DE102004038970B4 - RF interconnection for multiple wiring levels with impedance-defined trace structures - Google Patents
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Abstract
HF-Zwischenverbindung für Mehrfach-Verdrahtungsebenen mit impedanzdefinierten Leiterbahnstrukturen, wobei die Mehrfach-Verdrahtungsebenen auf konventionellen Verdrahtungsträgern oder in Waferebenen realisiert sind, deren Substrat/Laminat eine geringe HF-Dämpfungscharakteristik aufweist, wobei die HF-Zwischenverbindung durch eine elektrisch leitfähige Beschichtung der Wandung eines VIA repräsentiert wird und die Verdrahtungsebenen zumindest mittelbar jeweils auf einer ersten und einer zweiten Isolationslage angeordnet sind, die sich auf einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht beidseitig auf einem Substrat befinden und wobei das VIA mit einer ersten Hülse einer leitfähigen Schicht versehen ist und koaxial innerhalb dieser eine zweite Hülse einer Isolationsschicht angeordnet ist, wobei diese zweite Hülse die HF-Zwischenverbindung umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auf den Gesamtaufbau von HF-Zwischenverbindung (1), von erster Hülse (6) der leitfähigen Schicht und von zweiter Hülse (7) der Isolationsschicht aufbauend auf die zweite Hülse (7) der Isolationsschicht eine oder weitere Hülse(n) (12) der leitfähigen Schicht und anschließend eine oder weitere Hülse(n) (13) der Isolationsschicht sich alternierend...RF interconnect for multiple wiring levels with impedance-defined trace structures, wherein the multiple wiring levels on conventional wiring carriers or realized in wafer planes whose substrate / laminate is a low RF attenuation characteristic wherein the RF interconnect through an electrically conductive Coating the wall of a VIA is represented and the wiring levels at least indirectly, respectively on a first and a second insulation layer arranged on a first and a second electrically conductive Layer located on both sides of a substrate and where the VIA with a first sleeve a conductive Layer is coaxially and within this a second sleeve one Insulation layer is arranged, said second sleeve, the RF interconnect encloses characterized in that additionally on the overall structure of RF interconnect (1), from first sleeve (6) the conductive Layer and second sleeve (7) the insulating layer building on the second sleeve (7) the insulating layer one or more sleeve (s) (12) of the conductive layer and subsequently one or more sheath (s) (13) the insulation layer alternating ...
Description
Die Erfindung betrifft eine HF(Hoch-Frequenz)-Zwischenverbindung für Mehrfach-Verdrahtungsebenen mit impedanzdefinierten Leiterbahnstrukturen, wobei die Mehrfach-Verdrahtungsebenen auf konventionellen Verdrahtungsträgern oder in Waferebenen realisiert sind, deren Substrat/Laminat eine geringe HF-Dämpfungscharakteristik aufweist, wobei die HF-Zwischenverbindung durch eine elektrisch leitfähige Beschichtung der Wandung eines VIA repräsentiert wird und die Verdrahtungsebenen zumindest mittelbar jeweils auf einer ersten und einer zweiten Isolationslage angeordnet sind, die sich auf einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht beidseitig auf einem Substrat befinden und wobei das VIA mit einer ersten Hülse einer leitfähigen Schicht versehen ist und koaxial innerhalb dieser eine zweite Hülse einer Isolationsschicht angeordnet ist, wobei diese zweite Hülse die HF-Zwischenverbindung umschließt.The This invention relates to an RF (high frequency) interconnect for multiple wiring levels with impedance-defined trace structures, the multiple-wiring levels implemented on conventional wiring substrates or in wafer planes are whose substrate / laminate has a low RF attenuation characteristic, wherein the RF interconnect through an electrically conductive Coating the wall of a VIA is represented and the wiring levels at least indirectly, respectively on a first and a second insulation layer arranged on a first and a second electrically conductive Layer located on both sides of a substrate and where the VIA with a first sleeve a conductive Layer is coaxially and within this a second sleeve one Insulation layer is arranged, said second sleeve, the RF interconnect encloses.
Der Stand der Technik zeigt, dass dem peripheren Aufbau der angewandten Halbleiterspeicherschaltkreise, der z. B. deren elektrische Kontaktierungsstruktur zur nächst höheren Verdrahtungsebene realisiert, eine Schlüsselrolle zur Erfüllung der wachsenden Anforderungen an die funktionalen technischen Kennwerte zukommt. Insbesondere bestehen diese wachsenden Anforderungen für die Datenübertragungsraten und für die Zuverlässigkeitskennwerte des Gesamtverbundes der elektronischen Baugruppe.Of the Prior art shows that the peripheral structure of the applied Semiconductor memory circuits, the z. B. their electrical contacting structure to the next higher Wiring level realized a key role to fulfill the growing Requirements for the functional technical characteristics. In particular, these growing demands are for data transfer rates and for the reliability characteristics of the overall assembly of the electronic assembly.
Diese wachsenden Anforderungen müssen erfüllt werden, um mit der Entwicklung der elektronischen Bauteile, wie z. B. der CPU und der Logik-Bausteine, die die Entwicklung maßgeblich bestimmen, Schritt zu halten. So ist für die CPU die Taktra te und für die Logik-Bausteine die Schaltzeit bzw. die Signal-Anstiegszeit jeweilige Messstabsgröße für diese Entwicklung.These growing demands must be met with the development of electronic components, such. B. the CPU and the logic building blocks that govern the development determine to keep up. This is the clock rate for the CPU and for the logic blocks the switching time or the signal rise time respective dipstick size for this development.
Aus elektro-physikalischen Gründen ist bei einer Taktrate ab 1 GHz und höher, sowie einer Schaltzeit von 3 Nanosekunden und schneller, der Signal-Integrität besondere Aufmerksamkeit zu widmen.Out electro-physical reasons is at a clock rate from 1 GHz and higher, as well as a switching time of 3 nanoseconds and faster, the signal integrity special To pay attention to.
Beim Einsatz höchstintegrierter Schaltungen mit immer kompakteren Gehäusen, die stets kleinere Anschlussraster und immer größere Anschlusszahlen aufweisen, muss auch der erforderliche periphere Aufbau die Anforderungen erfüllen. So führt diese aufgezeigte Entwicklungstendenz bei den konventionellen Umverdrahtungsstrukturen auf Wafer-Ebene bzw. bei den bisherigen Leiterbahnstrukturen auf Interposern und Leiterplatten zu dichter belegten Signallagen mit geringsten Leiterbahnbreiten.At the Use of highly integrated Circuits with ever more compact housings, the smaller and smaller connection grids and ever larger numbers of connections Also, the required peripheral structure must meet the requirements fulfill. So leads This development trend in the conventional rewiring structures on the wafer level or in the previous interconnect structures Interposers and printed circuit boards to denser signal layers with lowest conductor track widths.
Um die vorstehend genannte Signal-Integrität zu gewährleisten, werden beim Stand der Technik die Leiterbahnstrukturen impedanzdefiniert ausgeführt.Around To ensure the above-mentioned signal integrity, are in the state technology, the track structures executed impedance defined.
Damit verbundenen sind bei der Gestaltung impedanzrichtiger Leitungen verbesserte Ätztoleranzen zu realisieren.In order to connected are in the design of impedance correct lines improved etching tolerances to realize.
Zur Reduzierung von "Crosstalks" zwischen Leitbahnen, welche durch Übersprechen (Crosstalk) benachbarter Leitbahnen infolge deren kapazitiver Kopplung auftreten, und zur Reduzierung von Signalreflexionen auf den Leiterbahnstrukturen werden dazu vorzugsweise impedanzrichtige Mikrokoaxialleitungen angewandt.to Reduction of "crosstalks" between interconnects, which by crosstalk (Crosstalk) of adjacent interconnects due to their capacitive coupling occur and to reduce signal reflections on the interconnect structures For this purpose, preferably impedance-correct micro-coaxial cables applied.
Ein beim Stand der Technik bekanntes weiteres Mittel zur Erfüllung der wachsenden Anforderungen ist eine optimale Ent flechtung der Leiterbahnstrukturen durch Mehrfach-Mikrovia-Bohrlagen. Zum in Entflechten werden derzeit 2 Mikrometer-Via-Bohrlagen in Kombination mit konventioneller Bohrtechnik eingesetzt. Die Bohrdurchmesser der Mikro-VIAs lassen sich nicht mehr durch klassisches Bohren erzeugen. Es müssen alternative Methoden, wie z. B. Laser-Bohren, Plasma- oder Foto-Strukturierung eingesetzt werden.One known in the prior art further means for fulfilling the Growing requirements is optimal de-braiding the interconnect structures through multiple microvia drilling positions. To the At present, 2 micron via drilling positions are being used in combination with conventional drilling technology used. The drilling diameter of the micro-VIAs can not be produce more by classical drilling. There have to be alternative methods, like z. As laser drilling, plasma or photo structuring used become.
Mit solchen Mikro-VIA Technologien werden z. B. mit mehrlagigen Umverdrahtungsebenen (3D-Redistribution Layer) direkte Verdrahtungswege orthogonal zu den Verdrahtungsebenen (in Z-Richtung) geführt.With such micro-VIA technologies are z. B. with multi-layer redistribution layers (3D Redistribution Layer) direct wiring paths orthogonal to the wiring levels (in the Z direction).
Bei der Realisierung von impedanzdefinierten Leiterbahnstrukturen wird bei vorhandenem definierten Dielektrikum vorzugsweise die Impedanz der Leiterbahnstrukturen durch die Geometrie der Signalleiter, die Abstände zwischen diesen Signalleitern und die Abstände der Signalleiter zum Bezugspotenzial eingestellt.at the realization of impedance-defined interconnect structures if there is a defined dielectric, preferably the impedance the conductor track structures through the geometry of the signal conductors, the distances between these signal conductors and the distances of the signal conductors to the reference potential set.
Die impedanzdefinierten Leiterbahnstrukturen sind nach dem Stand der Technik klassifiziert in: Single Ended, Differentiell, Coplanar, Differentiell-Coplanar.The impedance-defined interconnect structures are according to the state of Technique classified in: Single Ended, Differential, Coplanar, Differentially-coplanar.
„Single
Ended" bedeutet
dabei, dass eine Leiterbahn mit Referenz zu einer oder zu zwei Powerplanes
steht. Unter „Differentiell" ist zu verstehen, dass
zwei gekoppelte Leiterbahnen in Referenz zu einer oder zu zwei Powerplanes
steht. Bei einer „coplanaren
Leiterbahnstruktur" steht
eine Leiterbahn mit Referenz zu einer oder zu zwei Powerplanes und wird
links und rechts von Potential führenden
Leiterbahnen oder Masseflächen
flankiert, wohingegen bei einer „differentiell-coplanaren" Leiterbahn zwei
gekoppelte Leiterbahnen mit Referenz zu einer oder zu zwei Powerplanes
stehen und rechts und links von Potential führenden Leiterbahnen oder Masseflächen flankiert
werden. Ein Beispiel hierfür
zeigt die
Für jede dieser vier Impedanzklassen sind je zwei Impedanztypen Stripline – die impedanzdefinierte Leiterbahn liegt zwischen zwei Potential führenden Masseflächen – und Mikrostrip – die impedanzdefinierte Leiterbahn liegt über einer Potential führenden Massefläche – zugeordnet.For each of these four impedance classes are each two impedance types Stripline - the impedance-defined Trace lies between two potential-carrying ground planes - and microstrip - the impedance-defined ones Track is over a potential leader Ground plane - assigned.
In
der
Weiterhin
zeigt die
In Proc. Natl. Sci. Counc. ROC(A), Vol. 23, No. 3, 1999, pp. 365–8 wird schließlich ein Standardverfahren zur Palladiumbekeimung beschrieben.In Proc. Natl. Sci. Counc. ROC (A), Vol. 23, no. 3, 1999, pp. 365-8 will after all a standard method for Palladiumbekeimung described.
Als verbleibender Nachteil ist ersichtlich, dass für die Führung der impedanzdefinierten Leiterbahnstrukturen über mehrere Verdrahtungsebenen hinweg keine Lösungen bekannt sind.When remaining disadvantage is evident that for the management of impedance defined Track structures over several wiring levels no solutions are known.
Somit besteht die erfindungsgemäße Aufgabenstellung darin, eine HF-Zwischenverbindung für Mehrfach-Verdrahtungsebenen mit impedanzdefinierten Leiterbahnstrukturen zu schaffen, die einfach und mit reproduzierbaren und vorgebbaren Parametern realisiert werden kann.Consequently exists the task of the invention therein, an RF interconnect for multiple wiring levels with impedance-defined trace structures to create that simple and be realized with reproducible and specifiable parameters can.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung wird dadurch erreicht, dass zusätzlich auf den Gesamtaufbau von HF-Zwischenverbindung, von erster Hülse der leitfähigen Schicht und von zweiter Hülse der Isolationsschicht aufbauend auf die zweite Hülse der Isolationsschicht eine oder weitere Hülse(n) der leitfähigen Schicht und anschließend eine oder weitere Hülse(n) der Isolationsschicht sich alternierend bezüglich der Leitfähigkeit der jeweiligen Hülse fortsetzt, derart dass der Gesamtaufbau der HF-Zwischenverbindung, der ersten Hülse der leitfähigen Schicht und der zweiten Hülse, der Isolationsschicht, solche geometrischen Abmaße aufweisen, dass die Impedanzrichtigkeit/Impedanzdefinition gewährleistet ist.The solution the task of the invention is achieved by that in addition to the overall structure of RF interconnect, from first sleeve the conductive one Layer and second sleeve the insulating layer based on the second sleeve of the insulating layer a or further sleeve (s) the conductive one Layer and then one or further sleeve (s) the insulation layer alternating with respect to the conductivity the respective sleeve such that the overall structure of the RF interconnect, the first sleeve the conductive one Layer and the second sleeve, of the insulation layer, have such geometrical dimensions that the impedance accuracy / impedance definition guaranteed is.
Eine Ausgestaltung der Erfindung wird derart realisiert, dass die elektrisch leitfähigen Schichten in dem VIA durch eine Metallisierung aufgebaut sind und eine abschließende Oberflächenveredlung aufweisen.A Embodiment of the invention is realized such that the electrical conductive Layers in the VIA are constructed by a metallization and a final one Surface finishing exhibit.
In Fortführung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der Gesamtaufbau in dem VIA auf einem konventionellen Verdrahtungsträger oder Wafer-Ebene angeordnet ist.In continuation the invention is further provided that the overall structure in the VIA arranged on a conventional wiring substrate or wafer level is.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gesamtaufbau in dem VIA mit
- – Füllung mit Polymerpasten (Dispensen von Silberpaste) oder
- – Palladiumbekeimung mit anschließender Aktivierung (Direktmetallisierung) oder
- – Bekeimung mit Graphit (Blackhole Technologie) oder
- – Belegung mit leitfähigem Polymerfilm aufgebaut ist.
- - filling with polymer pastes (dispensing of silver paste) or
- - Palladiumbekeimimung with subsequent activation (direct metallization) or
- - Germination with graphite (blackhole technology) or
- - Occupancy is constructed with conductive polymer film.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:The Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Showing:
In
Auf
diesen Schichten aufbauend sind jeweils die erste und zweite Isolationslage
Die
HF-Zwischenverbindung
Der
Gesamtaufbau der HF-Zwischenverbindung
In
Anschließend setzen
sich eine/oder weitere Hülse(n)
- 11
- HF-ZwischenverbindungRF interconnect
- 22
- erste leitfähige Schichtfirst conductive layer
- 33
- zweite leitfähige Schichtsecond conductive layer
- 44
- erste Isolationslagefirst insulation layer
- 55
- zweite Isolationslagesecond insulation layer
- 66
- ersten Hülse der leitfähigen Schichtfirst Sleeve of the conductive layer
- 77
- ersten Hülse der Isolationsschichtfirst Sleeve of the insulation layer
- 88th
- erste Verdrahtungsebenefirst wiring level
- 99
- zweite Verdrahtungsebenesecond wiring level
- 1010
- Substratsubstratum
- 1111
- VIAVIA
- 1212
- weitere Hülse(n) der leitfähigen SchichtFurther Sleeve (s) the conductive one layer
- 1313
- weitere Hülse(n) der IsolationsschichtFurther Sleeve (s) the insulation layer
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |