JP6067679B2 - 多孔質基板内のビア - Google Patents
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Description
本出願は、2011年4月22日に出願された、米国特許出願第13/092,495号の出願日の利益を主張するものであり、その開示は、参照により本明細書に援用されている。
Claims (42)
- 超小型電子ユニットであって、
前面及び前記前面から隔った裏面を有し、かつ複数の能動半導体デバイスを内部に統合する、半導体基板であって、前記前面に露出した複数の導電パッド、及び前記裏面の領域全体にわたって対称若しくは非対称の分布で配置構成された複数の開口部を有し、少なくともm個の開口部が、前記裏面に沿った第1の方向で離間し、n個の開口部が、前記第1の方向と直交する前記裏面に沿った第2の方向で離間し、m及びnのそれぞれが1よりも大きい、半導体基板と、
前記複数の導電パッドのうちの対応する第1パッド及び第2パッドと電気的に接続された第1導電ビア及び第2導電ビアと、
前記複数の開口部のうちの対応する第1サブセットの開口部及び第2サブセットの開口部の内部に延在する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子であって、各第1導電相互接続子が、前記第1導電ビアに接続され、各第2導電相互接続子が、前記第2導電ビアに接続される、複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子と、
外部要素との相互接続のために前記裏面に露出した第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトであって、それぞれ、前記第1導電相互接続子及び前記第2導電相互接続子に電気的に接続された第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトと、を備え、
前記複数の第1導電相互接続子が、前記複数の開口部のうちの少なくとも1つの開口部によって、前記前面に実質的に平行な方向で、前記複数の第2導電相互接続子から隔てられ、前記少なくとも1つの開口部が、絶縁性誘電材料で少なくとも部分的に充填され、
前記複数の第1導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在しており、
前記複数の第2導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在している、超小型電子ユニット。 - 各導電相互接続子が、前記前面に実質的に垂直な鉛直方向で延在する部分を含み、前記複数の第1導電相互接続子が、前記半導体基板の材料によって、水平方向で互いに隔てられる、請求項1に記載の超小型電子ユニット。
- 各導電相互接続子が、水平方向で5ミクロン以下の幅を有する、請求項1に記載の超小型電子ユニット。
- 各導電ビアが、円錐台形状を有する、請求項1に記載の超小型電子ユニット。
- 前記第1導電コンタクト及び前記第2導電コンタクトが、前記前面に実質的に垂直な鉛直方向で、前記対応する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子と位置合わせされる、請求項1に記載の超小型電子ユニット。
- 超小型電子ユニットであって、
前面及び前記前面から隔った裏面を有し、かつ複数の能動半導体デバイスを内部に統合する、半導体基板であって、前記前面に露出した複数の導電パッド、及び前記裏面の領域全体にわたって対称若しくは非対称の分布で配置構成された複数の開口部を有し、少なくともm個の開口部が、前記裏面に沿った第1の方向で離間し、n個の開口部が、前記第1の方向と直交する前記裏面に沿った第2の方向で離間し、m及びnのそれぞれが1よりも大きい、半導体基板と、
前記複数の導電パッドのうちの対応する第1パッド及び第2パッドと電気的に接続された第1導電ビア及び第2導電ビアと、
前記複数の開口部のうちの対応する開口部の内部に延在する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子であって、各第1導電相互接続子が、前記第1導電ビアに接続され、各第2導電相互接続子が、前記第2導電ビアに接続される、複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子と、
外部要素との相互接続のために前記裏面に露出した第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトであって、それぞれ、前記第1導電相互接続子及び前記第2導電相互接続子に電気的に接続された第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトと、を備え、
前記複数の第1導電相互接続子が、前記複数の開口部のうちの少なくとも1つの開口部によって、前記前面に実質的に平行な方向で、前記複数の第2導電相互接続子から隔てられ、前記少なくとも1つの開口部が、絶縁性誘電材料で少なくとも部分的に充填され、
各導電パッドが、前記前面に露出した上面及び前記上面から隔った底面を有し、前記第1導電ビアが、前記対応する第1パッド及び第2パッドを貫通して、当該第1パッド及び第2パッドの前記底面から前記上面まで延在する、超小型電子ユニット。 - 前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、前記対応する第1パッド及び第2パッドを貫通して延在しない、請求項1に記載の超小型電子ユニット。
- 超小型電子ユニットであって、
前面及び前記前面から隔った裏面を有し、かつ複数の能動半導体デバイスを内部に統合する、半導体基板であって、前記前面に露出した複数の導電パッド、及び前記裏面の領域全体にわたって対称若しくは非対称の分布で配置構成された複数の開口部を有し、少なくともm個の開口部が、前記裏面に沿った第1の方向で離間し、n個の開口部が、前記第1の方向と直交する前記裏面に沿った第2の方向で離間し、m及びnのそれぞれが1よりも大きい、半導体基板と、
前記複数の導電パッドのうちの対応する第1パッド及び第2パッドと電気的に接続された第1導電ビア及び第2導電ビアと、
前記複数の開口部のうちの対応する開口部の内部に延在する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子であって、各第1導電相互接続子が、前記第1導電ビアに接続され、各第2導電相互接続子が、前記第2導電ビアに接続される、複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子と、
外部要素との相互接続のために前記裏面に露出した第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトであって、それぞれ、前記第1導電相互接続子及び前記第2導電相互接続子に電気的に接続された第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトと、を備え、
前記複数の第1導電相互接続子が、前記複数の開口部のうちの少なくとも1つの開口部によって、前記前面に実質的に平行な方向で、前記複数の第2導電相互接続子から隔てられ、前記少なくとも1つの開口部が、絶縁性誘電材料で少なくとも部分的に充填され、
少なくとも1つの孔を更に備え、各孔が、2つ以上の前記開口部から、前記導電パッドのうちの対応する1つの少なくとも底面まで延在し、前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、前記少なくとも1つの孔のうちの対応する第1孔及び第2孔の内部に延在する、超小型電子ユニット。 - 前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、ドープされた半導体材料を含む、請求項1に記載の超小型電子ユニット。
- 超小型電子ユニットであって、
前面及び前記前面から隔った裏面を有し、かつ複数の能動半導体デバイスを内部に統合する、半導体基板であって、前記前面に露出した複数の導電パッド、及び前記裏面の領域全体にわたって対称若しくは非対称の分布で配置構成された複数の開口部を有し、少なくともm個の開口部が、前記裏面に沿った第1の方向で離間し、n個の開口部が、前記第1の方向と直交する前記裏面に沿った第2の方向で離間し、m及びnのそれぞれが1よりも大きい、半導体基板と、
前記複数の導電パッドのうちの対応する第1パッド及び第2パッドと電気的に接続された第1導電ビア及び第2導電ビアと、
前記複数の開口部のうちの対応する開口部の内部に延在する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子であって、各第1導電相互接続子が、前記第1導電ビアに接続され、各第2導電相互接続子が、前記第2導電ビアに接続される、複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子と、
外部要素との相互接続のために前記裏面に露出した第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトであって、それぞれ、前記第1導電相互接続子及び前記第2導電相互接続子に電気的に接続された第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトと、を備え、
前記複数の第1導電相互接続子が、前記複数の開口部のうちの少なくとも1つの開口部によって、前記前面に実質的に平行な方向で、前記複数の第2導電相互接続子から隔てられ、前記少なくとも1つの開口部が、絶縁性誘電材料で少なくとも部分的に充填され、
前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、それぞれ、前記第1パッド及び前記第2パッドに直接接続される、超小型電子ユニット。 - 前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、前記対応する第1パッド及び第2パッドと、それらの間に延在する中間導電構造体を介して電気的に接続される、請求項1に記載の超小型電子ユニット。
- 配線基板であって、
8ppm/℃未満の実効CTEを有し、第1表面、及び前記第1表面から隔った第2表面を有する基板であって、前記第1表面と前記第2表面との間に延在する複数の開口部を有し、前記複数の開口部が、前記第1表面の領域全体にわたって対称又は非対称の分布で配置構成され、少なくともm個の開口部が、前記第1表面に沿った第1の方向で離間し、n個の開口部が、前記第1の方向と直交する前記第1表面に沿った第2の方向で離間し、m及びnのそれぞれが1よりも大きい、基板と、
前記複数の開口部の第1サブセット及び第2サブセットのそれぞれの内部に延在する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子であって、前記複数の第1導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在しており、前記複数の第2導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在しており、各導電相互接続子が、前記第1表面及び前記第2表面に隣接する末端部を有する、複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子と、
外部要素との相互接続のために前記第1表面及び前記第2表面に露出した第1導電コンタクトのセット並びに第2導電コンタクトのセットであって、前記第1導電コンタクトの各セットが、前記第1表面に露出した第1導電コンタクト及び前記第2表面に露出した第1導電コンタクトを含み、前記複数の第1導電相互接続子が、そのようなセットを電気的に接続し、前記第2導電コンタクトの各セットが、前記第1表面に露出した第2導電コンタクト及び前記第2表面に露出した第2導電コンタクトを含み、前記複数の第2導電相互接続子が、そのようなセットを電気的に接続する、第1導電コンタクトのセット及び第2導電コンタクトのセットと、を備え、
前記複数の第1導電相互接続子が、前記第1表面と前記第2表面との間の少なくとも部分的に絶縁性誘電材料で充填された、前記複数の開口部のうちの少なくとも1つの内部に延在する絶縁部材によって、前記第1表面に実質的に平行な方向で、前記複数の第2導電相互接続子から隔てられる、配線基板。 - 各導電相互接続子が、前記第1表面に実質的に垂直な鉛直方向で延在する部分を含み、前記複数の第1導電相互接続子が、当該配線基板の材料によって、水平方向で互いに隔てられる、請求項12に記載の配線基板。
- 各導電相互接続子が、水平方向で5ミクロン以下の幅を有する、請求項12に記載の配線基板。
- 前記第1導電コンタクトのセット及び前記第2導電コンタクトのセットが、前記第1表面に実質的に垂直な鉛直方向で、前記複数の第1導電相互接続子及び前記複数の第2導電相互接続子と位置合わせされる、請求項12に記載の配線基板。
- 各開口部が、誘電体層で内側を覆われる、請求項12に記載の配線基板。
- 前記基板が、本質的に半導体材料からなる、請求項12に記載の配線基板。
- 前記基板が、本質的にガラス又はセラミック材料からなる、請求項12に記載の配線基板。
- 請求項1または12に記載の構造体と、前記構造体に電気的に接続される1つ以上の他の電子構成要素とを備える、システム。
- ハウジングを更に備え、前記構造体及び前記他の電子構成要素が、前記ハウジングに実装される、請求項19に記載のシステム。
- 超小型電子ユニットを製造する方法であって、
半導体基板の第1表面から、前記第1表面から隔った第2表面に向けて延在する複数の開口部を形成する工程であって、前記複数の開口部が、前記第1表面の領域全体にわたって対称又は非対称の分布で配置構成され、少なくともm個の開口部が、前記第1表面に沿った第1の方向で離間し、n個の開口部が、前記第1の方向と直交する前記第1表面に沿った第2の方向で離間し、m及びnのそれぞれが1よりも大きく、前記半導体基板が、複数の能動半導体デバイスを統合し、前記半導体基板が、前記第2表面に露出した複数の導電パッドを有する、工程と、
前記複数の開口部のうちの対応する第1サブセットの開口部及び第2サブセットの開口部の内部に延在する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子を形成する工程であって、前記複数の第1導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在しており、前記複数の第2導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在している、という工程と、
前記複数の導電パッドのうちの対応する第1パッド及び第2パッドと電気的に接続された第1導電ビア及び第2導電ビアを形成する工程であって、各第1導電相互接続子が、前記第1導電ビアに電気的に接続され、各第2導電相互接続子が、前記第2導電ビアに電気的に接続される、工程と、
前記複数の開口部のうちの少なくとも1つを少なくとも部分的に充填する絶縁性誘電材料を堆積させる工程と、
を備え、
前記複数の第1導電相互接続子が、前記複数の開口部のうちの前記少なくとも1つによって、前記第1表面に実質的に平行な方向で、前記複数の第2導電相互接続子から隔てられる、方法。 - 各導電相互接続子が、前記第1表面に実質的に垂直な鉛直方向で延在する部分を含み、前記複数の第1導電相互接続子が、前記半導体基板の材料によって、前記第1表面に実質的に平行な水平方向で互いに隔てられる、請求項21に記載の方法。
- 前記絶縁性誘電材料を堆積させる工程が、前記複数の第1導電相互接続子及び前記複数の第2導電相互接続子を形成する前記工程の前に実行される、請求項21記載の方法。
- 外部要素との相互接続のために露出した第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトを形成する工程を更に備え、前記第1導電コンタクト及び前記第2導電コンタクトが、それぞれ、前記第1導電相互接続子及び前記第2導電相互接続子に電気的に接続される、請求項21に記載の方法。
- 前記第1導電コンタクト及び前記第2導電コンタクトが、前記第1表面に実質的に垂直な鉛直方向で、前記対応する第1導電相互接続子及び第2導電相互接続子と位置合わせされる、請求項24に記載の方法。
- 前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、前記複数の開口部のうちの一部の内部で露出し、前記第1導電相互接続子及び前記第2導電相互接続子が、それぞれ、前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアと接触して形成される、というように、前記複数の開口部が形成される、請求項21に記載の方法。
- 前記複数の開口部を形成する前記工程が、異方性エッチングによって実行され、前記半導体基板の前記第1表面から延在する多孔質シリコンの領域が作り出される、請求項21に記載の方法。
- 前記開口部の前記対称又は非対称の分布の場所が、マスクによって決定されない、請求項21に記載の方法。
- 前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、対応する第1の電位及び第2の電位に接続可能である、請求項21に記載の方法。
- 前記第2表面の上方から前記導電パッドに適用される加工処理によって、前記対応する第1パッド及び第2パッドを貫通して延在する第1孔及び第2孔を形成する工程を更に有する、請求項21に記載の方法。
- 前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、前記対応する第1孔及び第2孔の内部に形成され、前記対応する第1パッド及び第2パッドを貫通して延在する、請求項30に記載の方法。
- 各導電ビアのコンタクト部分が、外部要素との相互接続のために、前記第2表面に露出される、請求項30に記載の方法。
- 前記第1孔及び前記第2孔を形成する工程が、前記第1孔及び前記第2孔が前記半導体基板の厚さを部分的に貫通して延在するように、前記半導体基板から材料を除去することを含む、請求項30に記載の方法。
- 前記第1孔及び前記第2孔を形成する工程が、前記対応する第1導電相互接続子及び第2導電相互接続子のそれぞれの表面が前記対応する孔内部で露出するように実行される、請求項30に記載の方法。
- 前記第1サブセットまたは前記第2サブセットの前記複数の開口部の少なくとも1つは、空隙を有していて、第1及び第2導電相互接続子を有していない、請求項21に記載の方法。
- 前記第1サブセットまたは前記第2サブセットの前記複数の開口部の少なくとも1つは、空隙を有していて、当該空隙を有している当該開口部の少なくとも1つは、部分的に、絶縁性誘電材料で充填されている、請求項21に記載の方法。
- 前記複数の第1及び第2導電相互接続子は、前記半導体基板の半導体材料に直接に接触する部分を有している、請求項21に記載の方法。
- 超小型電子ユニットを製造する方法であって、
半導体基板の第1表面から、前記第1表面から隔った第2表面に向けて延在する複数の開口部を形成する工程であって、前記複数の開口部が、前記第1表面の領域全体にわたって対称又は非対称の分布で配置構成され、少なくともm個の開口部が、前記第1表面に沿った第1の方向で離間し、n個の開口部が、前記第1の方向と直交する前記第1表面に沿った第2の方向で離間し、m及びnのそれぞれが1よりも大きく、前記半導体基板が、複数の能動半導体デバイスを統合し、前記半導体基板が、前記第2表面に露出した複数の導電パッドを有する、工程と、
前記複数の開口部の第1サブセット及び第2サブセットのそれぞれの内部に延在する複数の第1導電相互接続子及び複数の第2導電相互接続子を形成する工程であって、前記複数の第1導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第1サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在しており、前記複数の第2導電相互接続子は、前記第1の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在し、且つ、前記第2の方向で離間する前記第2サブセットの開口部のうちの少なくとも2つの隣り合う開口部の内部に延在している、という工程と、
前記複数の導電パッドのうちの対応する第1パッド及び第2パッドと電気的に接続された第1導電ビア及び第2導電ビアを形成する工程であって、各第1導電相互接続子が、前記第1導電ビアに電気的に接続され、各第2導電相互接続子が、前記第2導電ビアに電気的に接続される、工程と、
外部要素との相互接続のために露出した第1導電コンタクト及び第2導電コンタクトを形成する工程であって、前記第1導電コンタクト及び前記第2導電コンタクトが、それぞれ、前記第1導電相互接続子及び前記第2導電相互接続子に電気的に接続され、前記第1及び第2サブセットの開口部は、対応する前記第1及び第2導電コンタクトの下にある、工程と、
前記複数の開口部の第3サブセットを少なくとも部分的に充填する絶縁性誘電材料を堆積させる工程と、を備え、
前記複数の第1導電相互接続子は、前記複数の開口部の第3サブセットの少なくとも1つによって、前記第1表面に実質的に平行な方向で、前記複数の第2導電相互接続子から隔てられ、
前記複数の開口部の第3サブセットの少なくとも幾つかは、前記第1または第2導電コンタクトの下にない、方法。 - 前記複数の開口部の第3サブセットの少なくとも幾つかは、前記第1表面に実質的に平行な方向で、前記複数の第1導電相互接続子と前記複数の第2導電相互接続子との間に配置されている、請求項38に記載の方法。
- 各導電相互接続子が、前記第1表面に実質的に垂直な鉛直方向で延在する部分を含み、前記複数の第1導電相互接続子が、前記半導体基板の材料によって、前記第1表面に実質的に平行な水平方向で互いに隔てられる、請求項38に記載の方法。
- 前記第2表面の上方から前記導電パッドに適用される加工処理によって、前記対応する第1パッド及び第2パッドを貫通して延在する第1孔及び第2孔を形成する工程を更に有する、請求項38に記載の方法。
- 前記第1導電ビア及び前記第2導電ビアが、前記対応する第1孔及び第2孔の内部に形成され、前記対応する第1パッド及び第2パッドを貫通して延在する、請求項41に記載の方法。
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