具有集成电压调节器的集成电路封装制造技术

公开了各种半导体芯片装置及其制造方法。在一个方面，提供了一种设备，所述设备包括：具有第一多个导体迹线(165d、165e)的第一再分布层(RDL)结构(172)；在所述第一RDL结构上的第一模制层(120)；在所述第一模制层中的多个导电柱(205a、205b)，所述导电柱中的每一个包括第一端和第二端；在所述第一模制层上的第二RDL结构(115)，所述第二RDL结构具有第二多个导体迹线(165a、165b)，并且其中所述导电柱(205b、205c)中的一些电连接在所述第一多个导体迹线中的一些与所述第二多个导体迹线中的一些之间以提供第一电感线圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成电压调节器的集成电路封装专利技术背景传统的集成电路通常在半导体衬底或管芯上实施，所述半导体衬底或管芯由小的通常为矩形的半导体材料(通常是硅)组成，外形具有两个相对的主侧面。管芯的有源电路集中在两个主侧面中的一者附近。传统管芯通常安装在某种形式的衬底上，例如封装衬底或印刷电路板。管芯与底层衬底或板之间的导电性是通过各种传统机制建立的。在所谓的倒装芯片配置中，管芯的有源电路侧设置有多个导体球或凸块，这些导体球或凸块被设计成与位于衬底或电路板上的对应多个导体焊垫建立冶金接合。管芯被翻转并固定在底层衬底上，其中有源电路面朝下。执行随后的热处理以在凸块与焊垫之间建立必要的冶金接合。倒装芯片安装策略的主要优势之一是集成电路与衬底之间的电通路相对较短。这些相对较低电感的通路为电子装置提供了高速性能。从一些外部电源向衬底或电路板供电，所述外部电源可能在系统板上或连接到系统板。输入功率通常由系统板上的电压调节器产生。3.3伏稳定电压是当今集成电路电源的典型代表。然而，传统的半导体芯片通常需要不同电压水平的功率。从比如3.3伏输入提供稳定的步降电压可以产生惊人的高电流。例如，集成电路在100瓦特和1伏下操作可能会消耗近100安培的电流。传统的电压调节器通常包括电感器和根据某种算法对电感器进行充电和放电的开关逻辑。附图说明通过阅读以下详细描述并参考附图，本专利技术的上述和其他优点将变得显而易见，在附图中：图1是半导体芯片装置的示例性布置的示图；图2是图1所示装置的一部分的截面图；图3是示例性集成电压调节器的示意图；图4是电感器的示例性布置的示图；图5是电感器的替代示例性布置的示图；图6是多个电感器的替代示例性布置的示图；图7是描述用于制造半导体装置的载体晶片的示例性处理的截面图；图8是示例性载体晶片的示图；图9是类似于图7的截面图，但描绘了制造多个导电柱的示例性处理；图10是类似于图9的截面图，但描绘了制造多个导电柱的示例性附加处理；图11是类似于图10的截面图，但描绘了定位可选的高磁导率电感器磁芯的示例性处理；图12是类似于图11的截面图，但描绘了在导电柱周围制造模制层的示例性处理；图13是类似于图12的截面图，但描绘了制造模制层的示例性附加处理；图14是类似于图13的截面图，但描绘了在模制层上制造再分布层(RDL)结构的示例性处理；图15是类似于图14的截面图，但描绘了在RDL结构上安装一个或多个半导体芯片的示例性处理；图16是类似于图15的截面图，但描绘了制造互连部的示例性处理；图17是类似于图16的截面图，但描绘了附接切割胶带和执行分割的示例性处理。具体实施方式提供稳定电压的一种潜在的常规解决方案是将调节电感器结合到半导体芯片中。然而，用于高电流应用的集成电感器需要极其低电阻的厚金属，而这在当今的半导体芯片处理技术中通常是不存在的。例如，当前的CMOS工艺会形成电阻过高的顶部金属层，无法在没有不可接受的I2R损耗的情况下用作电感器。一些传统设计将磁芯电感器结合到半导体芯片中。由于设备几何形状，此类装置可能具有电流限制。还有其他设计使用安装到封装衬底表面的电感器，尽管伴随着与从电感器到需要稳定电压的芯片输入/输出(I/O)的路径长度相关联的性能损失。所公开的布置提供具有集成电压调节器的半导体芯片封装。电压调节器是通过将导电柱放置在模制层中并使用那些导电柱以及在柱的相对侧上的导体迹线来提供一个或多个电感线圈而制造的。模制层夹在再分布层(RDL)结构之间，并且一个或多个半导体芯片安装在RDL结构中的一者上。这种电感线圈类似于螺线管配置，其中线圈轴定向成使得所产生的磁场不会朝向半导体芯片投射。导电柱产生较小的I2R损耗。电感线圈不占用封装衬底上的空间。模制层是电绝缘的，这形成低耦合损耗。此外，电感线圈可以基本上同轴并嵌套以产生多个相。根据本专利技术的一个方面，提供一种设备，所述设备包括：具有第一多个导体迹线的第一再分布层(RDL)结构；在第一RDL结构上的第一模制层；在第一模制层中的多个导电柱，所述导电柱中的每一个包括第一端和第二端；在所述第一模制层上的第二RDL结构，所述第二RDL结构具有第二多个导体迹线，并且其中所述导电柱中的一些电连接在所述第一多个导体迹线中的一些与所述第二多个导体迹线中的一些之间以提供第一电感线圈。所述设备包括连接到电感器以提供电压调节器的控制和开关逻辑。所述设备包括安装在第二RDL结构上的第一半导体芯片所述设备，其中所述第一半导体芯片包括连接到电感器以提供电压调节器的控制和开关逻辑。所述设备包括在第二RDL结构上的第二模制层，所述第二模制层至少部分地包封第一半导体芯片。所述设备包括电路板，所述设备安装在所述电路板上。所述设备包括位于第一电感线圈内部的高磁导率磁芯。所述设备，其中所述导电柱中的其他导电柱电连接在第一多个导体迹线中的其他导体迹线与第二多个导体迹线中的其他导体迹线之间以提供第二电感线圈。所述设备，其中第二电感线圈与第一电感线圈基本上同轴。根据本专利技术的另一方面，提供一种半导体芯片装置，所述装置包括：具有第一多个导体迹线的第一再分布层(RDL)结构；在第一RDL结构上的第一模制层；在第一模制层中的多个导电柱，所述导电柱中的每一个包括第一端和第二端；在所述第一模制层上的第二RDL结构，所述第二RDL结构具有第二多个导体迹线，其中所述导电柱中的一些电连接在所述第一多个导体迹线中的一些与所述第二多个导体迹线中的一些之间以提供第一电感线圈；以及安装在第二RDL结构上的第一半导体芯片，所述第一半导体芯片具有连接到第一电感线圈以提供集成电压调节器的电压调节器开关和控制逻辑。半导体芯片装置包括安装在第二RDL结构上的第二半导体芯片，集成电压调节器可用于向第二半导体芯片供应稳定电压。半导体芯片装置包括在第二RDL结构上的第二模制层，所述第二模制层至少部分地包封第一半导体芯片。半导体芯片装置包括电路板，所述半导体芯片装置安装在所述电路板上。半导体芯片装置包括位于第一电感线圈内部的高磁导率磁芯。所述半导体芯片装置，其中所述导电柱中的其他导电柱电连接在第一多个导体迹线中的其他导体迹线与第二多个导体迹线中的其他导体迹线之间以提供第二电感线圈。所述半导体芯片装置，其中第二电感线圈与第一电感线圈基本上同轴。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造方法，包括制造具有第一多个导体迹线的第一再分布层(RDL)结构；在第一RDL结构上制造第一模制层；在第一模制层中制造多个导电柱，所述导电柱中的每一个包括第一端和第二端；在所述第一模制层上制造第二RDL结构，所述第二RDL结构具有第二多个导体迹线；以及将所述导电柱中的一些电连接在所述第一多个导体迹线中的一些与所述第二多个导体迹线中的一些之间以提供第一电感线圈。所述方法包括将控制和开关逻辑连接到电感器以提供电压调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，其包括：/n具有第一多个导体迹线(165d、165e)的第一再分布层(RDL)结构(172)；/n在所述第一RDL结构上的第一模制层(120)；/n在所述第一模制层中的多个导电柱(205a,205b)，所述导电柱中的每一个包括第一端和第二端；/n在所述第一模制层上的第二RDL结构(115)，所述第二RDL结构具有第二多个导体迹线(165a、165b)；并且/n其中所述导电柱(205b,205c)中的一些电连接在所述第一多个导体迹线中的一些与所述第二多个导体迹线中的一些之间以提供第一电感线圈(155)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190328 US 16/367,7311.一种设备，其包括：
具有第一多个导体迹线(165d、165e)的第一再分布层(RDL)结构(172)；
在所述第一RDL结构上的第一模制层(120)；
在所述第一模制层中的多个导电柱(205a,205b)，所述导电柱中的每一个包括第一端和第二端；
在所述第一模制层上的第二RDL结构(115)，所述第二RDL结构具有第二多个导体迹线(165a、165b)；并且
其中所述导电柱(205b,205c)中的一些电连接在所述第一多个导体迹线中的一些与所述第二多个导体迹线中的一些之间以提供第一电感线圈(155)。


2.如权利要求1所述的设备，其包括连接到电感器以提供电压调节器的控制和开关逻辑(239.241)。


3.如权利要求1所述的设备，其包括安装在所述第二RDL结构上的第一半导体芯片(130)。


4.如权利要求3所述的设备，其中所述第一半导体芯片包括连接到所述电感器以提供电压调节器的控制和开关逻辑(192)。


5.如权利要求3所述的设备，其包括在所述第二RDL结构上的第二模制层(125)，
所述第二模制层至少部分地包封所述第一半导体芯片。


6.如权利要求1所述的设备，其包括电路板(110)，所述设备安装在所述电路板上。


7.如权利要求1所述的设备，其包括位于所述第一电感线圈内部的高磁导率磁芯(230)。


8.如权利要求1所述的设备，其中所述导电柱中的其他导电柱(205a、205c)电连接在所述第一多个导体迹线中的其他导体迹线与所述第二多个导体迹线中的其他导电迹线之间以提供第二电感线圈。


9.如权利要求8所述的设备，其中所述第二电感线圈与所述第一电感线圈基本上同轴。


10.一种半导体芯片装置，其包括：
具有第一多个导体迹线(165d、165e)的第一再分布层(RDL)结构(172)；
在所述第一RDL结构上的第一模制层(120)；
在所述第一模制层中的多个导电柱(205a、205b)，所述导电柱中的每一个包括第一端和第二端；
在所述第一模制层上的第二RDL结构(115)，所述第二RDL结构具有第二多个导体迹线(165a、165b)；
其中所述导电柱(205b、205c)中的一些电连接在所述第一多个导体迹线中的一些与所述第二多个导体迹线中的一些之间以提供第一电感线圈；以及
安装在所述第二RDL结构上的第一半导体芯片(130)，所述第一半导体芯片具有连接到所述第一电感线圈以提供集成电压调节器的电压调节器开关和控制逻辑(192)。


11.如权利要求10所述的半导体芯片装置，其包括安装在所述第二RDL结构上的第二半导体芯片(135)，所述集成电压调节器能够用于向所述第二半导体芯片供应稳定电压。

【专利技术属性】
技术研发人员：米林德·S·巴格瓦特，拉胡尔·阿加瓦尔，郑家豪，
申请(专利权)人：超威半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US