KR20230170960A - 마이크로 전자 장치들을 위한 박막 불투명제 - Google Patents
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Abstract
벌크 재료 및 마이크로 전자 장치들을 갖는 레이어를 포함하는 제 1 웨이퍼 및, 반사된 막이 구성된 어셈블리 내에 임베드되도록 제 1 웨이퍼에 본딩된 적층된 박막을 갖는 웨이퍼를 갖는 어셈블리를 위한 방법들 및 장치들. 반사기 웨이퍼는 핸들 웨이퍼, 및 벌크 재료를 통과하는 광을 통해 마이크로 전자 장치들의 이미징을 방지하기 위해 반사율 특성들을 갖는 박막을 포함할 수 있다.
Description
당업계에 알려진 바와 같이, 전자 장치 회로는 규소(silicon) 기판과 같은 기판에서 형성될 수 있다. 규소는 대략 900 nm로부터 시작하는 단파장 적외선(SWIR) 스펙트럼에서 투명하다. 단파장 적외선 에너지는, 전자 장치들이 제조된 규소 기판 상의 후측부를 통해 마이크로 전자 장치 회로를 이미징하기 위해 사용될 수 있다. SWIR 이미징은 제조된 마이크로 전자 장치 회로들의 검사, 부전 분석 등을 위한 것일 수 있다. 그러나, SWIR 이미징은 전자 장치 디바이스들의 역(reverse) 엔지니어링을 가능하게 할 수 있는 집적회로들의 비인증된(unauthorized) 이미징을 위해서 사용될 수도 있다.
개시의 예시적 실시예들은, 입사 방사선을 반사하기 위해 결정질(crystalline) 규소와 같은 기판 상에 멀티레이어 재료와 같은 막을 갖는 마이크로 전자 회로 어셈블리를 위한 방법들 및 장치들을 제공할 수 있다. 실시예들에서, 막은 굴절률의 대비를 이루는 표시들의 교대(alternate) 재료 레이어들의 표면으로부터 보강/상쇄 간섭에 의해 대비를 이루는 광학적 속성들을 갖는 레이어들을 포함한다. 이러한 멀티레이어 반사기들은 브래그 반사기(Bragg Reflector)들로 알려져 있다. 목표는 광의 전파를 감소시키는 것이고, 반사된 광은 반드시 전파되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서, 전파를 감쇠시킬 수 있는 다른 박막은, 광-흡수 막들, 총 내부 반사 코팅들 또는 다른 반사기 막들과 같이 사용될 수도 있다. 박막들은, 물리 기상 증착(PVD) 또는 화학 기상 증착(CVD)과 같이 당업계에서 알려진 다양한 기술들로 적용될 수 있고, 증착, 음극 아크 및 원자 레이어 증착(ALD)과 같은 기술들을 포함한다.
실시예들에서, SWIR의 박막 반사기는 약 900 nm 및 약 1600 nm 사이에의 광을 차단하도록 구성되며, 이는 흔하게 이용 가능한 레이저들의 파장들과 대응할 수 있다. 예를 들어, 막은 빈 규소 기판 웨이퍼 상에 적층될 수 있다. 웨이퍼의 직접 본딩(예, S. H. Christiansen, R. Singh 및 U. Gosele, "웨이퍼 직접 본딩: 고급 기판 엔지니어링으로부터 마이크로/나노 전자 장치들에서의 미래 적용들로," IEEE 논문집, 94권, 12호, 2060-2106쪽, 2006년 12월, doi: 10.1109/JPROC.2006.886026. 참조)을 유사한 규소 웨이퍼에 적용하여 임베드된 반사하는 레이어와 함께 제작된 웨이퍼를 생산한다. 제작된 웨이퍼는 SWIR 조명을 반사 및 산란할 수 있다. 실시예들에서, 마이크로 전자 장치들은 웨이퍼 레벨에서 제조된다. 이 웨이퍼들의 시닝(thinning) 및 박막이 있는 웨이퍼에 본딩은 어셈블리의 후측부로부터 SWIR을 통한 검사를 하지 못하게 한다. 막은 후측부로부터 마이크로 전자 장치들 디바이스의 임의의 수동적인 시각적 검사를 모호하게 한다.
하나의 양태에서, 어셈블리는: 벌크 재료 및 마이크로 전자 장치들을 갖는 레이어를 포함하는 제 1 웨이퍼; 및 제 1 웨이퍼에 본딩된 반사기 웨이퍼를 포함하고, 반사기 웨이퍼는 핸들 웨이퍼, 및 벌크 재료를 통해 광을 통한 마이크로 전자 장치들의 이미징을 방지하기 위해 반사율 특성들을 갖는 박막을 포함한다.
어셈블리는 다음의 특징들: 제 1 웨이퍼는 판독 집적회로를 포함하고, 제 1 웨이퍼는 산화물 레이어를 포함하고, 어셈블리는 차례로 핸들 웨이퍼, 박막, 벌크 재료 및 마이크로 전자 장치들의 레이어, 박막 및 벌크 재료 사이에 산화물 레이어를 포함하고, 광은 적외선 스펙트럼에서의 광을 포함하고, 벌크 재료는 규소를 포함하고, 박막은 제 1 재료 및 제 2 재료의 레이어들을 포함하고, 박막은 폴리규소 및 규소 산화물의 레이어들을 포함하고, 박막은 알루미늄의 레이어를 포함하고, 박막은 티타늄 산화물을 포함하고, 박막은 브래그 반사기를 포함하고, 제 1 웨이퍼는 사파이어 및/또는 SiC를 포함하고, 또는 박막이 적층되는, 특징들 중 하나 이상의 특징을 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 방법은: 벌크 재료를 포함하는 제 1 웨이퍼의 레이어에서 마이크로 전자 장치들을 형성하는 단계; 및 제 1 웨이퍼에 반사기 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하고, 반사기 웨이퍼는 핸들 웨이퍼, 및 벌크 재료를 통해 광을 통한 마이크로 전자 장치들의 이미징을 방지하기 위해 반사율 특성들을 갖는 박막을 포함한다.
방법은 다음의 특징들: 제 1 웨이퍼는 판독 집적회로를 포함하고, 제 1 웨이퍼는 산화물 레이어를 포함하고, 어셈블리는 차례로 핸들 웨이퍼, 박막, 벌크 재료 및 마이크로 전자 장치들의 레이어, 박막 및 벌크 재료 사이에 산화물 레이어를 포함하고, 광은 적외선 스펙트럼에서의 광을 포함하고, 벌크 재료는 규소를 포함하고, 박막은 제 1 재료 및 제 2 재료의 레이어들을 포함하고, 박막은 폴리규소 및 규소 산화물의 레이어들을 포함하고, 박막은 알루미늄의 레이어를 포함하고, 박막은 티타늄 산화물을 포함하고, 박막은 브래그 반사기를 포함하고, 제 1 웨이퍼는 사파이어 및/또는 SiC를 포함하고, 또는 박막이 적층되는, 특징들 중 하나 이상의 특징을 더 포함할 수 있다.
이 개시의 전술한 특징부들, 뿐만 아니라 개시 그 자체는, 도면들의 다음의 설명으로부터 보다 완전히 이해될 수 있다:
도 1은 개시의 예시적 실시예들에 따라 불투명 레이어에 의해 차단된 기판 상의 회로의 후측부 이미징의 개략도이고;
도 2는 기판을 통해 회로의 공인되지 않은 선행 기술 후측부 이미징을 도시하고;
도 3은 이미징을 방지하기 위한 레이어에 대한 예시적 막 스택 업(stack up)의 단면도이고;
도 4는 박막을 위한 보강 간섭 및 상쇄 간섭을 도시하는 단면도이고;
도 5는 예시적 불투명 레이어에 대해 파장과 대비하여 반사율의 그래픽한 도시이고;
도 6은 회로의 후측부 이미징을 방지하기 위해 어셈블리에 불투명 레이어를 제공하기 위한 단계들의 예시적 시퀀스를 도시하는 흐름도이고;
도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 불투명 레이어에 대한 예시적 박막 스택업들의 표로 나타낸 도시들이고;
도 11은 회로의 후측부 이미징을 방지하기 위해 IR 광을 반사하는 불투명 레이어의 개략도이다.
도 1은 개시의 예시적 실시예들에 따라 불투명 레이어에 의해 차단된 기판 상의 회로의 후측부 이미징의 개략도이고;
도 2는 기판을 통해 회로의 공인되지 않은 선행 기술 후측부 이미징을 도시하고;
도 3은 이미징을 방지하기 위한 레이어에 대한 예시적 막 스택 업(stack up)의 단면도이고;
도 4는 박막을 위한 보강 간섭 및 상쇄 간섭을 도시하는 단면도이고;
도 5는 예시적 불투명 레이어에 대해 파장과 대비하여 반사율의 그래픽한 도시이고;
도 6은 회로의 후측부 이미징을 방지하기 위해 어셈블리에 불투명 레이어를 제공하기 위한 단계들의 예시적 시퀀스를 도시하는 흐름도이고;
도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 불투명 레이어에 대한 예시적 박막 스택업들의 표로 나타낸 도시들이고;
도 11은 회로의 후측부 이미징을 방지하기 위해 IR 광을 반사하는 불투명 레이어의 개략도이다.
도 1은 회로의 이미징을 방지하기 위해 마이크로 전자 장치들(102)에 도달하는 것으로부터 에너지(108)를 차단하는 불투명 레이어(106)를 갖는 기판(104)에 형성된 마이크로 전자 장치들(102)을 갖는 예시적 어셈블리(100)를 도시한다. 실시예들에서, 기판(104)은 SWIR이 통과하는 규소를 포함한다. 불투명 레이어(106)는 어셈블리(100)의 후측부로부터 비-상쇄적 관찰을 통해 회로(102)를 이미징하는 것을 방지한다.
도 2는 종래 기술에 따라 직접 이미징을 통해 기판(202) 상의 마이크로 전자 장치 회로(200)의 공인되지 않은 검사를 도시한다. 기판(302)을 통한 후측부 적외선(IR) 에너지(204)는 회로(200)의 이미지(206)를 발생시키기 위해 사용될 수 있다.
도 3은 IR과 같이 선택된 대역폭으로부터 에너지를 차단하는 예시적 불투명 레이어(300)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 일련의 높은 반사율 레이어들은 제 1 재료(302)에 의해 제공되고, 일련의 낮은 반사율 레이어들은 제 2 재료(304)에 의해 제공되며, 이들은 규소를 포함할 수 있는 기판(306)에 도달하는 것으로부터 에너지를 차단하기 위해 결합한다. 제 1 재료(302) 및 제 2 재료(304)의 레이어들은 바람직한 반사율 특성들을 제공하기 위해 교대한다.
제 1 재료(302) 및 제 2 재료(304)는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있고, 이는 특정 적용의 필요들을 충족하도록 반사 특성들을 제공하기 위해 결합한다. 예를 들어, 반사 특성들은 특정 대역폭들 내에서 에너지를 차단하는 것을 포함할 수 있으며, 이는 특정 유형들의 레이저들에 대응할 수 있다.
추가적으로, 제 1 재료(302) 및 제 2 재료(304)의 두께는 바람직한 보강 간섭 특성 및 상쇄 간섭 특성을 성취하기 위해 선택될 수 있다. 제 1 재료 및 제 2 재료의 두께는 같거나 상이할 수 있다. 더욱이, 임의의 실제적인 수의 상이한 재료들은 바람직한 반사율 성능을 성취하기 위해 가변하는 순서로 사용될 수 있다.
막들은 스퍼터링(sputter)과 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 기판 상에 형성될 수 있다. 추가적으로, 기판은 규소, 사파이어, 카바이드 등과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다.
도 4는 두께 d 및 굴절률의 지표 n을 갖는 막/레이어(404)의 표면(402) 상에 입사각 α로 레이저 빔과 같은 지향된 광(400)을 도시한다. 광의 일부는 표면(402)으로부터 반사되고, 광의 일부는 굴절각 β로 막에 들어간다. 막/레이어의 하단 표면(406)은 표면(402)으로 광을 반사할 수 있다. 통상의 기술자들에 의해 잘 알려진 바와 같이, 반사된 광의 파동들은 보상적으로 또는 상쇄적으로 결합할 수 있다. 막 레이어들을 위한 광학 경로 상이함은 다음과 같이 규정된 위상 차의 결과다:
여기서 점들 A, B, C, D는 거리들 AB, BC, 및 AD를 규정한다.
위상 변화 = π 의 경우, 상쇄적 위상 변화는 2dncosβ=mλ로 규정될 수 있으며, 여기서 m은 정수이고 λ는 파장이고 보상적 위상 변화는 2dncosβ=(m-1/2)λ로 규정될 수 있다. 위상 변화가 0인 경우, 보상적 위상 변화는 2dncosβ=mλ이고, 상쇄적 위상 변화는 2dncosβ=(m-1/2)λ이다. 반사된 광은, 굴절률의 더 높은 지표의 매체로부터 반사할 때 180도의 위상 변화를 경험하고, 굴절률의 더 작은 지표의 매체로부터 반사될 때 위상 변화가 없는 것으로 이해된다.
ESSENTIAL MACLEOD SOFTWARE 회사에 의해 판매된 것과 같은 소프트웨어와 같이 상업적으로 이용 가능한 소프트웨어는 다양한 재료 레이어들의 굴절률의 지표에 기초하여 다양한 반사율 특성들을 갖는 박막들을 설계하기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 특정 광 주파수들을 차단하기 위한 예시적 불투명 막에 대한 반사율 특성(500)들을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 막은 전파성, 즉, 가시광 스펙트럼에서 특정 대역폭들(502, 504, 506)에 대해 낮은 반사율이다. 1060 nm, 1310 nm, 및 1550 nm로 도시되는 흔한 레이저 주파수들에서, 막은 100% 반사율에 도달한다. 레이저 광 또는 임의의 파장이 SWIR 대역이며, 반사되기 때문에, 회로는 반사된 대역폭들에서 레이저들에 의해 이미지화될 수 없다.
도 6은 광 차단 레이어가 있는 웨이퍼를 제작하기 위한 단계들의 예시적 시퀀스를 도시한다. 단계 600에서, 산화물 레이어(650)는 웨이퍼의 활성 레이어에 형성된, 판독 집적회로(ROIC)와 같은 집적회로(654)를 갖는 웨이퍼(652) 상으로 형성되거나 적층된다. 단계 602에서, 핸들 웨이퍼(656)는 어셈블리(658)를 형성하기 위해 ROIC 웨이퍼(652)에 본딩된다. 단계 604에서, 어셈블리(658)는 플립되고, ROIC 웨이퍼(652)는 시닝되고, 연마되고, 에지가 그라인드(grind)된다. 하나의 특정 실시예에서, ROIC 웨이퍼(652)는 대략 100 마이크로미터 정도의 두께로 시닝된다.
단계 606에서, 산화물 레이어(660)는, 예를 들어, 규소 웨이퍼(664)를 갖는 반사기 웨이퍼(662) 상에 형성되고, 박막 반사기 레이어(666)가 본딩된다. 반사기 웨이퍼(662)는 ROIC 어셈블리(658)에 본딩된다. 단계 608에서, 어셈블리를 플립한 후, 반사기 웨이퍼(662)는 바람직한 두께로 시닝되고 핸들 웨이퍼(656)는 제거된다. 단계 610에서, 어셈블리의 상단면 및 하단면은 연마될 수 있다. 단계 612에서, 포토 패턴(670)은 어셈블리 상에 배치될 수 있고, 단계 614에서 규소는 연결 패드들을 드러내도록 에칭될 수 있다. 그런 다음, 어셈블리는, 예를 들어 볼 그리드 어레이 프로세싱을 위해 준비된다.
회로 및 반사기의 위치/깊이는 특정 적용의 필요들을 충족하도록 선택될 수 있는 것으로 이해된다. 예시적 치수들은 본원에서 사용될 수 있으며 도면들에서 포함하지만, 임의의 실제 치수들이 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
도 7은 바람직한 반사율 특성들을 제공할 수 있는 예시적 박막 스택을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 각각의 굴절률의 지표들 및 선택된 두께를 갖는 HfO2, SiO2 및 SiPoly의 교대 레이어들은 회로 레이어의 이미징을 방지하기 위해 차단 막을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 8은 알루미늄 및 규소 산화물의 레이어들을 포함한 예시적 막 스택업을 도시한다.
도 9는 SiO, SiPoly, 및 SiO의 레이어들을 포함한 예시적 막 스택업을 도시한다. 도 10은 예시적 티타늄 산화물 기반 스택업을 도시한다.
도 11에서 알 수 있듯이, 반사기 웨이퍼(1102)의 반사기 막(1100)은 ROIC와 같은 집적회로(1106) 상에 회로(1104)의 후측부 이미징을 차단하기 위해 광을 반사할 수 있다.
일부 실시예들에서, 산란 레이어도 사용될 수 있다.
본원에서 사용됨으로써, 박막은, 벌크 재료를 통해 광을 통한 마이크로 전자 장치들의 이미징을 방지하기 위해 적어도 50%의 반사율을 가진다. 대조적으로 50% 감소(MTF=0.5)에서, SWIR 불투명제로부터 증가된 전파 및 산란으로 인한, 반사성에서의 50% 감소는, 불투명제가 없는 경우와 비교하여 해상도를 3× 넘게 감소시킨다.
박막의 반사율은 50% 위일 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 박막 반사율은 90% 위일 수 있다.
개시의 예시적인 실시예들을 설명했으므로, 이제 그들의 개념들을 통합하는 다른 실시예들도 사용될 수 있다는 점은 당업계의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다. 본원에서 보유된 실시예들은 개시된 실시예들로 제한되어서는 안 되고, 첨부된 청구범위의 취지 및 범위에 의해서만 제한되어야 한다. 본원에서 인용된 모든 공개공보들 및 참조들은 그들의 전체가 참조에 의해 본원에서 명시적으로 통합된다.
본원에서 설명된 상이한 실시예들의 요소들은, 위에서 구체적으로 기재되지 않은 다른 실시예들을 형성하기 위해 조합될 수 있다. 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 다양한 요소들은, 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공될 수도 있다. 본원에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들도 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.
Claims (20)
- 벌크 재료, 및 마이크로 전자 장치들을 갖는 레이어를 포함하는 제 1 웨이퍼; 및
상기 제 1 웨이퍼에 본딩된 반사기 웨이퍼를 포함하고, 상기 반사기 웨이퍼는 핸들 웨이퍼, 및 상기 벌크 재료를 통해 광을 통한 상기 마이크로 전자 장치들의 이미징을 방지하기 위해 반사율 특성들을 갖는 박막을 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 웨이퍼는 판독 집적회로를 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 웨이퍼는 산화물 레이어를 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 어셈블리는 차례로 상기 핸들 웨이퍼, 상기 박막, 상기 벌크 재료 및 마이크로 전자 장치들의 상기 레이어를 포함하는 어셈블리. - 제 4 항에 있어서,
상기 박막 및 상기 벌크 재료 사이에 산화물 레이어를 더 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 광은 적외선 스펙트럼에서의 광을 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 벌크 재료는 규소를 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 제 1 재료 및 제 2 재료의 레이어들을 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 폴리규소 및 규소 산화물의 레이어들을 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 알루미늄의 레이어를 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 티타늄 산화물을 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 브래그 반사기를 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 웨이퍼는 사파이어 및/또는 SiC를 포함하는 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 적층되는 어셈블리. - 벌크 재료를 포함하는 제 1 웨이퍼의 레이어에서 마이크로 전자 장치들을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 웨이퍼에 반사기 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하고, 상기 반사기 웨이퍼는 핸들 웨이퍼, 및 상기 벌크 재료를 통해 광을 통한 상기 마이크로 전자 장치들의 이미징을 방지하기 위해 반사율 특성들을 갖는 박막을 포함하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 웨이퍼는 판독 집적회로를 포함하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 웨이퍼는 산화물 레이어를 포함하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 어셈블리는 차례로 상기 핸들 웨이퍼, 상기 박막, 상기 벌크 재료 및 마이크로 전자 장치들의 상기 레이어를 포함하는 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 박막 및 상기 벌크 재료 사이에 산화물 레이어를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 광은 적외선 스펙트럼에서의 광을 포함하는 방법.
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