專利名稱：芯片級集成射頻無源器件、其制造方法及含有其的系統(tǒng)的制作方法
芯片級集成射頻無源器件、其制造方法及含有其的系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵤├偟厣婕捌骷男酒壖伞?br> 背景技術(shù)：
為了方便用戶，使小型射頻(RF)器件的封裝越來越小的壓力正越來 越大。RF器件可以在其操作中使用電感器，該電感器需要相對于RF器件的 收發(fā)功率的高感應(yīng)系數(shù)(高Q)。通常，這種高Q器件被放在集成電路(IC)管芯附近的板子上，該管 芯例如是其上設(shè)置有有源電路的半導(dǎo)體芯片。在板子上設(shè)置高Q器件使得 能夠?qū)雽?dǎo)體芯片有效表面的資源用于被集成到電路中的有源器件。


為了描述獲得實施例的方式，將參考附圖所示的示范性實施例給出上 文簡述的實施例的更詳細(xì)描述。要理解這些附圖僅描繪了典型實施例，它 們未必是按比例繪制的且因此不應(yīng)被視為限制其范圍，將利用附圖以額外的特異性和細(xì)節(jié)來描述各實施例，附圖中圖1A為根據(jù)實施例的處理期間的晶片的截面圖；圖1B為在根據(jù)實施例的進(jìn)一步處理期間圖1A中所示晶片的截面圖； 圖1C為在根據(jù)實施例施加粘合帶之后圖1B中所示晶片的截面圖； 圖1D為在根據(jù)實施例形成電介質(zhì)層之后圖1C中所示晶片的截面圖； 圖1E為在根據(jù)實施例形成射頻無源器件層之后圖1D中所示晶片的截 面圖；圖1F為在根據(jù)實施例形成穿透管芯的通孔之后圖1E中所示晶片的截 面圖；圖1G為在根據(jù)實施例去除粘合帶之后圖1F中所示晶片的截面圖；圖2為根據(jù)實施例的芯片封裝中的管芯級射頻無源器件層的正視截面;圖3為根據(jù)實施例的芯片封裝的襯底中的隱藏管芯占地區(qū)的射頻無源 器件層的正視截面；圖4為根據(jù)實施例的芯片封裝的襯底中的部分隱藏管芯占地區(qū)的射頻 無源器件層的正視截面；圖5為根據(jù)實施例的芯片封裝的襯底中己包封的隱藏管芯占地區(qū)的射 頻無源器件層的正視截面；圖6為根據(jù)實施例的芯片封裝中的倒裝芯片管芯級射頻無源器件層的 正視截面；圖7為根據(jù)實施例從圖IE截取的詳細(xì)截面；圖8為根據(jù)實施例、包括集中式穿透管芯的通孔的芯片封裝中的管芯 級射頻無源器件層的正視截面；圖9為根據(jù)實施例、包括集中式穿透管芯的通孔的芯片封裝中的管芯 級射頻無源器件層的正視截面；該芯片封裝還包括根據(jù)實施例的芯片封裝 襯底中的隱藏管芯占地區(qū)的射頻無源器件層；圖IO為描述方法流程實施例的流程圖；圖11為示出根據(jù)實施例的計算系統(tǒng)的部分切除視圖；以及 圖12為根據(jù)實施例的計算系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
本公開中的實施例涉及包括射頻(RF)無源器件層的設(shè)備，該無源器 件層以芯片級尺寸部署在IC管芯附近。實施例涉及到RF無源器件層的管 芯上和襯底內(nèi)的部署。實施例還涉及將這種RF無源器件層與IC管芯組裝 的方法。實施例還涉及結(jié)合有管芯級RF無源器件層的計算系統(tǒng)。實施例還 涉及具有RF無源器件層的襯底內(nèi)部署的計算系統(tǒng)。以下描述包括諸如上、下、第一、第二等術(shù)語，使用它們僅僅是為了 描述性目的，而非被視為限制?？梢砸院芏喾N位置和取向來制造、使用或 運輸這里所述的設(shè)備或物品的實施例。術(shù)語"管芯"和"芯片"通常指作 為基本工件的物理對象，通過各種工藝操作將所述基本工件變換成希望的 集成電路器件。管芯通常是從晶片分離出來的，晶片可以由半導(dǎo)體、非半 導(dǎo)體或半導(dǎo)體和非半導(dǎo)體材料的組合來制造。板子通常是浸漬過樹脂的玻璃纖維結(jié)構(gòu)，其充當(dāng)著管芯的安裝基板?，F(xiàn)在將參考附圖，附圖中將為類似結(jié)構(gòu)提供類似的附圖標(biāo)記后綴。為 了最清晰地示出各實施例的結(jié)構(gòu)，本文包括的附圖為集成電路結(jié)構(gòu)的圖解 表示。因此，例如在顯微照片中，制造結(jié)構(gòu)的實際外觀可能會不同，盡管 其仍然含有圖示實施例的本質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外，附圖示出了理解圖示實施例所 必須的結(jié)構(gòu)。未包括現(xiàn)有技術(shù)己知的其他結(jié)構(gòu)以保持附圖的清晰性。圖1A為根據(jù)實施例的處理期間的晶片100的截面圖。晶片100可以是 任何含有半導(dǎo)體的材料。在處理期間，操控晶片100以保持有源器件。圖1B為在根據(jù)實施例的進(jìn)一步處理期間圖1A中所示晶片100的截面 圖。晶片IOI已經(jīng)被處理過，以包括未處理的半導(dǎo)體材料110 (在下文中稱 為"半導(dǎo)體襯底110")和有源器件電路112，將有源器件電路112任意示 出為獨立于晶片101的結(jié)構(gòu)。通過多個管芯鍵合焊盤來實現(xiàn)進(jìn)出晶片101 的連通，為管芯鍵合焊盤之一指定附圖標(biāo)記114。在這種處理之后，晶片 101包括有源表面116和背側(cè)表面118。在實施例中，有源器件電路112包括半導(dǎo)體中的晶體管和其他有源器 件以構(gòu)成諸如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)、嵌入式動態(tài)隨機(jī)存取存儲器 (eDRAM)、邏輯電路等電路。圖1C為在根據(jù)實施例施加粘合帶120之后圖1B中所示晶片101的截 面圖。晶片102已經(jīng)被粘著于粘合帶120，以允許對其進(jìn)行處理，實現(xiàn)根據(jù) 實施例的含RF無源器件的層。在實施例中，粘合帶120為加熱后失去顯著 粘合性的熱釋放帶，從而從有源表面116剝離掉粘合帶120而不會顯著改 變電路和管芯結(jié)合焊盤114。圖1D為在根據(jù)實施例形成電介質(zhì)層122之后圖1C中所示晶片102的 截面圖。處理電介質(zhì)層122以實現(xiàn)使有源器件電路112與要以芯片級安裝 的含RF無源器件的層電隔離。在實施例中，使用熱工藝來生長氧化物膜122作為電介質(zhì)層122。在實 施例中，對晶片100 (圖1A)進(jìn)行預(yù)處理，以在處理晶片100以實現(xiàn)有源 器件電路112之前使用的熱條件下實現(xiàn)氧化物膜122。在實施例中，電介質(zhì) 層122為操作晶片100 (圖1A)以實現(xiàn)有源器件電路112之后生長的氧化 物膜。在實施例中，將天然氧化物用作電介質(zhì)層122。在一實施例中，電介質(zhì)層122為淀積的氧化物，例如通過分解四乙基 原硅酸鹽(TE0S)形成的氧化物。在一實施例中，電介質(zhì)層122為淀積的 氮氧化物。在一實施例中，電介質(zhì)層122為淀積的碳化物。在一實施例中， 電介質(zhì)層122為淀積的硫化物。在一實施例中，電介質(zhì)層122為淀積的氧 硫化物。在一實施例中，電介質(zhì)層122為淀積的硼化物。在一實施例中， 電介質(zhì)層122為淀積的氮硼化物。在一實施例中，電介質(zhì)層122為粘附于 管芯背側(cè)表面118的有機(jī)層。在一實施例中，電介質(zhì)層122為任何上述材 料的組合。在一實施例中，電介質(zhì)層122為淀積的電介質(zhì)材料。在任何情況下，在形成電介質(zhì)層122之后，形成管芯背側(cè)表面119，其 覆蓋原來的管芯背側(cè)表面118。在已經(jīng)形成電介質(zhì)層122之后，"管芯背側(cè) 表面"表示表面119，除非明確地指出為原來的管芯背側(cè)表面118。在實施例中，經(jīng)過處理以實現(xiàn)電介質(zhì)層122的晶片103具有有源器件 電路112、半導(dǎo)體襯底110和電介質(zhì)層122的總厚度。在實施例中，管芯厚 度126包括有源器件電路112和半導(dǎo)體襯底110的厚度，總厚度124包括 管芯厚度126和電介質(zhì)層122的厚度。在一實施例中，例如，管芯厚度126 與總厚度124之比為1000:1001左右，其中電介質(zhì)層122為半導(dǎo)體襯底110 背側(cè)表面118上的天然氧化物膜。在一實施例中，例如，管芯厚度126與 總厚度124之比為0. 5: 1左右，其中電介質(zhì)層為晶片100上預(yù)先制造的熱 氧化物層(圖1A)。在一實施例中，例如，管芯厚度126與總厚度124之比 為3: l左右，其中對于Si02電介質(zhì)層122而言，電介質(zhì)層122具有相當(dāng)于 電介質(zhì)層到半導(dǎo)體襯底厚度大約一半的電絕緣質(zhì)量。在一實施例中，例如， 管芯厚度126與總厚度124之比為1: 1左右，其中電介質(zhì)層122為Si02 電介質(zhì)層122。圖1E為在根據(jù)實施例形成RF無源器件層128之后圖ID中所示晶片103 的截面圖。通過將RF無源器件層128粘合到管芯背側(cè)表面119上，對晶片 104進(jìn)行了處理。圖7為根據(jù)實施例從圖1E截取的詳細(xì)截面。在實施例中，RF無源器件 層128為層壓材料。晶片104左側(cè)的插圖例示了構(gòu)成RF無源器件層128的 層壓材料的實施例。在該實施例中，RF無源器件層128包括緊靠電介質(zhì)層 122設(shè)置的基底電介質(zhì)130。 RF無源器件層128還包括緊靠基底電介質(zhì)130設(shè)置的第一導(dǎo)電層132、中間電介質(zhì)134、導(dǎo)電互連136、第二導(dǎo)電層138 和外部電介質(zhì)140。對于這種層壓結(jié)構(gòu)，根據(jù)實施例，RF無源器件層128為諸如電感器的 器件提供了結(jié)構(gòu)。在一實施例中，圖1E所示的層壓結(jié)構(gòu)128具有根據(jù)已知 技術(shù)的螺線(spiral)電感器。在一實施例中，該層壓結(jié)構(gòu)128具有根據(jù) 已知技術(shù)的螺旋(helical)電感器。在一實施例中，該層壓結(jié)構(gòu)128具有 根據(jù)已知技術(shù)的雙電極薄膜電容器(TFC)。在一實施例中，層壓結(jié)構(gòu)128 包括比圖1E所示的兩個導(dǎo)電層132和138更多的層，以實現(xiàn)根據(jù)已知技術(shù) 的叉指狀電容器(IDC)。在一實施例中，RF無源器件層128包括單個導(dǎo)電 層以形成根據(jù)已知技術(shù)的金屬電阻器。在一實施例中，RF無源器件層128 包括根據(jù)已知技術(shù)的二極管電阻器。在一實施例中，導(dǎo)電層132和138以及導(dǎo)電互連136為諸如銅的金屬， 根據(jù)已知技術(shù)，其可以被電鍍、層壓或構(gòu)圖。在一實施例中，基底電介質(zhì) 130、中間電介質(zhì)134和外部電介質(zhì)140為高k電介質(zhì)材料，該高k電介質(zhì) 材料是柔性的且可以利用蝕刻技術(shù)或漏印(stenciling)技術(shù)來構(gòu)圖。圖1F為在根據(jù)實施例形成穿透管芯的通孔142之后圖1E中所示晶片 104的截面圖。根據(jù)一實施例，通過諸如機(jī)械鉆孔的工藝形成穿透管芯的通 孔142。根據(jù)一實施例，通過諸如激光鉆孔的工藝形成穿透管芯的通孔142。 根據(jù)一實施例，通過諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的工藝形成穿透管芯的通孔 142。在一實施例中，在執(zhí)行圖1B所示的處理期間在晶片101中形成穿透管 芯的通孔142。在一實施例中，在執(zhí)行圖1C所示的處理期間在晶片102中 形成穿透管芯的通孔142。在一實施例中，在執(zhí)行圖1D所示的處理期間在 晶片103中形成穿透管芯的通孔142。在一實施例中，在執(zhí)行圖1E所示的 處理期間在晶片104中形成穿透管芯的通孔142。圖1G是在根據(jù)實施例去除粘合帶之后圖1F中所示晶片105的截面圖。 在處理期間在晶片104中形成穿透管芯的通孔142的情況下，進(jìn)一步的處 理包括形成也由附圖標(biāo)記142表示的互連，隨后通過諸如使用晶片背側(cè)表 面119上的基準(zhǔn)標(biāo)記的技術(shù)排列RF無源器件層128，并淀積RF無源器件層 128以制造RF無源器件層128和互連142之間的電連接。如果設(shè)置于管芯有源表面116上的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出比粘合帶120更大的粘 性，則可以簡單地通過從管芯有源表面116拉開圖1F所示的粘合帶120來 將它去除。在一實施例中，粘合帶120為熱釋放材料，首先對其加熱，然 后從管芯有源表面116將其拉開。圖2為根據(jù)實施例的芯片封裝200中的管芯級RF無源器件層228的正 視截面。在實施例中，對諸如晶片106的晶片進(jìn)行分離以獲得管芯201。管 芯201包括半導(dǎo)體襯底210、有源表面216上的有源器件電路212、電介質(zhì) 層222、 RF無源器件層228和互連242。根據(jù)實施例將管芯201粘附到安裝 襯底248。在一實施例中，利用諸如公知的管芯貼附粘合劑的粘合劑244將 管芯201粘附到安裝襯底248上。在實施例中，在RF無源器件層228中可 以設(shè)置任何已知的RF無源器件。通過一系列結(jié)合線在管芯201和安裝襯底248之間進(jìn)行電信號和功率 的傳輸，根據(jù)實施例用附圖標(biāo)記250表示出結(jié)合線之一。結(jié)合線250利用 管芯結(jié)合焊盤214和安裝襯底結(jié)合焊盤在管芯201和安裝襯底248之間進(jìn) 行連通，用附圖標(biāo)記252對結(jié)合焊盤其中之一加以標(biāo)記。在實施例中，在RF無源器件層228中包含至少一個RF無源器件，并 且通過根據(jù)實施例的互連242進(jìn)行管芯有源表面216和RF無源器件層228 之間的所有電連通。因此，可以使任何感應(yīng)環(huán)(inductive-loop)效應(yīng)最 小化，因為管芯有源表面216和RF無源器件之間的電連通都包含在安裝襯 底248上的管芯的占地區(qū)之內(nèi)。作為比較，在根據(jù)舊技術(shù)必須要相對于管 芯橫向安裝RF無源器件時，與本公開闡述的若干實施例相比，感應(yīng)環(huán)效應(yīng) 將會很顯著。圖3為根據(jù)實施例的芯片封裝300的安裝襯底348中的隱藏管芯占地 區(qū)的RF無源器件層328的正視截面。在實施例中，對諸如晶片106的晶片 進(jìn)行分離以獲得管芯301。管芯301包括半導(dǎo)體襯底310、有源表面316上 的有源器件電路312、背側(cè)表面318上的電介質(zhì)層322、以及互連342。根據(jù)實施例將管芯301粘附到安裝襯底348上。在實施例中，將RF無 源器件層328隨同安裝襯底348 —起設(shè)置。因此，在制造安裝襯底348期 間，RF無源器件層328是和跡線、結(jié)合指、互連和引線鍵合安裝襯底348 中通常需要的其他結(jié)構(gòu)一道就地制造的。在實施例中，可以在RF無源器件層328中設(shè)置任何已知的RF無源器件。通過一系列結(jié)合線在管芯301和安裝襯底348之間進(jìn)行電信號和功率 的傳輸，根據(jù)實施例用附圖標(biāo)記350表示出結(jié)合線之一。結(jié)合線350利用 管芯結(jié)合焊盤314和安裝襯底結(jié)合焊盤在管芯301和安裝襯底348之間進(jìn) 行溝通，用附圖標(biāo)記352對結(jié)合焊盤其中之一加以標(biāo)記。在實施例中，在RF無源器件層328中包含至少一個RF無源器件，并 且利用根據(jù)實施例的互連結(jié)合焊盤354通過互連342進(jìn)行管芯有源表面316 和RF無源器件層328之間的所有電連通。因此，可以使任何感應(yīng)環(huán)效應(yīng)最 小化，因為管芯有源表面316和RF無源器件之間的電連通都包含在安裝襯 底348上的管芯占地區(qū)之內(nèi)。在因為存在安裝襯底電介質(zhì)涂層347或349 而導(dǎo)致的電隔離很充分的實施例中，可以取消電介質(zhì)層322。圖4為根據(jù)實施例的芯片封裝400的安裝襯底448中的部分隱藏管芯 占地區(qū)的RF無源器件層428的正視截面。在實施例中，對諸如晶片106的 晶片進(jìn)行分離以獲得管芯401 。管芯401包括半導(dǎo)體襯底410、有源表面416 上的有源器件電路412、背側(cè)表面418上的電介質(zhì)層422、以及互連442。根據(jù)實施例在電介質(zhì)層背側(cè)表面419將管芯401粘附到安裝襯底448 上。在實施例中，在安裝襯底448之內(nèi)設(shè)置RF無源器件層428。因此，在 制造安裝襯底448期間，RF無源器件層428是和跡線、結(jié)合指、互連和引 線鍵合安裝襯底448中通常需要的其他結(jié)構(gòu)一道就地制造的。在實施例中， 可以在RF無源器件層428中設(shè)置任何已知的RF無源器件。通過一系列結(jié)合線在管芯401和安裝襯底448之間進(jìn)行電信號和功率 的傳輸，根據(jù)實施例用附圖標(biāo)記450表示出結(jié)合線之一，用附圖標(biāo)記456 表示其中之一。第一結(jié)合線450利用管芯結(jié)合焊盤414和安裝襯底第一結(jié) 合焊盤在管芯401和安裝襯底448之間進(jìn)行連通，用附圖標(biāo)記452表示第 一結(jié)合焊盤之一。第二結(jié)合線456利用可能位于圖4截面圖所示平面之外 的管芯結(jié)合焊盤414和安裝襯底第二結(jié)合焊盤在管芯401和安裝襯底448 之間進(jìn)行連通，用附圖標(biāo)記460表示第二結(jié)合焊盤之一。在實施例中，在RF無源器件層428中包含至少一個RF無源器件，通 過互連442和互連結(jié)合焊盤454進(jìn)行管芯有源表面416和RF無源器件層428 之間的一些電連通。通過第二結(jié)合線456和第二安裝襯底結(jié)合焊盤460進(jìn)行管芯有源表面416和RF無源器件層428之間的一些電連通。因此，可以 使大部分感應(yīng)環(huán)效應(yīng)最小化，因為管芯有源表面416和RF無源器件之間的 電連通都包含在安裝襯底448上的管芯401的占地區(qū)之內(nèi)。因為感應(yīng)環(huán)從 管芯有源表面416恰通往安裝襯底448上的管芯401占地區(qū)之外第二安裝 襯底結(jié)合焊盤460處，所以會在管芯有源表面416和RF無源器件之間產(chǎn)生 某些感應(yīng)環(huán)效應(yīng)。在于管芯占地區(qū)之外選擇通往RF無源器件層428中的RF 無源器件的入口時，會發(fā)生這種實施例。在一實施例中，襯底第一結(jié)合焊 盤452和襯底第二結(jié)合焊盤460的位置在一條線上，由于圖4中截取的截 面平面的原因，在圖4中它們之一會隱藏起來。圖5為根據(jù)實施例的芯片封裝500的襯底548中已包封的隱藏管芯占 地區(qū)的RF無源器件層528的正視截面。在實施例中，對諸如晶片106的晶 片進(jìn)行分離以獲得管芯501。管芯501包括半導(dǎo)體襯底510、有源表面516 上的有源器件電路512、背側(cè)表面518上的電介質(zhì)層522和互連542。根據(jù)實施例，將管芯501粘附到安裝襯底548并用包封562加以保護(hù)。 在實施例中，可以對圖2-9所示的任意結(jié)構(gòu)進(jìn)行包封。通過一系列結(jié)合線在管芯501和安裝襯底548之間進(jìn)行電信號和功率 的連通，根據(jù)實施例用附圖標(biāo)記550表示出結(jié)合線之一。結(jié)合線550利用 管芯結(jié)合焊盤514和安裝襯底結(jié)合焊盤在管芯501和安裝襯底548之間進(jìn) 行連通，用附圖標(biāo)記552對安裝襯底結(jié)合焊盤之一加以標(biāo)記。圖6為根據(jù)實施例的芯片封裝600中的倒裝芯片管芯級RF無源器件層 628的正視截面。在實施例中，對諸如晶片106的晶片進(jìn)行分離以獲得管芯 601。管芯601包括半導(dǎo)體襯底610、有源表面616上的有源器件電路612、 設(shè)置于半導(dǎo)體襯底610背側(cè)表面618上的電介質(zhì)層622。管芯601還包括 RF無源器件層628和互連642。根據(jù)實施例將RF無源器件層628粘附到小 片背側(cè)表面619。在實施例中，可以在RF無源器件層628中設(shè)置任何已知 的RF無源器件。通過一系列焊料凸點在管芯601和安裝襯底648之間進(jìn)行電信號和功 率的連通，根據(jù)實施例用附圖標(biāo)記664表示出焊料凸點之一。焊料凸點664 利用管芯結(jié)合焊盤614和安裝襯底結(jié)合焊盤在管芯601和安裝襯底648之 間進(jìn)行連通，用附圖標(biāo)記652表示安裝襯底結(jié)合焊盤之一。根據(jù)實施例，進(jìn)一步利用底填材料666將管芯601粘附到安裝襯底648，底填材料保護(hù)著 管芯有源表面616的電路。圖8為根據(jù)實施例、包括集中化穿透管芯的通孔842的芯片封裝800 中的管芯級RF無源器件層828的正視截面。在實施例中，分離晶片以獲得 管芯801。管芯801包括半導(dǎo)體襯底810、有源表面816上的有源器件電路 812、電介質(zhì)層822、 RF無源器件層828和互連842。在實施例中，通過橫 向平分管芯801的對稱線870在空間上界定管芯801。對稱線870界定了到 管芯邊緣874的第一距離872和到互連842的第二距離876。在一實施例中， 第一距離872除以第二距離876大約為1，這是圖1G和圖2到7所示的空 間狀況。在一實施例中，第一距離872除以第二距離876大于1，這是圖8 和圖9所示的空間狀況。在為了實現(xiàn)第一距離872除以第二距離876的給 定比值而作出的互連842的每種布置中，可以選擇給定的比值，例如，用 于實現(xiàn)對有源表面816的給定布局和RF無源器件層828中RF無源器件位 置有用的環(huán)路電感(loop inductance)。根據(jù)實施例將管芯801粘附到安裝襯底848。在實施例中，利用諸如公 知的管芯貼附粘合劑的粘合劑844將管芯801粘附到安裝襯底848上。在 實施例中，可以在RF無源器件層828中設(shè)置任何己知的RF無源器件。通過一系列結(jié)合線在管芯801和安裝襯底848之間進(jìn)行電信號和功率 的連通，根據(jù)實施例用附圖標(biāo)記850表示出結(jié)合線之一。結(jié)合線850利用 管芯結(jié)合焊盤814和安裝襯底結(jié)合焊盤在管芯801和安裝襯底848之間進(jìn) 行連通，用附圖標(biāo)記852對安裝襯底結(jié)合焊盤之一加以標(biāo)記。在實施例中，在RF無源器件層828中包含至少一個RF無源器件，并 且根據(jù)實施例通過互連842進(jìn)行管芯有源表面816和RF無源器件層828之 間的所有電連通。因此，可以使任何感應(yīng)環(huán)效應(yīng)最小化，因為管芯有源表 面816和RF無源器件之間的電連通都包含在安裝襯底848上的管芯801的 占地區(qū)之內(nèi)。作為比較，在必須要相對于管芯橫向安裝RF無源器件時，與 本公開闡述的若干實施例相比，感應(yīng)環(huán)效應(yīng)將會很顯著。圖9為根據(jù)實施例、包括集中化穿透管芯的通孔942的芯片封裝900 中的管芯級射頻無源器件層928的正視截面。在實施例中，通過橫向平分 管芯901的對稱線970在空間上界定管芯901。對稱線970界定了到管芯邊緣974的第一距離972和到互連942的第二距離976。在一實施例中，第一 距離972除以第二距離976大約為1，這是圖1G和圖2到7所示的空間狀 況。在一實施例中，第一距離972除以第二距離976大于1，這正是圖8和 圖9所示的空間狀況。在為了實現(xiàn)第一距離972除以第二距離976的給定 比值而作出的互連942的每種布置中，可以選擇給定的比值，例如，用于 實現(xiàn)對有源表面916的給定布局和RF無源器件層928中RF無源器件位置 有用的環(huán)路電感。根據(jù)實施例將管芯901粘附到安裝襯底948上。在實施例中，在安裝 襯底948之內(nèi)設(shè)置RF無源器件層928。因此，在制造安裝襯底948期間， RF無源器件層928是和跡線、結(jié)合指、互連和引線鍵合安裝襯底948中通 常需要的其他結(jié)構(gòu)一道就地制造的。在實施例中，可以在RF無源器件層928 中設(shè)置任何已知的RF無源器件。通過一系列結(jié)合線在管芯901和安裝襯底948之間進(jìn)行電信號和功率 的連通，根據(jù)實施例用附圖標(biāo)記950表示出結(jié)合線之一。結(jié)合線950利用 管芯結(jié)合焊盤914和安裝襯底結(jié)合焊盤在管芯901和安裝襯底948之間進(jìn) 行連通，用附圖標(biāo)記952對安裝襯底結(jié)合焊盤之一加以標(biāo)記。在實施例中，在RF無源器件層928中包含至少一個RF無源器件，并 且根據(jù)實施例利用互連結(jié)合焊盤954通過互連942進(jìn)行管芯有源表面916 和RF無源器件層928之間的所有電連通。因此，可以使任何感應(yīng)環(huán)效應(yīng)最 小化，因為管芯有源表面916和RF無源器件之間的電連通都包含在安裝襯 底948上的管芯的占地區(qū)之內(nèi)。在因為存在安裝襯底電介質(zhì)947或949而 導(dǎo)致的電隔離充分好的實施例中，可以取消電介質(zhì)層922。圖10為描述方法流程實施例的流程圖1000。在1010，該方法包括在晶片背側(cè)表面上形成電介質(zhì)層。在例示性實施 例中，電介質(zhì)層122為通過熱處理圖1A所示的晶片100而形成的Si02層。在1020，該方法包括在電介質(zhì)層上形成RF無源層壓體。在例示性實施 例中，在電介質(zhì)層122上對準(zhǔn)該RF無源層壓體128并通過熱處理進(jìn)行粘附 (圖1E)。在例示性實施例中，將電介質(zhì)層322置于與安裝襯底348—體的 RF無源層壓體328上。在一實施例中，該方法終止于1020。在1030，該方法包括將晶片或取自晶片的管芯電連接到RF無源層壓體。在例示性實施例中，在將RF無源層壓體128置于管芯背側(cè)表面219上的同 時將RF無源層壓體128電連接到管芯201 (圖2)。在例示性實施例中，在 將管芯置于安裝襯底348上的同時將RF無源層壓體328電連接到管芯301 ， 安裝襯底348包含RF無源層壓體328作為其一體的部分(圖3)。在例示性 實施例中，在將管芯401引線鍵合到安裝襯底第二結(jié)合焊盤460上的同時 將RF無源層壓體428電連接到管芯401，該安裝襯底第二結(jié)合焊盤460耦 合到RF無源層壓體428 (圖4)。在1040，該方法包括在晶片中形成穿透晶片的通孔。在例示性實施例 中，在進(jìn)一步處理之前在圖1D所示的結(jié)構(gòu)中形成穿透晶片的通孔142,隨 后進(jìn)行方法流程1020。在1050，該方法包括對晶片進(jìn)行劃片。在例示性實施例中，在1040形 成穿透晶片的通孔142，隨后在1050對晶片進(jìn)行劃片。在實施例中，該方 法終止于1050。在1060，該方法包括提供安裝襯底。在例示性實施例中，該方法包括 將芯片201配合到所提供的安裝襯底248。在例示性實施例中，該方法包括 將芯片201配合到所提供的安裝襯底248。在例示性實施例中，該方法包括 方法1062，其中將RF無源器件層包括在安裝襯底中。因此，該方法從IOIO 進(jìn)行到1060，然后進(jìn)行到1062。在實施例中，該方法終止于1062。圖11為示出根據(jù)實施例的計算系統(tǒng)1100的部分切除視圖?？梢詫F 無源器件層的一個或多個上述實施例用在計算系統(tǒng)中，例如用在圖11的計 算系統(tǒng)1100中。在下文中將單獨任一 RF無源器件層實施例或與任何其他 實施例的組合稱為實施例配置。例如，計算系統(tǒng)1100包括封裝在IC芯片封裝1110中的至少一個處理 器(未示出)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)1112、至少一個諸如鍵盤1114的輸入裝置和 至少一個諸如監(jiān)視器1116的輸出裝置。計算系統(tǒng)1100包括處理數(shù)據(jù)信號 的處理器，且可以包括例如可從Intel Corporation得到的微處理器。例 如，除了鍵盤1114之外，計算系統(tǒng)1100還可以包括諸如鼠標(biāo)1118的另一 用戶輸入裝置。該計算系統(tǒng)1100可以包括一種結(jié)構(gòu)，在處理之后如圖1G 和2-9所示的給定RF無源器件層實施例。出于本公開的目的，體現(xiàn)根據(jù)所主張主題的組件的計算系統(tǒng)1100可以包括利用微電子器件系統(tǒng)的任何系統(tǒng)，例如其可以包括耦合到諸如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、聚合物存儲器、閃速存儲器和相變存儲器的數(shù)據(jù)存 儲器的至少一個RF無源器件層實施例。在該實施例中，通過將實施例耦合 到處理器將其耦合到這些功能性的任何組合。在實施例中，然而，本公開 闡述的實施例配置被耦合到這些功能性的任一種。對于一范例實施例而言， 數(shù)據(jù)存儲器包括管芯上的嵌入式DRAM高速緩沖存儲器。此外，在實施例中， 耦合到處理器(未示出)的實施例配置為具有耦合到DRAM高速緩沖存儲器 的數(shù)據(jù)存儲器的實施例配置的系統(tǒng)的一部分。此外，在實施例中，將實施 例配置耦合到數(shù)據(jù)存儲器1112。在實施例中，該計算系統(tǒng)1100還可以包括包含數(shù)字信號處理器(DSP)、 微控制器、專用集成電路(ASIC)或微處理器的管芯。在該實施例中，通 過將實施例配置耦合到處理器將其耦合到這些功能性的任何組合。對于范 例實施例而言，DSP是芯片組的一部分，該芯片組可以包括獨立處理器和作 為板1120上的獨立于芯片組的部分的DSP。在該實施例中，將實施例配置 耦合到DSP，并且可以存在被耦合到IC芯片封裝1110中的處理器的單獨實 施例配置。此外，在實施例中，將實施例配置耦合到與IC芯片封裝1110 安裝在同一板1120上的DSP?，F(xiàn)在可以認(rèn)識到，可以結(jié)合由本公開內(nèi)RF無 源器件層各實施例及其等價物所述的實施例配置，如針對計算系統(tǒng)1100闡 述地那樣組合實施例配置?，F(xiàn)在可以認(rèn)識到，可以將本公開所述的實施例應(yīng)用于除傳統(tǒng)計算機(jī)之 外的裝置和設(shè)備。例如，管芯可以用實施例配置進(jìn)行封裝并置于諸如無限 通信設(shè)備的便攜式裝置或諸如個人數(shù)據(jù)助理等的手持裝置中。另一個范例 是可以用實施例配置封裝并置于運輸工具中的管芯，運輸工具例如為汽車、 火車、船舶、航空器或太空飛行器。圖12為根據(jù)實施例的電子系統(tǒng)1200的示意圖。圖示的電子系統(tǒng)1200 可以包括圖11所示的計算系統(tǒng)1100，但該電子系統(tǒng)是更一般性描述的。該 電子系統(tǒng)1200包括至少一個電子組件1210，例如圖2-9中所示的IC管芯。 在實施例中，該電子系統(tǒng)1200為計算機(jī)系統(tǒng)，該計算機(jī)系統(tǒng)包括電耦合電 子系統(tǒng)1200的各組件的系統(tǒng)總線1220。根據(jù)各個實施例，系統(tǒng)總線1220 為單條總線或各總線的任意組合。電子系統(tǒng)1200包括為集成電路1210供電的電壓源1230。在一些實施例中，電壓源1230通過系統(tǒng)總線1220為集 成電路1210提供電流。根據(jù)實施例，集成電路1210電耦合到系統(tǒng)總線1220，并且包括任何電 路或電路組合。在實施例中，集成電路1210包括可以為任何類型的處理器 1212。如本文所用的，處理器1212表示例如但不限于微處理器、微控制器、 圖形處理器、數(shù)字信號處理器或另一種處理器的任何類型的電路。集成電 路1210中可以包括的其他類型的電路為定制電路或ASIC，例如用于諸如手 機(jī)、傳呼機(jī)的無線裝置、便攜式計算機(jī)、雙向無線電設(shè)備和類似電子系統(tǒng) 中的通信電路1214。在實施例中，處理器1210包括諸如SRAM的管芯上存 儲器1216。在實施例中，處理器1210包括諸如eDRAM的管芯上存儲器1216。在實施例中，電子系統(tǒng)1200還包括外部存儲器1240，外部存儲器又可 以包括適于特定應(yīng)用的一個或多個存儲元件、 一個或多個硬盤驅(qū)動器1244 和/或一個或多個操縱可移除介質(zhì)1246的驅(qū)動器，該存儲元件例如為RAM 形式的主存儲器1242，該可移除介質(zhì)例如為軟盤、光盤(CD)、數(shù)字視頻盤 (DVD)、閃速存儲鍵和其他本領(lǐng)域公知的可移除介質(zhì)。在實施例中，電子系統(tǒng)1200還包括顯示裝置1250和音頻輸出1260。 在實施例中，電子系統(tǒng)1200包括控制器1270，例如鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、 游戲控制器、麥克風(fēng)、語音識別裝置或向電子系統(tǒng)1200中輸入信息的任何 其他裝置。如這里所示，可以將集成電路1210實現(xiàn)為很多不同的實施例，包括電 子封裝、電子系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)、 一種或多種制造集成電路的方法以及一 種或多種制造電子組件的方法，該電子組件包括本文中各實施例闡述的集 成電路和含RF無源器件的層以及本領(lǐng)域所認(rèn)為的它們的等價物。元件、材 料、幾何形狀、尺寸和操作順序都可以改變以適應(yīng)特定的封裝要求。提供摘要以符合37C.F.R. §1.72 (b)的規(guī)定，其要求提供摘要，以便 讀者能夠迅速明白技術(shù)公開的本質(zhì)和要點。提交摘要應(yīng)當(dāng)理解的是，不應(yīng) 當(dāng)將其用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義。在以上詳細(xì)描述中，為了公開的流暢，在單個實施例中將各種特征組 合在一起。公開的這種方法不應(yīng)被理解為反映如下動機(jī)所主張的本發(fā)明 的實施例需要比每條權(quán)利要求明確列舉的更多特征。相反，如以下權(quán)利要求所反映的，發(fā)明主題體現(xiàn)在比單個公開實施例的所有特征更少的特征中。 因此將如下權(quán)利要求并入具體實施方式
之中，每條權(quán)利要求自身代表獨立 的優(yōu)選實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，在為了解釋本發(fā)明的本質(zhì)而描述和圖 示的部件和方法階段的細(xì)節(jié)、材料和安排方面可以做出各種其他變化，而 不脫離如所附權(quán)利要求所表達(dá)的本發(fā)明的原理和范圍。
權(quán)利要求
1、一種設(shè)備，包括管芯，其包括有源表面和背側(cè)表面；電介質(zhì)層，其設(shè)置于所述背側(cè)表面上；至少一個射頻(RF)無源器件，其設(shè)置于所述電介質(zhì)層下；以及所述有源表面和所述至少一個RF無源器件之間的電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電連接包括穿透所述管芯的穿透管芯互連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電介質(zhì)層選自氧化物、氮氧化物、碳化物、硫化物、氧硫化物、硼化物、氮硼化物、有機(jī)物及其組合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述RF無源器件層含有選自螺 線電感器、螺旋電感器及其組合的電感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述RF無源器件層含有選自雙 電極薄膜電容器、叉指狀電容器及其組合的電容器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述RF無源器件層含有選自金 屬電阻器、二極管及其組合的電阻器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述RF無源器件層含有電感器、 電容器和電阻器中的至少兩種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電連接為穿透管芯互連，其 中所述管芯具有管芯邊緣和管芯中心，且其中所述穿透管芯互連被設(shè)置成 距所述管芯邊緣比距所述管芯中心更近。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電連接為穿透管芯互連，其 中所述管芯具有管芯邊緣和管芯中心，且其中所述穿透管芯互連被設(shè)置成 距所述管芯中心比距所述管芯邊緣更近。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括設(shè)置在所述管芯背側(cè)表面下 方的安裝襯底，且其中在所述安裝襯底之內(nèi)設(shè)置至少一個RF無源器件層。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括安裝襯底，且其中通過從引 線鍵合和倒裝芯片中選擇的配置將所述管芯設(shè)置到所述安裝襯底上。
12、 一種方法，包括在晶片上形成電介質(zhì)層，所述晶片包括有源表面和背側(cè)表面，且其中 所述形成步驟包括在所述晶片背側(cè)表面上形成所述電介質(zhì)層；以及 在所述電介質(zhì)層上設(shè)置含射頻(RF)無源器件的層。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括 在所述晶片中形成穿透管芯的通孔；以及通過所述穿透管芯的通孔將所述晶片有源表面連接到所述含RF無源器 件的層。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括 對所述晶片進(jìn)行劃片以獲得至少一個管芯；將所述管芯耦合到安裝襯底，其中所述安裝襯底在所述含RF無源器件 的層處容納所述管芯。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括 對所述晶片進(jìn)行劃片以獲得至少一個管芯；以及將所述管芯耦合到安裝襯底，其中所述安裝襯底包括所述含RF無源器 件的層，且其中將所述電介質(zhì)層設(shè)置于所述管芯有源表面和所述含RF無源 器件的層之間。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括 對所述晶片進(jìn)行劃片以獲得至少一個管芯；以及通過從如下方法中選擇的方法將所述管芯耦合到所述含RF無源器件的 層利用互連通過穿透管芯的通孔進(jìn)行耦合、通過引線鍵合來耦合、以及 通過其組合來耦合。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括對所述晶片進(jìn)行劃片以獲得至少一個管芯，其中所述管芯包括管芯邊 緣和管芯中心；以及使用互連和穿透管芯的通孔來將所述管芯耦合到所述含RF無源器件的 層，其中所述穿透管芯的通孔被設(shè)置成距所述管芯中心比距所述管芯邊緣 更近。
18、 一種系統(tǒng)，包括管芯，其包括有源表面和背側(cè)表面； 電介質(zhì)層，其設(shè)置于所述背側(cè)表面上；至少一個射頻(RF)無源器件，其設(shè)置于所述電介質(zhì)層下；以及 所述有源表面和所述至少一個RF無源器件之間的電連接；以及 耦合到所述管芯的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述管芯被設(shè)置于安裝襯底上， 且其中所述RF無源器件被設(shè)置于所述安裝襯底中。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被設(shè)置于計算機(jī)、無 線通信設(shè)備、手持裝置、汽車、火車、航空器、船舶和太空飛行器之一中。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述管芯選自數(shù)據(jù)存儲裝置、 數(shù)字信號處理器、微控制器、專用集成電路和微處理器。
全文摘要
一種芯片封裝包括設(shè)置于該芯片封裝中管芯背側(cè)表面上的電介質(zhì)層下方的射頻無源器件層。管芯有源表面和射頻無源器件層之間的感應(yīng)環(huán)路較小，因為任何射頻無源器件都直接位于管芯占地區(qū)的下方。一種組合射頻無源器件層的方法包括管芯級和板級射頻無源器件層。一種計算系統(tǒng)包括芯片封裝中的射頻無源器件層。
文檔編號H01L27/08GK101336477SQ200680052387
公開日2008年12月31日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者B·徐, X·曾, 何江奇 申請人:英特爾公司