克服分劃板區(qū)域限制的大型硅中介板的制作方法
【專利摘要】一種多晶片集成電路組件包括一個大于在制造“有源區(qū)域”中使用的典型分劃板大小的中介基板，在有源區(qū)域中，硅穿孔(TSV)和互連導(dǎo)體在所述中介板中形成。同時，每個晶片使其外部電源/地線和I/O信號線路連接集中在晶片的較小區(qū)域中。所述晶片設(shè)置或安裝在所述中介板上，使得這些(具有電路/地線/IO連接的)較小區(qū)域覆蓋所述中介板的有源區(qū)域。在這種構(gòu)造中，多個具有相當大于所述中介板的有源區(qū)域的總區(qū)域的晶片可以安裝在所述中介板上(以及利用有源區(qū)域進行連接)。
【專利說明】克服分劃板區(qū)域限制的大型硅中介板
[0001]相關(guān)申請案交叉申請
[0002]本發(fā)明要求2012年7月17日遞交的發(fā)明名稱為“克服分劃板區(qū)域限制的大型硅中介板”的第13/551466號美國專利申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)，其以全文引入的方式并入本文本中

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及互連技術(shù)，尤其涉及在多晶片集成電路封裝中使用的方法和硅中介板結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0004]2D集成電路封裝(2D IC封裝)是一種單一封裝，通過安裝多個半導(dǎo)體晶圓/晶片/芯片并將它們水平地互連而構(gòu)成，以用作單個設(shè)備或系統(tǒng)。3D集成電路封裝(3D IC封裝)或3維堆棧集成電路封裝(3DS IC封裝)是一種單一集成封裝，通過垂直堆疊各個半導(dǎo)體晶圓/晶片/芯片并將它們互連而構(gòu)成，以用作單個設(shè)備或系統(tǒng)。在許多設(shè)計中，硅穿孔(TSV)技術(shù)能夠使多個半導(dǎo)體晶圓/晶片/芯片之間互連并將大量功能并入相對較小的封裝中。應(yīng)了解，晶圓/晶片/芯片可以是異質(zhì)的。僅供參考，3D集成電路(3D IC)是一種單一晶圓/晶片/芯片，該單一晶圓/晶裸片/芯片具有一個或多個垂直和水平集成在單一電路中的有源電子部件。
[0005]近來，已經(jīng)開發(fā)出一種不同的多晶片封裝。這種類型的封裝有時稱為2.集成電路封裝(2.5D IC封裝)。在2.1C封裝中，多個晶圓/晶片/芯片安裝在“中介板”結(jié)構(gòu)上。多個晶片通過使用TSV技術(shù)放置在負責晶片之間互連的無源硅中介板以及外部I/O上。這種設(shè)計優(yōu)于3D IC封裝，因為這種設(shè)計成本較低并且具有更好的熱性能。應(yīng)了解，每個“晶片”可以是2D IC封裝或甚至是3D IC或3D IC封裝。
[0006]參考圖1，提供一種圖示常規(guī)2.5D IC封裝100的橫截面圖。該2.5D IC封裝100包括多個晶片102，其具有多個到中介基板104的電連接110(例如微焊球)用于承載電源、地線和/或其他信號。中介基板104可以由任何提供多個電導(dǎo)體的合適的材料構(gòu)造，多個電導(dǎo)體經(jīng)由中介基板從一側(cè)延伸到另一側(cè)。中介基板104還包括多個到封裝基板106的連接112 (例如凸塊)。封裝基板106包括多個連接114 (例如BGA焊球)。
[0007]中介基板104之內(nèi)包含多個經(jīng)由中介基板和在其中延伸的電導(dǎo)體線路(未示出)。構(gòu)造這些導(dǎo)體用于提供連接110和連接112之間和之中想要的互連圖案或連接矩陣。在一項實施例中，基板104是使用TSV技術(shù)構(gòu)造的硅中介板。
[0008]受光刻分劃板大小(掩模和圖案大小)的限制，可以實現(xiàn)的最大硅中介層基板大小約為25mmX31mm。在潛在的高端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，如果使用2.5D IC封裝，多個大的裸硅片將需要并排放置在中介基板上。這將需要使用更大的中介基板(例如45mmX45mm)。然而，這種大小的中介基板要么不容易制造要么需要專用光刻工藝，這將顯著增加成本(并可能降低產(chǎn)量)。
[0009]相應(yīng)地，需要一種使用常規(guī)或當前光刻技術(shù)將在制造多晶片封裝中使用的方法和中介基板封裝構(gòu)造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)一項實施例，提供一種具有一個基板的多晶片集成電路組件，所述基板具有多個連接；以及一種設(shè)置在所述基站上方的娃中介板。所述娃中介板包括第一部分和第二部分，其中第一部分具有多個與所述基板的多個連接電接觸的硅穿孔。第二部分鄰近所述第一部分并且不具有硅穿孔。多個集成電路晶片設(shè)置在所述硅中介板上方并且橫向彼此相鄰，其中每個晶片與所述多個硅穿孔中的一個或多個電接觸，所述多個硅穿孔用于充當所述晶片和所述基板之間的互連。所述多個晶片中的一個晶片的至少一部分設(shè)置在上方并由所述硅中介板的第二部分支撐。
[0011]根據(jù)另一項實施例，提供一種具有一個基板的多晶片集成電路組件，所述基板具有多個互連導(dǎo)體；以及一種設(shè)置在所述基板上方的內(nèi)插器基板。所述內(nèi)插器基板具有位于中心的第一部分和與所述第一部分相鄰的第二部分。所述第一部分包括多個硅穿孔和多個互連導(dǎo)體，而第二部分不具有硅穿孔和互連導(dǎo)體。該組件還包括第一多個連接，其電耦接于所述基板的互連導(dǎo)體和所述多個硅穿孔。多個集成電路晶片設(shè)置在所述硅中介板上方并且橫向彼此相鄰，其中每個晶片與所述多個硅穿孔中的一個或多個電接觸，所述多個硅穿孔用于充當所述晶片和所述基板之間的互連。第二多個連接分別電耦接于所述多個硅穿孔中的每個硅穿孔和所述多個晶片中的每個晶片。所述多個晶片中的一個晶片的至少一部分延伸越過所述內(nèi)插器基板的第一部分的外圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考以下結(jié)合附圖進行的描述，其中:
[0013]圖1描繪了現(xiàn)有技術(shù)多晶片封裝結(jié)構(gòu)；
[0014]圖2A和圖2B描繪了本發(fā)明所述的示例多晶片集成電路組件；以及
[0015]圖3描繪了在分割之前包含多個硅中介板的晶圓。

【具體實施方式】
[0016]總體而言，本發(fā)明描述和教示了新的2.5D IC封裝組件的設(shè)計和構(gòu)造，該新的2.5DIC封裝組件通過使用具有常規(guī)大小的“有源區(qū)域”的較大型的硅中介板來使得封裝尺寸整體上更大。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)受到安裝在硅中介板上的晶片的限制，這些晶片的總區(qū)域少于硅中介板的區(qū)域。因此，如果晶片較大，其與其他晶片到2.ro IC封裝組件的組合性受到限制。通過在“有源區(qū)域”上僅對齊多個晶片的幾個部分，較大晶片和/或較多數(shù)目的晶片可以組合并組裝成單一封裝。
[0017]由于本專利文檔的編寫目的，硅中介板中的術(shù)語“有源區(qū)域”指的是出現(xiàn)TSV和其他互連導(dǎo)體(例如，電源、地線和其他信號)以及使用光刻分劃板(也稱為光掩模)形成的區(qū)域。
[0018]圖2A和圖2B分別描繪了本本發(fā)明所述的示例多晶片集成電路組件200的俯視圖和橫截面視圖。
[0019]組件200包括內(nèi)插器結(jié)構(gòu)210，該內(nèi)插器結(jié)構(gòu)具有第一部分210a和第二部分210b。多個集成電路晶片220 (220a到220d)放置在上方并安裝在內(nèi)插器結(jié)構(gòu)210上，如圖所示，并且通過導(dǎo)電連接270電連接到內(nèi)插器結(jié)構(gòu)210。連接270很容易被所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員了解，并且可以構(gòu)造成內(nèi)焊球、微焊球或者一些其他的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。內(nèi)插器結(jié)構(gòu)210可以由能夠提供TSV和其他在其中延伸的互連導(dǎo)體的任何合適的材料構(gòu)造。在一項實施例中，內(nèi)插器結(jié)構(gòu)210是由硅構(gòu)造的。
[0020]在晶片220和硅中介板210之間可包括用于支撐一部分晶片220的可選支撐結(jié)構(gòu)272，該可選支撐結(jié)構(gòu)272延伸越過硅中介板210的第一部分210a的外圍。該支撐結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造成內(nèi)焊球、微焊球或者一些其他結(jié)構(gòu)。在一項實施例中，為了便于制造和組裝，結(jié)構(gòu)272與連接270相同。應(yīng)了解，在一項實施例中，結(jié)構(gòu)272可以稱為“假”內(nèi)焊球或假連接。在另一項實施例中，假連接272與晶片220中的電源、地線和信號通路電隔離。
[0021]硅中介板210放置在上方并安裝在基板230上，如圖所示，并且通過導(dǎo)電連接280電耦接到基板230。連接280很容易被所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員了解，并且可以構(gòu)造成內(nèi)焊球(例如C4內(nèi)焊球)或一些其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)?；?30的下面是多個連接290，其很容易被所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員了解，并且可以構(gòu)造成外焊球或一些其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。各種互連導(dǎo)體292放置在基板230內(nèi)并在連接280和連接290之間提供電連接。
[0022]類似于支撐結(jié)構(gòu)272，在硅中介板210和基板之間可包括用以支撐部分硅中介板210的可選支撐結(jié)構(gòu)282，該可選支撐結(jié)構(gòu)282延伸越過硅中介板210的第一部分210a的外圍。支撐結(jié)構(gòu)282可以構(gòu)造成凸塊或一些其他結(jié)構(gòu)。在一項實施例中，為了便于制造和組裝，結(jié)構(gòu)282與連接280相同。應(yīng)了解，在一項實施例中，結(jié)構(gòu)282可以稱為“假”內(nèi)焊球或假連接。在另一項實施例中，假連接282與硅中介板210和基板230中的導(dǎo)電通路電隔離。
[0023]多個TSV240和多個互連導(dǎo)體或通道242(盡管僅示出了一些)形成并放置于硅中介板210的第一部分210之內(nèi)。構(gòu)造TSV240和互連導(dǎo)體242用于在多個晶片220之間和之中以及在多個晶片220和基板230之間提供一個想要的互連圖案或模型。第一部分210a(或區(qū)域)稱為內(nèi)插器210的“有源區(qū)域”。相反，硅中介板210的第一部分210b不包括任何用于連接晶片220或基板230的TSV或其他導(dǎo)體(即，沒有這些結(jié)構(gòu))。
[0024]參考圖2A，所示硅中介板210的大小為mXn。第一部分210a的大小為aXb，其限定了整個mXn區(qū)域的子區(qū)域。aXb大小定義了有源區(qū)域(部分210a)并且還基本上對應(yīng)于在制造工藝中使用的分劃板大小以形成有源區(qū)域內(nèi)的TSV240和互連導(dǎo)體242。在現(xiàn)有技術(shù)中,硅中介板的區(qū)域大小受分劃板大小(aXb大小)的限制。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，多個晶片220中的一個或多個用于使它們的電源/地線和外部I/O信號線路連接集中在晶片220的區(qū)域之內(nèi)。例如，晶片220a、220b、220c和220d分別在區(qū)域212a、212b、212c和212d(其在aXb區(qū)域的部分210a之內(nèi))內(nèi)具有它們的電力/接地和外部I/O信號線路連接。每個晶片布置在組件220之內(nèi)，這樣分配這些連接(內(nèi)焊球)，使得所有連接(內(nèi)焊球)在第一部分210a(如圖2A所示，由區(qū)域aXb限定)之內(nèi)。如前所述，TSV240和互連導(dǎo)體242都在該有源區(qū)域/部分硅中介板210 (部分210a)中制造。因此，整個娃中介板210的大小可以被認為與mXn —樣大,但是有效/有源區(qū)域(aXb)可以為使用當前技術(shù)可以制造出的較小尺寸。
[0026]在各項實施例中，每個晶片220使它們各自的電源/地線和I/O信號線路分別集中在晶片220的第一區(qū)域212a、212b、212c和212d之內(nèi)，而且每個第一區(qū)域的大小/量級大大小于各個晶片的整體區(qū)域。在本文中，當?shù)谝粎^(qū)域小于整體區(qū)域的大約75%或更小時，第一區(qū)域大大小于晶片的整體區(qū)域。在其他項實施例中，第一區(qū)域可以是總區(qū)域的60%、50%、40%、30%或甚至 20%。
[0027]現(xiàn)參考圖3，示出了含有多個在硅晶片上形成的硅中介板210的硅晶圓300。應(yīng)了解，形成TSV240和互連導(dǎo)體242的制造工藝僅僅應(yīng)用于每個內(nèi)插器的第一部分210。應(yīng)了解，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，執(zhí)行常規(guī)工藝以構(gòu)造具有想要的TSV240和互連導(dǎo)體242的圖案的硅中介板210。在制造之后，晶圓300沿虛線分割。
[0028]現(xiàn)返回參考圖2B，TSV240和互連導(dǎo)體242(未全部示出)集中在第一部分210，且電源/地線和外部I/o線路分散在封裝基板230。
[0029]出于清晰目的，并沒有示出或描述組件200內(nèi)所有的元件，而僅僅示出那些理解本發(fā)明必需的元件。在其他項實施例中，一個或多個晶片220可以是2D集成電路(2D 1C)、2D IC封裝、3D集成電路(3D IC)或3D IC封裝，或上述項的任意組合。
[0030]闡述本專利文檔使用的某些詞和短語的定義是有利的。術(shù)語“包括”、“包含”及其派生詞表示包括但不限于。術(shù)語“或者”是包容性的，表示和/或。短語“相關(guān)聯(lián)”、“與之關(guān)聯(lián)”及其派生詞可以表示包含、包含在、互連、含有、含在、連接至或相連接、耦接至或相耦接、可互相傳播、互相協(xié)作、交錯、并置、接近、綁定至或被綁定、具有、具有一種屬性等等。
[0031]然而本發(fā)明已描述某些實施例和相關(guān)方法，這些實施例和方法的替代和改變對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。相應(yīng)地，示例實施例的上述描述不能定義或約束本發(fā)明。其它變化、替代和改變的示例可以在不脫離本文精神和范圍的情況下，由以下權(quán)利要求確定。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶片集成電路組件，其特征在于，包括: 一個具有多個連接的基板； 一個設(shè)置在所述基板上方的硅中介板，所述硅中介板具有第一部分和第二部分，所述第一部分包括多個與所述基板的所述多個連接電接觸的硅穿孔，所述第二部分鄰近所述第一部分并且不具有硅穿孔； 多個集成電路晶片設(shè)置在所述硅中介板上方并且橫向彼此相鄰，每個晶片與所述多個硅穿孔中的一個或多個電接觸，其中所述多個硅穿孔用于充當所述晶片和所述基板之間的互相連接； 其中所述多個晶芯片中的一個晶片的至少一部分設(shè)置在上方并由所述硅中介板的所述第二部分支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶片組件，其特征在于，進一步包括: 多個設(shè)置在所述硅中介板的所述第二部分和由所述硅中介板的所述第二部分支撐的所述多個晶片中的一個晶片的部分之間的第一支撐構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶片組件，其特征在于，所述硅中介板的所述第一部分進一步包括: 多個與多個晶片中的一個或多個電接觸的互連導(dǎo)體，以及所述第二部分沒有互連導(dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶片集成電路組件，其特征在于，所述多個晶片中的至少一個晶片包括2D集成電路晶片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶片集成電路組件，其特征在于，至少一個所述多個晶片包括3D集成電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶片電路組件，其特征在于，所述多個晶片中的每個晶片覆蓋所述硅中介板的所述第一部分以及覆蓋所述硅中介板的所述第二部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶片集成電路組件，其特征在于，所述多個晶片的每個晶片使其各自的電源/地和I/o信號線路集中在所述晶片的第一區(qū)域內(nèi)，所述第一區(qū)域大大小于所述晶片的總區(qū)域。
8.一種多晶片集成電路組件，其特征在于，包括: 一個具有多個互連導(dǎo)體的基板； 一個設(shè)置在所述基板上方的硅中介板，所述硅中介板具有位于中間的第一部分和鄰近所述第一部分的第二部分，所述第一部分包括多個硅穿孔和多個互連導(dǎo)體，以及所述第二部分沒有硅穿孔和互連導(dǎo)體； 第一多個連接，其電耦接所述基板的互連導(dǎo)體和所述多個硅穿孔； 多個設(shè)置在所述硅中介板上方并且橫向彼此相鄰的集成電路晶片，每個晶片與所述多個硅穿孔中的一個或多個電接觸，其中所述硅穿孔用于充當所述晶片和所述基板之間的互相連接。 第二多個連接，其電耦接所述多個硅穿孔中的每個硅穿孔與所述多個芯片中的每個芯片；以及 所述多個芯片中的一個芯片的至少一部分延伸越過所述中介基板的第一部分的外圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶片組件，其特征在于，進一步包括: 設(shè)置在所述硅中介板上方的所述第二部分以及用于支持所述多個延伸越過所述中介基板的所述第一部分的晶片中的一個晶片的一部分的支撐構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶片組件，其特征在于，進一步包括: 設(shè)置在所述基板上方以及用于支撐所述中介基板的所述第二部分的第二支撐構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶片組件，其特征在于，進一步包括: 第三多個連接，所述第三多個連接包括第一連接和第二連接，分別用于將所述中介基板中的多個互連導(dǎo)體中的一個電耦接到第一晶片和第二晶片。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶片集成電路組件，其特征在于，所述中介基板包括硅基板。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶片電路組件，其特征在于，所述多個晶片中的每個晶片覆蓋所述中介基板的所述第一部分以及覆蓋所述中介基板板的所述第二部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶片集成電路組件，其特征在于，所述多個晶片中的每個晶片使其各自的電源/地和I/O信號線路集中在所述晶片的第一區(qū)域內(nèi)，所述第一區(qū)域大大小于所述晶片的總區(qū)域。
【文檔編號】H01L23/48GK104350595SQ201380029354
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】宋浩宇, 曹瑋, 牛瑞, 安瓦爾·穆罕默德 申請人:華為技術(shù)有限公司