采用集成空腔滤波器的倒装芯片以及相关部件、系统和方法技术方案

公开了采用集成空腔滤波器的倒装芯片，其包括集成电路(IC)芯片，集成电路芯片包括半导体裸片和多个导电凸块。多个导电凸块互连至半导体裸片的至少一个金属层以提供限定内部谐振器空腔的导电“围栏”，该内部谐振器空腔用于提供倒装芯片中的集成空腔滤波器。内部谐振器空腔被配置为通过设置在半导体裸片中的内部层中的输入信号传输孔接收来自输入传输线的输入RF信号。内部谐振器空腔使输入RF信号谐振以生成包括输入RF信号的滤波RF信号的输出RF信号，并且通过设置在孔层中的输出传输孔将输出RF信号耦合在倒装芯片中的输出信号传输线上。

Flip chip and associated components, systems and methods using integrated cavity filters

An integrated flip chip using an integrated cavity filter, which includes an integrated circuit (IC) chip, is disclosed. The integrated circuit chip includes a semiconductor bare chip and a plurality of conductive bumps. A plurality of conductive blocks are interconnected to at least one metal layer of a semiconductor bare piece to provide a conducting \fence\ that defines an internal resonator cavity, which is used to provide an integrated cavity filter in the flip chip. The inner resonator cavity is configured to receive an input RF signal from the input transmission line by the input signal transmission hole set in the inner layer of the semiconductor bare piece. The inner resonator cavity causes the input RF signal to resonate to generate the output RF signal of the filtered RF signal including the input RF signal, and coupling the output RF signal to the output signal transmission line in the flip chip by setting an output transmission hole in the hole layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用集成空腔滤波器的倒装芯片以及相关部件、系统和方法优先权申请本申请要求于2015年9月14日提交的题为“FLIP-CHIPEMPLOYINGINTEGRATEDCAVITYFILTER,ANDRELATEDCOMPONENTS,SYSTEMS,ANDMETHODS”的美国专利申请序列号14/853,802的优先权，其内容通过参考结合于此。
本公开的技术总的来说涉及用于过滤射频(RF)信号的结构和方法，更具体地涉及用于过滤RF信号的空腔滤波器。
技术介绍
无线计算设备在当代社会变得普遍。这些计算设备接收和/或发送无线信号(诸如射频(RF)信号)，并且依赖于微处理器和其他集成电路(IC)来进行信号处理。在移动设备(如智能手机)和静止计算设备(诸如桌上型计算机)中，大体趋势朝向减小这些IC的尺寸。随着设备尺寸的减小，用于各个部件的可用空间也减小。还存在朝向在片上系统(SoC)中为移动设备提供集成电路的趋势。SoC是将计算机和其他电子系统的部件集成到单个芯片上的集成电路(IC)。SoC可以包含数字、模拟、混合信号以及通常都在单个芯片衬底上的射频功能。在包括SoC的许多IC中，RF滤波器通常被用于通过和/或阻挡RF信号中的特定频率或频带。例如，感兴趣的信号可以被包含在六十(60)千兆赫(GHz)频带中，但是设备天线可以接收RF频谱的显著更大部分上的频率。适当配置的RF滤波器可以使包含感兴趣的信号的频带通过，同时有效地拒绝或阻挡期望频带之上和之下的频率中包含的其他信号和噪声。通常期望RF滤波器尽可能通过期望通过频带中的更多信号，同时还尽可能多地阻挡外部频谱。不同类型的RF滤波器具有可变滤波质量水平，称为‘Q’因子(Q)，其与部分带宽成反比。虽然通常期望在具有最高‘Q’因子的电路中使用RF滤波器，但不同类型的RF滤波器还具有不同的缺陷，这会影响所使用RF滤波器的类型。例如，传统的波导类型的滤波器具有高Q因子，但是尺寸相对较大，因此不适合用于要求较小部件尺寸的许多IC。另一方面，传统的基于微带的滤波器是紧凑的且容易集成到半导体部件的硅层中，但基于微带的滤波器具有相对较低的Q因子，具有相对较高的信号损耗。基于微带的滤波器还会相对难以与附近部件隔离，由此导致与这些部件的不期望的耦合和干扰。具有高Q因子的另一种类型的RF滤波器是空腔滤波器。空腔滤波器采用被调谐到期望频率或频带的谐振腔，并且能够以低插入损耗使这些频带通过并且具有与附近部件的高隔离。然而，如果期望将空腔滤波器用于小封装或应用(诸如移动应用)的电路中，则必须具有提供谐振腔的空间。此外，用于谐振腔的尺寸与期望频带相关联，因此为限制空间和部件尺寸的移动应用和其他应用存在附加的设计挑战。
技术实现思路
具体实施方式中公开的方面包括采用集成空腔滤波器的倒装芯片。还公开了相关的部件、系统和方法。在一个方面中，提供了一种倒装芯片，其包括集成电路(IC)芯片，集成电路芯片包括半导体裸片和多个导电凸块。半导体裸片包括至少一个半导体层以及用于为至少一个半导体层提供互连的多个金属层。多个导电凸块互连到至少一个金属层。多个导电凸块提供导电“围栏”，其限定用于在倒装芯片中提供集成空腔滤波器的内部谐振器空腔。封装设计的这种布置允许倒装芯片被设计为包括集成高Q因子(Q)空腔滤波器，其相对于传统的倒装芯片设计具有很小的部件尺寸的增加或者没有部件尺寸的增加。关于这点，内部谐振器被配置为通过设置在倒装芯片中的内部层中的输入信号传输孔来接收来自输入传输线的输入RF信号。内部谐振器空腔使输入RF信号谐振以生成包括输入RF信号的滤波RF信号的输出RF信号，并且通过孔层中设置的输出传输孔将输出RF信号耦合在倒装芯片中的输出信号传输线上。然后，滤波RF信号可以通过金属层耦合至倒装芯片的半导体层中的内部电路用于处理。倒装芯片部件可以在设计阶段被定制，使得导电凸块限定具有与空腔滤波器相对应的尺寸的内部谐振器空腔，空腔滤波器被设计为过滤预定频带中的RF信号。关于这点，在一个方面中，公开了一种集成电路(IC)芯片。倒装芯片IC包括半导体裸片。半导体裸片包括至少一个半导体层。半导体层还包括多个金属层，用于为至少一个半导体层提供互连。半导体裸片还包括孔层，孔层包括被配置为使输入射频(RF)信号通过其中的输入信号传输孔以及被配置为使输出RF信号通过其中的输出信号传输孔。半导体裸片还包括设置在至少一个半导体层和孔层之间的至少一个后端制程互连层。至少一个后端制程互连层包括输入传输线，其被配置为通过输入信号传输孔传输输入RF信号。至少一个后端制程互连层还包括输出传输线，其被配置为通过输出信号传输孔接收输出RF信号。倒装芯片IC还包括互连到至少一个金属层的多个导电凸块，多个导电凸块和孔层限定内部谐振器空腔。内部谐振器空腔被配置为通过输入信号传输孔接收来自输入传输线的输入RF信号，使输入RF信号谐振以生成包括输入RF信号的滤波RF信号的输出RF信号，并且通过输出信号传输孔将输出RF信号耦合在输出传输线上。在另一方面中，公开了一种集成电路(IC)芯片。倒装芯片IC包括用于在半导体裸片中提供至少一个半导体层的装置。倒装芯片IC还包括用于提供多个金属层的装置，其用于提供至用于提供半导体层的装置的互连。倒装芯片IC还包括用于提供孔层的装置，孔层包括被配置为使输入射频(RF)信号通过其中的输入信号传输孔以及被配置为使输出RF信号通过其中的输出信号传输孔。倒装芯片IC还包括用于提供至少一个后端制程互连层的装置，该至少一个后端制程互连层设置在至少一个半导体层和孔层之间。至少一个后端制程互连层包括被配置为通过输入信号传输孔发送输入RF信号的输入传输线。至少一个后端制程互连层还包括被配置为通过输出信号传输孔接收输出RF信号的输出传输线。倒装芯片IC还包括用于提供多个导电连接件的装置，该多个导电连接件被互连到至少一个金属层。倒装芯片IC还包括用于从用于提供多个导电连接件的装置和用于提供孔层的装置提供内部谐振器空腔的装置，用于提供内部谐振器空腔，以便通过输入信号传输孔接收来自输入传输线的输入RF信号，使输入RF信号谐振以生成包括输入RF信号的滤波RF信号的输出RF信号，并且通过输出信号传输孔将输出RF信号耦合在输出传输线上。在另一方面中，公开了一种形成倒装芯片IC的方法。该方法包括提供至少一个半导体层。该方法还包括在至少一个半导体层上方设置多个金属层，用于提供至该至少一个半导体层的互连。该方法还包括在多个金属层上方设置至少一个后端制程互连层。至少一个后端制程互连层包括被配置为发送输入RF信号的输入传输线。至少一个后端制程互连层还包括被配置为接收输出RF信号的输出传输线。该方法还包括在至少一个后端制程互连层上方设置孔层，孔层包括被配置为使输入RF信号通过其中的输入信号传输孔以及被配置为使输出RF信号通过其中的输出信号传输孔。该方法还包括在孔层上方设置多个导电凸块，该多个导电凸块被互连到至少一个金属层，该多个导电凸块和孔层限定内部谐振器空腔。内部谐振器空腔被配置为通过输入信号传输孔接收来自输入传输线的输入RF信号，使输入RF信号谐振以生成包括输入RF信号的滤波RF信号的输出RF信号，并且通过输出信号传输孔将输出RF信号耦合在输出传输线上。在另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装芯片集成电路(IC)，包括：半导体裸片，包括：至少一个半导体层；多个金属层，用于为所述至少一个半导体层提供互连；孔层，包括被配置为使输入射频(RF)信号通过其中的输入信号传输孔以及被配置为使输出RF信号通过其中的输出信号传输孔；和至少一个后端制程互连层，设置在所述至少一个半导体层和所述孔层之间，所述至少一个后端制程互连层包括：输入传输线，被配置为通过所述输入信号传输孔发送所述输入RF信号；和输出传输线，被配置为通过所述输出信号传输孔接收所述输出RF信号；以及多个导电凸块，互连至所述至少一个金属层，所述多个导电凸块和所述孔层限定内部谐振器空腔；所述内部谐振器空腔被配置为通过所述输入信号传输孔接收来自所述输入传输线的所述输入RF信号，使所述输入RF信号谐振以生成包括所述输入RF信号的滤波RF信号的输出RF信号，并且通过所述输出信号传输孔将所述输出RF信号耦合在所述输出传输线上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.14 US 14/853,8021.一种倒装芯片集成电路(IC)，包括：半导体裸片，包括：至少一个半导体层；多个金属层，用于为所述至少一个半导体层提供互连；孔层，包括被配置为使输入射频(RF)信号通过其中的输入信号传输孔以及被配置为使输出RF信号通过其中的输出信号传输孔；和至少一个后端制程互连层，设置在所述至少一个半导体层和所述孔层之间，所述至少一个后端制程互连层包括：输入传输线，被配置为通过所述输入信号传输孔发送所述输入RF信号；和输出传输线，被配置为通过所述输出信号传输孔接收所述输出RF信号；以及多个导电凸块，互连至所述至少一个金属层，所述多个导电凸块和所述孔层限定内部谐振器空腔；所述内部谐振器空腔被配置为通过所述输入信号传输孔接收来自所述输入传输线的所述输入RF信号，使所述输入RF信号谐振以生成包括所述输入RF信号的滤波RF信号的输出RF信号，并且通过所述输出信号传输孔将所述输出RF信号耦合在所述输出传输线上。2.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，其中，所述内部谐振器空腔的尺寸对应于预定RF频带，使得所述内部谐振器空腔被配置为使所述输入RF信号的频率在所述预定RF频带中谐振以生成所述滤波RF信号。3.根据权利要求2所述的倒装芯片IC，其中，所述预定RF频带具有六十(60)千兆赫(GHz)的中心频率。4.根据权利要求2所述的倒装芯片IC，其中，所述内部谐振器空腔在与所述孔层平行的平面中具有基本为矩形的截面。5.根据权利要求4所述的倒装芯片IC，其中，所述基本为矩形的截面具有与所述预定RF频带的中心频率的基模的1/2相对应的宽度尺寸。6.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，其中，所述多个导电凸块包括多个焊球。7.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，其中，所述多个导电凸块被配置为与外部电路的互补接触件互连，使得所述孔层、所述多个导电凸块以及所述外部电路的至少一部分在所述内部谐振器空腔周围限定法拉第笼。8.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，其中，所述输出传输线与所述多个金属层互连。9.根据权利要求8所述的倒装芯片IC，其中，所述输出传输线经由所述多个金属层与所述多个导电凸块中的至少一个导电凸块互连。10.根据权利要求8所述的倒装芯片IC，其中，所述输入传输线与所述多个金属层互连。11.根据权利要求10所述的倒装芯片IC，其中，所述输入传输线经由所述多个金属层与所述多个导电凸块中的至少一个导电凸块互连。12.根据权利要求11所述的倒装芯片IC，其中，所述输出传输线经由所述多个金属层与所述多个导电凸块中的至少一个导电凸块互连。13.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，其中，所述孔层限定所述半导体裸片的外表面，其中所述输入信号传输孔和所述输出信号传输孔形成在所述半导体裸片的所述外表面中。14.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，其中，所述至少一个后端制程互连层与所述孔层相邻，所述输入传输线的至少一部分与所述输入信号传输孔相邻，并且所述输出传输线的至少一部分与所述输出信号传输孔相邻。15.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，还包括电感拦截器，所述电感拦截器包括互连在所述输入传输线和所述输出传输线之间的至少一个电感器。16.根据权利要求15所述的倒装芯片IC，其中，所述至少一个电感器设置在所述半导体裸片的所述多个金属层中的至少一个金属层中。17.根据权利要求15所述的倒装芯片IC，还包括电容拦截器，所述电容拦截器包括互连在所述输入传输线和所述输出传输线之间的与所述电感器并联的至少一个电容器。18.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，还包括电容拦截器，所述电容拦截器包括互连在所述输入传输线和所述输出传输线之间的至少一个电容器。19.根据权利要求18所述的倒装芯片IC，其中，所述至少一个电容器设置在所述半导体裸片的所述多个金属层中的至少一个金属层中。20.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，其中，所述半导体裸片包括片上系统(SoC)，所述片上系统具有被配置为以自包含方式互操作的多个功能元件。21.根据权利要求1所述的倒装芯片IC，被集成到从由以下设备组成的组中选择的设备中：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、移动电话、蜂窝电话、计算机、便携式计算机、桌上型计算机、个人数字助理(PDA)、监控器、计算机监控器、电视机、调谐器、无线电、卫星无线电、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、数字视频盘(DVD)播放器和便携式数字视频播放器。22.一种倒装芯片集成电路(IC)，包括：用于在半导体裸片中提供至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·JH·李，宋英奎，乔跃明，崔桑兆，张晓楠，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US