МНОГОКРИСТАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 1999 года по МПК H01L27/12 

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении различных полупроводниковых микросхем.

Из уровня техники известна интегральная схема в виде многокристального модуля, содержащая несколько полупроводниковых кристаллов и элементы многослойной коммутации (см. патент СССР 1808148, кл. H 01 L 27/12, 1993 г.) Полупроводниковые кристаллы при этом запрессованы в твердое тело (металлическую подложку), которое соединено с керамической подложкой (основанием), что усложняет конструкцию, затрудняет создание планарной поверхности для формирования многослойной коммутации и ограничивает плотность компоновки.

Изобретение направлено на создание прочного многокристального модуля с планарно-мозаичной структурой и надежной многослойной коммутацией при простоте изготовления.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в многокристальном модуле, содержащем несколько полупроводниковых кристаллов, установленных в твердом теле, которое закреплено на подложку, и элементы многослойной коммутации, согласно изобретению, контактные площадки полупроводниковых кристаллов расположены на одном уровне, а элементы внутримодульной межкристальной коммутации размещены в одной или нескольких плоскостях параллельно над лицевой поверхностью полупроводниковых кристаллов, при этом межкристальное пространство заполнено безусадочной конструктивной связкой, формирующей монолитное твердое тело, которая не выступает за лицевую поверхность полупроводниковых кристаллов и имеет толщину, составляющую 1,0 - 1,5 от толщины полупроводниковых кристаллов.

Заявленное конструктивное решение за счет одноуровневого расположения контактных площадок и использования в качестве твердого тела безусадочной конструктивной связки, заполняющей межкристальное пространство и закрепленной на подложке, в заявленном диапазоне соотношений геометрических параметров позволяет получить многокристальный модуль с достаточно гладкой планарной лицевой поверхностью, что дает возможность использовать групповые методы обработки для создания высококачественной многослойной коммутации.

На чертеже схематично представлен общий вид многокристального модуля.

Многокристальный модуль содержит полупроводниковые (например, кремниевые) кристаллы 1 с контактными площадками 2, которые расположены на одном уровне, и металлизированные элементы 3 внутримодульной межкристальной коммутации с наружным диэлектрическим покрытием 4, размещенные в одной или нескольких плоскостях (слоях) параллельно над лицевой поверхностью 5 полупроводниковых кристаллов 1. Межкристальное пространство многокристального модуля заполнено безусадочной конструктивной связкой 6, выполненной, например, в виде сплава эвтектического состава (типа Al-Ge с Т_пл = 424^oC) или из полиимида, которая закреплена на керамической подложке 7.

При этом безусадочная конструктивная связка 6, формируя монолитное твердое тело, не выступает за лицевую поверхность 5 и имеет толщину δ_c, которая составляет 1,0 - 1,5 от толщины δ_к полупроводниковых кристаллов 1. Выполненная таким образом заявленная конструкция представляет собой прочный планарно-мозаичный монолитный модуль с высокой плотностью упаковки.

При формировании монолитного модуля используют вакуумную фиксацию полупроводниковых кристаллов 1 с вакуумированием межкристального пространства перед их погружением в расплав безусадочной связки 6 (эвтектического состава), который наносят на подложку 7, что обеспечивает достаточную механическую прочность и планарность лицевой поверхности полупроводникового изделия при толщине слоя безусадочной конструктивной связки 6 между подложкой 7 и тыльной стороной полупроводниковых кристаллов 1 до 0,5 δ_к.

Для выполнения тонкопленочной коммутации применяют групповые методы с использованием фотолитографии, лазерной пантографии, трафаретной печати и т. д. , что благодаря расположению контактных площадок 2 на одном уровне обусловливает высокую надежность и качество внутримодульных межкристальных соединений.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении различных полупроводниковых микросхем. Многокристальный модуль содержит несколько полупроводниковых кристаллов, контактные площадки которых расположены на одном уровне, а межкристальное пространство заполнено безусадочной конструктивной связкой, не выступающей за лицевую поверхность, которая формирует монолитный модуль с планарно-мозаичной структурой, при этом ее толщина составляет 1,0-1,5 толщины полупроводниковых кристаллов, элементы внутримодульной межкристальной коммутации размещены в одной или нескольких плоскостях параллельно над лицевой поверхностью полупроводниковых кристаллов. Технический результат изобретения заключается в создании прочного многокристального модуля с планарно-мозаичной структурой и надежной многослойной коммутацией при простоте изготовления. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Многокристальный модуль, содержащий несколько полупроводниковых кристаллов, которые установлены в твердом теле, закрепленном на подложке, и элементы многослойной коммутации, отличающийся тем, что контактные площадки полупроводниковых кристаллов расположены на одном уровне, а элементы внутримодульной межкристальной коммутации размещены в одной или нескольких плоскостях параллельно над лицевой поверхностью полупроводниковых кристаллов, при этом межкристальное пространство заполнено безусадочной конструктивной связкой, формирующей монолитное твердое тело, толщина которой составляет 1,0 - 1,5 от толщины полупроводниковых кристаллов. 2. Многокристальный модуль по п.1, отличающийся тем, что безусадочная конструктивная связка не выступает за лицевую поверхность полупроводниковых кристаллов.