具有玻璃衬底和薄膜电容器的微电子组件制造技术

本文公开了微电子组件、相关设备和方法。在一些实施例中，微电子组件可以包括：玻璃衬底，具有表面，玻璃衬底包括穿玻璃衬底过孔(TGV)和表面上的腔；第一管芯，嵌套在腔中；绝缘材料，在玻璃衬底的表面上；第一导电柱和第二导电柱，均穿过绝缘材料；电容器，在绝缘材料中，电容器包括第一导电层、电介质层以及第二导电层，第一导电层在玻璃衬底的表面上，第一导电层电耦合到TGV和第一导电柱，从而形成电容器的第一极板，电介质层在第一导电层上，第二导电层在电介质层上，第二导电层电耦合到第二导电柱，从而形成电容器的第二极板；以及第二管芯，在绝缘材料上，第二管芯电耦合到第一管芯。管芯。管芯。

【技术实现步骤摘要】
具有玻璃衬底和薄膜电容器的微电子组件

技术介绍

[0001]集成电路(IC)封装可以包括用于管理到IC管芯的电力输送的电容器。通常，IC封装可以包括表面安装在管芯的背面上或电路板的焊盘侧上的电容器。
附图说明
[0002]根据结合附图的以下具体实施方式，将容易理解实施例。为了便于描述，相同的附图标记表示相同的结构元件。在附图的各图中，通过示例而非限制的方式示出了各实施例。
[0003]图1A是根据各种实施例的示例微电子组件的示意性侧视截面图。
[0004]图1B是根据各种实施例的图1A的薄膜电容器的示例细节的示意图。
[0005]图2是根据各种实施例的另一示例微电子组件的示意性侧视截面图。
[0006]图3A
‑
3N是根据各种实施例的用于制造图2的示例微电子组件的示例工艺中的各个阶段的侧视截面图。
[0007]图4是根据各种实施例的示例微电子组件的侧视截面图。
[0008]图5A
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5G是根据各种实施例的用于制造图4的示例微电子组件的示例工艺中的各个阶段的侧视截面图。
[0009]图6是根据本文公开的任何实施例的可以包括在微电子组件中的晶圆和管芯的俯视图。
[0010]图7是根据本文公开的任何实施例的可以包括在微电子组件中的IC器件的截面侧视图。
[0011]图8是根据本文公开的任何实施例的可以包括微电子组件的IC器件组件的截面侧视图。
[0012]图9是根据本文公开的任何实施例的可以包括微电子组件的示例电气设备的框图。
具体实施方式
[0013]本文公开了微电子组件以及相关的设备和方法。例如，在一些实施例中，微电子组件可以包括：衬底，具有第一表面和相对的第二表面，其中，衬底的材料包括玻璃材料，并且其中，衬底包括导电穿玻璃过孔(TGV)，并且衬底的第二表面包括腔；第一管芯，至少部分地嵌套在腔中；绝缘材料，在衬底的第二表面上，绝缘材料具有第一表面和相对的第二表面，其中，绝缘材料的第一表面在衬底的第二表面处；第一导电柱，穿过绝缘材料；第二导电柱，穿过绝缘材料；电容器，在衬底的第二表面处的绝缘材料中，电容器包括：第一层，在衬底的第二表面上，第一层包括电耦合到TGV和第一导电柱的导电材料，其中，第一层形成电容器的第一极板；第二层，在第一层上，第二层包括电介质材料；第三层，在第二层上，第三层包括电耦合到第二导电柱的导电材料，其中，第三层形成电容器的第二极板；以及第二管芯，在绝缘材料的第二表面处，第二管芯电耦合到第一管芯。
[0014]在多管芯IC封装中的两个或更多个管芯之间传送大量信号是具有挑战性的，这是
由于这种管芯的越来越小的尺寸、热约束和电力输送约束等。通常，IC封装包括可以表面安装在管芯或电路板上的预制电容器。例如，IC封装可以包括安装在管芯的背侧上的管芯侧电容器(DSC)或安装在电路板上的焊盘侧电容器(LSC)。表面安装的电容器可能由于增加的电力迹线距离而增加电力输送的等待时间，占用管芯和/或电路板上的有限表面面积，并且增加IC封装的整体z高度(例如，厚度)。用于并入电容器的一种常规解决方案是在顶部管芯中构建金属
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绝缘体
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金属(MIM)电容器，作为IC封装的电力输送功能所需的电压调节器电路系统(circuitry)的一部分，但是许多管芯不能并入足够数量的MIM电容器来满足电力输送网络的电容需求。另一种常规解决方案是在封装衬底中并入电容器，这导致从电容器到管芯的长电路径。相对于常规方法，本文公开的实施例中的各种实施例可以帮助实现具有更大设计灵活性的改进的电力效率。相对于常规方法，本文公开的微电子组件中的各个微电子组件可以表现出更好的电力输送，同时减小封装的尺寸并且增加电容密度结构。本文公开的微电子组件对于耗电应用(例如，服务器和高端膝上型计算机)可能是特别有利的，其中，玻璃衬底可以减少翘曲并且实现大形状因子设备。
[0015]在以下具体实施方式中，参考形成其一部分的附图，其中相同的附图标记始终表示相同的部分，并且在附图中通过图示示出了可以实践的实施例。应当理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下具体实施方式不应被理解为限制性的。
[0016]可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式依次将各种操作描述为多个分立的动作或操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。特别地，可以不以所呈现的顺序执行这些操作。所描述的操作可以以与所描述的实施例不同的顺序来执行。在另外的实施例中，可以执行各种另外的操作，和/或可以省略所描述的操作。
[0017]出于本公开内容的目的，短语“A和/或B”是指(A)、(B)或(A和B)。出于本公开内容的目的，短语“A、B和/或C”是指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。附图不一定是按比例的。尽管许多附图示出了具有平坦壁和直角拐角的直线结构，但这仅仅是为了便于说明，并且使用这些技术制成的实际器件将表现出圆角、表面粗糙度和其他特征。
[0018]本说明书使用短语“在实施例中(in an embodiment或in embodiments)”，其可以各自指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开内容的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。如本文所使用的，“封装”和“IC封装”是同义的，“管芯”和“IC管芯”也是如此。术语“顶部”和“底部”在本文中可以用于解释附图的各种特征，但是这些术语仅仅是为了便于讨论，并且并不暗示着期望的或所需的取向。如本文所使用的，除非另有说明，否则术语“绝缘”意味着“电绝缘”。在整个说明书和权利要求书中，术语“耦合”意味着直接或间接连接，例如连接的物体之间的直接电、机械或磁性连接，或通过一个或多个无源或有源中间设备的间接连接。“一”和“所述”的含义包括复数引用。“在
…
中”的含义包括“在
…
中”和“在
…
上”。
[0019]当用于描述尺寸范围时，短语“在X与Y之间”表示包括X和Y的范围。为方便起见，短语“图1”可以用于指代图1A和图1B的附图集合，短语“图3”可以用于指代图3A
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3N的附图集合等。尽管本文中可以单数形式提及某些元件，但这种元件可以包括多个子元件。例如，“绝缘材料”可以包括一种或多种绝缘材料。如本文所使用的，“导电触点”可以指代用作不同部件之间的电接口的导电材料(例如，金属)的一部分；导电触点可以凹入在部件的表面中、与
部件的表面齐平、或远离部件的表面延伸，并且可以采用任何合适的形式(例如，导电焊盘或插座，或者导电线或过孔的一部分)。
[0020]图1A是根据各种实施例的微电子组件100的侧视截面图。微电子组件100可以包括耦合到多层管芯子组件104的封装衬底102。如图1A所示，多层管芯子组件104可以包括三层。特别地，多层管芯子组件104可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电子组件，包括：衬底，具有第一表面和相对的第二表面，其中，所述衬底的材料包括玻璃材料，并且其中，所述衬底包括导电穿玻璃过孔(TGV)，并且所述衬底的所述第二表面包括腔；第一管芯，至少部分地嵌套在所述腔中；绝缘材料，在所述衬底的所述第二表面上，所述绝缘材料具有第一表面和相对的第二表面，其中，所述绝缘材料的所述第一表面在所述衬底的所述第二表面处；第一导电柱，穿过所述绝缘材料；第二导电柱，穿过所述绝缘材料；电容器，在所述衬底的所述第二表面处的所述绝缘材料中，所述电容器包括：第一层，在所述衬底的所述第二表面上，所述第一层包括电耦合到所述TGV和所述第一导电柱的导电材料，其中，所述第一层形成所述电容器的第一极板；第二层，在所述第一层上，所述第二层包括电介质材料；第三层，在所述第二层上，所述第三层包括电耦合到所述第二导电柱的所述导电材料，其中，所述第三层形成所述电容器的第二极板；以及第二管芯，在所述绝缘材料的所述第二表面处，所述第二管芯电耦合到所述第一管芯。2.根据权利要求1所述的微电子组件，其中，所述电容器的总厚度在35纳米与2000纳米之间。3.根据权利要求1所述的微电子组件，其中，所述第一层的厚度在10纳米与15微米之间，并且所述第三层的厚度在10纳米与15微米之间。4.根据权利要求1所述的微电子组件，其中，所述导电材料包括铜、银、镍、金、铝或其合金。5.根据权利要求1所述的微电子组件，其中，所述第一层是第一导电迹线或第一导电焊盘，并且所述第三层是第二导电迹线或第二导电焊盘。6.根据权利要求1所述的微电子组件，其中，所述第二层的厚度在10纳米与250纳米之间。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的微电子组件，其中，所述电介质材料包括钡、钛和氧；锶、钛和氧；钛和氧；铅、锆和钛；钡、锶和钛；铁电材料；或铁电钙钛矿材料。8.根据权利要求1
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6中任一项所述的微电子组件，其中，所述衬底的厚度在50微米与1000微米之间。9.根据权利要求1
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6中任一项所述的微电子组件，其中，所述衬底的所述玻璃材料包括感光玻璃、硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、石英或光可成像玻璃。10.根据权利要求1
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6中任一项所述的微电子组件，其中，所述电容器是多个电容器中的一个电容器。11.一种微电子组件，包括：衬底，具有第一表面和相对的第二表面，其中，所述衬底的材料包括玻璃，并且其中，所述衬底包括导电穿衬底过孔(TGV)，并且所述衬底的所述第二表面包括腔；第一管芯，至少部分地嵌套在所述腔中；绝缘材料，在所述衬底的所述第二表面上，所述绝缘材料具有第一表面和相对的第二表面，其中，所述绝缘材料的所述第一表面在所述衬底的所述第二表面处；
第一导电柱，穿过所述绝缘材料；第二导电柱，穿过所述绝缘材料；电容器，在所述衬底的所述第二表面处并且嵌入在所述绝缘材料中，所述电容器包括：第一导电迹线，在所述衬底的所述第二表面上，所述第一导电迹线电耦合到所述TGV和所述第一导电柱，其中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：