JP5089406B2 - キャパシタを含むチップ・キャリア基板およびその製造方法 - Google Patents

キャパシタを含むチップ・キャリア基板およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5089406B2
JP5089406B2 JP2008009137A JP2008009137A JP5089406B2 JP 5089406 B2 JP5089406 B2 JP 5089406B2 JP 2008009137 A JP2008009137 A JP 2008009137A JP 2008009137 A JP2008009137 A JP 2008009137A JP 5089406 B2 JP5089406 B2 JP 5089406B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aperture
capacitor
substrate
chip carrier
carrier substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008009137A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008177576A (ja
Inventor
ポール・ステファン・アンドリー
チラグ・スリャカント・パテル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JP2008177576A publication Critical patent/JP2008177576A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5089406B2 publication Critical patent/JP5089406B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/228Terminals
    • H01G4/236Terminals leading through the housing, i.e. lead-through
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/33Thin- or thick-film capacitors 
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814Conductive parts
    • H01L21/4846Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/486Via connections through the substrate with or without pins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76898Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/90Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
    • H01L28/91Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions made by depositing layers, e.g. by depositing alternating conductive and insulating layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

本発明は、半導体製造において用いられるチップ・キャリア基板(chip carriersubstrate)に関する。より具体的には、本発明は、向上された効率で製造されたチップ・キャリア基板に関する。
向上された接続性レベル、ならびに増大された配電および信号処理オプションを提供するために、半導体チップは、チップ・キャリア基板に嵌め込みおよび固定されることがよくある。チップ・キャリア基板は一般に、付加的な導体層および半導体チップ内に含まれているそれらの付加的な導体層を越える分離誘電体層を含む。従って、チップ・キャリア基板は、さらに組み立てられたより高レベルの電気部品に、半導体チップの向上された接続性レベルを提供する。
従って、チップ・キャリア基板は、向上された性能を超小型電子回路に与えるに際して不可欠である一方で、チップ・キャリア基板はそれにもかかわらず、完全に問題がないわけではない。特に、チップ・キャリア基板性能のさらなる進歩および向上が一般に望ましい。
様々なチップ・キャリア基板、およびそれらの製造方法が、半導体製造技術において知られている。特に、Chudzikらは、能力を向上させたチップ・キャリア基板を教示している(例えば、特許文献1参照。)。この特殊なチップ・キャリア基板は、チップ・キャリア基板内部の誘電体層により分離された従来の導体相互接続層に加えて、デカップリング・キャパシタまたはデカップリング抵抗器のような受動デカップリング・デバイスを含んでいる。
米国特許出願公開第2004/0108587号
超小型電子回路の性能および機能の継続的な向上が望まれるので、チップ・キャリア基板は、超小型電子回路製造における引き続きかなりの関心事になるであろう。従って、向上された性能を有するチップ・キャリア基板およびその製造方法が望れる。
本発明は、チップ・キャリア基板およびチップ・キャリア基板を製造するための方法を提供する。チップ・キャリア基板を製造するための方法は、チップ・キャリア基板内に、(1)キャパシタが設置される第1のアパーチャ、および(2)バイアが設置される第2のアパーチャをプラズマ・エッチングする場合にマイクロローディング効果を利用する。プラズマ・エッチ法(plasma etch method)におけるマイクロローディング効果(microloadingeffect)は、第1のアパーチャに、第2のアパーチャよりも狭い線幅(linewidth)およびより制限された深さの両方をもたらす。本発明によるチップ・キャリア基板は、本発明によるチップ・キャリア基板を製造するための方法から得られる。
本発明によるチップ・キャリア基板は、1つの基板を含み、該基板は、該基板を貫通して設置されたバイア・アパーチャから横に離間された、基板内に設置されたキャパシタ・アパーチャを含む。チップ・キャリア基板は、キャパシタ・アパーチャ内に設置されたキャパシタおよびバイア・アパーチャ内に設置されたバイアも含み、キャパシタ・アパーチャは、バイア・アパーチャよりも狭い線幅を有する。
本発明によるチップ・キャリア基板を製造するための方法は、基板内部にバイア・アパーチャから横に離間されたキャパシタ・アパーチャを同時に形成することを含む。この方法は、バイア・アパーチャ内にキャパシタを、キャパシタ・アパーチャ内にバイアを形成することも含む。
本発明によるチップ・キャリア基板を製造するための別の方法は、基板内にバイア・アパーチャから横に離間されたキャパシタ・アパーチャを同時に形成することを含む。特に、キャパシタ・アパーチャは、バイア・アパーチャより狭い線幅およびより浅い深さで同時に形成される。この他の方法は、キャパシタ・アパーチャ内にキャパシタを、バイア・アパーチャ内にバイアを形成することも含む。
本発明の目的、特徴および利点は、以下で示される発明を実施するための最良の形態の文脈内で理解される。発明を実施するための最良の形態は、本開示の重要な部分を形成する添付図面の文脈内で理解される。
チップ・キャリア基板およびそのチップ・キャリア基板を製造するための方法を含む本発明は、以下に提示される説明の文脈内で理解される。以下に提示される説明は、上述の図面の文脈内で理解される。図面は例示の目的を意図するものであり、図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。
図1〜図12は、本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。図1は、それらの実施形態によるチップ・キャリア基板の製造における初期段階のチップ・キャリア基板の概略断面図を示す。
図1は、基板10およびこの基板10上に設置されたマスク層12を示す。
基板10は、いくつかの超小型電子材料のうちのいずれを含んでもよい。適切な超小型電子材料の非限定的な例としては、超小型電子導体材料、超小型電子半導体材料および超小型電子誘電体材料が含まれる。以下のさらなる開示の文脈内でのさらなる処理を容易にするため、基板10は一般に半導体材料を含む、特に、基板10は一般に半導体基板を含む。半導体基板は、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム合金、シリコン・カーバイド、シリコン−ゲルマニウム・カーバイド合金半導体材料を含むがこれらに限定されない半導体材料を含むことが半導体製造技術において知られている。砒化ガリウム、砒化インジウムおよび燐化インジウム半導体材料を含むがこれらに限定されない化合物半導体材料も技術的に知られている。一般に、基板10は、約650〜約800ミクロンの厚さを有するシリコン半導体材料を含む。
マスク層12(すなわち、その各々がマスク層12と呼ばれる個別のマスク層パターンの文脈内で例示される)は、いくつかのマスク層材料のいずれを含んでもよい。マスク層材料の一般的な非限定的な例としては、フォトレジスト・マスク材料およびハード・マスク材料が含まれる。しかしながら、本実施形態の文脈内においては、ハード・マスク材料がかなり一般的である。ハード・マスク材料としては、シリコンの酸化物、窒化物および酸窒化物が一般に含まれるが、これらに限定されるものではない。他の元素の酸化物、窒化物および酸窒化物は、さほど一般的ではないが、除外されるものではない。一般的に、マスク層12は、約500〜約1000オングストロームの厚さを有するシリコン窒化物ハード・マスク材料を含む。
図1においてさらに例示されるように、マスク層12は、第1のアパーチャA1および第2のアパーチャA2を画定する。基板10は、第1のアパーチャA1および第2のアパーチャA2の各々の底部で露出されている。一般的に、第1のアパーチャA1は、約0.2〜約1.0ミクロンの線幅を有し、第2のアパーチャA2は、約2.0〜約4.0ミクロンの線幅を有する。従って、本実施形態の文脈内で、第2のアパーチャA2は、第1のアパーチャA1よりも常に広い。
図2は、第1のアパーチャA1および第2のアパーチャA2の位置での基板10のエッチングの結果を示す。前述のエッチングの結果、第1のアパーチャA1’が第1のアパーチャA1から基板10中に形成され、第2のアパーチャA2’が第2のアパーチャA2から基板10中に形成される。
本実施形態は、第1のアパーチャA1’を第1のアパーチャA1から、そして第2のアパーチャA2’を第2のアパーチャA2から形成するために反応性イオン・エッチ法(すなわち、プラズマ・エッチ法)が用いられることを考慮する。本実施形態は、反応性イオン・エッチ法がマイクロローディング効果も示すことも考慮する。マイクロローディング効果は、第1のアパーチャA1’が、第2のアパーチャA2’の第2の深さD2より小さい第1の深さD1までエッチングされることを規定する。なぜならば、第1のアパーチャA1’の線幅は、第2のアパーチャA2’の線幅より小さいからである。一般的に、第1のアパーチャA1’は、約5〜約50ミクロンの第1の深さD1を有し、第2のアパーチャは、約100〜約200ミクロンの第2の深さD2を有する。
第1のアパーチャA1’を形成するために第1のアパーチャA1を、そして第2のアパーチャA2’を形成するために第2のアパーチャA2をエッチングするために用いられるプラズマ・エッチ法に関してより具体的には、そのようなプラズマ・エッチ法は、他の点では半導体製造技術において一般に慣用的なものであってもよい。基板10’がシリコン半導体基板を含む場合、プラズマ・エッチ法は、半導体製造技術においてやはり一般に慣用的であるエッチャント・ガス組成物を用いることができる。シリコン半導体基板をエッチングするのに適するエッチャント・ガス組成物としては、塩素含有エッチャント・ガス組成物およびフッ素含有エッチャント・ガス組成物が含まれる。塩素含有エッチャント・ガス組成物としては、塩素および塩化水素が含まれるが、これらに限定されない。フッ素含有エッチャント・ガス組成物としては、フッ化水素、フッ化窒素および六フッ化硫黄が含まれるが、これらに限定されない。適切な非反応性希釈ガスおよびスパッタリング・ガスも含まれ得る。そのようなガスの非限定的な例としては、ヘリウム・ガス、アルゴン・ガス、ネオン・ガスおよびクリプトン・ガスが含まれる。
第1のアパーチャA1’および第2のアパーチャA2’を形成するためのプラズマ・エッチ・プロセスは、2ステップ・エッチ・プロセスを含むこともできる。そのような2ステップ・エッチ・プロセスは、上述のようなエッチ・ステップを用い、続いて側壁パッシベーションまたは炭化水素付着ステップを用いることができる。この側壁パッシベーションまたは炭化水素付着ステップは、エッチングされたフィーチャ(すなわち、第1のアパーチャA1’および第2のアパーチャA2’のようなフィーチャ)の側壁を被覆して、これら2つのステップ全体を通してエッチングされたフィーチャを垂直に保つ。側壁炭化水素付着に至ることができる特定のガスは、トリフルオロメタン(すなわち、CHF)および四フッ化炭素(すなわち、CF)である。その他のものも除外されない。個別のエッチ・プロセス・ステップおよび側壁付着プロセス・ステップは、2つのステップ・プロセスの間に何度も繰り返し得る。
一般に、上述のプラズマ・エッチ法は、(1)約100〜約1000mtorrの反応室圧力、(2)約+20〜約−10℃の基板10の温度、(3)約500〜約1000ワットのソース高周波電力、(4)約50〜約150ワットのバイアス電力、(5)約10〜約100の標準立方センチメートル毎分(sccm)のエッチャント・ガス流量も用いる。
図2の概略的断面図内で具体的に例示されていないが、第1のアパーチャA1’および第2のアパーチャA2’の各々は、マスク層12直下の基板10’のアンダーカットに備えることができる。そのようなアンダーカットは、約0.1〜約1.0ミクロンであり得る。
図3は、図2に例示される基板10’を任意に熱酸化して、基板10''中の第1のアパーチャA1’および第2のアパーチャA2’中に誘電体ライナ層14を形成したときの結果を示す。そのような熱酸化は、基板10''が誘電体材料を含む状況下で本発明の代替的実施形態の範囲内で任意である。しかしながら、基板10''が好ましくは半導体材料を含む本実施形態の範囲内では、熱酸化(または別の絶縁層分離)が、基板10''に関して第1のアパーチャA1’および第2のアパーチャA2’について必要とされる。
そのような熱酸化は一般に、しばしば圧力雰囲気条件の酸素含有環境を用いる。一般に、熱酸化は、約1〜約10時間の期間、約900〜約1100℃の温度で試みられる。結果として生じる誘電体ライナ層14は、約0.1〜約2.0ミクロンの厚さを有する。上述の熱酸化の代わりとして、この実施形態は、概略断面図が図2に例示されるチップ・キャリア基板を完全に覆うコンフォーマル誘電体ライナ層の使用も考慮する。そのようなコンフォーマル誘電体ライナ層は、シリコンの酸化物、窒化物または酸窒化物のような誘電体材料を含み得るが、それらに限定されない。そのようなコンフォーマル誘電体ライナ層は、約500〜約1000オングストロームの厚さに形成することもできる。
図4は、図3のチップ・キャリア基板をコンフォーマルすなわち共形的に覆い、かくしてアパーチャA1’およびA2’からアパーチャA1''およびA2''を形成するように設置された第1のキャパシタ・プレート層(capacitor plate layer)16を示す。第1のキャパシタ・プレート層16は、いくつかのキャパシタ・プレート材料のいずれを含んでもよい。キャパシタ・プレート材料の非限定的な例としては、タンタル、タングステンおよびチタン製キャパシタ・プレート材料が含まれる。非限定的な例として、窒化タンタル、窒化タングステンおよび窒化チタンも含まれる。さらに、キャパシタ・プレート材料の非限定的な例として、ケイ化タンタル、ケイ化タングステンおよびケイ化チタンが含まれる。他のキャパシタ・プレート材料も除外されない。第1のキャパシタ・プレート層16は、いくつかの方法のいずれを用いても形成できる。非限定的な例として、化学気相付着法(原子層化学気相付着法を含む)および物理気相付着法(スパッタリング法を含む)が含まれる。一般に、第1のキャパシタ・プレート層16は、約500〜約2500オングストロームの厚さを有するタンタル・キャパシタ・プレート材料を含む。
図5は、第1のキャパシタ・プレート層16およびマスク層12中の特定のマスク層パターンの基底部分のエッチングおよびパターン形成を行い、対応する第1のキャパシタ・プレート層16’および対応するマスク層12’を形成した結果を示す。上述のエッチングおよびパターン形成は、図5に例示される第1のキャパシタ・プレート層16’を形成する場合に、図4に例示される第1のキャパシタ・プレート層16の連続性を遮断することを意図している。上述のエッチングおよびパターン形成は、好ましくは半導体材料を含む基板10''の部分を露出することも意図している。
上述のエッチングおよびパターン形成は、半導体製造技術において慣例的な方法および材料を用いて行うこともできる。非限定的な例としては、湿式化学エッチ法、乾式プラズマ・エッチ法およびそれらを組み合わせたエッチ法が含まれる。プラズマ・エッチ法は、とりわけ一般的である。プラズマ・エッチ法は一般に、第1のキャパシタ・プレート層16およびマスク層12が構成される個別の材料について適するエッチャント・ガス組成物を用いる。
図6は、図5に例示される第1のキャパシタ・プレート層16’およびマスク層12’の分断部分により残されたギャップを埋めるように設置された複数の絶縁領域15を示す。基板10''が半導体基板、特にシリコン半導体基板を含む好ましい実施形態における状況下で、第1のアパーチャA1''および第2のアパーチャA2''が犠牲充填材料で別の方法により満たされる場合、絶縁領域15は、ブランケット層付着および平坦化方法に付随して形成され得る。当業者により理解されるように、図5および図6は、図4に例示されるチップ・キャリア基板の付加処理を例示する。この付加処理は、第1のキャパシタ・プレート層16’を形成する場合、第1のキャパシタ・プレート層16の分断に備えることを意図している。
図5および図6の文脈内で開示された実施形態を超え、付加的な実施形態も、第1のキャパシタ・プレート層16の分断について考慮され得る。そのような実施形態の非限定的な例としては、ハード・マスク層12のどのようなエッチングもない場合の第1のキャパシタ・プレート層16のみの分断が含まれる。そのような実施形態の別の非限定的な例としては、第1のキャパシタ・プレート層16の付着前に絶縁領域15を形成することに備える。絶縁領域15がマスク層12よりも大きい厚さを有しているので、第1のキャパシタ・プレート層16がマスク層12’および絶縁領域15上に付着されると、第1のキャパシタ・プレート層16が自己整合的に平坦化されて、第1のキャパシタ・プレート層16’を形成し得る
図7は、図5および図6に例示されるチップ・キャリア基板の文脈内で例示される介在する付加処理ステップがない、図4に例示されるチップ・キャリア基板の処理の別のさらなる処理の結果を例示する。
図7は、図4のチップ・キャリア基板上に設置されたキャパシタ誘電体層18(capacitordielectric layer)を例示する。図7は、キャパシタ誘電体層18上に設置された第2のキャパシタ・プレート層20も例示する。
キャパシタ誘電体層18は、いくつかの適切なキャパシタ誘電体材料のいずれを含んでもよい。一般に従来のキャパシタ誘電体材料としては、真空中で測定した約4〜約20の誘電率を有するシリコンの酸化物、窒化物および酸窒化物が含まれる。他の元素の酸化物、窒化物および酸化物も除外されない。実施形態は、少なくとも約100までの一般により高い誘電率を有するキャパシタ誘電体材料が用いられ得ることも考慮する。そのような一般により高い誘電率の誘電体材料の例としては、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)およびチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が含まれる。上記のタイプのキャパシタ誘電体材料のいずれも、半導体製造技術において一般に慣例的でありかつ他の点ではキャパシタ誘電体層18の構成の組成物の材料に適切でもある方法を用いて形成され得る。方法の非限定的な例としては、化学気相付着法(原子層化学気相付着法を含む)および物理気相付着法(スパッタリング法を含む)が含まれる。
キャパシタ誘電体層18が構成され得るキャパシタ誘電体材料の望ましい例は、特に第1のキャパシタ・プレート層16が構成される第1のキャパシタ・プレート材料の酸化物であり得る。そのような状況下では、この特定の実施形態は、第1のキャパシタ・プレート層16が、キャパシタ誘電体材料を形成するために電気化学的または熱的に酸化され得ることを考慮する。例えば、ただし限定せずに、タンタルで構成された第1のキャパシタ・プレート層が、酸化タンタルを含むキャパシタ誘電体層を形成するために、陽極電気化学的に酸化され得る。一般に、キャパシタ誘電体層18は、約50〜約500オングストロームの厚さを有する。
第2のキャパシタ・プレート層20は、第2のキャパシタ・プレート材料を含む。第2のキャパシタ・プレート材料は、第1のキャパシタ・プレート材料と同じか、または異なり得るキャパシタ・プレート材料を含み得る。一般に、第2のキャパシタ・プレート層20は、金属、金属窒化物または金属ケイ化物材料を含む第2のキャパシタ・プレート材料も含む。一般に、第2のキャパシタ・プレート層は、第1のアパーチャA1''および第2のアパーチャA2''を完全に満たすために、約0.5〜約2.0ミクロンの厚さを有する。第2のキャパシタ・プレート材料は、化学気相付着法および物理気相付着法を含むがこれらに限定されない方法を用いて形成され得る。好ましくは、第2のキャパシタ・プレート材料は、図7に例示されるチップ・キャリア基板を形成する場合に、図4に例示されるチップ・キャリア基板を完全に覆うために約0.5〜約2.0ミクロンの厚さに形成された化学気相付着(CVD)タングステン材料を含む。
図8は、図7に例示される基板10'''を薄化して基板10''を形成した時の結果を示す。図8は、誘電体ライナ層14の底部分、第1のキャパシタ・プレート層16および図4に例示される第2のアパーチャA2''の位置におけるキャパシタ誘電体層18を除去して、誘電体ライナ層14’、第1のキャパシタ・プレート層16’およびキャパシタ誘電体層18’を形成する時の結果も示す。上述の薄化は、図8に例示されるチップ・キャリア基板の底部分において第2のキャパシタ・プレート層20が完全に露出されるようにすることも意図している。
上述の薄化は、半導体製造技術において常套的な方法を用いて行うことができる。特定の薄化方法としては、化学エッチング薄化法、ならびに平坦化薄化法が含まれる。平坦化薄化法としては、機械的平坦化法、ならびに化学機械研磨(CMP)平坦化法が含まれる。化学機械研磨平坦化は、とりわけ一般的である。
図9、図10および図11は、図8に例示される実施形態を超える、本発明の3つの付加的な実施形態を示す。本発明のこれら3つの実施形態は、図8に例示される実施形態と一致することを意図しているが、第1のキャパシタ・プレート層16を分断して第1のキャパシタ・プレート層16’を設けること(図9)、第2のキャパシタ・プレート層20を分断して第2のキャパシタ・プレート層20’を形成すること(図10)または第1のキャパシタ・プレート層16および第2のキャパシタ・プレート層20双方を分断して第1のキャパシタ・プレート層16’および第2のキャパシタ・プレート層20’を形成すること(図11)に関してある特定の変型を示している。選択的分断により、図2に例示される第1のアパーチャA1および第2のアパーチャA2に関して、第1のキャパシタ・プレート層16、キャパシタ誘電体層18および第2のキャパシタ・プレート層20の異なる連続性レベルを考慮する構造が提供される。
図9にその概略断面図が例示されるチップ・キャリア基板は、図6にその概略断面図が例示されるチップ・キャリア基板の、図7および図8に例示されるさらなる処理の文脈内での、さらなる処理の結果生じる。図10に例示されるチップ・キャリア基板は、第2のキャパシタ・プレート層20のみをパターン形成することによる、図8に例示されるチップ・キャリア基板のさらなる処理の結果生じる。図11に例示されるチップ・キャリア基板は、第2のキャパシタ・プレート層20、キャパシタ誘電体層18および第1のキャパシタ・プレート層16をパターン形成することにより、図8に例示されるチップ・キャリア基板のさらなる処理の結果生じる。図10および図11のチップ・キャリア基板の文脈内での上述のパターン形成は、半導体製造技術において他の点で一般的に常套的である方法および材料を用いて行うことができる。とりわけプラズマ・エッチ法が含まれるが、実施形態は必ずしもそのように限定されるわけではない。
図12は、図10のチップ・キャリア基板のさらなる処理およびアセンブリの結果を例示する概略断面図を示しているが、同じさらなる処理およびアセンブリは、図8、図9および図11のチップ・キャリア基板にも適用可能である。図12は、複数の第1の接触領域23aがその中に設置された第1の基板22aを示しており、複数の第1の接触領域23aは、複数の第1のはんだ層24aを介して第2のキャパシタ・プレート層20’の分離部分に接続されている。図12には、第2の接触領域23bがその中に設置された第2の基板22bが示してあり、第2の接触領域23bは、第2のアパーチャA2内のバイアの位置で、第2のキャパシタ・プレート層20’の第2の部分に接続されている。
本実施形態において、第1の基板22aは一般に、半導体基板を含み、第1の接触領域23aは一般に、半導体基板内の導体接触層を含む。第1の基板22aが構成される半導体基板は、半導体デバイス、ならびにこれらの半導体デバイスにアクセスするための相互接続回路系を含む。第1の接触領域23aは、導体接触材料を含む。適切な導体接触材料としては、金属、金属合金、金属窒化物および金属ケイ化物が含まれる。ドープされたポリシリコンおよびポリサイド導体接触材料も含まれるが、やはり限定するものではない。複数の第1のはんだ層24aは、いくつかのはんだ材料のいずれを含んでもよい。はんだ材料の非限定的な例としては、鉛、錫およびアンチモン合金はんだ材料が含まれる。
第2の基板22bは、多層セラミック基板であることが意図されることがよくあるが、必ずしもそれに限定されるわけではない。そのような多層セラミック基板は、複数の誘電体層により分離される複数の導体層を含む。多層セラミック基板は、第1の基板22aにより意図されるような、半導体基板内部のメタライゼーション層により提供されるもの以上の付加的な配線オプションを提供することを目的とする。第2の接触領域23bは他の点では、組成材料および寸法に関して第1の接触領域23aと類似または同等である。第2のはんだ層24bは他の点では、組成材料および寸法に関して第1のはんだ層24aと類似または同等である。
図12は、本発明の実施形態によるチップ・キャリア基板の概略断面図を示す。チップ・キャリア基板は、さらに製造され、第1の基板22a(すなわち、典型的には半導体基板)および第2の基板(すなわち、典型的には多層セラミック基板)に接続される。このチップ・キャリア基板は、キャパシタがその中に設置される第1のアパーチャおよびバイアがその中に設置される横に離間された第2のアパーチャを含む。第1のアパーチャは、第2のアパーチャの第2の線幅および第2のアパーチャ深さより小さい第1の線幅および第1のアパーチャ深さを有する。第1のアパーチャおよび第2のアパーチャは、マイクロローディング効果を起こしやすいプラズマ・エッチ法を用いて同時に形成される。マイクロローディング効果のため、第2のアパーチャの第2の線幅より小さい第1の線幅を有する第1のアパーチャが、第2のアパーチャの第2の深さより小さい第1の深さまでエッチングする。
本発明の好ましい実施形態は、本発明を制限するものではなく、本発明を例示するものである。本発明による、さらに添付の特許請求の範囲によるチップ・キャリア基板を提供すると同時に、好ましい実施形態によるチップ・キャリア基板の方法、材料、構造および寸法の変更および修正を行うことができる。
本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。 本発明の特定の実施形態によるチップ・キャリア基板を製造する際の漸進的段階の結果を例示する一連の概略断面図を示す。
符号の説明
10'' 基板
12 マスク層
14 誘電体ライナ層
16 第1のキャパシタ・プレート層
20 第2のキャパシタ・プレート層
A1'' 第1のアパーチャ
A2'' 第2のアパーチャ

Claims (20)

  1. 基板であって、該基板を貫通して設置されたバイア・アパーチャと、該バイア・アパーチャから横に離間されて、前記基板内に設置されたキャパシタ・アパーチャとを含む前記基板と、
    前記キャパシタ・アパーチャ内に設置されたキャパシタおよび前記バイア・アパーチャ内に設置されたバイアと、
    を含み、前記キャパシタ・アパーチャが前記バイア・アパーチャよりも狭い線幅を有する、チップ・キャリア基板。
  2. 前記基板が半導体基板を含む、請求項1に記載のチップ・キャリア基板。
  3. 前記基板が誘電体基板を含む、請求項1に記載のチップ・キャリア基板。
  4. 前記キャパシタが、
    前記キャパシタ・アパーチャをライニングする第1のキャパシタ・プレート層と、
    前記第1のキャパシタ・プレート層上に設置されたキャパシタ誘電体層と、
    前記キャパシタ誘電体層上に設置され前記キャパシタ・アパーチャを満たす第2のキャパシタ・プレート層と、
    を含む、請求項1に記載のチップ・キャリア基板。
  5. 前記第1のキャパシタ・プレート層が、前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャと連続している、請求項4に記載のチップ・キャリア基板。
  6. 前記キャパシタ誘電体層が、前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャと連続している、請求項4に記載のチップ・キャリア基板。
  7. 前記第2のキャパシタ・プレート層が、前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャと連続している、請求項4に記載のチップ・キャリア基板。
  8. 前記第1のキャパシタ・プレート層および前記第2のキャパシタ・プレート層の一方のみが、前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャと連続している、請求項4に記載のチップ・キャリア基板。
  9. 前記第1のキャパシタ・プレート層、前記キャパシタ誘電体層および前記第2のキャパシタ・プレート層の各々が、前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャと連続している、請求項4に記載のチップ・キャリア基板。
  10. 前記第1のキャパシタ・プレート層および前記第2のキャパシタ・プレート層のどちらも前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャと連続していない、請求項4に記載のチップ・キャリア基板。
  11. チップ・キャリア基板を製造するための方法であって、
    基板内に、バイア・アパーチャと、該バイア・アパーチャから横に離間されたキャパシタ・アパーチャとを同時に形成することと、
    前記キャパシタ・アパーチャ内にキャパシタを、前記バイア・アパーチャ内にバイアを形成することと、
    を含む、前記方法。
  12. 前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャを同時に形成することが、半導体基板を用いて行なわれる、請求項11に記載の方法。
  13. 前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャを同時に形成することが、誘電体基板を用いて行なわれる、請求項11に記載の方法。
  14. 前記同時に形成することがプラズマ・エッチ法を用いて行なわれる、請求項11に記載の方法。
  15. 前記プラズマ・エッチ法が、マイクロローディング効果を示す、請求項14に記載の方法。
  16. 前記キャパシタ・アパーチャ内に前記キャパシタを、前記バイア・アパーチャ内に前記バイアを形成することが、前記キャパシタおよび前記バイアを同時に形成して行なわれる、請求項11に記載の方法。
  17. チップ・キャリア基板を製造するための方法であって、
    基板内に、バイア・アパーチャと、該バイア・アパーチャから横に離間されたキャパシタ・アパーチャとを同時に形成することであって、前記キャパシタ・アパーチャが前記バイア・アパーチャよりも狭い線幅および浅い深さで同時に形成されることと、
    前記キャパシタ・アパーチャ内にキャパシタを、前記バイア・アパーチャ内にバイアを形成することと、
    を含む、前記方法。
  18. 前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャを同時に形成することが、半導体基板を用いて行なわれる、請求項17に記載の方法。
  19. 前記キャパシタ・アパーチャおよび前記バイア・アパーチャを同時に形成することが、誘電体基板を用いて行なわれる、請求項17に記載の方法。
  20. 前記キャパシタ・アパーチャ内に前記キャパシタを、前記バイア・アパーチャ内に前記バイアを形成することが、前記キャパシタおよび前記バイアを同時に形成して行なわれる、請求項17に記載の方法。
JP2008009137A 2007-01-18 2008-01-18 キャパシタを含むチップ・キャリア基板およびその製造方法 Expired - Fee Related JP5089406B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/624436 2007-01-18
US11/624,436 US7719079B2 (en) 2007-01-18 2007-01-18 Chip carrier substrate capacitor and method for fabrication thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008177576A JP2008177576A (ja) 2008-07-31
JP5089406B2 true JP5089406B2 (ja) 2012-12-05

Family

ID=39640439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008009137A Expired - Fee Related JP5089406B2 (ja) 2007-01-18 2008-01-18 キャパシタを含むチップ・キャリア基板およびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7719079B2 (ja)
JP (1) JP5089406B2 (ja)
CN (1) CN101226914B (ja)
TW (1) TWI409925B (ja)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8101494B2 (en) * 2008-08-14 2012-01-24 International Business Machines Corporation Structure, design structure and method of manufacturing a structure having VIAS and high density capacitors
SE534510C2 (sv) 2008-11-19 2011-09-13 Silex Microsystems Ab Funktionell inkapsling
CN101826458B (zh) * 2009-03-02 2012-01-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种刻蚀方法及双重深度沟槽形成方法
US8497564B2 (en) * 2009-08-13 2013-07-30 Broadcom Corporation Method for fabricating a decoupling composite capacitor in a wafer and related structure
US8558345B2 (en) * 2009-11-09 2013-10-15 International Business Machines Corporation Integrated decoupling capacitor employing conductive through-substrate vias
US8693163B2 (en) * 2010-09-01 2014-04-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Cylindrical embedded capacitors
KR20120034410A (ko) 2010-10-01 2012-04-12 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 제조 방법
FR2968129A1 (fr) 2010-11-30 2012-06-01 St Microelectronics Sa Dispositif semi-conducteur comprenant un condensateur et un via de connexion électrique et procédé de fabrication
FR2968130A1 (fr) 2010-11-30 2012-06-01 St Microelectronics Sa Dispositif semi-conducteur comprenant un condensateur et un via de connexion electrique et procede de fabrication
TWI459520B (zh) * 2011-01-31 2014-11-01 Xintec Inc 轉接板及其形成方法
JP5275401B2 (ja) * 2011-04-18 2013-08-28 新光電気工業株式会社 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法
JP5275400B2 (ja) * 2011-04-18 2013-08-28 新光電気工業株式会社 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法
US8912065B2 (en) * 2012-06-15 2014-12-16 Nanya Technology Corporation Method of fabricating semiconductor device
FR3007197B1 (fr) * 2013-06-18 2016-12-09 St Microelectronics Crolles 2 Sas Procede de realisation d'une liaison electrique traversante et d'un condensateur traversant dans un substrat, et dispositif correspondant
KR102114340B1 (ko) * 2013-07-25 2020-05-22 삼성전자주식회사 Tsv 구조 및 디커플링 커패시터를 구비한 집적회로 소자 및 그 제조 방법
KR102079283B1 (ko) 2013-10-15 2020-02-19 삼성전자 주식회사 Tsv 구조를 구비한 집적회로 소자 및 그 제조 방법
JP6416276B2 (ja) * 2014-03-28 2018-10-31 インテル コーポレイション Tsv接続された背部側分離
US10068181B1 (en) * 2015-04-27 2018-09-04 Rigetti & Co, Inc. Microwave integrated quantum circuits with cap wafer and methods for making the same
US10121849B2 (en) * 2015-11-16 2018-11-06 Micron Technology, Inc. Methods of fabricating a semiconductor structure
WO2018021001A1 (ja) 2016-07-29 2018-02-01 株式会社村田製作所 薄膜キャパシタ、及び電子装置
US11121301B1 (en) 2017-06-19 2021-09-14 Rigetti & Co, Inc. Microwave integrated quantum circuits with cap wafers and their methods of manufacture
US10868107B2 (en) 2017-06-20 2020-12-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Trench capacitor and method of forming the same
FR3077927B1 (fr) 2018-02-13 2023-02-10 St Microelectronics Crolles 2 Sas Capteur d'images a eclairement par la face arriere
JP7314001B2 (ja) * 2019-09-20 2023-07-25 株式会社東芝 コンデンサ

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2733113B1 (fr) * 1995-04-14 1997-06-13 Europ Agence Spatiale Recepteur de signal a spectre etale
US5814889A (en) * 1995-06-05 1998-09-29 Harris Corporation Intergrated circuit with coaxial isolation and method
US6198151B1 (en) * 1997-10-24 2001-03-06 Nippon Steel Semiconductor Corp. Semiconductor device, semiconductor integrated circuit device, and method of manufacturing same
US6221769B1 (en) * 1999-03-05 2001-04-24 International Business Machines Corporation Method for integrated circuit power and electrical connections via through-wafer interconnects
TW405256B (en) * 1999-03-19 2000-09-11 Taiwan Semiconductor Mfg Manufacture method of storage node
US6322903B1 (en) * 1999-12-06 2001-11-27 Tru-Si Technologies, Inc. Package of integrated circuits and vertical integration
US6498704B1 (en) * 2000-02-23 2002-12-24 Maxtor Corporation Disk drive with viscoelastic damper disposed between adjacent load beams
US6387772B1 (en) * 2000-04-25 2002-05-14 Agere Systems Guardian Corp. Method for forming trench capacitors in SOI substrates
JP2002217337A (ja) * 2001-01-17 2002-08-02 Sumitomo Metal Ind Ltd 実装部材及び実装部材の製造方法
US6498381B2 (en) * 2001-02-22 2002-12-24 Tru-Si Technologies, Inc. Semiconductor structures having multiple conductive layers in an opening, and methods for fabricating same
KR100431810B1 (ko) * 2001-10-19 2004-05-17 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자 및 엠아이엠 캐패시터 제조방법
US7030481B2 (en) * 2002-12-09 2006-04-18 Internation Business Machines Corporation High density chip carrier with integrated passive devices
KR100642633B1 (ko) * 2004-06-11 2006-11-10 삼성전자주식회사 엠아이엠 캐패시터들 및 그의 제조 방법
JP2006019455A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Nec Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
TWI248117B (en) * 2005-04-19 2006-01-21 Nanya Technology Corp Alignment mark and alignment method for the fabrication of trench-capacitor dram devices
JP4678720B2 (ja) * 2005-05-31 2011-04-27 三洋電機株式会社 回路基板およびその製造方法、半導体装置およびその製造方法
JP2007036126A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Fujitsu Ltd 半導体装置とその製造方法
US7429529B2 (en) * 2005-08-05 2008-09-30 Farnworth Warren M Methods of forming through-wafer interconnects and structures resulting therefrom

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008177576A (ja) 2008-07-31
TW200845347A (en) 2008-11-16
US20090301992A1 (en) 2009-12-10
US8173541B2 (en) 2012-05-08
CN101226914B (zh) 2010-06-02
US7719079B2 (en) 2010-05-18
TWI409925B (zh) 2013-09-21
US20080173993A1 (en) 2008-07-24
CN101226914A (zh) 2008-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5089406B2 (ja) キャパシタを含むチップ・キャリア基板およびその製造方法
TWI452658B (zh) 包含多變側壁輪廓的穿基板導孔
TWI701727B (zh) 半導體裝置及其製造方法
US8043973B2 (en) Mask overhang reduction or elimination after substrate etch
US20090280643A1 (en) Optimal tungsten through wafer via and process of fabricating same
TWI557809B (zh) 包含接觸結構與形成於接觸蝕刻停止層之側壁上之保護層的半導體設備以及製造半導體裝置的方法
KR20100122701A (ko) 반도체 소자의 제조방법
TW201546951A (zh) 半導體結構及其形成方法
US9754799B2 (en) Fabrication method of interconnect structure
WO2011018857A1 (ja) 半導体装置の製造方法
CN114975238A (zh) 集成芯片
TW202018799A (zh) 用於貫孔輪廓控制及相關應用的原子層沉積(ald)襯墊
JP3312604B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR20010020792A (ko) 에칭 방법 및 에칭 마스크
JPH10116904A (ja) 半導体装置の製造方法
US7557045B2 (en) Manufacture of semiconductor device with good contact holes
JP2888213B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH10340952A (ja) 集積回路の多層配線形成方法
JP2000114259A (ja) 半導体装置における配線の形成方法
KR20040093565A (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP2000133711A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2002134505A (ja) 金属配線の製造方法
KR100480570B1 (ko) 반도체장치의텅스텐플러그형성방법
KR100279246B1 (ko) 반도체 소자의 텅스텐 플러그 형성방법
JP2005167124A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120821

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120911

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150921

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees