本申请涉及一种中介层、包含所述中介层的电子装置组件和制造方法。一种中介层包括半导体材料，并且包含在所述中介层上用于主机装置的位置下方的高速缓冲存储器。存储器接口电路系统还可以位于所述中介层上用于存储器装置的一或多个位置下方。还公开了并入有此类中介层且包括主机装置和多个存储器装置的微电子装置组件，以及制造此类微电子装置组件的方法。法。法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中介层、包含中介层的微电子装置组件和制造方法
[0001]优先权要求
[0002]本申请根据35 U.S.C.
§
119(e)要求2019年3月19日提交的第62/820,548号美国临时专利申请的权益，所述美国临时专利申请的公开内容在此以全文引用的方式并入本文中。
[0003]本文公开的实施例涉及结合多个功能的中介层和包含此类中介层的微电子装置组件，以及制造此类组件的方法。更具体地，本文公开的实施例涉及包括半导体材料且结合有源电路系统和接口功能的中介层，其用于可操作地耦合到中介层的微电子装置之间的相互高带宽通信，本文公开的实施例还涉及此类微电子装置和中介层的组件以及此类组件的制造方法。
技术介绍
[0004]例如IC(集成电路)组件的许多形式的微电子装置包含多个半导体裸片(在本文中也称为“裸片”)或此类裸片通过中介层彼此物理地且电气地连接的组件。在一些情况下，中介层上的此类组装可以被称为“多芯片封装”或“MCP”。在一些实施例中，中介层可以包含再分布结构(在本领域中有时称为“再分布层”或“RDL”，如下文进一步讨论)，所述再分布结构配置成在组件内的多个裸片中的两个或更多个裸片之间建立互连，并且还促进与其它装置(例如，印刷电路板，例如主板，或其它较高层级封装)的电气和机械附接。
[0005]此类RDL可包含一或多个电介质层，每个电介质层支撑限定延伸穿过相应电介质层的导电迹线和通孔的一层导电材料，以便与一或多个半导体裸片上的相应触点直接或间接地连接和/或与RDL的其它层中的通孔直接或间接地连接，从而将裸片触点再分布到中介层上或中介层内的其它位置。
[0006]中介层可由包含非有机材料(例如半导体材料，例如硅)(通常称为“硅中介层”)或任何一种(或多种)有机材料(通常称为“有机中介层”)的芯结构构成。本文使用术语“半导体中介层”来识别包括半导体材料(例如，具有由半导体材料形成的芯)的中介层，所述半导体材料可以是任一元素物质(例如，所属领域的技术人员已知的硅、锗、硒等)或合成半导体材料(例如，所属领域的技术人员也已知的砷化镓、砷化铟镓)。术语“非有机中介层”用于识别由非有机材料形成的芯，所述非有机材料可以是例如半导体材料、玻璃材料和/或陶瓷材料。出于提供本文中的实例的目的，将以硅中介层的形式描述所公开的半导体中介层的实施例。
[0007]根据常规处理，有机中介层往往更具弹性，因此更能抵抗物理应力或热应力引起的开裂或其它损坏。然而，抵抗物理应力或热应力在一定程度上被有机中介层抵消，有机中介层通常具有与附接到中介层的半导体裸片或裸片组件的热膨胀系数(“CTE”)显著不同的CTE，因此容易在裸片附接处产生物理应力。另外，用于形成有机中介层的商业可行技术在提供小于约10/10μLS的线间距方面遇到困难。这种当前的实际限制使得相对于在制造最先
进半导体裸片的常规硅处理中可实现的特征间距存在显著的尺寸间隙。结果，用于形成有机中介层的当前商业上可行的处理不能匹配期望附接到中介层的半导体裸片的最小接触间距，从而在微电子装置组件所需的基板面方面施加了不期望的限制，并且需要不期望的长信号路径。
[0008]此外，对于一些高带宽应用的实施方案，中介层性能特性变得越来越重要。本文公开的微电子组件的一个实例包含一或多个高带宽存储器(HBM)装置与处理器之间的高带宽通信。虽然每个存储器装置可以是单独的半导体裸片，但是对于每个存储器装置来说，包括多个(例如，四个、八个、十二个、十六个)存储器裸片的竖直堆叠变得越来越常见，这些存储器裸片通过硅通孔(TSV)和可操作地耦合到TSV的例如铜柱的裸片间导电元件互连。在一些情况下，堆叠还包含可操作地耦合的逻辑裸片，所述裸片也可以被表征为控制器或接口裸片。为了获得此类多裸片存储器装置的全部性能益处，相关联处理器必须能够通过处理器与多裸片存储器装置之间的数据、命令和控制信号的高速并行通信信道并行地访问互连存储器裸片的多个部分。
[0009]为了满足此类高速并行通信的设计准则，包含但不限于导电迹线电阻和迹线间电容的最小化，预计中介层需要小于5/5μLS、并且优选地约2/2μLS或更小的更紧密的线间距(“L/S”)。半导体中介层，例如硅中介层，可配置成提供此类L/S能力，因为它们可以使用常规半导体裸片制造方法来制造。
[0010]尽管使用基于半导体材料的中介层解决了上述问题，但如上所述，在HBM装置的实施方案中，常规的是在每个HBM装置的存储器裸片堆叠与中介层之间采用离散接口裸片。此类方法增加了制造和组装成本，延长了信号路径，并增加了HBM装置组件的高度。
[0011]除了上述关于使用半导体(例如，硅)材料实施中介层的可取性的考量之外，利用半导体材料还可促进例如图形处理单元(GPU)等某些处理器类别的成本降低和大小减小。已提出GPU设计以静态随机存取存储器(SRAM)的形式单片地集成高速缓冲存储器。不利的是，此类方法会受到在GPU中结合TSV的要求的影响，但是SRAM高速缓冲存储器的制造需要与GPU制造中所采用的工艺步骤显著不同的工艺步骤。此外，由于其存储器部件结构，SRAM可能消耗GPU中不期望的基板面量。其它处理器，例如中央处理单元(CPU)、控制器和所谓的片上系统以及其它主机装置，也可能会遇到高速缓冲存储器电路系统与处理器电路系统制造技术的某种不方便的集成。
[0012]图3A和3B描绘了所提出的微电子装置组件300的一个实例，所述微电子装置组件包括例如GPU等主机装置302和例如高带宽存储器装置等多个存储器装置304A
‑
304D，所有这些装置都安装在包括半导体材料(例如硅)的中介层306上，所述中介层可以表征为“芯”中介层306又安装并可操作地耦合到层压(例如，有机)衬底308，用于通过例如呈金属材料的球、凸块或螺柱形式的离散导电元件310将微电子装置组件300连接到较高层级封装。如图3A所示，GPU具有集成SRAM高速缓冲存储器312，如上所述，其呈现制造问题且使TSV的使用成为必要。如图3B所示，微电子装置组件300将每个存储器装置304定位在接口裸片314上且可操作地耦合到所述接口裸片，每个接口裸片314可操作地耦合到由中介层306承载的电路系统，电路系统存储器装置304A
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304D通过所述中介层与主机装置302通信。延伸穿过中介层306的TSV(未示出)又与层压衬底308通信，所述层压衬底可包括由电介质材料隔开的多个层级的电路系统，并且所述电路系统可操作地耦合到离散导电元件310以连接到外部
电路系统。
[0013]本公开的实施例包括中介层结构，在一些实施方案中，所述中介层结构可配置成有效地提供此类高带宽通信，同时降低制造和组装成本并减小部件和组件大小。结合此类中介层结构的微电子装置组件和用于制造此类组件的方法可以在降低成本和增强性能方面提供优势。
技术实现思路
[0014]在一些实施例中，一种用于微电子装置组件的中介层包括：主体，其在平面上延伸且包括半导体材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于微电子装置组件的中介层，其包括：主体，其在平面上延伸且包括半导体材料；所述主体的表面上的位置，其用于将多个微电子装置可操作地耦合到所述主体的电路系统；以及所述主体的所述半导体材料的有源表面上方的高速缓冲存储器，其可操作地耦合到延伸到所述主体的所述表面上的用于将主机装置可操作地耦合到所述高速缓冲存储器的位置的电路系统。2.根据权利要求1所述的中介层，其中所述高速缓冲存储器包括SRAM。3.根据权利要求1所述的中介层，其中所述高速缓冲存储器位于所述主体的所述表面上的用于将主机装置可操作地耦合到所述高速缓冲存储器的所述位置下方。4.根据权利要求1所述的中介层，其中所述主机装置包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、控制器或片上系统(SoC)。5.根据权利要求1所述的中介层，其中所述主体的所述表面上的所述位置中的至少一者是用于将微电子存储器装置可操作地耦合到与所述高速缓冲存储器通信的所述主体的电路系统的位置。6.根据权利要求5所述的中介层，其中用于将微电子存储器装置可操作地耦合到与所述高速缓冲存储器通信的所述主体的电路系统的所述位置中的所述至少一者包括用于所述微电子存储器装置可操作地耦合到与所述高速缓冲存储器通信的所述主体的所述电路系统的接口电路系统段。7.根据权利要求1所述的中介层，其中所述半导体材料是硅。8.根据权利要求1所述的中介层，其中所述半导体材料包括所述主体的芯，并且所述中介层进一步包括在所述主体的所述芯与所述表面之间的再分布结构，所述再分布结构在所述高速缓冲存储器与所述主体的所述表面上的所述位置之间延伸。9.根据权利要求1所述的中介层，其中所述半导体材料包括所述主体的芯，并且所述中介层进一步包括在所述主体的所述芯和与用于可操作地耦合多个微电子装置的所述表面相对的表面上方的再分布结构，其中所述再分布结构配置用于在所述中介层与外部电路系统之间通信。10.一种微电子装置组件，其包括：中介层，其包括形成于半导体材料的有源表面上的高速缓冲存储器；所述中介层的电路系统，其在至少一个主机装置位置与一或多个存储器装置位置之间延伸；主机装置，其可操作地耦合到所述至少一个主机装置位置，与所述高速缓冲存储器通信；以及高带宽存储器装置，其可操作地耦合到所述一或多个存储器装置位置中的每一者。11.根据权利要求10所述的微电子装置组件，其中所述高速缓冲存储器包括SRAM，并且所述SRAM至少部分地位于所述至少一个主机装置位置下方。12.根据权利要求10所述的微电子装置组件，其中所述高带宽存储器装置是HBM方块或HMC。13.根据权利要求10所述的微电子装置组件，其中所述一或多个存储器装置位置中的
每一者包括用于与所述高带宽存储器装置介接的逻辑电路系统。14.根据权利要求10所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：
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