用于提高集成电子封装的信号完整性的混合介电材料制造技术

本发明专利技术提供用于实施混合介电材料以提高集成电子封装或半导体封装的信号完整性的新颖工具及技术。在各种实施例中，一种用于半导体装置的衬底包含：第一层，其由第一材料制成；第二层，其由第二材料制成；及第三层，其安置于所述第一与第二层之间，且由不同于所述第一及第二材料的第三材料制成。在一些情形中，所述第一、第二及第三层各自含有多个气体填充区域(例如但不限于，所述第三层的气凝胶芯及/或所述第一及第二层的嵌入有空心二氧化硅球或气凝胶球的聚合物树脂基质，或诸如此类)。所述衬底中围绕信号线的同轴接地屏蔽件可用于提高信号完整性。信号线之间的高介电常数有损耗线可减少串扰。可减少串扰。可减少串扰。

【技术实现步骤摘要】
用于提高集成电子封装的信号完整性的混合介电材料
[0001]版权声明
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[0003]本专利技术大体来说涉及用于实施半导体技艺的方法、系统及设备，且更特定来说，涉及用于实施混合介电材料以提高集成电子封装或半导体封装的信号完整性的方法、系统及设备。

技术介绍

[0004]在电子封装中，插入损耗及串扰对信号完整性是有害的。这些问题对于处于较高频率及/或处于较高速度的信号尤其更令人担忧。虽然有数种较高介电常数(或者D
k
或κ)材料可用，但其通常由于较高损耗(例如，电损耗及/或磁损耗，或诸如此类)而被认为对封装有害。另一方面，实现较低D
k
材料继续面临挑战。追求实现与空气的D
k
值类似的D
k
值继续为目标，空气具有最低已知D
k
。此外，典型印刷电路板中的夹在终端在微通路中的贯穿通路之间的芯介电材料可用作波导且可在与芯高度(h)对应的频率下导致横向电磁(“TEM”)模式到波导模式之间的转换，所述芯高度(h)等于所述频率的l/2。这尤其在高速或较高频率下会导致插入损耗突然增加(也称为“吸出(suck
‑
out)”或诸如此类)及不同信号之间的串扰中发生谐振。
[0005]因此，需要用于实施半导体技艺的较稳健且可扩缩的解决方案，且更特定来说，需要用于实施混合介电材料以提高集成电子封装的信号完整性的方法、系统及设备。

技术实现思路

[0006]本专利技术的技术大体来说涉及用于实施半导体技艺的工具及技术，且更特定来说，涉及用于实施混合介电材料以提高集成电子封装或半导体封装的信号完整性的方法、系统及设备。
[0007]在一方面中，提供一种用于半导体装置的衬底。所述衬底包括：第一层，所述第一层包括第一材料；第二层，所述第二层包括第二材料；及第三层，其安置于所述第一与第二层之间，所述第三层包括不同于所述第一及第二材料的第三材料。在一些情形中，所述第一、第二及第三层各自含有多个气体填充区域。
[0008]在一些实施例中，所述第三材料包括气凝胶，所述气凝胶包括以下各项中的一者：二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶，或金属氧化物气凝胶，或诸如此类。在一些例子中，所述第三材料具有3.0或更小的介电常数。
[0009]根据一些实施例，所述第一层及所述第二层是所述衬底的堆积层或子层。在一些情形中，所述第一材料及所述第二材料各自包括聚合物树脂基质，所述聚合物树脂基质嵌
入有多个空心二氧化硅球或多个气凝胶球中的一者，或诸如此类。在一些情形中，所述多个气凝胶球包括以下各项中的一者：多个二氧化硅气凝胶球、多个氧化铝气凝胶球、多个二氧化钛气凝胶球、多个氧化锆气凝胶球、多个碳气凝胶球，或多个金属氧化物气凝胶球，或诸如此类。在一些例子中，所述第二材料与所述第一材料相同，且在一些例子中，所述多个空心二氧化硅球或所述多个气凝胶球包括不同大小的球。
[0010]在一些实施例中，所述第一层或所述第二层中的至少一者包括多个子层，且在一些例子中，所述第一材料及所述第二材料中的对应至少一者各自包括多种子材料，每一子材料与邻近的子材料是相同子材料或不同子材料中的一者。
[0011]根据一些实施例，所述衬底进一步包括：至少一个第一线，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层，所述至少一个第一线配置为用于至少一个第一信号的导电信号路径或导电通路；至少一个第二线，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层，所述至少一个第二线配置为用于不同于所述至少一个第一信号的至少一个第二信号的导电信号路径或导电通路；及至少一个第三线，其安置于所述至少一个第一线与所述至少一个第二线之间，所述至少一个第三线包括配置为所述至少一个第一线与所述至少一个第二线之间的屏蔽件的第四材料，所述第四材料具有比所述第一、第二及第三材料中的每一者的介电常数高的介电常数。
[0012]替代地或另外，所述衬底进一步包括：至少一个第四线，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层，所述至少一个第四线配置为用于至少一个第三信号的导电信号路径或导电通路；第一区域，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层且环绕所述至少一个第四线，所述第一区域包括导电材料且经配置以充当接地屏蔽件，所述第一区域具有包括环形、椭圆形环形、正方形环形、矩形环形中的一者或其它多边形环形或诸如此类的横截面形状；及第二区域，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层且安置于所述至少一个第四线与所述第一区域之间，所述第二区域包括具有以下各项中的一者的第五材料：与所述第三材料的介电常数相同的介电常数、比所述第三材料的所述介电常数小的介电常数，或比所述第三材料的所述介电常数大的介电常数。
[0013]替代地或另外，所述衬底进一步包括：至少一个第五线，其安置于所述第一或第二层中的一者上，所述至少一个第五线配置为用于至少一个第四信号的导电信号路径；至少一个第六线，其安置于所述第一或第二层中的所述一者上，所述至少一个第六线配置为用于不同于所述至少一个第四信号的至少一个第五信号的导电信号路径；及至少一个第七线，其安置于所述第一或第二层中的所述一者上所述至少一个第五线与所述至少一个第六线之间，所述至少一个第七线包括配置为所述至少一个第五线与所述至少一个第六线之间的屏蔽件的第六材料，所述第六材料具有比所述第一材料及所述第二材料的介电常数高的介电常数。
[0014]在另一方面中，一种方法包括：由气凝胶形成衬底芯层，所述衬底芯层具有顶部表面及底部表面；在所述衬底芯层的所述顶部表面上通过在所述顶部表面上形成第一聚合物树脂基质并通过将多个空心二氧化硅球或多个气凝胶球中的一者嵌入所述第一聚合物树脂基质中而形成第一堆积层；及在所述衬底芯层的所述底部表面上通过在所述底部表面上形成第二聚合物树脂基质并通过将多个空心二氧化硅球或多个气凝胶球中的一者嵌入所
述第二聚合物树脂基质中而形成第二堆积层。
[0015]在一些实施例中，所述气凝胶包括以下各项中的一者：二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶，或金属氧化物气凝胶，或诸如此类。在一些情形中，所述气凝胶具有3.0或更小的介电常数。
[0016]根据一些实施例，所述多个气凝胶球包括以下各项中的一者：多个二氧化硅气凝胶球、多个氧化铝气凝胶球、多个二氧化钛气凝胶球、多个氧化锆气凝胶球、多个碳气凝胶球，或多个金属氧化物气凝胶球，或诸如此类。
[0017]在一些例子中，所述第一堆积层或所述第二堆积层中的至少一者包括多个子层。针对具有多个子层的所述第一堆积层，形成所述第一堆积层包括形成多个第一子层，第一子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体装置的衬底，其包括：第一层，所述第一层包括第一材料；第二层，所述第二层包括第二材料；及第三层，其安置于所述第一与第二层之间，所述第三层包括不同于所述第一及第二材料的第三材料，所述第一、第二及第三层各自含有多个气体填充区域。2.根据权利要求1所述的用于半导体装置的衬底，其中所述第三材料包括气凝胶，所述气凝胶包括以下各项中的一者：二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶，或金属氧化物气凝胶，其中所述第三材料具有3.0或更小的介电常数。3.根据权利要求1所述的用于半导体装置的衬底，其中所述第一层及所述第二层是所述衬底的堆积层或子层，其中所述第一材料及所述第二材料各自包括嵌入有多个空心二氧化硅球或多个气凝胶球中的一者的聚合物树脂基质。4.根据权利要求3所述的用于半导体装置的衬底，其中所述多个气凝胶球包括以下各项中的一者：多个二氧化硅气凝胶球、多个氧化铝气凝胶球、多个二氧化钛气凝胶球、多个氧化锆气凝胶球、多个碳气凝胶球，或多个金属氧化物气凝胶球。5.根据权利要求3所述的用于半导体装置的衬底，其中所述第二材料与所述第一材料相同，其中所述多个空心二氧化硅球或所述多个气凝胶球包括不同大小的球。6.根据权利要求1所述的用于半导体装置的衬底，其中所述第一层或所述第二层中的至少一者包括多个子层，其中所述第一材料及所述第二材料中的对应至少一者各自包括多种子材料，每一子材料与邻近的子材料是相同子材料或不同子材料中的一者。7.根据权利要求1所述的用于半导体装置的衬底，其进一步包括：至少一个第一线，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层，所述至少一个第一线配置为用于至少一个第一信号的导电信号路径或导电通路；至少一个第二线，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层，所述至少一个第二线配置为用于不同于所述至少一个第一信号的至少一个第二信号的导电信号路径或导电通路；及至少一个第三线，其安置于所述至少一个第一线与所述至少一个第二线之间，所述至少一个第三线包括配置为所述至少一个第一线与所述至少一个第二线之间的屏蔽件的第四材料，所述第四材料具有比所述第一、第二及第三材料中的每一者的介电常数高的介电常数。8.根据权利要求1所述的用于半导体装置的衬底，其进一步包括：至少一个第四线，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层，所述至少一个第四线配置为用于至少一个第三信号的导电信号路径或导电通路；第一区域，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层且环绕所述至少一个第四线，所述第一区域包括导电材料且经配置以充当接地屏蔽件，所述第一区域具有包括环形、椭圆形环形、正方形环形、矩形环形中的一者或其它多边形环形的横截面形状；及第二区域，其安置成在所述第一、第二及第三层内或穿过所述第一、第二及第三层且安置于所述至少一个第四线与所述第一区域之间，所述第二区域包括具有以下各项中的一者的第五材料：与所述第三材料的介电常数相同的介电常数、比所述第三材料的所述介电常
数小的介电常数，或比所述第三材料的所述介电常数大的介电常数。9.根据权利要求1所述的用于半导体装置的衬底，其进一步包括：至少一个第五线，其安置于所述第一或第二层中的一者上，所述至少一个第五线配置为用于至少一个第四信号的导电信号路径；至少一个第六线，其安置于所述第一或第二层中的所述一者上，所述至少一个第六线配置为用于不同于所述至少一个第四信号的至少一个第五信号的导电信号路径；及至少一个第七线，其安置于所述第一或第二层中的所述一者上所述至少一个第五线与所述至少一个第六线之间，所述至少一个第七线包括配置为所述至少一个第五线与所述至少一个第六线之间的屏蔽件的第六材料，所述第六材料具有比所述第一材料及所述第二材料的介电常数高的介电常数。10.一种方法，其包括：由气凝胶形成衬底芯层，所述衬底芯层具有顶部表面及底部表面；在所述衬底芯层的所述顶部表面上通过在所述顶部表面上形成第一聚合物树脂基质并通过将多个空心二氧化硅球或多个气凝胶球中的一者嵌入所述第一聚合物树脂基质中而形成第一堆积层；及在所述衬底芯层的所述底部表面上通过在所述底部表面上形成第二聚合物树脂基质并通过将多个空心二氧化硅球或多个气凝胶球中的一者嵌入所述第二聚合物树脂基质中而形成第二堆积层。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述气凝胶包括以下各项中的一者：二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶，或金属氧化物气凝胶，其中所述气凝胶具有3.0或更小的介电常数。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个气凝胶球包括以下各项中的一者：多个二氧化硅气凝胶球、多个氧化铝气凝胶球、多个二氧化钛气凝胶球、多个氧化锆气凝胶球、多个碳气凝胶球，或多个金属氧化物气凝胶球。13.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一堆积层或所述第二堆积层中的至少一者包括多个子层，其中：针对具有多个子层的所述第一堆积层，形成所述第一堆积层包括形成多个第一子层，第一子层之间具有介入导电层，其中所述多个第一子层由对应多种第一子材料制成，其中每一第一子材料与邻近的第一子材料是相同子材料或不同子材料中的一者；针对具有多个子层的所述第二堆积层，形成所述第二堆积层包括形成多个第二子层，第二子层之间具有介入导电层，其中所述多个第二子层由对应多种第二子材料制成，其中每一第二子材料与邻近的第二子材料是相同子材料或不同子材料中的一者。14.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：安华高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：