[发明专利]用于制造具有导电通孔的硅载体的方法及其制造的半导体有效
申请号: | 200710165838.6 | 申请日: | 2007-11-05 |
公开(公告)号: | CN101217118A | 公开(公告)日: | 2008-07-09 |
发明(设计)人: | J·U·尼克博克;H·德利吉安尼;V·S·巴斯克;J·M·科特;K·T·科维特尼亚克 | 申请(专利权)人: | 国际商业机器公司 |
主分类号: | H01L21/48 | 分类号: | H01L21/48;H01L21/60;H01L23/488 |
代理公司: | 北京市中咨律师事务所 | 代理人: | 于静;李峥 |
地址: | 美国*** | 国省代码: | 美国;US |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 制造 具有 导电 载体 方法 及其 半导体 | ||
技术领域
本发明通常涉及用于多个集成电路芯片的高密度封装的硅载体结构。更具体而言,本发明涉及用于制造具有能够耐受在制造期间遇到的热机械应力的坚固结构的具有高纵横比导电通孔的硅载体的方法,从而允许高产量制造具有低应力和低缺陷密度的硅载体。
背景技术
先进的半导体芯片制造和封装技术使高度集成的半导体芯片以及紧凑芯片封装结构或电子模块得到发展。例如,可以制造具有高集成密度和功能度的硅集成电路芯片以形成所谓的SoC(片上系统)。采用SoC设计,在单个硅管芯上集成完整的系统(例如,计算机)的功能度。当给定系统设计需要使用不同种类的半导体技术以制造必要的系统集成电路时,对于芯片级集成,SoC解决方案是不实际的或是不能实现的。
在这点上,SIP(系统级封装)或SOP(封装上系统)技术用于集成各种管芯技术(例如,Si、GaAs、SiGe、SOI)以形成近似SoC性能的完整系统。通过实例,通过将多个半导体芯片安装到具有导电通孔(和其它导电布线)的芯片载体基板可以构建SOP模块,其中所述导电通孔提供在载体的顶侧上的IC芯片与耦合到载体的底侧的下一层封装结构上的I/O接触之间的I/O以及功率互连。依赖于该应用,可以使用陶瓷、有机或半导体载体结构构建SOP模块。
常规封装解决方案基本上基于有机和陶瓷载体技术。如本领域所公知,存在与有机和陶瓷载体技术有关的缺点包括,例如,使用有机或陶瓷载体实现而带来的高制造成本和实际的集成密度、I/O密度、功率密度等的固有限制。应该相信与陶瓷和有机载体技术有关的固有限制和高制造成本可能会限制使用这样的载体技术以满足对更高密度和更高性能封装解决方案的日益增加的需求的能力和希望。
在另一方面,日益集中在使用硅载体技术以支持下一代封装解决方案。事实上,可以采用跟随CMOS后段制程设计规则的现阶段的硅制造技术用于具有高密度布线和通孔互连的硅载体的低成本制造,足以支持低成本和高密度I/O SOP封装解决方案。对于高密度封装的硅芯片使用硅载体封装的一个显著的优点是,例如,载体和芯片具有相同或相似CTE(热膨胀系数)。在这点上,在热循环期间,硅载体封装与硅芯片之间的膨胀和收缩是匹配的,从而最小化在芯片与基板之间的接触(例如,焊料球)中产生的应力和应变,从而允许高密度凸起互连以缩放至较小尺寸。
尽管在微电子工业中越来越多地聚焦于使用硅载体基板用于封装设计,但是制造用于高性能应用的具有导电通孔的硅载体不是没有价值的。通常,使用各种技术制造具有贯穿晶片过孔互连的硅载体,所述各种技术通常包括处理步骤例如:通过机械钻孔或者使用包括构图和然后湿法蚀刻或干法蚀刻、在过孔侧壁上淀积衬里/种子层、过孔金属化以使用金属材料(淀积或电镀敷)填充过孔以及化学机械抛光(CMP)的镶嵌类型工艺流程在硅基板中形成过孔。
使用常规方法制造具有高产量和低缺陷密度的硅载体的能力存在的问题取决于,例如,目标过孔的尺寸和几何形状(纵横比、宽度、间距)、用于线路和填充过孔的材料和/或工艺的类型、以及处理步骤的顺序等。例如,归因于硅基板与衬里/绝缘以及用于填充过孔的金属材料(例如,铜、钨)之间的CTE失配,由于在载体基板制造和过孔处理期间的热膨胀和收缩的差异在过孔侧壁处会产生大的应力和应变,其可以导致在过孔侧壁处的界面分层和/或硅基板的开裂或破裂。例如,当对于小于10微米的垂直厚度形成1~10微米直径的过孔时,可以产生这些热机械缺陷。因此,在过孔制造期间形成通孔结构的材料与基板材料的不同的热膨胀是关键的设计问题。
另外,由于常规问题例如夹断(pinch off)和/或在产生的过孔结构中的工艺化学俘获(例如,电镀敷期间的电解质的俘获)等,形成高纵横比通孔(例如,具有大于30比1的纵横比的铜通孔)的能力对于形成无缺陷过孔是挑战性的。一些常规方法包括通过形成衬有绝缘体并用导电内芯填充的封闭端垂直孔制造的过孔,随后减薄并去除下面的衬底基板材料和在过孔底部处的介质绝缘体以将电接触开放(open)到导体。封闭端过孔的无缺陷填充和后来减薄晶片至开放的控制以及均匀性依赖于靶向(targeted)特征尺寸和工艺公差控制。因此,依赖于希望的结构(过孔直径、高度)、晶片处理和公差控制,对制造产量的影响是显著的。
发明内容
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于国际商业机器公司,未经国际商业机器公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/200710165838.6/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:具有语音功能的鼠标
- 下一篇:鱼藤酮与抗生素杀虫剂混配农药制剂
- 同类专利
- 专利分类
H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置;专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理;集成电路器件或其特殊部件的制造