用于形成堆疊封裝件的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本文公開了用于封裝件或者堆疊封裝(PoP)器件的方法和裝置。一種IC封裝件或者PoP器件可以包括連接管芯和去耦電容器的電氣通路，其中該電氣通路可以具有約8μm至約44μm范圍內的寬度和約10μm至約650μm范圍內的長度。去耦電容器和管芯可以包含同一封裝件中或者位于PoP器件內的不同封裝件中，并且通過接觸焊盤、再分配層(RDL)和連接件來連接。
【專利說明】用于形成堆疊封裝件的方法和裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于形成堆疊封裝件的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]電子設備可以被分成由諸如集成電路(IC)芯片、封裝件、印刷電路板(PCB)和系統(tǒng)的器件組成的簡單層級。封裝件是IC芯片和PCB之間的界面。IC管芯是由諸如硅的半導體材料制成的。然后使用引線接合(WB)、膠帶自動接合(TAB)或倒裝芯片(FC)凸塊組裝技術將管芯組裝到諸如方形扁平封裝(QFP)、引腳網格陣列(PGA)或球柵陣列(BGA)的封裝件中。然后將封裝管芯直接連接至PCB或另一襯底，這被定義為二級封裝。
[0003]球柵陣列(BGA)封裝技術是一種先進的半導體封裝技術，其特點是在襯底的正面上安裝IC管芯以及在襯底的背面上以矩陣陣列(通常被稱為球柵陣列)的方式布置多個導電元件(諸如焊球)。BGA允許半導體封裝件被接合和電連接至外部的PCB或其他電子器件?？梢栽谥T如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)和其他的存儲器中使用BGA封裝件。
[0004]倒裝芯片(FC)封裝技術包括IC管芯、互連系統(tǒng)和襯底。用多個焊料凸塊將IC管芯連接至襯底的正面，其中焊料凸塊在管芯和襯底之間形成金屬互連。管芯、焊料凸塊和襯底形成倒裝芯片封裝件。而且，多個球可以在襯底的背面形成球柵陣列并且將倒裝芯片封裝件連接至PCB。
[0005]堆疊封裝(PoP)器件是一種垂直組合多個封裝件的IC封裝技術。將兩個或多個封裝件安裝在彼此的頂部上(即堆疊)，其界面用來按照路線發(fā)送封裝件之間的信號。這例如在手機/PDA市場中允許更高的密度。在PoP器件中，可以分別封裝個體管芯或者在每個單獨的個體封裝件中與多個管芯一起來封裝個體管芯，然后可以將單獨的個體封裝件接合在一起并且互連以形成PoP器件從而使得單獨的個體封裝件中的個體管芯可以按順序集成到一起以便執(zhí)行期望的任務。
[0006]PoP技術理想上適用于將計算和通訊融合在一起的無線通信系統(tǒng)。將計算和通訊融合在一起的無線通信系統(tǒng)需要具有多功能的不同的系統(tǒng)硬件技術，諸如數字、模擬、射頻(RF)和光學電路。無線通信系統(tǒng)可以包括諸如基帶處理器、無線收發(fā)器、存儲器、天線的各種管芯，和諸如電阻器和電容器的分立無源部件。在無線通信系統(tǒng)的各種部件之間配電網絡阻抗可能很高并且需要使其降低。
【發(fā)明內容】
[0007]為了解決現有技術中存在的問題，根據本發(fā)明的一方面，提供了一種封裝器件，包括:第一封裝件，包括第一襯底、位于所述第一襯底上方的第一管芯、位于所述第一襯底上方的第一去耦電容器以及連接所述第一管芯和所述第一去耦電容器的第一電氣通路，其中所述第一電氣通路具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第一寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第一長度。
[0008]在所述的器件中，所述第一去耦電容器是鋁電解電容器、固體鉭電容器、鋁-聚合物電容器、特種聚合物電容器、替換鉭電容器、替換鋁電解電容器或者多層陶瓷電容器。
[0009]在所述的器件中，所述第一管芯包括基帶處理器、無線收發(fā)器、存儲芯片、天線或者無源部件。
[0010]在所述的器件中，所述第一電氣通路包括所述第一管芯的第一接觸焊盤、位于所述第一襯底上的第一再分配層(RDL)、連接所述第一接觸焊盤和所述第一 RDL的第一連接件、所述第一去耦電容器的第二接觸焊盤以及連接所述第二接觸焊盤和所述第一 RDL的第
二連接件。
[0011]在所述的器件中，所述第一連接件是安裝螺柱、導電柱、焊球、微凸塊或者可控坍塌芯片連接(C4)凸塊；以及所述第二連接件是安裝螺柱、導電柱、焊球、微凸塊或者可控坍塌芯片連接(C4)凸塊。
[0012]所述的器件進一步包括:第二去耦電容器，位于所述第一封裝件的第一襯底上方；第二封裝件，包括第二襯底和位于所述第二襯底上方的第二管芯；以及第二電氣通路，連接所述第二管芯和所述第二去耦電容器，所述第二電氣通路具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第二寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第二長度。
[0013]在所述的器件中，所述第二電氣通路包括所述第二管芯的第三接觸焊盤、位于所述第二襯底上的第二 RDL、連接所述第三接觸焊盤和所述第二 RDL的第三連接件、所述第二去耦電容器的第四接觸焊盤、位于所述第一襯底上的第三RDL、連接所述第四接觸焊盤和所述第三RDL的第四連接件以及連接所述第二 RDL和所述第三RDL的通孔。
[0014]在所述的器件中，所述第二封裝件是第一堆疊封裝(PoP)器件的底部封裝件，而所述第一封裝件是所述第一 PoP器件的頂部封裝件。
[0015]在所述的器件中，所述第二封裝件是第二堆疊封裝(PoP)器件的頂部封裝件，而所述第一封裝件是所述第二 PoP器件的底部封裝件。
[0016]所述的器件進一步包括:第三管芯，包含在所述第一封裝件或者所述第二封裝件內；以及第三電氣通路，連接所述第三管芯和所述第一去耦電容器，所述第三電氣通路具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第三寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第三長度。
[0017]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成封裝器件的方法，包括:提供第一封裝件，所述第一封裝件包括第一襯底、位于所述第一襯底上的第一再分配層(RDL)和位于所述第一襯底上方連接至所述第一 RDL的第一管芯；提供第二封裝件，所述第二封裝件包括第二襯底、位于所述第二襯底上的第二 RDL和位于所述第二襯底上方連接至所述第二 RDL的第一去耦電容器；形成連接所述第一封裝件的第一 RDL和所述第二封裝件的第二 RDL的通孔(TV);以及形成連接所述第一管芯和所述第一去耦電容器的第一電氣通路，其中所述第一電氣通路包括所述TV并且具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第一寬度和約IOym至約650 μ m范圍內的第一長度。
[0018]在所述的方法中，所述第二封裝件包括第二管芯以及位于所述第二管芯和所述第一去耦電容器之間的第二電氣通路，其中所述第二電氣通路具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第二寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第二長度。
[0019]在所述的方法中，所述第一去耦電容器是鋁電解電容器、固體鉭電容器、鋁-聚合物電容器、特種聚合物電容器、替換鉭電容器、替換鋁電解電容器或者多層陶瓷電容器。
[0020]在所述的方法中，所述第一管芯包括基帶處理器、無線收發(fā)器、存儲芯片、天線或者無源部件。
[0021]根據本發(fā)明的又一方面，提供了一種堆疊封裝(PoP)器件，包括:第一封裝件，包括第一襯底、位于所述第一襯底上的第一再分配層(RDL)和位于所述第一襯底上方連接至所述第一 RDL的第一管芯；第二封裝件，包括第二襯底、位于所述第二襯底上的第二 RDL和位于所述第二襯底上方連接至所述第二 RDL的第一去耦電容器；通孔(TV)，連接所述第一封裝件的第一 RDL和所述第二封裝件的第二 RDL ；以及第一電氣通路，連接所述第一管芯和所述第一去耦電容器，所述第一電氣通路包括所述TV并且具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第一寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第一長度。
[0022]在所述的器件中，所述第一去耦電容器是鋁電解電容器、固體鉭電容器、鋁-聚合物電容器、特種聚合物電容器、替換鉭電容器、替換鋁電解電容器或者多層陶瓷電容器。
[0023]在所述的器件中，所述第一管芯包括基帶處理器、無線收發(fā)器、存儲芯片、天線或者無源部件。
[0024]在所述的器件中，所述第二封裝件進一步包括第二管芯以及位于所述第二管芯和所述第一去耦電容器之間的第二電氣通路，其中所述第二電氣通路具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第二寬度和約?ο μ m至約650 μ m范圍內的第二長度。
[0025]在所述的器件中，所述第一封裝件是所述PoP器件的底部封裝件或者頂部封裝件。
[0026] 在所述的器件中，所述第一電氣通路進一步包括通過第一連接件連接至所述第一RDL的所述第一管芯的第一接觸焊盤、以及通過第二連接件連接至所述第二 RDL的所述第一去耦電容器的第二接觸焊盤。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]為了更充分地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現將結合附圖所作的以下描述作為參考，其中:
[0028]圖1 (a)至圖1 (C)示出根據一些實施例形成用于系統(tǒng)的堆疊封裝(PoP)器件的方法和裝置的截面圖；以及
[0029]圖2 (a)至圖2(d)示出根據一些實施例形成用于系統(tǒng)的PoP器件的另一種方法和裝置的截面圖。
[0030]附圖、示意圖和圖表是示例性的而不用于限制，僅是本發(fā)明的實施例的示例，將附圖簡化是為了說明的目的并且附圖不必按比例繪制。
【具體實施方式】
[0031]以下詳細論述本發(fā)明示例性實施例的制造和使用。然而，應該理解，本發(fā)明實施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現的可應用的發(fā)明構思。所論述的具體實施例僅是制造和使用本發(fā)明的示例性具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0032]本文公開了用于封裝件或者堆疊封裝(PoP)器件的方法和裝置。IC封裝件或者PoP器件可以包括連接管芯和去耦電容器的電氣通路，其中該電氣通路可以具有約8μπι至約44 μ m的寬度和約10 μ m至約650 μ m的長度。去稱電容器和管芯可以包含在同一封裝件中或者位于PoP器件內不同的封裝件中，并且通過接觸焊盤、再分配層(RDL)和連接件連接起來。當系統(tǒng)在3GHz的波段下運行時，所形成的電氣通路的配電網絡(TON)阻抗可以小于約25歐姆，這相對于電氣通路的其他長度具有優(yōu)勢。
[0033]應該理解，當元件或層被描述為在另一元件或層“上”、“連接至”或者“耦合至”另一元件或層時，其可以是直接位于另一元件或層上或者直接連接或耦合至另一元件或層或者可以存在中間元件或層。相反，當元件被描述為“直接位于”另一元件或層上或者“直接連接至”或者“直接耦合至”另一元件或層時，不存在中間元件或層。
[0034]應該理解，雖然術語“第一”、“第二” “第三”等在本文中可以用于描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應該被這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或者部分與另一區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。因此，下文所論述的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分在不背離本發(fā)明構思的教導上可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或者部分。
[0035]為便于描述，諸如“在......下面”、“在......下方”、“下”、“在......上方”、
“上”等空間相對術語在本文中可以用于描述如圖所示的一個元件或部件與另一(另一些)元件或部件的關系。應該理解，這些空間相對術語意圖涵蓋器件在使用或操作中的除附圖中所描述的方位之外的不同方位。例如，如果將附圖中的器件倒轉，則被描述為在其他元件或部件“下方”或“下面”的元件將被定向為在其他元件或部件“上方”。因此，示例性術語
“在......上方”或“在......下方”都可以包括上方和下方兩個方位。還可以以其它方
式(旋轉90度或者在其他方位)定向器件，并且相應地解釋本文所使用的空間相對術語。
[0036]本文所使用的術語僅用于描述特定示例實施例的目的，而不用于限制本發(fā)明的構思。除非本文中另有明確說明，如本文所使用的，單數形式“一”、“一個(種)”和“這個(種)”預期也包括復數形式。應該進一步理解，術語“包括”和/或“包含”(當用于本說明書時)詳細說明存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但是并不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組的存在或加入。
[0037]在整個說明書中提到的“一個實施例”或“實施例”意為結合該實施例所描述的具體部件、結構或特征包括在至少一個實施例中。因此，在整個說明書中在各個地方出現的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”不一定全都是指同一實施例。而且，在一個或多個實施例中可以以任何合適的方式組合具體的部件、結構或特征。應該理解，以下附圖沒有按比例繪制，而且這些附圖僅用于說明的目的。
[0038]如圖1(a)所示，第一封裝件100可以是堆疊封裝(PoP)器件的底部封裝件，其具有第一襯底101?？梢栽谝r底101的正面和背面放置再分配層(RDL) 203，并且通過穿過襯底101的多個通孔(TV) 215來連接再分配層203。TV215可以包括各種通孔類型，諸如模塑料通孔(TMV)或組件通孔(TAV)。具有多個接觸焊盤219的第一集成電路(IC)管芯301可以通過連接件217連接至位于襯底101正面的RDL203?？蛇x的其他具有多個接觸焊盤219的IC管芯303也可以通過連接件217連接至位于襯底101正面的RDL203。管芯301和303可以被模塑料113圍繞。可以在襯底101的背面上放置多個焊球211并且將其連接至位于襯底101背面的RDL203。模塑料113可以覆蓋焊球211的一部分。
[0039]襯底101可以是例如硅襯底(摻雜或未摻雜的)或者絕緣體上硅(SOI)襯底的有源層，用于提供支撐。襯底101可以可選地為玻璃襯底、陶瓷襯底、聚合物襯底或者可以提供適當的保護和/或互連功能的任何其他襯底。例如，襯底101可以由聚合物膜形成，諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺薄膜、聚酰亞胺或者其他彈性聚合物膜。襯底101可以可選地使用這些材料和任何其他合適的材料。這些襯底和任何其他合適的襯底預期全都包括在本發(fā)明的范圍內。
[0040]可以在襯底101的正面和背面放置再分配層(RDL) 203并且通過穿過襯底101的多個TV215來連接再分配層203。位于襯底101的正面的RDL203提供了連接件217和管芯301與襯底101的電連接，并且位于襯底101的背面的RDL203提供了襯底101上的接觸件和焊球211之間的電連接。RDL203可以由介電材料和導電材料的交替層形成，并且可以通過諸如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等任何合適的工藝和通過電鍍、濺射、化學汽相沉積(CVD)、等離子體增強CVD(PECVD)或者化學鍍工藝來形成RDL203。可以用例如Al、Cu或者Cu合金來制成RDL203。例如，RDL203可以形成單層或者使用T1、TiW、TaN、Ta或Cr的粘附層形成多層。根據系統(tǒng)的功能，襯底101可以包括許多RDL203以形成層間互連網絡。
[0041]在一些實施例中，襯底101可以可選地包括設置在RDL203上的鈍化層(未示出)或者其他保護層。鈍化層可以是氧化物、氮化物、防蝕涂層或者另一合適的涂層。
[0042]通孔(TV) 215可以穿過襯底101提供電連接以將位于襯底101正面的RDL203與位于襯底101背面的RDL203連接起來?？梢酝ㄟ^施加和顯影合適的光刻膠然后蝕刻襯底101以生成TV開口來形成TV215。形成的用于TV215的開口延伸在襯底101中的深度可以至少大于最終期望的高度。因此，該深度可以介于襯底101的表面之下約I μ m和約700 μ m之間。用于TV215的開口的直徑可以介于約Ιμπι和約IOOym之間。然后可以使用諸如CVD、PECVD、濺射或金屬有機化學汽相沉積(MOCVD)的工藝用阻擋層和導電材料來填充用于TV215的開口?？梢酝ㄟ^諸如化學機械拋光(CMP)的研磨工藝來去除用于TV215的開口外面的多余阻擋層和多余導電材料。之后，可以通過諸如CMP或蝕刻的平坦化工藝對襯底101的第二面實施減薄，以便暴露出用于TV215的開口并用導電材料形成延伸穿過襯底101的 TV215。
[0043]管芯301和303可以是由半導體晶圓形成的IC芯片。管芯301和303可以是用于特定應用的任何合適的集成電路管芯。例如，管芯301和303可以是存儲芯片，諸如DRAM、SRAM、NVRAM ;或者邏輯電路。管芯301和303可以是用于將計算和通訊融合在一起并且包括具有諸如數字、模擬、射頻(RF)和光學電路的多功能的不同系統(tǒng)硬件技術的無線通信系統(tǒng)的芯片。管芯301和303可以是用于無線通信系統(tǒng)的部件，諸如基帶處理器、無線收發(fā)器、存儲芯片、天線；或者是分立的無源部件，諸如電阻器。
[0044]可以在管芯301和303上形成接觸焊盤219。形成接觸焊盤219以將管芯301和303內的信號連接至管芯301和303外部的封裝件100的信號。在一個實施例中，可以通過諸如電鍍、CVD、PECVD、物理汽相沉積(PVD)、濺射的沉積工藝或者另一工藝來形成接觸焊盤219。接觸焊盤219可以由任何合適的導電材料形成，諸如鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)或者其他導電材料。
[0045]可以使用倒裝芯片晶圓級封裝(WLP)和引線接合技術或者使用倒裝芯片和跡線上凸塊(BOT)技術在襯底101的正面上安裝管芯301和303，襯底101的正面通過多個連接件217連接至管芯301和303的接觸焊盤219。連接件217的數目僅用于說明的目的，而不用于限制。連接件217可以是安裝螺柱、導電柱或者焊球。只要部件可以提供電連接，該部件就可以被稱為連接件。連接件217可以由任何合適的導電材料形成，例如銅、金、鎢、鋁、它們的合金等。如果連接件217是焊球，則可以使用球安裝工藝來形成，之后實施焊料回流工藝。可以可選地使用其他方法來形成連接件217。
[0046]模塑料113可以用于加強管芯301和303與襯底101的連接并且有助于防止熱應力破壞管芯301和303與襯底101之間的連接。通常，用于模塑料113的材料可以是非導電材料，并可以是環(huán)氧樹脂、樹脂、可塑聚合物等。首先可以施加液體有機樹脂使其流入到管芯301和303與襯底101的表面之間的間隙中，隨后液體有機樹脂通過化學反應(諸如在環(huán)氧樹脂或樹脂中)固化以控制固化期間發(fā)生在模塑料113中的收縮。
[0047]可以在襯底101的背面放置多個焊球211，并且將其連接至位于襯底101背面的RDL203。焊球廣泛地用于在倒裝芯片技術或者用于IC封裝的其他類型技術中形成電互連。多種尺寸的焊球或者凸塊在使用中。直徑尺寸約為350 μ m至500 μ m的焊球可以被稱為封裝凸塊并且用于將器件連接至印刷電路板(PCB)。直徑尺寸約為IOOym至150μπι的焊料凸塊可以被稱為倒裝芯片凸塊并且用于將器件連接至封裝襯底。焊球可以具有約ΙΟμπι至約50 μ m的直徑尺寸并且用于連接至通孔。所描述的焊球或凸塊的不同的尺寸僅用于說明的目的而不用于限制。隨著部件尺寸和封裝件尺寸的持續(xù)縮小，實施例中的尺寸可能比上面描述的尺寸更小。另一方面，取決于所感興趣的特定應用，焊球211也可以具有更大的尺寸，諸如倒裝芯片凸塊或者封裝件凸塊的尺寸。
[0048]焊球211可以是包含導電焊料材料的焊球，例如Sn、N1、Au、Ag、Cu、輝鉍礦(Bi)和它們的合金或者其他導電材料的組合。例如,焊球211可以是Cu/SnAg焊球?？蛇x地,銅凸塊可以代替焊球用作焊球211。焊球211提供了將封裝件100連接至一個或多個其他襯底的方式，并且可以布置成例如球柵陣列(BGA)。
[0049]應該注意，對上述封裝件100的描述僅用于說明的目的，并且可以用其他結構/器件代替封裝件100。
[0050]如圖1(b)所示，第二封裝件200可以是堆疊封裝(PoP)器件的頂部封裝件，其具有第二襯底101?？梢栽谝r底101的正面和背面放置再分配層(RDL) 203并且通過穿過襯底101的多個通孔(TV) 215來連接再分配層203。TV215可以包括各種通孔類型，諸如模塑料通孔(TMV)或者組件通孔(TAV)。具有多個接觸焊盤219的IC管芯307可以通過連接件217連接至位于襯底101正面的RDL203。具有多個接觸焊盤219的去耦電容器305也可以通過連接件217連接至位于襯底101的正面的RDL203?？蛇x的其他具有多個接觸焊盤219的去耦電容器305可以通過連接件217進一步連接至位于襯底101正面的RDL203。管芯307和去耦電容器305可以被模塑料113圍繞。
[0051]對于封裝件200，關于襯底101、RDL203、TV215、管芯307、接觸焊盤219和模塑料113的詳細描述類似于對封裝件100內的相應部件的描述。
[0052]去耦電容器305可以是鋁電解電容器、固體鉭電容器、鋁-聚合物電容器、特種聚合物電容器、替換鉭電容器(poscap capacitor)、替換招電解電容器(os_con capacitor)、多層陶瓷電容器(MLCC)。當去耦電容器305是MLCC時，其可以是用陶瓷材料充當電介質的固定電容器。其可以由金屬層充當電極的兩個或多個陶瓷的交替層構成。去耦電容器305可以是I類溫度補償(T.C)型MLCC電容器、II類高介電常數(高k)型MLCC電容器或者III類半導電(S.C)型MLCC電容器。去耦電容器305可以是其他類型的電容器，諸如具有環(huán)氧樹脂涂層的安全認證型電容器。去耦電容器305可以具有約0.47 μ F至約10000 μ F的電容?？梢栽诩s_25°C至約105°C的溫度下使用去耦電容器305。
[0053]如圖1(b)中示出的連接件217可以是諸如微凸塊或者可控塌陷芯片連接(C4)凸塊的接觸凸塊，并且可以包括諸如錫的材料或者諸如銀或銅的其他合適的材料。在連接件217是錫焊料凸塊的實施例中，可以首先通過諸如蒸發(fā)、電鍍、印刷、焊料轉移、球置放等任何合適的方法形成優(yōu)選厚度為約100 μ m的錫層來形成連接件217。一旦在該結構上方形成錫層，就可以實施回流以便將材料塑造成期望的凸塊形狀。
[0054]第一電氣通路401在封裝件200內連接管芯307和去耦電容器305，從而使得電信號能夠在管芯307和去耦電容器305之間傳播。電氣通路401包括管芯307的第一接觸焊盤219、襯底101的RDL203、將第一接觸焊盤219連接至襯底101的RDL203的第一連接件217、去耦電容器305的第二接觸焊盤219以及將RDL203連接至第二接觸焊盤219的第二連接件217。電氣通路401的長度是從管芯307的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的長度。電氣通路401的寬度是從管芯307的第一接觸焊盤219至去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的最窄寬度，其是沿該路徑的部件的尺寸中的最小尺寸，沿該路徑的部件的尺寸包括第一連接件217的直徑、第二連接件217的直徑、第一接觸焊盤219的尺寸、第二接觸焊盤219的尺寸以及連接第一連接件217和第二連接件217的襯底101的RDL203的寬度。
[0055]管芯307可以是用于無線通信系統(tǒng)的部件，諸如基帶處理器、無線收發(fā)器、存儲芯片、天線；或者分立的無源器件，諸如電阻器。去耦電容器305可以是無線通信系統(tǒng)的另一部件。在無線通信系統(tǒng)的各種部件之間配電網絡(TON)阻抗可能很高并且需要降低。電氣通路401的長度可以對管芯307和去耦電容器305之間的電源完整性性能提供某些限制。在實施例中，電氣通路401具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的長度。例如，電氣通路401可以具有約10 μ m的寬度和小于約450 μ m的長度。作為另一實例，電氣通路401可以具有約40 μ m的寬度和小于約600 μ m的長度。當系統(tǒng)在3GHz的波段下運行時，這樣形成的電氣通路401的PDN阻抗可以小于約25歐姆，這相對于用于電氣通路401的其他長度具有優(yōu)勢。
[0056]可以在封裝件內或者在PoP器件內形成封裝件200的去耦電容器305和其他管芯之間的更多的電氣通路。如圖1(c)所示，可以電連接第一封裝件100和第二封裝件200以形成堆疊封裝(PoP)器件300，其中封裝件200放置在封裝件100上。通過組件通孔(TAV) 207將位于襯底101正面的封裝件100的RDL203連接至位于襯底101的背面的封裝件200的RDL203。TAV207連接頂部封裝件200的RDL203，垂直延伸穿過底部封裝件100的一部分以連接在底部封裝件100的襯底101中形成的RDL203。可以通過首先在底部封裝件100的模塑料113和襯底101中形成開口來形成TAV207。可以使用電鍍工藝(舉例來說，諸如電化學鍍、化學鍍、濺射、CVD等)在多個開口中形成多個TAV207。多個TAV207可以由導電材料形成，該導電材料可以包括銅、鋁和/或鎢等?？梢酝ㄟ^頂部封裝件200的一些接觸焊盤(未示出)將頂部封裝件200的RDL203連接至TAV207。
[0057]圖1(c)中示出在頂部封裝件200的去耦電容器305和底部封裝件100的管芯303之間形成的第二電氣通路402。電氣通路402包括管芯303的第一接觸焊盤219、襯底101的第一 RDL203以及將第一接觸焊盤219連接至第一 RDL203的第一連接件217，所有這些全都位于底部封裝件100內。電氣通路402進一步包括去耦電容器305的第二接觸焊盤219、位于襯底101正面的第二 RDL203以及將第二接觸焊盤219連接至第二 RDL203的第二連接件217，所有這些全都位于頂部封裝件200內。電氣通路402進一步包括將位于襯底101正面的第二 RDL203連接至位于頂部封裝件200的襯底101背面的第三RDL203的TV215。電氣通路402進一步包括將封裝件200的第三RDL203連接至底部封裝件100的第一 RDL203的 TAV207。
[0058]電氣通路402的長度是從管芯303的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的長度。電氣通路402的寬度是從管芯303的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的最窄寬度，這是沿該路徑的部件的尺寸中的最小尺寸，沿該路徑的部件的尺寸包括第一連接件217的直徑、第二連接件217的直徑、第一接觸焊盤219的尺寸、第二接觸焊盤219的尺寸、第一 RDL203的寬度、第二 RDL203的寬度、第三RDL203的寬度、TV215的寬度和TAV207的寬度。
[0059]電氣通路402的長度可以對管芯303和去耦電容器305之間的電源完整性性能提供某些限制。在實施例中，電氣通路402具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的長度。例如，電氣通路402可以具有約10 μ m的寬度和小于約450 μ m的長度。作為另一實例，電氣通路402可以具有約40 μ m的寬度和小于約600 μ m的長度。當系統(tǒng)在3GHz的波段下運行時，這樣形成的電氣通路402的PDN阻抗可以小于約25歐姆，這相對于用于電氣通路402的其他長度具有優(yōu)勢。
[0060]圖1(b)至圖1(c)中示出的連接去耦電容器和管芯的電氣通路僅用于舉例的目的。在封裝件內或者在PoP器件內這樣的連接去耦電容器和管芯的電氣通路存在許多變化。圖2(a)至圖2(d)示出更多的實施例。
[0061]如圖2(a)所示，第一封裝件100可以是堆疊封裝(PoP)器件的底部封裝件，其具有襯底101?？梢栽谝r底101的正面和背面放置再分配層(RDL) 203，并且通過穿過襯底101的多個通孔(TV) 215來連接再分配層203。具有多個接觸焊盤219的IC管芯301可以通過連接件217連接至位于襯底101正面的RDL203。具有多個接觸焊盤219的去耦電容器305也可以通過連接件217連接至位于襯底101正面的RDL203?？蛇x的其他具有多個接觸焊盤219的去耦電容器305可以通過連接件217進一步連接至位于襯底101正面的RDL203。管芯301和去耦電容器305可以被模塑料113圍繞?？梢栽谝r底101的背面放置多個焊球211，并將其連接至位于襯底101背面的RDL203。模塑料113可以覆蓋焊球211的一部分。關于襯底101、RDL203、TV215、管芯301、接觸焊盤219、連接件217、焊球211和模塑料113的細節(jié)與之前的描述類似。
[0062]第一電氣通路401在封裝件100內連接管芯301和去耦電容器305，從而使得電信號可以在管芯301和去耦電容器305之間傳播。電氣通路401包括管芯301的第一接觸焊盤219、襯底101的RDL203、將第一接觸焊盤219連接至襯底101的RDL203的第一連接件217、去耦電容器305的第二接觸焊盤219、以及將RDL203連接至第二接觸焊盤219的第二連接件217。電氣通路401的長度是從管芯301的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的長度。電氣通路401的寬度是從管芯301的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑中的最窄寬度，這是沿該路徑的部件的尺寸中的最小尺寸，沿該路徑的部件的尺寸包括第一連接件217的直徑、第二連接件217的直徑、第一接觸焊盤219的尺寸、第二接觸焊盤219的尺寸和連接第一連接件217和第二連接件217的襯底101的RDL203的寬度。
[0063]電氣通路401的長度可以對管芯301和去耦電容器305之間的電源完整性性能提供某些限制。在實施例中，電氣通路401具有約8μπι至約44μπι范圍內的寬度和約IOym至約650 μ m范圍內的長度。當系統(tǒng)在3GHz波段下運行時，這樣形成的電氣通路401的TON阻抗可以小于約25歐姆，這相對于用于電氣通路401的其他長度可能具有優(yōu)勢。
[0064]如圖2(b)所示，第二封裝件200可以是堆疊封裝(PoP)器件的頂部封裝件，其具有襯底101?？梢栽谝r底101的正面和背面放置再分配層(RDL) 203，并且通過穿過襯底101的多個通孔(TV) 215連接再分配層203。具有多個接觸焊盤219的第一 IC管芯307可以通過連接件217連接至位于襯底101正面的RDL203?？蛇x的其他具有多個接觸焊盤219的IC管芯309也可以通過連接件217連接至位于襯底101正面的RDL203。管芯307和309可以被模塑料113圍繞。關于襯底101、RDL203、TV215、管芯307和309、接觸焊盤219和模塑料113的細節(jié)與之前的描述類似。連接件217可以是諸如微凸塊和可控坍塌芯片連接(C4)凸塊的接觸凸塊，并且可以包括諸如錫的材料或者諸如銀或銅的其他合適的材料。
[0065]如圖2(c)所示，可以電連接第一封裝件100和第二封裝件200以形成堆疊封裝(PoP)器件300，其中封裝件200放置在封裝件100上。封裝件100的RDL203通過組件通孔(TAV) 207連接至封裝件200的RDL203。TAV207連接頂部封裝件200的RDL203，垂直延伸穿過底部封裝件100的一部分以連接在底部封裝件100的襯底101中形成的RDL203。頂部封裝件200的RDL203可以通過頂部封裝件200的一些接觸焊盤(未示出)連接至TAV207。
[0066]圖2(c)中示出第二電氣通路402，其形成在底部封裝件100的去耦電容器305和頂部封裝件200的管芯309之間。電氣通路402包括位于頂部封裝件200內的管芯309的第一接觸焊盤219、位于襯底101正面的第一 RDL203以及將第一接觸焊盤219連接至第一RDL203的第一連接件217。電氣通路402進一步包括將位于頂部封裝件200的襯底101正面的第一 RDL203連接至位于襯底101背面的第二 RDL203的TV215。電氣通路402進一步包括去耦電容器305的第二接觸焊盤219、位于襯底101正面的第三RDL203和將第二接觸焊盤219連接至第三RDL203的第二連接件217，所有這些全都位于底部封裝件100內。電氣通路402進一步包括將頂部封裝件200的第二 RDL203連接至底部封裝件100的第三RDL203 的 TAV207。
[0067]電氣通路402的長度是從管芯309的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的長度。電氣通路402的寬度是從管芯309的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的最窄寬度，這是沿該路徑的部件的尺寸中的最小尺寸，沿該路徑的部件的尺寸包括第一連接件217的直徑、第二連接件217的直徑、第一接觸焊盤219的尺寸、第二接觸焊盤219的尺寸、第一 RDL203、第二 RDL203、第三RDL203的寬度、TV215的寬度和TAV207的寬度。
[0068]電氣通路402的長度可以對管芯309和去耦電容器305之間的電源完整性性能提供某些限制。在實施例中，電氣通路402具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的長度。當系統(tǒng)在3GHz的波段下運行時，這樣形成的電氣通路402的PDN阻抗可以小于約25歐姆，這相對于用于電氣通路402的其他長度可能具有優(yōu)勢。
[0069]如圖2(d)所示，第三電氣通路403形成在底部封裝件100的去耦電容器305和頂部封裝件200的管芯307之間，所有這些全都位于并且其細節(jié)類似于圖2(c)示出的PoP器件300的PoP器件300內。電氣通路403包括管芯307的第一接觸焊盤219、位于襯底101正面的第一 RDL203和將第一接觸焊盤219連接至第一 RDL203的第一連接件217，所有這些全都位于頂部封裝件200內。電氣通路403進一步包括將位于頂部封裝件200的襯底101正面的第一 RDL203連接至位于襯底101背面的第二 RDL203的TV215。電氣通路403進一步包括去耦電容器305的第二接觸焊盤219、位于襯底101正面的第三RDL203和將第二接觸焊盤219連接至第三RDL203的第二連接件217，所有這些全都位于底部封裝件100內。電氣通路403進一步包括將頂部封裝件200的第二 RDL203連接至底部封裝件100的第三RDL203的TAV207。去耦電容器305通過如圖2 (c)所示的第二電氣通路402連接至管芯309。
[0070]電氣通路403的長度是從管芯307的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的長度。電氣通路403的寬度是從管芯307的第一接觸焊盤219到去耦電容器305的第二接觸焊盤219的路徑的最窄寬度，這是沿該路徑的部件的尺寸中的最小尺寸，沿該路徑的部件的尺寸包括第一連接件217的直徑、第二連接件217的直徑、第一接觸焊盤219的尺寸、第二接觸焊盤219的尺寸、第一 RDL203、第二 RDL203、第三RDL203的寬度、TV215的寬度和TAV207的寬度。
[0071]電氣通路403的長度可以對管芯307和去耦電容器305之間的電源完整性性能提供某些限制。在實施例中，電氣通路403具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的長度。當系統(tǒng)在3GHz的波段下運行時，這樣形成的電氣通路403的PDN阻抗可以小于約25歐姆，這相對于用于電氣通路403的其他長度可能具有優(yōu)勢。
[0072]盡管已經詳細地描述了實施例及其優(yōu)勢，但應該理解，可以在不背離所附權利要求限定的本發(fā)明的構思和范圍的情況下，進行各種改變、替換和更改。例如，可以應用可選的材料、注入劑量和溫度。
[0073]而且，本申請的范圍預期并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領域普通技術人員根據本發(fā)明的
【發(fā)明內容】
將很容易理解，根據本發(fā)明可以利用現有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與本文所述相應實施例基本上相同的功能或者獲得基本上相同的結果的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。因此，所附權利要求預期在其范圍內包括這樣的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。
【權利要求】
1.一種封裝器件，包括: 第一封裝件，包括第一襯底、位于所述第一襯底上方的第一管芯、位于所述第一襯底上方的第一去耦電容器以及連接所述第一管芯和所述第一去耦電容器的第一電氣通路，其中所述第一電氣通路具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第一寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第一長度。
2.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一去耦電容器是鋁電解電容器、固體鉭電容器、鋁-聚合物電容器、特種聚合物電容器、替換鉭電容器、替換鋁電解電容器或者多層陶瓷電容器。
3.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一管芯包括基帶處理器、無線收發(fā)器、存儲芯片、天線或者無源部件。
4.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一電氣通路包括所述第一管芯的第一接觸焊盤、位于所述第一襯底上的第一再分配層(RDL)、連接所述第一接觸焊盤和所述第一RDL的第一連接件、所述第一去耦電容器的第二接觸焊盤以及連接所述第二接觸焊盤和所述第一 RDL的第二連接件。
5.根據權利要求4所述的器件，其中， 所述第一連接件是安裝螺柱、導電柱、焊球、微凸塊或者可控坍塌芯片連接(C4)凸塊；以及 所述第二連接件是安裝螺柱、導電柱、焊球、微凸塊或者可控坍塌芯片連接(C4)凸塊。
6.根據權利要求1所述的器件，進一步包括: 第二去耦電容器，位于所述第一封裝件的第一襯底上方； 第二封裝件，包括第二襯底和位于所述第二襯底上方的第二管芯；以及 第二電氣通路，連接所述第二管芯和所述第二去耦電容器，所述第二電氣通路具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第二寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第二長度。
7.根據權利要求6所述的器件，其中，所述第二電氣通路包括所述第二管芯的第三接觸焊盤、位于所述第二襯底上的第二 RDL、連接所述第三接觸焊盤和所述第二 RDL的第三連接件、所述第二去耦電容器的第四接觸焊盤、位于所述第一襯底上的第三RDL、連接所述第四接觸焊盤和所述第三RDL的第四連接件以及連接所述第二 RDL和所述第三RDL的通孔。
8.根據權利要求6所述的器件，進一步包括: 第三管芯，包含在所述第一封裝件或者所述第二封裝件內；以及 第三電氣通路，連接所述第三管芯和所述第一去耦電容器，所述第三電氣通路具有約8μηι至約44 μ m范圍內的第三寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第三長度。
9.一種形成封裝器件的方法，包括: 提供第一封裝件，所述第一封裝件包括第一襯底、位于所述第一襯底上的第一再分配層(RDL)和位于所述第一襯底上方連接至所述第一 RDL的第一管芯； 提供第二封裝件，所述第二封裝件包括第二襯底、位于所述第二襯底上的第二 RDL和位于所述第二襯底上方連接至所述第二 RDL的第一去耦電容器； 形成連接所述第一封裝件的第一 RDL和所述第二封裝件的第二 RDL的通孔(TV);以及 形成連接所述第一管芯和所述第一去耦電容器的第一電氣通路，其中所述第一電氣通路包括所述TV并且具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第一寬度和約10 μ m至約650 μ m范圍內的第一長度。
10.一種堆疊封裝(PoP)器件，包括: 第一封裝件，包括第一襯底、位于所述第一襯底上的第一再分配層(RDL)和位于所述第一襯底上方連接至所述第一 RDL的第一管芯； 第二封裝件，包括第二襯底、位于所述第二襯底上的第二 RDL和位于所述第二襯底上方連接至所述第二 RDL的第一去耦電容器； 通孔(TV)，連接所述第一封裝件的第一 RDL和所述第二封裝件的第二 RDL ;以及第一電氣通路，連接所述第一管芯和所述第一去耦電容器，所述第一電氣通路包括所述TV并且具有約8 μ m至約44 μ m范圍內的第一寬度和約IOym至約650 μ m范圍內的第一長度。
【文檔編號】H01L23/66GK103915421SQ201310084632
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權日:2012年12月28日
【發(fā)明者】陳旭賢, 陳志華, 葉恩祥, 呂孟升, 陳承先 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司