(57)【要約】  無機カラーを含む導電性インターコネクト。導電性インターコネクトは、導電性支持層を含む。導電性インターコネクトは、導電性支持層上に導電材料も含む。導電性インターコネクトは、導電材料を部分的に取り囲む無機カラーをさらに含む。無機カラーは、導電性支持層の側壁上にも配置される。
2016500930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持層と、
前記導電性支持層上の導電材料と、
前記導電材料を部分的に取り囲み、前記導電性支持層の側壁上に配置された無機カラーとを備える、導電性インターコネクト。
【請求項２】
前記無機カラーが、誘電体上に感光性スピンを備える、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項３】
前記無機カラーが、二酸化ケイ素を備える、請求項２に記載の導電性インターコネクト。
【請求項４】
有機カラーの有機材料が、熱プロセスに続いて無機材料に遷移する、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項５】
パッケージング基板の接点に結合された、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項６】
前記導電材料が、導電性支柱として配列された導電材料スタックを備える、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項７】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの半導体基板に結合された、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項８】
フリップチップデバイスの半導体基板に結合された、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項９】
移動電話、セットトップボックス、ミュージックプレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型個人用通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯用データユニット、および／または固定場所データユニット内に統合された、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項１０】
導電性インターコネクトを製作する方法であって、
導電性シード層上に導電材料を製作するステップと、
有機カラーを形成して、前記導電材料を部分的に取り囲むステップと、
前記導電性インターコネクトを加熱して、前記有機カラーを、前記導電材料を部分的に取り囲み導電性支持層の側壁上に配置される無機カラーに遷移させるステップとを含む方法。
【請求項１１】
誘電体材料上の感光性スピンを前記導電材料上に堆積させ、
前記誘電体材料上の前記感光性スピンをパターン形成することによって前記有機カラーを形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電性シード層を半導体基板上に堆積させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電性シード層をエッチングして、前記導電性支持層を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記導電性支持層上に第１の導電層を堆積させ、
前記第１の導電層上に第２の導電層を堆積させ、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間にバリア層を堆積させて、導電材料スタックを形成することによって前記導電材料を製作するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱するステップが、前記導電材料スタックの前記第２の導電層をリフローで接合して、前記有機カラーを、前記導電材料スタックを部分的に取り囲み前記導電性支持層の側壁上に配置される有機材料から遷移させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記導電性インターコネクトを移動電話、セットトップボックス、ミュージックプレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型個人用通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯用データユニット、および／または固定場所データユニット内に統合するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
導電性支持層上の導電材料と、
導電性インターコネクトの前記導電材料および前記導電性支持層を保護するための手段とを備える、導電性インターコネクト。
【請求項１８】
前記導電材料が、導電性支柱として配列される導電材料スタックを備える、請求項１７に記載の導電性インターコネクト。
【請求項１９】
前記導電材料スタックが、銅（Ｃｕ）、セレン（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、および／または金（Ａｕ）から構成される第１の導電層と、トリウム（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｗ）、および／または銀（Ｓｒ）から構成される第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間のバリア層とを備える、請求項１８に記載の導電性インターコネクト。
【請求項２０】
移動電話、セットトップボックス、ミュージックプレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型個人用通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯用データユニット、および／または固定場所データユニット内に統合された、請求項１７に記載の導電性インターコネクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその開示全体が本明細書に明白に組み込まれている、２０１２年１１月２日にＳｕｎらの名前で出願した米国仮特許出願第６１／７２１，８８９号の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【０００２】
本開示は、一般に、半導体デバイス組立品に関する。より詳細には、本開示は、シード層エッチングの間、導電性インターコネクトを保護し、チップ取付けの間、はんだブリッジを防止するための無機カラーを含む導電性インターコネクトに関する。
【背景技術】
【０００３】
フリップチップパッケージングにおいて、集積回路（ＩＣ）（たとえば、ダイ）の能動素子領域は、パッケージ基板に対向する表面上（たとえば、下方）にある。この配列において、ＩＣからのインターコネクト（支柱など）は、パッケージ基板上の接点パッドに電気的に結合することができる。支柱は、銅、スズはんだ、または銀ろうであり得る。銅支柱は、たとえば、図１に示すように、めっき法により製作することができる。
【０００４】
図１に示すように、銅支柱１２０を製作するための電気めっき法１００は、導電性シード層１０４（たとえば、金属）を半導体ウェーハまたはダイ（たとえば、半導体基板）１０２上に堆積させる第１のプロセスを含む。本明細書に説明するように、「半導体基板」という用語は、ダイシングしたウェーハの基板を表すことができ、またはダイシングしていないウェーハの基板を表すことができる。第２のプロセスにおいて、フォトレジスト材料１１０を導電性シード層１０４上に堆積させパターン形成する。次に、電気めっきプロセスにより銅支柱１２０が形成される。銅支柱１２０は、電気めっきプロセスを使用して形成して、銅層１２２およびはんだ層１２４（たとえば、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、またはニッケル（Ｎｉ））を成長させることができる。次いで、フォトレジスト１１０を剥ぎ取る。
【０００５】
電気めっき法１００は、支柱１２０の間の導電性シード層１０４の部分を除去して、アンダーバンプ導電層１３０を形成するシード層エッチングを含む。このエッチングは、すべての方向に導電性シード層１０４を除去する異方性エッチングでよい。支柱１２０の間の導電性シード層１０４を除去すると、誤ったインターコネクト動作を生じる銅支柱１２０の短絡が防止される。残念ながら、エッチングプロセスは、銅層１２２をオーバーエッチングしてアンダーカット１２６を形成する。アンダーカット１２６により、半導体基板１０２上の銅支柱１２０の接触領域が低減する。接触領域の低減により、銅支柱１２０の接続性ならびに完全性が低下することがある。
【０００６】
この例では、アンダーカット１２６は、銅支柱１２０の各側面において３ミクロンの範囲内であり得る。製造所（たとえば、ファウンドリ）の現在の制御制限は、銅支柱１２０のバンプインターコネクトの各側面においてアンダーカットが６ミクロン未満である。アンダーカットの量は、バンプの直径が、たとえば、６０ミクロン未満であるとき、大きな影響を与える。このサイズにおいて、６ミクロンのオーバーエッチングは、結果として銅支柱１２０において１０％〜２０％のロスとなることがある。その結果、細かいピッチ／サイズ設計の銅支柱１２０を製作することは、銅のオーバーエッチングにより困難である。エッチングの後、熱プロセスにより、銅支柱１２０のはんだ層１２４はリフローで接合される。その結果、表面張力により、はんだ層１２４に円形が生じる。
【０００７】
銅支柱１２０の銅層１２２へのアンダーカット１２６を防止するための従来の解決策は、アンダーカット１２６の量を低減するようにエッチングプロセスを変更することを含む。しかし、エッチングプロセスを変更することにより、新たなエッチング機構を生じる基本的なプロセスの変更を伴う。別の従来の解決策は、たとえば、図２に示すように、銅支柱１２０のバンプ径を増大させる。
【０００８】
図２は、半導体基板（たとえば、ＩＣダイ／チップ、フリップチップ）２０２（たとえば、ＩＣデバイス）をパッケージ基板２６０または別の半導体基板に取り付けるためのチップ取付けプロセス２００を示す。図１の半導体基板１０２が上方を向くように方向を合わせているのに対し、図２は下方を向いている半導体基板２０２を示すことに留意されたい。この例では、銅支柱２２０のはんだバンプ２２４ならびに銅層２２２のバンプ径が増大している。しかし、このバンプ径の増大は、バンプピッチ２０４によって限定される。はんだバンプ２２４の間（またははんだバンプ２２４と配線（図示せず）との間）の間隙（たとえば、バンプピッチ２０４）は、増大したバンプ径によって低減するとき、熱プロセスの後、はんだブリッジ２２６が生じて、フリップチップ組立ての間、銅支柱２２０のはんだバンプ２２４をパッケージ基板２６０の接点パッド２６２に結合する。すなわち、接点パッド２６２と銅支柱２２０のはんだバンプ２２４とを結合するフリップチップリフローにより、結果としてはんだバンプ２２４の間にはんだブリッジ２２６が生じる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様により、無機カラーを含む導電性インターコネクトについて説明する。導電性インターコネクトは、導電性支持層を含む。導電性インターコネクトは、導電性支持層上に導電材料も含む。導電性インターコネクトは、導電材料を部分的に取り囲む無機カラーをさらに含む。無機カラーは、導電性支持層の側壁上にも配置される。
【００１０】
本開示の別の態様により、無機カラーを含む導電性インターコネクトを製作するための方法について説明する。方法は、導電性シード層上に導電材料を製作するステップを含む。方法は、導電材料を部分的に取り囲むために有機カラーを形成するステップも含む。方法は、導電性インターコネクトを加熱して有機カラーを、導電材料を部分的に取り囲む無機カラーに遷移させるステップをさらに含む。無機カラーは、導電性インターコネクトの加熱から導電性支持層の側壁上にも配置される。
【００１１】
本開示の他の態様により、無機カラーを含む導電性インターコネクトについて説明する。導電性インターコネクトは、導電性支持層上に導電材料を含む。導電性インターコネクトは、導電性インターコネクトの導電材料および導電性支持層を保護するための手段も含む。
【００１２】
以下の詳細な説明をよりよく理解できるようにするために、以上本開示の特徴および技術的利点についてどちらかと言えば広く概説してきた。本開示の追加の特徴および利点について以下に説明する。本開示の同じ目的を遂行するために本開示が他の構造を修正または設計するための基礎として容易に利用できることが当業者に理解されるべきである。また、そのような同等の構成が添付の特許請求の範囲に記載されている本開示の教示から逸脱しないことも当業者に理解されるべきである。本開示の特性であると確信される新規の特徴は、その構成と動作の方法の両方に関して、他の目的および利点とともに、添付の図に関連して考察されたとき、以下の説明からよりよく理解されよう。しかし、図の各々は、例示および説明だけのために提供され、本開示の限定の定義とすることが意図されていないことを明白に理解されたい。
【００１３】
本開示の特徴、性質、および利点は、同じ参照文字がそれに応じて全体を通して識別される図面と併せて参照されるとき、以下に記載する詳細な説明からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】銅支柱を製作するための従来のめっき法を示す構成図である。
【図２】はんだブリッジが形成されるパッケージ基板にフリップチップを取り付けるための従来の組立てプロセスを示す構成図である。
【図３】本開示の一態様による、無機カラーを含む導電性インターコネクトを製作するためのめっき法を示す構成図であり、無機カラーを含む導電性インターコネクトの例示的な実施形態をさらに示す。
【図４】本開示の一態様による、導電性インターコネクトを使用してパッケージ基板にフリップチップを取り付けるための組立てプロセスを示す構成図であり、無機カラーを有する導電性インターコネクトを含むフリップチップパッケージの例示的な実施形態をさらに示す。
【図５】本開示の別の態様による、無機カラーを含む導電性インターコネクトを製作するためのめっき法を示す構成図であり、無機カラーによって取り囲まれた単一の導電材料を含む導電性インターコネクトの例示的な実施形態をさらに示す。
【図６】本開示の別の態様による、導電性インターコネクトを使用してパッケージ基板にフリップチップを取り付けるための組立てプロセスを示す構成図であり、無機カラーを有する導電性インターコネクトを含むフリップチップパッケージの例示的な実施形態をさらに示す。
【図７】本開示の一態様による、無機カラーを含む導電性インターコネクトを製作するための方法を示す構成図である。
【図８】本開示の無機カラーを含む導電性インターコネクトを有利に採用することができる例示的なワイヤレス通信システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面に関連して、以下に記載する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されており、本明細書に説明する概念を実施することができる唯一の構成を表すことは意図されていない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供する目的で具体的な詳細を含む。しかし、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしで実施できることが当業者には明らかであろう。場合により、よく知られた構造および構成要素が、そのような概念を曖昧にすることを避けるために構成図の形態で示される。本明細書に説明するように、「および／または」という用語の使用は、「包含的なまたは」を表すことが意図されており、「または」という用語の使用は、「排他的なまたは」を表すことが意図されている。
【００１６】
本出願の態様は、集積回路（ＩＣ）デバイス（たとえば、フリップチップデバイスまたは微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス）の改良された組立品のための解決策を提供する。たとえば、図１および図２に示すように、導電性シード層１０４を除去するための異方性エッチングが、銅支柱１２０の間の短絡を防止するために実施される。残念ながら、このエッチングプロセスは、支柱１２０の銅層１２２および導電性シード層１０４をオーバーエッチングしてアンダーカット１２６も形成する。さらに、アンダーカット１２６は、半導体基板１０２上の銅支柱１２０の接触領域を低減する。接触領域の低減により、銅支柱１２０の接続性ならびに完全性が低下することがある。
【００１７】
銅層１２２へのアンダーカット１２６を防止するための従来の解決策は、アンダーカット１２６の量を低減するためにエッチングプロセスを変更することを含む。しかし、エッチングプロセスを変更することにより、新たなエッチング機構を生じる基本的なプロセス変更を伴う。別の従来の解決策は、たとえば、図２に示すように、銅支柱のバンプ径を増大させることである。しかし、バンプ径を増大させることは、バンプピッチ２０４によって限定される。はんだバンプ２２４の間の間隙（たとえば、バンプピッチ２０４）は、バンプ径の増大により低減するとき、はんだブリッジ２２６が熱プロセス後に生じて、フリップチップ組立ての間、銅支柱２２０のはんだバンプ２２４をパッケージ基板２６０の接点パッド２６２に結合する。
【００１８】
本開示の一態様は、シード層エッチングの間、導電性インターコネクトを保護するために無機カラーを提供する。無機カラーは、チップ取付けの間、はんだブリッジが形成されるのを防止する。図３は、本開示の一態様による、無機カラー３５０を含む導電性インターコネクト３４０を製作するためのめっき法３００を示す構成図である。
【００１９】
図３に示すように、図１の従来のプロセスは、半導体基板（ウェーハまたはダイ）３０２上に堆積させた導電性シード層３０４上に導電材料スタック３２０を形成するのに使用することができる。一構成において、導電材料スタック３２０は、フォトレジストの剥ぎ取りに続いて導電性インターコネクトを形成するのに使用される。導電材料スタック３２０は、電気めっき法を使用して形成して、たとえば、導電性支柱として配列された第１の導電層３２２および第２の導電層３２４を成長させることができる。第１の導電層３２２は、限定はされないが、銅（Ｃｕ）、セレン（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、または熱処理（たとえば、リフロー）の間溶融しない他の同様のめっき金属を含むことができる。第２の導電層３２４は、限定はされないが、トリウム（Ｔｈ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）および／または銀（Ａｇ）、または熱処理（たとえば、リフロー）の間溶融する他の同様のめっき金属または合金を含むことができる。
【００２０】
本開示の別の態様において、バリア層（図示せず）を第１の導電層３２２と第２の導電層３２４との間に堆積させることができる。第１の導電層３２２の厚さは、数ミクロンから数百ミクロンの範囲内にあり得る。第２の導電層３２４の厚さは、数ミクロンから数百ミクロンの範囲内にあり得る。次に、誘電体材料３０６上の有機スピンを導電性シード層３０４および導電材料スタック３２０上に塗布することができる。一構成において、誘電体材料３０６上の有機スピンは、熱プロセスに続いて有機材料から無機材料に遷移する誘電体材料上の感光性スピンである。材料の例には、ＡＺ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓからの誘電体（ＰＳＯＤ）上の感光性スピンがある。
【００２１】
図３にさらに示すように、誘電体材料３０６上の有機スピンは、たとえば、フォトリソグラフィープロセスを使用してパターン形成して、有機カラー３１０を形成する。有機カラー３１０の厚さは、数百ナノメートルから数ミクロンまでの範囲内であり得る。次に、導電性シード層３０４をエッチングして、導電性支持層３３０を形成する。このプロセスは、導電性シード層３０４の過剰な残存部分により、誤ったインターコネクト動作が生じることがあるので、導電性シード層３０４をすべての方向に除去する異方性エッチングを使用して実施することができる。しかし、この実施形態において、有機カラー３１０は、導電材料スタック３２０の第１の導電層３２２および導電性支持層３３０を図１に示すオーバーエッチングから保護する。最後に、熱プロセスを実施して、導電材料スタック３２０の第２の導電層３２４をリフローで接合し、それによって導電性インターコネクト３４０を形成する。表面張力により、第２の導電層３２４に円形が生じる。導電材料スタック３２０を単一の導電材料５２０／６２０に置き換える代替実施形態を図５および図６に示す。
【００２２】
一構成において、熱プロセスにより、有機材料から、組成が、たとえば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）に類似し得る無機材料への有機カラー３１０の誘電体材料３０６上のスピンの遷移が生じる。この構成において、無機材料は、導電性インターコネクト３４０を部分的に取り囲む無機カラー３５０を形成する。本開示の一態様において、無機カラー３５０は、熱プロセスの間、熱クロスリンク反応を示す、シリコンを含む、硬化性無機材料から構成される。その結果、無機カラー３５０を形成するための熱プロセスにより、硬化して無機カラー３５０となる前に、誘電体材料３０６上のスピンが導電性支持層３３０の側壁上に流れる。
【００２３】
本開示の一態様において、熱処理の間の熱クロスリンク反応により、有機カラー３１０の誘電体材料３０６上のスピンは、導電性シード層３０４上に流れる。本開示のこの態様において、熱クロスリンク反応とは、誘電体材料３０６上のスピンのより小さい分子を結合して、無機カラー３５０の硬化した固体物質を形成する大きい網状組織にする化学反応のことである。すなわち、熱処理により、誘電体材料３０６上のスピンが導電性支持層３３０の側壁上に流れることができる。
【００２４】
その上、無機カラー３５０は、熱伝導性に優れている。導電性インターコネクト３４０を含む、半導体基板３０２は、集積回路（ＩＣ）デバイスパッケージに組み立てることができる。この構成において、無機カラー３５０は、組み立てられたパッケージのアンダーフィルおよび／または成形材料など、導電性インターコネクト３４０の周りの他の有機材料と比較したとき、放熱路の向上をもたらす。したがって、熱が導電性インターコネクト３４０の無機カラー３５０を通じて容易に放散される。さらに、無機カラー３５０は、高温に耐えることができる。
【００２５】
図４は、本開示の一態様による、導電性インターコネクト４４０を使用してパッケージ基板４６０に半導体基板（たとえば、フリップチップデバイスやＭＥＭＳデバイスなどのＩＣデバイス）４０２を取り付けるための組立てプロセス４００を示す構成図である。この構成において、半導体基板４０２は、図３に示すプロセスによって形成され、ある距離（たとえば、インターコネクトピッチ４０６）だけ分離された導電性インターコネクト４４０を含む。代表的には、導電性インターコネクト４４０は、導電性支持層４３０上に形成され、無機カラー４５０によって取り囲まれた第１の導電層４２２および第２の導電層４２４の導電材料スタックを含む。リフローに続いて、導電性インターコネクト４４０の第２の導電層４２４は、パッケージ基板４６０の接点パッド４６２に結合する。
【００２６】
本開示のこの態様において、無機カラー４５０の使用により、第１の導電層４２２へのいずれかのアンダーカットをなくすまたは低減するために、シード層エッチングの間、導電性インターコネクト４４０の第１の導電層４２２の組成が保護される。第１の導電層４２２の組成を保護することにより、導電性インターコネクト４４０の極度に低いＫ（ＥＬＫ）のロバスト性が増大し、インターコネクトの疲労寿命が向上する。さらに、無機カラー４５０は、図２に示すはんだブリッジの問題を防止する。はんだブリッジの問題がなくなることにより、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスならびにフリップチップデバイスなどのデバイスの細かいピッチ／サイズ設計を支持するためのインターコネクトピッチ４０６がさらに低減することが可能になる。さらに、アンダーカットをなくすことにより、導電性インターコネクト４４０の第１の導電層４２２の直径を維持して、導電性インターコネクト４４０から半導体基板４０２への接触領域の増大をもたらす。接触領域の増大により、導電性インターコネクト４４０の接続性ならびに完全性が向上することができる。
【００２７】
図５は、本開示の別の態様による、無機カラー５５０を含む導電性インターコネクト５４０を製作するためのめっき法５００を示す構成図である。導電性インターコネクト５４０の例示的な実施形態が、半導体基板５０２によって支持される。導電性インターコネクト５４０は、単一の導電材料５２０および導電性支持層５３０の側壁を取り囲む無機カラー５５０を含む。
【００２８】
図５に示すように、図１の従来のプロセスをフォトレジストパターン５０８を形成するのに使用することができる。ステップ３において、単一の導電材料５２０が、フォトレジストパターン５０８内および半導体基板（ウェーハまたはダイ）５０２上に堆積させた導電性シード層５０４上に電気めっきされる。ステップ４において、フォトレジストパターン５０８を剥ぎ取って、単一の導電材料５２０および導電性シード層５０４を露出させる。ステップ５〜７は、図３のステップ５〜７と同様であるが、しかし、単一の導電材料５２０が、導電材料スタック３２０の代わりに提供される。ステップ８に示すように、導電性インターコネクト５４０は、単一の導電材料５２０を含み、単一の導電材料５２０は、熱プロセスの間、無機カラー５５０を形成するためにリフローで接合されない。熱プロセスにより、硬化して無機カラー５５０になる前に、誘電体材料５０６上のスピンが導電性支持層５３０の側壁上に流れて、ステップ８に示すように、導電性インターコネクト５４０の形成が完了する。
【００２９】
図６は、本開示の一態様による、導電性インターコネクト６４０を使用してパッケージ基板６６０に半導体基板（たとえば、フリップチップデバイスやＭＥＭＳデバイスなどのＩＣデバイス）６０２を取り付けるための組立てプロセス６００を示す構成図である。この構成において、半導体基板６０２は、図５に示すプロセスによって形成され、ある距離（たとえば、インターコネクトピッチ６０６）だけ分離された導電性インターコネクト６４０を含む。代表的には、導電性インターコネクト６４０は、導電性支持層６３０上に形成され、無機カラー６５０によって取り囲まれた単一の導電材料６２０を含む。この構成において、導電性インターコネクト６４０の単一の導電材料６２０は、十分な量の熱および圧力を加えて導電性パッド６６２に結合するための熱圧着ボンディングまたは他の同様のプロセスを使用して導電性パッド６６２に直接接合することができる。熱圧着ボンディングに続いて、導電性インターコネクト６４０の単一の導電材料６２０が、導電性パッド６６２に結合して、半導体基板６０２をパッケージ基板６６０に接合する。
【００３０】
図７は、本開示の一態様による、無機カラーを含む導電性インターコネクトを製作するための方法７００を示す構成図である。ブロック７１０において、導電材料が導電性シード層上に製作される。たとえば、図３に示すように、導電材料スタック３２０が、半導体基板３０２上に堆積させた導電性シード層３０４上に形成される。一構成において、導電材料スタック３２０は、フォトレジストの剥ぎ取りに続いて導電性インターコネクトを形成するのに使用される。導電材料スタック３２０は、電気めっき法を使用して形成して、第１の導電層３２２（たとえば、銅（Ｃｕ）、セレン（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ））および第２の導電層３２４（たとえば、トリウム（Ｔｈ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、および／または銀（Ａｇ））を成長させることができる。あるいは、単一の導電材料５２０を、図５に示すように、半導体基板５０２上に堆積させた導電性シード層５０４上に製作する。
【００３１】
ブロック７１２において、有機カラーが導電材料を部分的に取り囲むように形成される。たとえば、図３に示すように、誘電体材料３０６上の有機スピンを導電性シード層３０４および導電材料スタック３２０上に塗布することができる。誘電体材料３０６上の有機スピンは、たとえば、フォトリソグラフィープロセスを使用してパターン形成して、有機カラー３１０を形成する。あるいは、誘電体材料５０６上の有機スピンを導電性シード層５０４および単一の導電材料５２０上に塗布する。フォトリソグラフィープロセスにより、図５に示すように、単一の導電材料５２０の周りに有機カラー５１０が形成される。ブロック７１４において、導電性シード層をエッチングして、導電性支持層を形成する。たとえば、図３に示すように、導電性シード層３０４をエッチングして、導電性支持層３３０を形成する。図５に示すように、導電性シード層５０４をエッチングして、導電性支持層５３０を形成する。
【００３２】
図７を再度参照し、ブロック７１６において、導電性インターコネクトが熱プロセスを受けて（たとえば、加熱されて）、有機カラーを、導電材料を部分的に取り囲む無機カラーに遷移させる。無機カラーが導電性支持層の側壁上に配置される。図３に示す構成において、無機カラー３５０は、熱プロセスの間、熱クロスリンク反応を示す硬化性無機材料から構成される。その結果、無機カラー３５０を形成するための熱プロセスにより、硬化して無機カラー３５０になる前に誘電体材料３０６上のスピンが導電性支持層３３０の側壁上に流れる。
【００３３】
したがって、図７の方法７００は、図３および図４に関連して上に説明した構造および構成要素によって実行することができる。あるいは、図６に示すように、誘電体材料５０６上のスピンが導電性シード層５０４および単一の導電材料５２０に塗布される。誘電体材料５０６上の有機スピンは、たとえば、フォトリソグラフィープロセスを使用してパターン形成して、有機カラー５１０を形成する。次いで、導電性シード層５０４をエッチングして、導電性支持層５３０を形成する。熱プロセスにより、誘電体材料５０６上のスピンが、図５に示すように、硬化して無機カラー５５０になる前に導電性支持層５３０の側壁上に流れる。この代替方法は、図５および図６に関連して説明した構造および構成要素によって実行することができる。
【００３４】
述べたように、シード層のエッチングプロセスの間、導電材料のエッチングロスが、たとえば、図３〜図７に示すように導電性インターコネクト形成プロセスの間、導電材料には懸念されることである。方法７００は、シード層のエッチングプロセスの間、導電材料スタック３２０の第１の導電材料５２２または単一の導電材料５２０を保護することができる。めっきフォトレジストを剥ぎ取った後、誘電体材料３０６／５０６上の有機スピン（たとえば、誘電体材料上の感光性スピン）は、導電材料スタック３２０または単一の導電材料５２０上に被覆される。この誘電体材料３０６／５０６は、フォトリソグラフィープロセスを使用してパターン形成して、導電材料スタック３２０または単一の導電材料５２０の周りにカラー構造（たとえば、有機カラー３１０／５１０）を有する有機材料を形成する。シードエッチングの間、有機カラー３１０／５１０は、導電材料スタック３２０または単一の導電材料５２０をオーバーエッチングから保護することができる。図３に示すように、熱プロセスにより、導電材料スタック３２０の第２の導電層３２４をリフローで接合して、無機カラー３５０を含む導電性インターコネクト３４０を形成する。図５に示すように、導電性インターコネクト５４０は、単一の導電材料５２０を含み、単一の導電材料５２０は、無機カラー５５０を形成するために熱プロセスの間リフローで接合されない。
【００３５】
本開示のこの態様において、熱プロセスにより、有機材料から二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの無機材料への誘電体材料３０６／５０６上のスピンの遷移が生じる。さらに、熱プロセスにより、誘電体材料３０６／５０６上のスピンが導電性支持層３３０／５３０の側壁上に流れて、無機カラー３５０／５５０を形成する。導電材料スタック３２０の周りの無機カラー３５０は、半導体チップ組立ての間のはんだブリッジの問題も防止する。はんだブリッジの問題をなくすことにより、半導体デバイスの細かいピッチ／サイズ設計を支持するインターコネクトピッチの一層の低減が可能になる。さらに、アンダーカットをなくすことにより、導電性インターコネクト４４０／５４０の第１の導電層４２２または単一の導電材料５２０の直径が維持される。この構成により、半導体基板４０２／５０２への導電性インターコネクト４４０／５４０の接触領域の増大がもたらされる。接触領域の増大により、導電性インターコネクト４４０／５４０の接続性ならびに完全性が向上する。
【００３６】
一構成において、導電性インターコネクトは、導電性支持層上に導電材料を含む。導電性インターコネクトは、導電性インターコネクトの導電材料および導電性支持層を保護するための手段も含む。保護手段は、導電材料を部分的に取り囲むことができ、導電性支持層の側壁上に配置される。一態様において、保護手段は、保護手段によって列挙される機能を実施するように構成された無機カラー３５０／４５０／５５０／６５０であり得る。別の態様において、上述の手段は、上述の手段によって列挙される機能を実施するように構成された任意の構成要素または任意の構造であり得る。
【００３７】
図８は、無機カラーを含む開示された導電性インターコネクトの構成を有利に採用することができる、例示的なワイヤレス通信システム８００を示す。例示のために、図８は、３つの遠隔ユニット８２０、８３０、および８５０ならびに２つの基地局８４０を示す。ワイヤレス通信システムは、さらにより多くの遠隔ユニットおよび基地局を有することができることが認識されよう。遠隔ユニット８２０、８３０、および８５０は、それぞれ導電性インターコネクト８２５Ａ、８２５Ｂ、および８２５Ｃを含む。図８は、基地局８４０ならびに遠隔ユニット８２０、８３０、および８５０からの前方リンク信号８８０ならびに遠隔ユニット８２０、８３０、および８５０から基地局８４０への逆方向リンク信号８９０を示す。
【００３８】
図８において、遠隔ユニット８２０は移動電話として示され、遠隔ユニット８３０は携帯用コンピュータとして示され、遠隔ユニット８５０はワイヤレス局所ループシステム内の固定場所遠隔ユニットとして示される。たとえば、遠隔ユニットは、携帯電話、携帯型個人用通信システム（ＰＣＳ）ユニット、セットトップボックス、ミュージックプレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、個人用データアシスタントなどの携帯用データユニット、またはメーター表示機器などの固定場所データユニットであり得る。図８は、本開示の教示による導電性インターコネクトを採用することができる遠隔ユニットを示すが、本開示は、これらの例示的な図示するユニットに限定されない。たとえば、本開示の構成による導電性インターコネクトは、任意のデバイスに適切に採用することができる。
【００３９】
具体的な回路について記載したが、開示された回路がすべて、開示された構成を実施する必要がないことが当業者には理解されよう。その上、本開示に焦点を当てることを維持するために、ある一定のよく知られた回路については説明していない。同様に、「上部の」または「下部の」という相対的な用語が使用されているが、これらの用語は非制限的である。たとえば、デバイスを９０度回転した場合、「上部の」および「下部の」という用語は、「左端の」および「右端の」位置を表すことになる。
【００４０】
本明細書の開示に関連して説明した、様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施することができることを当業者はさらに理解されよう。このハードウェアとソフトウェアとの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、一般的にそれらの機能性の点で上に説明してきた。そのような機能性をハードウェアまたはソフトウェアとして実施するかどうかは、特定の用途およびシステム全体に課される設計上の制約による。説明した機能性を各特定の用途に対して様々なやり方で当業者は実施することができるが、そのような実施の決定は、本開示の範囲から逸脱させると解釈してはならない。
【００４１】
本明細書の開示に関連して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアに、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールに、または２つの組合せに直接埋め込むことができる。
【００４２】
本明細書に説明した方法論は、用途により、様々な構成要素によって実施することができる。たとえば、これらの方法論は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せで実施することができる。ハードウェアの実施には、処理ユニットは、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、制御器、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書に説明した機能を実施するように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組合せ内で実施することができる。
【００４３】
ファームウェアおよび／またはソフトウェアの実施には、方法論は、本明細書に説明した機能を実施するモジュール（たとえば、手順や機能など）を用いて実施することができる。命令を有形に具現化する任意の機械可読媒体は、本明細書に説明した方法論を実施するのに使用することができる。たとえば、ソフトウェアコードは、メモリに格納し、プロセッサユニットによって実行することができる。メモリは、プロセッサユニット内で、またはプロセッサユニットの外部で実施することができる。本明細書では、「メモリ」という用語は、長期、短期、揮発性、不揮発性、または他のメモリの任意の種類を表し、メモリの任意の特定の種類もしくはメモリの数、またはメモリが格納される媒体の種類に限定されない。
【００４４】
ファームウェアおよび／またはソフトウェアで実施される場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に格納することができる。例には、データ構造で符号化されたコンピュータ可読媒体およびコンピュータプログラムで符号化されたコンピュータ可読媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は、物理的コンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体であり得る。例として、限定ではなく、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを格納するのに使用することができ、コンピュータによってアクセスすることができる任意の他の媒体を備えることができる。本明細書では、ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピディスク（ｄｉｓｋ）およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、この場合、ディスク（ｄｉｓｋ）が通常はデータを磁気的に再現し、ディスク（ｄｉｓｃ）がレーザを用いて光学的にデータを再現する。上記の組合せは、コンピュータ可読媒体の範囲内にも含まれるべきである。
【００４５】
コンピュータ可読媒体上への格納に加えて、命令および／またはデータは、通信装置に含まれる伝送媒体上に信号として提供することができる。たとえば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有する送受信機を含むことができる。命令およびデータは、１つまたは複数のプロセッサに特許請求の範囲に概説されている機能を実施させるように構成される。
【００４６】
本開示およびその利点について詳細に説明してきたが、様々な変更、代替および改変を添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の技術から逸脱することなく本明細書において加えることができることを理解されたい。たとえば、「上記の」および「以下の」など、関係語が基板または電子デバイスに関して使用される。もちろん、基板または電子デバイスを裏返した場合、上記のは、以下のになり、逆も同様である。さらに、横に向けた場合、上記のおよび以下のは、基板または電子デバイスの側面を表すことができる。その上、本出願の範囲は、本明細書に説明したプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることが意図されていない。本明細書に説明した対応する実施形態と実質的に同じ機能を実施しまたは実質的に同じ結果を達成する、現在存在するまたは後に開発される、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップは、本開示により利用できることを、当業者は本開示から容易に理解されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、それらの範囲内に、そのようなプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００４７】
１０２  半導体基板
１０４  導電性シード層
１１０  フォトレジスト層
１２０  銅支柱
１２２  銅層
１２４  はんだ層
１２６  アンダーカット
１３０  アンダーバンプ導電層
２０２  半導体基板
２０４  バンプピッチ
２２０  銅支柱
２２２  銅層
２２４  はんだバンプ
２２６  はんだブリッジ
２６０  パッケージ基板
２６２  接点パッド
３０２  半導体基板
３０４  導電性シード層
３０６  誘電体材料
３１０  有機カラー
３２０  導電材料スタック
３２２  第１の導電層
３２４  第２の導電層
３３０  導電性支持層
３４０  導電性インターコネクト
３５０  無機カラー
４０２  半導体基板
４０６  インターコネクトピッチ
４２２  第１の導電層
４２４  第２の導電層
４３０  導電性支持層
４４０  導電性インターコネクト
４５０  無機カラー
４６０  パッケージ基板
４６２  接点パッド
５０２  半導体基板
５０４  導電性シード層
５０６  誘電体材料
５０８  フォトレジストパターン
５１０  有機カラー
５２０  単一の導電材料
５３０  導電性支持層
５４０  導電性インターコネクト
５５０  無機カラー
６０２  半導体基板
６０６  インターコネクトピッチ
６２０  単一の導電材料
６３０  導電性支持層
６４０  導電性インターコネクト
６５０  無機カラー
６６０  パッケージ基板
６６２  導電性パッド
８００  ワイヤレス通信システム
８２０、８３０、８５０  遠隔ユニット
８２５Ａ、８２５Ｂ、８２５Ｃ  導電性インターコネクト
８４０  基地局
８８０  前方リンク信号
８９０  逆方向リンク信号
【図１】
2016500930.tif 000003
【図２】
2016500930.tif 000004
【図３】
2016500930.tif 000005
【図４】
2016500930.tif 000006
【図５】
2016500930.tif 000007
【図６】
2016500930.tif 000008
【図７】
2016500930.tif 000009
【図８】
2016500930.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月15日(2014.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の導電性支持層と、
前記導電性支持層上の導電材料と、
前記導電材料を部分的に取り囲み、前記導電性支持層の側壁上に配置され、前記半導体基板に直接接触する無機カラーとを備える、導電性インターコネクト。
【請求項２】
前記無機カラーが、熱プロセスに応答して無機となるように構成された誘電体材料上のある種の感光性スピンから作製される、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項３】
前記無機カラーが、二酸化ケイ素を備える、請求項２に記載の導電性インターコネクト。
【請求項４】
前記無機カラーが、熱プロセスに続いて無機材料に遷移するある種の有機材料で作製される、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項５】
パッケージング基板の接点パッドに結合された、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項６】
前記導電材料が、導電性支柱として配列された導電材料スタックを備える、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項７】
前記半導体基板が、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス用である、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項８】
前記半導体基板が、フリップチップデバイス用である、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項９】
移動電話、セットトップボックス、ミュージックプレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型個人用通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯用データユニット、および／または固定場所データユニット内に統合された、請求項１に記載の導電性インターコネクト。
【請求項１０】
導電性インターコネクトを製作する方法であって、
半導体基板上に導電性シード層を堆積させるステップと、
前記導電性シード層上に導電材料を製作するステップと、
有機カラーを形成して、前記導電材料を部分的に取り囲むステップと、
前記導電材料の第２の導電層および前記有機カラーを加熱して、前記有機カラーを、前記導電材料を部分的に取り囲む無機カラーに遷移させるステップとを含み、前記無機カラーが、前記導電性シード層からエッチングされた導電性支持層の側壁上に配置され、前記半導体基板に直接接触する、方法。
【請求項１１】
誘電体材料上の感光性スピンを前記導電材料上に堆積させ、
前記誘電体材料上の前記感光性スピンをパターン形成することによって前記有機カラーを形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電性シード層を前記形成するステップが、前記導電性シード層を前記半導体基板上に堆積させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電性シード層をエッチングして、前記導電性支持層を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記導電性支持層上に第１の導電層を堆積させ、
前記第１の導電層上に前記第２の導電層を堆積させ、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間にバリア層を堆積させて、導電材料スタックを形成することによって前記導電材料を製作するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記導電材料スタックの前記第２の導電層を、前記加熱するステップの間、リフローで接合するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記導電性インターコネクトを移動電話、セットトップボックス、ミュージックプレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型個人用通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯用データユニット、および／または固定場所データユニット内に統合するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
半導体基板上に形成された導電性支持層上の導電材料と、
導電性インターコネクトの前記導電材料および前記導電性支持層を保護するための手段であって、前記半導体基板に直接接触する手段とを備える、導電性インターコネクト。
【請求項１８】
前記導電材料が、導電性支柱として配列される導電材料スタックを備える、請求項１７に記載の導電性インターコネクト。
【請求項１９】
前記導電材料スタックが、銅（Ｃｕ）、セレン（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、および／または金（Ａｕ）から構成される第１の導電層と、トリウム（Ｔｈ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、および／または銀（Ａｇ）から構成される第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間のバリア層とを備える、請求項１８に記載の導電性インターコネクト。
【請求項２０】
移動電話、セットトップボックス、ミュージックプレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型個人用通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯用データユニット、および／または固定場所データユニット内に統合された、請求項１７に記載の導電性インターコネクト。
【国際調査報告】
2016500930.tif 000011
2016500930.tif 000012
2016500930.tif 000013
2016500930.tif 000014
2016500930.tif 000015