超高性能內(nèi)插器的制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]諸如內(nèi)插器的互連基板或部件出于各種目的用于電子組件中，諸如方便實(shí)現(xiàn)具有不同連接配置的部件之間的連接或在微電子組件中的各部件之間提供所需的間隔等等。內(nèi)插器可包括呈材料片或材料層形式的半導(dǎo)體層，諸如硅層等，該半導(dǎo)體層具有導(dǎo)電元件，諸如在延伸穿過半導(dǎo)體材料層的開口內(nèi)延伸的導(dǎo)電通孔。導(dǎo)電通孔可用于將信號(hào)通過內(nèi)插器傳輸。在一些內(nèi)插器中，通孔的端部可以暴露在外并且可用作接觸焊盤，用于將內(nèi)插器連接至其他微電子部件。在其他例子中，可在內(nèi)插器的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面上形成一個(gè)或多個(gè)重新分布層，并且這些重新分布層與通孔的一個(gè)或兩個(gè)端部連接。重新分布層可包括在一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)片或電介質(zhì)層之上或之中延伸的許多導(dǎo)電跡線。跡線可設(shè)置在遍及單個(gè)電介質(zhì)層、且由層內(nèi)的部分電介質(zhì)材料隔開的一個(gè)層級(jí)中或多個(gè)層級(jí)中。通孔也可包括在重新分布層中，以便將重新分布層的不同層級(jí)中的跡線互連。
[0002]此類內(nèi)插器I的一個(gè)例子如圖A所示，圖A示出了延伸通過基板2的通孔3。基板2的半導(dǎo)體材料可借由位于基板2和通孔3之間的阻擋層4與通孔3絕緣。重新分布層5被示為具有穿過其間的路由電路6。即使存在阻擋層4，但由于通孔3中會(huì)因半導(dǎo)體層2的電容特性而形成阻抗，例如尤其是在通孔3的區(qū)域之間形成阻抗，因此基板2采用半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出通過通孔3的插入損耗水平存在問題。這種現(xiàn)象表示在圖B中，圖B的示例性電路圖示出了基板2的半導(dǎo)體材料的電容和電阻的效應(yīng)，該效應(yīng)在區(qū)域7造成了信號(hào)通孔3內(nèi)的阻抗。因此，在包括此類內(nèi)插器的系統(tǒng)中，特別是在高頻信號(hào)通過此類內(nèi)插器傳輸?shù)南到y(tǒng)中，由上述阻抗產(chǎn)生的插入損耗會(huì)削弱此類內(nèi)插器的性能或可靠性。
[0003]—些內(nèi)插器用作微電子組件中的部件。微電子組件通常包括一個(gè)或多個(gè)封裝的微電子元件，諸如安裝在基板上的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體芯片。內(nèi)插器的導(dǎo)電元件可包括可用于與呈印刷電路板(“PCB”)或諸如此類形式的較大基板或電路面板形成電連接的導(dǎo)電跡線和端子。這種布置有利于為了獲得器件的期望功能性而需要的電連接。芯片可電連接到跡線并因此連接到端子，使得可以通過將電路面板的端子結(jié)合到內(nèi)插器上的接觸焊盤而將封裝件安裝到較大電路面板。例如，在微電子封裝中使用的一些內(nèi)插器具有端子，所述端子呈延伸穿過電介質(zhì)層的銷或柱的暴露末端的形式。在其他應(yīng)用中，內(nèi)插器的端子可以是形成于重新分布層上的暴露的焊盤或部分跡線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開的一方面涉及用于微電子組件中的互連部件，該互連部件包括:半導(dǎo)體材料層，該半導(dǎo)體材料層具有第一表面，以及與第一表面相對(duì)并且在第一方向上間隔開半導(dǎo)體材料層的厚度的第二表面。至少兩個(gè)金屬化通孔各自延伸穿過半導(dǎo)體材料層，并且具有位于第一表面的第一端部和位于第二表面的第二端部。至少兩個(gè)金屬化通孔中的第一對(duì)在正交于第一方向的第二方向上彼此間隔開。半導(dǎo)體層中的第一絕緣通孔從第一表面朝第二表面延伸。該絕緣通孔被定位成使得該絕緣通孔的幾何中心處于兩個(gè)平面之間，這兩個(gè)平面正交于第二方向，并且通過至少兩個(gè)金屬化通孔中的第一對(duì)中的每一個(gè)。電介質(zhì)材料至少部分地填充第一絕緣通孔，或者至少部分地封閉絕緣通孔中的空隙。
[0005]在一個(gè)例子中，絕緣通孔的內(nèi)部體積的所有部分的導(dǎo)電率均不大于半導(dǎo)體材料層的導(dǎo)電率。在另一個(gè)例子中，內(nèi)部體積的至少一部分可為真空空隙或充氣空隙。內(nèi)部體積的至少一部分可由介電常數(shù)小于2.0的電介質(zhì)材料占據(jù)。
[0006]絕緣通孔可被定位成使得穿過第一對(duì)金屬化通孔中的每一個(gè)的理論線會(huì)經(jīng)過第一絕緣開口的幾何中心。除此之外或作為另外一種選擇，開口在垂直于第二方向的方向上可具有一長度。該長度可大于至少兩個(gè)金屬化通孔中的第一對(duì)之間的距離。
[0007]在一個(gè)例子中，絕緣通孔可至少部分地圍繞至少兩個(gè)金屬化通孔中的第一對(duì)中的一個(gè)通孔。絕緣通孔可以例如連續(xù)地圍繞至少一個(gè)金屬化通孔的至少一部分。在另一個(gè)例子中，絕緣通孔可以是半導(dǎo)體材料層中預(yù)定區(qū)域內(nèi)的多個(gè)絕緣通孔中的一個(gè)，該絕緣通孔被布置成至少部分圍繞至少一個(gè)金屬化通孔。在這種例子中，預(yù)定區(qū)域內(nèi)的絕緣通孔可以是圓柱形的，并且可以被排布成至少一行，該行大體在垂直于第二方向和第一方向的第三方向上延伸。
[0008]在一個(gè)例子中，絕緣通孔可延伸穿過半導(dǎo)體材料層的整個(gè)厚度。在同一個(gè)例子或另一個(gè)例子中，至少兩個(gè)金屬化通孔中的第二對(duì)可在正交于第一方向的第三方向上彼此間隔開。在這種例子中，互連部件還可包括半導(dǎo)體層中的第二絕緣通孔，該第二絕緣通孔被定位成使得該絕緣通孔的幾何中心處于兩個(gè)平面之間，這兩個(gè)平面正交于第三方向，并且通過至少兩個(gè)金屬化通孔中的第二對(duì)中的每一個(gè)。第一對(duì)金屬化通孔中的一個(gè)通孔可以包括在第二對(duì)金屬化通孔中。第一絕緣通孔可以在平行于第一表面的截面中定義第一區(qū)域，第二絕緣通孔可以在平行于第一表面的截面中定義第二區(qū)域，第一區(qū)域可以比第二區(qū)域大。此外，第一絕緣通孔和第二絕緣通孔可具有不同的高度。
[0009]本公開的另一個(gè)方面可涉及微電子互連部件，該微電子互連部件包括電介質(zhì)材料層，該電介質(zhì)材料層包括第一表面和基本上平行于第一表面并且在第一方向上與第一表面間隔開的第二表面。該電介質(zhì)材料層具有體介電常數(shù)。至少兩個(gè)金屬化通孔各自延伸穿過半導(dǎo)體材料層，并且具有位于第一表面的第一端部和位于第二表面的第二端部。至少兩個(gè)金屬化通孔中的第一對(duì)在正交于第一方向的第二方向上彼此間隔開一定距離。半導(dǎo)體層中的第一絕緣通孔從第一表面朝第二表面延伸，并且限定了內(nèi)部體積。該絕緣通孔被定位成使得該絕緣通孔的幾何中心處于兩個(gè)平面之間，這兩個(gè)平面正交于第二方向，并且通過至少兩個(gè)金屬化通孔中的第一對(duì)中的每一個(gè)。內(nèi)部體積的介電常數(shù)小于體介電常數(shù)。在一個(gè)例子中，內(nèi)部體積的所有部分的導(dǎo)電率均不大于半導(dǎo)體材料層的導(dǎo)電率。
[0010]本公開的另一個(gè)方面涉及制備微電子互連部件的方法。該方法包括選擇性地蝕刻具有厚度的支撐材料層，以便同時(shí)形成在第一方向上彼此間隔開的多個(gè)第一通孔開口，并且在半導(dǎo)體層中形成至少一個(gè)第二通孔開口。至少一個(gè)第二通孔開口在第一表面上具有入口，并且在第一方向上朝第二表面延伸。第二通孔開口限定了內(nèi)部體積，并且被定位于兩個(gè)平面之間，這兩個(gè)平面正交于第一方向，并且通過第一通孔開口中的一對(duì)相鄰開口中的每一個(gè)。該方法還包括在多個(gè)第一通孔開口內(nèi)形成導(dǎo)電通孔，并且在至少第二通孔開口的入口內(nèi)提供電介質(zhì)材料，以便封閉該開口。
[0011]該方法還可包括先使用高壓TEOS塞塞住第二通孔開口，再進(jìn)行填充第一通孔開口的步驟。高壓TEOS塞可以在將保形鈍化涂層涂覆至支撐材料層的過程中形成。
[0012]除此之外或作為另外一種選擇，該方法還可包括在支撐材料層的第一表面和第二表面中的至少一個(gè)上形成重新分布層。該重新分布層可包括與填充的通孔電連通的導(dǎo)電零件。
【附圖說明】
[0013]圖A示出了現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0014]圖B示出了圖A的內(nèi)插器的電路原理圖；
[0015]圖1示出了根據(jù)本公開的一方面的內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0016]圖2示出了根據(jù)本公開的另一個(gè)方面的內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0017]圖3A至圖3D示出了根據(jù)本公開的各個(gè)方面的內(nèi)插器中開口的尺寸和位置的變型形式；
[0018]圖4示出了根據(jù)本公開的一方面的內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0019]圖5示出了根據(jù)本公開的一方面的內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0020]圖6示出了根據(jù)本公開的一方面的內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0021 ]圖7示出了根據(jù)本公開的一方面的內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0022]圖8示出了根據(jù)本公開的一方面的內(nèi)插器的示意性立面圖；
[0023]圖9示出了根據(jù)圖8的內(nèi)插器的示意性立面圖，該內(nèi)插器中具有額外的結(jié)構(gòu)；
[0024]圖10示出了根據(jù)圖9的內(nèi)插器的示意性立面圖，該