背对背堆叠芯片制造技术

本公开涉及背对背堆叠芯片。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。

Back-to-back stacking chip

【技术实现步骤摘要】
背对背堆叠芯片本申请是申请日为2012年6月6日、申请号为201210202024.6、名称为“背对背堆叠芯片”的中国专利申请的分案申请。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。
本文的主题涉及半导体装置，具体来说，涉及半导体封装。
技术介绍
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IC，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。附图说明图1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1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1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。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。具体实施方式图1为具有堆叠在功率级IC104上的控制器IC102的功率变换系统100的一个实施方案的横截面图。功率级IC104可包括芯片(也就是，单片IC)，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NMOSFET作为低侧装置，其中Schottky二极管与输出负载串联耦合。功率级IC104可由任何适合的材料构成并进行适合的掺杂。例如，功率级IC104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)、绝缘体上硅(SOI)(例如，金刚石上硅、硅上金刚石上硅(siliconondiamondonsilicon))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(PepionP+substrate)。在SOI实施例中，功率级IC104可为N型或P型背侧晶圆。功率级IC104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MOSFET)、高电子移动性晶体管(HEMT)或其它晶体管，并且只要控制器IC102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IC104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IC104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IC104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IC104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IC104的背侧118而发生。功率级IC104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IC104)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IC104的有源侧116电耦合及/或热耦合至载体110以及将功率级IC104实体安装在载体110上。控制器IC102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IC)。在一个实施例中，控制器IC102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IC102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IC102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IC102可具有由硅、锗、第III族-第V族或第II本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，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】
2011.08.17 US 61/524,382;2012.01.26 US 13/358,7181.一种电路，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。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片的所述背侧上包括金属层。3.根据权利要求2所述的电路，其包括将所述第一芯片的所述金属层耦合至所述载体的一个或多个接合导线。4.根据权利要求3所述的电路，其中所述金属层耦合至DC接地端、DC偏电压或滤波器网络中的一个。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二芯片的所述背侧电耦合至所述第一芯片的所述背侧。6.根据权利要求5所述的电路，其中所述第二芯片是使用导电环氧树脂或焊料中的一个而安装到所述第一芯片。7.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片具有横向结构，并且包括高侧装置和低侧装置；且其中所述第二芯片具有横向结构，且包括用于所述高侧装置和所述低侧装置的控制器。8.根据权利要求1所述的电路，其包括：晶片封装，其围绕所述第一芯片和所述第二芯片，其中所述载体包括多个引线，其中所述第一芯片经过安装使得所述有源侧耦合至所述多个引线中的一个或多个。9.根据权利要求8所述的电路，其包括将所述第二芯片的所述有源侧耦合至所述多个引线的子集的接合导线，其中所述多个引线的所述子集安置成至少部分地从所述第一芯片的占据面积向外。10.根据权利要求9所述的电路，其中所述多个引线的子集安置成与所述第一芯片的所述有源侧部分地相对并且从所述第一芯片的占据面积部分地向外，其中所述子集耦合至所述第一芯片的所述有源侧并且耦合至所述多个接合导线中的一个或多个。11.根据权利要求8所述的电路，其包括热插塞，所述热插塞热耦合至所述第一芯片的所述背侧并且暴露于所述晶片封装的外表面处。12.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片在所述背侧上包括金刚石。13.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二芯片是使用非导电性环氧树脂而安装到所述第一芯片。14.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片包括选自包括以下各者的组的衬底：硅、绝缘体上硅、金刚石上硅、硅上金刚石上硅、氮化镓、砷化镓。15.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片包括P-衬底、P-上Pepi衬底、P+上Pepi衬底中的一个。16.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片在所述有源侧上包括焊料凸块、铜柱或可焊接衬垫中的一个。17.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路包括功率变换系统，所述功率变换系统包括DC至DC功率变换器、充电器、热调换控制器、AC至DC转换器、桥式驱动器、降压转换器、升压转换器、降压升压转换器和同步降压转换器中的一个。18.根据权利要求1所述的电路，其包括：第三芯片，其堆叠在所述第一芯片的所述背侧上，其中所述第三芯片堆叠在所述第一芯片上，使得所述第三芯片的背侧面向所述第一芯片的所述背侧并且所述第三芯片的有源侧背对所述第一芯片。19.根据权利要求18所述的电路，其中所述第一芯片包括高侧装置和低侧装置，其中所述高侧装置和所述低侧装置具有横向结构；其中所述第二芯片包括用于所述高侧装置和...

【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：美国,US