有正侧BEOLI/O路由和背侧BEOL功率路由的集成电路及相关方法技术

公开了采用正侧(FS)后段制程(BEOL)(FS

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有正侧BEOL I/O路由和背侧BEOL功率路由的集成电路及相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月2日提交的专利技术名称为“INTEGRATED CIRCUITS(ICs)EMPLOYING FRONT SIDE(FS)BACK END
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OF
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LINE(BEOL)(FS
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BEOL)INPUT/OUTPUT(I/O)ROUTING AND BACK SIDE(BS)BEOL(BS
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BEOL)POWER ROUTING FOR CURRENT FLOW ORGANIZATION,AND RELATED METHODS”美国专利申请序列号17/010,001的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开的领域涉及包括一个或多个半导体管芯的集成电路(IC)和相关IC封装件，半导体管芯附接到封装结构以提供到半导体管芯电接口。

技术介绍

[0004]集成电路(IC)是电子设备的基石。IC被封装在IC封装件中，IC封装件也称为“半导体封装件”或“芯片封装件”。IC封装件包括作为(一个或多个)IC的一个或多个半导体管芯，这些半导体管芯被安装在封装衬底上并且电耦合到封装衬底，以提供到(一个或多个)半导体管芯的物理支撑和电接口。封装衬底可以是嵌入式迹线衬底(ETS)，例如，该ETS包括在一个或多个介电层中的嵌入式电迹线以及将电迹线耦合在一起以在(一个或多个)半导体管芯之间提供电接口的垂直互连通路(过孔)。(一个或多个)半导体管芯被安装到在封装衬底的顶层中暴露的互连件并且与该互连件电接口连接，以将(一个或多个)半导体管芯电耦合到封装衬底的电迹线从而进行互连。(一个或多个)半导体管芯和封装衬底被包封在封装材料(诸如模制化合物)中以形成IC封装件。IC封装件还可以包括球栅阵列(BGA)中的外部焊料球，该外部焊料球电耦合到在封装衬底的底层中暴露的互连，以将焊料球电耦合到封装衬底中的电迹线。焊料球提供到IC封装件中的(一个或多个)半导体管芯的外部电接口。当IC封装件被安装到PCB时，焊料球电耦合到印刷电路板(PCB)上的金属接触部，以通过IC封装件中的封装衬底在PCB中的电迹线与IC芯片之间提供电接口。

技术实现思路

[0005]本文中公开的各方面包括采用正侧(FS)后段制程(BEOL)(FS
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BEOL)输入/输出(I/O)路由和背侧(BS)BEOL(BS
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BEOL)功率路由(power routing)用于电流组织的集成电路(IC)。还公开了相关的IC封装件以及制造IC和IC封装件的方法。IC可以作为IC管芯而被提供。IC包括半导体材料的有源层或半导体层，该有源层或半导体层包括在前段制程(FEOL)工艺中制造的半导体器件，诸如场效应晶体管(FET)。IC可以耦合到作为IC封装件的一部分的封装金属化结构(例如，封装衬底或再分布层(RDL))。封装金属化结构可以在IC与电耦合到封装金属化结构的其他器件之间提供电连接。例如，通过将另一IC电耦合到封装金属化结构上的导电凸块，该另一IC可以电耦合到该封装金属化结构和该IC。
[0006]在本文中公开的示例性方面，为了降低路由复杂性和/或缩短IC与封装金属化结构之间的I/O路由连接，以提供较低I/O信号电阻，IC包括FS
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BEOL金属化结构和BS
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BEOL金属化结构。FS
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BEOL金属化结构是设置在IC的半导体层的第一、正侧上的金属化结构。BS
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BEOL是设置在IC中的半导体层的与IC的正侧相对的第二、背侧上的另一金属化结构。FS
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BEOL金属化结构包括一个或多个正侧金属层，该正侧金属层包括被配置为将从封装金属化结构接收的I/O信号路由到IC的半导体层的正侧金属线。IC的FS
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BEOL金属化结构还被配置为接收要在功率路由线中路由到半导体器件以向IC中的半导体器件提供功率的功率信号(power signal)。然而，为了避免需要通过FS
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BEOL金属化结构将功率信号通过功率路由线重新路由到半导体器件(这可能增加FS
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BEOL金属化结构中的路由密度和复杂性)，将功率信号从FS
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BEOL金属化结构路由到BS
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BEOL金属化结构的功率路由。在这点上，BS
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BEOL金属化结构包括一个或多个背侧金属层，该背侧金属层包括一个或多个背侧金属线作为电耦合到半导体器件以将在半导体层的背侧上的功率信号路由到半导体器件从而获取功率的功率路由线。以这种方式，可以避免FS
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BEOL金属化结构中的功率信号的附加路由，从而不增加FS
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BEOL金属化结构的路由密度。FS
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BEOL金属化结构中降低的路由密度可以允许降低IC的的布局和路由(称为“PNR”)方面的路由复杂度，例如，这可以允许缩短I/O信号连接以降低I/O信号电阻。
[0007]在示例性方面，注意，在FS
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BEOL金属化结构与BS
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BEOL金属化结构之间路由的功率信号可以包括用于正电源轨(power rail)和/或接地轨的功率信号。在其他另外的示例性方面中，为了将功率信号从FS
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BEOL金属化结构路由到BS
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BEOL金属化结构中的功率路由，一个或多个垂直互连通路(过孔)被提供并且从半导体层的正侧延伸并且穿过半导体层延伸到半导体层的背侧。作为示例，过孔可以是穿硅过孔(TSV)。将功率信号路由到BS
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BEOL金属化结构的FS
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BEOL金属化结构中的金属线电耦合到过孔。BS
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BEOL金属化结构中的一个或多个背侧金属层中的作为功率路由线的一个或多个背侧金属线也耦合到过孔以从FS
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BEOL中的功率路由接收功率信号。背侧金属线电耦合到半导体器件，以将功率信号路由到半导体器件从而向半导体器件提供功率。在又一示例性方面，功率头部开关器件形成在半导体层中，并且耦合在FS
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BEOL金属化结构中的正侧金属线与BS
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BEOL金属化结构中的背侧金属线之间，以控制功率信号从FS
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BEOL金属化结构到BS
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BEOL金属化结构的裸。
[0008]在这点上，在一个示例性方面，提供了一种IC。该IC包括半导体层，该半导体层包括正侧和与正侧相对的背侧，该半导体层包括半导体器件。该IC还包括与半导体层的正侧相邻(adjacent)设置的FS
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BEOL金属化结构。FS
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BEOL金属化结构包括正侧金属线和耦合到正侧金属线的正侧互连件。该IC还包括与半导体层的背侧相邻设置的BS...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成电路(IC)，包括：半导体层，包括正侧和与所述正侧相对的背侧，所述半导体层包括半导体器件；正侧(FS)后段制程(BEOL)(FS
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BEOL)金属化结构，与所述半导体层的所述正侧相邻设置，所述FS
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BEOL金属化结构包括：正侧金属线；以及正侧互连件，耦合到所述正侧金属线；背侧(BS)BEOL(BS
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BEOL)金属化结构，与所述半导体层的所述背侧相邻设置，所述BS
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BEOL金属化结构包括：背侧金属线；正侧
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背侧连接结构，耦合到所述正侧金属线和所述背侧金属线；以及所述背侧金属线，耦合到所述半导体器件。2.根据权利要求1所述的IC，其中：所述正侧互连件被配置为接收功率信号；以及所述背侧金属线被配置为向所述半导体器件传送所述功率信号。3.根据权利要求1所述的IC，其中：所述正侧互连件被配置为接收接地信号；以及所述背侧金属线被配置为向所述半导体器件传送所述接地信号。4.根据权利要求1所述的IC，其中所述FS
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BEOL金属化结构还包括：第二正侧金属线；以及第二正侧互连件，耦合到所述第二正侧金属线；所述第二正侧金属线耦合到所述半导体器件。5.根据权利要求4所述的IC，其中：所述第二正侧互连件被配置为接收输入/输出(I/O)信号；以及所述第二正侧金属线被配置为向所述半导体器件传送所述I/O信号。6.根据权利要求4所述的IC，还包括：正侧金属接触部，耦合到所述半导体器件和所述第二正侧金属线；以及背侧金属接触部，耦合到所述半导体器件和所述背侧金属线。7.根据权利要求6所述的IC，还包括：正侧垂直互连通路(过孔)，耦合到所述正侧金属接触部和所述正侧金属线；以及背侧过孔，耦合到所述背侧金属接触部和所述背侧金属线。8.根据权利要求1所述的IC，其中所述正侧
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背侧连接结构包括头部开关。9.根据权利要求8所述的IC，其中所述头部开关包括场效应晶体管(FET)。10.根据权利要求9所述的IC，其中所述FET包括漏极和源极，所述漏极和所述源极中的一者耦合到所述正侧金属线，并且所述源极和所述漏极中的不耦合到所述正侧金属线的一者耦合到所述背侧金属线。11.根据权利要求1所述的IC，还包括耦合到所述正侧
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背侧连接结构和所述背侧金属线的垂直互连通路(过孔)。12.根据权利要求11所述的IC，其中所述过孔包括穿硅过孔(TSV)，所述TSV穿过所述半导体层设置并且耦合到所述正侧
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背侧连接结构和所述背侧金属线。
13.根据权利要求1所述的IC，其中所述BS
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BEOL金属化结构还包括背侧金属层，所述背侧金属层包括所述背侧金属线。14.根据权利要求13所述的IC，其中所述BS
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BEOL金属化结构还包括与所述背侧金属层相邻设置的第二背侧金属层，所述第二背侧金属层包括耦合到所述背侧金属线的第二背侧金属线。15.根据权利要求14所述的IC，还包括将所述第二背侧金属线耦合到所述背侧金属线的背侧垂直互连通路(过孔)。16.根据权利要求1所述的IC，还包括耦合到所述正侧互连件的导电凸块。17.根据权利要求1所述的IC，其中：所述半导体层还包括多个第二半导体器件；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：