JPH06132467A - マルチチップモジュール - Google Patents

マルチチップモジュール

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JPH06132467A
JPH06132467A JP3361045A JP36104591A JPH06132467A JP H06132467 A JPH06132467 A JP H06132467A JP 3361045 A JP3361045 A JP 3361045A JP 36104591 A JP36104591 A JP 36104591A JP H06132467 A JPH06132467 A JP H06132467A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】複数の集積回路を相互接続するためのマルチチ
ッフモジュール。 【構成】20μmまでの厚さの二酸化シリコン層が誘電
体として機能し、電力プレーン及びグラウンドプレーン
から金属信号層を分離する。マルチチップモジュールは
導電性でないことが必要とされる支持基部材料上に形成
された容量(コンデンサー)を有している。マルチチッ
プモジール用の金属相互接続構造が複数の集積回路を相
互接続するための使用される。モジュールの相互接続
に、終端抵抗器を設けることができ、またマルチバッド
出力を有する様に構成することができる。逆楔状ワイヤ
ーボンディングはまた集積回路をモジュールに電気的に
接続し、より大きなチップ密度をモジュール面上に可能
とする。チップ/モジュールアッセンブリは次にプリン
ト回路ボード上に取り付けることができ、モジュールリ
ードは直接ボードに配線される。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の技術分野】本発明は集積回路(IC)の相互
接続及びパッケージングに関する。より詳細には、本発
明は、マルチチップモジュール上のICのパッケージン
グに関する。
【従来の技術】シリコン素子の形態が縮小するに従っ
て、ICの密度及び速度性能が大きく改善されている。
例えば、現在入手可能なICの幾つかは、一チップ当た
り数10万個のゲートと300個の入力/出力ピン(I
/O)を含んでいる。これら素子を有するシステムはサ
ブナノ秒でスイッチする。更に、これらの値を越えるチ
ップ密度及び性能の進展が期待されている。これらの半
導体素子を接続する従来のパッケージング及びプリント
回路ボード相互接続システムは、相互接続、長い信号経
路及び高誘電性材料を含んでいる。これらの特性は、グ
ラウンドバウンス、スイッチングノイズ及び伝達遅延を
システムに導入する。グラウンドバウンス、ノイズ及び
伝達遅延のシステムへの影響はチップのI/Oの数及び
作動速度に比例する。従って、チップの性能が改善され
るにつれて、回路の設計は最早パッケージング及び相互
接続の設計と分けて考えることができない。パッケージ
ング及び相互接続ハードウエアーは結果のシステム性能
に不利益をもたらす。商業的に入手可能な、従来のパッ
ケージングの制限に対抗して、最高性能のコンピュータ
の設計者はしばしば特製の相互接続パッケージを開発し
ている。これらのパッケージの開発は高価であり、改良
されたプロセッサーの販売時機を後らせる。しかなが
ら、図1に示される様に、特製パッケージを製造するた
めに費やされた努力にも関わらず、システム設計者はI
C技術の発展が進行するに連れて、裸のチップ速度にシ
ステム速度を適合することの困難が増大する。この性能
ギャップ5は図1に表される。パッケージの性能及びシ
ステム速度を改良するための方法はマルチチップモジュ
ールを提供することによる。マルチチップモジールは高
密度の相互接続基板に取り付けられたICチップの集合
体であり、大規模な、特定用途集積回路と似ており、こ
れと同様に機能する。本明細書で使用される用語「マル
チチップ」モジュールは、ICチップを有している物及
びICチップを有していない物の両方の構造を意味して
いる。従来の技術の典型的なマルチチップがHerrr
ero他の米国特許大4,675,717号に示されて
いる。このモジュールはパワー及びグラウンドプレーン
を有するドープされた基板からなる。このドープされた
基板及びグラウンドプレーンは断絶コンデンサーの一方
の極板を形成する。パワープレーンはコンデンサーの他
方の極板を形成する。パワー及びグラウンドプレーンの
上には、金属の相互接続層が存在する。ICは、金属の
相互接続層に結合されたフリップチップであるか、又は
結合材料を使用して固定され、従来のワイヤーボンディ
ング技術を使用する金属の相互接続層に電気的に結合さ
れる。他の従来のモジュールは、金属相互接続層間の誘
電体として機能するポリイミドの層を含む。上述された
形態のマルチチップモジュールは、幾つの手段でシステ
ムの性能を改善している。第1に、チップ間相互接続の
容量は従来のパッケージングと比較して4倍改善され、
信号伝達遅延及び電力消費を減少している。ワイヤーボ
ンディングがより短くなると、相互接続のインダクタン
スが減少し、結果のモジュールが、従来のパッケージン
グシステムと比較して信号遅延をより短くする。図2は
マルチチップモジュールの使用によって従来のパッケー
ジングと比較して達成される性能上の利点を図示してい
る。グラフから明らかな様に、マルチチップモジュール
に固有の性能上のギャップ30は、従来のパッケージで
生じるキャップよりも著しく小さい。
【発明が解決しようする課題】これらの機能上の改良に
も関わらず、典型的なマルチチップモジュールは、シス
テムの性能を制限し、収率を減少し、選択された使用者
の比較的狭い分野にマルチチップモジュールの使用が制
限されるという幾つかの不利益を有している。これらの
欠点の或るものは、ポリイミド及び他の有機材料を誘電
体として用いることから生じる。ポリイミド誘電体を形
成するのに必要な生材料は、シリコンを基材とする材料
よりも高価であり、完全な製品を形成するのにより多く
の工程を必要とする。ポリイミド誘電体の特徴はマルチ
チップモジュールのコストを増大し、収率を減少する。
更に、ポリイミドの機械的な特性が、マルチチップシス
テムの設計を制約する。ポリイミドは、シリコンを基材
とするICとは異なる不十分な熱伝導率及び熱膨張係数
を有している。従って、ポリイミド構造は、適当な熱伝
導及び釣り合いのとれた熱応力を保証するために、ダイ
下に別の熱金属材料ピラーを必要とする。ピラーによっ
て使われる領域は相互接続には使用できない。また、ポ
リイミド誘電体は、処理の後に張力が加わり、この張力
は、金属膜の張力と結合した時、強く撓んだ内側に応力
が懸かった構造を結果する。この撓んだ構造はモジュー
ルの信頼性に関する問題を引き起こす。なお、ポリイミ
ドは湿気を吸う傾向がある。この特徴は部品の寿命を減
少する場合があるので、腐食を防ぐ特別の処理が必要と
される。マルチチップモジュールの特徴の更になる制限
が、ドープされたシリコンをモジュール基板に使用する
ことから生じる。このドープされたシリコンは、金属膜
よりも高い電流拡散抵抗を有する。更に、基板により高
くドープするという要求は、かなりモジュール材料のコ
ストを増大する。
【課題を解決するための手段】本発明は、現在入手可能
なマルチチップの上述の制限を解消するマルチチップモ
ジュールを作成し、別の利点を与えるマルチチップモジ
ュール及び製造方法を与える。本発明の一つの実施例に
よると、陽極酸化可能な金属の層から成るパワー及びグ
ラウンドプレーンが、シリコンで形成された非導電性ウ
エーハの全頂面に上に形成される。誘電体材料の層がパ
ワー及びグラウンドプレーンとの間に設置され、金属の
陽極酸化により形成される。結果として得られる集積化
減結合電気容量は、モジュールを形成するために必要な
パターンニングの量を減少し、コストを減少する。本発
明の別の実施例に従うと、接続がビア(経路)を介して
直接パワー及びグラウンドプレーンに成される。この直
接接続は、下方の支持基材を電気伝導率との関係をなく
し、支持基材がドープされないシリコン又はポリシリコ
ン又は他の材料から形成することを可能とし、モジュー
ルのコストを減少し、且つ電気的特性を改良している。
本発明の他の実施例に従うと、二酸化シリコンの薄膜
が、ポリイミド誘電体の替わりに使用される。シリコン
材料は、湿気を吸わず、ポリイミド材料よりも処理工程
が少なくて済む。更に、モジュールチャンバーを制御
し、モジュールの処理応力をバランスする様二酸化シリ
コンは制御された応力の下で堆積される。酸化シリコン
はひび割れなしに20μmの厚さに堆積される。本発明
の更に別の実施例に従うと、ダイヤモンド又は窒化硼素
含有エポキシー材料が、集積回路をマルチチップモジュ
ールに機械的に取り付けるために使用される。これはシ
リコン回路基板(SiCB)と呼ばれる。このエポキシ
ー材料はこのエポキシーの熱伝導性を増大し、エポキシ
ーの下方に走る信号ライン容量を実質的に増大すること
なしに、放熱性を改善する。エポキシー材料は大原子量
粒子が混入されて、接着物の空隙のX線検査を可能とし
ている。本発明に更に別の実施例に従うと、集積回路の
SiCBに対して、反転楔状ボンディングワイヤーが使
用される。この反転楔状ボンディングワイヤーは、ワイ
ヤーの送りと隣接するチップとのクリアランスを改善
し、集積回路がチップ上ので互いにより近接することを
可能とする。本発明の他の実施例に従うと、モジュール
/集積回路アッセンブリはプリント回路基板上に直接マ
ウントされる。SiCBは回路基板に直接配線される。
本発明に従うと、相互接続層を有するマルチチップモジ
ュールには、相互接続層に対する終端抵抗器が設けられ
ている。これらの終端抵抗器を製造するための工程は提
供される。本発明の他の実施例に従うと、金属相互接続
層は電気的にワイヤーストラップにより接続される。こ
のワイヤーストラップは、電気容量を大きく増大するこ
となしに、相互接続ラインの抵抗を減少する。金属相互
接続層を形成してパターニングして、モジュールにボン
ドパッドの複数の組みを設ける様にできる。マルチチッ
プパッド出力構造は2以上の製造者のICに適合し、マ
ルチチップモジュールシステムIC部品上の所定のボン
ドパッド位置内でセカンドソースを使用することを回路
設計者に可能とする。本発明の他の構成上の特徴及び利
点及び製造方法は本明細書中により詳しく記述される。
【実施例】図3は本発明の一実施例に従って製造された
マルチチップモジュールの断面図を示す。このモジュー
ルは支持基部40を含んでおり、この基部上にパワープ
レーン42及びグラウンドプレーン44が位置する。パ
ワープレーン42及びグラウンドプレーン44への接続
が、これら面を構成する金属に直接成すことができるの
で、支持基部40は導電性である必要がある。この理由
のために、支持基部40をドープする必要がなく、支持
基部40がシリコン又はポリシリコン又は他の材料で形
成することができる。如何なる形態の支持基部を使用す
ることができる。支持基部40からなる材料に対して電
気的な要請が存在しないと、支持基部40は、通常スク
ラップ材料として扱われる端部を含む生のシリコンイン
ゴットから製造することができる。生の材料コストが従
って減少され、シリコンのドーピングの付加的な処理工
程が除去される。支持基部材料としてシリコンの使用
は、種々の性能上の利益をもたらす。シリコンは高熱伝
導率を有し、マルチチップパッケージの残り及び付着さ
れたICに対して良好な熱膨張適合性を与える。しかし
ながら、他の材料は支持基部40を形成する様使用する
ことができる。これらの材料はAlN、Al2O3及び
銅タングステン合金を含む。更に、シリコン及びBeO
からの複合サンドイッチ構造は、シリコン基部チップと
異なるGaAsから成る熱膨張特性に適合するさせるた
めに使用することができる。支持基部40の頂部上に導
電面が形成される。この面は図3に示される実施例にお
いては、パワープレーン42及びグラウンドプレーン4
4からなり、これらの面は酸化物層46によって支持基
部40から分離されている。別の酸化物層46が、電気
的な分離を与え、アルミニュウムとシリコンとの相互作
用を防止する冶金バリアーを形成する。パワープレーン
42及びグラウンドプレーン44はアルミニュウム層か
らなる。導電層44の上面が陽極酸化材料で形成される
場合、他の電気的導電材料を同様に使用することができ
る。例えば、タンタル接着層を有する銅導電性層を層4
4を構成するのに使用することができる。パワープレー
ン42をグラウンドプレーン44からの分離は、アルミ
ニュウム層44の陽極酸化によって形成されたAl2O
3の誘電体層48である。陽極酸化工程は、ピンポール
の無い電気容量の誘電体を与え、改良された電気特性を
与える。二酸化シリコン又は窒化シリコンの層をAl2
O3層に渡って付随的に設置して、Al2O3層のピン
ホール無し特性を改良することができる。グラウンドプ
レーン44、パワープレーン42及び誘電体層48が集
積減結合容量(コンデンサー)49を形成している。容
量49は直列インダクタンス及びグラウンドバウンスの
減少を助ける。パワー及びグラウンドプレーン及び容量
49が、回路の相互接続のパターンニングが行われる前
に、モジュールの全面に渡って形成される。この構造的
な特徴は、モジュールのサイズが増大した場合この容量
の大きさを増大することを可能とし、電気容量形成中の
パターンニングの必要を除去する。製造工程の初期の接
続ビアを形成するマスキング工程を除去すると、略完成
したモジュールを「在庫目録」中に置くことを可能とす
る。これにより以下に説明される様にコストを最小し、
且つ出荷時間を短縮する。容量49の製造中の粒子の汚
染の確率を大幅に減少することにより収率が大きく増大
する。パワープレーン42及びグラウンドプレーン44
への接続が、プレーンを形成する金属に直接ビアを介し
て成される。図4はグラウンドプレーン44へのグラウ
ンドビアが形成されたモジールの断面形状を示してい
る。モート(堀)63はビア62からパワープレーン4
2を電気的に分離する。パワープレーン及びグラウンド
プレーンへの直接接続が支持基部40が導電性であると
の要求を除去し、以前に記述された利点を結果する。金
属への直接接続は拡散抵抗を減少し、更にマルチチップ
の性能を改善する。一つのパワープレーン及び一つのグ
ラウンドプレーンのみが図3に示されているが、所望の
多くのパワープレーン及びグラウンドプレーンを上述さ
れた構造に設けることができる。更に、モジュールには
図3に示されたよりも少ないプレーンを設けることがで
き、パワー及びグラウンドプレーンは図示されたシーク
エンスで構成される必要はない。複数のパワー及びグラ
ウンドプレーンは、複数の電圧をモジュールにパッケー
ジされたICに与えることを可能する。本発明のマルチ
チップモジュールは従って種々の半導体技術、例えば、
CMOS、nMOS、GaAs及びバイポーラ技術で使
用することができる。別のパワープレーン64及びグラ
ウンドプレーン65が図4に示される。これらの層の接
続はモジュールの何処か別の所にあり、図には示されて
いない。パワープレーン及びグラウンドプレーンの頂部
に位置しているのは誘電体層70であり、金属信号搬送
層76及び77からパワープレーン42及びグラウンド
プレーン44を絶縁している。本発明において、誘電体
70は20μm厚までの二酸化シリコンによって形成さ
れる。二酸化シリコン層の厚さは低い相互接続誘電容量
を与える。本発明の開発に先立って、二酸化シリコンは
誘電体70を形成する材料としては選ばれていなかっ
た。従来の製造工程は、張力又は過度の圧縮力下で二酸
化シリコンを堆積していた、これらの方法を使用して堆
積された二酸化シリコンの厚い層は、図4の多重層構造
のひび割れ又は剥離を引き出す傾向がある。マルチチッ
プモジュールの誘電体を形成するための所望の厚さ(≧
5μm)を有する二酸化シリコンの層は従って本発明以
前には実行可能或いは実用的なものでは無かった。ひび
割れ無しに所望の厚さのシリコン誘電体層を得るため
に、二酸化シリコンは圧力下で堆積され、強化ガラス又
はプレストレスコンクリートで達成されるものと同様な
利益を与える。二酸化シリコンのプラズマ促進化学気相
堆積(PCVD)は、厳密に制御され、他の処理の応力
と適合し、モジュールチャンバーを事実上除去する。こ
れと対比すると、本質的に全ての高分子誘電体が、その
高膨張係数のために処理の後に張力を受ける。この張力
は金属箔と結合して撓んだ、内側に応力を受けた基板を
作り出す。圧力下で二酸化シリコンを堆積する一つの工
程が、「Improved Plasma Enhan
ced Chemical Vapor Deposi
tion Process」と題されるSchoenh
oltzの米国特許出願第07/629,499に記述
されている。他の工程及び装置を使用することができ
る。より大きな張力(典型的には2×109ダイン/c
m2圧まで)が許容されるが、しかしながら、一般的に
は、応力レベルは例えば1×109ダイン/cm2より
低く小さく保たれるべきである。誘電体層70を形成す
るための二酸化シリコンの使用が、誘電体層を形成する
ためのポリイミドの使用と比較して幾つかの他の利点を
有している。第1に、二酸化シリコンは、ポリイミド構
造が行う様には湿気を吸収しない。従って、腐食の問題
が解決され、モジュールの金属信号層を障壁金属内に閉
じ込めるという費用が除かれる。腐食の問題が除去され
ると、完成したモジュール/IC構造の非気密パッケー
ジングを可能する。二酸化シリコンはポリイミドと同様
のより良い熱特性を保有する。二酸化シリコンの改善さ
れた熱伝導率が、より良い放熱性を与え、これにより熱
ビア又はピラーに対する要請を除去する。得られるモジ
ュールは、ポリイミド材料を組み込むモジュールより高
い後の処理の温度に耐える。金属信号、又は相互接続層
76及び77は、二酸化シリコン層70の頂部に存在
し、モジュール上に取り付けられるIC中の信号を搬送
する。図3の構造において、層77内の接続の一般的な
方向は層76の向きに垂直である。二酸化シリコン78
の第2の誘電体層は金属層76を金属信号層76から分
離する。金属相互接続層は、スパッタされたアルミニュ
ウム、スパッタされた銅又は電気メッキされた銅で形成
することができ、或る実施例においては、他の導電性材
料により形成することが出来る。図示された形態に加え
て、3以上の信号接続を可能とする信号層を形成するこ
とができる。金属信号層76及び77は金属スパッタ技
術により同様に具体化することができる。金属信号層7
6および77を形成するのに使用される薄膜金属がモジ
ュール面上の有意な部分を被覆する。従って、長さによ
る層の抵抗がモジュールの性能を制限する。これらの層
の抵抗は層の厚さを増大することにより減少されるが、
各信号層を形成するためのコストは層の厚さと共に増大
する。金属ストラップ技術はラインの抵抗が関係する場
所の信号経路に特に有効である。図5は、金属ストラッ
プ技術を使用して形成された金属信号層である。金属信
号層76及び77の一方は他方の上に位置している。層
76は、本発明の別の実施例に従う層間の周辺容量を減
少するために通常行われている様に層77より若干狭く
することができる。層76及び77は同じ信号を搬送す
る。2つの層は周期的に例えばビア79a及び79b又
はトレンチ(図示せず)と結ばれる。金属ストラップ技
術は容量を大幅に増大することを招くことなく信号ライ
ンの抵抗を減少する。本発明の別の実施例に従うと、モ
ジュールの電気的性能は、金属信号層76及び77の下
部を除いた全て部分から露出する誘電体層70を除去
し、図6の台脚状構造を形成することにより更に上昇す
ることができる。図6において、金属信号層76及び7
7は二酸化シリコン層の台脚状構造状に存在する。76
及び77は、図6に示される様には互いに平行に走る必
要はない。周辺及び相互接続容量が減少すると、信号伝
播遅延及びシステム電力消費が減少する。図5の金属ス
トラップ技術は図6の台脚状構造と関連して使用するこ
とができる。終端抵抗器(図示せず)は又別の処理工程
を加えることにより金属信号層76の端部に形成するこ
とができる。この終端抵抗器は相互接続層を形成したの
と同じ設計ルール(ライン幅及び空間)で形成され、別
のモジュール領域を費やすことはない。層76及び77
を形成するのに使用された金属膜の幾何的及び電気的特
性は知られているので、終端抵抗器の面積は容易に決定
でき、金属膜がパターン化されて所望の抵抗器か与えら
れる。金属層76及び77の頂部には不動態化層80が
位置している。図3を参照。この不動態化層80は、二
酸化シリコン層84と窒化シリコン層のキャップ86と
により好ましくは形成されており、モジュールを汚染か
ら絶縁し、モジュールを摩損から保護する。典型的に
は、IC90は、不動態化層80上に位置する熱伝導性
接着層94によって機械的にモジュール上に取り付けら
れている。この接着は、極めて高い絶縁電流を有するこ
となく電気的に絶縁することが好ましい。本発明の実施
例において、窒化硼素又はダイヤモンド添加エポキシー
が接着材料を含んでいる。これらの材料はエポキシーの
熱伝導率を増加し、エポキシーの下方を走る信号ライン
の容量を実質的に増大しないで、改善した放熱を与え
る。接着物94には、大きな原子量の粒子を含み、接着
性ダイ取り付け内の空隙に対する接着のX線検査を容易
にする。大原子量の粒子はX線が通常の様に露光される
べき程高い原子番号をする有するが、不透過でない様に
充分低い必要がある。ゲルマニュウムは好適な材料の一
例である。ICに裏面接続が必要とされる場合、電気伝
導性接着物(例えば、銀含有物)を同様に使用できる。
最適な裏面接続には非導電性物であるが熱伝達性のエポ
キシー材料を、SiCBボンドパッドが露出するホール
を残して、使用することができる。導電性エポキシー層
が次にこの層上に堆積されて裏面接続が可能とされる。
この二重層取り付け構造は、単一の銀含有エポキシー取
付け構造と比較して、ICの下部を走る金属信号層の容
量を実質的に増大することなしに、改善された熱伝達性
を与える。更に、銀含有エポキシー層を除去することが
できる。この場合、ワイヤが非導電性接着物内の穴を介
してICの裏面からSiCBボンドパッドに走ってい
る。モジュールへのIC90の電気的接続は、逆楔状ワ
イヤーボンディングを使用して達成され、ICリード9
8がボンディング又はダイパッド(図示せず)に取り付
けられる。これとは別に、IC90は通常のワイヤーボ
ンディング又はフリップフロップ技術を使用してマルチ
チップモジュールに電気的に接続することができる。パ
ッドは、ビアを介して下方の金属層に接続される。減結
合容量及び終端抵抗器への接続が、モジュールの何れか
でビアを介して成されるので、コンデンサー及び抵抗器
の表面取り付け、及びこれらの素子をマルチチップに直
接機械的に接続することが必要とされない。このため
に、IC90はモジュールボンディングパッド及び隣接
のICに極めて近接して設置することができる。図7は
従来のワイヤーボンディング100によって費やされる
スペースを、本発明の実施例に従ってIC90をモジュ
ールボンドパッドに接続するために使用される反転楔状
ワイヤーボンディングによって使用されるスペースと比
較している。反転楔状ワイヤーボンディングにおいて、
結合が先ずモジュールボンドパッドに次にチップ成され
る。図から明らかな様に、反転楔状ワイヤーボンド技術
は、従来のワイヤーホンディング技術と比較してワイヤ
ーリングの密度を改善している。これは、反転楔状ワイ
ヤーリングツール101のワイヤーの送りが、従来のツ
ール103のワイヤーの送りよりも少ないクリアランス
しか必要としないためである。改良されたクリアランス
はワイヤーボンドを差し挟むことを可能とする。この反
転楔状ワイヤーボンド技術は、表面に取り付けられるコ
ンデンサー及び終端抵抗器を除去することに加えて、チ
ップの密度を大幅に改善し、モジュールの表面の約75
パーセントがIC90によってカバーされることを可能
とする。終端抵抗器、減結合容量及びワイヤーボンディ
ング/基板オンボート取り付け技術から生じる改善され
たチップ密度が、本発明のマルチチップモジュールが二
以上のボンドパット構成、例えば、二つ以上の回路又は
システムを有することを経済的に可能とする。典型的な
ボードにおいて、ボンドバッド及びリードは、多重パッ
ド出力構成がボードの性能に影響を及ぼす様な大きさを
有している。本発明に従うマルチチップモジュール用多
重バッド出力構造が図8に示されている。ここで、パッ
ド120が一つの回路構成を支えている。パッド124
は第2の回路構成を支えている。複数のパッド出力構造
手段は、本発明の単一のマルチチップモジュールが二以
上一つのチップ形状を経済的に支えており、各マルチチ
ップモジュールは用途限定型ではないことを意味してい
る。例えば、多重パッド出力構造は、異なる製造者のメ
モリーチップが同じSiCB上で使用されることを可能
とする。これらの特徴は、システム設計者及び統合者が
個別の構成ICに対して第2のソースを達成することを
可能とする。図9は多数のIC90の数が取り付けられ
るモジールを示している。ICが取り付けられたこのモ
ジュールは、気密にシールされたパッケージ128内に
封入することができ、プリント回路ポードに至るパッケ
ージリード130によってシステムの残りの部分に接続
される。これとは別に、基板オンボード技術をモジール
を回路ボードに取り付けるのに使用することができる。
図10に示されるこのパーケジング手法において、参照
番号134によって示されるモジュールがうつ伏せに取
り付けられており、モジュールボンドバッドが直接プリ
ント回路ボード140にワイヤーで繋がれている。ワイ
ヤーボンディング以外の電気的取り付け方法を使用する
ことができる。例えば、テープを使用することができ
る。ワイヤーボンド138はIC90をモジュールに接
続する。ヒートシンク137はシステムを冷却する。ボ
ード上の基板は気密パッケージの除去を可能とする。本
発明のマルチチップモジュールを製造する工程は図11
乃至図12のフローチャートを参照して記述される。以
下の製造工程の記述において、図3及び6の構造の製造
は説明のための一例として使用される。完成されたマル
チチップモジュールの構造の記述されたもの以外に全て
の対応物が、図3及び6に見出される。製造工程の全て
が、図11乃至12において見出すことができる。この
工程は未処理の標準サイズのウエーハを用いてステップ
200で開始する。標準ウエーハは直径125mm及び
厚さ0.5mmの有している。非標準サイズのウエーハ
を使用することができ、ウエーハ以外の種々の形状を使
用することができる。未処理のウエーハは、Al
2O3、AlN、銅タングステン合金、BeO、石英、
ガラス又は他の公知の材料からなる複合サンドイッチ構
造を含む種々の材料から形成することがデキル。本発明
は好適な実施例において、ウエーハはシリコン又は多結
晶シリコンの何れかからなり、マルチチップモジュール
の支持基盤40を形成する。ウエーハを検査して後、酸
化物層46はウエーハ40の頂面上に約0.8μm厚ま
でステップ202で熱成長される。アルミニュウム膜又
はTa/Cu/Taサンドウイッチの様な陽極酸化可能
な金属の頂面を有する別の導電体を用いることができる
金属膜が、ステップ204で酸化物層46に渡って堆積
される。この金属膜又は金属層M0は最終的に図3に示
されるグラウンド面を形成する。アルミニュウム膜は当
業者に良く知られる様に真空堆積技術を使用して、酸化
別層46の頂部に堆積される。本発明の好適な実施例は
スパッタ真空堆積を使用する。この堆積工程は、構造の
全面に渡って約1.25から2.25μm厚さのアルミ
ニュウム膜を堆積する。金属層M0の堆積の後、略0.
2μm厚のAl2O3の層が金属層M0をステップ20
6で陽極酸化することにより形成される。従って、この
陽極酸化工程は層M0の部分を費やし、約1−2μmの
M0層を残す。この結果のAl2O3層は誘電体48と
して機能し、モジュール構造の全表面に渡って形成され
る。層M0はアルミニュウム以外の材料からなる場合、
陽極酸化工程は使用される材料の酸化物を形成する。こ
の構造の全面に渡って金属膜の第2の真空堆積がステッ
プ208で発生する。この金属層M1はパワープレート
42を形成し、好適な形態ではアルミニュウムから成
る。層M1が最終のパワー/グラウンド層から成る場
合、金属膜が1−2μmの厚さに堆積される。図3は単
一のパワー及び単一のグラウントプレーンを示している
が、複数のパワー及びグランドプレーンを形成して、I
C90を複数の電圧に接続することを可能とすることか
できる。別の金属化が望まれる場合、製造のステップ2
06及び208が繰り返される。金属層M1は従って
1.25から2.25μmの厚さに堆積され、陽極酸化
工程中に材料が消費されることを可能とすべきである。
この製造のステップ208の後に、図13に示される構
造が結果される。開口が従って層42及び48を通して
形成され、グランドプレーン44を形成する層M0に接
続することを可能とする必要がある。開口は当業者によ
く知られるホトリソグラフィー技術を使用してステップ
210でパターンニングされ図14に示される構造が形
成される。湿式化学エッチは、レジストによって被覆さ
れていない金属M1の領域ををエッチングし、Al2O
3層48を露出し、図15の構造を形成する。このレジ
ストは次に通常の方法を使用して除去することができ
る。残りの金属M1をマスクとして使用し、Al2O3
の露出領域が、約65−85度CのCrO3とH3PO
4との混合水からなる化学エッチ剤でエッチされる。2
パーセントのCrO3と5パーセントのH3PO4の混
合水を使用することかできる。これとは別に、当業者に
通常知られている添加物を含むフッ化アンモニュウムを
主体とする水溶液を使用することができる。ステップ2
12の完了時に、プレーン44へのビア62を有する図
16の構造が結果される。M1は次にステップ214を
完了することによって層M0に接続するのに使用される
ビア62から電気的に絶縁される必要がある。金属M1
は次に通常のホトリソグラフィー使用して再びマスクさ
れ、湿式化学エッチでエッチされ、ビアに隣接する領域
217及び218内の金属M1を除去する。例えば、分
離されたパワープレーンを製造ためのM1内の他の所望
される切り込みを同時に行うことができる。図17を見
よ。Al2O3の環状頂部面が従って露出して残され
る。所望の金属層へのビアはステップ210及び212
(必要な場合、214)を繰り返すことにより形成され
る。不都合にホトレジスタをアタックしないでAl2O
3をエッチングすることが可能な場合(例えば、BCl
3プラズマ又はあるウエットエッチを使用する場合)、
ステップ210、212、214に別の工程を使用する
ことができる。ここで、M1は、ステップ214の一部
としてではなく、M1に全ての所望の切り込みがこのス
テップで行われることを除いて、ステップ210と同様
に従来通り処理することができる。次にこのホトレジス
トが除去される。新たなホトレジストパターンが次に形
成され、(グラウンド接続が望まれる場所の)M1の開
口内部にこれと同心状にビアが形成される。Al2O3
が次いでエッチングされ、ホトレジストが除去される。
この処理工程はより簡単である。つまりステップ214
が除去されて、より高い容量性のグラウンド接続が発生
され、上述された(ホトレジストを浸食する場合のあ
る)H3PO4/CrO3/H2O混合液以外のエッチ
ング剤を必要とする。上述した及びステップ210−2
14におけるのとば別の導電層M0及びM1への接続を
形成する付加的な工程も存在する。この別の工程シーク
エンスにおいて、層M1は下層の金属層M0への接続が
最終的に所望される位置で、層M1がステップ210で
パターン化され、エッチングされる。誘電体層M0をエ
ッチングするステップ212及びステップ214は今回
は使用されない。導電性層の接続を形成するための工程
において、この工程はボックス210に存在する矢印2
23によって示されるステップ222に直接進む。金属
被覆化の後、SiO2の厚い層がステップ222の構造
に渡って堆積される。このSiO2の層は誘電体70を
形成し、プラズマ促進化学気相堆積(PCVD)を使用
して7−15μmの厚さに堆積される。この層は、必要
な場合、パワー及びグラウンド層に関係する信号層76
及び77に必要な低容量を与えるよう20μmまでの厚
さに堆積することができる。これらの厚さを得るため
に、SiO2は、面内の二軸圧縮応力を緩和するように
堆積される。一般に、基上の残留圧縮酸化物の応力は1
×109ダイン/cm2以下に保持されべきである。こ
れらの応力の制限を達成するための、プラズマ促進化学
気相堆積を使用する圧縮力下でシリコンを堆積する一つ
の方法は、「Improved PlasmaEnha
nced Chemical Vapor Depos
ition Process」と題されるSchoen
holtzの前記米国特許出願に記述されている。ステ
ップ224において、二酸化シリコンの誘電体層70は
ホトリソグラフィー技術を使用してパターン化され、金
属層M0に至るビアを形成する様エッチングされ,必要
な金属層M1に接触するビアが形成される。ステップ2
22及び224の後、図17に示す様なマルチチップモ
ジュールが現れる。ステップ222で二酸化シリコン層
を堆積した後、矢印223を含む製造工程が使用される
場合、パターンニング及びエッチングステップ224は
金属層Mに至るビアを開口することを含み、必要な場合
は金属M1によって被覆されない誘電体層の部分を露出
するビアを開ける。誘電体層のこの露出部分は次に、モ
ジュールをH3PO4/CrO3/H2Oエッチング液
に浸すことにより除去することができ、M0接続に対す
るビアが開口される。この矢印223を含む製造工程
は、従って本明細書で記述された他の可能な工程と比較
してマスク工程を減少し、モジュールのコストを更に減
少する。製造工程の残りは、抵抗層が金属信号層76及
び77に必要か否かに依存して変化する。信号層がアル
ミニュウムから形成されている場合、終端抵抗器は、比
較的高いアルミニュウムのためにモジュール信号層構造
から通常除去される。この場合、この工程はステップ2
30に進む。このステップでは、アルミニュウムがスパ
ッタで堆積され、パターン化され、典型的に2−3μm
の厚さを典型的に有する金属信号層76又はM2が形成
される。しかしながら、信号層は銅から形成される時、
例えば、終端抵抗器は信号層構造の一部を形成する。金
属信号層76は従って図18に示される様に3層の金属
サンドウィッチにより構成される。このサンドイッチ構
造は窒化タンタル層246、銅層248及びタンタル上
部層250からなる。付随的に、窒化タンタルを上部層
250を形成するに使用することができる。窒化タンタ
ル層246は、製造工程の完了時に終端抵抗器を最終的
に形成し、接着層として機能する。銅層248は信号を
搬送し、タンタル層250は、銅層248の上部面と下
層のSiO2との間の付加的な接着層として機能する。
図19のサンドイッチ信号層は、誘電体70に渡って約
0.2μmの窒化タンタル層246を堆積することによ
り図17から得られる。工程260を参照。窒化タンタ
ル層に渡って、ステップ230において、銅層248が
3−4μmの厚さにスパッタ堆積される。タンタル層2
50が次に銅層248上に0.05μm以下の厚さで堆
積され、必要な場合は、ステップ230において金属信
号層の形成を完了する。ステップ262においてステッ
プ230において堆積された信号層がパターン化され、
エッチングされ、下部の層への接続が可能とされる。金
属信号層が終端抵抗構造により構成される場合、タンタ
ルの層250は、信号搬送銅層248及び終端抵抗層2
46への接続が望まれる場所がエッチングで除去される
必要がある。ドライエッチングはステップ268におい
て層250を除去する。銅層248はステップ268に
おいて同様にエッチングされ、抵抗層246が露出され
る。図19はステップ268の完了の際の終端抵抗器接
続272を含む複合金属信号層の斜視図である。図21
はアルミニュウム又は銅の何れかを上述の様に有する信
号層76の金属被覆の後の部分的に完成したマルチチッ
プモジュールを示している。金属被覆が完了した後、S
iO2の絶縁層78はステップ280で金属層M2上に
堆積され、層78を形成する。層78はプラズマ促進化
学気相堆積(PCVD)を使用して堆積される。ステッ
プ282において、SiO2の層78は次にパターン化
され、エッチングされて、所望の下層金属層M2へのビ
アを開ける。層M2上に残る二酸化シリコンは典型的な
厚さ3μmを有している。絶縁層78上に、第2の金属
被覆が行われ、M3が形成され、図3の金属信号層77
を形成するのに使用される。層を形成する金属膜がアル
ミニュウムから成る場合、層を単一の堆積ステップ28
4で形成することができる。金属膜が銅の様な他の金属
から成る場合、複合金属サンドイッチ構造を信号層77
を形成するために構築する必要がある。この構造を形成
するための工程がステップ285−289で生じ、これ
は、終端抵抗器が形成されない以外はステップ260−
264の工程と幾分類似している。金属信号層77は、
完成した時約3−4μmの厚さを有する。図3に示され
る2つの層以外の別の金属信号層はステップ260から
294を繰り返すことにより形成される。層M3はM2
から独立した信号層を形成している場合、層M3はしば
しば図23に示される様に層M2に垂直に配向される。
図5のワイヤーストラップ法が使用される場合、層M3
は図22に示される様に層M2上を走る。層M3は若干
層M2と幅が異なっており、端部が一致することを避け
ていることに注意せよ。金属ストラップ構造が採用され
るかされ、金属M3が次にステップ294でパターン化
され、エッチングされて、所望の相互接続パターンが形
成される。M3が複合金属構造で形成され、順次エッチ
ングが、ステップ294で達成され、金属層が除去され
る。図6に示される減少された容量の構造が必要な場
合、ステップ298が達成される必要がある。このステ
ップにおいて、金属層76−77は下方の二酸化シリコ
ン誘電体層78及び70の異方性エッチングの為のマス
クとして使用される。図22はこれらのステップの完了
の際のワイヤーストラップを有するマルチチップモジュ
ールの斜視図を示し、図23は互いに90度配向した2
つの異なる信号層を有する構造を図示している。不動態
化層80がステップ320に堆積されている。不動態化
層は、窒化シリコンキャップ86上の二酸化シリコン層
84から成る。二酸化シリコン及び窒化シリコンはフラ
ズマ促進化学気相堆積を使用して堆積される。不動態化
層80は約2−6μm厚であり、摩損及び汚染からモジ
ュールを保護する様機能する。不動態層80は次にステ
ップ322でパターン化され、エッチングされ、モジュ
ールへのIC90のワイヤーボンディングのためのパッ
ドを露出する。不動態層の形成及びエッチングがウエー
ハの製造を完了する。ウエーハ及びICのマルチチップ
モジュールへのアッセンブリは、完成したウエーハを個
々のモジュール又はシリコン回路基板(SiCB)に、
ウエーハソーによって分離することから開始される。ス
テップ324参照。モジュールが通常通り取り付けられ
る必要のある場合、製造/アッセンブリ工程のステップ
326が、モジュール/チップアッセンブリの回路基板
への後での取り付けのためのリードを含む気密パッケー
ジ内にモジュールを設置する。ステップ328におい
て、IC90がSiCBに結合される。IC90は、図
8に示される様に逆楔状ワイヤーボンディングを使用す
るSiCBに電気的に接続される。ステップ330参
照。反転楔状ワイヤボンドはモジュールのより少ない面
を費やし、より高いチップ密度を可能とする。ワイヤボ
ンドが同様にパッケージ及びSiCBとの間でなされ
る。ステップ336参照。完成した従来のパッケージが
図9に示されている。IC90/モジュールアッセンブ
リは今プリント印刷ボートに容易に接続する様に準備さ
れる。図10に以前示された基板オンボード取り付け技
術が使用される場合、SiCBが先ずステップ338に
於ける銅タングステンの様な支持構造を形成する堅い裏
打ち材に取り付けられる。好適には、この裏打ち材はS
iCBに略一致する熱膨張を有した良好な熱導電体であ
るべきである。可能な裏打ち材の例としては、上述した
銅タングステン材料に加えて、モリブデン及び銅/イン
バーサンドイッチを含む。チップは次にステップ340
で取り付けられる。このチップがSiCBにワイヤーボ
ンドされ、次いで、このチップ又はSiCBの内部表面
部分が例えばエポキシーで封じ込められる。これとは別
に、回路ボードへのSiCBの電気的接続が当業者に知
られる他の手段、例えばテープを使用して達成できる。
図11のステップ334−348参照。本発明の実施例
が説明されたが、変形及び改良は当業者に直ちに明らか
になるであろう。本発明は特許請求の範囲に照らして構
築されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ICチップ速度と従来のパッケージンク速度と
の比較のグラフ、
【図2】ICチップ速度とマルチチップモジュール速度
及び従来のパッケージング速度との比較のグラフ、
【図3】本発明の実施例に従うマルチチップモジールの
断面図、
【図4】本発明の実施例に従ってパワープレーンとグラ
ンドプレーンに接続するのに使用されるビアの部分断面
図、
【図5】金属信号ラインの金属ストラッピングを示す断
面図、
【図6】本発明の実施例に従う金属相互接続構造の図、
【図7】従来のワイヤーボンディングと反転楔状ワイヤ
ーボンディングとの比較、
【図8】本発明の実施例に従うマルチチップモジュール
の多重パッド出力構造を示す、
【図9】本発明の実施例に従うモジュールの頂部面の図
であり、多くの集積回路が取り付けられている。
【図10】本発明の実施例に従う基板オンボード取り付
け技術の図、
【図11】本発明の実施例に従うマルチチップモジュー
ルを形成するための処理工程の流れ図。
【図12】図11の続き。
【図13】本発明の実施例に従って部分的に完成された
マルチチップモジュールの断面図、
【図14】本発明の実施例に従ってマスクされた部分的
に完成したマルチチップモジュールの断面図、
【図15】本発明の実施例に従って部分的にエッチング
された、部分的に完成したマルチチップモジュールの断
面図、
【図16】本発明の実施例に従ってビアが形成された部
分的に完成したマルチチップモジュールの断面図、
【図17】他の金属層に接続するために使用されるビア
から第1の金属層を電気的に分離している、部分的に完
成したマルチチップモジールを示す断面図、
【図18】本発明の実施例に従って、二酸化シリコン誘
電体層を堆積した後の部分的に完成したモジュールの断
面図、
【図19】本発明の実施例に従って、金属信号層を形成
するのに使用されるサンドイッチ構造の断面図、
【図20】本発明の実施例に従った、信号ビア及び終端
ビアを有する完成した金属信号層の斜視図、
【図21】本発明の実施例に従って、第1の信号層の金
属膜を付着した後の部分的に完成したモジュールの断面
図、
【図22】本発明の実施例に従った、マルチチップモジ
ールの斜視図、
【図23】本発明の別の実施例に従った、マルチチップ
モジールの斜視図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 07/630469 (32)優先日 1990年12月17日 (33)優先権主張国 米国(US) (72)発明者 パンドハリナス エイ マスカー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95131 サン ホセ ゴールデンレイク ロード 1438 (72)発明者 ドナルド ベンソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94043 マウンテン ヴィュー スペース パーク ウェイ 1075−129 (72)発明者 ヨゲンドラ ボブラ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95129 サン ホセ ブラックオーク ウ ェイ 5499 (72)発明者 チャールズ アール ラング アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95127 サン ホセ ホームズ ドライヴ 56 (72)発明者 ガルナダ エヌ タラパネニ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94587 ユニオン シティー デロアーズ コート 4652 (72)発明者 ジョセフ ショーエンホルツ ジュニア アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト エフ カレッジ アベニュー 254 (72)発明者 ブルース エム マックウィリアムス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94566 プレザントン デル ソル アベ ニュー 435 (72)発明者 ニコラス イー ブラスウェイト アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94544 ヘイワード ヒースコート 190− 715

Claims (121)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】集積化減結合容量を形成するための方法で
    あり、この方法が、 (a)支持基部を与え、 (b)前記モジュールの前記支持基部上に陽極酸化可能
    金属の層を堆積し、 (c)陽極酸化可能金属層を堆積して、誘電体層を形成
    し、 (d)前記誘電体層上に金属層を堆積する各工程を含む
    集積化減結合容量を形成する方法。
  2. 【請求項2】前記陽極酸化可能金属を堆積する工程がア
    ルミニュウムをスパッタする工程からなることを特徴と
    する請求項1記載の集積化減結合容量を形成する方法。
  3. 【請求項3】前記支持基部が、結晶シリコン、多結晶シ
    リコン、Al2O3、AlN、銅タングステン合金、石
    英、ガラス及びBeOシリコン複合体の内から選択され
    た一つであることを特徴とする請求項1記載の集積化減
    結合容量を形成する方法。
  4. 【請求項4】前記誘電体層と前記金属層との間に二酸化
    シリコンの層を堆積する工程を更に含む請求項1記載の
    集積化減結合容量を形成するための方法。
  5. 【請求項5】前記誘電体層と前記金属層との内に窒化シ
    リコンの層を堆積する工程を更に含む請求項1記載の集
    積化減結合容量を形成するための方法。
  6. 【請求項6】前記支持基部と前記陽極酸化可能金属との
    間に絶縁層を形成する工程を更に含む請求項1記載の集
    積化減結合容量を形成するための方法。
  7. 【請求項7】前記集積化容量が前記モジュールの略全面
    に渡って形成さることを特徴とする請求項1記載の集積
    化減結合容量を形成するための方法。
  8. 【請求項8】前記金属層が第2の陽極酸化可能金属層か
    ら成り、 (e) 前記第2の陽極酸化可能金属層を陽極酸化し
    て、第2の誘電体層を形成し、 (f) 前記第の2誘電体層に上に第2の金属層を堆積
    する各工程を含む請求項1記載の集積化減結合容量を形
    成するための方法。
  9. 【請求項9】(g)工程(d)を繰り返し、 (h)工程(e)を繰り返す工程を更に含む請求項8記
    載の集積化減結合容量を形成するための方法。
  10. 【請求項10】集積化減結合容量を有するマルチチップ
    モジュールを製造するための方法であり、 (a)前記モジュールに支持基部を与え、 (b)前記ウエーハの表面領域上に陽極酸化可能金属層
    の堆積し、 (c)前記陽極酸化可能金属層を陽極酸化して誘電体層
    を形成し、 (d)前記誘電体層上に金属層を堆積し、 (e)絶縁層を堆積し、そして (f)前記絶縁層の頂部に単一の金属層を堆積し、 (g)前記陽極酸化可能金属に接続する第1のビアを形
    成し、 (f)前記第2の金属層に接続する第2のビアを形成す
    る工程からなる集積化減結合容量を有するマルチチップ
    モジュールを製造するための方法。
  11. 【請求項11】前記誘電体層と前記金属層との間に二酸
    化シリコンの層を堆積する工程を更に含む請求項10記
    載のマルチチップモジュールを製造するための方法。
  12. 【請求項12】前記誘電体と前記金属との間に窒化シリ
    コンの層を堆積する工程を更に含む請求項10記載のマ
    ルチチップモジュールを製造するための方法。
  13. 【請求項13】前記金属層が陽極酸化可能金属からな
    り、 (i)前記陽極酸化可能金属の第2の層を陽極酸化し、
    第2の誘電体層を形成し、そして (j)前記誘電体層上に第2金属層を堆積する工程を更
    に含む請求項10記載のマルチチップモジュールを製造
    するための方法。
  14. 【請求項14】(k)工程(d)を繰り返し、そして (l)工程(i)を繰り返す工程を更に含む請求項13
    記載のマルチチップモジュールを製造するための方法。
  15. 【請求項15】前記金属信号層上に不動態化層を形成
    し、そして、 前記不動態化層をエッチングして集積回路を前記マルチ
    チップモジュールに電気的に接続するためのボンドパッ
    ドを形成する各工程を更に含む請求項10記載のマルチ
    チップモジュールを製造するための方法。
  16. 【請求項16】前記陽極酸化可能金属層を堆積する工程
    が、アルミニュウムをスパッタする工程からなる請求項
    10記載のマルチプモジュールを製造するための方法。
  17. 【請求項17】前記支持基部が結晶シリコン、多結晶シ
    リコン、Al2O3、AlN、銅タングステン合金、石
    英、ガラス、及びBeOシリコン複合体の内から選択さ
    れる一つであることを特徴とする請求項10記載の方
    法。
  18. 【請求項18】前記支持基部と前記第1の陽極酸化可能
    金属との間に絶縁層を形成するための工程を更に含むこ
    とを特徴とする請求項10記載の方法。
  19. 【請求項19】前記集積化容量が前記モジュールの略全
    面に渡って形成されていることを特徴とする請求項10
    記載の方法。
  20. 【請求項20】陽極酸化可能金属から形成される第1の
    プレート、 前記第1のプレートの陽極酸化によって形成された誘電
    体層、及び前記誘電体上に金属から形成された第2のプ
    レートから成るマルチチップモジュール用集積化減結合
    容量。
  21. 【請求項21】前記第1のプレートが上部に位置する支
    持基部を含む請求項20の集積化減結合容量。
  22. 【請求項22】前記容量が前記支持基部の略全面上に前
    記容量が形成されることを特徴とする請求項21記載の
    集積化減結合容量。
  23. 【請求項23】前記第2の金属プレートの陽極酸化によ
    って形成された第2の誘電体層を含み、前記第2のプレ
    ートが陽極酸化可能金属から成る請求項20に記載の集
    積化減結合容量。
  24. 【請求項24】前記支持基部が、シリコン、多結晶シリ
    コン、Al2O3、AlN、銅タングステン合金、石
    英、ガラス及びBeOシリコン複合体の内から選択され
    ることを特徴とする請求項21記載の集積化減結合容
    量。
  25. 【請求項25】前記陽極酸化可能金属がアルミニュウム
    から成る請求項20記載の集積化減結合容量。
  26. 【請求項26】複数の集積化回路を相互接続するための
    マルチチップモジュールであり、 支持基部、 前記支持基部上に形成された陽極酸化可能金属層、 陽極酸化可能金属層の陽極酸化によって形成された誘電
    体層、 前記誘電体層上に位置する金属層、 前記金属層上に位置する絶縁層、及び前記絶縁層上に位
    置する金属信号層から成る複数の集積化回路を相互接続
    するためのマルチチップモジュール。
  27. 【請求項27】前記支持基部が、結晶シリコン、多結晶
    シリコン、Al2O3、AlN、銅タングステン合金、
    石英、ガラス、及びBeOシリンコ複合体から選択され
    ることを特徴とする請求項26記載のマルチチップモジ
    ュール。
  28. 【請求項28】陽極酸化可能金属からなる前記第2の金
    属層の陽極酸化によって形成された第2の誘電体層、及
    び前記第2の誘電体層と前記絶縁層との間に堆積された
    第3の層を更に含む請求項26記載のマルチチップモジ
    ュール。
  29. 【請求項29】前記陽極酸化可能金属がアルミニュウム
    から成ることを特徴とする請求項26記載のマルチチッ
    プモジュール。
  30. 【請求項30】前記誘電体層と前記金属層との内に堆積
    された二酸化シリコン層を更に含むことを特徴とする請
    求項26記載のマルチチップモジュール。
  31. 【請求項31】前記誘電体層との前記金属層との間に設
    置された窒化シリコン層を更に含み請求項26記載のマ
    ルチチップモジュール。
  32. 【請求項32】前記誘電体層と前記第2のプレートとの
    間に設置された二酸化シリコンの層を更に含むことを特
    徴とする請求項20記載の集積化減結合容量。
  33. 【請求項33】前記誘電体と前記第2のプレートとの間
    に設置された窒化シリコン層を更に含む請求項20記載
    の集積化減結合容量。
  34. 【請求項34】約5から20ミクロンの間の厚さを有す
    る二酸化シリコン層から成り、マルチチップモジュール
    内の導電プレートから金属信号層を絶縁するための絶縁
    層。
  35. 【請求項35】約2×109ダイン/cm2より少ない
    残留圧縮応力及び約5から20ミクロンの間の厚さの二
    酸化シリコン層から成り、マルチチップモジュール内の
    電力供給から金属信号層を絶縁するための絶縁層。
  36. 【請求項36】前記残留圧縮応力が1×109ダイン/
    cm2より小さい請求項35記載の絶縁層。
  37. 【請求項37】支持基部、 導電性プレーン、 金属信号層、及び約2×109よりも少ない残留圧縮応
    力及び5から20ミクロンの間の厚さを有し、前記金属
    層を前記導電性プレーンから絶縁するための二酸化シリ
    コン絶縁層からなる複数の集積回路を相互に接続するた
    めのマルチチップモジュール。
  38. 【請求項38】前記残留圧縮応力が、約1×109ダイ
    ン/cm2よりも小さいことを特徴とする請求項27記
    載のマルチチップモジュール。
  39. 【請求項39】前記導電性プレーンが、 パワープレーン、及びグラウンドプレーンからなること
    を特徴とする請求項37記載のマルチチップモジュー
    ル。
  40. 【請求項40】前記導電性プレーンが更に前記パワープ
    レーンとグラウンドプレーンとの間に設置された誘電体
    を更に含むことを特徴とする請求項39記載のマルチチ
    ップモジュール。
  41. 【請求項41】残留圧縮応力が約2×109ダイン/c
    m2よりも小さくなる様に二酸化シリコン層を堆積する
    工程を含み、マルチチップモジユール内の絶縁層を製造
    し、前記マルチップモジュールの導電性プレーンを前記
    マルチチップモジュールの金属信号層から絶縁する方
    法。
  42. 【請求項42】前記絶縁層を堆積する工程が、約5から
    20ミクロンの厚さに前記絶縁層を堆積する工程からな
    ることを特徴とする請求項41記載のマルチチップモジ
    ュールに絶縁層を製造するための方法。
  43. 【請求項43】二酸化シリコン層を堆積する前記工程
    が、プラズマ促進化学気相堆積を使用して前記シリコン
    層を堆積する工程からなる請求項41記載の絶縁層を製
    造するための方法。
  44. 【請求項44】前記マルチチップモジュールの金属信号
    層から前記マルチチップモジュールの導電性プレーンを
    絶縁するために、マルチチップモジュール用の絶縁層を
    製造するための方法であり、この方法が、 その残留圧縮応力が、約1×10ダイン/cm2よりも
    小さくなる様に二酸化シリコンの層を堆積する工程を含
    みマルチチップモジュール用の絶縁層を製造するための
    方法。
  45. 【請求項45】前記絶縁層を堆積する前記工程が、約5
    から20ミクロンの間の厚さに絶縁層を堆積する工程か
    らなることを特徴とする請求項44記載のマルチチップ
    モジュール用の絶縁層を製造するための方法。
  46. 【請求項46】二酸化シリコンの層を堆積するための前
    記工程が、プラズマ促進化学気相堆積を使用する二酸化
    シリコン層を堆積することからなることを特徴とする請
    求項44記載の絶縁層を製造するための方法。
  47. 【請求項47】複数の集積回路を相互接続するためのマ
    ルチチップモジュールを製造するための方法であり、こ
    の方法が、 支持基部を与え、 この支持基部上に導電性プレーンを形成し、 約2×109ダイン/cm2よりも少ない残留圧縮応力
    及び約5から20ミクロンの厚さを有する二酸化シリコ
    ン層を前記導電プレーン上に堆積し、 二酸化シリコン上に金属信号層を形成する工程からなる
    マルチチップモジュールを製造するための方法。
  48. 【請求項48】二酸化シリコンを堆積する前記工程が、
    プラズマ促進化学気相堆積を使用して二酸化シリコンを
    堆積することから成る請求項47記載のマルチチップモ
    ジュールを製造するための方法。
  49. 【請求項49】前記二酸化シリコン及び前記金属信号層
    を通して、前記導電性プレーンと接続するビアを形成す
    ることを更に含む請求項47記載のマルチチップモジュ
    ールを製造するための方法。
  50. 【請求項50】前記金属信号層上に不動態化層を形成
    し、 前記不動態化層を介して前記金属層に接続するビアを形
    成する工程を更に含む請求項47記載のマルチチップモ
    ジュールを製造するための方法。
  51. 【請求項51】導電性プレーンを形成する前記工程が、 パワープレーン、及びグラウンドプレーンを形成する工
    程を更に含む請求項47記載のマルチチップモジュール
    を製造するための方法。
  52. 【請求項52】導電性プレーンを形成する前記工程が、
    前記パワープレーンと前記グランドプーンとの間に誘電
    体を設置する工程からなる請求項51記載のマルチチッ
    プを製造するための方法。
  53. 【請求項53】支持基部を与え、 前記支持基部上に導電性プレーンを形成し、 約1×109ダイン/cm2以下の残留圧縮応力及び約
    5から20ミクロン厚の二酸化シリコン層を前記導電性
    プレーン上に堆積し、 前記二酸化シリコン層上に金属信号層を形成する工程か
    ら成る複数の相互接続回路を相互接続するためのマルチ
    チップモジュールを製造するための方法。
  54. 【請求項54】二酸化シリコンを堆積する前記工程が、
    プラズマ促進化学気相堆積を使用して二酸化シリコンを
    堆積する工程であることを特徴とする請求項53記載の
    マルチチップモジュールを製造するための方法。
  55. 【請求項55】前記二酸化シリコン層及び前記金属信号
    層を介して前記導電層に接続するビアを形成する工程か
    らなる請求項53記載のマルチチップモジュールを製造
    するための方法。
  56. 【請求項56】前記金属信号層上に不動態化層を形成
    し、 前記不動態化層を介して前記金属信号層に接続するビア
    を形成する工程を含む請求項53記載のマルチチップモ
    ジュールを製造するための方法。
  57. 【請求項57】導電性プレーンを形成する前記工程が、 パワープレーンを形成し、 グラウンドプレーンを形成する工程を更に含む請求項5
    3記載のマルチチップモジュールを製造するための方
    法。
  58. 【請求項58】導電性プレーンを形成する前記工程が、 前記パワープレーン及び前記グラウンドプレーンとの間
    に誘電体層を設置する工程を更に含む請求項57記載の
    マルチチップモジュールを製造するための方法。
  59. 【請求項59】エポキシー材料、 このエポキシー材料内に設置された大きな原子番号の材
    料からなる、集積回路をシリコン回路ボードに機械的に
    取り付けるための物質。
  60. 【請求項60】前記集積回路を前記シリコン回路ボード
    に反転楔状ワイヤーボンディングにより接続する工程か
    ら成る、集積回路をシリコン回路ボードに電気的に接続
    するための方法。
  61. 【請求項61】前記集積回路と前記シリコン回路ボード
    との間に接着材料を設置し、前記集積回路を前記シリコ
    ン回路に機械的に固定し、 前記集積化回路を前記シリコン回路ボードに電気的に接
    続するために、前記集積回路を前記シリコン回路ボート
    に反転楔状ワイヤーボンディングにより接続する工程を
    含む、集積回路をシリコン回路ボードに固定する方法。
  62. 【請求項62】接着材料を設置する前記工程が、大きい
    原子番号の材料が分散されたエポキシー材料を付与する
    工程を含むことを特徴とする請求項61記載の集積回路
    をシリコン回路ボードに固定する方法。
  63. 【請求項63】接着材料を設置する前記工程が、ダイア
    モンド微粒子が分散されたエポキシー材料を付与する工
    程を含むことを特徴とする請求項61記載の集積回路を
    シリコン回路ボードに固定する方法。
  64. 【請求項64】エポキシー材料を設置する前記工程が、
    窒化硼素が分散されたエポキシー材料を付与する工程を
    含むことを特徴とする請求項61記載の集積回路をシリ
    コン回路ボードに固定する方法。
  65. 【請求項65】接着材料を設置する前記工程が、電気的
    に絶縁で且つ熱的に伝導性の接着材を付与する工程を含
    むことを特徴とする請求項61記載の集積回路をシリコ
    ン回路ボードに固定する方法。
  66. 【請求項66】複数の集積回路を集合して、マルチチッ
    プモジュールを形成し、このマルチチップモジュールを
    プリント回路ボートに接続する方法であり、この方法
    が、 シリコン回路ボードを剛性の支持材料上に取り付け、 前記複数の集積回路を前記シリコン回路ボードに機械的
    に取り付けてマルチチップモジュールを形成し、 複数の前記集積回路を前記シリコン回路ボードに電気的
    に接続し、 前記マルチチップモジュールの少なくも内部表面部分を
    包囲し、 前記マルチモジュールマルチチップモジュールを前記プ
    リント回路ボード上に取り付け、そして前記プリント回
    路基板を前記マルチチップモジュールのボンドパッドに
    電気的に接続する各工程からなることを特徴とする複数
    の集積回路を集合する方法。
  67. 【請求項67】結果として得られるプリント回路ボード
    及びマルチチップモジュール構造を包囲する工程を更に
    含む請求項66記載の複数の集積回路を集合する方法。
  68. 【請求項68】複数の集積回路を前記シリコン回路基板
    に電気的に接続する前記工程が反転楔状ワイヤーボンデ
    ィングからなる請求項66記載の複数の集積回路を集合
    する方法。
  69. 【請求項69】前記複数の回路を前記シリコン回路ボー
    ドに機械的に接続する前記工程が、大きい原子番号材料
    を有するエポキシー材料を付与する工程からなる請求項
    66記載の複数の集積回路を集合する方法。
  70. 【請求項70】複数の集積回路を前記シリコン回路ボー
    ドに機械的に取り付ける前記工程が、ダイアモンド微粒
    子が分散されたエポキシー材料を付与する工程を含む請
    求項66記載の複数の集積回路を集合する方法。
  71. 【請求項71】複数の集積回路を前記シリコン回路ボー
    ドに機械的に取り付ける前記工程が、窒化硼素が分散さ
    れたエポキシー材料を付与することを含む請求項66記
    載の複数の集積回路を集合する方法。
  72. 【請求項72】複数の集積回路を前記シリコン回路ボー
    ドに機械的に取り付ける前記工程が、非導電性であり、
    且つ熱伝導性である接着材を調整することを含む請求項
    66記載の複数の集積回路を集合する方法。
  73. 【請求項73】前記プリント回路ボードをボンドバッド
    に電気的に接続する前記工程が、ワイヤーボンディング
    であることを特徴とする請求項66記載の複数の集積回
    路を集合する方法。
  74. 【請求項74】前記複数の集積回路を前記シリコン回路
    ボードに機械的に取り付け且つ電気的に接続する前記工
    程が、 前記シリコン回路ボードの下層のボンドパッドを露出す
    る空隙を有して堆積された非導電性且つ熱伝導性接着材
    をシリコン回路ボードの表面上に与え、 前記非導電性、熱伝導性接着材上の前記空隙内に導電性
    接着材を与える工程からなることを特徴とする請求項6
    6記載の複数の集積回路を集合する方法。
  75. 【請求項75】前記シリコン回路ボードの下層のボンド
    パッドを露出する空隙を有して堆積された非導電性且つ
    熱伝導性接着材をシリコン回路ボードの表面上に与える
    工程、及び導電性材料を前記集積回路の裏面及び前記ボ
    ンドパッドに付着する工程を更に含む請求項66記載の
    方法。
  76. 【請求項76】前記シリコン回路ボードの下層のボンド
    パッドを露出する空隙を有して堆積された非導電性且つ
    熱伝導性接着材をシリコン回路ボードの表面上に与える
    工程、及び前記非導電性且つ熱伝導性接着材を前記空隙
    内に付与する工程からなる集積回路をシリコン回路ボー
    ドに機械的電気的に接続する方法。
  77. 【請求項77】非導電性且つ熱伝導性接着材を付与する
    前記工程が、窒化硼素が分散されたエポキシー材料を付
    与する工程からなる集積回路をシリコン回路ボードに機
    械的電気的に接続する方法。
  78. 【請求項78】非導電性且つ熱伝導性接着材を付与する
    前記工程が、ダイアモンド微粒子が分散されたエポキシ
    ー材料を付与する工程からなる請求項76記載の集積回
    路をシリコン回路ボードに機械的電気的に接続する方
    法。
  79. 【請求項79】前記シリコン回路ボードの下層のボンド
    パッドを露出する空隙を有して堆積される非伝導性且つ
    熱伝導性接着材を前記シリコン回路ボードの表面に与
    え、 前記集積回路の前記ボンドパッド及び裏面に導電性材料
    を付着する工程からなる集積回路をシリコン回路ボード
    に機械的電気的に接続する方法。
  80. 【請求項80】非導電性且つ熱伝導性接着材を調整する
    工程が窒化硼素が分散されたエポキシー材料を付与する
    工程からなる請求項79記載の集積回路をシリコン回路
    ボードに機械的電気的に接続する方法。
  81. 【請求項81】非導電性且つ熱伝導性接着材を調整する
    前記工程が、 ダイアモンド微粒子が分散されたエポキシー材料を付与
    する工程からなる請求項79記載の集積回路をシリコン
    回路ボードに機械的電気的に接続する方法。
  82. 【請求項82】導電性プレーン、 金属信号層、 前記導電プレーンと金属信号層との間に設置された絶縁
    層、 前記マルチチップモジュールの頂部表面上に位置する不
    動態化層、 前記不動態化層をエッチングすることにより形成され、
    前記金属信号層を露出し、前記複数の集積回路の一つ
    が、その位置で前記マルチチップモジュールに電気的に
    結合するとこのできる複数のパッド出力領域、及び各々
    異なる幾何学形状を有し、パット出力領域の少なくとも
    一つ内に含まれる少なくとも2組みのボンディグワイヤ
    ーから成る複数の集積回路を相互接続するマルチチップ
    モジュール。
  83. 【請求項83】前記導電体プレーンに隣接して位置する
    支持基部を更に含む請求項82記載のマルチチップモジ
    ュール。
  84. 【請求項84】前記導電性プレーンが、 グランドプレーン、及び電力プレーンからなる請求項8
    2記載のマルチップモジュール。
  85. 【請求項85】金属信号層を有するマルチチップモジュ
    ール内にパット出力構造を製造するための方法であり、
    この方法が、 前記信号層上に不動態層を形成し、 前記不動態化層をエッチングして、前記金属信号層を露
    出して、復数のバッド出力を形成し、単一の集積回路が
    所定のパッド出力領域の位置に前記マルチチップモジュ
    ールに電気的に接続可能とされ、 各々異なる形状を有し、前記ハッド出力領域の少なくと
    も一つ内に少なくとも二組みのパッドを形成するため工
    程を含むパット出力構造を製造するための方法。
  86. 【請求項86】窒化タンタル層、 この窒化タンタル層の上に存在し、前記窒化タンタル層
    に電気的に接続するビアを有して抵抗器を形成する導電
    性材料層からなるマルチチップモジールの金属信号層。
  87. 【請求項87】前記導電層が、 銅層、及び前記銅層上に存在するタンタル層から成るこ
    とを特徴とする請求項86記載の金属信号層。
  88. 【請求項88】前記導電性材料層が、 銅層、及び前記銅層上に存在する窒化タンタル層から成
    ることを特徴とする請求項86記載の金属信号層。
  89. 【請求項89】窒化タンタル層を堆積し、 窒化タンタル層上に導電性層を堆積し、 前記導電性層を介するビアを形成して、前記窒化タンタ
    ル層を露出して抵抗領域を形成する各工程からなるマル
    チチップモジュールに金属信号層に形成するための方
    法。
  90. 【請求項90】導電層の堆積する前記工程が、銅層を堆
    積する工程からなることを特徴とする請求項89記載の
    金属信号層を形成するための方法。
  91. 【請求項91】導電性層を堆積するための前記工程が、 銅層を堆積し、且つ銅層上に接着層を堆積する工程を更
    に含むことを特徴とする請求項89記載の金属信号層を
    形成するための方法。
  92. 【請求項92】接着層を堆積するための前記工程がタン
    タルを堆積することからなる請求項91記載の金属信号
    層を形成するための方法。
  93. 【請求項93】接着層を堆積するための前記工程が窒化
    タンタルを堆積することからなる請求項91記載の金属
    信号層を形成するための方法。
  94. 【請求項94】第1の金属層、 第2の金属層、 前記第1及び第2の金属層の間に設置され、開口を有す
    る絶縁層、及び前記開口に位置され、前記第1及び第2
    の金属層に接続され、前記第1の金属層を前記第2の金
    属層に電気的に接続する金属ストラップからなる金属信
    号層構造。
  95. 【請求項95】前記第1の金属層がアルミニュムからな
    る請求項94記載の金属信号層構造。
  96. 【請求項96】前記第1の金属層が、 接着層、及び前記接着層上に位置する導電性層を更に含
    むことを特徴とする請求項94記載の金属信号層構造。
  97. 【請求項97】前記導電性層が更に第2の接着層を含む
    ことを特徴とする請求項96記載の金属信号層構造。
  98. 【請求項98】前記接着層が窒化タンタルからなり、 前記導電性層が銅からなることを特徴とする請求項96
    記載の金属信号層構造。
  99. 【請求項99】前記導電性層が、更に前記銅層上にタン
    タル層を更に含むことを特徴とする請求項98記載の金
    属信号層構造。
  100. 【請求項100】前記導電性層が前記銅層上に窒化タン
    タル層を更に含むことを特徴とする請求項98記載の金
    属信号層構造。
  101. 【請求項101】前記導電層がビアを有して、前記窒化
    タンタル層を露出して、且つ抵抗器を形成していること
    を特徴とする請求項98記載の金属信号層構造。
  102. 【請求項102】前記第1の金属層が更に抵抗器を更に
    含む請求項94記載の金属信号層構造。
  103. 【請求項103】前記第1の金属層がアルミニュウムか
    らなることを特徴とする請求項94記載の金属信号層構
    造。
  104. 【請求項104】前記金属信号層が、 接着層、及び前記接着層上に位置する導電性層からなる
    ことを特徴とする請求項94記載の金属信号層構造。
  105. 【請求項105】前記導電性層が第2の接着層を更に含
    むことを特徴とする請求項94記載の金属信号層構造。
  106. 【請求項106】前記接着層が窒化タンタルからなり、
    そして前記導電性層が銅からなることを特徴とする請求
    項94記載の金属信号層構造。
  107. 【請求項107】前記絶縁層が二酸化シリコンからなる
    ことを特徴とする請求項94記載の金属信号層構造。
  108. 【請求項108】第1の金属層を堆積し、 第2の金属層を堆積し、 前記第1の金属層と前記第2の金属層との間に絶縁層を
    堆積し、 前記第2の金属層と前記第2の金属層を通過し、前記第
    1の金属層を露出する開口を形成し、 前記開口に、前記第1の金属層を前記第2の金属層に結
    合する金属ストラップを形成する工程からなるマルチチ
    ップモジュール内に金属信号層構造を形成するための方
    法。
  109. 【請求項109】第1の金属層を堆積する前記工程が、
    アルミニュウムを堆積することからなる請求項108記
    載の金属信号層を形成するための方法。
  110. 【請求項110】第2の金属層を堆積する前記工程が、
    アルミニュウムを堆積することからなる請求項108記
    載の金属信号層を形成するための方法。
  111. 【請求項111】前記絶縁層を堆積するための前記工程
    が、二酸化シリコンを堆積するための工程からなること
    を特徴とする請求項108記載の金属信号層を形成する
    ための方法。
  112. 【請求項112】第1の金属層を堆積するための前記工
    程が、 接着層を堆積し、 導電性層を堆積する工程からなることを特徴とする請求
    項108記載の金属信号層を形成するための方法。
  113. 【請求項113】前記導電性層を通過し、前記接着層を
    露出して抵抗器領域を形成するビアを形成する工程を更
    に含むことを特徴とする請求項112記載の金属信号層
    を形成するための方法。
  114. 【請求項114】接着層を堆積するための前記工程が窒
    化タンタルを堆積する工程からなることを特徴とする請
    求項112記載の金属信号層を形成するための方法。
  115. 【請求項115】導電性層を堆積するための前記工程
    が、銅を堆積する工程からなることを特徴とする請求項
    112記載の金属信号層を形成するための方法。
  116. 【請求項116】導電性層を堆積するための前記工程
    が、 銅層を堆積し、 この銅層上に窒化タンタル層を堆積する工程からなるこ
    とを特徴とする請求項112記載の金属信号層を形成す
    るための方法。
  117. 【請求項117】導電性層を堆積するための前記工程
    が、 銅層を堆積し、 この銅層上にタンタル層を堆積する工程からなることを
    特徴とする請求項112記載の金属信号層を形成するた
    めの方法。
  118. 【請求項118】第2の金属層を堆積する前記工程が、 接着層を堆積し、 この接着層上に導電性層を堆積する工程からなることを
    特徴とする請求項108記載の金属信号層を形成するた
    めの方法。
  119. 【請求項119】接着層を堆積する前記工程が窒化タン
    タルを堆積する工程からなることを特徴とする請求項1
    18記載の金属信号層を形成するための方法。
  120. 【請求項120】導電性層を堆積する前記工程が、 銅層を堆積し、 前記銅層上にタンタル層を堆積する工程からなることを
    特徴とする請求項118記載の金属信号層を形成するた
    めの方法。
  121. 【請求項121】導電性層を堆積する前記工程が、 銅層を堆積し、 前記銅層上に窒化タンタル層を堆積する工程からなるこ
    とを特徴とする請求項118記載の金属信号層を形成す
    るための方法。
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