采用促进半导体管芯堆叠的重新分布层(RDL)中介体的三维(3D)集成电路(IC)(3DIC)封装件和相关制造方法与流程

allin2026-09-13  8



背景技术:

0、背景

1、i.技术领域

2、本公开的领域涉及集成电路(ic)封装件,并且更具体地涉及包括多个堆叠半导体管芯的三维(3d)ic封装件。

3、ii.背景技术

4、集成电路(ic)是电子设备的基石。ic被封装在ic封装件(也被称为“半导体封装件”或“芯片封装件”)中。ic封装件包括作为ic的一个或多个半导体管芯,这些半导体管芯被安装在封装基板上并且电耦合到封装基板以提供针对管芯的物理支撑和电接口。封装基板包括一个或多个金属化层,该一个或多个金属化层包括具有通孔的电迹线(例如,金属线),该通孔将这些电迹线一起耦合在相邻的金属化层之间,以在管芯之间提供电接口。管芯被电连接到封装基板的顶层或外层中所暴露的金属互连件,以将半导体管芯电耦合至该封装基板的电迹线。封装基板包括耦合到外部金属互连件(例如,焊料凸块)的外部金属化层,以在ic封装件中的管芯之间提供外部接口,该外部接口用于将ic封装件安装在电路板上以将管芯与其他电路系统连接。

5、一些ic封装件被称为“混合”ic封装件,其中包括用于不同目的或应用的多个管芯。例如,混合ic封装件可以包括作为前端电路系统的一部分调制解调器管芯以支持通信接口。混合ic封装件还可包括一个或多个存储器管芯,该一个或多个存储器管芯提供存储器以支持由调制解调器管芯进行的数据存储和访问,诸如用于缓冲和传出待调制的数据和/或解调数据。因此,在这些混合ic封装件中,传统上在ic封装件中的第二竖直方向上将多个管芯相互堆叠作为三维(3d)堆叠,以提供3dic封装件来节省ic管芯封装件在第一水平方向上所消耗的面积。在3dic封装件中,与ic封装件的封装基板直接相邻的最底部管芯通过管芯互连件电耦合到封装基板的上部金属化层中的金属互连件。不与ic封装件的封装基板直接相邻的其他堆叠式管芯也耦合至封装基板。例如,其他堆叠管芯可通过引线接合电耦合到封装基板,或由穿过中间管芯层和/或底部管芯层延伸到封装基板的硅通孔(tsv)耦合。到管芯的外部连接穿过封装基板中的电连接来形成。此外,堆叠式管芯之间的管芯到管芯(d2d)连接穿过封装基板中的电连接来形成。

6、3dic封装件可以是底部大于顶部(bgt)管芯构型或顶部大于底部(tgb)管芯构型。在bgt 3dic封装件中,底部管芯在水平方向上的长度大于堆叠在底部管芯上的顶部管芯。在tgb 3dic封装件中,顶部管芯在水平方向上的长度大于其中堆叠了顶部管芯的底部管芯。制造过程对于bgt 3dic封装件和tgb 3dic封装件是不同的,因为在每种过程中,较小的管芯被单独地制造并且被接合到其中形成较大管芯的晶片。在bgt 3dic封装件中,先前已在单独的制造过程中制造并切割成芯片形式的顶部管芯在顶部芯片到底部晶片接合过程中接合到底部晶片。然后可切割堆叠的顶部管芯和具有其底部管芯的底部晶片。如果顶部管芯的长度大于底部管芯的长度,则不必采用重叠注塑材料来填充原本会存在的间隙。然而,在tgb 3dic封装件中,采用底部芯片到顶部晶片接合工艺,因为顶部管芯在长度上大于底部管芯。在tgb 3dic封装件中,先前已在单独的制造过程中制造并切割成芯片形式的底部管芯在底部芯片到顶部晶片接合过程中接合到顶部晶片。


技术实现思路

1、本文所公开的各方面包括采用促进半导体管芯(“管芯”)堆叠的重新分布层(rdl)中介体的三维(3d)集成电路(ic)(3dic)封装件。还公开了相关制造方法。在示例性方面,该3dic封装件包括rdl中介体,该rdl中介体具有邻近第一底部管芯形成的一个或多个rdl金属化层。rdl中介体中的重新分布金属化层是包括金属互连件(例如,金属线、金属迹线)的金属化层,这些金属互连件提供从第一底部管芯和/或第二顶部管芯的管芯互连件到3dic封装件中的其他位置的扇出连接(例如,金属焊盘)以用于信号路由。该3dic封装件还包括第二顶部管芯,该第二顶部管芯以3d堆叠式管芯布置在竖直方向上堆叠在rdl中介体上。rdl中介体中的重新分布金属化层是包括金属互连件(例如,金属线、金属迹线)的金属化层,这些金属互连件提供从第一底部管芯和/或第二顶部管芯的管芯互连件到3dic封装件中的其他位置的扇出连接(例如,金属焊盘)以用于信号路由。此外,通过将第一底部管芯集成在rdl中介体中,rdl中介体提供扩展的管芯区域,在该区域顶部管芯可耦合到rdl中介体和/或第一底部管芯以提供3dic封装件。以此方式,作为示例,3dic封装件中的堆叠的顶部和底部管芯的制造过程可不依赖于是处于顶部管芯大于底部管芯的顶部管芯大于底部管芯(tgb)构型,还是处于底部管芯大于顶部管芯的底部管芯大于顶部管芯(bgt)构型。底部管芯可经分割并且设置在所形成的rdl金属化层上作为重构rdl中介体的部分。顶部管芯可随后耦合到rdl中介体,而无论3dic封装件将处于tgb构型还是bgt构型。在传统的3dic封装件制造过程中,较小的管芯在单独的过程中被制造并分割,并且然后接合到其中形成较大管芯的晶片。使用rdl中介体来促进3dic封装件中的3d管芯堆叠可独立于进一步封装,诸如执行外部凸块形成工艺以将3dic封装件耦合到封装基板。

2、此外,3dic封装件中的rdl中介体作为底部管芯设置在其中并且顶部管芯耦合在其中的基板,提供到顶部和底部管芯的高效信号路由路径。在一个示例中,底部管芯耦合到rdl中介体中的重新分布金属化层中的金属互连件,以在3dic封装件的底部管芯和外部互连件(例如,球栅阵列(bga)互连件)之间提供信号路由路径。外部互连件可直接耦合到3dic封装件中的rdl中介体和/或rdl金属化层。在另一个示例中,由于顶部管芯耦合到rdl中介体,顶部管芯耦合到rdl中介体的外重新分布金属化层中的金属互连件,以在3dic封装件的顶部管芯和外部互连件之间提供信号路由路径。此外,在另一个示例中,顶部管芯耦合到延伸穿过底部管芯的硅通孔(tsv)以在顶部管芯与rdl中介体之间提供信号路由路径。此外,在底部管芯设置在rdl中介体中的情况下,顶部管芯可在竖直方向上与底部管芯对准并且耦合到底部管芯,以提供顶部管芯与底部管芯之间的管芯到管芯(d2d)互连。其他管芯也可在底部管芯外部耦合到rdl中介体,其中在rdl中介体中在此类其他管芯与顶部和/或底部管芯之间提供信号路由路径。

3、就此而言,在一个示例性方面,提供了一种ic封装件。该ic封装件包括中介体。该中介体包括第一表面和第二表面,该第二表面与第一表面相对。该中介体还包括一或多个rdl金属化层,该一或多个rdl金属化层位于第一表面与第二表面之间。该ic封装件还包括第一管芯,该第一管芯设置在中介体中。第一管芯包括耦合到该一个或多个rdl金属化层中的第一rdl金属化层中的第一金属互连件的第一管芯互连件。该ic封装件还包括第二管芯,该第二管芯耦合到中介体的第一表面。第二管芯包括耦合到第一rdl金属化层的第二管芯互连件。

4、在另一示例性方面,提供了一种制造ic封装件的方法。该方法包括形成中介体,形成中介体包括:形成邻近第一管芯的第一rdl金属化层,该第一rdl金属化层包括第一表面和与第一表面相对的第二表面;以及将第一管芯的第一管芯互连件耦合到第一rdl金属化层中的第一金属互连件。该方法还包括将第二管芯耦合到中介体的第一表面。该方法还包括将第二管芯的第二管芯互连件耦合到第一rdl金属化层。


技术特征:

1.一种集成电路(ic)封装件,包括:

2.根据权利要求1所述的ic封装件,其中:

3.根据权利要求1所述的ic封装件,其中所述第一管芯与所述第一rdl金属化层相邻。

4.根据权利要求1所述的ic封装件,其中:

5.根据权利要求1所述的ic封装件,其中:

6.根据权利要求5所述的ic封装件,其中所述第一金属互连件耦合到所述第二金属互连件。

7.根据权利要求5所述的ic封装件,其中:

8.根据权利要求1所述的ic封装件,其中:

9.根据权利要求1所述的ic封装件,其中:

10.根据权利要求1所述的ic封装件,还包括第一通孔,所述第一通孔穿过所述第一管芯设置;

11.根据权利要求1所述的ic封装件,还包括第一通孔,所述第一通孔从所述中介体的所述第一表面延伸到所述中介体的所述第二表面;

12.根据权利要求1所述的ic封装件,还包括第三管芯,所述第三管芯耦合到所述中介体的所述第一表面上的第一区域,所述第一区域在所述中介体中的所述第一管芯的第二区域外部;

13.根据权利要求1所述的ic封装件,还包括第三管芯,所述第三管芯设置在所述第一rdl金属化层中,

14.根据权利要求13所述的ic封装件,其中所述第三管芯未通信地耦合到所述第二管芯。

15.根据权利要求1所述的ic封装件,还包括:

16.根据权利要求15所述的ic封装件,其中所述一个或多个外部互连件包括一个或多个球栅阵列(bga)互连件。

17.根据权利要求1所述的ic封装件,其中:

18.根据权利要求1所述的ic封装件,所述ic封装件集成到选自由以下项组成的组的设备中:机顶盒;娱乐单元;导航设备;通信设备;固定位置数据单元;移动位置数据单元;全球定位系统(gps)设备;移动电话;蜂窝电话;智能电话;会话发起协议(sip)电话;平板电脑;平板手机;服务器;计算机;便携式计算机;移动计算设备;可穿戴计算设备;台式计算机;个人数字助理(pda);监视器;计算机监视器;电视;调谐器;收音机;卫星收音机;音乐播放器;数字音乐播放器;便携式音乐播放器;数字视频播放器;视频播放器;数字视频光盘(dvd)播放器;便携式数字视频播放器;汽车;交通工具组件;航空电子系统;无人机;和多旋翼飞行器。

19.一种制造集成电路(ic)封装件的方法,包括:

20.根据权利要求19所述的方法,还包括:

21.根据权利要求19所述的方法,还包括在所述第一rdl金属化层中形成到所述第一rdl金属化层的第一区域的第二金属互连件,所述第一区域在耦合到所述中介体的所述第一表面的所述第二管芯的第二区域外部;

22.根据权利要求19所述的方法,其中将所述第二管芯耦合到所述中介体的所述第一表面包括将所述第二管芯的第二有效面接合到所述第一rdl金属化层的所述第一表面并且与所述第一管芯的第一有效面相邻。

23.根据权利要求19所述的方法,其中将所述第二管芯耦合到所述中介体的所述第一表面包括将所述第二管芯的第二有效面接合到所述第一rdl金属化层的所述第一表面并且与所述第一管芯的第一非有效面相邻。

24.根据权利要求19所述的方法,还包括设置穿过所述第一管芯的第一通孔;

25.根据权利要求19所述的方法,还包括形成从所述中介体的所述第一表面延伸到所述中介体的所述第二表面的第一通孔;

26.根据权利要求19所述的方法,还包括:

27.根据权利要求19所述的方法,还包括:

28.根据权利要求27所述的方法,还包括未将所述第三管芯通信地耦合到所述第二管芯。

29.根据权利要求19所述的方法,还包括在所述第一rdl金属化层的所述第一表面上形成重叠注塑层,所述重叠注塑层与所述第二管芯相邻。


技术总结
采用促进半导体管芯(“管芯”)的重新分布层(RDL)中介体的三维(3D)集成电路(IC)(3DIC)封装件和相关制造方法。该3DIC封装件包括RDL中介体,该RDL中介体具有邻近第一底部管芯形成的一个或多个RDL金属化层。第二顶部管芯堆叠在该RDL中介体上。该RDL中介体提供了顶部管芯可耦合的扩展管芯区域,使得该3DIC封装件的制造过程不依赖于管芯尺寸。该底部管芯可经切割并且设置在RDL金属化层中作为重构RDL中介体的部分,而不管该顶部管芯是大于还是小于该底部管芯的尺寸。此外,该RDL中介体作为该底部管芯设置在其中并且该顶部管芯耦合在其中的基板,提供到该顶部管芯和该底部管芯的高效信号路由路径。

技术研发人员:S·S·宋,金钟海,J-H·兰,P·奇达姆巴拉姆
受保护的技术使用者:高通股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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