(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-01-17
(54)【発明の名称】集積デバイス間にスペーサを備えるパッケージ
(51)【国際特許分類】
H01L 25/07 20060101AFI20250109BHJP
H10B 80/00 20230101ALI20250109BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20250109BHJP
【FI】
H01L25/08 C
H10B80/00
H01L21/60 311Q
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024541233
(86)(22)【出願日】2022-12-15
(85)【翻訳文提出日】2024-07-09
(86)【国際出願番号】 US2022053063
(87)【国際公開番号】W WO2023136908
(87)【国際公開日】2023-07-20
(32)【優先日】2022-01-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】507364838
【氏名又は名称】クアルコム,インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100163522
【氏名又は名称】黒田 晋平
(72)【発明者】
【氏名】ヤンヤン・スン
(72)【発明者】
【氏名】ドンミン・ヘ
(72)【発明者】
【氏名】リリー・ジャオ
【テーマコード(参考)】
5F044
【Fターム(参考)】
5F044KK05
5F044LL07
5F044QQ07
(57)【要約】
パッケージ(100)は、第1の複数の相互接続部(254)を備える第1の集積デバイス(105)と、第1の複数の相互接続部(254)に結合された複数のはんだ相互接続部(170a)と、第2の複数の相互接続部(270a+272a)を備える第2の集積デバイス(107a)であって、第2の複数の相互接続部(270a+272a)、複数のはんだ相互接続部(170a)、及び第1の複数の相互接続部(254)を介して第1の集積デバイス(105)に結合されている、第2の集積デバイス(107a)と、第1の集積デバイス(105)と第2の集積デバイス(107a)との間に位置しているポリマー層(192a)と、第1の集積デバイス(105)と第2の集積デバイス(107a)との間に位置している複数のスペーサボール(109a)と、を含む。複数のスペーサボール(190a)は、(例えば、集積デバイス(105、107a)のうちの1つが隣接する集積デバイス(105、107a)に対して傾くことに起因する)集積デバイス(105、107a)間のギャップの変動が低減及び/又は排除されることを確実にするのに役立つ。ポリマー層(192a)は、接着剤層を含み得る。複数のスペーサボール(190a)は、ポリマー層(192a)内少なくとも部分的に位置し得る。複数のスペーサボール(190a)は、単分散粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含んでもよく、特に、ポリエチレンポリマー粒子を含んでもよい。パッケージ(100)は、第1の集積デバイス(105)と第2の集積デバイス(107a)との間にアンダーフィル(204a)をさらに備え得る。第1の複数の相互接続部(254)は、第1の複数のピラー相互接続部を含んでもよく、第2の集積デバイスは、第2の複数の相互接続部(270a+272a)、複数のはんだ相互接続部(170a)、及び第1の複数のピラー相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合される。第2の集積デバイス(107a)は、第2のダイ(例えば、第1のメモリダイ)を含んでもよく、第1の集積デバイス(105)は、第1のダイ(例えば、論理ダイ又は第2のメモリダイ)を含んでもよい。パッケージ(100)は、第3の複数の相互接続部(270b+272b)を備える第3の集積デバイス(107b)と、第3の集積デバイス(107b)と第2の集積デバイス(107a)との間に位置している第2のポリマー層(192b)と、第3の集積デバイス(107b)と第2の集積デバイス(107a)との間に位置している第2の複数のスペーサボール(190b)と、をさらに備えてもよく、第3の集積デバイス(107b)は、第3の複数の相互接続部(270b+272b)及び第2の複数のはんだ相互接続部(170b)を介して第2の集積デバイス(107a)に結合されてもよく、第2の集積デバイス(107a)は、複数の基板貫通ビア(275a)を含んでもよい。第1の複数の相互接続部(254)は、第1の複数のピラー相互接続部及び/又は第1の複数のパッド相互接続部(254)を含んでもよく、第2の複数の相互接続部(270a+272a)は、第2の複数のピラー相互接続部(272a)及び/又は第2の複数のパッド相互接続部(270a)を含む。第1の集積デバイス(105)は、第3の複数の相互接続部(250+252)を含んでもよく、第1の複数の相互接続部(254)は、第1の集積デバイス(105)の第1の表面上に位置しており、第3の複数の相互接続部(250+252)は、第1の集積デバイス(105)の第2の表面上に位置している。パッケージ(100)は、基板(104)と、さらなる複数のはんだ相互接続部(150)を介して基板(104)に結合された第1及び第2の集積デバイス(105、107a)のスタック(101)とを備え得る。第1の集積デバイス(105)は、表側対表側の結合、表側対裏側の結合、裏側対表側の結合、又は裏側対裏側の結合を介して第2の集積デバイス(107a)に結合され得る。パッケージ(100)の作製方法において、第2の複数のパッド相互接続部(370)、第2の複数のピラー相互接続部(372)、及び複数のはんだ相互接続部(170)は、切断されていない第2の集積デバイス(307a、307b)を含む第2のウェーハ(600)上に形成され,複数のスペーサボール(190)及びポリマー層(192)は、切断されていない第2の集積デバイス(307a、307b)の間に、例えば、第2のウェーハ(600)の切断領域(504)内に設けられ、アンダーフィル(204)は、切断されていない第2の集積デバイス(307a、307b)上に形成され、切断されていない第1の集積デバイス(305a、305b)と、第1の複数のパッド相互接続部(350)と、第1の複数のピラー相互接続部(352)と、を含む第1のウェーハ(610)が、はんだリフロープロセスによって第2のウェーハ(600)に結合され、ウェーハ(600、610)は切断線(620)に沿って切断される。
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【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスと、
前記第1の複数の相互接続部に結合された複数のはんだ相互接続部と、
第2の複数の相互接続部を備える第2の集積デバイスであって、前記第2の複数の相互接続部、前記複数のはんだ相互接続部、及び前記第1の複数の相互接続部を介して前記第1の集積デバイスに結合されている、第2の集積デバイスと、
前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置しているポリマー層と、
前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置している複数のスペーサボールと、
を備える、パッケージ。
【請求項2】
前記ポリマー層が接着剤層を含む、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項3】
前記複数のスペーサボールが、前記ポリマー層内に少なくとも部分的に位置している、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項4】
前記複数のスペーサボールが、単分散粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含む、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項5】
前記複数のスペーサボールが、ポリエチレンポリマー粒子を含む、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項6】
前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間にアンダーフィルをさらに備える、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項7】
前記第1の複数の相互接続部から隣接する相互接続部の間のピッチが、約20マイクロメートル以下である、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項8】
前記複数のはんだ相互接続部から隣接するはんだ相互接続部の間のピッチが、約20マイクロメートル以下である、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項9】
前記第1の複数の相互接続部が、第1の複数のピラー相互接続部を含み、
前記第2の集積デバイスが、前記第2の複数の相互接続部、前記複数のはんだ相互接続部、及び前記第1の複数のピラー相互接続部を介して前記第1の集積デバイスに結合されている、
請求項1に記載のパッケージ。
【請求項10】
前記第1の集積デバイスが、第1のダイを含み、
前記第2の集積デバイスが、第2のダイを含む、
請求項1に記載のパッケージ。
【請求項11】
前記第1の集積デバイスが、第1のメモリダイを含み、
前記第2の集積デバイスが、論理ダイ又は第2のメモリダイを含む、
請求項1に記載のパッケージ。
【請求項12】
第3の複数の相互接続部を備える第3の集積デバイスと、
前記第3の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置している第2のポリマー層と、
前記第3の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置している第2の複数のスペーサボールと、
をさらに備える、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項13】
前記第3の集積デバイスが、前記第3の複数の相互接続部及び/又は第2の複数のはんだ相互接続部を介して前記第2の集積デバイスに結合されている、請求項12に記載のパッケージ。
【請求項14】
前記第2の集積デバイスが、複数の基板貫通ビアを含む、請求項12に記載のパッケージ。
【請求項15】
前記第1の複数の相互接続部が、第1の複数のピラー相互接続部及び/又は第1の複数のパッド相互接続部を含み、
前記第2の複数の相互接続部が、第2の複数のピラー相互接続部及び/又は第2の複数のパッド相互接続部を含む、
請求項1に記載のパッケージ。
【請求項16】
前記第1の集積デバイスが、第3の複数の相互接続部を含み、
前記第1の複数の相互接続部が、前記第1の集積デバイスの第1の表面上に位置しており、
前記第3の複数の相互接続部が、前記第1の集積デバイスの第2の表面上に位置している、
請求項1に記載のパッケージ。
【請求項17】
前記パッケージが、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、定置端末、タブレットコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、サーバ、モノのインターネット(IoT)デバイス、及び自動車車両内のデバイスからなるグループから選択されるデバイスに組み込まれる、請求項1に記載のパッケージ。
【請求項18】
基板と、
第1の複数のはんだ相互接続部を介して前記基板に結合された集積デバイスのスタックと、
を備えるパッケージであって、集積デバイスの前記スタックが、
第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスと、
前記第1の複数の相互接続部に結合された第2の複数のはんだ相互接続部と、
第2の複数の相互接続部を備える第2の集積デバイスであって、前記第2の複数の相互接続部、前記第2の複数のはんだ相互接続部、及び前記第1の複数の相互接続部を介して前記第1の集積デバイスに結合されている、第2の集積デバイスと、
前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置しているポリマー層と、
前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置している複数のスペーサボールと、
を備える、
パッケージ。
【請求項19】
集積デバイスの前記スタックからの前記第1の集積デバイスが、前記第1の複数のはんだ相互接続部を介して前記基板に結合されている、請求項18に記載のパッケージ。
【請求項20】
前記複数のスペーサボールが、単分散粒子、ポリエチレンポリマー粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含む、請求項18に記載のパッケージ。
【請求項21】
前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間にアンダーフィルをさらに備える、請求項18に記載のパッケージ。
【請求項22】
前記第1の集積デバイスが、表側対表側の結合、表側対裏側の結合、裏側対表側の結合、又は裏側対裏側の結合を介して前記第2の集積デバイスに結合されている、請求項18に記載のパッケージ。
【請求項23】
パッケージを作製するための方法であって、
第2の複数の相互接続部と、前記第2の複数の相互接続部に結合された複数のはんだ相互接続部と、を備える第2の集積デバイスを準備することと、
前記第2の集積デバイス上にポリマー層及び複数のスペーサボールを設けることと、
前記第2の集積デバイスが前記第2の複数の相互接続部、前記複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されるように、前記第1の複数の相互接続部を備える前記第1の集積デバイスを前記第2の集積デバイスに結合することと、
を含み、
前記第1の集積デバイスが、前記ポリマー層及び前記複数のスペーサボールが前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置するように、前記第2の集積デバイスに結合される、
方法。
【請求項24】
前記ポリマー層が接着剤層を含む、請求項23に記載の方法。
【請求項25】
前記複数のスペーサボールが、単分散粒子、ポリエチレンポリマー粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含む、請求項23に記載の方法。
【請求項26】
前記第2の集積デバイス上にアンダーフィルを設けることをさらに含む請求項23に記載の方法であって、前記アンダーフィルが前記第1の集積デバイスと前記第2の集積デバイスとの間に位置するように、前記第1の集積デバイスが、前記第2の集積デバイスに結合される、請求項23に記載の方法。
【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、2022年1月12日に米国特許庁に出願された非仮出願第17/574,360号に対する優先権を主張するものであり、その内容全体が、その全体が以下に完全に記載されるかのように、かつすべての適用可能な目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
様々な特徴は、集積デバイスを含むパッケージに関し、より具体には、いくつかの集積デバイスを含むパッケージに関する。
【背景技術】
【0003】
パッケージは、基板と集積デバイスと、を含み得る。これらの構成要素は、共に結合されることにより、様々な電気的機能を実行することが可能なパッケージを提供する。より良好に機能するパッケージを提供し、かつパッケージの全体的な寸法を小さくすることが、継続的に必要とされている。
【発明の概要】
【0004】
様々な特徴は、集積デバイスを含むパッケージに関し、より具体には、いくつかの集積デバイスを含むパッケージに関する。
【0005】
一例は、第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスと、第1の複数の相互接続部に結合された複数のはんだ相互接続部と、第2の複数の相互接続部を備える第2の集積デバイスであって、第2の複数の相互接続部、複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されている、第2の集積デバイスと、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置しているポリマー層と、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置している複数のスペーサボールと、を含むパッケージを提供する。
【0006】
別の例は、基板と、第1の複数のはんだ相互接続部を介して基板に結合された集積デバイスのスタックと、を含むパッケージを提供する。集積デバイスのスタックは、第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスと、第1の複数の相互接続部に結合された第2の複数のはんだ相互接続部と、第2の複数の相互接続部を備える第2の集積デバイスであって、第2の複数の相互接続部、第2の複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されている、第2の集積デバイスと、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置しているポリマー層と、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置している複数のスペーサボールと、を備える。
【0007】
別の例は、パッケージを作製するための方法を提供する。方法は、第2の複数の相互接続部と、第2の複数の相互接続部に結合された複数のはんだ相互接続部と、を備える第2の集積デバイスを準備する。方法は、第2の集積デバイス上にポリマー層及び複数のスペーサボールを設ける。方法は、第2の集積デバイスが第2の複数の相互接続部、複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されるように、第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスを第2の集積デバイスに結合する。第1の集積デバイスは、ポリマー層及び複数のスペーサボールが第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置するように、第2の集積デバイスに結合される。
【0008】
以下に記載される「発明を実施するための形態」を、同様の参照符号が全体を通して対応するものを識別する図面と併せ読むことにより、様々な特徴、性質、及び利点が明らかとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】集積デバイス間にスペーサボールを用いて別の集積デバイスに結合された集積デバイスを含むパッケージの側断面図を示す。
【
図2】第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にスペーサボールを用いて第2の集積デバイスに結合された第1の集積デバイスを含むパッケージの側断面図を示す。
【
図3】第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にスペーサボールを用いて第2の集積デバイスに結合された第1の集積デバイスを含むパッケージの側断面図を示す。
【
図4】第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にスペーサボールなしで第2の集積デバイスに結合された第1の集積デバイスを含むパッケージの側断面図を示す。
【
図5】ポリマー層とスペーサボールとを有するいくつかの集積デバイスを含むウェーハを示す。
【
図6A】第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にスペーサボールを用いて第2の集積デバイスに結合された第1の集積デバイスを含むパッケージを作製するための例示的な順序を示す。
【
図6B】第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にスペーサボールを用いて第2の集積デバイスに結合された第1の集積デバイスを含むパッケージを作製するための例示的な順序を示す。
【
図7】第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にスペーサボールを用いて第2の集積デバイスに結合された第1の集積デバイスを含むパッケージを作製するための方法の例示的なフロー図を示す。
【
図8A】ピラー相互接続部を有する集積デバイスを作製するための例示的な順序を示す。
【
図8B】ピラー相互接続部を有する集積デバイスを作製するための例示的な順序を示す。
【
図9】ピラー相互接続部を有する集積デバイスを作製するための方法の例示的なフロー図を示す。
【
図10】本明細書に記載のダイ、電子回路、集積デバイス、集積パッシブデバイス(integrated passive device、IPD)、パッシブ構成要素、パッケージ、及び/又はデバイスパッケージを一体化することが可能な、様々な電子デバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の説明では、本開示の様々な態様の完全な理解のために、具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者には、これらの具体的な詳細を伴わずとも、態様を実践することができる点が理解されるであろう。例えば、不必要な詳細で態様を不明瞭にすることを回避するために、回路がブロック図で示される場合がある。他の事例では、本開示の態様を不明瞭にすることがないように、周知の回路、構造、及び技術が、詳細には示されていない場合がある。
【0011】
本開示は、第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスと、第1の複数の相互接続部に結合された複数のはんだ相互接続部と、第2の複数の相互接続部を備える第2の集積デバイスであって、第2の複数の相互接続部、複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されている、第2の集積デバイスと、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置しているポリマー層と、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置している複数のスペーサボールと、を含むパッケージについて説明する。複数のスペーサボールの使用は、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間の空間(例えば、ボンドライン厚さ)が一定及び/又は均一であることを確実にするのに役立ち、これは、第1の集積デバイス(例えば、第1のダイ)と第2の集積デバイス(例えば、第2のダイ)との間に堅牢で信頼性のある接合部(例えば、はんだ接合部)を設けるのに役立つ。
【0012】
集積デバイス間にスペーサを用いた集積デバイス間結合を備える例示的なパッケージ
図1は、集積デバイス間にスペーサを用いた集積デバイス間結合(例えば、ダイ間結合)を含むパッケージ100を示す。パッケージ100は、集積デバイススタック101と、集積デバイス103と、基板102と、基板104と、を含む。基板102は、パッケージ基板であってもよい。基板104は、インターポーザであってもよい。
【0013】
基板104は、複数のはんだ相互接続部110を介して基板102に結合されている。基板102は、少なくとも1つの誘電体層120と、複数の相互接続部122と、を含む。基板104は、少なくとも1つの誘電体層140と、複数の相互接続部142と、を含む。複数のはんだ相互接続部110は、複数の相互接続部122及び複数の相互接続部142に結合されている。集積デバイス103は、複数のはんだ相互接続部130を介して基板104の第1の表面(例えば、上面)に結合されている。集積デバイススタック101は、複数のはんだ相互接続部150を介して基板104の第1の表面に結合されている。
【0014】
図2は、複数の集積デバイスを含む集積デバイススタック101(例えば、集積デバイスのスタック、集積デバイスの垂直スタック)の拡大図を示す。集積デバイススタック101は、いくつかの集積デバイスを含むパッケージであり得る。集積デバイススタック101は、互いの上に積み重ねられた集積デバイス(例えば、垂直に積み重ねられた集積デバイス)を含む。集積デバイススタック101は、集積デバイス105と、集積デバイス107aと、集積デバイス107bと、集積デバイス107cと、を含む。集積デバイススタック101は、複数のスペーサボール190aと、複数のスペーサボール190bと、複数のスペーサボール190cと、ポリマー層192aと、ポリマー層192bと、ポリマー層192cと、アンダーフィル204aと、アンダーフィル204bと、アンダーフィル204cと、を含む。以下でさらに説明するように、複数のスペーサボール(例えば、190a、190b、109c)は、集積デバイスの間に一定及び均一なギャップを設けるのに役立つように集積デバイス間に位置するスペーサであり、これは、集積デバイス間の適切な、堅牢な、及び/又は信頼性のある接合部(例えば、はんだ接合部)を確実にするのに役立つ。
【0015】
上述のように、集積デバイススタック101は、基板104に結合され得る。集積デバイス105は、複数のはんだ相互接続部150を介して基板104の第1の表面に結合され得る。
【0016】
集積デバイス107aは、複数のはんだ相互接続部170aを介して集積デバイス105に結合されている。複数のスペーサボール190a、ポリマー層192a、及びアンダーフィル204aは、集積デバイス105と集積デバイス107aとの間に位置している。集積デバイス107bは、複数のはんだ相互接続部170bを介して集積デバイス107aに結合されている。複数のスペーサボール190b、ポリマー層192b、及びアンダーフィル204bは、集積デバイス107bと集積デバイス107aとの間に位置している。集積デバイス107cは、複数のはんだ相互接続部170cを介して集積デバイス107bに結合される。複数のスペーサボール190c、ポリマー層192c、及びアンダーフィル204cは、集積デバイス107cと集積デバイス107bとの間に位置している。
【0017】
集積デバイス105は、複数のパッド相互接続部250と、複数のピラー相互接続部252と、複数のパッド相互接続部254と、複数の相互接続部255と、を含む。複数のパッド相互接続部250、複数のピラー相互接続部252、及び/又は複数のパッド相互接続部254は、集積デバイス105の複数の相互接続部の例であり得る。複数の相互接続部255は、複数のパッド相互接続部250及び複数のパッド相互接続部254に結合される。複数の相互接続部255は、複数のダイ相互接続部及び/又は複数の基板貫通ビアを含み得る。
【0018】
集積デバイス107aは、複数のパッド相互接続部270aと、複数のピラー相互接続部272aと、複数のパッド相互接続部274aと、複数のピラー相互接続部276aと、複数の相互接続部275aと、を含む。複数のパッド相互接続部270a、複数のピラー相互接続部272a、複数のパッド相互接続部274a、及び/又は複数のピラー相互接続部276aは、集積デバイス107aの複数の相互接続部の例であり得る。複数の相互接続部275aは、複数のパッド相互接続部270a及び複数のパッド相互接続部274aに結合されている。複数の相互接続部275aは、複数のダイ相互接続部及び/又は複数の基板貫通ビアを含み得る。
【0019】
集積デバイス107bは、複数のパッド相互接続部270bと、複数のピラー相互接続部272bと、複数のパッド相互接続部274bと、複数のピラー相互接続部276bと、複数の相互接続部275bと、を含む。複数のパッド相互接続部270b、複数のピラー相互接続部272b、複数のパッド相互接続部274b、及び/又は複数のピラー相互接続部276bは、集積デバイス107bの複数の相互接続部の例であり得る。複数の相互接続部275bは、複数のパッド相互接続部270b及び複数のパッド相互接続部274bに結合されている。複数の相互接続部275bは、複数のダイ相互接続部及び/又は複数の基板貫通ビアを含み得る。
【0020】
集積デバイス107cは、複数のパッド相互接続部270cと、複数のピラー相互接続部272cと、複数の相互接続部275cとを含み得る。複数のパッド相互接続部270c及び複数のピラー相互接続部272cは、集積デバイス107cの複数の相互接続部の例であり得る。複数の相互接続部275cは、複数のパッド相互接続部270cに結合され得る。複数の相互接続部275cは、複数のダイ相互接続部及び/又は複数の基板貫通ビアを含み得る。
【0021】
複数のはんだ相互接続部150は、複数のピラー相互接続部252に結合されている。複数のはんだ相互接続部170aは、複数のパッド相互接続部254及び複数のピラー相互接続部272aに結合されている。複数のはんだ相互接続部170bは、複数のピラー相互接続部276a及び複数のピラー相互接続部272bに結合されている。複数のはんだ相互接続部170cは、複数のピラー相互接続部276b及び複数のピラー相互接続部272cに結合されている。
【0022】
いくつかの実装形態では、集積デバイス105は、論理ダイ(例えば、論理半導体ダイ)を含み得る。いくつかの実装形態では、集積デバイス107aは、メモリダイ(例えば、メモリ半導体ダイ)を含み得る。いくつかの実装形態では、集積デバイス107bは、メモリダイ(例えば、メモリ半導体ダイ)を含み得る。いくつかの実装形態では、集積デバイス107cは、メモリダイ(例えば、メモリ半導体ダイ)を含み得る。
【0023】
集積デバイスは、ダイ基板(例えば、シリコン基板)と、複数の基板貫通ビア(through substrate vias、TSVs)と、複数のトランジスタ及び/又は論理セル(図示せず)と、複数のダイ誘電体層と、複数のダイ相互接続部とを含み得る。複数のトランジスタ及び/又は論理セルは、ダイ基板内及び/又はダイ基板上に形成され得る。ダイ基板内及びダイ基板上に複数のトランジスタ及び/又は論理セルを形成するために、フロントエンド(front end of line、FEOL)プロセスを用いることができる。複数のダイ誘電体層及び複数のダイ相互接続部は、ダイ基板並びに複数のトランジスタ及び/又は論理セル上に形成され得る。複数のダイ誘電体層及び複数のダイ相互接続部を形成するために、バックエンド(back end of line、BEOL)プロセスを用いることができる。複数のダイ相互接続部は、複数のトランジスタ及び/又は論理セルに結合され得る。複数のダイ相互接続部は、複数の基板貫通ビア(TSVs)に結合され得る。複数の相互接続部275(例えば、275a、275b、275c)は、集積デバイス内に位置し得る相互接続部を概念的に示し得ることに留意されたい。例えば、集積デバイスの複数の相互接続部275(例えば、275a、275b、275c)は、集積デバイスの1つ又は複数の基板貫通ビア(TSVs)、及び/又は、1つ又は複数のダイ相互接続部を概念的に表し得る。集積デバイスは、表側と裏側とを含み得る。集積デバイスの裏側は、ダイ基板を含む側面又は表面を含み得る。集積デバイスの表側は、裏側とは反対向きの側であり得る。
図2に示すように、集積デバイスは、集積デバイスの裏側表面上に位置する複数の相互接続部を含み得る。集積デバイスの裏側表面上に位置する複数の相互接続部は、複数の裏側表面相互接続部であり得る。複数の裏側相互接続部は、複数のピラー相互接続部(例えば、裏側表面ピラー相互接続部)及び/又は複数のパッド相互接続部(例えば、裏側表面パッド相互接続部)を含み得る。
【0024】
一例では、複数のパッド相互接続部250及び複数のピラー相互接続部252は、集積デバイス105の表側相互接続部と見なすことができ、複数のパッド相互接続部254は、集積デバイス105の裏側相互接続部と見なすことができる。
【0025】
一例では、複数のパッド相互接続部250及び複数のピラー相互接続部252は、集積デバイス105の裏側相互接続部と見なすことができ、複数のパッド相互接続部254は、集積デバイス105の表側相互接続部と見なすことができる。
【0026】
一例では、複数のパッド相互接続部270a及び複数のピラー相互接続部272aは、集積デバイス107aの表側相互接続部と見なすことができ、複数のパッド相互接続部274a及び複数のピラー相互接続部276aは、集積デバイス107aの裏側相互接続部と見なすことができる。一例では、複数のパッド相互接続部270a及び複数のピラー相互接続部272aは、集積デバイス107aの裏側相互接続部と見なすことができ、複数のパッド相互接続部274a及び複数のピラー相互接続部276aは、集積デバイス107aの表側相互接続部と見なすことができる。
【0027】
一例では、複数のパッド相互接続部270b及び複数のピラー相互接続部272bは、集積デバイス107bの表側相互接続部と見なすことができ、複数のパッド相互接続部274b及び複数のピラー相互接続部276bは、集積デバイス107bの裏側相互接続部と見なすことができる。一例では、複数のパッド相互接続部270b及び複数のピラー相互接続部272bは、集積デバイス107bの裏側相互接続部と見なすことができ、複数のパッド相互接続部274b及び複数のピラー相互接続部276bは、集積デバイス107bの表側相互接続部と見なすことができる。
【0028】
一例では、複数のパッド相互接続部270c及び複数のピラー相互接続部272cは、集積デバイス107cの表側相互接続部と見なすことができる。一例では、複数のパッド相互接続部270c及び複数のピラー相互接続部272cは、集積デバイス107cの裏側相互接続部と見なすことができる。
【0029】
図3は、集積デバイス305(例えば、第1の集積デバイス、第1のダイ)と、集積デバイス307(例えば、第2の集積デバイス、第2のダイ)と、を含むパッケージ300を示す。パッケージ300は、集積デバイス間結合(例えば、ダイ間結合)の一例を示す。集積デバイス305は、複数のはんだ相互接続部170を介して集積デバイス307に結合されている。集積デバイス305は、パッシベーション層353と、複数のパッド相互接続部350と、複数のピラー相互接続部352と、を含む。集積デバイス307は、パッシベーション層373と、複数のパッド相互接続部370と、複数のピラー相互接続部372と、を含む。複数のはんだ相互接続部170は、複数のピラー相互接続部352及び複数のピラー相互接続部372に結合されている。集積デバイス305と集積デバイス307との間に、アンダーフィル204が存在する。アンダーフィル204は、複数のはんだ相互接続部170、複数のピラー相互接続部352、及び/又は複数のピラー相互接続部372を横方向に囲み得る。
【0030】
集積デバイス305と集積デバイス307との間に、複数のスペーサボール190(例えば、スペーサ)及びポリマー層192が位置する。複数のスペーサボール190は、ポリマー層192内に少なくとも部分的に位置し得る。複数のスペーサボール190及びポリマー層192は、集積デバイス305、集積デバイス307、及び/又はパッケージ300の外周に沿って位置している。
【0031】
いくつかの実装形態では、複数のはんだ相互接続部170から隣接するはんだ相互接続部の間のピッチは、約5~20マイクロメートルである。いくつかの実装形態では、複数のパッド相互接続部350から隣接するピラー相互接続部の間のピッチは、約5~20マイクロメートルである。いくつかの実装形態では、複数のピラー相互接続部352から隣接するピラー相互接続部の間のピッチは、約5~20マイクロメートルである。いくつかの実装形態では、複数のパッド相互接続部370から隣接するピラー相互接続部間のピッチは、約5~20マイクロメートルである。いくつかの実装形態では、複数のピラー相互接続部372から隣接するピラー相互接続部間のピッチは、約5~20マイクロメートルである。いくつかの実装形態では、複数のスペーサボール190(例えば、スペーサ)は、約5~20マイクロメートルの直径を有し得る。
【0032】
集積デバイス305のパッシベーション層353と集積デバイス307のパッシベーション層373との間にはギャップ301が存在する。ギャップ301は、集積デバイス305と集積デバイス307との間のボンドライン厚さ(bond line thickness、BLT)を表し得る。ギャップ301は、複数のスペーサボール190(例えば、スペーサ)の使用することによって提供される。複数のスペーサボール190は、集積デバイス305と集積デバイス307との間に、均一な、一定の、又は実質的に一定のギャップを設けるのに役立つ。これは、次に、集積デバイス305と集積デバイス307との間に堅牢で信頼性のある接合部が存在することを確実にするのに役立つ。いくつかの実装形態では、ギャップ301は、約5~20マイクロメートルであり得る。
【0033】
図3は、集積デバイスの表側対表側の結合の一例を示す。すなわち、第1の集積デバイスの表側は、第2の集積デバイスの表側に結合されている。しかしながら、2つの集積デバイスは、集積デバイスの表側が別の集積デバイスの裏側に結合される、表側対裏側の結合を介して共に結合され得る。別の例では、2つの集積デバイスは、集積デバイスの裏側が別の集積デバイスの裏側に結合される、裏側対裏側の結合を介して共に結合され得る。
図1及び
図2の集積デバイススタック101(例えば、集積デバイスのスタック)は、表側対表側の結合、表側対裏側の結合、裏側対表側の結合、及び/又は裏側対裏側の結合を介して互いに結合された集積デバイスを含み得る。
【0034】
明確にするために、パッケージ300は、必ずしも集積デバイスの構成要素のすべてを示しているわけではないことに留意されたい。例えば、集積デバイス305及び/又は集積デバイス307は各々、ダイ基板(例えば、シリコン基板)、複数のトランジスタ及び/又は論理セル、複数のダイ相互接続部、少なくとも1つのダイ誘電体層、複数の基板貫通ビア、及び/又は複数の裏側相互接続部(例えば、裏側パッド相互接続部、裏側ピラー相互接続部)などの他の構成要素を含み得る。複数の基板貫通ビアは、複数のダイ相互接続部に結合され得る。複数の基板貫通ビアは、複数の裏側相互接続部に結合され得る。複数のダイ相互接続部は、複数のパッド相互接続部に結合され得る。集積デバイス305及び/又は集積デバイス307は、
図1及び
図2の集積デバイス105、107a、107b及び/又は107cと同様又は同じであってもよい。
【0035】
図4は、スペーサボールを使用しない集積デバイス間結合であるときに起こり得ることの一例を示す。
図4は、パッケージ300に類似したパッケージ400を示す。しかしながら、パッケージ400は、スペーサボールを含まない。集積デバイス307を集積デバイス305に結合するプロセス中に、集積デバイスの一方の側により大きい圧力が加えられ、その結果、パッケージ400の一方の側がギャップ401aを有し、パッケージ400の他方の側がギャップ401bを有する可能性がある。ギャップ401bは、ギャップ401aよりも大きい。ギャップの差異及び/又はギャップの変動は、集積デバイス305と集積デバイス307との間の不良又は開裂した接合部をもたらし得る。例えば、集積デバイス305と集積デバイス307との間のはんだ相互接続部470は、集積デバイス305と集積デバイス307との間の高い方のギャップ401bに起因してはんだ相互接続部470が引き伸ばされているので、はんだ相互接続部170ほど堅牢ではなく、信頼性もない。複数のスペーサボール190は、ギャップのこのような変動が最小限に抑えられ、低減され、及び/又は排除されることを確実にするのに役立つ。
【0036】
図5は、複数の集積デバイス502(例えば、切断されていない集積デバイス)を含むウェーハ500を示す。複数の集積デバイス502は、同時に作製され、その後、作製プロセスにおいて個片化される。複数の集積デバイス502は、集積デバイス502aと集積デバイス502bと、を含む。複数の集積デバイス502は、切断領域504によって分離され得る。切断領域504は、複数のスペーサボール190及びポリマー層192で充填され得るウェーハ500の領域であり得る。切断領域504は、集積デバイスを個片化するために切断又は取り除かれるウェーハの一部である切断線506を含み得る。複数のスペーサボール190は、ポリマー層192内に少なくとも部分的に位置し得る。ポリマー層192は、接着剤を含み得る。ポリマー層192は、切断されていない集積デバイスの間の適切な領域にスペーサボール190を配置するのに役立つ。複数のスペーサボール190は、単分散粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含み得る。例えば、複数のスペーサボール190は、ポリエチレンポリマー粒子を含み得る。アンダーフィル204(例えば、非導電性フィルム(non-conductive film、NCF)アンダーフィル、ウェーハレベルアンダーフィル(wafer level underfill、WLUF))は、複数のはんだ相互接続部170及び/又は複数のピラー相互接続部352を横方向に囲み得る。
【0037】
集積デバイス(例えば、105、107、305、307)は、ダイ(例えば、半導体ベアダイ)を含み得る。集積デバイスは、ダイ基板(例えば、シリコン基板)と、複数のトランジスタ及び/又は論理セルと、複数のダイ相互接続部と、複数のパッド相互接続部とを含み得る。集積デバイスは、論理ダイ、無線周波数(radio frequency、RF)デバイス、パッシブデバイス、フィルタ、コンデンサ、インダクタ、アンテナ、送信機、受信機、ガリウムヒ素(gallium arsenide、GaAs)ベース集積デバイス、表面弾性波(surface acoustic wave、SAW)フィルタ、バルク弾性波(bulk acoustic wave、BAW)フィルタ、発光ダイオード(light emitting diode、LED)集積デバイス、シリコン(silicon、Si)ベース集積デバイス、炭化ケイ素(silicon carbide、SiC)ベース集積デバイス、メモリ、電源管理プロセッサ(例えば、電源管理集積回路(power management integrated circuit、PMIC))、及び/又はそれらの組み合わせを含み得る。集積デバイス(例えば、105、107、305、307)は、少なくとも1つの電子回路(例えば、第1の電子回路、第2の電子回路など)を含み得る。いくつかの実装形態では、集積デバイスはチップレットであり得る。チップレットは、作製中の、歩留まりを向上させることができ、チップレットを作製する全体的なコストを下げることができる。異なるチップレットは、異なる寸法及び/又は形状を有し得る。異なるチップレットは、異なる機能を提供するように構成され得る。異なるチップレットは、異なる相互接続部密度(例えば、異なる幅及び/又は間隔を有する相互接続部)を有し得る。いくつかの実装形態では、1つ又は複数のチップ(例えば、もう1つの集積デバイス)の機能を実行するために、いくつかのチップレットを使用することができる。いくつかの機能を実行するいくつかのチップレットを使用することにより、パッケージの機能のすべてを実行するために単一のチップを使用することと比較して、パッケージの全体的なコストを低減し得る。
【0038】
集積デバイス間に複数のスペーサ(例えば、スペーサボール)を用いた集積デバイス間結合を有する様々なパッケージについて説明してきたが、次に、集積デバイス間結合を含むパッケージを作製するためのプロセスについて以下で説明する。
【0039】
集積デバイス間にスペーサを用いた集積デバイス間結合を備えるパッケージを作製するための例示的な順序
図6A及び
図6Bは、パッケージを提供又は作製するための例示的な順序を示す。いくつかの実装形態では、
図6A及び
図6Bの順序は、
図3のパッケージ300、又は本開示に記載のパッケージのうちのいずれかを提供又は作製するために用いることができる。
【0040】
図6A及び
図6Bの順序は、パッケージを提供又は作製するための順序を簡略化及び/又は明確化するために、1つ又は複数の段階を組み合わせ得ることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順番を変更又は修正することができる。いくつかの実装形態では、本開示の範囲から逸脱することなく、プロセスのうちの1つ又は複数を交換又は置換することができる。異なる実装形態では、パッケージを異なって作製し得る。
図6A及び
図6Bの順序は、2つのパッケージを共に作製する一例を示す。しかしながら、
図6A及び
図6Bの順序は、互いの上に垂直に積み重ねられた2つ以上のパッケージを作製するために用いることができる。
【0041】
段階1は、
図6Aに示されるように、集積デバイス307a及び集積デバイス307bを含むウェーハ600の後の状態を示す。集積デバイス307a及び集積デバイス307bは、ウェーハ600の複数の集積デバイスから切断されていない集積デバイスである。各集積デバイスは、複数のパッド相互接続部370と、複数のピラー相互接続部372と、複数のはんだ相互接続部170とを含み得る。ウェーハ600は、複数の第2の集積デバイスを含む第2のウェーハであり得る。
図8A及び
図8Bは、集積デバイスを含むウェーハを形成するために用いることができるプロセスの一例を示す。
【0042】
段階2は、複数のスペーサボール190及びポリマー層192が切断されていない集積デバイスの間に位置するように、複数のスペーサボール190及びポリマー層192がウェーハ600上に設けられた後の状態を示す。例えば、複数のスペーサボール190及びポリマー層192は、ウェーハの切断領域504に設けられ得る。切断領域504は、ウェーハ600の集積デバイスを個片化するために切断される領域であり得る。ポリマー層192は、スペーサボールがウェーハ600の適切な領域に配置されるのに役立てるための接着剤層を含み得る。
【0043】
段階3は、アンダーフィルが複数のピラー相互接続部372及び/又は複数のはんだ相互接続部170を横方向に囲むことができるように、ウェーハ600の集積デバイス(例えば、切断されていない集積デバイス)上にアンダーフィル204が形成された後の状態を示す。
【0044】
段階4は、
図6Bに示されるように、集積デバイス305a及び集積デバイス305bを含むウェーハ610の後の状態を示す。集積デバイス305a及び集積デバイス305bは、ウェーハ610の複数の集積デバイスから切断されていない集積デバイスである。各集積デバイスは、複数のパッド相互接続部350と、複数のピラー相互接続部352と、複数のはんだ相互接続部170とを含み得る。ウェーハ610は、複数の第1の集積デバイスを含む第1のウェーハであり得る。
図8A及び
図8Bは、集積デバイスを含むウェーハを形成するために用いることができるプロセスの一例を示す。
【0045】
段階5は、ウェーハ600が、ウェーハ610に結合された後の状態を示す。ウェーハ600をウェーハ610に結合するために、はんだリフロープロセスを用いることができる。(集積デバイス307を備える)ウェーハ600は、複数のはんだ相互接続部170を介して(集積デバイス305を備える)ウェーハ610に結合される。複数のスペーサボール190は、ウェーハ600とウェーハ610との間の均一又はほぼ均一なギャップを確実にするのに役立つ。
【0046】
段階6は、集積デバイス間結合を備える複数のパッケージを作成するために、ウェーハ600及びウェーハ610が個片化された後の状態の後を示す。ウェーハ600及びウェーハ610は、切断線620に沿って切断され得る。個片化の後、パッケージ300a及びパッケージ300bが形成され得る。ウェーハを個片化するために、機械的プロセス(例えば、鋸)又はレーザプロセスを用いることができる。いくつかの実装形態では、個片化の前に、
図2に示すような3つ以上の集積デバイスを含むパッケージを形成するために、追加のウェーハが結合され得る。
【0047】
集積デバイス間にスペーサを用いた集積デバイス間結合を備えるパッケージを作製するための方法の例示的なフロー図
いくつかの実装形態では、パッケージを作製することは、いくつかのプロセスを含む。
図7は、パッケージを提供又は作製するための方法700の例示的なフロー図を示す。いくつかの実装形態では、
図7の方法700が、本開示に記載の
図3のパッケージ300を提供又は作製するために用いることができる。しかしながら、方法700は、本開示に記載のパッケージのうちのいずれかを提供又は作製するために用いることができる。
【0048】
図7の方法は、いくつかの集積デバイスを有するパッケージを提供するための方法を簡略化及び/又は明確化するために、1つ又は複数のプロセスを組み合わせ得ることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順番を変更又は修正することができる。
【0049】
方法は、(705において)、複数の集積デバイスを含むウェーハを準備する。例えば、方法は、複数の集積デバイスを含むウェーハ600を準備することができる。複数の集積デバイスは、切断されていない集積デバイスである。ウェーハ600は、複数の第2の集積デバイスを含む第2のウェーハであり得る。各切断されていない集積デバイスは、複数のパッド相互接続部370と、複数のピラー相互接続部372と、複数のはんだ相互接続部170とを含み得る。
図8A及び
図8Bは、集積デバイスを含むウェーハを形成するために用いることができるプロセスの一例を示す。
図6Aの段階1は、切断されていない集積デバイスを有するウェーハを準備する一例を図示し説明する。
【0050】
方法は、(710において)、複数のスペーサボール190及びポリマー層192が切断されていない集積デバイスの間に位置するように、ウェーハ(例えば、600)上に複数のスペーサボール190及びポリマー層192を設ける。例えば、複数のスペーサボール190及びポリマー層192は、ウェーハの切断領域504に設けられ得る。切断領域504は、ウェーハ(例えば、600)の集積デバイスを個片化するために切断される領域であり得る。ポリマー層192は、スペーサボールがウェーハ(例えば、600)の適切な領域に位置決めされるのに役立てるための接着剤層を含み得る。
図6Aの段階2は、スペーサボール及びポリマー層を設ける一例を図示し説明する。
【0051】
方法は、(715において)、アンダーフィルが複数のピラー相互接続部372及び/又は複数のはんだ相互接続部170を横方向に囲むことができるように、ウェーハ(例えば、600)の集積デバイス上にアンダーフィル(例えば、204)を設ける。
図6Aの段階3は、アンダーフィルを設ける一例を図示し説明する。
【0052】
方法は、(720において)、複数の集積デバイスを含むウェーハ(例えば、610)を準備する。例えば、方法は、複数の集積デバイスを含むウェーハ610を準備することができる。ウェーハ610は、切断されていない集積デバイスを含む。各切断されていない集積デバイスは、複数のパッド相互接続部350と、複数のピラー相互接続部352と、複数のはんだ相互接続部170とを含み得る。ウェーハ610は、複数の第1の集積デバイスを含む第1のウェーハであり得る。
図8A及び
図8Bは、集積デバイスを含むウェーハを形成するために用いることができるプロセスの一例を示す。
図6Bの段階4は、切断されていない集積デバイスを含むウェーハを準備する一例を図示し説明する。
【0053】
方法は、(725において)、第2のウェーハ(例えば、600)を第1のウェーハ(例えば、610)に結合する。第2のウェーハを第1のウェーハに結合するために、はんだリフロープロセスを用いることができる。複数の第2の集積デバイスを備える第2のウェーハ(例えば、600)は、複数のはんだ相互接続部(例えば、170)を介して、複数の第1の集積デバイスを備える第1のウェーハ(例えば、610)に結合され得る。複数のスペーサボール190は、ウェーハ600とウェーハ610との間の均一又はほぼ均一なギャップを確実にするのに役立つ。
図6Bの段階5は、ウェーハを結合する一例を図示し説明する。いくつかの実装形態では、追加のウェーハが、結合されたウェーハに結合され得る。
【0054】
方法は、(730において)、集積デバイスの間にスペーサボールとポリマー層とを有するいくつかの集積デバイスを含む個片化パッケージを形成するように、ウェーハを個片化する。ウェーハを個片化するために、機械的プロセス(例えば、鋸)又はレーザプロセスを用いることができる。
図6Bの段階6は、ウェーハを個片化する一例を図示し説明する。
【0055】
ピラー相互接続部を有する集積デバイスを作製するための例示的な順序
図8A及び
図8Bは、ピラー相互接続部を有する集積デバイスを提供又は作製するための例示的な順序を示す。いくつかの実装形態では、
図8A及び
図8Bの順序は、
図3の集積デバイス(例えば、305、307)、又は本開示に記載の集積デバイスのうちのいずれかを提供又は作製するために用いることができる。
【0056】
図8A及び
図8Bの順序は、集積デバイスを提供又は作製するための順序を簡略化及び/又は明確化するために、1つ又は複数の段階を組み合わせ得ることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順番を変更又は修正することができる。いくつかの実装形態では、本開示の範囲から逸脱することなく、プロセスのうちの1つ又は複数を交換又は置換することができる。異なる実装形態では、集積デバイスを異なって作製し得る。
【0057】
図8Aに示すように、段階1は、集積デバイス305が準備された後の状態を示す。集積デバイス305は、ダイ(例えば、ベア半導体ダイ)を含み得る。集積デバイス305は、ダイ基板(例えば、シリコン基板)と、複数のトランジスタ(例えば、アクティブデバイス)とを含み得る。集積デバイス305は、複数のパッド相互接続部350を含み得る。集積デバイス305は、ダイ相互接続部及び/又は基板貫通ビアを含み得る。
【0058】
段階2は、シード層811が、集積デバイス305の表側上に形成された後の状態を示す。シード層811は、金属層を含み得る。シード層811は、集積デバイス305上に堆積され得る。シード層811を形成するために、めっきプロセスを用いることができる。
【0059】
段階3は、フォトレジスト層800がシード層811の上に形成された後の状態を示す。フォトレジスト層800は、シード層811上に堆積され得る。
【0060】
段階4は、フォトレジスト層800がパターニングされて、シード層811の一部を露出させる少なくとも1つの開口801を、フォトレジスト層800内に生成した後の状態を示す。
【0061】
図8Bに示すように、段階5は、複数のピラー相互接続部830及び複数のはんだ相互接続部832が、フォトレジスト層800内の開口801を介してシード層811上に形成された後の状態を示す。複数のピラー相互接続部830は、めっきプロセスによってシード層811上に形成され得る。複数のはんだ相互接続部170は、堆積プロセスによって複数のピラー相互接続部830上に形成され得る。
【0062】
段階6は、フォトレジスト層800が取り除かれ、シード層811の一部が取り除かれた(例えば、エッチングされた)後の状態を示す。フォトレジスト層800を取り除くことは、フォトレジスト層800を剥離することを含み得る。
【0063】
段階7は、複数のはんだ相互接続部170を複数のピラー相互接続部830に結合(例えば、ボンディング)するリフローはんだプロセスの後の状態を示す。段階7は、ピラー相互接続部を有する集積デバイス(例えば、305、307)を示し得る。複数のピラー相互接続部830は、複数のピラー相互接続部352を表し得る。シード層811は、ピラー相互接続部830の一部と見なすことができる。したがって、シード層811及び複数のピラー相互接続部830は、複数のピラー相互接続部352を表し得る。
【0064】
ピラー相互接続部を備える集積デバイスを作製するための方法の例示的なフロー図
いくつかの実装形態では、ピラー相互接続部を有する集積デバイスを作製することは、いくつかのプロセスを含む。
図9は、ピラー相互接続部を有する集積デバイスを提供又は作製するための方法900の例示的なフロー図を示す。いくつかの実装形態では、
図9の方法900は、本開示に記載の
図3の集積デバイス(例えば、305、307)を提供又は作製するために用いることができる。しかしながら、方法900は、本開示に記載の集積デバイスのうちのいずれかを提供又は作製するために用いることができる。
【0065】
図9の方法900は、ピラー相互接続部を有する集積デバイスを提供又は作製するための方法を簡略化及び/又は明確化するために、1つ又は複数のプロセスを組み合わせ得ることに留意されたい。いくつかの実装形態では、プロセスの順番を変更又は修正することができる。
【0066】
方法は、(905において)、集積デバイス(例えば305、307)を準備する。
図8Aの段階1は、提供された集積デバイス305を図示し説明する。集積デバイス305は、トランジスタなどのアクティブデバイスを有するダイを含み得る。集積デバイスは、複数のパッド相互接続部を含み得る。集積デバイスは、ダイ基板、ダイ相互接続部、及び/又は基板貫通ビアを含み得る。
【0067】
方法は、(910において)、集積デバイスの表側上にシード層(例えば、811)を形成する。シード層811は、金属層を含み得る。シード層811は、集積デバイス305上に堆積され得る。シード層811を形成するために、めっきプロセスを用いることができる。
図8Aの段階2は、シード層を形成する一例を図示し説明する。
【0068】
方法は、(915において)、シード層(例えば、811)上にフォトレジスト層(例えば、800)を形成する。フォトレジスト層800は、シード層811上に形成されて、パターニングされ得る。フォトレジスト層800が、シード層811上に堆積されてパターニングされ、シード層811の一部を露出させる少なくとも1つの開口801を、フォトレジスト層800内に形成し得る。
図8Aの段階3及び段階4は、シード層上にフォトレジスト層を形成し、パターニングする一例を図示し説明する。
【0069】
方法は、(920において)、フォトレジスト層(例えば、800)内の開口801を介してシード層(例えば、811)上に複数のピラー相互接続部(例えば、830)及び/又ははんだ相互接続部(例えば、170)を形成する。複数のピラー相互接続部は、めっきプロセスによってシード層上に形成され得る。複数のはんだ相互接続部は、堆積プロセス及び/又は印刷プロセスによって複数のピラー相互接続部上に形成され得る。
図8Bの段階5は、複数のピラー相互接続部及び/又は複数のはんだ相互接続部を形成する一例を図示し説明する。
【0070】
方法は、(925において)、フォトレジスト層(例えば、800)を取り除く。フォトレジスト層を取り除くことは、フォトレジスト層を剥離することを含み得る。
図8Bの段階6は、フォトレジスト層を取り除く一例を図示する。いくつかの実装形態では、(925において)、シード層811の一部分も取り除かれ得る。シード層の一部分を取り除くために、エッチングプロセスを用いることができる。
図8Bの段階6は、取り除かれたシード層の一部分の例を図示し説明する。915、920及び925で説明するように、フォトレジスト層、ピラー相互接続部及び/又ははんだ相互接続部を形成し、フォトレジスト層を取り除くことは、繰り返され得ることに留意されたい。
【0071】
方法は、(930において)、複数のはんだ相互接続部(例えば、170)を複数のピラー相互接続部(例えば、830)に結合(例えば、ボンディング)するリフローはんだプロセスを実行する。複数のピラー相互接続部830及び/又はシード層811は、複数のパッド相互接続部350を表し得る。
図8Bの段階7は、リフローはんだプロセスの一例を図示し説明する。
【0072】
いくつかの実装形態では、集積デバイスはウェーハの一部であり、ウェーハを個別の集積デバイスに切断するために、個片化を実行することができる。方法900は、本開示に記載の集積デバイスのいずれかを作製するために用いることができる。
【0073】
例示的な電子デバイス
図10は、前述したデバイス、集積デバイス、集積回路(integrated circuit、IC)パッケージ、集積回路(IC)デバイス、半導体デバイス、集積回路、ダイ、インターポーザ、パッケージ、パッケージオンパッケージ(package-on-package、PoP)、システムインパッケージ(System in Package、SiP)、又はシステムオンチップ(System on Chip、SoC)のうちのいずれかと一体化され得る様々な電子デバイスを示す。例えば、モバイルフォンデバイス1002、ラップトップコンピュータデバイス1004、定置端末デバイス1006、ウェアラブルデバイス1008、又は自動車車両1010は、本明細書に記載のデバイス1000を含み得る。デバイス1000は、例えば、本明細書に記載のデバイス及び/又は集積回路(IC)パッケージのうちのいずれかであってもよい。
図10に示すデバイス1002、1004、1006、及び1008、並びに自動車車両1010は、単なる例示に過ぎない。モバイルデバイス、ハンドヘルドパーソナル通信システム(personal communication system、PCS)ユニット、携帯情報端末などのポータブルデータユニット、全地球測位システム(global positioning system、GPS)対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、メータ読み取り機器などの定置データユニット、通信デバイス、スマートフォン、タブレットコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス(例えば、時計、眼鏡)、モノのインターネット(Internet of things、IoT)デバイス、サーバ、ルータ、自動車車両(例えば、自律型車両)に実装されている電子デバイス、又は、データ若しくはコンピュータ命令を記憶する若しくは取り出す任意の他のデバイス、あるいはこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されないデバイス(例えば、電子デバイス)のグループを含む他の電子デバイスもまた、デバイス1000を搭載し得る。
【0074】
図1~
図5、
図6A及び
図6B、
図7、
図8A及び
図8B、及び/若しくは
図9及び
図10に示される構成要素、プロセス、特徴、及び/若しくは機能のうちの1つ又は複数が、単一の構成要素、プロセス、特徴若しくは機能に再構成並びに/又は組み合わされてもよく、あるいはいくつかの構成要素、プロセス、若しくは機能において具現化されてもよい。本開示から逸脱することなく、追加の要素、構成要素、プロセス、及び/又は機能がさらに追加されてもよい。本開示における
図1~
図5、
図6A及び
図6B、
図7、
図8A及び
図8B、及び/又は
図9及び
図10、並びにその対応する説明は、ダイ及び/又はICに限定されないことにも留意されたい。いくつかの実装形態では、
図1~
図5、
図6A及び
図6B、
図7、
図8A及び
図8B、及び/又は
図9及び
図10、並びにその対応する説明は、デバイス及び/又は集積デバイスを製造、作製、提供、及び/又は生産するために用いることができる。いくつかの実装形態では、デバイスは、ダイ、集積デバイス、集積パッシブデバイス(IPD)、ダイパッケージ、集積回路(IC)デバイス、デバイスパッケージ、集積回路(IC)パッケージ、ウェーハ、半導体デバイス、パッケージオンパッケージ(PoP)デバイス、放熱デバイス、及び/又はインターポーザを含み得る。
【0075】
本開示における図は、様々な部品、構成要素、物体、デバイス、パッケージ、集積デバイス、集積回路、及び/又はトランジスタの、実際の表現及び/又は概念的表現を表し得ることに留意されたい。場合によっては、図は実際の縮尺とは異なり得る。場合によっては、明確にするために、すべての構成要素及び/又は部品が示されないこともある。場合によっては、図中の様々な部品及び/又は構成要素の、位置、場所、寸法、及び/又は形状は、例示的なものであり得る。いくつかの実装形態では、図中の様々な構成要素及び/又は部品は、任意選択的なものであり得る。
【0076】
「例示的(exemplary)」という語は、本明細書では、「例、事例、又は例示としての役割を果たすこと」を意味するものとして使用されている。「例示的」として本明細書に記載のいずれの実装形態又は態様も、必ずしも本開示の他の態様よりも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、本開示のすべての態様が、説明した特徴、利点、又は動作モードを含むことを必要とするとは限らない。「結合されている」という用語は、本明細書では、2つの物体間の直接的又は間接的な結合(例えば、機械的結合)を指すものとして使用されている。例えば、物体Aが物体Bに物理的に接触しており、物体Bが物体Cに接触している場合には、物体Aと物体Cとは、互いに物理的に直接接触していなくても、依然として互いに結合されていると見なすことができる。「電気的に結合されている」という用語は、2つの物体の間を電流(例えば、信号、電力、接地)が伝播することができるように、それら2つの物体が直接的又は間接的に共に結合されていることを意味し得る。電気的に結合されている2つの物体は、それら2つの物体の間に電流が伝播する場合も伝播しない場合もある。用語「第1」、「第2」、「第3」、及び「第4」(並びに/又は、第4より大きい序数)は、任意選択的に使用されるものである。説明されている構成要素のうちのいずれも、第1の構成要素、第2の構成要素、第3の構成要素、又は第4の構成要素であってもよい。例えば、第2の構成要素と称されている構成要素は、第1の構成要素、第2の構成要素、第3の構成要素、又は第4の構成要素であってもよい。「封入(encapsulating)」という用語は、ある物体が別の物体を部分的に封入し得る、又は完全に封入し得ることを意味する。「上部(top)」及び「底部(bottom)」という用語は、任意選択的に使用されるものである。上部に位置する構成要素は、底部に位置する構成要素上に位置する場合がある。上部の構成要素が底部の構成要素と見なされる場合もあり、その逆もあり得る。本開示に記載されているように、第2の構成要素「上に(over)」位置する第1の構成要素とは、底部又は上部がどのように任意選択的に定義されているかに応じて、第1の構成要素が、第2の構成要素の上方に位置すること又は下方に位置することを意味し得る。別の例では、第1の構成要素は、第2の構成要素の第1の表面上に(例えば、上方に)位置する場合があり、第3の構成要素は、第2の構成要素の第2の表面上に(例えば、下方に)位置する場合があり、この場合、第2の表面は、第1の表面とは反対向きの側である。ある1つの構成要素が別の構成要素上に位置する文脈において、本出願で使用される「上に(over)」という用語は、別の構成要素の上に、及び/又は別の構成要素内に存在している(例えば、構成要素の表面上に存在している、又は構成要素内に埋め込まれている)構成要素を意味するために使用され得ることにさらに留意されたい。したがって、例えば、第2の構成要素上に存在している第1の構成要素とは、(1)第1の構成要素が第2の構成要素上に存在しているが、第2の構成要素には直接接触していないこと、(2)第1の構成要素が第2の構成要素の上に(例えば、第2の構成要素の表面の上に)存在していること、及び/又は(3)第1の構成要素が第2の構成要素内に存在している(例えば、第2の構成要素内に埋め込まれている)ことを意味し得る。第2の構成要素「内に(in)」位置する第1の構成要素は、第2の構成要素内に部分的に位置する場合、又は第2の構成要素内に完全に位置する場合がある。約X~XXである値は、XとXXとを含むXとXXとの間の値を意味し得る。XとXXとの間の値(単数又は複数)は、離散的又は連続的であり得る。本開示で使用される場合の「約(about)『値X』」又は「およそ(approximately)値X」という用語は、「値X」の10パーセントの範囲内にあることを意味する。例えば、約1又はおよそ1の値とは、0.9~1.1の範囲の値を意味することになる。
【0077】
いくつかの実装形態では、相互接続部とは、2つの点、要素、及び/又は構成要素間の電気的接続を可能にする若しくは容易にする、デバイス又はパッケージの要素若しくは構成要素である。いくつかの実装形態では、相互接続部は、トレース、ビア、パッド、ピラー、メタライゼーション層、再配線層、及び/又はアンダーバンプメタライゼーション(under bump metallization、UBM)層/相互接続部を含み得る。いくつかの実装形態では、相互接続部は、信号(例えば、データ信号)、接地、及び/又は電力に電気経路を提供するように構成することが可能な導電性材料を含み得る。相互接続部は、2つ以上の要素又は構成要素を含み得る。相互接続部は、1つ又は複数の相互接続部によって画定され得る。相互接続部は、1つ又は複数の金属層を含み得る。相互接続部は、回路の一部であり得る。異なる実装形態では、相互接続部を形成するために、異なるプロセス及び/又は順序を用いることができる。いくつかの実装形態では、相互接続部を形成するために、化学気相成長(chemical vapor deposition、CVD)プロセス、物理気相成長(physical vapor deposition、PVD)プロセス、スパッタリングプロセス、スプレーコーティング、及び/又はめっきプロセスを用いることができる。
【0078】
また、本明細書に含まれている様々な開示は、フローチャート、フロー図、構造図、又はブロック図として示されているプロセスとして、説明される場合があることにも留意されたい。フローチャートは、動作を逐次プロセスとして説明することがあるが、動作の多くは並列に又は同時に実行され得る。加えて、動作の順序は並べ替えられてもよい。プロセスは、その動作が完了すると終了する。
【0079】
以下は、本開示の態様の概要を提供する。
態様1:第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスと、第1の複数の相互接続部に結合された複数のはんだ相互接続部と、第2の複数の相互接続部を備える第2の集積デバイスであって、第2の複数の相互接続部、複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されている、第2の集積デバイスと、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置しているポリマー層と、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置している複数のスペーサボールと、を備える、パッケージ。
【0080】
態様2:ポリマー層が接着剤層を含む、態様1に記載のパッケージ。
【0081】
態様3:複数のスペーサボールが、ポリマー層内に少なくとも部分的に位置している、態様1~2に記載のパッケージ。
【0082】
態様4:複数のスペーサボールが、単分散粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含む、態様1~3に記載のパッケージ。
【0083】
態様5:複数のスペーサボールが、ポリエチレンポリマー粒子を含む、態様1~3に記載のパッケージ。
【0084】
態様6:第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にアンダーフィルをさらに備える、態様1~5に記載のパッケージ。
【0085】
態様7:第1の複数の相互接続部から隣接する相互接続部の間のピッチが、約20マイクロメートル以下である、態様1~6に記載のパッケージ。
【0086】
態様8:複数のはんだ相互接続部から隣接するはんだ相互接続部の間のピッチが、約20マイクロメートル以下である、態様1~7に記載のパッケージ。
【0087】
態様9:第1の複数の相互接続部が、第1の複数のピラー相互接続部を含み、第2の集積デバイスが、第2の複数の相互接続部、複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数のピラー相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されている、態様1~8に記載のパッケージ。
【0088】
態様10:第1の集積デバイスが、第1のダイを含み、第2の集積デバイスが、第2のダイを含む、態様1~9に記載のパッケージ。
【0089】
態様11:第1の集積デバイスが、第1のメモリダイを含み、第2の集積デバイスが、論理ダイ又は第2のメモリダイを含む、態様1~10に記載のパッケージ。
【0090】
態様12:第3の複数の相互接続部を備える第3の集積デバイスと、第3の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置している第2のポリマー層と、第3の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置している第2の複数のスペーサボールと、をさらに備える、態様1~11に記載のパッケージ。
【0091】
態様13:第3の集積デバイスが、第3の複数の相互接続部及び/又は第2の複数のはんだ相互接続部を介して第2の集積デバイスに結合されている、態様12に記載のパッケージ。
【0092】
態様14:第2の集積デバイスが、複数の基板貫通ビアを含む、態様12に記載のパッケージ。
【0093】
態様15:第1の複数の相互接続部が、第1の複数のピラー相互接続部及び/又は第1の複数のパッド相互接続部を含み、第2の複数の相互接続部が、第2の複数のピラー相互接続部及び/又は第2の複数のパッド相互接続部を含む、態様1~14に記載のパッケージ。
【0094】
態様16:第1の集積デバイスが、第3の複数の相互接続部を含み、第1の複数の相互接続部が、第1の集積デバイスの第1の表面上に位置しており、第3の複数の相互接続部が、第1の集積デバイスの第2の表面上に位置している、態様1~15に記載のパッケージ。
【0095】
態様17:パッケージが、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、モバイルデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、携帯情報端末、定置端末、タブレットコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、サーバ、モノのインターネット(IoT)デバイス、及び自動車車両内のデバイスからなるグループから選択されるデバイスに組み込まれる、態様1~16に記載のパッケージ。
【0096】
態様18:基板と、第1の複数のはんだ相互接続部を介して基板に結合された集積デバイスのスタックと、を含むパッケージ。集積デバイスのスタックが、第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスと、第1の複数の相互接続部に結合された第2の複数のはんだ相互接続部と、第2の複数の相互接続部を備える第2の集積デバイスであって、第2の複数の相互接続部、第2の複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されている、第2の集積デバイスと、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置しているポリマー層と、第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置している複数のスペーサボールと、を備える。
【0097】
態様19:集積デバイスのスタックからの第1の集積デバイスが、第1の複数のはんだ相互接続部を介して基板に結合されている、態様18に記載のパッケージ。
【0098】
態様20:複数のスペーサボールが、単分散粒子、ポリエチレンポリマー粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含む、態様18及び19に記載のパッケージ。
【0099】
態様21:第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間にアンダーフィルをさらに備える、態様18~20に記載のパッケージ。
【0100】
態様22:第1の集積デバイスが、表側対表側の結合、表側対裏側の結合、裏側対表側の結合、又は裏側対裏側の結合を介して第2の集積デバイスに結合されている、態様18~21に記載のパッケージ。
【0101】
態様23:パッケージを作製するための方法であって、第2の複数の相互接続部と、第2の複数の相互接続部に結合された複数のはんだ相互接続部と、を備える第2の集積デバイスを準備することと、第2の集積デバイス上にポリマー層及び複数のスペーサボールを設けることと、第2の集積デバイスが第2の複数の相互接続部、複数のはんだ相互接続部、及び第1の複数の相互接続部を介して第1の集積デバイスに結合されるように、第1の複数の相互接続部を備える第1の集積デバイスを第2の集積デバイスに結合することと、を含み、第1の集積デバイスが、ポリマー層及び複数のスペーサボールが第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置するように、第2の集積デバイスに結合される、方法。
【0102】
態様24:ポリマー層が接着剤層を含む、態様23に記載の方法。
【0103】
態様25:複数のスペーサボールが、単分散粒子、ポリエチレンポリマー粒子、シリカ、ガラス、ポリマー、セラミック、及び/又は金属を含む粒子を含む、態様23及び24に記載の方法。
【0104】
態様26:第2の集積デバイス上にアンダーフィルを設けることをさらに含む態様23~25に記載の方法であって、アンダーフィルが第1の集積デバイスと第2の集積デバイスとの間に位置するように、第1の集積デバイスが第2の集積デバイスに結合される、態様23~25に記載の方法。
【0105】
本明細書に記載の開示の様々な特徴は、本開示から逸脱することなく、異なるシステムにおいて実装することができる。本開示の上記の態様は、単なる例に過ぎず、本開示を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。本開示の態様の説明は、例示的であることが意図されており、特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。このように、本教示は、他のタイプの装置に容易に適用することができ、当業者には、多くの代替、修正、及び変形が明らかとなるであろう。
【符号の説明】
【0106】
100 パッケージ
101 集積デバイススタック
102 基板
103 集積デバイス
104 基板
105 集積デバイス
107a 集積デバイス
107b 集積デバイス
107c 集積デバイス
109a スペーサボール
110 相互接続部
120 誘電体層
122 相互接続部
130 相互接続部
140 誘電体層
142 相互接続部
150 相互接続部
170 相互接続部
170a 相互接続部
170b 相互接続部
170c 相互接続部
190 スペーサボール
190a スペーサボール
190b スペーサボール
190c スペーサボール
192 ポリマー層
192a ポリマー層
192b 第2のポリマー層
192b ポリマー層
192c ポリマー層
204 アンダーフィル
204a アンダーフィル
204b アンダーフィル
204c アンダーフィル
250 パッド相互接続部
252 ピラー相互接続部
254 パッド相互接続部
255 相互接続部
270a パッド相互接続部
270b パッド相互接続部
270c パッド相互接続部
272a ピラー相互接続部
272b ピラー相互接続部
272c ピラー相互接続部
274a パッド相互接続部
274b パッド相互接続部
275 相互接続部
275a 相互接続部
275b 相互接続部
275c 相互接続部
276a ピラー相互接続部
276b ピラー相互接続部
300 パッケージ
300a パッケージ
300b パッケージ
301 ギャップ
305 集積デバイス
305a 集積デバイス
305b 集積デバイス
307 集積デバイス
307a 集積デバイス
307b 集積デバイス
350 パッド相互接続部
352 ピラー相互接続部
353 パッシベーション層
370 パッド相互接続部
372 ピラー相互接続部
373 パッシベーション層
400 パッケージ
401a ギャップ
401b ギャップ
470 相互接続部
500 ウェーハ
502 集積デバイス
502a 集積デバイス
502b 集積デバイス
504 切断領域
506 切断線
600 ウェーハ
610 ウェーハ
620 切断線
800 フォトレジスト層
801 開口
811 シード層
830 ピラー相互接続部
832 相互接続部
1000 デバイス
1002 モバイルフォンデバイス
1004 ラップトップコンピュータデバイス
1006 定置端末デバイス
1008 ウェアラブルデバイス
1010 自動車車両
【図】
【国際調査報告】