(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
向き合った表面を有する支持体を提供するステップと、
前記支持体の一方の面上に複数の第1のトレンチを形成するステップと、
前記支持体の前記一方の面上にプロセッサを形成するステップと、
前記支持体の反対側の面上に前記第１のトレンチと出会う第２のトレンチを形成し、前記第1及び第２のトレンチが前記支持体を貫通して延びるステップと、
前記支持体を介して伸びる各トレンチ内に導体を形成するステップと、
前記導体によって前記プロセッサに電気的に接続された前記支持体の反対側の面上に空間光モジュレータを形成するステップと、
を含むことを特徴とする集積回路の形成方法。
【請求項２】
前記空間光モジュレータが液晶オンシリコン技術を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記支持体が半導体材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記支持体が電気的絶縁体から形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の導体が前記支持体の一方の向かい合う面から他方の向かい合う面に伸びる誘電性の絶縁された通路として形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記支持体の前記面の１つに結合された外付けのヒートシンクを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記支持体を貫通して伸びる形態の通路内の前記導体、前記モジュレータ内の複数のミラー形パッド、及び前記プロセッサ内の複数の導電性パッドを形成するステップを含み、前記通路のそれぞれが前記支持体の一方の面上の前記空間光モジュレータ内の前記ミラー形パッド及び前記支持体の他方の面上の金属パッドに接触することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセッサ上に外部の装置と電気的接触を行う複数のはんだバンプを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
透明な導電層と、前記空間光モジュレータを通して前記導電層と電気的接触を行う液晶層とを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
管状の壁をそれぞれ有する前記各トレンチ、前記壁上に形成された誘電体層、および前記各トレンチ内の導電層を形成するステップを含み、前記誘電体層が前記導電層と前記支持体との間に挟まれ、ミラー形パッドが前記導電層と電気的に接触して前記空間光モジュレータの一部を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
コンデンサが前記支持体を貫通して伸びる絶縁された金属の通路から形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記通路の１つが固体の金属プラグであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記支持体が半導体を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記支持体が絶縁体を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景
本発明は、一般に、空間光モジュレータ及びマイクロプロセッサに関する。
多種多様の電子装置用の比較的小形のディジタルディスプレイについて、増大する要求がある。例えば、携帯電話及び各種の電気機器には、比較的小形のディスプレイに対する要求があり、場合によっては、装置全体が手持ちサイズになるように十分に小形であることが望まれる。これらの装置は、ディスプレイはもとより、種々のアプリケーションを実行するプロセッサベースのシステムを有している。従来は、プリント基板を利用して各種の集積回路チップを編成し、プロセッサと空間光モジュレータ用の回路を実現している。これは、装置の寸法を横方向に広げる傾向があり、最小可能装置寸法を増加させてしまう。
【０００２】
出現している多数のディスプレイの技術により、比較的小形のディスプレイを提供することが可能になっている。例えば、反射式光バルブは、液晶オンシリコン（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）（ＬＣＯＳ）技術に基づいて、成熟したシリコン技術を液晶光学技術と組み合わせることができる。手持ち式携帯電話、パーソナルコンピュータ用の背面投影ディスプレイ、及び家庭用娯楽器具で使用されるようなマイクロディスプレイは、ハイブリッド反射式光モジュレータ技術の応用例である。さらに、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｍａｃｈｉｎｅ社からのグレーティング式光バルブ及びＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社からのＤｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ（ＤＭＭＤ）も、ディスプレイを作るために使用することができる。
【０００３】
空間光モジュレータは、媒体の光学特性を変調して、この媒体が露光される場合に、イメージを表示させることができる。空間光モジュレータの性質は、マイクロプロセッサの性質とは本質的に相反する。マイクロプロセッサは完全にシリコンのディバイスであり、ダイ上に形成することができるとともに、外界と接続するための各種の異なる接点を付けてパッケージされる。空間光モジュレータでは、一対の離間したプレートの間に挟まれた液晶層が使用されている。従来、液晶ベースのディバイス及びマイクロプロセッサをパッケージする要求事項は、著しく異なっていると考えられてきた。
【０００４】
このため、より小形のディスプレイ配列を備えたプロセッサベースのシステムを実現する、マイクロプロセッサと空間光モジュレータとをより好適に一体化する方法に対して継続的な要求がある。
【０００５】
要約
１つの態様によれば、集積回路は、向き合った側面を有する支持体を備えている。空間光モジュレータは、この支持体の一方の側面上に形成される。プロセッサは、この支持体の反対側に形成される。導体が、モジュレータとプロセッサとを支持体を通して電気的に結合する。
【０００６】
別の態様は、添付の詳細な説明及び特許請求の範囲の中に記載されている。
【０００７】
詳細な説明
集積回路は、一方の面上に空間光モジュレータを、反対側の面上にマイクロプロセッサを含んでいる。この空間光モジュレータ及びマイクロプロセッサは、集積回路を通って全面的に伸びる１つ以上の導電性の配線によって電気的に接続される。
【０００８】
図１を参照する。最初に支持体１０がエッチングされて、支持体１０の上側１３に複数の飛び飛びのホールすなわちトレンチ１２が形成される。この支持体１０は、本発明の１つの実施形態では、Ｐ型シリコンの半導体基板によって形成される。あるいはまた、この支持体は、例えば、半導体オーバーインシュレータ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｖｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）（ＳＯＩ）技術によりサファイアを含むことができる。
【０００９】
トレンチ１２を酸化して、図２に示すように、酸化物１４を形成することができる。ここで、酸化されているトレンチ１２は、支持体１０を通ってかなりの距離伸びる比較的深いトレンチとすることができる。例えば、トレンチ１２は、酸化された後、上側１３から裏側１１に向かって支持体１０の厚さの半分以上伸びることができる。あるいはまた、酸化物１４を蒸着することができる。さらに別の代替え例のように、窒化ケイ素を酸化物１４の代わりに使用することができる。
【００１０】
トレンチ１２は、図３に１６で示すように、いわゆるメタルワンメタライゼーション（ｍｅｔａｌ ｏｎｅ ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）を形成する金属被覆層によってカバーされる。このメタルワンメタライゼーション１６は、中間層の誘導体（ＩＬＤ）層及び別の金属被覆層１８によってカバーされる。この別の金属被覆層は、介在する誘電体層が付いた第２、第３及び第４又はそれ以上の金属被覆層を含むことができる。この金属被覆層は、従来のマイクロプロセッサに対して所望の構造と機能とを実現することができる。
【００１１】
この後、トレンチ２０が支持体１０の裏側１１から形成されて、上側１３に前に形成されたトレンチ１２のアレイと結合する。その結果、ホールすなわちトレンチ２０が、支持体１０を完全に貫通して伸びる。これらのトレンチ２０は、裏側１１からの化学的な又はレーザによる除去によって形成することができる。都合がいいことに、これらのトレンチはメタルワンレイヤー（ｍｅｔａｌ ｏｎｅ ｌａｙｅｒ）１６に悪影響を与えない。
【００１２】
この後で、トレンチ２０の露出した面が酸化されて、トレンチ２０の内面をカバーするトレンチの酸化物１４を形成する。この酸化物１４は、蒸着された酸化物とすることもできる。さらに、窒化ケイ素のような他の誘電性材料を酸化物の代わりに又は酸化物に加えて蒸着することができる。これらのトレンチは、本発明の１つの実施形態では、断面の形状が円形に形成することができる。
【００１３】
次に、図６に示すように、トレンチを金属被覆化して、２４で示すように、上側１３から支持体１０の裏側１１へ貫通して伸びる導電性の通路（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｖｉａ）２４を形成する。上側１３では、これらの導電性の通路２４はメタルワンレイヤー１６に電気的に接触し、底部では、これらの通路はミラー形パッド（ｍｉｒｒｏｒ ｐａｄ）２６に電気的に接触する。アルミニウム、銅、及び金を含む各種の従来の材料を利用して、通路２４を形成することができる。さらに、ケイ素化合物のような他の導電性材料を使用することができる。通路２４をコーティング処理によって形成する代わりに、トレンチ２０をほぼ充填する固体の導電性プラグから通路２４を形成することができる。
【００１４】
この後、裏側１１を金属被覆化して、複数の金属パッド２６をパターン形成及び規定する。これらの金属パッド２６は、空間光モジュレータ用にいわゆるメタルゼロレイヤー（ｍｅｔａｌ ｚｅｒｏ ｌａｙｅｒ）すなわちミラー形パッド２６を形成する。金属パッド２６は、液晶オーバーシリコン（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｖｅｒ ｓｉｌｉｃｏｎ）（ＬＣＯＳ）技術を用いて形成することができる。アライメント層２８が、ミラー形パッド２６の上に形成される。このアライメント層２８は、例えば、酸化インジウム錫から形成することができる。液晶材料３０は、透明な上部プレート３４上にコーティングされたアライメント層３２と層２８との間に挟まれている。層３２も、酸化インジウム錫から形成することができる。スペーサ（図示せず）をアライメント層２８と上部プレート３４との間に設けて、所望の間隔を維持する。
【００１５】
ヒートシンク３６を支持体１０の周辺部に固定して、二重矢印で示した光子のモジュレータへの入射に干渉せずに、マイクロプロセッサ及び／又は空間光モジュレータが発生した熱を除いている。電気的接点３８を設けて、アライメント層３２及び２８に電気的に接続している。シール４０を設けて、アライメント層２８と３２との間の液晶材料を保持している。
【００１６】
支持体１０はＰ型シリコンの半導体材料から作ることができ、Ｎ＋型の拡散物５０が金属の相互接続体２４の間に形成される。これらの拡散物５０は、空間光モジュレータの動作をコントロールするトランジスタを形成する。
【００１７】
複数の金属接点４２が、マイクロプロセッサの上部にパターン形成及び規定され、マイクロプロセッサへの入出力接続を可能にされている。本発明の１つの実施形態では、これらの接点４２は、メタルファイブメタライゼーションレイヤー（ｍｅｔａｌ ｆｉｖｅ ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）から形成することができる。本発明の１つの実施形態では、はんだボールすなわちバンプ４４を利用して、マイクロプロセッサの入力部と出力部とをプリント基板４６に接続するフリップチップ形のパッケージを実現することができる。これらのバンプ４４は、通路２４を経由する空間光モジュレータ用の入力／出力接続部も実現することができる。別の実施形態では、テープ自動化ボンディング（ｔａｐｅ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）（ＴＡＢ）システムをバンプ４４に代えて使用することができる。
【００１８】
ミラー形パッド２６は、空間光モジュレータ用のミラーを規定する。液晶材料３０に印加される電位が入射光を変調して、イメージを形成する。これらのイメージを直接観察したり、投影スクリーン上に投影することができる。一般に、金属パッド２６は長方形又は正方形であり、共に長方形のミラーのアレイを形成する。このミラーのアレイは、ミラー上に配置された液晶材料と共にピクセル素子のアレイを規定する。液晶材料３０の透過度は、支持体１０に形成されたＬＣＯＳのアクティブ素子によってコントロールされる。
【００１９】
ダイすなわち支持体１０の両側が使用されるので、いくつかの実施形態では、単一シリコンのダイの利用度を増加させることができる。さらに、マイクロプロセッサと空間光モジュレータとは、接近して並列に配置することができる。ピクセル記憶コンデンサは、通常はシリコンの液晶装置のディスプレイのバックプレーンで大きな領域を占めているが、金属の通路２４と裏側１３の酸化物１４ｂ上のミラー形パッド２６とによって自然に形成される。これにより、電気装置を大きくする必要性を減らすことができ、またピクセルのプレーン処理トランジスタを追加すること又はグラフィックディスプレイコントロール若しくはプロセッサ機能のような他の機能を一体化することが可能となる。いくつかの実施形態は、光学システムを極めて小形にすることにより、フレームシーケンシャルの用途及び多チャネルの用途の両方で、マイクロディスプレイ及び背面投影ディスプレイの中で使用することに特に適している。
【００２０】
絶縁体を使用して支持体１０を形成する場合、酸化物の層又は他の絶縁層を使用して導電性の通路２４を絶縁する必要はない。
【００２１】
本発明を限られた数の実施形態に関して説明してきたが、当業者はこれらの実施形態からの多くの修正例及び変更例を理解されよう。添付した特許請求の範囲が、本発明の真の精神及び範囲の中に入る全てのそのような修正例や変更例をカバーするものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体の支持体の拡大断面図であり、この支持体はエッチングされて、支持体の上側にトレンチのアレイが形成されている。
【図２】図１で形成されたトレンチが酸化された後の拡大断面図である。
【図３】図２に示した酸化されたトレンチが金属被覆されて、中間層の誘電体層及び金属被覆層でカバーされた後の拡大断面図である。
【図４】支持体が貫通されて、支持体を貫通して伸びる複数のホールが形成された後の、図３に示した支持体の拡大断面図である。
【図５】横方向に並んだホールが酸化された後の、図４に示した実施形態の拡大断面図である。
【図６】ホールを金属被覆した後の、図５に示した実施形態の拡大断面図である。
【図７】金属被覆されたホールが表面金属被覆及び研磨された後の、図６に示した実施形態の拡大断面図である。
【図８】本発明の１つの実施形態による、完成した集積回路の拡大断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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