DE-102025140781-A1 - MIKROELEKTRONISCHE BAUGRUPPEN EINSCHLIESSLICH MEHRERER AUSKLEIDUNGEN IN GLASDURCHKONTAKTIERUNGEN

Abstract

Hier sind mikroelektronische Baugruppen und zugehörige Vorrichtungen und Verfahren zum Abschwächen von Spannungen in Glasdurchkontaktierungen durch Bereitstellen mehrerer Auskleidungsmaterialien offenbart. Bei manchen Ausführungsformen kann eine mikroelektronische Baugruppe Folgendes beinhalten: einen Glaskern mit einem Via, der ein erstes leitfähiges Material beinhaltet; eine erste Auskleidung auf einer Seitenwand des Via, wobei die erste Auskleidung ein dielektrisches Material mit einer Breite zwischen 0,1 und 100 Nanometer beinhaltet; und eine zweite Auskleidung zwischen der ersten Auskleidung und dem ersten leitfähigen Material, wobei die zweite Auskleidung ein zweites leitfähiges Material mit einer Breite zwischen 5 und 20 Nanometer beinhaltet. Bei manchen Ausführungsformen beinhaltet das erste leitfähige Material Kupfer und beinhaltet das zweite leitfähige Material Ruthenium oder Kupfer. Bei manchen Ausführungsformen kann eine mikroelektronische Baugruppe ferner eine dritte Auskleidung zwischen der zweiten Auskleidung und dem ersten leitfähigen Material beinhalten, wobei die dritte Auskleidung ein drittes leitfähiges Material mit einer Breite zwischen 100 und 250 Nanometer beinhaltet.

Inventors

• Kihyun Kim
• Darko Grujicic
• Marcel Arlan Wall
• Jeremy Cross
• Shayan Kaviani

Assignees

• INTEL CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251007

Priority Date

20241107

Claims (20)

1. Mikroelektronische Baugruppe, die Folgendes umfasst: einen Kern, der einen Durchgang-Via beinhaltet, wobei der Durchgang-Via ein erstes leitfähiges Material mit einer ersten durchschnittlichen Korngröße beinhaltet; ein erstes Auskleidungsmaterial auf einer Seitenwand des Durchgangs-Via, wobei das erste Auskleidungsmaterial ein dielektrisches Material beinhaltet; und ein zweites Auskleidungsmaterial zwischen dem ersten Auskleidungsmaterial und dem ersten leitfähigen Material des Durchgangs-Via, wobei das zweite Auskleidungsmaterial ein zweites leitfähiges Material mit einer zweiten durchschnittlichen Korngröße beinhaltet, wobei die erste durchschnittliche Korngröße größer als die zweite durchschnittliche Korngröße ist.
2. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 1 , wobei das erste leitfähige Material Kupfer beinhaltet und das zweite Auskleidungsmaterial Kupfer beinhaltet.
3. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 2 , wobei die erste durchschnittliche Korngröße zwischen 100 Nanometer und 2 Mikrometer beträgt und die zweite durchschnittliche Korngröße zwischen 8 Nanometer und 20 Nanometer beträgt.
4. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 - 3 , wobei das zweite Auskleidungsmaterial eine Breite zwischen 5 Nanometer und 30 Nanometer aufweist.
5. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 - 4 , wobei das dielektrische Material des ersten Auskleidungsmaterials Silicium und Sauerstoff; Silicium und Stickstoff; Silicium und Kohlenstoff; Silicium, Sauerstoff, und Kohlenstoff; oder Silicium, Stickstoff und Kohlenstoff beinhaltet.
6. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 - 5 , wobei das erste Auskleidungsmaterial eine Breite zwischen 0,1 Nanometer und 100 Nanometer aufweist.
7. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 - 6 , wobei ein Material des Kerns Volumenglas beinhaltet.
8. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 - 7 , wobei eine Dicke des Kerns zwischen 50 Mikrometer und 2 Millimeter beträgt.
9. Mikroelektronische Baugruppe, die Folgendes umfasst: eine Glasschicht mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; einen Via, der sich durch die Glasschicht zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche erstreckt, wobei der Via ein erstes leitfähiges Material beinhaltet; ein erstes Auskleidungsmaterial auf einer Seitenwand des Via, wobei das erste Auskleidungsmaterial ein dielektrisches Material mit einer Breite zwischen 0,1 Nanometer und 100 Nanometer beinhaltet; und ein zweites Auskleidungsmaterial zwischen dem ersten Auskleidungsmaterial und dem ersten leitfähigen Material des Via, wobei das zweite Auskleidungsmaterial ein zweites leitfähiges Material beinhaltet, das sich von dem ersten leitfähigen Material unterscheidet und eine Breite zwischen 5 Nanometer und 20 Nanometer aufweist.
10. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 9 , wobei das erste leitfähige Material Kupfer beinhaltet und das zweite leitfähige Material Ruthenium beinhaltet.
11. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 9 oder 10 , wobei das dielektrische Material des ersten Auskleidungsmaterials Silicium und Sauerstoff; Silicium und Stickstoff; Silicium und Kohlenstoff; Silicium, Sauerstoff, und Kohlenstoff; oder Silicium, Stickstoff und Kohlenstoff beinhaltet.
12. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 - 11 , wobei der Via ein Aspektverhältnis von zwischen 5:1 und 30:1 aufweist.
13. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 - 12 , die ferner Folgendes umfasst: ein drittes Auskleidungsmaterial zwischen dem zweiten Auskleidungsmaterial und dem ersten leitfähigen Material des Via, wobei das dritte Auskleidungsmaterial ein drittes leitfähiges Material mit einer Breite zwischen 100 Nanometer und 250 Nanometer beinhaltet.
14. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 13 , wobei das dritte leitfähige Material Kupfer mit einer durchschnittlichen Korngröße zwischen 10 Nanometer und 100 Nanometer beinhaltet.
15. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 13 oder 14 , wobei das dritte leitfähige Material Ruthenium, Zink, Eisen, Nickel, Zinn, Blei oder Silber beinhaltet.
16. Mikroelektronische Baugruppe, die Folgendes umfasst: einen Glaskern mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche; einen leitfähigen Via durch den Glaskern; eine erste Auskleidung in dem leitfähigen Via, wobei die erste Auskleidung ein dielektrisches Material beinhaltet; und eine zweite Auskleidung in dem leitfähigen Via zwischen der ersten Auskleidung und einem Material des leitfähigen Via, wobei die zweite Auskleidung abwechselnde Schichten aus einem ersten leitfähigen Material und einem zweiten leitfähigen Material beinhaltet, wobei eine Gesamtbreite der zweiten Auskleidung zwischen 5 Nanometer und 30 Nanometer beträgt.
17. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 16 , wobei das erste leitfähige Material Ruthenium beinhaltet und das zweite leitfähige Material Kupfer beinhaltet.
18. Mikroelektronische Baugruppe nach Anspruch 16 oder 17 , wobei die zweite Auskleidung zwischen 50 und 300 alternierenden Schichten beinhaltet.
19. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 16 - 18 , wobei das dielektrische Material der ersten Auskleidung Silicium und Sauerstoff; Silicium und Stickstoff; Silicium und Kohlenstoff; Silicium, Sauerstoff, und Kohlenstoff; oder Silicium, Stickstoff und Kohlenstoff beinhaltet.
20. Mikroelektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 16 - 19 , wobei die erste Auskleidung eine Breite zwischen 0,1 Nanometer und 100 Nanometer aufweist.

Description

STAND DER TECHNIK In den letzten Jahrzehnten war die Skalierung von Merkmalen in integrierten Schaltungen (ICs: Integrated Circuits) war eine treibende Kraft hinter einer ständig wachsenden Halbleiterindustrie und aufkommenden Anwendungen in Bereichen wie Big Data, künstliche Intelligenz, Mobilkommunikation und autonomes Fahren. Eine Skalierung auf immer kleinere Merkmale ermöglicht erhöhte Dichten funktionaler Einheiten auf der begrenzten Nutzfläche von Halbleiterchips. Zum Beispiel ermöglicht die Verkleinerung der Transistorgröße eine Einbindung einer größeren Anzahl an Speicher- oder Logikvorrichtungen auf einem Chip, was sich für die Fertigung von Produkten mit erhöhter Kapazität anbietet. Die Entwicklung zu den immer größeren Kapazitäten birgt jedoch auch Probleme. Die Notwendigkeit, Fertigung und Leistungsfähigkeit jeder Komponente (z. B. jedes Transistors) zu optimieren, wird immer bedeutsamer. Parallel zu Optimierungen auf der Transistorebene entwickelt sich eine fortschrittliche IC-Kapselungslandschaft schnell, um Leistungsfähigkeitserwartungen und Anforderungen einer schrumpfenden Transistorgröße zu berücksichtigen. Mehr-IC-Dies werden nun häufig in einem Mehr-Die-IC-Gehäuse miteinander gekoppelt, um Funktionen zu integrieren und Verbindungen mit anderen Komponenten wie etwa Gehäusesubstraten zu erleichtern. Zum Beispiel können IC-Gehäuse eine eingebettete Multi-Die-Zwischenverbindungsbrücke (EMIB: Multi-Die Interconnect Bridge) zum Koppeln von zwei oder mehr IC-Dies beinhalten. Eine Integration mehrerer Dies in einem einzigen IC-Gehäuse hat enorme Vorteile, fügt aber zusätzliche Komplexitäten hinzu, da Materialien mit unterschiedlichen Materialeigenschaften in unmittelbarer Nähe zueinander platziert werden. Wenn ein IC-Gehäuse mehreren Verarbeitungsschritten unterzogen wird, die verschiedene Temperaturen und Drucklasten involviert, können sich einzelne Materialien innerhalb des Gehäuses unterschiedlich voneinander verhalten, was zu einer Verformung verschiedener Schichten außerhalb der Ebene führt, die als „Gehäusedurchbiegung“ bekannt ist. Eine Möglichkeit, eine Gehäusedurchbiegung zu adressieren, besteht darin, steifere Kerne zu verwenden, an denen unterschiedliche IC-Dies angebracht werden. Kürzlich wurden Glaskerne als Alternativen zu organischen harzbasierten Kernen (z. B. Kernen basierend auf der Verwendung von ABF (Ajinomoto Build-Up Film)) untersucht. Glas wird als starrer als organische harzbasierte Materialien angesehen und weist mehrere Vorteile auf, wie etwa ausgezeichnete thermische Eigenschaften, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE), hohe elektrische Isolation, chemische Beständigkeit, optische Transparenz und Kompatibilität mit fortschrittlichen Halbleitereigenschaften. Eine große Herausforderung für eine weit verbreitete Nutzung von Glaskernen ist jedoch die Tatsache, dass Glas sehr anfällig für Schäden aufgrund mechanischer und/oder thermischer Spannungen ist, z. B. Schäden aufgrund von Spannungen, die durch Glasdurchkontaktierungen (TGVs: Through-Glass Vias) verursacht werden, die mit Metallen gefüllt sind. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Ausführungsformen werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht verstanden. Zur Erleichterung dieser Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche strukturelle Elemente. Ausführungsformen sind beispielhaft und nicht beschränkend in den Figuren der begleitenden Zeichnungen veranschaulicht.1 ist eine schematische Seitenquerschnittsansicht einer beispielhaften mikroelektronischen Baugruppe gemäß manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.2 ist eine schematische Seitenquerschnittsansicht einer anderen beispielhaften mikroelektronischen Baugruppe gemäß manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.3 veranschaulicht Oberflächen eines Glaskerns, von dem eine TGV-Spannung ausgehen kann, gemäß manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.4A-4C sind vereinfachte schematische Seitenquerschnittsansichten beispielhafter Teile mikroelektronischer Baugruppen gemäß manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.5A-5D sind vereinfachte Seitenquerschnittsansichten, die verschiedene Herstellungsschritte einer beispielhaften mikroelektronischen Baugruppe gemäß manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.6 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Fertigungsverfahrens zum Bereitstellen eines Glaskerns mit mehreren Auskleidungen in einer oder mehreren TGVs gemäß manchen Ausführungsformen.7 ist eine Querschnittsansicht eines Vorrichtungsgehäuses, das eine oder mehrere mikroelektronische Baugruppen gemäß beliebigen der hier offenbarten Ausführungsformen beinhalten kann.8 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Vorrichtungsbaugruppe, die eine oder mehrere mikroelektronische Baugruppe beinhalten kann, gemäß beliebigen der hier offenbarten Ausführungsformen.9 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Rechenvorrichtung, d