具有薄膜电容器结构的集成电路封装衬底制造技术

本发明专利技术涉及集成电路封装的衬底诸如封装衬底或插入衬底的制造。使用其中具有多个通路孔的绿色材料形成基底结构。随后烧结该绿色材料，使得绿色材料变成烧结陶瓷材料且该基底结构变成具有通路孔的烧结陶瓷基底结构。在烧结陶瓷基底结构的每个通路孔内形成导电通路。在该烧结陶瓷基底结构上形成电容器结构。该电容器结构的电源层和接地层连接到该通路。这样可形成电容器结构，且无需在诸如硅衬底的脆性衬底中钻出通路孔而将该电容器结构连接到通路。烧结陶瓷材料还具有低的热膨胀系数，可承受制造该电容器结构时的高温加工条件，且制造成本不昂贵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电容器结构，其中该电容器结构被包括在集成电路封装衬底内。
技术介绍
集成电路通常制造在晶片衬底上。晶片衬底随后被“切割”或“划分”成单个芯片，每个芯片承载各自的集成电路。经常使用中间插入衬底将芯片随后安装在封装衬底上。该一个或多个衬底为最终的集成电路封装提供了结构刚度。封装衬底还提供了从芯片接触到承载衬底上接触的x-y变换，其中该集成电路安装在该承载衬底上。可通过该一个或多个衬底内的导体向/从芯片内的集成电路提供信号。当通过这些导体发送信号时，经常会出现称为电阻-电容-电感延迟的信号延迟。为了降低电阻-电容-电感延迟，经常将电容器设成靠近该芯片。该电容器起着靠近集成电路的功率贮存器的作用。离散电容器相对较大，因此在衬底上占据大量固定位置。已经了解到，薄膜电容器会占据较少的固定位置，这使得可以形成更多的电容器。与将离散电容器安装到衬底上的情形相比，这还会使得在制造衬底时薄膜电容器的制造更为简单。需要在衬底的基底结构中制造通路孔(via opening)，在该通路孔内形成导电通路，其中薄膜电容器结构的电源层和接地层应连接到该导电通路。这种通路孔的制备已经成为半导体行业许多年来的研究重点。迄今为止，所有的努力都是针对在诸如硅的低k值材料中钻孔。硅为脆性材料，使得难以在该材料内钻孔。此外还必须分别钻出每个孔，这降低了生产能力。附图说明通过示例的方式参考附图描述本专利技术，其中图1为根据本专利技术实施例制造的插入衬底的截面侧视图；图2为包括图1的插入衬底的集成电路封装的截面侧视图；图3为根据本专利技术实施例制造的封装衬底的截面侧视图；以及图4为包括图3的封装衬底的集成电路封装的截面侧视图。专利技术详述现在描述集成电路封装的衬底诸如封装衬底或插入衬底的制造。使用其中具有多个通路孔的绿色材料(green material)形成基底结构。随后烧结该绿色材料，使得绿色材料变成烧结陶瓷材料且该基底结构变成具有通路孔的烧结陶瓷基底结构。在烧结陶瓷基底结构的每个通路孔内形成导电通路。在该烧结陶瓷基底结构上形成电容器结构。该电容器结构的电源层和接地层连接到该通路。这样可形成电容器结构，且无需在诸如硅衬底的脆性衬底中钻出通路孔而将该电容器结构连接到该通路。烧结陶瓷材料还具有低的热膨胀系数，可承受制造该电容器结构时的高温加工条件，且制造成本不昂贵。附图的图1阐述了根据本专利技术实施例的方法进行构造的插入衬底10。插入衬底10包括基底结构12、导电通路14、具有高k值电介质材料的电容器结构16、低k值电介质材料18、以及接触焊盘20。基底结构12最初是由未经烧结的绿色材料制成的。绿色材料被封装成基底结构12的形状，随后将通路孔22冲孔穿过该绿色材料。绿色材料的加工、封装、和冲孔在本领域中是已知的。通过冲孔在绿色材料中形成孔洞的优点在于，该绿色材料不像诸如硅衬底的其它衬底那么脆。随后烧结该绿色材料，使得该绿色材料变成烧结陶瓷材料且该基底结构12变成烧结陶瓷基底结构12。烧结陶瓷基底结构12随后具有通路孔22。通路孔22包括电源通路孔22P、接地通路孔22G、以及信号通路孔22S。每一个通路孔22从水平烧结陶瓷基底结构12的下表面延伸到上表面。随后在烧结陶瓷基底结构12的整个上表面上形成低k值电介质材料18。该低k值电介质材料18因此覆盖电源通路孔22P、接地通路孔22G、以及信号通路孔22S。通常由介电常数介于3和4之间的二氧化硅形成该低k值电介质材料18。随后图形化该低k值电介质材料18。例如可以先覆盖该低k值电介质材料18的一部分并随后将暴露部分烧掉，由此图形化该低k值电介质材料18。被烧掉(或腐蚀掉)的部分为该低k值电介质材料18位于电源通路孔22P和接地通路孔22G上的部分。低k值电介质材料18中的通路孔也被烧掉(或腐蚀掉)，使得信号通路孔22S垂直地延伸穿过该低k值电介质材料18。随后在低k值电介质材料18已经被烧掉(或腐蚀掉)的烧结陶瓷基底结构12上形成电容器结构16。也就是说，在烧结陶瓷基底结构12上表面的具有电源通路孔22P和接地通路孔22G的区域上形成电容器结构16。电容器结构16包括电源层24和接地层26以及电介质层28。通常由铜或铂制成该电源层和接地层。电介质层28是由介电常数介于300和900之间的高k值电介质材料制成，尽管该介电常数可高达3000。在接地层26的顶部上形成绝缘层30以增加第二电容，该绝缘层由和电介质层28相同的材料制成。可以为额外的电容增加更多的层。各层及平面24、26、28和30都被图形化，使得电源通路孔22P和接地通路孔22G垂直地延伸穿过整个电容器结构16。诸如电容器结构16的薄膜电容器结构的制造在本领域中是已知的。接着使用导电通路14填充所有的通路孔22。导电通路14通常是由诸如铜、银、或钨钼合金的导电金属制成。例如在通路孔22内可以溅射沉积、电镀或印刷导电通路。导电通路14包括分别位于电源通路孔22P、接地通路孔22G、以及信号通路孔22S内的电源导电通路14P、接地导电通路14G、以及信号导电通路14S。电源导电通路14P和电源层24接触，但不连接到接地层26。接地导电通路14G和接地层26接触，但不连接到电源层24。每个信号导电通路14S与所有其它导电通路14P、14G及14S电学断开。随后在电容器结构16和低k值电介质材料18上形成接触焊盘20。每个接触焊盘20位于各自的导电通路14上并电连接到各自的导电通路14。图2阐述了根据本专利技术实施例的位于集成电路封装34内的插入衬底10。该集成电路封装34还包括承载衬底36、封装衬底38、芯片40、以及各组导电互连部件42、44和46。封装衬底38具有基底结构48、基底结构48内的多个导电线50、位于基底结构48的下表面上的多个接触焊盘52、以及位于该基底结构48的上表面上的多个接触焊盘54。基底结构48是由低k值电介质材料制成。在给定示例中，每一个导电线50将各自的接触焊盘52和各自的接触焊盘54互连。部分导电线50具有通过水平线60互连的两个垂直通路56和58。包括了水平线60后，使得可以相对于接触焊盘52而偏移接触焊盘54。导电线50因此可实现从接触焊盘52到接触焊盘54的x-y变换。如图所示，插入衬底10进一步具有位于烧结陶瓷基底结构12下表面上的多个接触焊盘62。位于插入衬底10下侧的接触焊盘62与位于插入衬底10上侧的接触焊盘20之间没有x-y变换。每一个接触焊盘62和各自的接触焊盘54相匹配，各自的导电互连部件44将各自的接触焊盘62与各自的接触焊盘54互连。芯片40具有形成于其下表面内的集成电路。多个接触焊盘64形成于芯片40下表面上，并电连接到该集成电路。每个接触焊盘64和各自的接触焊盘20相匹配，并通过各自的导电互连部件46连接到各自的接触焊盘20。因此可以看出，从接触焊盘64到接触焊盘54没有x-y变换，从接触焊盘54到接触焊盘52存在x-y变换。承载衬底36具有各自的基底结构66以及形成于基底结构66上表面上的多个接触焊盘68。每一个接触焊盘52和各自的接触焊盘68对齐，并通过各自的导电互连部件42连接到接触焊盘68。图3阐述了使用根据本专利技术另一个实施例的方法制造的封装衬底138。封装衬底138包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构造至少部分集成电路封装的方法，包括：使用其中具有多个通路孔的绿色材料形成基底结构；烧结该绿色材料，使得绿色材料变成烧结陶瓷材料，该基底结构变成具有通路孔的烧结陶瓷基底结构；在烧结陶瓷基底结构的每个通路孔内形成导 电通路，所述导电通路包括至少电源通孔和接地通孔；以及在该烧结陶瓷基底结构上形成电容器结构，该电容器结构包括导电的电源层和接地层以及介于该电源层和接地层之间的电介质层，该电源层和接地层分别电连接到至少一个电源通路和一个接地通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C帕兰杜兹，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]