のようにワークピース１０から同じ程度の材料を除去する必要はない。その結果、図１Ａ−１Ｅに示す方法のいくつかの実施形態は、深い相互接続を形成するために処理機能を上げるべきである。

図１Ａ−１Ｅに示す方法の実施形態のうちのいくつかの別の利点は、狭い第２の開口部４０が、初期の厚みＴ_iから接触面２６までの幅Ｗ₂が同じ従来の孔と比較して遥かに低いアスペクト比を有することである。これは、ワークピース１０の初期の厚みＴ_iを貫通して延びる従来の高アスペクト比の孔が、相互接続に空隙又は他の不連続部を形成することなく導電材料で充填することが困難であるために有意な恩典を提供する。より低アスペクト比の第２の開口部４０は、導電材料で充填することが遥かに容易であり、第２の開口部４０を充填するためのより多くの堆積技術を使用することができる。

図１Ａ−１Ｅに示す方法の実施形態のうちのいくつかの更に付加的な利点は、第２の開口部４０の幅と深さを正確に制御することができ、かつ熱影響域を軽減することができることである。例えば、ワークピース１０の初期厚みＴ_i全体を通るレーザ穿孔と比較して、第２の開口部４０は、接触面２６と終端面３２の間のワークピースの遥かに薄い部分を通して形成することができる。これは、必要なエネルギが少ないことを意味し、結果的により小さな熱影響域、孔内のより少ないスラグ、及びより良好な終端をもたらして過剰除去又は過少除去を回避する。

図１Ａ−１Ｅに関連して示して説明した個々の段階の実施形態は、いくつかの異なる２次的な処理によって実行することができる。図２Ａ−４は、第２の開口部４０を形成するための精密除去段階のいくつかの実施形態を示し、図５Ａ−７Ｃは、第２の開口部４０を充填する充填段階とワークピースを薄くする段階のいくつかの実施形態を示している。図２Ａ−７Ｃに示す各段階のより詳細な実施形態は、図１Ａ−１Ｅを参照して上述したこれらの段階の一般的な実施形態に追加して提供されている。従って、図１Ａ−１Ｅで説明した段階の実施形態は、図２Ａ−７Ｃを参照して説明する段階の実施形態に制限されないものである。

Ｃ．第２の開口部を形成する方法の実施形態
図２Ａと２Ｂは、第２の開口部４０を形成するための精密除去段階（図１Ｃ）の一実施形態を示す概略断面図である。図１Ａ−２Ｂにおいて、同じ参照番号は同じ構成要素を指している。図２Ａに関して、この段階は、レーザビームＬを導電要素２４と整列させる段階、及びレーザビームＬを第１の孔３０を通るように向ける段階を含む。図２Ｂに示すように、レーザビームＬは、第１の開口部３０の終端面３２で始まって導電要素２４との接触面２６で終わるまで基板を除去する。この処理は、次に、各導電要素２４において繰り返されて複数の開口部４０を形成する。接触面２６と終端面３２の間の距離が接触面２６と第１の側面１４の間の距離よりも相当に短いために、第２の開口部４０は、従来の方法よりも遥かに高い精度で形成することができる。図１Ｄと１Ｅを参照して上述したように、第２の開口部４０は、導電材料で充填することができ、ワークピース１０を薄くして第２の開口部に相互接続を形成することができる。

図３Ａ−３Ｄは、第２の開口部４０を形成するための精密除去段階の別の実施形態を示している。図３Ａは、図１Ｂを参照して上述したようにワークピース１０の一部分を示し、従って、図１Ａ−３Ｄにおいて同じ参照番号は同じ構成要素を指している。図３Ｂに関して、この段階は、蒸着処理を使用してワークピース１０にシード層３１０を堆積させる段階と、公知のメッキ技術又は他の技術を使用してシード層３１０に電気泳動レジストの層３２０を堆積させる段階とを含む。この実施形態はまた、レジスト層３２０をパターン化する段階を含み、対応する導電要素２４に整列した開口部３３０を形成する（１つの開口部３３０と１つの導電要素のみが示されている）。

この段階は、２相エッチング処理を続けて第２の開口部４０を形成する。図３Ｃに関して、エッチング処理の第１の相は、接触面２６上に酸化物を形成する（示していない）まで基板のシリコンを選択的に除去する。図３Ｄに関して、エッチング処理の第２の相は、接触面２６から酸化物を選択的に除去する。図３Ｃと３Ｄに示す２相エッチング処理は、接触面２６上への酸化物の形成が処理の第１段階のエッチング停止をもたらし、金属の接触面２６が処理の第２段階のエッチング停止をもたらすために有利である。従って、精密除去段階のこの実施形態は、第２の開口部４０を接触面２６で正確に終端させることができる。

図４は、第２の開口部４０を形成するための精密除去段階の別の実施形態を示している。この実施形態では、図３Ｂを参照して上述したように電気泳動レジスト層３２０が堆積及びパターン化されて開口部３３０を形成する。第２の開口部４０は、しかし、終端面３２から接触面２６までシード層３１０とワークピース１０とを通してエッチングする単相のエッチング処理を使用して形成される。

Ｄ．第２の開口部を充填する方法の実施形態
導電要素２４の接触面２６を露出させるために第２の開口部４０を形成した後で、図１Ｄ及び１Ｅを参照して上述したように導電材料で第２の開口部４０が充填され、ワークピースを薄くして相互接続を構成する。図５Ａ−７Ｃは、第２の開口部４０を充填する段階とワークピース１０を薄くする段階のいくつかの実施形態を示している。

図５Ａ−７Ｃは、メッキ処理を使用して第２の開口部４０を充填する実施形態を示している。図５Ａに関して、充填する段階のこの実施形態は、ワークピース１０に酸化物層５００を堆積して第２の開口部４０に誘電性ライナを形成する段階を含む。図５Ｂに示すように、本方法は、ワークピース１０をエッチングするスペーサによって続行され、エッチング液の方向に対して横方向である表面から酸化物５００を選択的にエッチングする。例えば、ワークピース１０の背面１４がエッチング液の方向に対して垂直の時、スペーサエッチングは、背面１４、終端面３２、及び接触面２６の境界領域２８から酸化物層５００を除去する。第２の開口部４０の側壁及び第１の開口部３０の側壁３４上の酸化物層５００の部分は、ワークピース１０に残る。従って、第２の開口部４０の側壁は、誘電体層と一列に並んで基板１２を電気的に分離する。

図５Ｃ及び５Ｄは、導電材料を第２の開口部４０にメッキするための一実施形態を示している。図５Ｃに関して、充填段階のこの実施形態は、ワークピース１０にシード層５１０を堆積させる段階を含む。シード層５１０は、化学蒸着法、物理蒸着法、及び／又は原子層成長法のような蒸着技術を使用して堆積させることができる。シード層５１０用の適切な材料は、銅、タングステン、コバルト、アルミニウム、及び半導体産業で使用される他の材料を含む。一部の用途（例えば、銅メッキ）では、一般的にシード層５１０を堆積させる前にワークピース上に障壁層（例えば、タンタル）が堆積される。図５Ｄに関して、この段階は、１つの極性でシード層５１０に対して、かつ反対の極性でメッキ槽（図示せず）の電極に対して電位を印加することによって続けることができ、導電層５２０をシード層５１０にメッキすることができる。他の実施形態では、無電解メッキ処理を使用して導電層５２０をシード層５１０にメッキすることができる。導電層５２０は、第２の開口部４０のアスペクト比を十分に低くして摘み取りを避けることができるために、空隙なしに第２の開口部４０を充填することができる。導電層５２０は、一般的に、第１の開口部３０を完全に充填することがなく、そのために第１の開口部３０は、第２の開口部４０を充填した後に未充填の空隙６０を有する。導電層５２０は、銅、金、ニッケル、又は望ましい導電率を有する他の適切な材料又は材料の合金を含むことができる。

図５Ｅは、第２の開口部４０の導電材料５２０を電気的に分離するためにワークピース１０が薄くされた後に薄くする段階の実施形態を示している。この実施形態によって形成された相互接続５３０は、第２の開口部４０に残っているシード層５１０及び導電層５２０の部分によって形成される。第２の開口部４０に残っている酸化物層５００の部分は、相互接続５３０を基板１２から電気的に分離する。ワークピース１０は、図１Ｅを参照して上述したような方法で薄くすることができる。

図６Ａ−６Ｃは、導電材料が第２の開口部４０にメッキされて相互接続を形成する充填段階の別の実施形態を示している。図６Ａは、図５Ｂを参照して上述した実施形態と同様の方法で第２の開口部４０の側壁を酸化物層５００と一列に並べた後のワークピース１０を示している。図６Ａに示す実施形態は、更に、ワークピース１０の第２の側面１６から材料を除去して導電要素２４の結合パッド面２９を露出させる段階を含む。図６Ｂは、導電材料６００のプラグで第２の開口部４０を選択的に充填する下から上にメッキ処理している状態のワークピース１０を示している。この実施形態では、結合パッド面２９が導電部材６１０を圧迫するように導電部材６１０がワークピース１０に係合する。この実施形態は、ワークピース１０をメッキ溶液６２０内に置き、電気部材６１０と電極６３０に電位を印加することによって継続される。それに応じて導電要素２４を通って電流が流れ、そのために電解液６２０中のイオンが接触面２６上にメッキされ、徐々に終端面３２の方向に互いの上にメッキされる。メッキ処理は、第２の開口部４０が完全に又は部分的に導電材料６００で充填された時に終了することができる。図６Ｃは、薄くされて第２の開口部４０に相互接続６１０を形成した後のワークピース１０を示している。

図７Ａ−７Ｃは、導電材料を第２の開口部４０に堆積させるための充填段階の更に別の実施形態を示している。図７Ａに関して、接触面２６は、あらゆる酸化物を接触面２６から除去する洗浄によって浄化され、接触面２６に導電材料の薄層７００を形成する。図７Ｂに関して、この実施形態は、無電解メッキ処理を使用して導電材料７１０を第２の開口部４０にメッキすることによって継続される。一実施形態では、無電解メッキ処理は、第２の開口部４０の残りをニッケルで充填するニッケルの「下から上の」メッキ処理とすることができる。他の実施形態では、無電解メッキ処理は、ニッケルの薄層（例えば、５ミクロン）だけをメッキすることができ、第２の開口部４０の残りは、半田堆積物を使用して充填し、第２の開口部にプラグ、ポスト、又は他の構造体を形成することができる。図７Ｃは、薄くされて層７００と導電材料７１０とによって形成された相互接続７２０を形成した後のワークピース１０を示している。

本発明の特定的な実施形態を本明細書に例示的に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができることが以上から認められるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲による以外は制限されないものとする。

本発明の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分をより詳細に示す断面図である。 本発明の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分をより詳細に示す断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階でのワークピースの一部分を示す断面図である。 本発明の更に別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の更に別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の更に別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の更に別の実施形態により相互接続を形成する方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態による方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態による方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。 本発明の別の実施形態による方法の段階を示すワークピースの一部分の断面図である。

符号の説明

１４ ワークピースの背面
２６ 導電要素の接触面
３０ 第１の開口部、空洞
４０ 第２の開口部

Claims (29)

1. マイクロエレクトロニック・ワークピースの導電要素が有する該マイクロエレクトロニック・ワークピースの外面上に露出していない接触面であるブラインド接触面に係合した相互接続を形成する方法であって、
   第１の幅を有し、前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの第１の外部側面から該マイクロエレクトロニック・ワークピースの中間レベルまで延びる深さを有する空洞を形成する段階と、
   前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有し、前記空洞の前記中間レベルから前記ブラインド接触面まで延びた、該ブラインド接触面で一端が閉じられている孔であるブラインドビアを形成する段階と、
   前記ブラインドビアを導電材料で充填する段階と、
   前記空洞が除去されるまで前記第１の外部側面から前記マイクロエレクトロニック・ワークピースを薄くする段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記空洞を形成する段階は、溝を該溝の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記空洞を形成する段階は、孔を該孔の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記マイクロエレクトロニック・ワークピースは、前記ブラインド接触面を備えた複数の導電要素を有する複数のダイを含み、
   前記空洞を形成する段階は、複数の凹部を前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの前記外部側面に該凹部の一部分が前記ブラインド接触面の１つ又はそれよりも多くと整列するように形成する段階を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記凹部は、前記マイクロエレクトロニック・ワークピース内の前記外部側面から前記中間レベルまでの深さを有する溝及び／又は孔であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記凹部を形成する段階は、前記マイクロエレクトロニック・ワークピース内に溝及び／又は孔をレーザで切り込む段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記凹部を形成する段階は、研磨ディスクを使用して前記マイクロエレクトロニック・ワークピース内に溝を切り込む段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記凹部を形成する段階は、研磨先端付きルータを使用して前記マイクロエレクトロニック・ワークピース内に溝及び／又は孔を切り込む段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
9. 前記凹部を形成する段階は、前記マイクロエレクトロニック・ワークピース内に溝及び／又は孔をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
10. 前記マイクロエレクトロニック・ワークピース内に溝及び／又は孔をエッチングする段階は、該マイクロエレクトロニック・ワークピースの前記外部側面上にレジストの層をパターン化する段階と該マイクロエレクトロニック・ワークピースを等方性エッチングする段階とを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記ブラインドビアを構成する段階は、前記第２の幅と前記空洞の前記中間レベルから前記ブラインド接触面までの第２の深さとを有する孔をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記孔をエッチングする段階は、単相エッチング手順を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記孔をエッチングする段階は、第１のエッチング液が前記空洞の前記中間レベルから前記ブラインド接触面上の酸化物までエッチングする第１の相と、第２のエッチング液が該酸化物から該ブラインド接触面までエッチングする第２の相とを含む２相エッチング手順を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記ブラインドビアを構成する段階は、前記第２の幅を有する孔を前記空洞の前記中間レベルから前記ブラインド接触面までレーザで穿孔する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記ブラインドビアを導電材料で充填する段階は、該導電材料を該ブラインドビアの中にメッキする段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階は、
    前記マイクロエレクトロニック・ワークピース上及び前記ブラインドビア内にシード層を堆積させる段階と、
    メッキ溶液の存在下で前記シード層に電位を印加する段階と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記導電要素は、前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの反対側の外部側面上に露出され、
    前記導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階は、
    前記導電要素を前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの前記反対側の外部側面からの電気接点と係合させる
    段階と、
    メッキ溶液の存在下で前記電気接点を通じて前記導電要素に電位を印加し、前記ブラインドビア内で該導電要素の前記ブラインド接触面上への下から上のメッキを引き起こす段階と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階は、該ブラインドビア内で該導電要素の前記ブラインド接触面上に材料を無電解メッキする段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
19. 前記導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階は、前記ブラインド接触面上に亜鉛の層を形成する亜鉛溶液で該ブラインド接触面を洗浄する段階と、該ブラインドビア内で該亜鉛の層上にニッケルを無電解メッキする段階とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
20. マイクロエレクトロニック・ワークピースの導電要素が有する該マイクロエレクトロニック・ワークピースの外面上に露出していない接触面であるブラインド接触面に係合した相互接続を形成する方法であって、
    第１の幅を有し、前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの外面から該マイクロエレクトロニック・ワークピース内の中間の深さまで延びる第１の開口部を形成する段階と、
    前記第１の開口部の前記中間の深さから前記ブラインド接触面まで延びて前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する第２の開口部を形成する段階と、
    導電材料で前記第２の開口部を充填する段階と、
    前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの前記外面から材料を除去して、少なくとも前記第１の開口部の前記中間の深さに表面を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
21. 前記第１の開口部を形成する段階は、前記外面の中に空洞を形成する段階を含み、前記第２の開口部を形成する段階は、前記ブラインド接触面で一端が閉じられている孔であるブラインドビアを構成する段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 前記空洞を形成する段階は、溝を該溝の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、第１のエッチング液が前記溝から前記ブラインド接触面上の酸化物までエッチングする第１の相と、第２のエッチング液が該酸化物から該ブラインド接触面までエッチングする第２の相とを含む２相エッチング手順を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記空洞を形成する段階は、溝を該溝の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、前記溝から前記ブラインド接触面までエッチングする段階を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、下から上へのメッキ処理を使用して該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
24. 前記空洞を形成する段階は、レーザ及び／又は研磨ツールを使用して溝を該溝の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、前記溝から前記ブラインド接触面までエッチングする段階を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
25. 前記空洞を形成する段階は、レーザ及び／又は研磨剤を使用して溝を該溝の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、第１のエッチング液が前記溝から前記ブラインド接触面上の酸化物までエッチングする第１の相と、第２のエッチング液が該酸化物から該ブラインド接触面までエッチングする第２の相とを含む２相エッチング手順を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、下から上へのメッキ処理を使用して該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
26. 前記空洞を形成する段階は、孔を該孔の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、第１のエッチング液が前記孔から前記ブラインド接触面上の酸化物までエッチングする第１の相と、第２のエッチング液が該酸化物から該ブラインド接触面までエッチングする第２の相とを含む２相エッチング手順を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
27. 前記空洞を形成する段階は、孔を該孔の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、前記孔から前記ブラインド接触面までエッチングする段階を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、下から上へのメッキ処理を使用して該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
28. 前記空洞を形成する段階は、レーザ及び／又は研磨ツールを使用して孔を該孔の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、前記孔から前記ブラインド接触面までエッチングする段階を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
29. 前記空洞を形成する段階は、レーザ及び／又は研磨剤を使用して孔を該孔の一部分が前記導電要素と整列するように前記マイクロエレクトロニック・ワークピースの中に切り込む段階を含み、
    前記ブラインドビアを構成する段階は、第１のエッチング液が前記孔から前記ブラインド接触面上の酸化物までエッチングする第１の相と、第２のエッチング液が該酸化物から該ブラインド接触面までエッチングする第２の相とを含む２相エッチング手順を含み、
    前記第２の開口部を導電材料で充填する段階は、下から上へのメッキ処理を使用して該導電材料を前記ブラインドビアの中にメッキする段階を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。

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