受動素子用のスーパーポーザ基板を備えるダイパッケージ

著者らは特許

H01L - 半導体装置,他に属さない電気的固体装置(測定のための半導体装置の使用G01;抵抗一般H01C;磁石,インダクタ,トランスH01F;コンデンサー一般H01G;電解装置H01G9/00;電池,蓄電池H01M;導波管,導波管の共振器または線路H01P;電線接続器,集電装置H01R;誘導放出装置H01S;電気機械共振器H03H;スピーカー,マイクロフォン,蓄音機ピックアップまたは類似の音響電気機械変換器H04R;電気的光源一般H05B;印刷回路,ハイブリッド回路,電気装置の箱体または構造的細部,電気部品の組立体の製造H05K;特別な応用をする回路への半導体装置の使用は,応用サブクラスを参照)
H01L23/48 - 動作中の固体本体からまたは固体本体へ電流を導く装置,例.リードまたは端子装置
H01L23/498 - 絶縁基板上のリード
H01L23/538 - 絶縁基板の上または中に形成される複数の半導体チップ間の相互接続構造
H01L23/66 - 高周波適用
H01L25/00 - 複数の個々の半導体または他の固体装置からなる組立体(1つの共通基板内または上に形成された複数の固体構成部品からなる装置H01L27/00;光起電モジュールまたは光起電素子のアレイH01L31/042)
H01L25/065 - 装置がグループH01L27/00に分類された型からなるもの
H01L25/16 - 装置がH01L27/00〜H01L51/00の2つ以上の異なるメイングループに分類される型からなるもの,例.ハイブリッド回路の形成

の所有者の特許 JP2016528735:

インテル・コーポレーション

 

複数の受動素子を支持する基板を含むダイパッケージが説明される。1つの例において、パッケージは、自身の前面の近くに能動回路を有し、且つ、前面の反対側に裏面を有する半導体ダイと、ダイの裏面の近くにあるコンポーネント基板とを備える。複数の受動電気素子がコンポーネント基板上に存在し、導電性パスが受動素子を能動回路に接続する。ダイは、前面と裏面との間にシリコン基板を備え、導電性パスは、ダイを裏面から能動回路へと貫通するシリコン貫通ビアである。

 

 

本開示は、半導体パッケージングに関する。具体的には、複数の受動電気素子との複数の接続部を備えたパッケージングに関する。
RF(無線周波数)システムおよび高速デジタルシステムは、キャパシタ、インダクタおよび変圧器などの高いQ値の(性質係数(Quality Factor))受動素子を要求する。これらのコンポーネントは、チップのアナログRFおよび電力供給回路によって、フィルタリング、増幅、復調、等の多様なRF機能のいずれかとデジタル処理とを必要とする精密性が提供されることを確実にすべく、部分的に使用される。セルラー電話機、コンピュータおよび多種多様な他の無線装備デバイスに対して、アナログ及びベースバンド無線シグナルを処理するのにRFチップが使用される。これらのチップは、保護のため、及び、回路基板に搭載するのを容易にするため、パッケージングされる。
シリコン半導体チップにおいて十分に高いQ値の受動素子を生産するのは困難である又は高価であるので、受動素子はしばしば、チップから別個に作られて、外部接続によってチップに接続される。コンポーネントはそれからパッケージ基板上のパッケージの内側に配置され、又は、場合によってはパッケージの外面上に配置される。
本発明の複数の実施形態が、添付の複数の図面における複数の図において、限定としてではなく例として示され、ここでは、同様の複数の参照番号は同様の複数の要素を指す。
本発明のある実施形態による、複数の受動素子用にスーパーポーザを使用して形成されたパッケージの断面側面図である。 本発明のある実施形態による、複数の受動素子用にスーパーポーザを使用して形成された代替的なパッケージの断面側面図である。 本発明のある実施形態による、複数の受動素子用に2つの積み重ねダイとスーパーポーザとを使用して形成されたパッケージの断面側面図である。 本発明のある実施形態による、複数の受動素子用にスーパーポーザを使用して形成された2つの積み重ねダイを使用する代替的なパッケージの断面側面図である。 本発明のある実施形態による、複数の受動素子用にスーパーポーザを使用して形成された2つの積み重ねダイを使用する他の代替的なパッケージの断面側面図である。 本発明のある実施形態による、複数の受動素子用にスーパーポーザを使用して形成された2つの積み重ねダイを使用する他の代替的なパッケージの断面側面図である。 パッケージ内で使用するための、透視基板における複数の受動素子の等角図である。 本発明のある実施形態による、パッケージを形成する段階の一部の処理フロー図である。 本発明のある実施形態による、パッケージを形成する段階の一部の代替的な処理フロー図である。 本発明のある実施形態による、パッケージを形成する段階の一部の他の代替的な処理フロー図である。 本発明のある実施形態による、パッケージを形成する段階の一部の他の代替的な処理フロー図である。 本発明のある実施形態による、パッケージを組み込んだコンピューティングデバイスのブロック図である。
異なるタイプの電子、電気及びRFシステムが少ないパッケージの中へと統合されていくに連れて、複数の受動電気素子を半導体チップパッケージの近くに、又は、その内側に配置することが益々困難になる。無線、電力管理および電圧調整を統合された複数のSoC(システムオンチップ)は、多数の受動素子、特に、複数のインダクタおよび複数の変圧器を使用する。幾つかのRF用途に対して、複数の重要なRF受動部品がパッケージ上に存在するように、複数の回路が分割され、又は、複数のインダクタおよび複数の変圧器が高抵抗率のシリコン上に作られる。
高抵抗率のシリコン上に複数の平面状受動素子を形成することは、ダイの合計領域のかなりの部分を必要とする。これは、オンダイ無線にとって高価である。更に、複数のRF受動部品の性能は、基板の抵抗率が減少するに連れて劣化する。SoCダイがフリップチップで組み立てられる際に、複数の受動部品は、複数のデジタル回路用に及び適切な信号基準化用に常時電力及び複数の接地面を必要とするパッケージ基板に近接していく。劣化は、微細ピッチ組立体および埋め込みダイ技術でより明白になる。
複数の電力管理回路に対して、インダクタの性質係数は、そのAC(交流電流)及びDC(直流電流)直列抵抗よりは重要ではない。DC直列抵抗を低減する目的で、複数の極厚コンダクタが使用されるが、これらは、SoCチップ上では容易に受け入れられることができない。そのような理由で、複数の完全統合オンチップ電圧調整器は、パッケージ基板内で組み立てられた又はその中に埋め込まれた、複数のオフチップインダクタを使用する。そのような複数のコンポーネントは一般的に、別個のコンポーネントとして又は埋め込まれたコンポーネントとして、パッケージ上で組み立てられる。
高い性能の複数の受動素子を備えるスーパーポーザ基板は、SoCダイ又はアナログRFダイ等のダイの裏面上に又はその近くに配置されてもよい。ダイの上方に重ねられる別個の基板は、RF伝達性能強化および電力伝達性能強化の両方の目的で使用されてもよい。通常はパッケージ基板とダイの第1レベル相互接続との間に挟まれている従来のインターポーザとは異なり、この基板は、組み立てダイの裏面上に又はその近くに取り付けられたスーパーポーザであってもよい。スーパーポーザ基板は、複数のTSV(シリコン貫通ビア)、複数のTBV(本体貫通ビア)、複数のTMV(モールド貫通ビア)、複数のリード線、又は、これらの接続タイプの組み合わせを使用して、ダイに電気的に接続されてもよい。
複数の受動素子を支持する基板は、ガラス、高抵抗率シリコン、セラミック、又は、有機又は無機を含む他の複数のパッケージ基板から作られてもよい。基板は、多数の受動素子を支持してもよく、これらを組み込んでもよい。異なる複数の基板材料は異なる複数の特性を有し、複数の受動素子は各基板材料に対して異なるだろう。異なる複数の材料は、異なる複数のパッケージング用途に適合するように選択されてもよく、又は、特定用途に応じて、複数の受動部品に対し複数の特定の特性を提供するように選択されてもよい。ガラス基板用に、優れた電気性能を示し、且つ、チップ領域をあまり占有しない、複数の鉛直インダクタおよび複数の鉛直変圧器が使用されてもよい。複数の鉛直コンポーネントは、複数の水平コンポーネントと組み合わされてもよく、別個に配置された複数のコンポーネントであってもよい。複数のコンポーネントはまた、基板をダイに接続する複数のビアの中に形成されてもよい。
図1Aは、ダイの上方で複数の受動素子を支持するスーパーポーザを使用する例の断面図である。ダイは、例えば複数の電圧調整若しくは無線周波数回路104を又はその両方を備えるSoC又はRFダイ102であり、フリップチップ式の又は埋め込み式の有機パッケージ基板106上に組み立てられる。図示されるように、ダイはモールドコンパウンド108に埋め込まれ、それから、能動回路104の上方におけるダイの前面上にパッケージ又はダイルーティング層が形成される。基板106、ダイ102、コンポーネント基板110、及び、モールドコンパウンド108は、複数の接続部および複数のビアで結合してパッケージ100を形成する。ダイは、アナログ回路若しくはデジタル回路を有し、又は、その両方を有する。それは、シリコン、ヒ化ガリウムまたはセラミックなどの、任意の多様な異なるタイプの基板上に形成されてもよい。
とりわけ、複数のインダクタ、複数の変圧器、複数のキャパシタ、及び、複数の抵抗器などの複数の受動素子112を含むスーパーポーザ基板110は、SoCダイ102の裏面114上で組み立てられる。スーパーポーザ基板内に含まれる複数の受動素子は、主たるSoCダイの複数の回路に電気的に接続される。シリコン基板上のダイ用に、接続部が複数のシリコン貫通ビア(TSV)116を使用して作られる。複数のダイ基板の複数の他のタイプ用に、複数のビアが、ダイの裏面の他のタイプの基板材料を貫通するだろう。複数のTSVは最初に、電気的に絶縁する耐マイグレーション層と腹合わせに意図した接続部を作るべく、ダイ基板を貫通して開けられ、それから、銅で充填されてもよい。
スーパーポーザ基板は、上記で述べたような多様な異なる材料のいずれかから形成されてもよい。ガラス基板は、耐マイグレーション層を必要とせず、複数のガラス貫通ビアに基づく複数の鉛直コンポーネントと、複数の平面状受動素子との両方を含んでもよい。1つの例において、ダイのシリコンと一致するCTE3.2ppm/Kを有するSCHOTT AF32(登録商標) eco Thin Glassが使用される。このガラスは、研磨面を有し、600℃まで安定しており、強い誘電性を有する。それは、シリコンダイ又はウェハを切断可能な任意のソーイングによって容易に切断されることができる。他の実施形態において、APEX(登録商標)ガラスのような感光性ガラスが使用されてもよい。このタイプのセラミックガラスは、極小で微細ピッチの複数の銅ビアだけでなく極めて微細な複数の導体ラインアンドスペースをもたらす複数の半導体処理によって、露出されて処理されることができる。
代替的に、スーパーポーザは、自身が所有する複数の本体貫通ビアを備える又は備えない、シリコン、ガラスまたはアルミナベースの集積受動素子(IPD)であってもよい。酸化物結合層、薄膜化層または被転写層である、IPD基板の薄層が使用されてもよい。スーパーポーザ基板は、3Dスタックにおける最上ダイの裏面上に取り付けられることができ、又は、図2において示されるような3Dスタック内に存在するダイの裏面上で組み立てられてもよい。
示されている通り、スーパーポーザは、複数の受動素子112用の基板である。複数の受動部品は、多様な異なる技術のいずれかを使用して、基板上に又はその中に形成されてもよい。基板の最上面と最下面との両方が、フォトリソグラフィを用いて、プリントされ、堆積され又は形成される、複数の導電性パスを有してもよい。基板を貫通する複数の鉛直パスを接続して複数のループを形成すべく、複数の表面パスが使用されてもよい。複数の表面パスはまた、複数の電磁誘導式ループ、複数のキャパシタ用の複数の互いに組み合わされたライン、及び、複数の他の構成の形であってもよい。複数の表面パスはまた、複数の鉛直パスの位置を転置して、ダイの又は他の接続経路の接続パッド、バンプまたはTSVと一列に整列するのに使用されてもよい。基板はまた、積み重ねの異なる複数の層を接続する水平な複数の表面パスを備える複数の積み重ね層から形成されてもよい。複数の鉛直な銅充填ビアは、組み合わされて又はパターン化されて、複数のループ、複数のキャパシタおよび他の複数の特徴を形成してもよい。
示されている通り、ダイ102の前面は、基板106に電気的且つ物理的に接続する、半田バンプ又はC4(制御崩壊チップ接続)接続領域のような相互接続領域118を有する。RDLの場合、ダイは、ダイの複数の接続パッドの上方に直接形成されてもよい。
同様に、ダイの裏面114は、複数のマイクロバンプのような複数の半田ジョイント120による、スーパーポーザ基板110への接続領域を有する。接続領域は、ダイの裏面とコンポーネント基板との間において、アンダーフィルで保護されている。これらの接続部は、基板の複数の受動素子をダイの複数の能動回路へと戻すように接続する。
複数のダイは、平らに研磨されて複数の銅パッドと共に平らな面を形成する二酸化ケイ素層の上方に、複数のビアパッドを有してもよい。接続面はまた、平らに研磨された後に窒化物でコーティングされてもよい。これはそれから続けて、特定タイプのダイ、及び、その意図された用途に応じて、酸化コーティングされてもよい。
ダイにおける複数のTSVはまた、インダクタンス、キャパシタンスまたはレジスタンスの要素を、複数の能動回路へのパスおよび複数の能動回路からのパスに与えるように設計されてもよい。特定の実装に応じて、複数の追加のダイが、図1Aに示されるダイの上、下、および側方に追加されてもよい。
図1Bは、ダイの上方で複数の受動素子を支持するスーパーポーザを使用する、より詳細な例の断面図である。ダイ103は、複数の有機パッケージ基板ビルドアップ層109に埋め込まれる複数の電圧調整又は無線周波数回路105を有する。複数の銅バンプのような複数のダイバンプ119は、ダイの前面上に形成される。ダイルーティング層109は、ダイの前面上に形成される。それは、複数の能動回路105に接続する複数のダイバンプ上を直接めっきされてもよい。複数の下部ビルドアップ層107は、BGA(ボールグリッドアレイ)123または任意の他のパッケージ取り付けシステムに対して、ファンアウトおよびルーティングを提供する。
スーパーポーザ基板111は、ダイの裏面115上の複数のRDLパッド121の上方に取り付けられる。スーパーポーザは、主たるSoCダイの複数の回路に電気的に接続される複数の受動素子113を含む。スーパーポーザからダイの裏面を貫通する複数のシリコン貫通ビア(TSV)117は、複数の受動部品を複数の能動回路に接続する。アンダーフィルがダイの裏面とコンポーネント基板との間で使用されてもよい。
埋め込みダイパッケージ101は、多様な異なる態様のいずれかで形成されてもよい。1つの例において、基板は、ダイ用のキャビティと共に形成される。自身の複数の銅ダイバンプを含むダイはそれから、基板に取り付けられる。複数の追加のビルドアップ層が、複数の既存のビルドアップ層に又は複数のダイバンプに形成されて接続されてもよい。キャビティはそれから、複数のビルドアップ層と同じ材料で充填されてもよい。他の例において、ダイは、モールドコンパウンドに埋め込まれ、それから、ダイの前面を研磨されて複数の接触領域を露出する。複数のダイバンプはそれから、複数のビルドアップ層が複数のダイバンプに形成されて接続されることを可能にする、複数の適切な位置に取り付けられる。
パッケージ101は、複数の追加の構成要素を可能にする複数の追加の特徴を有してもよい。図示されている例において、パッケージ基板107は、複数のビルドアップ層における複数のルーティング層を、パッケージのBGA側と反対側の複数のPOPパッド129に接続する、複数のPOPビア125を含む。複数のPOPビアは、1又は複数の追加のダイ又はパッケージが、スーパーポーザ基板の上方又は側方に積み重ねられることを可能にする。
図2は、マルチダイスタックを備えるパッケージ200の断面図である。コンポーネントスーパーポーザ基板210は、複数の受動部品212を最上ダイ222および最下ダイ202の両方に提供する。コンポーネント基板210が最上ダイに近接することによって、複数の電力伝達用途における複数のIR降下と、複数のRF用途に対する挿入損失とを低減する。最下ダイ202は、モールドコンパウンド208に埋め込まれる。ダイの前面は、例えば、ダイバンプ、半田バンプまたはC4アレイによって、複数のビルドアップ層、基板またはRDL206の形でパッケージに取り付けられる。ダイの裏面は、他のマイクロバンプ、半田バンプ、C4または他の接続部220によって、ダイの上方に重ねられたコンポーネント基板210に取り付けられる。これはアンダーフィルでカバーされるが、しかしながら、特定の接続部及びその保護部は、複数の異なる用途に適合するように変更されてもよい。
コンポーネント基板は、所望により、高いQ値の又は絶縁された複数のデバイスを最上ダイ及び最下ダイに提供する多様な異なる受動電気素子を含む。複数のコンポーネントは、とりわけ、複数の金属−絶縁体−金属キャパシタのような、複数のキャパシタ224、複数のRF変圧器および複数のインダクタ212を含んでもよい。複数のコンポーネントは、複数のTSV216を使用して、最下ダイ202の複数の能動回路204に連結される。複数のコンポーネントは、第2マイクロバンプアレイ228を使用して、コンポーネント基板210の反対側面上で最上ダイ222に連結される。
図示されている例において、最上ダイは、コンポーネント基板に直接接続される接続領域を備えたアクティブ領域を有する。最上ダイは、コンポーネント基板を貫通して延伸する複数のビア226、及び、最下ダイを貫通してパッケージ基板に延伸する複数のビア230によって、パッケージ基板206に接続される。コンポーネント基板210はまた、いずれの受動部品も無く、最上ダイと最下ダイとの間を延伸する複数のビア232を有する。これは、コンポーネント基板が、2つの機能を果たすことを可能にする。その一方は、複数の受動部品を供給するためであり、その他方は、2つのダイの間に複数の直接接続を供給するためである。コンポーネント基板はまた、その最上面上若しくは最下面上に、又はその両方において、最上ダイの特定のマイクロバンプを複数のTSVの特定の1又は複数に転置する複数の表面パスを有してもよい。他の複数の接続がまた、特定のタイプのパッケージ、及び、2つのダイの特質に応じて、使用されてもよい。
最下ダイは、ダイと、基板への自身の複数の接続部とを密封して絶縁するモールドコンパウンド208でカバーされる。コンポーネント基板および最上ダイは、複数の接続領域がアンダーフィルでカバーされることを除いて露出される。代替的に、両方のダイは、同じ又は追加のモールドコンパウンドでカバーされてもよい。パッケージカバーも更に又は代替的に、ダイおよびコンポーネント基板をカバーするのに使用されてもよい。
図2の構成は、最上ダイが複数のRF回路を含み、最下ダイが複数のデジタルベースバンド回路を含む、システムインパッケージ(SIP)として使用されてもよい。コンポーネント基板は、最上ダイ用に高いQ値の複数の受動部品を支持し、最下ダイ用に複数の電力調整受動部品を支持する。複数のダイは、コンポーネント基板を貫通し、パッケージ基板を貫通して、一緒に接続されることができる。他の複数のダイ構成はまた、特定用途に応じて使用されてもよい。
図3は、図2のパッケージ200に対して、代替的なパッケージ300を示している。コンポーネント基板は、コンポーネント基板がダイを貫通して進むことなくパッケージ基板に接続することを可能にすべく、最下ダイの上方において、少なくとも一方向で横方向に拡張される。図示されている例において、コンポーネント基板は、描写している図の左右に向かって、少なくとも2方向に拡張されている。しかしながら、基板はまた更に又は代替的に、更に2方向に向かってページの内外に延伸してもよい。この例において、最下ダイ302は、パッケージ基板306に半田付けされる。最下ダイは、モールドコンパウンド308でカバーされる。コンポーネント基板310は、最下ダイの最上部の上方に接続され又は半田付けされ、最上ダイ322は、コンポーネント基板の最上部の上方に接続され又は半田付けされる。コンポーネント基板は、最上ダイへの複数の直接的な半田バンプ接続と最下ダイへの複数のTSVとを使用して最上ダイ及び最下ダイに接続される、任意の他の所望の複数の受動素子、埋め込み式若しくは面適用の複数のインダクタ312、及び、複数のキャパシタ324を支持する。
図2の例に示すように、スーパーポーザを貫通するビア326による、最上ダイから最下ダイへの直接的な複数の接続部が存在してもよい。この接続部は、任意の複数の受動素子を含んでもよく、又は、含まなくてもよい。スーパーポーザを貫通するビアはまた、パッケージ基板306へのTSV330に、又は、最下ダイの能動回路に接続してもよい。スーパーポーザはまた、最下ダイを含まないパッケージ基板306へのパス332を許容する。
示されている通り、スーパーポーザ310は最下ダイ302より広い。これは本実装に必要不可欠なことではないが、スーパーポーザ310はまた最上ダイより広い。この断面図に示されているのは2方向だけであるが、スーパーポーザは、1又は複数の方向で最下ダイを通り過ぎるように延伸する。複数の延伸部は、スーパーポーザ310とパッケージ基板306との間における直接的な複数の鉛直接続経路334を許容する。複数の経路は、モールドコンパウンド308を貫通する、複数のモールド貫通ビア(TMV)334として示されている。複数のTSVと同様に、インダクタンス、キャパシタンス、レジスタンス、又は、スーパーポーザ上の受動部品の複数の特性と組み合わされる他の所望の特性を有するべく、複数のTMVが形成されてもよい。代替的に、他の複数のパッケージタイプ用に、複数のリード線が、スーパーポーザを基板に又はパッケージの他の部分に接続すべく使用されてもよい。
複数の直接接続は最初に、スーパーポーザの1又は複数の受動部品312、324に接続してもよい。これは、とりわけ、RFにとって、及び、複数の電力接続部にとって有用であってもよい。代替的に、複数の接続部は、基板から、いずれの受動部品を通って接続することなく最上ダイ322に直接接続する、スーパーポーザを貫通する複数の本体貫通ビア326へと接続してもよい。スーパーポーザを貫通する複数のビアは、スーパーポーザが、パッケージに対して再分配及び接続の機能を提供することも可能にする。集積受動素子およびトランスポーザとしてスーパーポーザを使用することにより、パッケージは、よりコンパクトで、より簡易に、より安価に、作られてもよい。
複数のTMVのスーパーポーザへの複数の直接接続は、信号伝達、電力伝達、及び、他のタイプの複数の接続が、パッケージ基板から最上ダイへと直接的に形成されることを可能にする。これは具体的には、最下ダイを過熱せずに電力伝達を改善することに対して有用であり、その一方で、それはまた、複数の外部コンポーネントへの複数のより短い接続部を可能にし、最上ダイから最下ダイへの複数の接続部がパッケージ基板を貫通して作られることを可能にする。更なる代替例として、パッケージ300は、最上ダイを用いずに作られてもよい。電力伝達および他の複数の目的で、最下ダイへの複数の接続部用のセカンダリパスとして、スーパーポーザへの複数のTMV接続が使用されてもよい。最上ダイの複数のマイクロバンプを最下ダイの複数のTSVに接続することにより、2つのダイの間における複数の直接接続がまた、スーパーポーザを貫通して作られてもよい。
図4は、最下ダイ402を備えるフリップチップタイプのパッケージ400の断面図である。能動回路404を備えるダイの前面は、トランスポーザおよび複数の再分配層を含む基板406に半田付けされる。コンポーネント基板410は、ダイの裏面の上方に重ねられ、例えば複数のマイクロバンプ428によって取り付けられる。スーパーポーザ410は、複数のTSV416によって複数の能動回路414に接続される様々な受動部品412、414を含む。
フリップチップパッケージ400は、ダイ用に複数の受動素子を支持するスーパーポーザを使用する、図1Aの埋め込みチップパッケージ100と同様である。図1Aの例に示すように、複数の同じタイプの複数の接続が作られてもよい。ダイは、SoC、RFダイ、又は、デジタルベースバンドダイであってもよい。スーパーポーザの複数の埋め込み受動部品が、RF用、電力供給用、クロッキング用、及び、複数のデジタル回路用の複数の基準源として使用されてもよい。この例および他の例では、複数の受動部品がどのように使用されて接続されるかに応じて、スーパーポーザは、示されるようなダイと略同じ表面積を有してもよく、又は、表面積がそれより小さくてもよく若しくはそれより大きくてもよい。スーパーポーザは、図3に示すように、リード線用、TMV用、又は、パッケージ基板への複数の他のタイプの複数の接続部用に拡張されてもよい。パッケージはまた、ダイおよびスーパーポーザを保護する、金属、セラミック、プラスチック、又は、モールドコンパウンドのカバー(図示せず)を含んでもよい。
図5は、積み重ねダイフリップチップ式のパッケージ500の断面図である。この例において、最下ダイ512は、パッケージ基板506に取り付けられる。コンポーネント基板510は、最下ダイの上方に重ねられ、最下ダイを貫通する複数のTSV516への複数のマイクロバンプ接続で、ダイに接続される。最上ダイ522は、コンポーネント基板の上方に取り付けられ、他の複数の例において上記で説明したように取り付けられる。コンポーネント基板を貫通する複数の直接的なビア532は、2つのダイを互いに接続する。コンポーネント基板および最下ダイを貫通する複数のビア526、530は、最上ダイをパッケージ基板に接続するのに使用されてもよい。最上ダイをパッケージ基板に接続するのに、複数のダイおよびパッケージの特質に応じて多様な他の手段(図示せず)がまた使用されてもよい。
2つのダイはパッケージ基板上に積み重ねられ、中間にコンポーネント基板を備える。コンポーネント基板は、複数の受動素子512、514、及び、複数の本体貫通ビア526を支持し、また、2つのダイの間においてコンポーネント基板上の複数の受動部品への複数の接続部を形成すべく、基板上又は基板内に複数の表面パスを含んでもよい。パッケージは、ダイへの意図された使用に応じて、多様な異なる態様のいずれかでカバーされてもよい。
複数の例示的パッケージにおいて示されるような複数のコンポーネント基板は、オフチップの複数の受動素子への簡易で安価な接続を可能にする。これらのコンポーネントは、シリコンダイ内に形成されるものより良い電気性能を有する。例えば、ガラス基板上に形成されるインダクタは、一般的なデジタルシリコンダイに実装される複数のインダクタに比べて、5〜8倍のQ値を有する。複数の受動部品を別個の基板にパーティショニングすることによって、複数のRF回路が、低抵抗率シリコンにおいてでさえも作られることを可能にする。複数のオフチップ受動部品は高性能を可能にし、その一方で、低抵抗率シリコンは、他の複数の回路要素が効率的且つ安価になることを可能にする。
ダイスタックにおいてスーパーポーザを組み立てることによって、複数の上部ダイに供給される高い電流はいずれも、複数の下部ダイを通って流れることを必要としない。これは、複数の下部ダイに対する熱ストレスを低減する。それはまた、複数の電力供給ラインにおけるインピーダンスおよびキャパシタンスを低減するのに使用されることができる。説明された複数の構成はまた、複数の受動素子が、それらが使用される複数のダイの非常に近くに配置されることを可能にする。
上記の複数の例において、スーパーポーザは、最下ダイの裏面上に配置される。これは、複数のオフチップ受動部品への複数の接続用に複数の前面接続が使用されるのを必要としないことを意味している。複数の前面接続は、パッケージ基板またはRDLへの電力接続、データ接続、シグナル接続およびテスト接続で、既に非常に密集していることができる。複数の外部受動部品用の複数の接続部をダイの裏面に移動することによって、この場合においては複数の第1レベル相互接続といった接続領域の殆どは、他の複数の目的で利用可能に作られてもよい。
更に、例えば図3に示されるように、コンポーネント基板はまた、複数の電力接続用に使用されてもよい。パッケージ基板からコンポーネント基板への複数のTMVは、複数の電力レールに連結されてもよい。受信した電力は、コンポーネント基板における複数の受動素子によって調整され、それから、ダイの裏面への複数のTSVによって、ダイに供給されることができる。コンポーネント基板上の又はその中の水平な複数の表面パスは、必要により、コンポーネント基板の突出部からの複数の接続部を転置して、適切なTSVと一列に整列することができる。これは、ダイの前面上においていっそう多くの接続領域が他の複数の目的で使用されることを可能にする。電力はまた、複数の受動素子を通って最上ダイに供給されてもよい。
図6は、ガラス又はシリコンなどの誘電体と銅のような複数の導電性ラインとの複数の層のスタックを使用してコンポーネント基板の中に形成されることができる、変圧器620の例の透視した正面図である。スタックの複数の層を貫通する複数の鉛直ビアを使用して複数の水平な円形パターンを接続することにより、複数のパターンが形成される。コンポーネント基板上に又はその中に複数のインダクタ、複数の変圧器、複数のキャパシタおよび複数の他の受動素子を形成すべく、示されるものと同様の複数のパターンが使用されてもよい。
変圧器620は、第1コイル652と第3コイル672とを含む第1インダクタを有する。第1コイル652は、例えば図1Aのスーパーポーザ基板110といったスーパーポーザ基板の第1レベル650に位置される。第1コイル652は、第1外側金属パッド654と第1内側金属パッド656とを含む。第1中心ビア690は、第1レベル650と第1内側金属パッド656とで、第1コイル652と接触している。第1インダクタはまた、スーパーポーザ基板の第3レベル670で第3コイル672を含む。第3コイル672は、第1中心ビア690および第3外側金属パッド674と接触している第3内側金属パッド676を含む。
変圧器620は、スーパーポーザ基板の第2レベル660で第2コイル662を含む第2インダクタを有する。第2レベル660は、第1レベル650と第3レベル670との間に存在する。第2コイル662は、第2外側金属パッド664と、第2中心ビア692と接触している第2内側金属パッド666とを含む。
第1インダクタは、第1外側金属パッド654で始まり、第3外側金属パッド674で終わる。第2インダクタは、第2外側金属パッド664で始まり、第2内側金属パッド666で終わる。そのような変圧器620は、第1インダクタと第2インダクタとの間における、2:1の変圧比を示している。変圧器620はまた、2つのコイルが互いに横方向に折り畳まれるので、折り畳みインダクタ620と呼ばれてもよい。変圧器620はまた、3層2インダクタ折り畳み変圧器620と呼ばれてもよい。
第1コイル652および第3コイル672は、直列に又は並列に、電気的に接続されてもよい。第1コイル652および第3コイル672が直列に接続される場合、インダクタンスは中央又は第2インダクタの2倍である。第1コイル652および第3コイル672が並列に接続される場合、インダクタンスは中央インダクタの2分の1倍である。異なる複数の接続構成は、インピーダンスマッチングおよびシグナル均衡に要求される、異なる複数のインダクタンス比を可能にする。
図7Aは、図1Bのようなコアレス基板107上にオーバーモールドダイ103を備えるパッケージ101を形成する処理フロー図である。第1分岐では、段階701において、複数のシリコン貫通ビアを含むSoCダイが形成される。複数のビアは、ダイの裏面上の複数のダイバンプ121を前面回路に接続する。段階702において、SoCダイは、モールドコンパウンド109でオーバーモールドされ、段階703において、複数のモールド貫通ビア125がモールド内に形成される。
段階704において、ビルドアップ材料107がそのオーバーモールド上にラミネートされ、パッケージがどのように使用されるのかに応じて、ファンアウト、再分配または接続の複数のパターンを形成する。段階705において、複数のパッケージビアが、複数のビルドアップ層を貫通するように開けられる。これは、互いに接続する複数の層および複数のビアを可能にする。段階706において、複数のトレースおよび複数のビアが、銅のような導電性材料でめっきされる。この処理は、複数のビルドアップ層の各々を互いの上方にラミネートすべく、段階707で反復される。段階708において、複数の半田ボール123が最下ビルドアップ層に取り付けられて、パッケージが接続されることになるシステム基板または他のデバイスへの接続部を形成する。
第2分岐では、段階711において、スーパーポーザ111が、スーパーポーザの基板上またはその中に複数の受動素子113を備えて製造される。スーパーポーザはそれから、段階712においてバンプ付けされて、これにより、ダイの裏面上の複数のパッドを貫通する複数のビアに接続されてもよい。段階709において、スーパーポーザは、オーバーモールドダイの裏面に対して組み立てられる。図1Bの例において、スーパーポーザは、ダイの裏面上の複数のビアパッドだけに電気的に接続される。図3に示されるような、他の複数のビアへの他の複数の接続と、他の複数のダイへの他の複数の接続とが存在してもよい。段階710において、パッケージが完成する。これは、コンポーネント基板とダイの裏面との間にアンダーフィルを追加する段階を含んでもよい。それはまた、複数のキャビティをモールドコンパウンドで充填する段階、複数の追加のダイの複数のカバーを追加する段階、又は、特定の実装に応じて所望される任意の他の複数の段階を含んでもよい。
図7Bは、コアレス基板上に埋め込みダイを備えるパッケージを形成する処理フロー図である。そのようなパッケージは、図1Bに示されるものと非常にとても類似しているだろう。本説明の一般化された複数の断面図は、多様な異なるパッケージタイプに適用されてもよい。第1分岐では、段階721において、SoCまたは任意の他の適切なタイプのダイが、スーパーポーザの裏面への能動回路に接続する複数のTSVを備えて製造される。段階722において、ダイは、コアレス基板の基板キャビティ内に配置される。段階723において、複数のPOPビアがパッケージ基板内に形成され、段階721で形成された第1ダイより上において又はその側方において、他のダイ又はパッケージを支持する。
段階724において、ビルドアップ材料がコアレス基板の上方にラミネートされ、ダイの前面に直接接続する。段階724において新たな層をラミネートし、段階725において層を貫通するように複数のビアを開け、段階726において複数の導電性金属で複数の接続トレースおよび複数のビアをめっきし、それから、段階727において、所望のルーティングの全てが複数のラミネートビルドアップ層内に形成されるまでこれらの操作を反復することによって、図7Aに示すように複数のビルドアップ層が形成される。段階728において、半田ボールグリッドアレイ、又は、ランドグリッドアレイを含む任意の他のタイプの接続システムは、最後のビルドアップ層に取り付けられる。
段階731において、別個の処理でスーパーポーザまたは受動素子基板が製造される。上記で述べた通り、これは単一のガラス層で又は複数のガラス層で行われてもよい。複数の受動素子は、複数の銅ライン及びビアに対して、誘電体としてのガラスを使用してもよい。多様な異なる形状および材料のいずれかが使用されてもよく、コンポーネント基板は、所望される複数の特定受動部品により良く適合し得る他の材料から作られてもよい。段階732において、複数の接続パッドがコンポーネント基板に適用され、それがダイの裏面上に形成された複数のビアパッドに取り付けられることを可能にする。多様な異なるタイプのコネクタが特定の実装に応じて使用されてもよいが、そのような目的で複数の銅バンプ又は複数の半田バンプが使用されてもよい。
段階729において、ダイおよびスーパーポーザは一緒に持ち出されて、リフロー炉、圧力、又は、多様な他の技術のいずれかを使用して組み立てられる。段階730において、パッケージが完成する。これは、ダイとスーパーポーザとの間にアンダーフィルを含んでもよく、また、複数のカバー、モールドおよび複数の追加の構成要素を含んでもよい。
図7Cは、図4のようなダイ402とスーパーポーザ410とを備えるフリップチップ式のパッケージ400を形成する処理フロー図である。段階741において、ダイが複数のTSVを備えて製造される。本明細書における複数の例のいずれかと同様に、ダイは、デジタルベースバンドダイ、デジタルシグナル処理ダイ、プロセッサ若しくはコントローラダイ、アナログRFダイ、SoCダイ、又は、多様な他のタイプのダイのいずれかであってもよい。段階742において、パッケージ基板が形成される。これは、シリコン、FR−4(ガラス繊維強化エポキシラミネート)、モールドコンパウンド、又は、任意の他の所望されるパッケージ基板材料であってもよい。段階743において、複数の第2レベル相互接続を含む複数の相互接続がパッケージ内に形成される。段階744においてダイがパッケージ上で組み立てられ、段階745においてアンダーフィルがパッケージと基板との間に適用されてもよい。
段階751において、スーパーポーザ410が、スーパーポーザ基板上に又はその中に複数の受動素子414を備えて形成される。複数のビア及び複数のパッドがまた、複数の受動部品をダイに接続すべく形成される。段階752において、複数のパッドがダイへの接続用にバンプ付けされる。段階749において、スーパーポーザ及びダイが組み立てられ、ダイが、ダイの裏面と任意の他の複数のビアまたは複数のパスとに取り付けられる。段階750において、コンポーネント基板とダイの裏面との間の間隙がアンダーフィルで充填され、パッケージが完成する。
図7Dは、コンポーネント基板を使用して上記で説明した複数のタイプの、上記で説明したようなパッケージを形成する、一般化された処理フロー図である。段階710において、とりわけ、ガラス又はシリコンなどの誘電体基板材料において、複数の受動素子が形成される。複数の受動素子は、図6のものと類似していてもよく、また、複数の他のコンポーネントの中でもとりわけ、複数の他のタイプの複数のインダクタ、複数の変圧器、複数のキャパシタ、及び、複数の抵抗器を含んでもよい。基板は、単一の層であってもよく、又は、複数の追加の水平な面接続部を伴って又は伴わずに一緒に挟まれ又はラミネートされた複数の層から形成されてもよい。コンポーネント基板はまた、基板を貫通する複数の鉛直ビアと、1つの場所から他の場所への接続を形成する複数のルーティングパスとを有してもよい。
段階712において、ダイが、シリコンの又は任意の他のタイプの基板上に形成される。ダイは、複数の能動回路が上に形成される前面と、裏面とを有し、一般的にはシリコン基板であるが必ずしもそうではない、ダイ基板を含む。段階714において、複数のビアが、ダイの裏面を貫通して複数の能動回路まで形成される。
段階716において、ダイは、幾つかのタイプのパッケージ基板に接合される。埋め込みダイ用に、ダイはモールドコンパウンド又は同様の材料に埋め込まれ、モールドコンパウンドはダイの前面の上方で取り除かれ、再分配層がダイの前面の上方に形成される。フリップチップ式のパッケージ用に、ダイの前面は、パッケージ基板に半田付けされる。
段階718において、複数の追加のビアは任意に、パッケージを貫通して形成されて、コンポーネント基板とパッケージ基板との間に複数の接続を形成してもよい。これらの追加のビアは、幾つかのパッケージタイプ用にモールドコンパウンドを貫通して形成されてもよく、又は、複数のリード線が他の複数のパッケージタイプ用に後で使用されてもよい。複数のモールド貫通ビアは、ダイを貫通して進むことなくパッケージ基板からコンポーネント基板への直接的な接続を可能にする。これに、シリコン貫通ビアによるダイへの接続、他のダイへの接続が続いてもよく、又は、コンポーネント基板内の受動部品に対して接地面を提供してもよい。
段階720において、コンポーネント基板はダイの裏面に取り付けられ、これにより、コンポーネント基板上の複数の接続点がダイの複数のビアと一列に整列する。これは、コンポーネント基板の複数の受動部品をダイの能動回路に接続する。段階724において、ダイおよび複数の受動部品はそれから、任意の所望のパッケージタイプを取得すべく、多様な異なる態様のいずれかで完成してもよい。段階722において、複数の追加のダイが任意に、第1ダイの反対側でコンポーネント基板に取り付けられてもよい。これは、複数の積み重ねダイ構成を可能にする。
図8は、本発明の1つの実装による、コンピューティングデバイス800を図示している。コンピューティングデバイス800は、基板802を収容する。基板802は、プロセッサ804と少なくとも1つの通信チップ806とを含むがこれらに限定されない、多数のコンポーネントを含んでもよい。プロセッサ804は、物理的且つ電気的に基板802に連結される。幾つかの実装において、少なくとも1つの通信チップ806はまた、物理的且つ電気的に基板802に連結される。更なる複数の実装において、通信チップ806はプロセッサ804の一部である。
その複数の用途に応じて、コンピューティングデバイス800は、物理的且つ電気的に基板802に連結されてもよく又は連結されなくてもよい、他の複数のコンポーネントを含んでもよい。これら他のコンポーネントは、これらに限定されないが、揮発性メモリ(例えばDRAM)808、不揮発性メモリ(例えばROM)809、フラッシュメモリ(不図示)、グラフィクスプロセッサ812、デジタルシグナルプロセッサ(不図示)、クリプトプロセッサ(不図示)、チップセット814、アンテナ816、タッチスクリーンディスプレイのようなディスプレイ818、タッチスクリーンコントローラ820、バッテリ822、オーディオコーデック(不図示)、ビデオコーデック(不図示)、電力増幅器824、グローバルポジショニングシステム(GPS)デバイス826、コンパス828、加速度計(不図示)、ジャイロスコープ(不図示)、スピーカ830、カメラ832、および、大容量記憶デバイス(ハードディスクドライブなど)810、コンパクトディスク(CD)(不図示)、デジタル多用途ディスク(DVD)(不図示)等を含む。これらのコンポーネントは、システム基板802に接続され、システム基板に搭載され、又は、複数の他のコンポーネントのいずれかと組み合わされる。
通信チップ806は、コンピューティングデバイス800への及びコンピューティングデバイス800からのデータ送信用の無線および/または有線通信を可能にする。「無線」という用語およびその複数の派生語は、非固体の媒体を介して変調電磁放射を使用することによりデータを通信し得る、複数の回路、複数のデバイス、複数のシステム、複数の方法、複数の技術、複数の通信チャンネル等を説明するのに使用されてもよい。その用語は、幾つかの実施形態においてはそうでないかもしれないが、複数の関連付けられたデバイスが如何なる有線も含まないことを示唆しているのではない。通信チップ806は、Wi−Fi(登録商標)(IEEE802.11 ファミリー)、WiMAX(登録商標)(IEEE802.16 ファミリー)、IEEE802.20、ロングタームエボリューション(LTE)、Ev−DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM(登録商標)、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、Bluetooth(登録商標)、Ethernet(登録商標)、それらの複数の派生だけでなく、3G、4G、5Gおよびそれ以上のものとして指定される任意の他の無線及び有線プロトコルを含むがこれらに限定されない、多数の無線又は有線の規格又はプロトコルのいずれかを実装してもよい。コンピューティングデバイス800は、複数の通信チップ806を含んでもよい。例えば、第1通信チップ806は、Wi−Fi(登録商標)およびBluetooth(登録商標)などの複数の近距離無線通信に専用化されてもよく、第2通信チップ806は、GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX(登録商標)、LTE、Ev−DOおよびその他などの複数の長距離無線通信に専用化されてもよい。
コンピューティングデバイス800のプロセッサ804は、プロセッサ804内にパッケージングされる集積回路ダイを含む。本発明の幾つかの実装において、プロセッサの集積回路ダイ、複数のメモリデバイス、複数の通信デバイス、又は、複数の他のコンポーネントは、所望されるならば、スーパーポーザ又はコンポーネント基板を使用して一緒にパッケージングされる1又は複数のダイを含む。「プロセッサ」という用語は、複数のレジスタおよび/またはメモリからの電子データを処理して、その電子データを、複数のレジスタおよび/またはメモリに格納され得る他の電子データへと変換する任意のデバイスまたはデバイスの一部を指してもよい。
様々な実装において、コンピューティングデバイス800は、ラップトップ、ネットブック、ノートブック、ウルトラブック、スマートフォン、タブレット、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ウルトラモバイルPC、携帯電話、デスクトップコンピュータ、サーバ、プリンタ、スキャナ、モニタ、セットトップボックス、エンターテイメントコントロールユニット、デジタルカメラ、ポータブル音楽プレーヤ、又は、デジタルビデオレコーダであってもよい。更なる複数の実装において、コンピューティングデバイス800は、データを処理する任意の他の電子デバイスであってもよい。
複数の実施形態が、マザーボード、特定用途向け集積回路(ASIC)、および/または、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を使用して相互接続された、1又は複数のメモリチップ、コントローラ、CPU(中央処理装置)、マイクロチップ、又は、集積回路の一部として実装されてもよい。
「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」、「様々な実施形態」等への複数の言及は、そのように説明される本発明の実施形態が特定の複数の特徴、構造、または特性を含んでもよいが、全ての実施形態が、必ずしも特定の複数の特徴、構造、または特性を含むわけではないことを示している。更に、幾つかの実施形態は、他の複数の実施形態に対して説明された複数の特徴の幾つかを有してもよく、全てを有してもよく、又は、1つも有さなくてもよい。
以下の説明および特許請求の範囲において、「連結」という用語は、その複数の派生語と伴に、使用されてもよい。「連結」は、2つ又はそれより多くの要素が、互いに協同する又はインタラクションを行うけれども、それらの間に介在する物理的又は電気的な複数のコンポーネントを有してもよい又は有さなくてもよい、ということを示すのに使用される。
以下の説明および特許請求の範囲において、「チップ」および「ダイ」という複数の用語は、パッケージングに及びコンピューティングデバイスでの使用に適している、任意のタイプの小型電子デバイス、マイクロメカニカルデバイス、アナログデバイス、又は、ハイブリッドスモールデバイスを指すのに、同じ意味で使用される。
特許請求の範囲において使用されるように、別途指定されない限り、「第1の」、「第2の」、「第3の」等の複数の序数形容詞を使用して共通の要素を説明することは、同様の複数の要素の異なる複数の例が参照されることを単に示すだけであって、そのように説明された複数の要素が、時間的に、空間的に、順番に、又は任意の他のやり方のいずれかで、与えられた順序で存在すべきであることを示唆する意図ではない。
複数の図面および前述の説明は、複数の実施形態の複数の例を提供している。当業者であれば、説明される複数の要素の1又は複数が、単一の機能的要素へと組み合わされてもよいことを理解するだろう。代替的に、特定の要素が複数の機能的要素へと分割されてもよい。1つの実施形態からの複数の要素は、他の実施形態に追加されてもよい。例えば、本明細書で説明される複数の処理の複数の順序は、変更されてもよく、本明細書で説明されるやり方に限定されない。更に、何れのフロー図の複数のアクションも、示される順序で実装されることを必要とせず、複数の機能の全てが必ずしも実行される必要がない。また、他の複数の機能に依存しないこれらの機能は、他の複数の機能と並行して実行されてもよい。複数の実施形態の範囲は、決して、これら特定の例によって限定されない。明細書において明示的に与えられたかどうかに拘らず、構造における複数の差異、寸法、及び、材料の使用などの様々な変形が可能である。複数の実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲によって与えられたものと、少なくとも同程度に広範である。
以下の複数の例は、更なる複数の実施形態に関する。異なる複数の実施形態の様々な特徴が、多様な異なる用途に適合すべく、包含された幾つかの特徴、及び、除外された他の複数の特徴と多様に組み合わされ得る。幾つかの実施形態は、半導体ダイ用のパッケージに関する。パッケージは、自身の前面の近くで能動回路を有し、前面の反対側に裏面を有する半導体ダイと、ダイの裏面の近くに存在するコンポーネント基板と、コンポーネント基板上に存在する複数の受動電気素子と、受動素子を能動回路に接続する導電性パスと、を備える。ダイは、前面と裏面との間にシリコン基板を有し、導電性パスは、裏面から能動回路へとダイを貫通するシリコン貫通ビアである。
更なる複数の実施形態において、コンポーネント基板は、ダイの裏面に接続される。 更なる複数の実施形態は、ダイの前面に接続されるパッケージ基板を含む。
更なる複数の実施形態において、コンポーネント基板は、ガラス、セラミックまたはシリコンの少なくとも1つから形成される。更なる複数の実施形態において、コンポーネント基板はシリコン基板を有し、複数の受動素子はシリコン基板と統合される。更なる複数の実施形態において、能動回路は無線周波数回路を含む。更なる複数の実施形態において、複数の受動素子は、複数のインダクタ、複数の変圧器、複数のキャパシタ、及び複数の抵抗器の少なくとも1つを有する。更なる複数の実施形態において、複数のキャパシタは複数の金属−絶縁体−金属キャパシタを有し、コンポーネント基板は絶縁体として機能する。更なる複数の実施形態において、複数のインダクタは、コンポーネント基板内に形成される複数の鉛直インダクタを含む。
幾つかの実施形態は、ダイの前面上に存在するビルドアップ層基板と、コンポーネント基板とビルドアップ層基板との間に存在するモールドコンパウンドと、モールドコンパウンドを貫通して受動素子をビルドアップ層基板に接続するモールド貫通ビアと、を含む。
更なる複数の実施形態において、半導体ダイは、モールドコンパウンドに埋め込まれる。更なる複数の実施形態は、第1半導体ダイの反対側におけるコンポーネント基板の側面上で、コンポーネント基板に接続される第2半導体ダイを含む。更なる複数の実施形態は、ダイの前面に接続されるパッケージ基板と、第2半導体ダイを第1半導体ダイから独立しているパッケージ基板に接続すべく、コンポーネント基板とパッケージ基板との間に存在するビアと、を含む。
更なる複数の実施形態において、コンポーネント基板は第1ダイの上方を横方向に延伸し、パッケージは、第1ダイを貫通して進むことなく電力をコンポーネント基板から第2ダイに伝送するビアを更に備える。
幾つかの実施形態は、コンポーネント基板上に複数の受動素子を形成する段階と、ダイの前面の複数の回路までダイの裏面を貫通する複数のビアを形成する段階と、複数の受動素子が複数のビアを通って複数の回路に接続されるようにコンポーネント基板をダイの裏面に取り付ける段階と、を含む方法に関する。
幾つかの実施形態は、ダイをモールドコンパウンドに埋め込む段階と、コンポーネント基板を取り付ける段階の前に、ダイの前面上にパッケージ基板を形成する段階と、を含む。幾つかの実施形態は、コンポーネント基板を取り付ける段階の前にダイの前面をパッケージ基板に取り付ける段階と、コンポーネント基板を取り付ける段階の後にダイの上方でパッケージ基板にカバーを取り付ける段階とを含む。
幾つかの実施形態は、ユーザインターフェースと、メモリと、パッケージング半導体ダイと、を備え、パッケージは、ダイの裏面の近くに存在するコンポーネント基板と、コンポーネント基板上に存在する複数の受動電気素子と、受動素子をダイの前面上に存在する能動回路に接続する導電性パスと、を有する、コンピューティングシステムに関する。幾つかの実施形態において、ダイは、前面と裏面との間にシリコン基板を含み、導電性パスは、裏面から能動回路へとダイを貫通するシリコン貫通ビアである。
更なる複数の実施形態は、プロセッサを含み、パッケージング半導体ダイは通信ダイであり、能動回路はアナログ無線周波数回路である。幾つかの実施形態において、パッケージング半導体ダイはシステムオンチップダイであり、コンピューティングシステムは、タッチスクリーンディスプレイを更に備え、ユーザインターフェースはタッチスクリーンディスプレイの中へと統合される。



  1. 半導体ダイ用のパッケージであって、
    自身の前面の近くで能動回路を有し、前記前面の反対側に裏面を有する半導体ダイと、
    前記ダイの前記裏面の近くに存在するコンポーネント基板と、
    前記コンポーネント基板上に存在する電気的な複数の受動素子と、
    前記受動素子を前記能動回路に接続する導電性パスと
    を備え、
    前記ダイは、前記前面と前記裏面との間にシリコン基板を有し、前記導電性パスは、前記裏面から前記能動回路へと前記ダイを貫通するシリコン貫通ビアである、
    パッケージ。

  2. 前記コンポーネント基板は、前記ダイの前記裏面に接続される、
    請求項1に記載のパッケージ。

  3. 前記ダイの前記前面に接続されるパッケージ基板を更に備える、
    請求項1または2に記載のパッケージ。

  4. 前記コンポーネント基板は、ガラス、セラミックまたはシリコンの少なくとも1つから形成される、
    請求項1から3のいずれか一項に記載のパッケージ。

  5. 前記コンポーネント基板はシリコン基板を有し、前記複数の受動素子は前記シリコン基板と統合される、
    請求項1から3のいずれか一項に記載のパッケージ。

  6. 前記能動回路は無線周波数回路を有する、
    請求項1から5のいずれか一項に記載のパッケージ。

  7. 前記複数の受動素子は、複数のインダクタ、複数の変圧器、複数のキャパシタ、及び複数の抵抗器の少なくとも1つを有する、
    請求項1から6のいずれか一項に記載のパッケージ。

  8. 前記複数のキャパシタは複数の金属−絶縁体−金属キャパシタを有し、前記コンポーネント基板は絶縁体として機能する、
    請求項7に記載のパッケージ。

  9. 前記複数のインダクタは、前記コンポーネント基板内に形成される複数の鉛直インダクタを含む、
    請求項8に記載のパッケージ。

  10. 前記ダイの前記前面上に存在するビルドアップ層基板と、
    前記コンポーネント基板と前記ビルドアップ層基板との間に存在するモールドコンパウンド、及び、前記モールドコンパウンドを貫通して前記受動素子を前記ビルドアップ層基板に接続するモールド貫通ビアと
    を更に備える、請求項1に記載のパッケージ。

  11. 前記半導体ダイは前記モールドコンパウンドに埋め込まれる、
    請求項10に記載のパッケージ。

  12. 前記半導体ダイの反対側における前記コンポーネント基板の側面上で、前記コンポーネント基板に接続される追加の半導体ダイを更に備える、
    請求項1から11のいずれか一項に記載のパッケージ。

  13. 前記ダイの前記前面に接続されるパッケージ基板と、
    前記追加の半導体ダイを前記半導体ダイから独立している前記パッケージ基板に接続すべく、前記コンポーネント基板と前記パッケージ基板との間に存在するビアと
    を更に備える、請求項12に記載のパッケージ。

  14. 前記コンポーネント基板は、前記ダイの上方を横方向に延伸し、前記パッケージは、前記ダイを貫通して進むことなく電力を前記コンポーネント基板から前記追加のダイに伝送するビアを更に備える、
    請求項12に記載のパッケージ。

  15. コンポーネント基板上に複数の受動素子を形成する段階と、
    ダイの前面の複数の回路まで前記ダイの裏面を貫通する複数のビアを形成する段階と、
    前記複数の受動素子が前記複数のビアを通って前記複数の回路に接続されるように前記コンポーネント基板を前記ダイの前記裏面に取り付ける段階と
    を含む、方法。

  16. 前記ダイをモールドコンパウンドに埋め込む段階と、
    前記コンポーネント基板を取り付ける段階の前に、前記ダイの前記前面上にパッケージ基板を形成する段階と
    を更に含む、請求項15に記載の方法。

  17. 前記コンポーネント基板を取り付ける段階の前に前記ダイの前記前面をパッケージ基板に取り付ける段階、及び、前記コンポーネント基板を取り付ける段階の後に前記ダイの上方で前記パッケージ基板にカバーを取り付ける段階を更に含む、
    請求項15または16に記載の方法。

  18. ユーザインターフェースと、
    メモリと、
    パッケージング半導体ダイと
    を備え、
    前記パッケージは、前記ダイの裏面の近くに存在するコンポーネント基板と、前記コンポーネント基板上に存在する電気的な複数の受動素子と、前記受動素子を前記ダイの前面上に存在する能動回路に接続する導電性パスと、を有し、
    前記ダイは、前記前面と前記裏面との間にシリコン基板を含み、前記導電性パスは、前記裏面から前記能動回路へと前記ダイを貫通するシリコン貫通ビアである、
    コンピューティングシステム。

  19. プロセッサを更に備え、
    前記パッケージング半導体ダイは通信ダイであり、前記能動回路はアナログ無線周波数回路である、
    請求項18に記載のコンピューティングシステム。

  20. 前記パッケージング半導体ダイはシステムオンチップダイであり、前記コンピューティングシステムは、タッチスクリーンディスプレイを更に備え、前記ユーザインターフェースは前記タッチスクリーンディスプレイの中へと統合される、
    請求項18に記載のコンピューティングシステム。

 

 

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【解決手段】該LEDディスプレイ画面は、駆動回路が設けられ、駆動回路の出力端が、第1の表面に位置する第1の正電極(202)及び第1の負電極(204)を含むLEDディスプレイ画面基板(200)と、入力端が、LEDウェハー(210)における第1の表面と対向して設けられる第2の表面に位置する第2の正電極(212)及び第2の負電極(214)を含む、第1の表面に位置するLEDウェハー(210)と、第1の正電極(202)と第2の正電極(212)、及び第1の負電極(204)と第2の負電極(214)とをそれぞれ接合して電気的に接続する第1の接合部材(222)及び第2の接合部材(224)と、を備える。該LEDディスプレイ画面により、関連技術において、従来の実装電球におけるクレードルのサイズに制限されてLEDディスプレイ画面における最小のドットピッチが大きすぎる技術的課題を解決する。
ディスプレイ及び製造方法が説明される。このディスプレイは、ピクセルのアレイを含む基板を含み得るものであり、各ピクセルは、複数のサブピクセルを含み、ピクセル内部の各サブピクセルは、異なる色の発光スペクトル用に設計されている。各サブピクセルの内部に、冗長性を提供するために、マイクロLEDデバイスの対のアレイが実装される。蛍光体粒子を備える波長変換層のアレイが、調整可能な色の発光スペクトルのために、マイクロLEDデバイスの対のアレイの上に形成される。
本発明はパワー半導体モジュール(10)に関する。パワー半導体モジュール(10)は、ハウジング(12)と、ハウジング(12)内部に配置された基板(24)とを含み、基板(24)の上に、少なくとも1つの導電路(15)が配置される。パワー半導体モジュール(10)はさらに、少なくとも1つのパワー半導体デバイス(14)を含む。少なくとも1つのパワー半導体デバイス(14)は、ハウジング(12)内部に配置され、導電路(15)上に配置されて電気的に接続される。パワー半導体モジュール(10)はさらに、半導体デバイス(14)に外部から接触するための少なくとも1つの接点を含む。モジュール(10)はさらに、ハウジング(12)内部に配置された自立型センサシステムを含む。センサシステムは、物理的パラメータまたは化学物質を検出するためのセンサと、センサによって提供されるデータをモジュール外部の受信者に無線送信するための送信装置と、必要なすべてのエネルギをセンサシステムに供給するためのエネルギ源とを含む。センサは、電流、電圧磁界、機械的応力および湿度を検出するためのセンサのうち少なくとも1つを含む。本発明に従って提供され得るパワー半導体モジュール(10)によれば、モジュール自体、その一部であり得るモジュール構成、および、このようなパワー半導体モジュール(10)を備えた電子装置についての信頼性および耐久性の改善が可能となる。
発光デバイス及び発光デバイスにマイクロLEDデバイスを組み込む方法が記載される。一実施形態では、発光デバイスは、バンク層内の反射バンク構造と、バンク層上にあり、かつ反射バンク構造の上方に上昇している導電ラインと、を含む。マイクロLEDデバイスが反射バンク構造内にあり、パッシベーション層がバンク層上及び反射バンク構造内のマイクロLEDデバイスの側方周囲にある。マイクロLEDデバイスの一部及びバンク層上の導電ラインは、パッシベーション層の頂面上方に突出する。
一実施形態において、半導体デバイスウエハ(10)は、電気コンポーネントを含むとともに、当該デバイスウエハ(10)の第1の面に電極(28)を有する。デバイスウエハ(10)の第1の面に、接合材料(32)(例えば、ポリマー又は金属)を用いて、透明なキャリアウエハ(30)が接合される。そして、キャリアウエハ(30)がデバイスウエハ(10)の機械的支持を提供しながら、デバイスウエハ(10)の第2の面が例えば薄化などの処理を施される。その後、レーザビームに、該ビームの波長に対して実質的に透明なキャリアウエハ(30)を通過させることによって、キャリアウエハ(30)がデバイスウエハ(10)から剥離される。ビームは接合材料(32)に突き当たり、それがビームのエネルギーを吸収して、接合材料(32)とキャリアウエハ(30)との間の化学結合を切断する。そして、解放されたキャリアウエハ(30)がデバイスウエハ(10)から除去され、残存する接合材料がデバイスウエハ(10)から取り除かれる。
いくつかの実装形態は、第1のダイおよび光レシーバを含む半導体デバイスを提供する。第1のダイは、光信号が裏側層を通って横切ることができるほど十分に薄い厚さを有する裏側層を含む。光レシーバは、第1のダイの裏側層を通るいくつかの光信号を受信するように構成される。いくつかの実装形態では、各光信号は、第2のダイに結合された対応する光エミッタから発生する。いくつかの実装形態では、裏側層は、ダイ基板である。いくつかの実装形態では、光信号は、裏側層の基板部分を横切る。第1のダイは、アクティブ層をさらに含む。光レシーバは、アクティブ層の一部である。いくつかの実装形態では、半導体デバイスは、光エミッタを含む第2のダイを含む。第2のダイは、第1のダイの裏側に結合される。
支持体上のナノワイヤのアレイを含む発光ダイオード(LED)デバイスの第1の領域に対してレーザーによってアブレーションをする方法が提供される。レーザーアブレーションによって、ナノワイヤの第1の導電型の半導体ナノワイヤコアに電気的に接続された支持体の導電層が露出され、LEDデバイスの第1の電極が形成される。実施形態において、ナノワイヤは、支持体の平面から少なくとも20°の角度で整列される。発光ダイオード(LED)構造は、第1の導電型のナノワイヤコアと接触する第1の電極と、ナノワイヤコアを取り囲む第2の導電型のシェルと接触する第2の電極とを含み、第1の電極及び/又は第2の電極の少なくとも一部は平坦である。
半導体アセンブリ // JP2016500474
半導体モジュール(20a)および冷却器(30a)を有するスタック(38)を備える半導体アセンブリ(10)であって、半導体モジュール(20a)は冷却器(30a)に接触して設けられる半導体アセンブリ(10)。クランピングアセンブリ(40)はスタックの両側面に力(F)を及ぼすように適合される。スタックには、その両側面の間にスルーホール(26、36)が設けられ、クランピングアセンブリ(40)の一部分はスタックのスルーホール(26、36)を通って延びる導電部を備える。これにより、より低いインダクタンスおよびより均一な電流分布などの改善された電気的特性を得つつ、コンパクトな機械的構成が提供される。
【選択図】図2
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