具有嵌埋式熱電裝置的玻璃中介層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有嵌埋式熱電裝置的玻璃中介層。大體上是關(guān)于集成電路芯片封裝，并且更具體地說，乃關(guān)于在導(dǎo)電通孔旁邊形成具有一或多個嵌埋式帕耳帖裝置的玻璃中介層的結(jié)構(gòu)及方法，用以有助于使熱量從多維芯片封裝中的一或多個集成電路芯片通過玻璃中介層散逸并進(jìn)入有機(jī)載體，其中熱量可散逸到下層基板。
【專利說明】
具有嵌埋式熱電裝置的玻璃中介層
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明大體上是關(guān)于集成電路(1C)芯片封裝，并且更具體地說，乃關(guān)于形成具有一或多個嵌埋式帕耳帖(Peltier)裝置的玻璃中介層的結(jié)構(gòu)及方法，用以有助于使熱量在多維芯片封裝中散逸?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]多層電子組件典型為藉由該等電子組件其中一者的表面上的焊墊，一起結(jié)合至另一組件的表面上對應(yīng)的接墊。大致說來，一或多個集成電路(1C)芯片(即晶粒)典型為貫穿中介層連接至有機(jī)載體。有機(jī)載體可電連接至單層或多層基板，例如:印刷電路板(PCBhIC 芯片上的接墊可藉由多個小間距電連接體(即微焊接體)，電連接及機(jī)械連接至中介層上對應(yīng)的接墊。中介層可接著藉由更大間距焊接體，電連接及機(jī)械連接至有機(jī)載體。
[0003]因此，(結(jié)合至1C芯片的)玻璃中介層的頂側(cè)的焊接體的間距典型為小于(結(jié)合至有機(jī)載體的)玻璃中介層的底側(cè)的焊接體的間距。具有使用貫穿硅通孔(TSV)當(dāng)作由1C芯片至有機(jī)載體的電氣路徑的中介層的多維封裝典型上視為2.f5D封裝。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一具體實施例，揭示一種方法。該方法可包括:在玻璃中介層中形成通孔;在兩個相鄰的通孔中形成嵌埋式帕耳帖裝置；以及在附加的通孔中、該嵌埋式帕耳帖裝置上、 及該玻璃中介層上沉積導(dǎo)電材料。
[0005]根據(jù)另一具體實施例，揭示一種使熱量從2.5維封裝中的一或多個集成電路(1C) 芯片散逸到下層基板的方法。該方法可包括:使用焊接體結(jié)合有機(jī)載體至該下層基板;使用焊接體結(jié)合玻璃中介層至該有機(jī)載體，該玻璃中介層包含嵌埋式帕耳帖裝置與導(dǎo)電通孔的混合物，其中，該嵌埋式帕耳帖裝置為熱轉(zhuǎn)移提供路徑；以及使用微焊接體結(jié)合該一或多個 1C芯片至該玻璃中介層。
[0006]根據(jù)另一具體實施例，揭示一種結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可包括:玻璃中介層;延伸貫穿該玻璃中介層的整個厚度的嵌埋式帕耳帖裝置;延伸貫穿該玻璃中介層的該整個厚度的導(dǎo)電通孔，該一或多個導(dǎo)電通孔包含導(dǎo)電金屬；以及位在該玻璃中介層上的一或多個絕緣體，該一或多個絕緣體延伸貫穿該導(dǎo)電金屬?！靖綀D說明】
[0007]以下詳細(xì)說明是以實施例的方式描述，而且用意不在于僅將本發(fā)明局限于此，搭配附圖將會最容易領(lǐng)會以下的詳細(xì)說明，附圖中可能未展示所有結(jié)構(gòu)。
[0008]圖1根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為包括中介層的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0009]圖2根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示貫穿中介層形成通孔的截面圖。
[0010]圖3根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在中介層上及通孔中沉積晶種層的截面圖。
[0011]圖4根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在部分的中介層上與若干的通孔上方形成蝕刻終止層、及在經(jīng)曝露的通孔中沉積η型材料的截面圖。
[0012]圖5根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在部分的中介層上與η型材料上方形成蝕刻終止層、及在經(jīng)曝露的通孔中沉積P型材料的截面圖。
[0013]圖6根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在晶種層上形成圖案層的截面圖。
[0014]圖7根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在晶種層上及通孔中沉積導(dǎo)電材料用以形成一或多個導(dǎo)電通孔的截面圖。
[0015]圖8根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示移除圖案層及晶種層的下層部分用以形成一或多個開口的截面圖。
[0016]圖9根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在導(dǎo)電材料上及開口中形成絕緣體的截面圖。
[0017]圖10根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為包括中介層的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0018]圖11根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在中介層中形成通孔的截面圖。
[0019]圖12根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在中介層上及通孔中沉積晶種層的截面圖。
[0020]圖13根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在部分的中介層上與若干的通孔上方形成蝕刻終止層、及在經(jīng)曝露的通孔中沉積η型材料的截面圖。
[0021]圖14根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為在部分的中介層上與η型材料上方形成蝕刻終止層、及在經(jīng)曝露的通孔中沉積P型材料的截面圖。
[0022]圖15根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在晶種層上形成圖案層的截面圖。
[0023]圖16根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在晶種層上及通孔中沉積第一導(dǎo)電材料用以形成一或多個導(dǎo)電通孔的截面圖。
[0024]圖17根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示移除圖案層及晶種層的下層部分用以形成一或多個上開口的截面圖。
[0025]圖18根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示移除中介層的背面部分的截面圖。
[0026]圖19根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在晶種層及中介層上沉積第二導(dǎo)電材料的截面圖。
[0027]圖20根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，為繪示在導(dǎo)電材料上及上開口與一或多個下開口中形成絕緣體的截面圖。
[0028]圖21根據(jù)本發(fā)明的各項具體實施例，為繪示一種結(jié)構(gòu)的截面圖，該結(jié)構(gòu)可以是新穎的2.5維封裝。
[0029]圖22Α至圖22Β根據(jù)本發(fā)明的各項具體實施例，為繪示可在中介層中形成的帕耳帖裝置的各種圖案的俯視圖。
[0030]該等圖式不一定有按照比例。該等圖式僅為示意圖，用意不在于描述本發(fā)明的特定參數(shù)。該等圖式用意僅在于繪示本發(fā)明的典型具體實施例。在圖式中，相似的符號代表相似的元件。
【具體實施方式】
[0031 ]本文中揭示的是權(quán)利要求書中的結(jié)構(gòu)及方法的詳細(xì)具體實施例；然而，可了解的是，權(quán)利要求書中的結(jié)構(gòu)及方法可用各種形式來體現(xiàn)，揭示的具體實施例僅具有說明性質(zhì)。無論如何，本發(fā)明可用許多不同形式來體現(xiàn)，而且不應(yīng)視為局限于本文中所提的例示性具體實施例。反而，提供這些例示性具體實施例是要本揭露透徹且完整，并且傳達(dá)本發(fā)明的范疇予所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者。
[0032]為了下文說明目的，“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂部”、“底部”等詞及其衍生詞必須與所揭示的結(jié)構(gòu)及方法有關(guān)，如圖式所繪的方位。將了解的是，一諸如層件、區(qū)域、或基板的元件若稱為位在另一元件“上”、“上方”、“下方”、“下面”、或“底下”，該元件可存在于該另一元件上或下面，或可存在中介元件。相比之下，一元件若稱為“直接位在”另一元件“上”、“上方”、“下方”、“下面”，或“直接接觸”另一元件，則可不存在中介元件。再者，本文中使用的術(shù)語的目的僅在于說明特定具體實施例，用意不在于限制本發(fā)明。單數(shù)形的“一”及“該”于本文中使用時，用意在于同時包括復(fù)數(shù)形，除非內(nèi)容另有清楚地表明。
[0033]為了不混淆本發(fā)明具體實施例的介紹，在以下的詳細(xì)說明中，所屬領(lǐng)域已知的一些處理步驟或操作可為了介紹且為了描述起見而結(jié)合在一起，并且在一些實例中未予以詳加說明。在其它實例中，所屬領(lǐng)域已知的一些處理步驟或操作可能根本未加以說明。應(yīng)了解的是，以下說明反而聚焦于本發(fā)明各項具體實施例獨特的特征或元件。
[0034]本發(fā)明大體上是關(guān)于集成電路(IC)芯片封裝，并且更具體地說，乃關(guān)于形成具有一或多個嵌埋式帕耳帖裝置的玻璃中介層的結(jié)構(gòu)及方法，用以有助于使熱量在多維芯片封裝中散逸。中介層典型是用硅來制造，但2.f5D技術(shù)有所擴(kuò)充，新出現(xiàn)的玻璃中介層在優(yōu)越的電氣絕緣方面，是具有競爭優(yōu)勢的高效能低成本選項。
[0035]然而，玻璃中介層由于導(dǎo)熱性差，在不具有經(jīng)曝露的晶粒及散熱體的應(yīng)用方面，可能面臨熱挑戰(zhàn)。舉例而言，使用芯片-中介層-基板封裝的移動應(yīng)用典型是藉由保護(hù)成型化合物(即上覆成型(overmolded))來密封。這些芯片-中介層-基板封裝將下層PCB用于冷卻，但由于玻璃中介層的導(dǎo)熱性差，熱量無法有效率地進(jìn)到PCB內(nèi)，這可能導(dǎo)致過熱及其它的效能問題。
[0036]本發(fā)明的具體實施例可使用在玻璃中介層中形成的一或多個帕耳帖(peltier)裝置，以改善從芯片中的主動裝置進(jìn)入有機(jī)載體及PCB的熱轉(zhuǎn)移。帕耳帖裝置利用帕耳帖效應(yīng)(即兩種材料之間的接面利用電流的流動出現(xiàn)熱交換，例如:導(dǎo)電材料與Bi2Te3)將熱量從裝置的一側(cè)(“冷側(cè)”)移至另一側(cè)(“熱側(cè)”)。帕耳帖裝置可由與貫穿中介層的P型通孔相鄰的貫穿中介層的η型通孔組成。η型通孔與P型通孔可電連接，而且流經(jīng)兩者的電流可驅(qū)使熱量轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象是在電子能量從一種材料變到另一種材料時出現(xiàn)，熱量形式的能量轉(zhuǎn)移至周圍晶格(lattice)。下文參照圖1至圖22Β詳述搭配嵌埋式帕耳帖裝置使用玻璃中介層對上覆成型應(yīng)用改善熱轉(zhuǎn)移并降低接面溫度的方法。下文參照圖1至圖9說明藉由貫穿中介層進(jìn)行蝕刻來形成帕耳帖裝置的具體實施例。下文參照圖10至圖20說明藉由背面曝露在中介層中形成帕耳帖裝置的具體實施例。
[0037]現(xiàn)請參閱圖1，所示為結(jié)構(gòu)100的截面圖，其可繪示以下程序中的初步步驟。結(jié)構(gòu)100可包括中介層(interposer) 102的一部分，該中介層較佳是由玻璃組成。中介層102可以是習(xí)用的玻璃中介層，并且可由典型為用于玻璃中介層的習(xí)用的材料組成，舉例如摻有各種氧化物的Si02。在一具體實施例中，中介層102可具有導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)(CTE)緊密匹配硅的組成。中介層102可藉由使用熔融(fus1n)程序制造玻璃片的玻璃制造系統(tǒng)制成，可將該等玻璃片切割成所欲形狀的中介層102。中介層102可具有任何的所欲形狀，舉例如直徑300mm的圓形，或尺寸大約500x500mm的方形/矩形，但更大或更小的板材也列入考慮。或者，中介層102可藉由任何的玻璃制造系統(tǒng)來制造，并接著研磨或蝕刻至所欲均勻厚度。在一具體實施例中，玻璃中介層102可具有范圍自大約50μπι至大約700μπι的厚度。
[0038]現(xiàn)請參閱圖2，所示為繪示在中介層102中形成一或多個通孔202(下文稱為“通孔”)的截面圖。通孔202可延伸貫穿(extend through)中介層102的整個厚度。在一具體實施例中，通孔202可使用習(xí)用的蝕刻程序來形成，舉例如電子流鉆孔(ESD)蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、或使用感光玻璃中介層的具體實施例中的光刻(photolithography)。在另一具體實施例中，通孔202可使用激光蝕刻程序來形成。通孔202可具有范圍自大約ΙΟμπι至大約300μπι的的寬度W2q2，寬度愈寬則熱轉(zhuǎn)移效果愈好。
[0039I 現(xiàn)請參閱圖3，所示為繪示在中介層102上及通孔202中形成晶種層(seed layer)302的截面圖。晶種層302可由導(dǎo)電材料組成，舉例如鈦、銅、鈷、釕、鉻、金、鉑、或其合金。晶種層302可使用舉例如下的習(xí)用的沉積程序以保形方式在中介層102上沉積:原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、電漿增強(qiáng)型氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)、分子束沉積(MBD)、脈沖激光沉積(PLD)、液態(tài)源霧化化學(xué)沉積(LSMCD)、電鍍、或濺鍍。
[0040]現(xiàn)請參閱圖4，所示為繪示在部分的中介層102上及若干的通孔202上方形成第一蝕刻終止層402的截面圖。第一蝕刻終止層402可由氧化物或氮化物組成，并且可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、PVD, MBD、PLD、LSMCD、或濺鍍等習(xí)用的沉積程序來形成。
[0041]在一具體實施例中，一或多個開口406(下文稱為“開口”)可使用習(xí)用的圖案化與蝕刻程序在第一蝕刻終止層402中形成。開口 406可使通孔202中的一或多個曝露。經(jīng)曝露的通孔202可用η型材料404來填充。在一具體實施例中，η型材料404可使用習(xí)用的摻雜程序，由諸如碲化祕(bismuth telIuride)的已摻有如砷或磷等η型摻質(zhì)的半導(dǎo)體材料組成。沉積η型材料404之后，可移除第一蝕刻終止層402。在一具體實施例中，可使用習(xí)用的蝕刻程序，對中介層102、晶種層302及η型材料404選擇性移除第一蝕刻終止層402。在另一具體實施例中，可使用舉例如化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)的習(xí)用的平坦化技術(shù)來移除第一蝕刻終止層402。
[0042I 現(xiàn)請參閱圖5，所示為繪示在部分的中介層102、η型材料404上、及若干的通孔202上方形成第二蝕刻終止層502的截面圖。第二蝕刻終止層502可由氧化物或氮化物組成，并且可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、PVD, MBD、PLD、LSMCD、或濺鍍等習(xí)用的沉積程序來形成。
[0043]在一具體實施例中，一或多個開口506(下文稱為“開口”)可使用習(xí)用的圖案化與蝕刻程序在第二蝕刻終止層502中形成。開口 506可使通孔202中的一或多個曝露。經(jīng)曝露的通孔202可用P型材料504來填充。在一具體實施例中，P型材料504可使用習(xí)用的摻雜程序，由諸如碲化鉍的已摻有如硼或鋁等P型摻質(zhì)的半導(dǎo)體材料組成。
[0044]沉積P型材料504之后，可移除第二蝕刻終止層502。在一具體實施例中，可使用習(xí)用的蝕刻程序，對中介層102、晶種層302、η型材料404、及P型材料504選擇性移除第二蝕刻終止層502。在另一具體實施例中，可使用舉例如化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)的習(xí)用的平坦化技術(shù)來移除第二蝕刻終止層502。
[0045]現(xiàn)請參閱圖6，所示為繪示在晶種層302上形成圖案層(patterninglayer)602的截面圖。在一具體實施例中，圖案層602舉例而言，可藉由習(xí)用的光刻程序，由已圖案化的習(xí)用的阻劑(resist)材料組成。該阻劑可以是習(xí)用的正型(positive tone)或負(fù)型(negativetone)阻劑。在另一具體實施例中，圖案層602可由硬掩模(hardmask)材料、氧化物或氮化物組成。
[0046]現(xiàn)請參閱圖7，所示為繪示在晶種層302上及通孔207(圖7)中沉積導(dǎo)電材料702用以形成一或多個導(dǎo)電通孔704的截面圖。在一具體實施例中，導(dǎo)電材料702可以由舉例如銅、鋁、鈦、鉑、或其合金的金屬組成。導(dǎo)電材料702可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、PVD, MBD、PLD、LSM⑶、電鍍、或濺鍍的習(xí)用的沉積程序來沉積。導(dǎo)電材料702可與η型材料404的上表面和下表面、及P型材料504的上表面和下表面直接接觸，形成一或多個帕耳帖裝置706(下文稱為“帕耳帖裝置”)。沉積導(dǎo)電材料702之后，可使用諸如CMP等習(xí)用的平坦化技術(shù)進(jìn)行平坦化，使得導(dǎo)電材料702的上表面與圖案層602的上表面實質(zhì)齊平。
[0047]現(xiàn)請參閱圖8，所示為繪示移除圖案層602(圖7)、及晶種層302的下層部分以形成一或多個開口802(下文稱為“開口”)的截面圖。在一具體實施例中，可使用諸如RIE、濕蝕亥IJ、或剝除的習(xí)用的蝕刻程序，對導(dǎo)電材料702選擇性移除圖案層602、及晶種層302的下層部分。開口 802可使中介層102的上表面及下表面曝露，并且可使部分的導(dǎo)電材料702彼此分離。
[0048]現(xiàn)請參閱圖9，所示為繪示在導(dǎo)電材料702上及開口802(圖8)中形成絕緣體902的截面圖。在一具體實施例中，絕緣體902可由舉例如聚亞酰胺(polyimide)或低k介電質(zhì)的電絕緣材料組成。絕緣體90 2可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、PVD、MBD、PLD、LSMCD、電鍍、或濺鍍的習(xí)用的沉積技術(shù)來沉積。可圖案化絕緣體902以便使部分的導(dǎo)電材料702曝露。在一具體實施例中，可在導(dǎo)電材料702的經(jīng)曝露部分上的中介層102的底部上形成一或多個焊接體(solder connect1n)904(下文稱為“焊接體”)。焊接體904可使用習(xí)用的技術(shù)來形成，并且可由一或多層導(dǎo)電材料組成。
[0049]在另一具體實施例中，如下文參照圖10至圖20所述，可使用背面曝露技術(shù)在中介層中形成嵌埋式帕耳帖裝置。
[0050]現(xiàn)請參閱圖10，所示為結(jié)構(gòu)200的截面圖，其可繪示以下程序中的初步步驟。結(jié)構(gòu)200可包括中介層1002的一部分，該中介層較佳是由玻璃組成。中介層102可以是習(xí)用的玻璃中介層，并且可由典型為用于玻璃中介層的習(xí)用的材料組成，舉例如摻有各種氧化物的Si02。在一具體實施例中，中介層1002可具有導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)(CTE)緊密匹配硅的組成。中介層1002可藉由使用熔融程序制造玻璃片的玻璃制造系統(tǒng)制成，可將該等玻璃片切割成所欲形狀的中介層1002。中介層1002可具有任何的所欲形狀，舉例如直徑300mm的圓形，或尺寸大約500x500mm的方形/矩形，但更大或更小的板材也列入考慮?；蛘?，中介層1002可藉由任何的玻璃制造系統(tǒng)來制造，并接著研磨或蝕刻至所欲均勻厚度。在一具體實施例中，玻璃中介層1002可具有范圍自大約50μπι至大約700μπι的厚度。
[0051]現(xiàn)請參閱圖11，所示為繪示在中介層1002中形成一或多個通孔1102(下文稱為“通孔”)的截面圖。通孔1102可延伸自中介層1002的上表面，并且具有比中介層1002的厚度還小的高度。通孔1102可具有通過中介層1002的下部分而與中介層1002的底部表面背離的底部。在一具體實施例中，通孔1102可使用習(xí)用的蝕刻程序來形成，舉例如電子流鉆孔(ESD)蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、或使用感光玻璃中介層的具體實施例中的光刻。在另一具體實施例中，通孔1102可使用激光蝕刻程序來形成。通孔1102可具有范圍自大約ΙΟμπι至大約300μπι的寬度W11Q2，寬度愈寬則熱轉(zhuǎn)移效果愈好。
[0052]現(xiàn)請參閱圖12，所示為繪示在中介層1002上及通孔1102中形成晶種層1202的截面圖。晶種層1202可由導(dǎo)電材料組成，舉例如鈦、銅、鈷、釕、鉻、金、鉑、或其合金。晶種層1202可使用舉例如下的習(xí)用的沉積程序以保形方式在中介層1002上沉積:原子層沉積(ALD)Jt學(xué)氣相沉積(CVD)、電漿增強(qiáng)型氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)、分子束沉積(MBD)、脈沖激光沉積(PLD)、液態(tài)源霧化化學(xué)沉積(LSMCD)、電鍍、或濺鍍。
[0053]現(xiàn)請參閱圖13，所示為繪示在部分的中介層1002上及若干的通孔1102上方形成第一蝕刻終止層1302的截面圖。第一蝕刻終止層1302可由氧化物或氮化物組成，并且可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、PVD, MBD、PLD、LSMCD、或濺鍍等習(xí)用的沉積程序來形成。
[0054]在一具體實施例中，一或多個開口1306(下文稱為“開口”)可使用習(xí)用的圖案化與蝕刻程序在第一蝕刻終止層1302中形成。開口 1306可使通孔1102中的一或多個曝露。經(jīng)曝露的通孔1102可用η型材料1304來填充。在一具體實施例中，η型材料1304可使用習(xí)用的摻雜程序，由諸如碲化鉍的已摻有如砷或磷等η型摻質(zhì)的半導(dǎo)體材料組成。沉積η型材料1304之后，可移除第一蝕刻終止層1302。在一具體實施例中，可使用習(xí)用的蝕刻程序，對中介層1002、晶種層1202及η型材料1304選擇性移除第一蝕刻終止層1302。在另一具體實施例中，可使用舉例如化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)的習(xí)用的平坦化技術(shù)來移除第一蝕刻終止層1302。[°°55] 現(xiàn)請參閱圖14，所示為繪示在部分的中介層1002、η型材料1304上、及若干的通孔1102上方形成第二蝕刻終止層1402的截面圖。第二蝕刻終止層1402可由氧化物或氮化物組成，并且可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、P VD, MBD、PLD、LSMCD、或濺鍍等習(xí)用的沉積程序來形成。
[0056]在一具體實施例中，一或多個開口1406(下文稱為“開口”)可使用習(xí)用的圖案化與蝕刻程序在第二蝕刻終止層1402中形成。開口 1406可使通孔1102中的一或多個曝露。經(jīng)曝露的通孔1102可用P型材料1404來填充。在一具體實施例中，P型材料1404可使用習(xí)用的摻雜程序，由諸如碲化鉍的已摻有如硼或鋁等P型摻質(zhì)的半導(dǎo)體材料組成。
[0057]沉積P型材料1404之后，可移除第二蝕刻終止層1402。在一具體實施例中，可使用習(xí)用的蝕刻程序，對中介層1102、晶種層1202、n型材料1304、及P型材料1404選擇性移除第二蝕刻終止層1402。在另一具體實施例中，可使用舉例如化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)的習(xí)用的平坦化技術(shù)來移除第二蝕刻終止層1402。
[0058]現(xiàn)請參閱圖15，所示為繪示在晶種層1202上形成圖案層1502的截面圖。在一具體實施例中，圖案層1502舉例而言，可藉由習(xí)用的光刻程序，由已圖案化的習(xí)用的阻劑材料組成。該阻劑可以是習(xí)用的正型(positive tone)或負(fù)型(negative tone)阻劑。在另一具體實施例中，圖案層1502可由硬掩模材料、氧化物或氮化物組成。
[°°59] 現(xiàn)請參閱圖16，所示為繪示在晶種層1202上及通孔1102(圖15)中沉積第一導(dǎo)電材料1602用以形成一或多個導(dǎo)電通孔1604的截面圖。在一具體實施例中，導(dǎo)電材料1602可以由舉例如銅、招、鈦、鈾、或其合金的金屬組成。導(dǎo)電材料1602可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、PVD、MBD、PLD、LSMCD、電鍍、或濺鍍的習(xí)用的沉積程序來沉積。第一導(dǎo)電材料160 2可與η型材料1304的上表面、及P型材料1404的上表面直接接觸。沉積導(dǎo)電材料1602之后，可使用諸如CMP等習(xí)用的平坦化技術(shù)進(jìn)行平坦化，使得導(dǎo)電材料1602的上表面與圖案層1502的上表面實質(zhì)齊平。
[0060]現(xiàn)請參閱圖17，所示為繪示移除圖案層1502(圖16)、及晶種層1202的下層部分以形成一或多個上開口 1702(下文稱為“上開口”)的截面圖。在一具體實施例中，可使用諸如RIE、濕蝕刻、或剝除的習(xí)用的蝕刻程序，對導(dǎo)電材料1602選擇性移除圖案層1502、及晶種層1202的下層部分。開口 1702可使中介層1002的上表面曝露，并且可使部分的導(dǎo)電材料1602彼此分咼。
[0061 ]請參閱圖18，所示為繪示移除中介層1002的一部分1802的截面圖。在一具體實施例中，可移除中介層1002的部分1802，以便使導(dǎo)電通孔1604、n型材料1304、及P型材料1404曝露。在一具體實施例中，中介層1002的部分1802可使用習(xí)用的蝕刻技術(shù)來移除。在另一具體實施例中，中介層1002的部分1802可使用舉例如CMP的習(xí)用的平坦化技術(shù)來移除。在一具體實施例中，可從導(dǎo)電通孔1604的底部、η型材料1304、及P型材料1404移除晶種層1202的一部分。
[0062 ]現(xiàn)請參閱圖19，所示為繪示在中介層1002的背面上沉積第二晶種層1906及第二導(dǎo)電材料1902的截面圖。第二晶種層1906可實質(zhì)類似于晶種層1202，并且可使用如以上參照圖12所述實質(zhì)類似的技術(shù)來形成。第二導(dǎo)電材料1902可實質(zhì)類似于第一導(dǎo)電材料1602，并且可使用如以上參照圖16所述實質(zhì)類似的技術(shù)來形成。
[0063]附加的圖案層(圖未示)可在第二導(dǎo)電材料1902上形成，并且用于貫穿第二導(dǎo)電材料1902及第二晶種層1906形成一或多個下開口 1904(下文稱為“下開口”)。第二導(dǎo)電材料1902可與第二晶種層1906直接接觸，并且與導(dǎo)電通孔1604連同η型材料1304及P型材料1404電接觸。連同第一導(dǎo)電材料1602，第二導(dǎo)電材料1902可形成具有η型材料1304及P型材料1404的一或多個帕耳帖裝置1906(下文稱為“帕耳帖裝置”)。
[0064]請參閱圖20，所示為繪示在上開口 1702(圖19)及下開口 1904(圖19)中形成絕緣體2002的截面圖。在一具體實施例中，絕緣體2002可由舉例如聚亞酰胺或低k介電質(zhì)的電絕緣材料組成。絕緣體2002可使用舉例如ALD、CVD、PECVD、P VD, MBD、PLD、LSMCD、電鍍、或濺鍍的習(xí)用的沉積技術(shù)來沉積?？蓤D案化絕緣體2002，以便使部分的第一導(dǎo)電材料1602及第二導(dǎo)電材料1902曝露。在一具體實施例中，一或多個焊接體2004(下文稱為“焊接體”)可在中介層2001的底側(cè)、第一導(dǎo)電材料1602的經(jīng)曝露部分、及第二導(dǎo)電材料1902上形成。焊接體2004可使用習(xí)用的技術(shù)來形成，并且可由一或多層導(dǎo)電材料組成。
[0065]請參閱圖21，所示為結(jié)構(gòu)300的截面圖。在一具體實施例中，結(jié)構(gòu)300可以是2.5維封裝，該2.5維封裝包括具有嵌埋式帕耳帖裝置2226的玻璃中介層2110。玻璃中介層2110可對應(yīng)于以上圖9及圖20中所示的結(jié)構(gòu)。因此，玻璃中介層2110可具有下列的組合:對應(yīng)于η型材料404(圖9)和η型材料1304(圖20)的η型材料2220、及對應(yīng)于P型材料504(圖9)和P型材料1404(圖20)的P型材料2222。結(jié)構(gòu)300亦可包括基板2102，該基板可以是以第一焊接體2104結(jié)合至有機(jī)載體2106的PCB?；?102和有機(jī)載體2106兩者都可具有接線層(圖未示)。有機(jī)載體2106可藉由第二焊接體2108結(jié)合至玻璃中介層2110。玻璃中介層2110可于其上形成有一或多個分布層(distribut1n layer)2112，該一或多個分布層經(jīng)由微焊接體2114連接至一或多個IC芯片2116。可在成型化合物2118中完整包覆有機(jī)載體2106、玻璃中介層2110、分布層2112、及一或多個IC芯片2116。
[0066]在一具體實施例中，一或多個IC芯片2116在操作期間所產(chǎn)生的熱量可透過玻璃中介層2110轉(zhuǎn)移，并且透過嵌埋式帕耳帖裝置2226轉(zhuǎn)移到有機(jī)載體2106，該熱量最終可散逸到基板2102。利用玻璃中介層的習(xí)用的2.5維封裝不具有這種用于熱分布的有效率路徑，這樣可能造成操作問題，甚至造成失效。
[0067]現(xiàn)請參閱圖22A至圖22B，根據(jù)各項具體實施例，所示為在玻璃中介層2204上形成的嵌埋式帕耳帖裝置2210(如以上參照圖7的帕耳帖裝置702、及如以上參照圖19的帕耳帖裝置1906所述)的各種配置的俯視圖。玻璃中介層2204可電連接至基板2202，并且可以是多維封裝400的一部分。帕耳帖裝置2210可由η型通孔2206及P型通孔2208組成。如圖22A所示，帕耳帖裝置2210可置中于中介層2204上。如圖22Β所示，帕耳帖裝置可散布于整個中介層2204。
[0068]本發(fā)明各項具體實施例的說明已基于說明目的而介紹，但用意不在于窮舉說明或局限于揭示的具體實施例。許多修改及變動對所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者將會顯而易見，但不會脫離所述具體實施例的范疇及精神。本文中使用的術(shù)語在選擇上，是為了對市場現(xiàn)有技術(shù)最佳闡釋具體實施例的原理、實務(wù)應(yīng)用或技術(shù)改良，或使其它所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者能夠理解本文中揭示的具體實施例。
【主權(quán)項】
1.一種方法，其包含:在玻璃中介層中形成通孔；在兩個相鄰的通孔中形成嵌埋式帕耳帖裝置；以及在附加的通孔中、該嵌埋式帕耳帖裝置上、及該玻璃中介層上沉積導(dǎo)電材料。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在該玻璃中介層中形成該通孔包含:蝕刻該玻璃中 介層的整個厚度。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在該玻璃中介層中形成該通孔包含:蝕刻該玻璃中介層以形成僅延伸貫穿該玻璃中介層的上部分的開口，使得該通孔具有 通過該玻璃中介層的下部分而與該玻璃中介層的底部表面背離的底部。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其更包含:移除該玻璃中介層的該下部分以使該通孔的該底部曝露；在該玻璃中介層的經(jīng)曝露部分及經(jīng)曝露的底部通孔上形成底部晶種層；在該底部晶種層上形成底部導(dǎo)電材料；在該底部導(dǎo)電材料及該底部晶種層中形成開口；在該開口中及該底部導(dǎo)電材料上形成絕緣體；以及 在該底部導(dǎo)電材料上形成焊接體。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在該附加的通孔中、該嵌埋式帕耳帖裝置上、及該玻 璃中介層上沉積該導(dǎo)電材料包含:在該玻璃中介層的經(jīng)曝露表面及該嵌埋式帕耳帖裝置上形成晶種層；以及 在該晶種層上形成一層導(dǎo)電金屬。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，該層導(dǎo)電金屬包含銅、鋁、鈦、鉑、或其合金。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在該兩個相鄰的通孔中形成該嵌埋式帕耳帖裝置包 含:在第一通孔中沉積n型半導(dǎo)體材料；以及在第二通孔中沉積P型半導(dǎo)體材料，其中，該n型半導(dǎo)體材料藉由該導(dǎo)電材料電連接至 位在上和下表面上的該P(yáng)型半導(dǎo)體材料。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該n型半導(dǎo)體材料包含:摻有n型摻質(zhì)的碲化鉍，該n型摻質(zhì)包含砷或磷。9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該p型半導(dǎo)體材料包含:摻有P型摻質(zhì)的碲化鉍，該n型摻質(zhì)包含硼或鋁。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其更包含:移除部分該導(dǎo)電材料以使該玻璃中介層曝露；以及 在經(jīng)曝露的玻璃中介層上形成絕緣體。11.一種使熱量從2.5維封裝中的一或多個集成電路(1C)芯片散逸到下層基板的方法， 其包含:使用焊接體結(jié)合有機(jī)載體至該下層基板；使用焊接體結(jié)合玻璃中介層至該有機(jī)載體，該玻璃中介層包含嵌埋式帕耳帖裝置與導(dǎo) 電通孔的混合物，其中，該嵌埋式帕耳帖裝置為熱轉(zhuǎn)移提供路徑；以及 使用微焊接體結(jié)合該一或多個集成電路芯片至該玻璃中介層。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其更包含:在該玻璃中介層與該一或多個集成電路芯片之間形成一或多個分布層。13.如權(quán)利要求11所述的方法，其更包含:在該有機(jī)載體、該玻璃中介層、及該一或多個集成電路芯片上形成成型材料。14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，該嵌埋式帕耳帖裝置包含:位在第一通孔中的n型半導(dǎo)體材料；以及位在相鄰的第二通孔中的P型半導(dǎo)體材料，其中，該n型半導(dǎo)體材料藉由導(dǎo)電材料電連 接至位在上和下表面上的該P(yáng)型半導(dǎo)體材料。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，該n型半導(dǎo)體材料包含:摻有n型摻質(zhì)的碲化鉍，該n型摻質(zhì)包含砷或磷。16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，該p型半導(dǎo)體材料包含:摻有P型摻質(zhì)的碲化鉍，該n型摻質(zhì)包含硼或鋁。17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，該導(dǎo)電通孔包含:貫穿該玻璃中介層的整個厚度形成的開口；位在該玻璃中介層上的晶種層；以及位在該晶種層上的導(dǎo)電金屬，該導(dǎo)電金屬包含銅、鋁、鈦、鉑、或其合金。18.—種結(jié)構(gòu)，其包含:玻璃中介層；延伸貫穿該玻璃中介層的整個厚度的嵌埋式帕耳帖裝置；延伸貫穿該玻璃中介層的該整個厚度的導(dǎo)電通孔，一或多個導(dǎo)電通孔包含導(dǎo)電金屬； 以及位在該玻璃中介層上的一或多個絕緣體，該一或多個絕緣體延伸貫穿該導(dǎo)電金屬。19.如權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)，其中，該嵌埋式帕耳帖裝置包含:位在第一通孔中的n型半導(dǎo)體材料；以及位在相鄰的第二通孔中的P型半導(dǎo)體材料，其中，該n型半導(dǎo)體材料藉由導(dǎo)電材料電連 接至位在上和下表面上的該P(yáng)型半導(dǎo)體材料。20.如權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)，其中，該導(dǎo)電金屬包含銅、鋁、鈦、鉑、或其合金。
【文檔編號】H01L23/38GK106024735SQ201610173298
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】J·P·甘比諾, R·S·格拉夫, S·曼達(dá)爾, D·J·羅素
【申請人】格羅方德半導(dǎo)體公司