TSV连接的背侧去耦制造技术

一种装置，包括：管芯，管芯包括从管芯的器件侧延伸至管芯的背侧的多个穿硅过孔(TSV)；以及去耦电容器，去耦电容器耦合到TSV。一种方法，包括：提供管芯，管芯包括从管芯的器件侧延伸至管芯的背侧的多个穿硅过孔(TSV)；将去耦电容器耦合到管芯的背侧。一种装置，包括：计算设备，计算设备包括封装体，封装体包括包含有器件侧和背侧的微处理器，其中穿硅过孔(TSV)从器件侧延伸至背侧，以及去耦电容器，去耦电容器耦合到管芯的背侧；以及印刷电路板，其中，封装体耦合到印刷电路板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
集成电路结构。
技术介绍
当前的微处理器能够引起在非常短的时间内(常常快于10纳秒(ns))出现的大的负载瞬变。为了避免可能导致执行错误的电压下降，微处理器功率输送网通常包含高频去耦电容器，这些高频去耦电容器稳健地邻接至微处理器管芯，或者被集成到管芯自身中。这对于将来的工艺节点会趋向于变得更加困难，因为预期器件密度将显著地增大，而预期负载瞬变的幅度和速度将保持大致相同。对应地，对于每个新的工艺节点而言，在缩小了大约50％的区域中将会需要相同量的功率输送去耦。在过去和当前的产品上通常使用两种解决方案(有时被组合)。第一种解决方案是将多个陶瓷电容器放置在管芯侧上、焊盘侧上、或者嵌入封装体衬底中。电容器使用宽的电源面或者通过密集阵列的镀覆通孔(PTH)连接到管芯。这提供了大量的去耦电容，但是响应速度根本上受限于电容器与管芯的物理距离以及电容器所连接到的管芯的面积，这会降低将来工艺节点的有效性并导致较大的电压下降。第二种解决方案是在管芯上实现金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。MIM电容器几乎立即地对局部负载瞬变进行响应，但是具有有限的电荷储存容量。理想地，MIM密度将会与器件密度成反比，但这在实践中已证实是具有挑战性的，因此存在使MIM密度保持恒定的趋势。附图说明图1示出了封装体组件的实施例的横截面侧视图，其中封装体组件包括具有穿硅过孔(TSV)的管芯以及连接到管芯的背侧(backside)的MIM电容器。图2示出了图1的结构的俯视图。图3示出了封装体组件的另一个实施例的横截面侧视图，其中封装体组件包括管芯以及连接到管芯的去耦电容器。图4示出了封装体组件的另一个实施例的横截面侧视图，其中封装体组件包括管芯以及连接到管芯的背侧的去耦电容器。图5示出了计算设备的实施例。具体实施方式一种包括穿硅过孔(TSV)管芯以及连接到TSV的至少一个去耦电容器的装置被描述为包含该装置以及将去耦电容器连接到管芯(例如，TSV管芯)的背侧的方法的封装体结构和计算设备。实施例包括被实现在管芯的背侧上并与TSV连接的、用于微处理器(或芯片组)的去耦电容器。管芯减薄至代表性地100微米数量级的管芯厚度通常意味着个体TSV的长度会是小的，因此TSV阵列会具有相对低的电感，从而允许非常快速的瞬变响应。实施例包括：在管芯的背侧上的(多个)电容器，其被实现为管芯自身的背面上的MIM电容器层(与背侧的再分布层类似地构造)；被置于管芯的顶部上的阵列电容器；或者使用实现在堆叠的管芯上的MIM或器件电容器(例如，使用被添加到存储器管芯的MIM层)。所描述的实施例提供了去耦电容的显著增加，这在非常高的速度下是有效的，以便在不需要昂贵的MIM缩放(scaling)的情况下产生对于将来工艺节点而言相等或减小的电压下降。图1示出了封装体组件的实施例，其中封装体组件包括TSV管芯和连接到管芯的背侧的MIM电容器以及用作为MIM的导电层的背侧金属化/分布层。参考图1，结构100包括具有器件侧115和背侧120的管芯110。在该实施例中，管芯110是TSV管芯，其包括TSV125，TSV125从器件侧115延伸至背侧120并且界定背侧上的接触点127。接触点为器件(例如在该实施例中，MIM电容器)提供连接点。接触点可以位于对应的TSV的位置处。替代地，可以提供导电金属化层或分布层(例如，铜迹线)，以传送与管芯110的背侧120相关联的区域中的一个或多个接触点的位置，以便连接到器件。将诸如去耦电容器(例如，MIM电容器)之类的器件直接连接到由TSV界定的接触点包括：将该电容器连接到位于对应的TSV的位置处或者通过金属化层被路由到背侧120上的不同位置处的接触点。在该实施例中，被连接到管芯110的背侧120上的接触点的一部分是MIM电容器。更具体而言，MIM电容器130由以下各项构成：例如铜的金属层135，例如具有大于二氧化硅(“高k电介质材料”)的电介质常数的电介质材料(例如，基于铪的电介质(例如，氧化铪))的绝缘体140；以及例如铜的金属层145。在一个实施例中，通过例如形成图案并引入铜材料(通过例如化学沉积晶种材料、随后在暴露出的晶种区域上电镀铜金属)，在背侧金属化工艺中引入金属层135。可以通过沉积(例如，化学气相沉积)来形成绝缘体140。可以通过针对金属层135所描述的铜引入工艺来形成金属层145。在管芯的背侧上的MIM130可以占据管芯的背侧的区域中的一部分(包括整个部分)。在一个实施例中，除了在管芯110的背侧120上的MIM130之外，还可以存在连接到接触点127与TSV125的其它器件，这些其它器件或者与MIM130相邻或者在MIM130上方(例如，通过穿过MIM130的路由互连件连接)。图1还示出了在管芯110的器件侧115上的MIM150。在一个实施例中，MIM150包括：例如铜的金属层155；例如高k电介质(例如，氧化铪)的电介质层160；以及例如铜的金属层165。在一个实施例中，MIM150可以根据用于形成MIM130的类似工艺，形成在器件侧的最终金属层(N)中作为金属层165，其中金属层165通过例如在倒数第二金属层(N-1)与金属层155和金属层165中的每一层之间的单独的导电过孔来连接到倒数第二金属层。与MIM130的情况一样，MIM150可以占据管芯110的器件侧115的一部分(包括整个部分)。被布置在金属层165上的是电介质层(未示出)以及导电接触点。在一个实施例中，器件互连件可以从管芯110的器件侧115延伸通过MIM150的金属层165至接触盘。当这种互连件延伸通过MIM150时，它们与MIM150电隔离。可选地，连接到互连件的导电金属化层或分布层(例如，铜迹线)然后可以被布置在金属层165上的电介质层上。金属化层用于置放接触点以便连接到另一个衬底，例如封装体170。图1示出了电介质材料的外部钝化层167，其中外部钝化层167覆盖任何金属化层(例如，铜迹线)并具有至接触盘的开口，以允许这种互连件连接到焊料连接部180。如图1中所示出的，在该实施例中，管芯110通过焊料连接部180连接到封装体170。图1中的插图示出了MIM150的另一个实施例。在该实施例中，可以通过以下步骤来形成MIM150：在最终金属层155上沉积电介质层(电介质层1552)，随后沉积钽金属层(层1553)、MIM电介质层150、第二钽层(层1653)、电介质层1652以及铜层1651。导电过孔单独地形成至层1553与层1653。可以使用类似的配置和工艺在管芯110的背侧上形成MIM130。图2示出了图1的结构100的俯视图。图2示出了连接到封装体170的管芯110，并示出了与连接到MIM130的对应的TSV125相关联的接触点127。图3示出了封装体的另一个实施例的横截面侧视图，其中封装体包括管芯以及连接到管芯的去耦电容器，管芯和去耦电容器转而连接到封装体衬底。在该实施例中，通过被置于管芯的背侧上的阵列电容器来实现去耦电容。参考图3，组件200包括具有器件侧215与背侧220的管芯210。管芯210还包括TSV225，其中TSV225从器件侧215延伸至背侧220并连接到或界定背侧上的接触点。在管芯210的器件侧215上的是MIM250本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：管芯，所述管芯包括从所述管芯的器件侧延伸至所述管芯的背侧的多个穿硅过孔(TSV)；以及去耦电容器，所述去耦电容器耦合到所述TSV。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：管芯，所述管芯包括从所述管芯的器件侧延伸至所述管芯的背侧的多个穿硅过孔(TSV)；以及去耦电容器，所述去耦电容器耦合到所述TSV。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述去耦电容器包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述TSV界定所述管芯的所述背侧上的接触点，并且所述MIM电容器包括直接耦合到所述接触点的金属-电介质-金属层。4.根据权利要求2所述的装置，还包括次级管芯，其中，所述MIM电容器形成在所述次级管芯上。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述TSV界定所述管芯的所述背侧上的接触点，并且所述MIM电容器的金属层耦合到所述接触点。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述MIM电容器的第一层通过焊料连接部耦合到所述接触点。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述TSV界定所述管芯的所述背侧上的接触点，并且所述去耦电容器包括耦合到所述接触点的陶瓷阵列电容器。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述陶瓷阵列电容器通过焊料连接部耦合到所述接触点。9.根据权利要求1所述的装置，还包括位于所述管芯的器件侧的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。10.一种方法，包括：提供管芯，所述管芯包括从所述管芯的器件侧延伸至所述管芯的背侧的多个穿硅过孔(TSV)；以及将去耦电容器耦合到所述管芯的所述背侧。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述去耦电容器包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述TSV界定所述管芯的所述背侧上的接触点，并且耦合所述MIM电容器包括：将所述MIM的金属层直接耦合到所述接触点。13.根据权利要求11所述的方法，其中，将去耦电容器耦合到所述管芯的所述背侧包括：将次级管芯耦合到所述管芯的所述背侧，并且所述MIM电容器形成在所述次级管芯上。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述TSV界定所述管芯的所述背侧上的接触点，并且所述MIM电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·J·兰贝特，R·L·赞克曼，T·N·奥斯本，C·A·加勒尔，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US