SE537874C2 - CTE-anpassad interposer och metod att tillverka en sådan - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Uppfinningen avser en halvledarinterposer, innefattande ett substrat (10) av ett halvledarmaterial med en forsta sida (FS) och en motsta.ende andra sida (BS). Substratet har atminstone en ledande skivgenomgaende via (18, 28, 27) innefattande metall (27), och aminstone ett spar (20) anordnat i substratets (10) fOrsta sida och i substratets halvledarmaterial, vilket spar dr fyllt med metall och sammankopplat med den skivgenomga.ende vian. De exponerade ytorna av den metallfyllda vian och det metallfyllda sparet (18, 27) ligger vasentligen i plan med substratytan pa substratets fOrsta yta. Utmarkande for interposern ãr att den totala varmeexpansionskoefficienten fOr interposern som helhet har ett varde mellan i) vardet fOr den termiska expansionskoefficienten RV en fOrsta struktur med en lag termisk expansionskoefficient och vilken skall anbringas pa interposerns fOrsta sida och ii) vardet RV den termiska expansionskoefficienten for den andra struktur med ett Mgt varde pa den termiska expansionskoefficienten och vilken dr avsedd att anbringas pa interposerns andra sida.

Description

CTE-ANPASSAD INTERPOSER OCH METOD ATI TILLVERKA EN SADAN Foreliggande uppfinning hanfor sig till MEMS-teknologi (Mikro-Elektriska Mekaniska System), och speciellt till tillhandahallande av ledningsmonster lopande 5 i planet pa ytan strukturer med genomforingar genom kisel (Through Silicon Via; TSV), varvid dessa monster inte uppvisa topografi.

Speciellt hanfor den sig till en interposer med anpassad termisk expansionskoefficient (CTE).

Uppfinningens bakgrund I moderna elektroniska anordningar sasom mobiltelefoner, datorer etc. finns en kontinuerlig stravan att miniatyrisera och tatpacka komponenter. I den kontinuerliga stravan att gOra mikrokomponenter mer tatpackade stoter man pa problem speciellt ddr skivgenomgaende strukturer (dven benamnda vior) är anordnade mycket ndra intill varandra. Sarskilt dâ viorna är gjorda av ett material som skiljer sig fran substratmaterialet i vilket de är anordnade, t.ex. metall och kisel i vior respektive substrat, kan effekter av olika termisk expansion leda till att substraten utsatts fOr sprickning och brott under tillverkning, eller andra tillfOrlitlighetsproblem under anvandning.

Ndr vior tillhandahalles tdtare och tatare blir ocksa kravet pa att fordela ut ("routa") signaler Over substratytan och in emellan ovanfor viorna i alit okande utstrackning 25 viktigt. Tjocka utfordelningsstrukturer av Cu med reducerad linjebredd (CD) for att uppnâ forbatrad prestanda (lagt R och C) är problematiskt.

Vidare kommer utfordelningsmonster som anordnas pa utfordelningsytan oundvikligen att uppvisa viss grad av topografi eftersom det ledande materialet maste ha en finit tjocklek, och sadan topografi kan fOrorsaka problem till exempel i processen att bonda samman skivorna eller da. flera RDL:er staplas ovanpá varandra fOr annu tatare packning (korsning av tradar fran olika vior mOjligt.

Bland andra saker är det onskvart att kunna stapla chip som bdr upp olika komponenter pa varandra, sâ kallade "interposrar". Det dr ocksa. Onskvart att ha mOjlighet att kunna tillhandahalla sâ kallade "utfOrdelnings"-lager eller" utfordelnings"-strukturer fOr signaler som kommer fran integrerade kretsar med stort antal I/O-kontakter. Sadana kontakter kan vara sâ manga som âtskilliga tusen pa ett chip med en storlek om 10 mm2. Om signalerna skall ledas genom substratet, maste de substratgenomgaende anslutningarna (viorna) vara likaledes tatpackade. Ndr sadana vior är gjorda av metall och mycket tat packade kan effekter av termisk expansion pa grund av olika expansionskoefficienter fOrorsaka skador pa de mycket tunna och sprOda chipen i vilka de gjorts. Detta sker ofta bade under hantering under tillverkning men awn under anvandning i slutprodukten om denna utsatts for temperaturandringar over stora intervall. Vidare maste substratens tjocklek for sadan vior vara is storleksordningen 100 p.m, vilket är extremt tunt och inte praktiskt f6r processning pa bada sidor. Hantering av sa tunna skivor kraver bdrarlosningar, det vill saga att skivan temporart maste bondas till en tjockare skiva f6r att g6ras tillrdckligt stabil for att kunna process efter onskemal.

I moderna elektronikanordningar sasom mobiltelefoner kommer de olika termiska expansionskoefficienterna fOr de olika materialem i hOljet, kretskorten, respektive 1 mikrochipen (MEMS, CMOS och liknande) oundvikligen att fororsaka problem om inte relevanta designagarder tas.

Det dr salunda inte lampligt att tillhandahalla utfordelning ("routing") medelst vior direkt fran varje I/O-punkt pa ett IC-chip genom substratet pa vilket chipet är monterat. Sadana utfordelningsledningar breds ut i solfjdderform, det vill saga att de individuella ledande remsorna divergerar fran I/O-punkterna till en struktur med bredare mellanrum, dar vior for att leda signaler genom substratet är anordnade.

Emellertid kommer det andá trots sd.dana fOrsiktighetsatgarder att fOreligga en tendens till termiskt fOrorsakad mekanisk spanning i granssnittet mellan I/0- punkterna och substratet. For att mildra denna effekt finns en konventionell procedur som innebdr att man underfyller det mycket ringa utrymmet mellan substratet och IC-chipet med anvandning av kapillarkrafter. Detta kraver emellertid att viorna drr fullstandigt fyllda sâ att de är hermetiskt fOrseglade sâ att det inte kommer att upptrada nagot ldckage av underfyllnad mellan de staplade strukturerna, vilket skulle kunna leda till felaktig underfyllnad, nedbrytning av slutprodukten, palitlighetsproblem och monteringsproblem vilket Or slutprodukten oanvandbar.

Det ãr saledes onskvart att tillhandahalla fyllda vior. Emellertid kommer fyllning av konventionella vior med metall att sat-La effekter av termisk expansion i spel, speciellt om de skulle anordnas direkt under IC-chipet.

Som nanants ovan kan inte heller substrattjockleken, fran processynvinkel, vara sa liten som 100 pm utan anvandning av bdrare, utan snarare 300 pm och mer dr mer rimligt och kraver inga bdrare. For 300 pm tjocka skivor dr det emellertid svart for att inte saga omOjligt att g8ra halrumsfria hermetiskt tdta vior, till exempel med en diameter om 15-100 pm, som strdcker sig genom substratet, pa ett kostnadseffektivt sat, det vill saga i volymproduktion.

Wind teknik I Fig. 4 visas en kand struktur som visas i sOkandens egen WO 2007/089206 Al. Hdr tillhandahalles utfOrdelning fran en via till en kontaktyta pa ett pa avstand beldget stalle pa substratet medelst en etsningsprocess i tva steg, ddr viahdlet fOrst gOrs, och ddrefter skapas urtagningar i ett efterfOljande steg. Dessa utfordelningstrukturer kommer att ligga i planet och viorna ãr fyllda. Problem med termisk expansion kan upptrada om TSV:er med hog densitet skall anvandas.

I Fig. 5 visas en annan kand struktur, fOr vilken detaljer beskrivs i sokandens egen WO 2010/059118. Denna viastruktur innefattar en bred och djup del som stracker sig fran en sida av skivan, och en grund och smal del som stracker sig fran den andra sidan. Ndr vian metalliseras tacks endast vaggarna i den breda delen (betecknas icke-fylld via), medan den smala delen fullstandigt fylls. Denna struktur dr fordelaktig i det att termiska effekter pa grund olika expansionsegenskaper hos metall och kisel inte kommer att ha nagot storre inflytande trots tdtpackningen av viorna. Den kraver ocksa mindre processtid med avseende pa elektrokemisk deponering (ECD) av metall (till exempel Cu).

Ndr utfordelningsskikt finns anordnade pa en struktur som den ovan fOreligger en nackdel i att det resultera i topografi. 2 I EP-2 165 362 (AAC Microtec AB) beskrivs en process som kallas for XiVIAgprocessen. I denna process anvands KOH-etsning och ndr den skalas till hogre densiteter (det vill saga mindre Ml med storre langdforhallande; "aspect ratio") kommer det att uppkomma problem med likformighet och med avlagsnande av groddlagret som anvands i ECD-pldteringssteget.

Mr integrerade kretsar skall monteras pa traditionella kretskort kommer skillnaderna i termisk expansion pa grund av miljOpaverkan och andra faktorer i spel. Faktum dr att komponenter kan brytas sOnder under anvandning pa grund av 10 krafter som upptrader under termisk expansion.

Figurerna X (SEM-bild i tvarsnitt) och XI (schematisk) visar ett exempel pa en kand lOsning pa problemet med temperaturanpassning av komponenter med stora skillnader i CTE.

Overst i den staplade strukturen i Fig. X-XI finns salunda en eller flera integrerade kretsar IC, till exempel ASIC:ar eller andra komponenter med hOgdensitets-I/O:ar och ett CTE om ungefar 3ppm/C. Dessa komponenter är anbringade pa en interposer av glas eller kisel med ett CTE om 5-8 ppm/C. Vid stapelns botten finns en Module/Processor PCB med ett Mgt CTE om ungefar 18-22 ppm/C. Mr att anpassa CTE:erna maste man anordna ett BGA-(Ball Grid Array)-substrat med ett CTE om ungefar 12-17 ppm/C mellan PCB:n och interposern av glas/kisel.

Fig. XII visar schematiskt en struktur enligt uppfinningen, det vill saga en enstaka 25 stel interposer som ersatter de tva komponenterna enligt teknikens standpunkt, det vill saga interposern av glas/kisel och BGA:n.

For att tillhandahalla forbattrad CTE-anpassning finns det vidare anordnat sâ kallad underfyllnad mellan a ena sidan IC-komponenten och interposern och A 30 andra sidan mellan PCB:n och BGA-substratet.

Underfyllnaden pafOrs som en vatska som dras in i det mycket ringa utrymmet genom kapillarkraft.

Denna struktur ãr tamligen komplicerad att hantera eftersom interposern och BGAsubstratet ãr mycket tunna. DarfOr yore det Onskvart att ha en interposerstruktur som bade ger den Onskade CTE-anpassningen och som är latthanterlig.

Sammanfattning av uppfinningen I ljuset av de krav som namnts ovan och bristerna med teknologi enligt teknikens standpunkt har uppfinnarna tagit fram en ny interposer som far bukt med problemet med kand teknik betraffande komplexiteten hos de strukturer som erfordras for CTE-anpassning. Fordelen med att anvanda en stel interposer dr bland annat en formaga att skapa TSVer genom hel skivtjocklek. Vidare kan RDL, lodbumpar och underfyllnad anordnas efter att ett chip anbringats overst. Vidare kan RDL och lodbumpar anordnas pa interposerns botten. Den kan anbringas direkt pa PCB:n.

Vidare drar stela interposrar fordel av existerande skivprocessning och det fOreligger inget behov av hantering av tunna skivor.

Uppfinningen eliminerar organiska substrat vilket forbattrar varmeOverfOring, termisk anpassning av komponent till kretskort. Ett kiselsubstrat kan 3 "funktionaliseras" genom inforlivande av passiva (resistanser, kapacitanser, induktanser) eller aktiva (till exempel dioder och ESD-skydd) element.

Kort beskrivning av ritningarna Ytterligare tillampning av uppfinningen kommer att framgâ av detaljbeskrivningen nedan och de bifogade ritningarna som ges enbart i illustrerande syfte, och saledes inte skall anses begransa uppfinningen, och i vilka Fig. la-11 visar en process for tillverkning av ett substrat med vior; och Fig. 2a-e illustrerar ytterligare en process; Fig. 2i illustrerar aspekter av uppfinningen; Fig. 3a-3o illustrerar en process; Fig. 3p-3o-2 illustrerar aspekter av den beskrivna processen; Fig. 3o-3 illustrerar utforingsformer; Fig. 4 visar en struktur enligt kand teknik dar utfordelning fran en via fOreligger i planet; Fig. 5 illustrerar en via enligt kand teknik innefattande en bred del och en smal del 25 dar endast den smala delen är fylld med metall; Fig. X visar ett exempel pa en kand losning pa problemet med temperaturanpassning av komponenter med stora skillnader i CTE i form av en SEM-bild i tvarsnitt; Fig. XI är en schematisk vy av bilden i Fig. X; och Fig. XII visar schematiskt en struktur enligt uppfinningen. Detaljerad beskrivning av foredragna utforingsformer Hari beskrivs skivor med hermetiskt fOrseglade och tatpackade vior och med utfordelnings-mOnster i planet, sá att fOrdelarna hos de bagge ovan beskrivna kanda strukturerna kombineras i en struktur.

Den kanda strukturen enligt Fig. 4 innefattar en konventionell metallvia, dar diametern är i storleksordningen 300 him. Denna struktur är tamligen enkel att tillverka sá lange som delningen, det vill saga centrum-centrum-avstandet mellan vior inte är alltfor litet. Densiteten av vior är forstas ocksa. viktig. For en fylld skiva dar delningen ligger i storleksordningen tva ganger viornas diameter kan termiska effekter latt fororsaka skada pa substratet, bade under tillverkning och anvandning.

Foljaktligen maste viahalens diameter reduceras om det är onskvart att tillhandahalla mer tatpackade viastrukturer. Emellertid blir det for sma diameterar mycket svart att med vanliga teknologier enligt teknikens standpunkt sasom PVD att fOrse ha.len med groddlager (Fig. li) om sidfOrhallandet (Djup/Vidd) ãr Mgt, det vill saga mer an 2:1, och aven for sidfOrhallanden ner till 1 : 1 kan det vara svart pa grund av PVD-processens natur och stegtackning. Groddlagret pa substratets plana yta dar RDL skall astadkommas behover vara tjockt och Or det darfor svart att 4 erhalla tat packade omfordelningsledningar med sma detaljer, ndr groddlagret skall avlagsnas med vaetsprocesser.

Detta problem loses med anvandning av en etsprocedur som hdri definieras som en 5 "trumpetets". Denna procedur utfors efter att viahalet gjorts medelst konventionell litografi, och omfattar att skivan utsats for ytterligare en ets efter att masken som definierar hale har avldgsnats.

Salunda tillhandahalles en halvledarstruktur som innefattar ett substrat av ett halvledarmaterial med en fOrsta sida (FS) och en motsta.ende andra sida (BS); aminstone en ledande skivgenomgaende via innefattande metall; aminstone ett spar anordnat i den fOrsta sidan av substratet och i substratets halvledarmaterial, vilket spar är fyllt med metall och sammankopplad med den skivgenomga.ende vian; ddr den metallfyllda vians exponerade ytor och det metallfyllda sparet ligger vasentligen i plan med substratytan pa substratets forsta sida.

Det tillhandahalles dven en metod att tillverka en halvledarstruktur, innefattande att ett substrat (10; 30, 31, 32, 33) av ett halvledarmaterial tillhandahales, med en frontsida (FS) och en baksida (BS); att substratets frontsida (FS) mOnstras fOr att astadkomma en fOrsta mask (15) Mr ett spar i substratets halvledarmateial; att mOnstra substratet fOr att tillhandahalla en andra mask (15) for ett blint hal med ett sidforhallande AR, det vill saga AR = djup:vidd > 1:1; att etsa genom den andra masken (15) for att astadkomma ett bottenhal (18; 36) i substratet; att etsa genom den fOrsta masken (15) for att astadkomma namnda spar (20; 37) i substratet och for att runda av kanterna pa halet (18; 36); att avsata metall (27; 44) for att fylla halet (18; 36) och sparet (20; 37).

Lampligen innefattar metoden ytterligare ett kemiskt-mekaniskt poleringssteg for att planarisera substratet. Denna procedur kan anvandas i enlighet med fOreliggande uppfinning fOr att tillhandahalla mycket smala utfordelningsstrukturer pa fOljande sat, varvid beskrivningen ges med hanvisning till Fig. la - 11.

Substratet 10, som ãr i storleksordningen 300 pm tjockt, fOrses namligen initialt med ett mycket tunt oxidskikt 12 (i storleksordningen 1 pm tjockt), se Fig. la, lampligen en termisk oxid astadkommen genom varmning i en oxiderande atmosfar. I detta oxidskikt definieras en etsmask 12' medelst litografi pa konventionellt sat genom pafOrande av en resist 15. Masken ges ett monster 14 sâ att den definierar bade utfOrdelningsstrukturen och viastrukturen, sá som visas i Fig. lb. MOnstret anvands for att etsa bort oxid ner till kiselsubstratet, enligt det litografiska maskmOnstret 14. David astadkommes spar som definierar de slutliga utfOrdelningsledningarna (ej visade) och ytor 13 Ors som definierar omradet ddr viahalet skall gOras. Genom att man anvander oxiden som mask RV utfOrdelningsledningssparen kan dessa Ora mycket smala, till exempel ned till 0,1 pm till ett djup om 10 pm eller mer, foretradesvis 0,6 - 5 pm. Det bar noteras att fldcken dr storre i diameter an det faktiska skivgenomgaende halet, for att mojliggora efterfoljande processning enligt uppfinningen, vilket kommer att beskrivas nedan.

Resisten 15 avldgsnas ("stripped") genom att applicera en plasmaets och darefter spinner man pa en ny resist 15' pa skivan vid en tjocklek om till exempel 1-2 pm, sa som visas i Fig. lc, vilket tillaer att alla monster definieras medelst litografi pa skivan med begransad topografi, och darvid dilater sma detaljer (submikrometerskala). Nu Ors Oppningar 16 i resisten ned till kiselsubstratet, varvid Oppningarnas diameter dr lika med den Onskade diametern for den faktiska skivgenomgaende vian, det viii saga i storleksordningen 5-20, foretradesvis 12-16 pm i diameter. En DRIE (Deep Reactive Ion etch) appliceras under ungefar 5-15 minuter for att astadkomma hal 18 till ett djup av ungefar 25 pm. Resisten 15' avlagsnas darefter med plasma for att exponera den monstrade mdden 12', och resultatet darav visas i Fig. 1d.

Nar resisten har avlagsnats utfors en "trumpetets" (DRIE), selektivt pa den halvledare som exponeras genom coddmasken 12', varvid toppkanten langs omkretsen av viahalet kommer att bli Mit avrundad (avfasad halprofil 19), sasom visas i fOrstoring i den infallda bilden i Fig. le. det skapas aven en "krage" 20 runt om via halet 18. Eftersom det isotropa DRIE-steget kommer att verka i alla riktningar avlagsnas material fran under masken 12', vilket kan ses i Fig. le. Under trumpetetsen kommer dven utfordelningsspar att tillhandahallas i substratet eftersom de ocksá definieras av masken 12'. Trumpetetsen groper ur material till ett djup i storleksordningen nagra fa pm. Avrundningen av kanterna och bildningen av den "avfasade" profilen hos viahalen 18 kommer att underldtta belaggning av halen med groddmetall trots att diametern dr valdigt liten. Detta ãr en alternativ process som bildar XiVia-strukturen som skissats i den kanda teknik som visas i EP-2 165 362 (AAC Microtec AB).

Efter trumpetetsen rengors skivan fOr att avlagsna eventuella partiklar och polymerer som finns kvar efter DRIE-processen genom skOljning, och sedan avlagsnas oxidmasken 12' genom applicering av en HF-ets ("stripping"), varvid man uppnar den struktur som visas i Fig. if, det viii saga en skiva 10 med hal 18 med en krage 20 pa en sida darav. Denna struktur skulle kunna sagas utgora en form for efterfoljande anordnande av metall i utfordelnings- och viastrukturerna.

Darefter dr det nodvandigt att astadkomma isolering mellan sub stratet och metallen i den fdrdiga viastrutkturen. For detta andamal forses skivan igen med ett isolerande skikt, till exempel genom att pafOra ett tjockt oxidskikt. Lampligtvis astadkommes detta genom att \Taxa termiskt vid hog temperatur eller genom deponering vid lag temperatur.

Oxidskiktet 21 dr lampligtvis till exempel nagra fa pm tjockt (Fig. 1g) och tacker alla ytor, det viii saga bade substratets plana del 24, halen 18 och kragarna 20, pa vilket valfritt ett nitridskikt 22 (Fig. 1h), ungefdr 0,1 pm (1000 A) tjockt, och valfritt andra tjocka isoleringsmaterial med lagt k-varde (till exempel Polyimid eller liknande material) pafOres medelst metoder som ãr val kanda Mr fackmannen. Nitridskiktet ãr en barriar mot diffusion av koppar (som pldteras i senare steg) in i kislet, och aven en fuktbarridr. Som ett alternativ till oxidation kan isoleringsskiktet pafOras ocksa med andra valkanda metoder. Det dr viktigt att isoleringsskiktet har en selektivitet for Cu i den efterfOljande CMP-processen.

FOr att mOjliggOra att elektropldtera metall i viahalet dr det nOdvandigt att tillhandahalla ett groddlager pa isoleringen. Ett sadant groddlager innefattar lampligtvis atminstone den metall som skall pldteras, vilket foretradesvis dr koppar. Groddlagret pafores medelst sputring (PVD) eller ALD eller MOCVD. For att erhalla ett bra groddlager, det viii saga bra stegtackning i viahal med Mgt sida/langdforhallande, innefattar det emellertid ett forsta 0,5 pm (5000 A) tjockt (aven om det kan eras tunnare) Ti-skikt for att ge vidhaftning, pa vilket ddrefter ett 0,5 pm (5000 A) tjockt Cu-skikt pafores. Detta illustreras i Fig. li som ett skikt 23.

Emellertid kan man anvanda otaliga andra material och tjocklekar som dr val kanda inom denna teknologi, exempelvis TiN, TaN som barridr/vidhaftning och andra ledande skikt. 6 Fordelen med detta angreppssatt i forhallande till en process enligt teknikens standpunkt som visas i WO 2010/059998 dar man anvant utfordelning/RDL som platerats med formar av laminerad resist dr att man kan anvanda vilken tjocklek som heist som man onskar eller till och med andra ledande material an vatetsbar Ti Cu som groddmaterial, sâ lange som det är mojligt att avlagsna dem senare i CMP- steget. Andra deponeringsteknologier (till exempel ALD) kan ocksa anvandas.

FOr att krympa viadimensionerna (langd/sida-forhallande > 5:1) behover man 1-3 pm Cu pa den plana delen 24 pa substratet, fOr att kunna fa tillräcklig tjocklek pa viavaggarna med sputtrad grodd. Detta tjocka skikt (pa den plana delen) är ett stort problem fOr vatetsgrodd men ett mindre bekymmer vid anvandning av CMP. De mindre RDL-strukturdimensionerna 20 som definieras av masklagret 74 forblir opaverkade av CMP-processen, medan vatetsning av groddlagret kommer att paverka de kritiska dimensionerna, speciellt fOr tjocka groddlager, det vill saga > 9 pm.

Nar groddlagret har pafOrts pa ett korrekt salt elektroplateras guld eller annat material pa fOljande sat.

En elektrod 25 anbringas pa ovansidan, det vill saga pa den plana delen 24 (sett i figuren) av skivan fran Fig. li, och skivan nedsanks i ett elektroplateringsbad 26 som innehaller kopparjoner, schematiskt visat i Fig. 1j.

Elektroplatering, lampligen pulsplatering med lämplig konfiguration med anvdndning av tillsatsmedel (suppressorer, acceleratorer, och klarningsmedel, vid typiskt 5-10 V och en stromstyrka om 20-80 mA/cm2 i ungefar 1-25 minuter kommer att fylla viahalen 18 saval som utfordelningsstrukturerna med metall 27, och platering far fortsdtta tills hela skivan är tackt, sa_ som visas i Fig. lk.

Naturligtvis kan andra plateringsvariabler och plateringsmoder inklusive kemisk platering ("electroless plating") anvandas beroende pa systemkaraktdristiken. En fyllningsprocess "botten-upp" fOredras over vaggplatering for att undvika en sOm nar ha.let fylls.

I ett slutsteg tillampas kemisk polering (CMP) fOr att planarisera skivan och avlagsna Overskott av metall sâ att viorna V och RDL-strukturerna tillhandahalles som "inlagg" eller "i-plan-strukturer" i skivans yta, sá som illustreras schematiskt i Fig. 11. Salunda kommer metallytan i utfordelningssparen som exponeras och dven vians toppyta att ligga i plan med ytan av det omgivande substratet vilket gOr ytterligare efterbehandling av RDL och/eller "bumpar" latare.

Den halvledaranordningsstruktur som visas i Fig. 11 utgOr inte flagon fardig produkt, det är snarast en intermediar produkt, och illustrerar endast den nya metoden att tillhandahalla RDL och viafyllning for mycket smala hal. For att vara anvandbart som ett substrat maste det foreligga en elektrisk koppling genom substratet, d.v.s. fran framsidan till baksidan.

For att tillhandhalla sadan elektrisk koppling anvands den princip som beskrivs i den tidigare namnda WO 2010/059118.

Ett djupt och brett hal gars namligen i substratet fran baksidan (d.v.s. motsatta sidan i forhallande till ddr RDL och viahal som beskrivits ovan är belagna). Dessa djupa och breda hal gOrs i en initial process innan den process som beskrivits i anslutning till figurerna la-11 ovan. 7 Salunda som visas i Fig. 2a etsas hal 28 i skivan och va.ggarna i dessa hal kommer naturligtvis ocksa att oxideras for att tillhandahalla ett oxidskikt 29 i samma oxidationssteg som beskrivits ovan i anslutning till Fig. la.

Under den process som visas i Fig. lb-le, da den utfors efter att halen 28 tillverkats, blir Mien 28 icke payerkade, men med bOrjan i steget som visas i Fig. if kommer Mien 28 att utsattas for samma processer som de andra ytorna pa substratet. Som framgar av Fig. 2b (motsvarande Fig. 1c) kommer emellertid oxidskiktet 29 i de stora viahalen 28 pa baksidan att verka som ett etsstopp 29' Mr tillhandahallande av de mindre Mien 18. Detta oxid-"stopp" maste avlagsnas innan ytterligare bearbetning kan eras, och salunda anvands lampligtvis HF Mr att avldgsna all oxid. Detta kommer att motsvara det steg som illustrerats i Fig. le och är i praktiken samma steg, d.v.s. inget separat steg kravs RV att avlagsna "etsstoppet" 29'.

Fig. 2c av den andra utforingsformen illustrerar det stadium som motsvarar Fig. 1 e.

DdrfOr kommer tillhandahallandet av groddlagret att vara samma for utfOringsformen enligt Fig. 2a-d och foljaktligen aven plateringen. Den slutliga strukturen ddr skivgenomgaende kopplingar tillhandahalles visas salunda i Fig. 2d. Hdr visas aven den fasade halprofilen 19 som erhalles med trumpetetsen.

Halens 28 faktiska form är inte nodvandigtvis exakt sasom visas i Fig. 2a-b.

I verkligheten innefattar viahalen ett forsta parti och ett andra parti som bildar en strypning med atminstone en ovre sluttande sidovdgg som vidgas utat mot den ovre sidan i Mien, ddr det forsta partiet har en vasentligen vertikal sidovagg.

En SEM-bild som visar en typisk struktur visas i Fig. 2e.

Lampligtvis Ors ocksa. en KRAGE pa den plana baksidesytan ocksa pa samma sat som framsidan (Fig. 1 a-3), sasom illustreras i Fig. 2f, Mr att era "bumpning" latare. Den struktur som beskrivits i anslutning till Fig. 2 e är ocksâ en bra startpunkt, d.v.s. plan eller med minimal topografi, vilket underlatar integrering av multi-RDL med anvandning av exempelvis den valkanda "dubbeldamascene"- processen, sasom illustreras i Fig. 2g ddr tre ytterligare RDL:er har processats (tva signaler och tva VDD/VCC och GND).

I Fig. 2h visas en tillampning av den ovan beskrivna utfOringsformen. Den innefattar mikro-lodbumpar juSB (eller snarare mikro-pelare av Cu) pa utfOrdelningsstrukturer pa framsidan och BGA pa utfOrdelningsstrukturer pa baksidan. Denna struktur utgor en interposer Mr sammankoppling av t.ex. kretskort och mikroelektriska kretsar.

Fig. 2i-1 och 2i-2 illustrerar uppfinningen i narmare detalj.

I Fig. 2a-h visas en process for att tillverka en struktur for en interposer som har en "dubbel" via, d.v.s. en via som innefattar ett forsta smalt parti (den ovre delen sedd i 50 figurerna) och ett bredare bottenparti.

Den struktur som tillverkas med denna process är mycket anpassningsbar i termer av mangden metall som kan infOras i den. I den utfOringsform som visas i figurerna, speciellt slutstrukturen i Fig. 2h, framgar det att toppartiet dr fyllt med metall, 8 medan bottenpartiet endast har sina vaggar belagda, som ett ytskikt ("foder") av metall. Genom att era detta ytskikt tjockare eller tunnare kan temperaturexpansionsegenskaperna varieras for att anpassa komponenterna som skall anbringas pa interposern.

Fig. 2i-1 illustrerar en interposer som har sadana "dubber-vior och som har en kiselanordning anbringad overst, vilken anordning har en hog tathet av I/O:er, d.v.s. med mycket tata mellanrum mellan dem. Pa bottensidan finns anbringat ett kretskort som kan vara ett laminat, PCB, keramiskt etc. med en lag tathet av I/O:er.

Dessa anbringade komponenter har olika stora CTE-varden och om de anbringas direkt pa varandra skulle termiska effekter fOrorsaka spanningar som skulle kunna riva isar komponenterna och Ora dem icke-funktionella. Tack vare utformningen av vian ãr det mOjligt att anpassa metallmangden fOr att pa sá salt skapa ett CTEvarde fOr interposern som helhet som matchar skillnaderna i CTE hos komponenterna, och som darvid vasentligen eliminerar risken fOr brott p.g.a. termiska spanningar. Pa interposerns ovansida kan finnas anordnat kopparpelare med ett mycket litet stegavstand (t.ex. mellanrum 50 ium) eller reguljdra SMD- lodbumpar i mikroskala.

Pelarna kopplar samman I/O:er pa anordningen overst, och tack vare den ringa storleken kommer de att kunna ackommodera eventuella rorelser i sidled som fororsakas av termisk paverkan, t.ex. kommer de att absorbera eventuella skjuvningskrafter som kan upptrada. For att ytterligare forbattra beteendet tillhandahalles ocksa underfyllnad pa konventionellt salt mellan interposern och kiselanordningen overst.

Det är emellertid ocksa mOjligt att anvanda den metod som beskrivs ovan (Fig. 2a-2h) for att skapa "icke-funktionella" viastrukturer, vars enda syfte är att tillhandahalla ett anpassat CTE-varde fOr interposern.

Exempel pa sklana icke-funktionella strukturer visas i Fig. 2i-2.

Ett fOrsta exempel ãr salunda ddr den icke-funktionella vian tillhandahalles som en dubbelvia, sasom visats tidigare, men ddr det inte finns nd.gra anslutningar till komponenter, d.v.s. att vian endast anvands i syfte att introducera mer metall i interposern.

Ett andra exempel är ddr det firms anordnat enbart ett icke-funktionellt spar i framsidan (toppytan sett i figuren) och att denna fylls med metall.

Slutligen är det naturligtvis likaledes mOjligt att tillhandahalla endast en ickefunktionell struktur fran baksidan, d.v.s. som ett bottenhal. Denna via ãr en bredare via som endast har ett ytskikt pa innervaggarna. I detta fall ãr det naturligtvis mOjligt att fylla vian helt och hallet, men detta skulle kunna leda till spanningar i substratet och Or formodligen endast anvandbart under speciella omstandigheter.

Processen ovan Or anvandbar for relativt tjocka substrat, d.v.s. sadana som uppvisar en tjocklek i storleksordningen 300 ium och mer, vilket Or en tillrdckligt styv skiva fOr att hanteras genom automatisk halvledarhantering utan att behova nagon stabiliserande bdrarlosning. 9 For vissa tillampningar kan det emellertid vara onskvart att tillhandahalla substrat som har tatpackade vior, varvid substratet ãr sa tunt som 100 ium. Hantering under processning av skivor som ãr sa tunna ãr extremt svart for att inte saga omojligt utan att tillhandahalla nagon form av support.

I ytterligare en aspekt av uppfinningen tillhandahalles en metod for att mojliggora sklan hantering, och denna kommer att beskrivas med hanvisning till Fig. 3a-o.

FOr denna aspekt ãr startsubstratet i en utfOringsform en SOI-skiva 30, d.v.s. som 10 har ett komponentlager 31, ett begravt oxidlager 32 och ett bararskikt 33. Skivans tva sidor betecknas framsida FS respektive baksida BS, och dar orienteringen ãr sasom visas i Fig. 3a.

I ytterligare en utfOringsform skulle det emellertid vara mOjligt att tillhandahalla ett startsubstrat som innefattar en tunn halvledarskiva pa vilken ett oxidskikt astadkommits, vilket salunda motsvarar komponentlagret 31 och det begravda oxidlagret 32, pa vilket en temporal- barare har anbringats, lampligtvis med adhesiv, dar en sa.dan temporal- barare motsvarar barardelen av SOI-skivan. Processning av dessa tva startsubstrat skulle vara detsamma bortsett fran det faktiska avlagsnandet av bararen jamfOrt med avlagsnandet av den temporara bararen. I det fOrsta fallet skulle bararen avlagsnas medelst etsning eller slipning, polering och/eller etsning, medan en temporal- barare som bondats medels adhesiv skulle kunna avlagsnas genom att tillampa en lamplig bondseparationsmetod.

Om man saledes startar med skivan 30 (vilken nu kan vara endera av de ovan beskrivna startsubstraten), anvands vasentligen samma process som beskrivits med hanvisning till Fig. lb- lk. Den forsta skivan 30 oxideras saledes for att tillhandahalla ett tunt oxidskikt 34 (ungefar 5000A tjockt) pa skivans bagge sidor.

Med anvandning av litografi och etsning astadkommes darefter ett monster som definierar den efterfOljande trumpetetsen pa framsidan, vilket schematiskt visas i Fig. 3b. Darvid definierar oppningarna 35 i oxidskiktet de ytor som skall utsattas fOr etsen.

Med anvandning av litografi pa nytt monstras substratet analogt med de steg som visas i Fig. 1 c-d och viahalet 36 skapas genom etsning till ett djup under det begravda oxidlagret. Saledes har detaljerna i litografi och etsning fOr att era halen 36 eliminerats fran figurerna eftersom de beskrivits i anslutning till processen som beskrivits tidigare (jfr Fig. 1c).

Om en "trumpetets" nu appliceras sasom beskrivits tidigare, till den struktur som visas i Fig. 3c kommer detta att fororsaka en underets 37 under masken, sasom visas i Fig. 3d, och samtidigt kommer halens kanter att rundas av med en avfasad profil pa viahalet, analogt med vad som visas i Fig. le och narbilden i Fig. lk (SEM- bild i forstoring). Med detta steg slatar man ut de typiska "uddiga kanter" ("scalloping") som uppkommer som resultat av den konventionella anisotropa DRI (Boschprocessen). Nu avlagsnas oxidmasken vilket resulterar i den struktur som visas i Fig. 3e, pa vilken ett oxidskikt 38 laggs pa, foretradesvis konformt deponerad vid lag temperatur (t.ex. medels SACVD) vid en tjocklek om ungefar 5000 A.

Darefter Wars ett SiN-skikt 39 vid en tjocklek om ungefar 100 A och resultatet darav visas i Fig. 3f, dar syftet med oxid/nitriden ãr att tillhandahalla isolering och Cu-diffusionsbarriar. Anyo i analogi med processen enligt tidigare sekvens lamineras en resist 40 pa det substrat som visas i Fig. 3g och hl 41 oppnas i resisten RV att mOjliggOra att SiN och TEOS i botten 42 via halen etsas bort med plasmaets. Resisten avlagsnas och ett groddlager 43 deponeras, Fig. 3, ldmpligtvis med anvandning av ALD eller MOCVD och/eller PVD, ddr groddlagret har samma utformning som i den tidigare beskrivna processen, d.v.s. ett forsta vidhaftningsskikt av Ti och darefter ett Cu-skikt, dâr tjocklekarna dr samma som tidigare, d.v.s. 5000 A vardera (groddlagret visas endast som ett skikt i figuren).

Aven andra groddlageralternativ sasom (men ej begransat till) TiWCu, TaNCu, TiNCu eller NiCu dr mojliga deponeringstekniker som ãr kanda fOr fackmannen.

Nu elektroplateras substratet med metall 44, lampligtvis koppar, fOr att fylla hdlen och RDL-strukturerna.

En elektrod E anbringas pa groddlagret pa substratets plana del och en motelektrod CE sanks ned i ett plateringsbad och hela skivan sanks ned. En spanning laggs pa fOr att initiera en elektropldtering, se Fig. 3i-1.

I detta speciella fall ãr det ocksá mOjligt att anbringa elektroden pa baksidan av substratet, sdsom visas i Fig. 3i-2, fOrutsatt att substratets barardel dr ledande. Det blir mOjligt ocksâ tack vare det faktum att viahdlens botten gjorts ledande med hjalp av groddmaterial och ger elektrisk kontakt med bdrardelen eftersom den isolerande oxiden/nitriden avldgsnas i det steg som beskrivits med hanvisning till Fig. 3g, och groddmaterialet darefter deponeras pa halets botten. Emellertid är aven en framsideskonfiguration som illustreras i Fig. 1 g mojlig. Fordelen med baksideskontaktering genom bararskivan är att ingen komponentyta offras pa framsidan for att kontaktera groddlagret.

En sdrskild fordel med baksideskontaktering som mojliggor pldtering "botten upp" är att det inte langre är nodvandigt for processen att viahalen Or fullstandigt belagda med groddmaterial for plateringen. Det kommer att vara tillrâckligt att bottnen är elektriskt ledande. Det senare astadkommes eftersom det isolerande materialet avlagsnades innan groddlagerdeponering sâ att groddlagret star i direkt kontakt med substratmaterialet i viahalets botten (d.v.s. en groddlagerteknologi med mindre stegtdckning dr mOjlig att anvanda).

Ett skal till varfOr platering med anvandning av framsideskontaktering inte dr sa. fOredragen som baksideskontaktering Or att den fOrra kommer att fOrorsaka en tjock Overpldtering av koppar pa substratets plana del. Detta dr inget fatalt problem och "Overplateringen" kan fortfarande vara mOjlig att jamna ut med efterfOljande CMP. Ett annat skal varfor platering "botten upp" Or fOredragen Or att det ger hermetiskt tata "sOmlOsa" viapluggar. I Fig. 3i-1 visas en "sOm", d.v.s. ett halrum i centrum av vian, med en streckad linje.

Det bOr namnas att aven om fyllning botten-upp genom pldtering är mOjlig Or det inte essentiellt. Om pldtering botten-upp inte Or mOjlig (t.ex. med lagkonduktiva substrat) kan man utfora FS-kontaktering av groddlager i stallet, sasom i Fig. 1j.

PM:tering utfors till dess hela skivan Or belagd med ett kopparskikt 44, sa.som visas i Fig. 3i-1 och 31-2. Efter att skivan utsatts for en poleringsprocess som betecknas CMP (Kemisk Mekanisk Planarisering), ned till ett djup ddr RDL-strukturerna och vian exponeras men ddr det isolerande materialet ISO mellan strukturerna kvarblir, sasom visas i Fig. 3j.

I ytterligare en utfOringsform som visas i Fig. 3i-3 dr processen modifierad sa att viahalet kommer att ha en "ska.ra" N som strdcker sig kings omkretsen ndra den ovre delen, d.v.s. nara skivans framsida. Denna skarn Ors under etsning av halet 11 med anvandning av en cyklisk etspassiveringsprocess enligt Bosch. Processen finjusteras sâ att vid laget dal- "skaran" N är onskvard utstracks en cykel, varvid etsen kommer ha tid att grava ut mer material an annars och darvid formar skaran.

Ndr sedan groddmaterial avsatts kommer det att foreligga en "skuggeffekt" sâ att grodden inte kommer att tdcka skarans inneryta och skapar darvid ett avbrott i det ledande groddlagret. Ddrefter avlagsnas det groddmaterial som deponerats pa substratets plana del medelst en litografisk procedur.

Avbrottet kommer att resultera i att platering endast sker initialt i den nedre delen av halet. Nar pldteringen nar avbrottet kommer metallen att bOrja "bukta" uppat och kommer snart i kontakt med groddmaterialet ovanfOr avbrottet varpâ platering kommer att fortsatta pa atersta.ende delar ddr det firms groddmaterial narvarande.

Om man avlagsnat grodd fran skivans plana del kommer denna utfOringsform att utgOra tillhandahallande av en vasentligen plan yta utan att tillampa efterfOljande polering fOr att planarisera.

Emellertid skulle det i praktiken kunna racka med att endast ha botten av halet fOrsett med groddmaterial med anvandning av sjalvlinjerande Cu-plateringsprocess. I sadant fall, eftersom det inte finns flagon grodd tillganglig pa den plana substratytan, kommer det inte att foreligga nagon "overplatering" av koppar, d.v.s. ingen metall kommer faktiskt att plateras darpa.. Darvid blir efterfoljande planarisering med anvandning av CMP mindre besvarlig och kan till och med elimineras.

For att sorja for kontakt till andra komponenter eller chip som skall staplas pa skivan eller monteras darpa., Ors lodbumpar genom att tillhandahalla en formpa skivan och Oppna upp lodmasken 45 vid lagen ovanfOr viorna och/eller RDL30 lagen, fyllning med UBM-material 46, lampligen Ni/Au, visat i Fig. 3k.

Alternativt kan ytterligare RDL:er laggas till pa samma sat som illustrerats i Fig. 2g. Darvid anbringas en temporal- barare 47 medelst adhesiv pa framsidan, sasom visas i Fig. 31, och bararpartiet 33 avlagsnas sedan, t.ex. genom etsning, slipning eller bondseparering, se Fig. 3m (den avlagsnade bararen indikeras med en streckad linje). Efter att ha avlagsnat bararpartiet kan utfordelningsstrukturer 50 tillhandahallas ocksâ pa baksidan (se Fig. 3m), medelst litografiska tekniker av standardtyp, groddlagerdeponering och efterfOljande platering.

Montering av anordningar/chip med mikrolodbumpar eller Cu-pelarbumpar Ors pa baksidan pa samma sat som gjordes pa framsidan, d.v.s. genom att laminera en lodmask 51, Oppna upp hal 52 i formen och fylla halen med UBM-material 53, se Fig. 3n och 3o-1.

Slutligen avlagsnas den tempordra bararen och som ett slutresultat erhalles en extremt tunn (100 ium tjock) skiva som har skivgenomga.ende vior och utfordelning pa bagge sidor, se Fig. 3o-1.

Fig. 3o-2 visar hur multipla RDL:er kan anordnas pa framsidan av 50 halvledarstrukturen i analogi med Fig. 2g.

Fig. 3s och 3t visar en fOrsta aspekt av foreliggande uppfinning i vilken den omstandiga litografiska proceduren som beskrivits ovan i anslutning till Fig. 3g kan utga.. 12 Ett viktigt sardrag hos metoden enligt uppfinningen ãr att den mojliggor enkelt avlagsnande av ytskiktmaterial i botten av ett bottenhal samtidigt som man bibehaller ett ytskikt bade pa substratets plana del och i sparen, varvid de senare dr avsedda for att tillverka utfordelningsstrukturer. Detta selektiva avldgsnande av ytskiktsmaterial forenklar hela processen att tillverka skivgenomgaende vior och utfordelningsstrukturer signifikant.

Salunda tillhandahalles en metod att astadkomma ett viahal och utfOrdelningsstrukturer som innefattar stegen att tillhandahalla en substratskiva med spar och bottenhal anordnade i skivans yta. Ett isolerande skikt astadkommes i sparen och halen och valfritt anordnas ett groddlager for pldtering pa det isolerande skiktet. Haien och sparen fylls med metall, ldmpligtvis medelst pldtering. Nyckeln är att avldgsna oxidskiktet i botten av halen, antingen fOre metallisering (t.ex. genom att tillhandahalla ett groddlager och darefter platering), eller efter metallisering (t.ex. genom pldtering), genom att avlagsna material pa baksidan av skivan fOr att exponera metallen i halet. I fallet med avldgsnandet av oxidskiktet fOre tillhandahallande av groddlagret, avldgsnas materialet pa baksidan av skivan efter platering Mr att exponera metallen i halet.

Speciellt anordnas det isolerande materialet med en deponeringsmetod, varvid deponeringshastigheten X ãr lagre vid botten av bottenhalet an deponeringshastigheten Y pa den plana substratytan och i sparen, varvid den resulterande tjockleken hos det isolerande skiktet pa den plana substratytan och i sparen är storre an tjockleken hos det isolerande skiktet vid botten av bottenhalet. Detta kan uttryckas medelst ett skalningsuttryck (Ydep är deponeringshastigheten pa den plana substratytan och Xdep är deponeringshastigheten vid botten av ett hal).

Ydep = Z*Xdep, ddr Z> 1.

Den langsammare deponeringshastigheten vid botten av bottenhalet astadkommes genom att valja bottenhalets bredd-hOjd-fOrhallande (AR = djupp:vidd) Mr bottenhalet till att vara 2:1 < AR < 10:1. Medan AR hogre an 10:1 kommer det att vara nastan omojligt att erhalla nagon deponering pa botten vid rimliga tider, och vidare skulle tjockleken hos det deponerade materialet pa den plana substratytan bli alltfor stor.

Efter deponering av ytskiktsmaterial ("foder") utsatts substratet for en etsprocess sa. 40 satt ytskiktet avlagsnas helt vid botten av botten halet medan ytskiktmaterial kvarlamnas pa den plana substratytan och i sparen.

Etsprocessen kommer att effektivt avldgsna material snabbare pa den plana substratytan och i sparen an vid botten av ha.let, aven om det ãr Onskvart att 45 hastigheterna inte skiljer sig alltfor mycket. Detta kan ocksa uttryckas med ett skalningsuttryck: Yets = T*Xets, ddr Z'> 1 Fallet ddr Z' = 1 dr osannolikt men skulle kunna uppnas genom att finjustera etsprocessen noggrant. 13 Forhallandet mellan skalningsfaktorerna for deponeringshastighet pa den plana substratytan och spar respektive etshastighet vid halets botten maste darfor alltid vara mindre an 1, d.v.s.

Z'/Z < 1 annars kommer halets bottenytskikt inte att etsas bort innan ytskiktet pa den plana substratytan. Typiskt skulle det vara Onskvart att ha Z = 4 och Z' = 2.

I denna utfOringsform erhalles salunda samma slutresultat som i Fig. 3r.

Den beskrivna metoden eliminerar saledes ett oonskat litografiskt steg med anvandning av laminerat resist, som motsvarar beskrivningen i anslutning till Fig. 3g.

I ytterligare en utforingsform tillhandahalles baksideskontaktering enligt foljande, med hanvisning till Fig. 3u-3v.

Det substrat som anvands bor vara en SOI-skiva med ett tamligen tjockt begravt oxidlager BOX och en barare 33, ddr kriteriet dr att det begravda oxidlagret BOX tjocklek >> ytskiktet LL. Alternativt kan man anvanda en enkel skiva pa vilken en tjock baksidesoxid har anordnats, men i ett sadant fall maste en tempordr barare 33 tillhandahallas.

Viahalet 54 g6rs tillräckligt djupt fOr att det skall penetrera BOX.

Efter ha fyllt via halen och RDL-sparen med metall 55, se Fig. 3u, med flagon av de metoder som beskrivits ovan, utnyttjar man det faktum att BOX är mycket tjockare (tjocklek = X) an fodret (tjocklek = Y). Ndr metallen 55 har deponerats i viahalen, avlagsnas namligen bararen 33 (vare sig det är en SOI eller en temporar sadan). Genom etsning eller slipning/polering av BOX (schematiskt indikerad med en streckad linje i Fig. 3v) avlagsnas sedan tillrdckligt med oxid fOr att exponera metallen i vian. Eftersom BOX är mycket tjockare an fodret kommer det att fOreligga mer an tillrackligt med oxid kvar for att tillhandahalla adekvat isolering pa baksidan for ytterligare processning for att t.ex. Ora baksidesutfordelning.

Med denna utforingsform palaggs "passiveringsytskiktet" pa framsidan, men eftersom ytskiktmaterialet i botten avlagsnas fran baksidan foreligger inga begransningar vad g011er bredd-hojd-forhallandet for halet, d.v.s. det Or mojligt att Ora halet sa brett som man 6nskar, vilket inte Or mOjligt i den tidigare utforingsformen. Detta angreppssatt har ocksâ fOrdelen att vara "sjalvlinjerande" utan det extra litografiska steget (visat i Fig. 3g) samtidigt som det inte beror pa den bredd-hOjd-beroende variationen som i Fig. 3s och 3t. Ddrigenom kan likformiga filmer sasom ultrastabila termiska oxider, anvandas till ytskiktpassiveringen.

Metoden enligt uppfinningen tillhandahaller salunda en halvledaranordning, innefattande ett substrat, fOretrddesvis halvledare i ett speciellt kisel. Substratet har atminstone en metalliserad via som stracker sig genom substratet och atminstone ett metalliserat spar som bildar en utfOrdelningsstruktur/RDL tillsammans med vian. Det finns anordnat ett oxidskikt pa den plana substratytan pa framsidan och ett oxidskikt vid den plana substratytan pa baksidan. Metallen i sparet och vian ligger i plan med oxiden pa den plana substratytan pa atminstone framsidan, varvid en plan framsida tillhandahalles. Halvledaranordningens tjocklek 14 är < 300 ium, foretradesvis < 200 ium, mer foredraget < 100 ium. I en foredragen utforingsform ligger metallen i vian plan ocksa med oxiden pa den plana substratytan pa baksidan, varvid en plan baksida erhalles. Vian och sparet är lampligen fyllda med metall.

Det dr inte strikt nodvandigt att viorna och sparen fylls med metall inom ramen for uppfinningen. Sasom i Fig. 3x kan det fOreligga endast ett ytskikt av metall ML pa vaggarna i halet och pa ytorna av sparen och fortfarande uppfylla begransningar RV det som anses vara uppfinningen.

FOreliggande uppfinning illustreras i Fig. 3o-3.

Den innefattar en interposer, som ãr slutresultatet av de processer som beskrivits tidigare, och visats i Fig. 2h respektive 3o-1.

Interposrar i allmanhet anvands for att sammankoppla anordningar med hog tathet av IO:er med anordningar som har en lag tathet av I/O:er. Normalt Ors anpassning av anordningar med olika CTE genom att anvanda en s.k. underfyllnad, vilket är ett material som pafors i det mycket lilla utrymmet mellan en anordning som har en CTE och en annan anordning som har en annan CTE. Uppfinningshojden med den fOreliggande interposern ãr att det är mOjligt att skraddarsy varmeexpansionskoefficienten CTE for interposern sa att den matchar komponenter som skall anbringas darpa inom mycket breda intervaller.

Sasom visas i Fig. 3o-3 tillhandahalles salunda en exempelstruktur som innefattar en interposer med kiselgenomgdende via (Si TSV-interposer), en kiselanordning (sasom en FPGA etc.) som har hog tathet av I/O:er, anbringad pa en sida av interposern och ett kretskort, t.ex. laminat, PCB, keramiskt etc. med lag tathet av I/O:er.

Kiselanordningen ãr lampligtvis anbringad pa interposern med hjalp av Cu-pelare eller reguljdra SMD-lodbumpar i mikroformat, medan kretskortet anbringas medelst BGA:er.

Uppfinningen bestar huvudsakligen i anpassning av CTE-vardet Mr interposern till de extremer i CTE som representeras av kiselchipet (die) pa en sida av interposern och kretskortet av plast eller keram pa andra sidan av interposern. Interposerns CTE valjs darvid for att ligga nagonstans mellan dessa extremer, vilket forhindrar otillbOrlig spanning och stress som interposern annars skulle utsattas fOr.

Det finns flera salt att uppna dessa resultat.

Ett salt är att valja viahalens vidd efter situation, dal- bredare vior (d.v.s. med mer metall) kommer att .... och smalare vior kommer att .... Naturligtvis kan utfordelningsstrukturerna aven eras sâ att de uppvisar primart storre djup. Vidden skulle normalt behova vara liten p.g.a. behovet att tdtpacka strukturerna.

En annan metod dr att tillhandahalla en icke-funktionella strukturer, d.v.s. icke- funktionella vior och/eller spar. Darvid kan sparens och viornas vidd och djup 50 skraddarsys till den situation som raider, och awn strukturernas tathet kan okas om det kravs.

Fig. 2y illustrerar ytterligare en utforingsform ddr interposern har fOrsetts med RDL-strukturer i flera skikt, lampligtvis medelst en damascenprocess. Materialet i 10 vilket den faktiska utfordelningsstrukturen (som ãr av metall) ãr gjord dr normalt en isolator sd.som en oxid. Detta material kommer darfor i sig sjdlvt att uppvisa ett annat CTE jamfort med kislet i interposern, och salunda kan aven denna skiktade struktur eras sa att den tillhandahaller viss CTE-anpassning. 16

Claims (6)

1. PATENTKRAV: 1. Halvledarinterposer, innefattande: ett substrat (10) av ett halvledarmaterial med en fOrsta sida (FS) fOrsedd med en utfordelningsstruktur (20) och en motsta.ende andra sida (BS), ocksa fOrsedd med en utfOrdelningsstrukutur (50); kannetecknad av att interposern är utfOrd som en enstaka stel del; interposern har atminstone en ledande skivgenomgaende via (18, 28, 27) innefattande metall (27), vilken via är en dubbel via som innefattar ett fOrsta smalt ovre parti och ett bredare bottenparti, ddr det ovre partiet har en diameter om i storleksordningen 5-20 jam, fOretradesvis 12-16 pm som dr fyllt med metall och ett bredare bottenparti som endast har sina vdggar belagda som ett ytskikt av metall; interposern har kminstone ett spar (20) anordnat i substratets (10) fOrsta sida och i substratets halvledarmaterial, vilket spar är fyllt med metall och sitter ihop med den skivgenomga.ende vian, och vilket utgor naninda utfordelningsstruktur (20); att de exponerade ytorna av den metallfyllda vian och det metallfyllda sparet (20) ligger vasentligen i plan med substratytan pa substratets forsta sida (FS); och av att interposern innefattar mikropelare av Cu, med ett mycket litet stegavstand, foretradesvis ungefar 50 pm, anordnade pa utfordelningsstrukturer (20) pa substratets (10) fOrsta sida.

2. Interposer enligt krav 1, ddr substratets tjocklek är i storleksordningen 300 pm.

3. Interposer enligt krav 1 eller 2, ddr utfOrdelningsstrukturernas bredd är ned till 0,1 pm, och har ett djup om 0,6 - 5 pm. 17

4. Interposer enligt nagot av forega.ende krav, ddr det pa substratets andra sida (BS) finns anordnat ball-grid-arrays (BGA) pa utfordelningsstrukturerna.

5. Halvledarprodukt innefattande: en interposer enligt krav 1; en forsta struktur med en lag termisk expansionskoefficient och vilken ãr anbringad pa interposerns fOrsta sida; och en andra struktur med en hog termisk expansionskoefficient och vilken dr anbringad pa interposerns andra sida.

6. Produkt enligt krav 5, ddr den fOrsta strukturen ãr en kiselbaserad integrerad krets; och den andra strukturen är ett kretskort. 18 1/54 0 %-1 NI %-1 %-1 2/54 iN I r-I 3/54 C %-1 I 4/54 0 r-I 6/54 7/54 bi) r-1 bb U- 8/54 9/54 7r N 13/54 Cl C■1 15/54 16/54 cr) 18/54 w (D < cc 19/54 20/54 1. --y7x:75.k I 23/54 11. 7A1 1 7-21. 24/54 ru m bb LE 25/54 _o m ob LE 26/54 l0 rn Lo rn l.0 m 27/54 -a m ttb LIT. 28/54 w m ub LT. 29/54 30/54 I-I 7r tao m big.) LT_ N d' 31/54 ...c m bb 13: 34/54 35/54 -J 0 = > 36/54 37/54 c'lro 38/54 39/54 53 53 51