專利名稱：帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總體上涉及集成電路，具體地涉及用于減少多芯片器件封裝中干擾的方法和器件。
背景技術(shù)：
射頻(RF)通信器件(例如接收器和發(fā)送器)有時(shí)使用多裸片封裝(multi-die packages)來實(shí)現(xiàn)，該多裸片封裝又被稱作多芯片封裝(MCP)、多芯片模塊(MCM)、封裝內(nèi)系統(tǒng)(SiP)或片上系統(tǒng)(SoC)。當(dāng)多個(gè)裸片被封裝在單個(gè)封裝中時(shí)，從一個(gè)裸片發(fā)出的信號(hào)可以干擾另一個(gè)裸片的運(yùn)行。已經(jīng)提出了多種用于減少裸片間干擾的技術(shù)。例如，美國(guó)專利申請(qǐng)公開文本 2008/0237825 (其公開內(nèi)容以參引方式納入本文)描述了一種包括第一器件和第二器件的堆疊式集成電路封裝。該第一器件上方形成有傳導(dǎo)間隔結(jié)構(gòu)，該傳導(dǎo)間隔結(jié)構(gòu)具有圍繞傳導(dǎo)元件的間隔填充物。該第二器件安裝在該傳導(dǎo)間隔結(jié)構(gòu)上方。該第一器件、該第二器件和該傳導(dǎo)間隔結(jié)構(gòu)被封裝起來。
實(shí)用新型內(nèi)容本文中描述的本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案提供了一種裝置，包括器件封裝；第一集成電路(IC)，其被封裝在所述器件封裝中；以及第二 IC，其被封裝在所述器件封裝中并且被制造在多層互連電路上，所述多層互連電路包括用于互連所述第二 IC的部件的多個(gè)互連層，其特征在于，所述多個(gè)互連層中的一個(gè)選定層被配置為用作用于減少所述第一 IC和所述第二 IC之間干擾的傳導(dǎo)屏蔽 (conductive shield)0在一些實(shí)施方案中，所述選定層不被用于互連任何所述部件。在一個(gè)實(shí)施方案中， 所述第一 IC和所述第二 IC中的一個(gè)包括數(shù)字IC，并且所述第一 IC和所述第二 IC中的另一個(gè)包括射頻IC(RFIC)。在這里所公開的一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一 IC和所述第二 IC在所述器件封裝中被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)頂部。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述互連層--包括所述選定層--在所述多層互連電路的單個(gè)制造工藝(process)中聯(lián)合形成。在一些實(shí)施方案中，所述單個(gè)制造工藝包括銅互連工藝。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，還提供了一種用于制造片上系統(tǒng)(SoC)的方法，該方法包括將第一集成電路(IC)封裝在器件封裝中；以及在所述器件封裝中封裝第二 IC，所述第二 IC被制造在多層互連電路上，所述多層互連電路包括用于互連所述第二 IC的部件的多個(gè)互連層，其特征在于，所述多個(gè)互連層中的一個(gè)選定層被配置為用作用于減少所述第一 IC和所述第二 IC之間干擾的傳導(dǎo)屏蔽。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，還提供了一種用于接收的方法，包括使用封裝在器件封裝中的射頻集成電路(RFIC)接收射頻(RF)信號(hào)；使用與所述RFIC —起封裝在所述器件封裝中的數(shù)字IC來處理所接收的信號(hào)，[0017]其中，所述RFIC和所述數(shù)字IC中的一個(gè)被制造在多層互連電路上，所述多層互連電路包括用于互連所述RFIC和所述數(shù)字IC中的一個(gè)的部件的多個(gè)互連層，并且其中，所述多個(gè)互連層中的一個(gè)選定層被配置為用作用于減少所述RFIC和所述數(shù)字IC之間干擾的傳
導(dǎo)屏蔽。在一些實(shí)施方案中，接收和處理所述信號(hào)包括接收和處理移動(dòng)數(shù)字電視(MDTV) 信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，所述干擾包括在所述數(shù)字IC中產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)泄漏到所述RFIC 中。從本實(shí)用新型的實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述中，結(jié)合附圖，將更充分地理解本實(shí)用新型。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的片上系統(tǒng)(SoC)的示意性截面圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的帶有整體隔離層的數(shù)字芯片的示意性截面圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖，該流程圖示意性地例示了制造 SoC的方法。
具體實(shí)施方式
綜述當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)集成電路(IC)彼此緊密靠近地被封裝在同一器件封裝中時(shí)，在一個(gè)IC中產(chǎn)生的信號(hào)可以輻射并在另一個(gè)IC中導(dǎo)致干擾。例如，當(dāng)接收器或發(fā)送器包括被封裝在單個(gè)器件封裝中的數(shù)字IC和射頻IC(RFIC)時(shí)，在該數(shù)字IC中產(chǎn)生的信號(hào)可以在該RFIC中導(dǎo)致干擾，反之亦然。本文中描述的本實(shí)用新型的實(shí)施方案提供了用于減少被封裝在同一封裝中的多個(gè)IC之間的干擾的改進(jìn)的方法和器件。在一些實(shí)施方案中，該封裝中的多個(gè)IC中的至少一個(gè)被制造在一個(gè)多層襯底上，所述多層襯底包括用于互連IC部件的多個(gè)互連層。不過， 該多層結(jié)構(gòu)中的一層不被用于互連，而是作為減少進(jìn)出該IC的信號(hào)輻射的導(dǎo)電屏蔽。該層 (其通常接地)減少或消除了該IC和該封裝中其他IC之間的干擾。盡管在原理上有可能通過在該封裝中的多個(gè)IC之間插入各種金屬隔離器 (separator)來減少芯片間干擾，但是這種解決方案通常昂貴、制作復(fù)雜，并且可觀地增大了封裝尺寸。另一方面，這里所公開的技術(shù)使用金屬化層來減少干擾，所述金屬化層固有地作為所述多個(gè)IC中的一個(gè)IC的制作工藝的一部分而被制造。因此，使用這里所公開的技術(shù)的器件(例如接收器或發(fā)送器)尺寸小、成本低，并且容易制作和裝配。由于這里所公開的屏蔽層是所述多個(gè)IC中的一個(gè)IC的整體部分，所以干擾抑制是可預(yù)測(cè)的、在變化的運(yùn)行條件下穩(wěn)定的、可重復(fù)的和容易測(cè)試的。再者，由于這里所公開的屏蔽層更接近干擾信號(hào)的源頭，所以可獲得的干擾抑制高于外部隔離器的干擾抑制。系統(tǒng)描述圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的多裸片片上系統(tǒng)(SoC) 20的示意性截面圖。SoC 20包括數(shù)字IC 24和RFIC 28，它們一個(gè)堆疊在另一個(gè)之上并封裝在器件封裝32中。該SoC還包括該數(shù)字IC和該RFIC之間的內(nèi)部互連，以及到器件板(device pad) 36的互連。在本實(shí)施例中，SoC 20包括移動(dòng)數(shù)字電視(MDTV)接收器。在該實(shí)施方案中，RFIC 28 接收RF MDTV信號(hào)，而數(shù)字IC 24處理所接收的信號(hào)。不過，在替代實(shí)施方案中，這里所公開的技術(shù)可以與各種其他類型的IC 一同使用，并用在各種其他的SoC應(yīng)用中。圖1中示出的SoC構(gòu)造是僅僅為了概念清晰的目的而選擇的示例性構(gòu)造。在替代實(shí)施方案中，可以使用任何其他合適的SoC構(gòu)造。例如，該SoC可以僅包括數(shù)字IC、僅包括 RFIC、包括多于兩個(gè)的任何期望類型的IC，或者包括任何其他合適的一組IC。所述IC可以使用任何合適的結(jié)構(gòu)和/或技術(shù)，而不必定以堆疊式構(gòu)造，封裝在封裝32中。SoC 20中的IC 24和IC 28產(chǎn)生及使用各種信號(hào)，例如時(shí)鐘信號(hào)、本地振蕩(LO) 信號(hào)或任何其他類型的信號(hào)。由于封裝32中的IC彼此緊密靠近，所以在一個(gè)IC中產(chǎn)生的信號(hào)可以從該IC輻射并在另一個(gè)IC中導(dǎo)致干擾。例如，在數(shù)字IC 24中產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)可以輻射并作為寄生信號(hào)(spurious signal)出現(xiàn)在RFIC 28中，從而降低接收器性能。這類干擾在處理弱RF信號(hào)的接收器中尤其有害，但在任何SoC中可能普遍成問題。使用整體隔離層減少芯片間信號(hào)干擾在一些實(shí)施方案中，SoC 20中的一個(gè)IC包括減少進(jìn)出該IC的信號(hào)輻射的整體隔離層。在本文描述的實(shí)施方案中，該隔離層是數(shù)字IC24的一部分。不過，替代地，這類隔離層可以作為任何其他合適IC(例如RFIC 28)的一部分而被制造。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的數(shù)字IC 24的示意性截面圖。IC 24包括半導(dǎo)體襯底40，半導(dǎo)體襯底40包括該IC的各種電子部件(例如晶體管、二極管、電阻器、 電容器和電感器)。IC 24包括用于互連所述各種IC部件的多層互連電路44。該多層互連電路包括多個(gè)印刷傳導(dǎo)層48。所述互連層由介電層52彼此分開，以形成堆疊式多層結(jié)構(gòu)， 該結(jié)構(gòu)使得期望的信號(hào)能夠在所述IC部件之間通行。每個(gè)層48包括用于信號(hào)通行的合適的電路跡線(circuit trace)。使用傳導(dǎo)通孔54來執(zhí)行層之間的互連。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)鈍化層60被應(yīng)用到電路44。層60通常是玻璃基的(glass-based)。在一些實(shí)施方案中，電路44和層60之間保留了特定的氣隙?？梢允褂酶鞣N材料和工藝來制造數(shù)字IC 24。在本實(shí)施例中，襯底40包括硅，但是可以替代地包括砷化鎵(GaAs)?；ミB層48通常包括銅，但是可以替代地包括鋁或任何其他導(dǎo)電金屬層。介電層52通常包括二氧化硅(SiO2),但是可以替代地包括任何其他合適材料。層48的層厚度通常為大約3000人,層52的厚度通常為大約6000人,并且襯底 40的厚度通常為大約10000人。典型的數(shù)字IC包括5到8個(gè)層48。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，數(shù)字IC 24的總厚度為大約12mil，盡管在替代實(shí)施方案中該總厚度可以有可觀的不同。當(dāng)這里所公開的技術(shù)被應(yīng)用在RFIC中時(shí)，該半導(dǎo)體襯底可以包括硅，該互連層可以包括銅，并且該介電層可以包括Si02。上文列出的材料和尺寸僅通過示例給出。在替代實(shí)施方案中，可以使用任何其他合適的材料和尺寸。在一些實(shí)施方案中，互連電路44的多層結(jié)構(gòu)中的一層不被用于互連，并且不攜帶信號(hào)，而是被用于為IC 24屏蔽信號(hào)輻射。該整體屏蔽層和互連層48—起在電路44的同一制造工藝中被制造。在圖2的實(shí)施例中，該內(nèi)部屏蔽層被標(biāo)記為56，并且位于電路44與層60的分界處。[0039]可以使用各種工藝來制造互連電路44的多層結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，使用銅互連工藝(例如90nm銅工藝)聯(lián)合制造互連層48和屏蔽層56。銅互連工藝?yán)缭?Jackson 等人白勺 “Processing andlntegration of Copper Interconnects, "Solid State Technology, Volume 41,No. 3,1998,pages 49-59中描述，該文獻(xiàn)以參引方式被納入本文。 替代地，可使用任何其他適合的制造工藝聯(lián)合制造互連層48和屏蔽層56。在一些實(shí)施方案中，屏蔽層56包括基本覆蓋電路44整個(gè)表面的導(dǎo)電材料，并且通常被連接到地。這樣，層56減少或消除了進(jìn)出IC 24的信號(hào)輻射。在替代實(shí)施方案中，層 56中的導(dǎo)電材料沒有覆蓋整個(gè)表面，但是以有效減少信號(hào)輻射的足夠密集的圖案被布置。 層56的特性(例如厚度和圖案密度)，例如，可以取決于硅供應(yīng)商的生產(chǎn)能力。層56的材料成分通常取決于電路44的總體制造工藝，這是因?yàn)閷?6與層48在同一工藝中被制造。圖2中示出的IC 24的機(jī)械構(gòu)造和電構(gòu)造是示例性構(gòu)造，其僅僅以示例的方式被選擇。在替代實(shí)施方案中，可以使用任何其他合適的構(gòu)造。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖，該流程圖示意性地例示了用于制造SoC 20的方法。該方法開始自在第一 IC提供步驟70提供數(shù)字IC 24，數(shù)字IC 24的頂部互連層被用作整體屏蔽層。在第二 IC提供步驟74提供RFIC 28。在封裝步驟78，IC 24和IC 28被封裝在器件封裝32中。由于IC 24的層56提供的屏蔽，由IC 24和IC 28 之間的信號(hào)輻射導(dǎo)致的干擾被有效地抑制。盡管本文描述的實(shí)施方案主要針對(duì)MDTV接收器，但是這里所公開的技術(shù)絕非限于MDTV，而是可以被用在任何其他合適的接收器中，例如用在藍(lán)牙(BT)、無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN，也被稱作Wi-Fi)或WiMAX接收器中。再者，盡管本文描述的實(shí)施方案主要考慮在集成的接收器和發(fā)送器中減少干擾，但是本文描述的方法和系統(tǒng)也可以用于其它應(yīng)用，例如， 包括有噪聲的數(shù)字裸片和靈敏的模擬裸片的其他器件。因此應(yīng)理解，上述實(shí)施方案通過示例的形式被引用，并且本實(shí)用新型不限于上文中已經(jīng)特別示出和描述的內(nèi)容。相反，本實(shí)用新型的范圍包括上文描述的各種特征的組合和子組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前述內(nèi)容后會(huì)想到的、并且沒有在現(xiàn)有技術(shù)中公開的變化和修改。
權(quán)利要求1.帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)，包括器件封裝；第一 IC，其被封裝在所述器件封裝中；以及第二 IC，其被封裝在所述器件封裝中并且被制造在多層互連電路上，所述多層互連電路包括用于互連所述第二 IC的部件的多個(gè)互連層，其特征在于，所述多個(gè)互連層中的一個(gè)選定層被配置為用作用于減少所述第一 IC和所述第二 IC之間干擾的傳導(dǎo)屏蔽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)，其特征在于，所述選定層不被用于互連任何所述部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)，其特征在于，所述第一 IC和所述第二 IC中的一個(gè)包括數(shù)字IC，并且所述第一 IC和所述第二 IC中的另一個(gè)包括RFIC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)，其特征在于，所述第一 IC和所述第二 IC在所述器件封裝中被堆疊成一個(gè)在另一個(gè)頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)，其特征在于，所述互連層——包括所述選定層——在所述多層互連電路的單個(gè)制造工藝中聯(lián)合形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)，其特征在于，所述單個(gè)制造工藝包括銅互連工藝。
專利摘要一種帶有整體隔離層的堆疊式數(shù)字和射頻片上系統(tǒng)，包括器件封裝；第一集成電路(IC)，其被封裝在所述器件封裝中；和第二IC，其被封裝在所述器件封裝中并且被制造在多層互連電路上，所述多層互連電路包括用于互連所述第二IC的部件的多個(gè)互連層，其特征在于，所述多個(gè)互連層中的一個(gè)選定層被配置為用作用于減少所述第一IC和所述第二IC之間干擾的傳導(dǎo)屏蔽。
文檔編號(hào)H01L25/00GK202103042SQ20112006084
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者N·D·菲爾德曼 申請(qǐng)人:思亞諾移動(dòng)芯片有限公司