背对背堆叠芯片制造技术

本文公开的实施方案提供一种电路，所述电路包括具有有源侧和背侧的第一芯片，其中所述第一芯片是以倒装晶片方式安装到载体。所述电路也包括堆叠在所述第一芯片的所述背侧上的第二芯片，其中所述第二芯片堆叠在所述第一芯片上，使得所述第二芯片的背侧面向所述第一芯片的所述背侧，并且所述第二芯片的有源侧背对所述第一芯片。

【技术实现步骤摘要】
背对背堆叠芯片相关申请的交叉引用本申请案要求2011年8月17日提交的美国临时申请案第61/524，382号的优先权的权利，所述临时申请案在此以引用的方式并入本文。专利技术涉及的
本文的主题涉及半导体装置，具体来说，涉及半导体封装。现有技术工业中需要具有高功率密度、高效率和低成本的功率变换系统，诸如DC至DC转换器。惯用功率变换系统有若干不同的形式。一种此类功率变换系统包括第一 IC中的高侧装置，其堆叠在第二 IC中的低侧装置上，其中控制器与高侧装置和低侧装置相邻。这些功率变换系统使用铜夹来将高侧芯片与低侧芯片连接在一起。这些铜夹可增加功率变换系统的成本和大小。这些功率变换系统也可使用导线接合来将高侧装置耦合至输出引线，从而可能导致归结于较高串联电阻和/或电感的降低的性能。另一种此类功率变换系统包括单片1C，所述单片IC包括高侧装置、低侧装置和控制器。这些功率变换系统可使用倒装晶片、晶片级封装(CSP)和引线框上倒装晶片(FCOL)来来构建。因为这些系统将所有组件放置在单片IC上，所以归结于整合式高电压横向功率装置的较小Rdson乘以面积(与可用多个芯片实现的装置相比)，所述系统通常限于较低电压应用。此外，由于控制器、高侧装置和低侧装置都位于同一 IC上，所以与具有多个堆叠IC的系统相比，所述系统的横向尺寸可能较大。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种电路。所述电路包括具有有源侧和背侧的第一芯片，其中所述第一芯片以倒装晶片方式安装到载体。所述电路也包括堆叠在第一芯片的背侧上的第二芯片，其中所述第二芯片堆叠在所述第一芯片上，使得所述第二芯片的背侧面向所述第一芯片的背侧，且所述第二芯片的有源侧背对所述第一芯片。附图简述图I为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的集成电路(IC)功率变换系统的一个实施方案的横截面图。图2为图I的功率变换系统的一个实施方案的俯视图。图3为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的另一个实施方案的横截面图，其中所述功率变换系统具有比图I中所示的实施方案少的控制器引线。图4为图3的功率变换系统的一个实施方案的俯视图。图5为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的又一个实施方案的横截面图，其中所述功率级的背侧上包括金属层。图6为图5的功率变换系统的一个实施方案的俯视图。图7为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的又一个实施方案的横截面图，其中所述功率级的背侧上包括金刚石。图8为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的另一个实施方案的横截面图，其中所述功率变换系统包括热插塞。图9为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的又一个实施方案的横截面图，其中所述功率变换系统在所述功率级的背侧上包括热插塞和金刚石。附图说明图10为具有堆叠在反向功率级IC上的多个IC的功率变换系统的又一个实施方案的横截面图。 图11为具有堆叠在反向功率级IC上的控制器IC以和安装在控制器IC上的桥式电感器的功率变换系统的另一个实施方案的横截面图。图12为包括堆叠在反向功率级上的多个控制器IC的印刷电路板的一个实施方案的俯视图。图13为包括具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的系统的一个实施方案的方框图，所述系统对处理装置和存储装置提供调节的功率。详细说明图I为具有堆叠在功率级IC 104上的控制器IC 102的功率变换系统100的一个实施方案的横截面图。功率级IC 104可包括芯片(也就是，单片1C)，所述芯片包括具有横向结构的高侧装置和/或低侧装置。如本文所使用，横向结构指的是其中用于高侧装置和低侧装置的信号连接(例如，源极、汲极、闸极)位于衬底的第一侧(在本文中也称为“有源侧”和“工作表面”)上并且衬底的相对侧(在本文中也称为“背侧”)可用于连接至衬底(例如，直流接地)的结构。具有横向结构的芯片可包括具有横向结构的一个或多个元件(例如，晶体管、二极管等)。在一个实施例中，高侧装置和低侧装置分别包括一个或多个高侧晶体管和低侧晶体管(例如，场效晶体管(FETs))，以(例如)实施步降(例如，同步降压)转换器。在其它实施例中，低侧装置可包括二极管(例如，非同步降压转换器中的肖特基(Schottky) 二极管)。在其它实施例中，功率级可包括NM0SFET作为低侧装置，其中Schottky 二极管与输出负载串联耦合。功率级IC 104可由任何适合的材料构成并进行适合的掺杂。例如，功率级IC 104可具有由硅、锗、第III族一第V族或第III族-氮族化合物(例如，氮化镓、砷化镓)、绝缘体上娃(SOI)(例如，金刚石上娃、娃上金刚石上娃(silicon on diamond on silicon))和其它材料形成的衬底。所述衬底也可适当掺杂以形成(例如)P-衬底或P+上Pepi衬底(Pepi on P+substrate)。在SOI实施例中，功率级IC 104可为N型或P型背侧晶圆。功率级IC 104也可在背侧上具有金属层，如下文参照图5和图6的展示及描述。高侧装置和低侧装置可包括任何适合的结构，包括N通道金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、P通道金属氧化物半导体场效晶体管或N和P通道金属氧化物半导体场效晶体管的组合(例如，横向双扩散M0SFET)、高电子移动性晶体管(HEMT)或其它晶体管，并且只要控制器IC 102相容，高侧装置和低侧装置就可为增强模式或空乏模式。功率级IC 104可根据包括BiCMOS和BCD的任何适合的工艺来制造，并且可被剥除以减少层的数目或可使用专用的工艺。作为横向结构装置，功率级IC 104可具有有源侧116及背侧118。如以上所提及，有源侧116可包括用于功率级IC 104的高侧装置及/或低侧装置的信号连接(例如，汲极、源极、闸极)。在一些实施例中，与功率级IC 104的衬底连接也可经由有源侧116而发生。如以下所说明，在一些实施例中，除了经由有源侧116进行连接之外或替代经由有源侧116进行连接，与衬底的连接可经由功率级IC 104的背侧118而发生。功率级IC 104可经配置来以倒装晶片方式安装到适合的载体110。载体110可具有用于连接芯片(例如，功率级IC 104)的芯片连接侧和用于连接至(例如)印刷电路板(PCB)的外部连接侧。诸如晶片级封装焊料凸块、铜柱或其它机构的互连件可将功率级IC 104的有源侧116电耦合及/或热耦合至载体110以及将功率级IC 104实体安装在载体110上。控制器IC 102可包括具有用于控制功率级的操作的组件的芯片(也即，单片1C)。在一个实施例中，控制器IC 102也可具有横向结构，所述结构包括有源侧120和与有源侧120反向的背侧122，有源侧120包括与所述组件的信号连接。在一个实施例中，与衬底的连接可经由控制器IC 102的背侧122而发生。在一些实施例中，除了经由背侧122进行连接之外或替代经由背侧122进行连接，与控制器IC102的衬底的连接可经由有源侧120而 发生。控制器IC 102可由任何适合的材料构成并进行适合的掺杂，并且可与功率级IC104相容。例如，控制器IC 102可具有由硅、锗、第III族-第V族或第III族-氮族化合物(例如，氮化镓、砷化镓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，其包括：第一芯片，其具有有源侧和背侧，其中所述第一芯片以倒装晶片方式安装到载体；及第二芯片，其堆叠在所述第一芯片的所述背侧上，其中所述第二芯片堆叠在所述第一芯片上，使得所述第二芯片的背侧面向所述第一芯片的所述背侧，并且所述第二芯片的有源侧背对所述第一芯片。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·希伯特，S·R·里韦特，M·艾尔萨，P·奥克兰德，
申请(专利权)人：英特赛尔美国有限公司，
类型：发明
国别省市：