Vía de interconexión de baja resistencia a través de una oblea.

Una oblea (3) que comprende una vía (7) de interconexión a través de la oblea desde una cara superior (4)hasta una cara inferior (5) de la oblea (3),

en la que la vía (7) de interconexión a través de la oblea comprendeun agujero (9) de interconexión a través de la oblea que tiene una pared lateral (11) cubierta parcialmente almenos con un primer revestimiento conductor (25), en la que el agujero (9) de interconexión a través de laoblea comprende al menos una primera porción (13) y una segunda porción (14) que forma un estrechamiento(23) con al menos una pared lateral inclinada superior (20) que se ensancha hacia fuera hacia la cara superioren el agujero (9) de interconexión a través de la oblea caracterizada porque dicha primera porción tiene unapared lateral sustancialmente vertical (16).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2008/050794.

Solicitante: AAC MICROTEC AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: DAG HAMMARSKJÖLDS VAG 54 B 751 73 UPPSALA SUECIA.

Inventor/es: NILSSON, PETER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B81B7/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B81 TECNOLOGIA DE LAS MICROESTRUCTURAS.B81B DISPOSITIVOS O SISTEMAS DE MICROESTRUCTURA, p. ej. DISPOSITIVOS MICROMECANICOS (elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos en sí H01L 41/00). › Sistemas de microestructura.
  • H01L21/768 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › Fijación de interconexiones que sirvan para conducir la corriente entre componentes separados en el interior de un dispositivo.
  • H01L23/48 H01L […] › H01L 23/00 Detalles de dispositivos semiconductores o de otros dispositivos de estado sólido (H01L 25/00 tiene prioridad). › Disposiciones para conducir la corriente eléctrica hacia o desde el cuerpo de estado sólido durante su funcionamiento, p. ej. hilos de conexión o bornes.
  • H01L23/52 H01L 23/00 […] › Disposiciones para conducir la corriente eléctrica en el interior del dispositivo durante su funcionamiento, de un componente a otro.
  • H05K3/40 H […] › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS (detalles de instrumentos o detalles comparables de otros aparatos no previstos en otro lugar G12B; circuitos de película delgada o de película gruesa H01L 27/01, H01L 27/13; medios no impresos para realizar conexiones con o entre circuitos impresos H01R; envolturas o detalles de realización de tipos particulares de aparatos, ver las subclases apropiadas; procedimientos que sólo comprenden una técnica prevista en otro lugar, p. ej. calefacción, pulverización, ver la subclase apropiada). › H05K 3/00 Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos (producción por vía fotomecánica de superficies texturadas, materiales a este efecto o sus originales, aparellajes especialmente adaptados a este efecto, en general G03F; que implican la fabricación de dispositivos semiconductores H01L). › Fabricación de elementos impresos destinados a realizar conexiones eléctricas con o entre circuitos impresos.
  • H05K3/42 H05K 3/00 […] › Agujeros de paso metalizados.

PDF original: ES-2386008_T3.pdf

 

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Vía de interconexión de baja resistencia a través de una oblea.

Fragmento de la descripción:

Vía de interconexión de baja resistencia a través de una oblea Campo técnico de la invención La presente invención versa acerca de conexiones eléctricamente conductoras a través de una oblea utilizado para dispositivos electrónicos, tales como una oblea de silicio o una oblea de vidrio.

Antecedentes de la invención En microelectrónica se está aumentando la densidad de los dispositivos con circuitos integrados a una tasa elevada. En 1965, la Ley de Moore predijo que el número de transistores por chip se duplicaría cada 2 años, y el desarrollo de la microelectrónica efectivamente ha satisfecho aproximadamente esta predicción. Sin embargo, la implementación de una miniaturización adicional de circuitos integrados es costosa y los circuitos cada vez más complejos requieren un número creciente de cables de I/O, lo que complica el contacto y el embalaje de los dispositivos. Por lo tanto, son necesarios otros medios para obtener una mayor densidad de dispositivos. Una alternativa emergente es aumentar la densidad de dispositivos por área unitaria al apilar dispositivos uno encima del otro. En la actualidad, los dispositivos apilados están interconectados generalmente mediante unión por hilos, que es un procedimiento complejo que requiere una gran cantidad de espacio en el dispositivo y cables de conexión innecesariamente largos. Además, la unión por hilos proporciona habitualmente una resistencia bastante elevada y puede ser poco fiable.

Un derivado de la microelectrónica son los sistemas microelectromecánicos (MEMS) , en los que se puede mejorar la funcionalidad de los sistemas o de las tecnologías microelectrónicas. En los MEMS, los circuitos integrados están integrados, por ejemplo, con funciones mecánicas, químicas, biológicas, o en base al vasto conocimiento del procesamiento microelectrónico, se fabrican sistemas microelectromecánicos tales como acelerómetros, sensores o biochips. Muchos de estos sistemas microelectromecánicos se extienden en las 3 dimensiones para obtener las funcionalidades deseadas.

Como en microelectrónica, las estructuras de MEMS están fabricadas principalmente utilizando obleas de silicio como sustratos, pero se están empezando a utilizar más extensamente, por ejemplo, otros materiales, polímeros, cerámica, y vidrio semiconductores. Acompañando al interés creciente para fabricar estructuras microelectrónicas y de MEMS tridimensionales hay un interés creciente en fabricar interconectores eléctricos entre la cara frontal y la cara trasera de los sustratos u obleas de la estructura tridimensional, es decir, las denominadas “vías de interconexión a través de la oblea”. Utilizando estas, se evita una unión por hilos, poco fiable y costosa, y se puede aumentar la densidad de los interconectores. Las vías de interconexión a través de la oblea deberían ocupar un área tan pequeña como sea posible en las obleas y la resistencia de los interconectores eléctricos debería ser baja. Además, el procesamiento de las vías de interconexión a través de obleas debería ser compatible con tecnologías convencionales de procesamiento en el campo.

Se han dado a conocer distintos diseños de vías de interconexión a través de la oblea, y las estrategias para realizar la vía de interconexión pueden ser divididas en dos categorías. En la primera categoría las vías de interconexión a través de la oblea están formadas por el material de la oblea, por ejemplo, una vía de interconexión semiconductora dopada. En la segunda categoría se forma un agujero de interconexión a través de la oblea en la oblea utilizando, por ejemplo, ablación láser, perforación, ataque químico húmedo o ataque químico en seco. A partir de entonces, se deposita un material conductor, por ejemplo, utilizando un procedimiento de deposición de vapor físico (PVD) , al menos en las paredes laterales del agujero de interconexión a través de la oblea. Para aumentar el área de corte transversal de la vía de interconexión conductora a través de la oblea (para reducir la resistencia eléctrica) habitualmente se depositan un metal o una aleación metálica sobre el revestimiento conductor. Las vías de interconexión a través de la oblea de la primera categoría tienen, en general, una resistencia relativamente alta en comparación con vías de interconexión a través de la oblea de la segunda categoría debido a la mayor conductividad del metal o de la aleación metálica.

La técnica utilizada para la formación del agujero de interconexión depende principalmente del material de la oblea. Sin embargo, en general los agujeros de interconexión se extienden a través de la oblea con paredes laterales verticales. La deposición de un material conductor en las paredes laterales que utiliza un procedimiento de línea visual, tal como PVD, es una operación que supone un reto, en particular para agujeros con una relación con coeficiente elevado de aspecto, dado que hay un efecto de sombra de los bordes del agujero de interconexión.

Normalmente, las vías convencionales de interconexión de baja resistencia a través de obleas de silicio están formadas utilizando bien un procesamiento de ataque químico húmedo o bien un procesamiento de ataque químico en seco para formar el agujero de interconexión. Como se muestra en el documento US5510655 habitualmente se utilizan procedimientos de ataque químico anisótropo tales como un ataque químico mediante KOH, que es un procedimiento de ataque químico húmedo, o ataque químico profundo por iones reactivos (DRIE) , que es un procedimiento de ataque químico en seco. Utilizando un ataque químico húmedo anisótropo se limita el agujero de interconexión por medio de los planos cristalinos del material de la oblea y los agujeros de interconexión ocupan, por consiguiente, un área relativamente grande. El área puede ser reducida algo al atacar químicamente desde ambas

caras de la oblea, en la que los rebajes atacados químicamente se encuentran entre las caras. Sin embargo, cuando los rebajes atacados químicamente se encuentran en la abertura del agujero de interconexión, se forman otros planos cristalinos. Entonces, se atacan químicamente estos planos cristalinos y pueden generar áreas en la porción central de los agujeros de interconexión que no se encuentran en línea visual desde la abertura del agujero de interconexión, es decir estas áreas están sombreadas y no pueden ser revestidas utilizando un procedimiento de deposición de vapor físico. La deposición de vapor físico es un procedimiento de línea visual y solo se revestirán las superficies en línea visual desde la fuente de evaporación/deposición electrónica. El DRIE es ventajoso, dado que es posible un agujero de interconexión con paredes verticales, y por lo tanto ocupa un área menor. Estos agujeros de interconexión con agujeros verticales de interconexión no adolecen del efecto de sombra descrito anteriormente, pero seguirá habiendo un efecto de sombra debido a las paredes verticales, en particular para agujeros estrechos y profundos de interconexión.

En consecuencia, se forman vías convencionales de interconexión de baja resistencia a través de la oblea en agujeros de interconexión a través de la oblea que adolecen de una cobertura incompleta del agujero de interconexión por medio del material conductor. Esto limita la fiabilidad de las vías de interconexión atacadas químicamente DRIE a través de la oblea, en particular para vías estrechas de interconexión realizadas en sustratos gruesos.

Resumen de la invención La técnica anterior tiene inconvenientes con respecto a poder proporcionar vías de interconexión fiables de baja resistencia a través de obleas, en particular debido a las deficiencias en la formación de un agujero de interconexión a través de la oblea con una geometría apropiada.

El objeto de la presente invención es superar los inconvenientes de la técnica anterior. Esto se consigue por medio de la oblea y el procedimiento como se definen en las reivindicaciones independientes.

En un primer aspecto la presente invención proporciona una oblea que tiene una cara superior y una cara inferior y comprende al menos un agujero de interconexión a través de la oblea que tiene una pared lateral. La pared lateral del agujero de interconexión a través de la oblea está revestida con un primer revestimiento conductor que forma una vía de interconexión a través de la oblea desde la cara superior hasta la cara inferior. Además, la pared lateral comprende al menos una primera porción con una pared lateral sustancialmente vertical y una segunda porción que forma un estrechamiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una oblea (3) que comprende una vía (7) de interconexión a través de la oblea desde una cara superior (4) hasta una cara inferior (5) de la oblea (3) , en la que la vía (7) de interconexión a través de la oblea comprende un agujero (9) de interconexión a través de la oblea que tiene una pared lateral (11) cubierta parcialmente al menos con un primer revestimiento conductor (25) , en la que el agujero (9) de interconexión a través de la oblea comprende al menos una primera porción (13) y una segunda porción (14) que forma un estrechamiento (23) con al menos una pared lateral inclinada superior (20) que se ensancha hacia fuera hacia la cara superior en el agujero (9) de interconexión a través de la oblea caracterizada porque dicha primera porción tiene una pared lateral sustancialmente vertical (16) .

10 2. La oblea (3) según la reivindicación 1, en la que la segunda porción (14) está dispuesta entre la primera porción (13) y una tercera porción (15) de la pared lateral (11) , teniendo dicha tercera porción (15) una pared lateral sustancialmente vertical (17) .

3. La oblea (3) según la reivindicación 1 o 2, en la que el estrechamiento (23) comprende, además, una pared lateral inclinada inferior (21) que se ensancha hacia fuera hacia la cara inferior (5) .

15 4. La oblea (3) según la reivindicación 3, en la que una intersección (22) de las paredes laterales inclinadas superior e inferior (20, 21) del estrechamiento (23) está regularmente redondeada.

5. La oblea (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que la oblea (3) comprende un material semiconductor cristalino.

6. La oblea (3) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que un segundo revestimiento 20 conductor (26) cubre al menos parcialmente el primer revestimiento conductor (25) .

7. La oblea (3) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la oblea (3) comprende al menos dos grupos de vías (47) de interconexión a través de la oblea dispuestos en secuencia a lo largo de una línea (46) , con cada vía de interconexión a través de la oblea dentro de cada grupo desplazada de la línea con respecto a una vía anterior de interconexión a través de la oblea de forma escalonada.

8. Un dispositivo electrónico que comprende una oblea (3) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

9. Un procedimiento para fabricar una oblea (3) que comprende una vía (7) de interconexión a través de la oblea que se extiende desde una cara superior (4) hasta una cara inferior (5) de la oblea (3) , en el que una vía (7) de interconexión a través de la oblea comprende un agujero (9) de interconexión a través de la oblea que tiene una pared lateral (11) y la al menos una primera porción (13) del agujero (9) de interconexión a través de la oblea tiene una pared lateral sustancialmente vertical (16) y una segunda porción (14) del agujero (9) de interconexión a través de la oblea define un estrechamiento (23) en el agujero (9) de interconexión a través de la oblea, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas de:

- definir al menos una primera pared lateral inclinada (18) en la oblea (3) ;

- formar el agujero (9) de interconexión a través de la oblea, por lo que la pared lateral inclinada superior 35 (20) del estrechamiento (23) replica la primera pared lateral inclinada (18) ; y

- depositar al menos un primer revestimiento conductor (25) en la pared lateral (11) del agujero (9) de interconexión a través de la oblea.

10. El procedimiento según la reivindicación 9, que comprende, además, la etapa de definir una segunda pared lateral inclinada (19) en la oblea (3) , por lo que, en la etapa de formar, una pared lateral inclinada inferior (21) 40 del estrechamiento (23) replica la segunda pared lateral inclinada (19) .

11. El procedimiento según la reivindicación 9 o 10, en el que la etapa de formar el agujero (9) de interconexión a través de la oblea comprende un ataque químico anisótropo.

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que la etapa de definir al menos una

primera pared lateral inclinada (18) comprende la etapa de formar un primer rebaje (28) que comprende la 45 primera pared inclinada (18) en la cara superior (4) de la oblea (3) mediante ataque químico.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en el que la etapa de formar el agujero (9) de interconexión a través de la oblea comprende la etapa de ataque químico bilateral desde las caras superior e inferior (4, 5) para formar una tercera porción (15) del agujero (9) de interconexión a través de la oblea que tiene una pared lateral sustancialmente vertical (17) .

50 14. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa de definición comprende la etapa de definir una segunda pared lateral (19) y la pared lateral (11) del agujero (9) de interconexión a través de la oblea, por lo que, en la etapa de formar, una pared lateral inclinada inferior (21) del estrechamiento (23) replica la segunda pared lateral inclinada (19) .

15. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9-14, que comprende, además, la etapa de depositar un segundo revestimiento conductor (26) sobre el primer revestimiento conductor (25) .


 

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