可调复合中介层的制作方法_3

文档序号:9402134阅读:来源:国知局

[0062] 可以被配置用于主要提供存储器存储阵列功能的这类微电子元件,可以与被配置 用于主要提供逻辑功能的另一微电子元件或者"逻辑芯片"诸如在图IA中示出的微电子元 件30e -起布置在封装中。在一个特定实施例中,逻辑芯片可以是可编程的或者处理器元 件诸如微处理器、或者其它通用计算机元件。逻辑芯片可以是微控制器元件、图形处理器、 浮点处理器、协处理器、数字信号处理器等。在一个特定实施例中,逻辑芯片可以主要执行 硬件状态机功能,或者可以被硬编码以用于特定功能或者目的。作为替代实施例,逻辑芯片 可以是专用集成电路("ASIC")或者现场可编程门阵列("FPGA")芯片。在这类变型中, 封装那么可以是"系统级封装"("SIP")。
[0063] 在另一变型中,在本文中所描述的任何封装中的微电子元件可以具有逻辑和嵌入 逻辑中的存储功能,诸如在相同的微电子元件中嵌入有一个或者多个相关联的存储器存储 阵列的可编程处理器。这类微电子元件有时称为"片上系统"("30(:"),其中,逻辑部分(诸 如,处理器)与其它电路系统(诸如,存储器存储阵列或者用于执行可以是专用功能的一些 其它功能的电路系统)嵌入在一起。
[0064] 每个微电子元件30可以具有暴露在其正表面31处的多个电传导元件触点35。每 个微电子元件30的触点35可以布置成一个或者多个列,该列设置在正表面31的占用正表 面所在面积的中央部分的中央区域中。例如,中央区域可以占用正表面31的如下面积,该 面积包括在微电子元件30的相对的外围边缘之间的最短距离的中间三分之一。在一个特 定示例中,触点35可以沿着平分微电子元件30的轴线或者沿着与平分微电子元件的轴线 平行的轴线布置。这类示例可能发生在当触点35设置在正表面31的中央区域中时、或者 在触点不限于如所描述的中央区域时的其它情况下。
[0065] 在一个特定示例中,每个微电子元件30从功能上和机械上可以等效于微电子元 件中的其它电子元件,从而使得每个微电子元件均可以在具有相同功能的正表面31处具 有相同的电传导触点35的图案,虽然每个微电子元件的长度、宽度和高度的具体尺寸可以 与其它微电子元件的长度、宽度和高度不同。
[0066] 微电子组件10可以包括:两个微电子元件30,其包括相对于彼此堆叠的第一和第 二微电子兀件30a和30b。在图IA中不出的实施例,第一微电子兀件30a的正表面31可 以面对互连元件20的第一表面21,并且第二微电子元件30b的正表面31和第一微电子元 件30a的背表面32可以面朝彼此。第二微电子元件30b的正表面31的至少部分可以覆在 第一微电子元件30a的背表面32的至少部分上。另外的微电子元件30c和30d可以相对 于微电子元件30a和30b堆叠,如图IA所示。在一个特定示例中,所有的微电子元件30a、 30b、30c和30d可以被配置用于主要提供存储器存储阵列功能。在一个示例中,微电子元件 30a、30b、30c和30d中的一个或者多个可以包括存储器存储控制器件。
[0067] 虽然微电子元件30在图IA中被示出为布置成倒装芯片键合堆叠,其中,其正表面 31面朝互连元件20的第一表面21,但是在其它实施例中,一个或者多个微电子元件可以按 照其它方式安装并且电连接至其它微电子元件和/或互连元件。例如,任何微电子元件30 可以设置有面朝互连元件20的第一表面21的背表面32。在一个示例中,这类微电子元件 30的触点35可以通过在其正表面31上方延伸的传导结构,而连接至互连元件20的触点 70,例如,该传导结构可以是接线键合等或者包括接线键合等。
[0068] 如在本文中所使用的,"引线"是在两个电传导元件之间延伸的电连接的一部分或 全部。例如,引线可以包括:接线键合、诸如焊球等的联接单元、传导过孔、和传导迹线,其在 第一元件的触点(微电子元件30a的触点31)与第二元件的触点(电路板12的触点15) 之间延伸。
[0069] 在一个特定示例中,替代或者除了上面提及的微电子元件30之外,一个或者多个 无源元件30',诸如去耦电容器,可以安装至互连元件20的第一和/或第二表面21、22,并 且可以与互连元件的电传导元件电连接。在一个特定示例中,一个或者多个无源元件30' 可以是控制装置或者计时元件装置。这类无源元件30'可以电连接至在微电子组件10内 部的内部电源和/或接地总线。
[0070] 衬底元件40可以具有:相对的第一和第二表面41和42 ;以及第一传导过孔44,其 在衬底元件的厚度方向上在第一和第二表面之间延伸。衬底元件40可以包括电介质或者 半导体材料中的至少一个的本体40a。在一个实施例中,例如,本体40a可以基本上由诸如 娃或者砷化镓等半导体材料制成。在一个示例中,衬底元件40的本体40a可以基本上由碳 化硅制成。在一个特定实施例中,可以对碳化硅的本体40a掺杂,从而使有源器件可以包括 在其中。在一个示例性实施例中,衬底元件40的本体40a可以基本上由低热膨胀玻璃(例 如,石英)组成。在一个示例中,衬底元件40可以是发光二极管("LED")。
[0071] 在衬底元件40包括由例如硅制成的半导体本体40a的实施例中,一个或者多个半 导体器件(例如,晶体管、二极管等)可以设置在一个或者多个有源器件区域中,该一个或 者多个有源器件区域定位在衬底元件的第一表面41处和/或定位在衬底元件的第一表面 41下方。在一个特定示例中,在衬底元件40的本体40a内的这类有源器件区域可以定位在 导体层60a下方,如下所描述的。
[0072] 支撑元件50可以包括:电介质或者半导体材料中的至少一个的本体50a ;相对的 第一和第二表面51和52 ;开口 53,其延伸通过本体的在第一和第二表面之间的厚度;以及 第二传导过孔54,其在至少一些开口内延伸。在一个示例中,第二传导过孔54可以在至少 一些开口 53内、在本体50a的厚度方向上延伸。第二传导过孔54可以通过第一传导过孔 44与至少一些触点70电连接。
[0073] 在一个实施例中,一个或者多个开口 53可以各自具有在其中延伸的多个第二传 导过孔54。在一个特定实施例中,一个或者多个开口 53可以各自具有在其中延伸的单个传 导过孔54。开口 30可以布置成任何俯视几何配置,包括:例如,m X η阵列,m和η中的每 一个均大于1。
[0074] 在一个示例中,衬底元件40的在其第一和第二表面41、42之间的厚度可以小于支 撑元件50的在其第一和第二表面51、52之间的厚度。在一个特定实施例中,衬底元件40 的在其第一和第二表面41、42之间的厚度可以小于支撑元件50的在其第一和第二表面51、 52之间的厚度的五分之一。
[0075] 在一个实施例中,支撑元件50的厚度可以是支撑元件40的厚度的至少1. 5倍,并 且支撑元件的杨氏模量可以大于60GPa。在一个特定示例中,支撑元件50的厚度可以是支 撑元件40的厚度的至少1. 5倍,并且支撑元件的杨氏模量可以大于120GPa。在一个示例性 实施例中,支撑元件50的厚度可以是支撑元件40的厚度的至少1. 5倍,并且支撑元件的杨 氏模量可以等于或者大于衬底元件的杨氏模量。在一个示例中,支撑元件50的厚度可以是 支撑元件40的厚度的至少1. 5倍,并且支撑元件的杨氏模量可以是衬底元件的杨氏模量的 至少1. 3倍。
[0076] 在一个特定示例中,衬底元件50的本体50a可以基本上由诸如,例如,玻璃、陶瓷 或者液晶等介电材料组成。在一个实施例中,支撑元件50的本体50a可以在平行于互连元 件20的第一表面21的平面中具有小于12ppm/°C的CTE。在一个示例性实施例中,支撑元件 50的本体50a可以具有与衬底元件40的CTE相差30%以内的CTE。在一个示例中,当衬底 元件40由具有近似3ppm/°C的CTE的硅制成时,支撑元件50的CTE可以近似3. 5ppm/°C。
[0077] 在一个示例中,支撑元件50的本体50a可以基本上由诸如硅等半导体材料组成。 在一个特定实施例中,衬底元件40的本体40a可以基本上由硅组成,并且支撑元件50的本 体50a可以基本上由硅组成。在这类示例中,在一些情况下,支撑元件50的本体50a可以 根据比衬底元件40的本体40a更加宽松的公差而制造,并且支撑元件的本体在一些情况下 可以基本上由多晶硅半导体材料组成。
[0078] 在一个示例中,支撑元件50的本体50a可以基本上由中间相材料组成。这类中间 相材料可以具有尚度有序的结构,例如,含碳材料、氧化错、^?氧化钦、钦酸被,该尚度有序 的结构可以通过局部地加入无序(例如,杂质)而调至具体的CTE。在一个实施例中,支撑 元件50的本体50a可以基本上由沥青(pitch(bitumen))制成的碳基材料组成。在这类实 施例中,本体50a的杨氏模量可以局部地受到碳基材料在层压结构中的取向或者收到化学 处理的影响。
[0079] 在一个示例性实施例中,支撑元件50的CTE可以调至近似匹配支撑元件40的 CTE,从而使得支撑元件相对于衬底元件的差异热膨胀可以最小化。在一个示例中,可以通 过将支撑元件的本体50a的结构设计为具有特定CTE,诸如通过将杂质或者空腔引入中间 相材料、或者通过确定支撑元件的本体材料的方向,来调节支撑元件50的CTE。
[0080] 在一个特定示例中,可以通过在具体配置中形成开口 53来从支撑元件的本体50a 去除材料以实现理想CTE,来调节支撑元件50的CTE。例如,可以通过添加不具有在其中延 伸的第二传导过孔54的开口 53,来改变具有特定CTE的本体50a的支撑元件50的CTE。
[0081] 开口 53可以各自包括内表面55,该内表面55以相对于由第一表面限定出来的水 平〇度与90度之间的角度,从支撑元件50的第一表面51延伸通过支撑元件50。内表面 55可以具有恒定的斜率或者变化的斜率。例如,随着内表面55进一步朝着第二表面52穿 透,内表面55的相对于由支撑元件50的第一表面51限定出来的水平面的角度或者斜率的 幅度可以降低(即,变为更小的正值或者更小的负值)。例如,一个或者多个开口 53可以具 有恒定的宽度,开口可以在从第一表面51朝着第二表面52的方向上逐渐变窄,或者开口可 以在从第二表面朝着第一表面的方向上逐渐变窄。
[0082] 在一些示例中,每个开口 53可以具有任何三维形状,包括:例如,平截头圆锥形形 状、圆柱形、立方形、棱柱形、椭圆抛物面、双曲面、或者由曲线的内表面定界的结构,等等。 如在本文中所使用的,当三维结构描述为具有或者是由曲线表面定界时,在大体上垂直于 衬底元件的第一和第二表面的平面中的表面的截面,是具有变化的斜率的曲线(例如,二 阶多项式)。
[0083] 开口 53可以具有任何俯视形状。例如,开口可以具有圆柱俯视形状和矩形纵向截 面,如图IA所示。在一个示例中,一个或者多个开口 53可以具有通道或者沟槽形状。在一 个特定实施例中,这类通道形状的开口可以具有:长度,其在至少一个横向方向中的第一方 向上延伸;以及宽度,其在该至少一个横向方向中的横断第一方向的第二方向上延伸,长度 是宽度的至少两倍。在一个示例中,两个或者更多个开口 53可以各自具有:分开部分,其从 支撑元件的第二表面52朝着其第一表面51延伸;以及单个联接部分,从分开部分延伸至支 撑元件的第一表面。
[0084] 在一个示例性实施例中,多个第二传导过孔54可以在开口 53中的一个开口内延 伸。在一个示例中,多个第二传导过孔54可以在单个沟槽形状的开口 53内延伸,这类沟槽 形状的开口具有:长度,其在至少一个横向方向中的第一方向上延伸;以及宽度,其在至少 一个横向方向中的横断第一方向的第二方向上延伸,长度是宽度的至少2倍。
[0085] 在一个特定实施例中,开口 53和在本文中所描述的任何其它开口可以具有多种 形状,如在例如美国专利申请公开第2012/0018863号和第2012/0018868号中所描述的形 状,这两个美国专利申请公开以引用的方式并入本文,并且这类开口可以使用如在上面提 及的申请中描述的示例性工艺而形成。
[0086] 如图IA所示,一个或者多个开口 53各自可以部分地或者全部地填充有介电材料 56。这类介电材料56可以使第二传导过孔54与支撑元件50的本体50a电绝缘。在一些 实施例中,例如,在支撑元件50的本体50a基本上由介电材料组成的情况下,或者当需要将 一个或者多个第二传导过孔54接地至支撑元件的本体时,可以省去介电材料56,并且第二 传导过孔可以形成为与对应的开口 53的内表面55接触。
[0087] 介电材料56可以包括有机或者无机的介电材料或者两者。在一个特定示例中,介 电材料56可以是顺应性的。介电材料56可以包括上面参考顺应性介电层23所描述的任 何材料。在一个特定示例中,介电材料56和绝缘介电层23可以作为单个绝缘介电区域形 成在一起,或者它们可以作为单独的绝缘介电区域分开地形成。
[0088] 在一个特定示例中,第二传导过孔54的与端子80相邻的端部58在至少一个横向 方向中的第一方向上可相对于支撑元件50的本体50a是可移动的,例如方向L1。这类移 动可以适应由于诸如电路板12相对于互连元件20的热膨胀而被施加至端子80的外部负 载。图IC中示出了这类可移动端子80的移动的示例。如图所示,例如,由于电路板12的 相对于支撑元件50的本体50a的热膨胀,力F被施加至联接单元11。该力F用于移动端 子80,并且该端子的移动在传导过孔54上产生弯曲负载,该弯曲负载弯曲或者偏转至配置 54'。传导过孔54'的尖端已经从其初始未弯曲位置移动了距离D。如果减小或者去除力 F,例如,通过温度的改变、以及电路板12相对于互连元件20的差异热膨胀的减少,那么传 导过孔54'可以弯曲或者偏转回到其在如图IB中示出的初始未弯曲位置。
[0089] 如在权利要求中相对于联接至衬底或者支撑元件本体的传导元件所使用的,术语 "可移动"意味着,当支撑元件暴露于外部负载时(诸如,可能由于在本发明组件的制备、测 试或者操作期间的热偏差(thermal excursion)而发生),通过经由与外部元件(诸如,电 路板)的触点或者端子的接头而施加至传导元件的外部负载,传导元
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