冗余通孔互连结构制造技术

公开了用于高效率地提供通过诸如封装集成电路装置的芯的衬底等衬底的可靠连接的技术和机制。在实施例中，衬底中形成有通孔互连，其中绝缘体设置于衬底中的通孔互连之间。通孔互连相对于彼此的冗余配置允许对通孔互连中形成的孔隙有更高容限。在另一个实施例中，通孔互连在衬底一侧被短接在一起，并且还在衬底的相对侧被短接在一起。通孔互连之一形成的任何孔隙的总体积等于或大于六千立方微米。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冗余通孔互连结构
本专利技术的实施例总体上涉及微电子处理领域，并且更具体而言，但并非排他地涉及在衬底中形成冗余过孔结构的方法。
技术介绍
诸如包括芯衬底中的具有导电材料的填充通孔的互连结构之类的互连结构的电气性能可能会受到由在制造这种互连结构时的缺陷造成的互连结构的不期望的电阻率的负面影响。例如，激光蚀刻的通孔可能会具有高的壁粗糙度、尺寸变化的不对称形状以及通孔的顶部和底部直径不对准。这些因素的组合可能在利用导电材料(例如，通过电镀铜)填充通孔以形成互连结构时产生孔隙。孔隙的形成可能导致互连结构的电流承载能力减小。随着封装装置中的电路的堆叠和其它类型的集成继续缩放，在这种封装装置的芯衬底中提供可靠连接的需求在增加。附图说明在附图的图形中通过举例而非限制的方式例示了本专利技术的各种实施例，并且在附图中：图1是示出了根据实施例的提供通过衬底的连接的互连结构的元件的截面图。图2是示出了根据实施例的在衬底中形成互连结构的方法的要素的流程图。图3是示出了根据实施例的提供通过衬底的连接的互连结构的元件的截面图。图4是根据实施例的包括互连结构的集成电路装置的截面图。图5示出了根据实施例的提供通过衬底的连接的互连结构的透视图。图6是示出了根据一个实施例的示例性计算机系统的功能框图。图7是示出了根据一个实施例的示例性计算机装置的功能框图。具体实施方式本文通过各种方式论述的实施例包括用于提供通过衬底的电连接的技术和/或机制，衬底例如是包括、或要包括在封装集成电路装置中的芯。在一些实施例中，两个或更多孔结构(本文中称为“通孔”)均从衬底一侧延伸通过到达衬底的第二侧，其中绝缘材料设置于衬底内的两个或更多孔之间，但其中设置于通孔中的相应互连在第一侧和第二侧彼此耦合。如本文所使用的，“通孔互连”是指形成于通孔内的导电结构，其实现通过其中形成通孔的衬底的电耦合。除非另外指明，本文使用“冗余”指代多个不同通孔互连的特性，每个通孔互连延伸通过衬底，在该衬底的两个相对侧都彼此耦合(例如，短接)。例如，一个通孔互连可以是另一个通孔互连的冗余，其中两个通孔互连在衬底的两个相对侧都彼此耦合。两个通孔互连可以一起被称为“冗余通孔互连对”。通孔互连的一个问题在于其中包括和/或形成孔隙(其中，在该语境中，“孔隙”是指不存在导电材料的区域)。替代铜或某种其它导体，孔隙可能包括气体(例如，空气)或液体(例如，电解Cu镀溶液)，这减小了通孔互连的总体导电特性。典型包括等于或小于250微米(μm)的芯的超薄芯(UTC)装置仅仅是通常针对通孔互连内的任何孔隙的可接受总体积施加严格要求的技术的一个示例。满足这些孔隙要求常常需要较慢和/或更昂贵的金属沉积处理。某些实施例源自于意识到冗余通孔互连可以提供机会以利用金属沉积工艺，在没有这种冗余通孔互连时，金属沉积工艺可能不足以满足孔隙规范。包括通孔互连至少针对空间利用率效率下降而言是不希望的。然而，至少在一些环境中，这种低空间效率可以通过利用更快和/或更廉价的金属沉积工艺做得到的增益来补偿。额外或替代的增益可以包括制造过程期间的更快和/或更廉价的采样和测试。可以在一种或多种电子装置中实施本文描述的技术。可以利用本文描述的技术的电子装置的非限制性示例包括任何种类的移动装置和/或静止装置，例如相机、蜂窝电话、计算机终端、台式计算机、电子阅读器、传真机、信息亭、上网本计算机、笔记本计算机、互联网设备、支付终端、个人数字助理、媒体播放器和/或记录器、服务器(例如，刀片服务器、机架安装的服务器、其组合等)、机顶盒、智能电话、平板个人计算机、超级移动个人计算机、有线电话、其组合等。这种装置可以是便携的或固定的。在一些实施例中，可以在台式计算机、膝上型计算机、智能电话、平板计算机、上网本计算机、笔记本计算机、个人数字助理、服务器、其组合等中采用本文所述的技术。更一般地，本文所述的技术可以用于包括衬底和在其中和/或其上形成的冗余通孔互连结构的各种电子装置中的任何电子装置中。本文中参考在芯的衬底中形成冗余通孔互连描述了各种实施例的某些特征。然而，这种描述可以被扩展以额外或替代地应用于在各种其它衬底中的任何衬底中形成通孔互连。图1示出了根据实施例的包括通孔互连结构的装置100的特征。装置100是包括两个或更多通孔互连的实施例的一个示例，两个或更多通孔互连在衬底的一侧并在衬底的相对侧都彼此耦合。所有这种两个或更多通孔互连中的一些均可以在其中形成有一个或多个孔隙，例如，其中这种一个或多个孔隙的总体积指示金属化处理，在没有冗余通孔互连结构的情况下，金属化处理本来可能不充足。在图示的示例性实施例中，装置100包括衬底100，衬底中形成有通孔互连120和通孔互连122，通孔互连120和通孔互连122均从衬底110的第一侧112延伸到衬底110的与侧面112相对的第二侧114。衬底110可以包括例如用于常规IC装置的芯中的各种绝缘体材料中的任何材料。例如，衬底110可以包括环氧树脂、树脂和/或玻璃。在一个实施例中，衬底100形成单片式芯结构。替代地，衬底100可以包括层压芯的多个层(未示出)。在一些实施例中，衬底110包括电介质材料，该电介质材料至少部分界定——例如，邻接并围绕——用于通孔互连120、122的相应通孔之一或两者。在这种实施例中，衬底110还可以包括一种或多种其它材料，例如，包括诸如硅的半导体，该其它材料通过电介质材料与通孔互连120、122之一或这两者隔离。形成通孔互连120、122可以包括例如使用从常规激光蚀刻和/或其它这种技术改造得到的操作，来在侧面112、114之间形成相应通孔。这种形成还可以包括在这种通孔中沉积导电材料。例如，可以电镀或在其它情况下通过从各种常规金属化技术中的任一种改造得到的操作来沉积铜和/或另一种金属(例如，包括合金)。这种技术的一些示例包括但不限于焊膏印刷、无电镀沉积和气相沉积。装置100的一个或多个尺寸可能造成显著的孔隙风险，影响给定通孔互连所提供的连接。例如，衬底110中的一个通孔的总体积可以等于或小于两千万(20·106)立方微米(μm3)。在一些实施例中，通孔的总体积等于或小于一千三百万(13·106)μm3，例如，其中通孔的总体积等于或小于三百五十万(3.5·106)μm3。在根据一个实施例的例示性情形中，衬底110的厚度h1等于或小于400μm，其中通孔互连的宽度——例如，通孔互连120的直径d1或通孔互连120的直径d2——等于或小于200μm。在这种情形中，通孔互连120、122之一可能容易形成孔隙，孔隙影响跨衬底110提供电连接时的互连的可靠性。为了改善装置100的操作可靠性，一些实施例通过包括作为另一通孔互连的冗余的通孔互连而补偿孔隙的风险(例如，增大孔隙的容限)。例如，在侧面112、114之间的区域中，通孔互连120、122可以被衬底110的绝缘体材料彼此分开(并至少部分彼此电隔离)。然而，通孔互连120、122可以在侧面112处彼此耦合并且还在侧面114处彼此耦合。作为例示而非限制，互连结构130可以在侧面112处提供通孔互连120、122之间的短接。替代地或此外，互连结构132可以在侧面114处在通孔互连120、122之间提供短接。互连结构130和/或互连结构132可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：包括衬底的芯，所述衬底具有形成于其中的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔均从所述衬底的第一侧延伸到所述衬底的第二侧，其中，绝缘体设置在所述衬底中的所述第一通孔和所述第二通孔之间；设置于所述第一通孔中的第一通孔互连；设置于所述第二通孔中的第二通孔互连；在所述第一侧提供所述第一通孔互连和所述第二通孔互连之间的短接的第一互连结构；以及在所述第二侧提供所述第一通孔互连和所述第二通孔互连之间的短接的第二互连结构；其中，所述第一通孔的总体积等于或小于两千万(20·106)立方微米(μm3)，并且其中，所述第一通孔互连形成的任何孔隙的总体积等于或大于6·103μm3。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：包括衬底的芯，所述衬底具有形成于其中的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔均从所述衬底的第一侧延伸到所述衬底的第二侧，其中，绝缘体设置在所述衬底中的所述第一通孔和所述第二通孔之间；设置于所述第一通孔中的第一通孔互连；设置于所述第二通孔中的第二通孔互连；在所述第一侧提供所述第一通孔互连和所述第二通孔互连之间的短接的第一互连结构；以及在所述第二侧提供所述第一通孔互连和所述第二通孔互连之间的短接的第二互连结构；其中，所述第一通孔的总体积等于或小于两千万(20·106)立方微米(μm3)，并且其中，所述第一通孔互连形成的任何孔隙的总体积等于或大于6·103μm3。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一通孔的总体积等于或小于一千三百万(13·106)μm3。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一通孔的总体积等于或小于三百五十万(3.5·106)μm3。4.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中，所述第二通孔的总体积等于或小于两千万(20·106)μm3。5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的装置，其中，所述衬底在所述第一侧和所述第二侧之间的厚度等于或小于400μm。6.根据权利要求1、2、4和5中任一项所述的装置，其中，所述第一通孔的宽度等于或小于200μm。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一通孔的宽度等于或小于100μm。8.根据权利要求1、2和4-6中任一项所述的装置，其中，所述第一通孔互连形成的任何孔隙的总体积等于或大于9·103μm3。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一通孔互连形成的任何孔隙的总体积在9·103μm3和17·103μm3之间的范围中。10.根据权利要求1、2和4-6中任一项所述的装置，其中，所述第二通孔互连形成的任何孔隙的总体积等于或大于6·103μm3。11.根据权利要求1、2和4-6中任一项所述的装置，所述衬底还具有形成于其中的从所述第一侧延伸到所述第二侧的第三通孔，所述装置还包括：设置于所述第三通孔中的第三通孔互连；其中，所述第一互连结构还提供所述第一通孔互连和所述第二通孔互连之一与所述第三通孔互连之间的短接；并且其中，所述第二互连结构还提供所述第一通孔互连和所述第二通孔互连之一与所述第三通孔互连之间的短接。12.根据权利要求1、2和4-6中任一项所述的装置，其中，所述装置的第一冗余通孔互连对被配置成接收差分信号对中的第一信号，所述第一冗余通孔互连对包括沿第一方向线彼此对准的第一通孔互连和第二通孔互连，所述装置还包括与所述第一方向线平行的彼此对准的第二冗余通孔互连对，所述第二冗余通孔互连对被配置为接收差分信号对中的第二信号。13.根据权利要求1、2和4-6中任一项所述的装置，还包括设置于所述衬底的所述第一侧上的构建层。14.一种方法，包括：形成第一通孔和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·E·舒克曼，S·R·S·博雅帕提，M·D·穆萨利姆，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US