电子器件及其承载衬底制造技术

一种电子器件（１００），包括集成电路（１０）和具有底部和顶部导电层的承载衬底（２０），并且设有电源、接地端和信号传输连接。为了能够使用一个以上的电源电压，将集成电路（１０）细分成核心功能块（１１０）和外围功能块（２１０），并且将承载衬底（２０）细分成相应的核心区域（３１）和外围区域（３２）。核心和外围的接地连接通过承载衬底（２０）中的互连（２２）相互耦合。特别地，该互连是接地平面，并且允许为用于外围的信号传输的互连提供传输线特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电子器件，其包括至少一个半导体器件，在一侧面上设有多个键合焊盘；以及由电介质材料制成的承载衬底，其具有第一侧面和相对的第二侧面，它们各自设有导电层，在所述第一侧面上存在有适合于耦合到所述至少一个半导体器件的键合焊盘的键合焊盘，并且在所述第二侧面上设置用于外部耦合的接触焊盘，根据期望的图案电互连接触焊盘和键合焊盘，限定接触焊盘的第一部分用于接地连接，限定接触焊盘的第二部分用于电源连接，并且限定接触焊盘的第三部分用于信号传输。本专利技术还涉及用于这种电子器件的承载衬底。从US-A 6,448,639中获知这种电子器件和这种承载衬底。该公知的器件被称为球栅阵列封装。对于各种集成电路来说这种封装是众所周知的，并且具有重要的优点容易布置在具有焊料球的外部承载体上，且具有提供大量接触焊盘的能力，并由此有非常多的信号连接，通常被称为I/O路径。所述公知的承载衬底设有两个导电层，其具有减小这种封装的成本价格的优点。接触焊盘用于接地和电源连接的第一和第二部分设置在承载衬底的第一侧面上的相应键合焊盘的正下方。将这些键合焊盘实施为同心的接地和电源环。由于这种结构在键合焊盘与相应的接触焊盘之间的连接是很短的，这导致寄生电感减小并由此带来更好的电性能。该公知器件的缺点是其利用单一的电源电压来进行供电。特别是对于允许以模拟和数字两种方式对信号进行处理的集成电路、所谓的混合信号IC来说，优选具有更多的电源电压。这对于其他集成电路来说也是有利的，因为集成电路中的不同功能元件可以具有适合于各自功能元件的电源电压。否则在电源电压与功能元件之间存在失配，这会导致散热增强并由于栅极氧化物的低绝缘厚度h而引起过电压应力。然而，热管理是当前集成电路设计中的主要问题之一，并且散热增强是不合需要的。因此，本专利技术的第一目的是提供一种在开篇段落中所述类型的电子器件，包括用于提供不同电源电压的装置，然而作为承载衬底中互连的结果，其展现出有限的寄生电感。第二目的是提供适合于这种电子器件的承载衬底。实现第一目的在于至少一个半导体器件设有核心功能块和外围功能块，核心功能块和外围功能块各自设有电源连接和接地连接，将承载衬底在横向上细分核心区域和外围区域，在所述核心区域中设置用于核心功能块的接触焊盘，而在所述外围区域中设置用于外围功能块的接触焊盘，承载衬底设有至少一个互连，其用于互连外围功能块和核心功能块的接地连接，并且存在用于使核心和外围功能块的电源与公共接地去耦的装置。通过由此限定的承载衬底实现第二目的。本专利技术的器件使得能够将核心与外围功能块之间区分开，并且该区分不仅存在于半导体器件中，而且还物理地实施在承载衬底中。以这种方式，通过利用星-点原则来防止外围与核心功能块之间的任何串扰。另外，在承载衬底内在不同功能块的接地端之间设置连接。与在外部载体中的实施相比，承载衬底中的这种连接实施减小了寄生电感。此外，承载衬底中的连接对于实现核心与外围功能块之间的信号传输是重要的。对于该目的，需要耦合两个功能块的时钟和其他数据信号，因为否则不能够同时操作。对于该目的，还提供用于去耦的装置。结果是，对于特别是利用先进的IC技术、尤其是采用具有0.18μm或更小的沟道长度的技术来实现的集成电路的高速度和工作频率来说，通过外部载体对两个功能块进行的这种耦合太慢。另一方面，如果在半导体器件内两个功能块没有耦合，则会发生对静电放电(ESD)非常敏感的情况，特别是在结合使用键合引线时。本专利技术的解决方案没有这种缺点。由此实现，器件展现出具有有限寄生电感的良好性能，并能够利用不同的电源电压。同时不会妨碍器件的不同部件之间在该器件内的任何通信。此外，可以将承载衬底实施成包括仅为两个的有限数量的导电层。在优选实施例中，外围区域位于核心区域的周围，并且将接地平面限定在承载衬底的第二侧面上的外围区域中。该接地平面由此作为用于互连外围功能块与核心功能块的接地连接的互连。此外，将外围功能块的接触焊盘与键合焊盘之间的互连限定在承载衬底的第一侧面上，该互连具有通过接地参考平面上的单个迹线适当限定的传输线特征。该实施例的器件具有许多其他的优点。互连的传输线特征使寄生电感减小了至少90％，并且通常情况下更多。以这种方式，外围区域内的有效寄生电感基本上等于核心区域的有效寄生电感。这允许使用任何期望尺寸的承载衬底，并且对于接触焊盘的数量没有限制。此外，特别是对于倒装片实施例来说，减小了用于核心区域中的ESD保护的结构数量是一个优点。承载衬底与集成电路之间的金属或焊料球通常具有大约30μm的高度，并且由此提供电压电势的良好限定。结果，并非所有的用于电源连接的接触焊盘需要设有ESD保护结构，而仅仅是那些在核心区域的外部边缘处的接触焊盘需要。另外，在承载衬底的第一侧面上不需要交错排列的焊盘。随着对核心电源焊盘的需要的减小，可以使用单行键合焊盘来连接外围功能块。为了获得互连的传输线特征，不仅需要接地平面。此外，互连与接地平面之间的电介质厚度应该小于承载衬底的第一侧面上的相邻互连之间的电介质厚度。这可以通过增加承载衬底的材料的介电常数来实现以控制串扰。因此，衬底的材料可以是诸如聚酰亚胺、聚合物增强玻璃纤维、FR-4(环氧树脂)、FR-5和BT-树脂的适当材料。可选材料包括填充有具有相对较高的介电常数的颗粒的这种材料(例如钙钛矿(perowskite)型材料)、包括SiO2、Al-C-O-N的陶瓷材料、通过烧结具有嵌入的半导体颗粒的导热材料的基体(matrix)而可获得的材料。特别地，优选基体材料和嵌入颗粒的组合，因为这允许对参数的范围进行优化，所述参数包括介电常数、热膨胀系数、机械强度和导热率。在WO01/15182、EP-A 743929、EP03075079.8(PHNL030040，未预先公开)中给出了例子。材料的选择相当宽，因为不需要内部导体。获得传输线特征的另一手段是减小承载衬底的厚度。此外，使相邻迹线之间的距离尽可能地一致。除此之外，将承载衬底的第一侧面上的键合焊盘限定在核心区域的外围。具体位置当然取决于引线键合或倒装片是否用于衬底与集成电路之间的连接。然而，现有技术文献显示出在承载衬底的第一侧面上存在键合焊盘，其离集成电路的边缘有相当长的距离并且需要相当大的键合长度。这在本专利技术的器件中是不期望的，因为不同的键合长度对传输线特征具有消极影响并且对于所有互连是不一致的。在另一个优选实施例中，用于去耦的装置包括大量耦合在外围功能块的电压与接地连接之间的去耦电容器。除了片上电容器之外，还需要这种去耦电容器，以便在负载电容器的充电期间保持互连的传输线特征行为。优选地，如此设置电容器使得在衬底的相同位置中任何外部载体没有去耦电容器。不将去耦电容器设置在外部载体上。这种位置允许核心功能块内的电流从集成电路穿过承载衬底流到外部载体。第一可选位置在半导体器件中，并且通常在集成电路中。具体地，在集成电路的边缘附近，其中通常设置多个键合焊盘，作为设计规则的结果，留有充足的空间。该空间可以用于这种电容器，而不需要增加集成电路的表面面积。第二可选位置是在承载衬底的第一侧面上、在用于核心功能块的电源和接地端的键合焊盘之间。适当地，可以将小尺寸电容器例如被称为格式的那些电容器组装到电路板上。除了集成电路中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件，包括：至少一个半导体器件，其在侧面上设有多个键合焊盘；以及承载衬底，其包括电绝缘材料层，并且具有第一侧面和相对的第二侧面，它们各自设有导电层，在所述第一侧面上，存在适合于耦合到所述集成电路的所述键合焊盘的键合焊 盘，而在所述第二侧面上设置用于外部耦合的接触焊盘，根据期望的图案电互连所述接触焊盘和所述键合焊盘，限定所述接触焊盘的第一部分用于接地连接，限定所述接触焊盘的第二部分用于电源连接，并且限定所述接触焊盘的第三部分用于信号传输，在该电子器件中 所述至少一个半导体器件设有核心功能块和外围功能块，所述核心功能块和所述外围功能块各自设有电源连接和接地连接，将所述承载衬底在横向上细分成核心区域和外围区域，在所述核心区域中设置用于所述核心功能块的接触焊盘，而在所述外围区域中设置 用于所述外围功能块的接触焊盘，其中所述承载衬底包括至少一个用于互连所述外围功能块和所述核心功能块的所述接地连接的互连，以及存在用于使核心功能块和外围功能块的所述电源与公共接地去耦的去耦装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-10-10 03103758.31.一种电子器件，包括至少一个半导体器件，其在侧面上设有多个键合焊盘；以及承载衬底，其包括电绝缘材料层，并且具有第一侧面和相对的第二侧面，它们各自设有导电层，在所述第一侧面上，存在适合于耦合到所述集成电路的所述键合焊盘的键合焊盘，而在所述第二侧面上设置用于外部耦合的接触焊盘，根据期望的图案电互连所述接触焊盘和所述键合焊盘，限定所述接触焊盘的第一部分用于接地连接，限定所述接触焊盘的第二部分用于电源连接，并且限定所述接触焊盘的第三部分用于信号传输，在该电子器件中所述至少一个半导体器件设有核心功能块和外围功能块，所述核心功能块和所述外围功能块各自设有电源连接和接地连接，将所述承载衬底在横向上细分成核心区域和外围区域，在所述核心区域中设置用于所述核心功能块的接触焊盘，而在所述外围区域中设置用于所述外围功能块的接触焊盘，其中所述承载衬底包括至少一个用于互连所述外围功能块和所述核心功能块的所述接地连接的互连，以及存在用于使核心功能块和外围功能块的所述电源与公共接地去耦的去耦装置。2.如权利要求1所述的电子器件，其中所述外围区域位于所述核心区域的周围；将接地平面限定在所述承载衬底的所述第二侧面上的所述外围区域中，所述接地平面是用于使所述外围功能块和所述核心功能块的所述接地连接相互互连的互连，以及将所述外围功能块的所述接触焊盘与所述键合焊盘之间的互连限定在所述承载衬底的所述第一侧面上，所述互连具有传输线特征。3.如权利要求1或2所述的电子器件，其中，所述去耦装置包括所述外围功能块中的去耦电容器，该去耦电容器位于所述至少一个半导体器件中或所述承载衬底上。4.如权利要求2所述的电子器件，其中，将所述核心区域中的所述接触焊盘限定在阵列中，在所述阵列中将用于接地连接和用于电源连接的所述焊盘设置成用于接地连接的所述焊盘中的每一个焊盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂纳斯J克嫩，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]