具有竖直堆叠的裸片和循环器的前端模块制造技术

本公开描述了一种前端模块(FEM)和其制造方法。在所公开的FEM中，包含具有金属层的装置区域的薄化倒装芯片裸片驻留于模块载体上方。模制化合物驻留于所述模块载体上方、围绕所述薄化倒装芯片裸片，并且延伸超过所述薄化倒装芯片裸片的顶表面，以在所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面上方和所述模制化合物内限定开口。亚铁磁部分驻留于所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面上方和所述开口内，并且永磁部分驻留于所述亚铁磁部分上方和所述开口内。在本文中，所述永磁部分、所述亚铁磁部分与所述装置区域的所述金属层竖直对准，并且形成与所述薄化倒装芯片裸片竖直堆叠的循环器。化倒装芯片裸片竖直堆叠的循环器。化倒装芯片裸片竖直堆叠的循环器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有竖直堆叠的裸片和循环器的前端模块
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求2020年12月11日提交的第63/124,440号临时专利申请的权益，所述临时专利申请的公开内容由此以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开涉及一种前端模块(FEM)和其制造方法，且更具体地说，涉及一种包含裸片和与所述裸片竖直堆叠的循环器的FEM，以及用于通过利用所述裸片中的元件来形成与所述裸片竖直堆叠的循环器的方法。

技术介绍

[0004]前端模块(FEM)是射频(RF)应用中非常重要的部件，其并有天线与接收器(RX)和发射器(TX)的至少一个混合级之间的所有电路系统。通常，FEM可包含用于隔离RX路径和TX路径的声学双工器。然而，对于超高频应用(例如，mmWave应用)，声学双工器不再可行。在此类情况下，出于隔离目的引入循环器。
[0005]传统循环器具有与现有FEM工艺不兼容的组装工艺。因此，将传统循环器集成到当今的FEM中是非常具有挑战性的。另外，传统循环器往往具有非常大的尺寸，特别是大高度，这不能满足便携式通信装置的当前低轮廓要求。
[0006]因此，仍然需要改进的FEM设计，其包含用于超高频应用中的信号隔离的循环器，其中制造循环器可以与FEM工艺兼容，而不牺牲最终产品的尺度/高度。

技术实现思路

[0007]本公开描述包含裸片和与裸片竖直堆叠的循环器的前端模块(FEM)和其制造方法。在所公开的FEM中，驻留于模块载体上方的薄化倒装芯片裸片包含具有金属层的装置区域、在所述装置区域的顶表面上方的绝缘层，以及从所述装置区域的底表面延伸到所述模块载体的数个互连件。第一模制化合物还驻留于模块载体上方，围绕薄化倒装芯片裸片，并且延伸超过所述薄化倒装芯片裸片的顶表面以在所述薄化倒装芯片裸片的顶表面上方限定开口，其中所述第一模制化合物提供所述开口的竖直壁。亚铁磁部分驻留于所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面上方和所述开口内，并且永磁部分驻留于所述亚铁磁部分上方和所述开口内。在本文中，永磁部分、亚铁磁部分与装置区域的金属层竖直对准。所述永磁部分、所述亚铁磁部分与所述装置区域的所述金属层的组合提供与所述薄化倒装芯片裸片竖直堆叠的循环器。
[0008]在FEM的一个实施例中，装置区域中的金属层具有几分之一微米与几十微米之间的厚度，并且具有几百平方微米与几平方毫米之间的水平面积。
[0009]在FEM的一个实施例中，所述薄化倒装芯片裸片是有源裸片。所述装置区域包含有源层和在所述有源层下方的后段工艺(BEOL)部分，其中所述有源层被配置成提供一个或多个有源装置，并且所述BEOL部分包含所述金属层，并且被配置成提供一个或多个集成无源
装置。
[0010]在FEM的一个实施例中，BEOL中的金属层包含至少三个端口。在本文中，一个或多个集成无源装置包含一个或多个无源滤波器和一个或多个可编程电容器。所述一个或多个集成无源装置中的每个连接到所述至少三个端口中的对应端口。
[0011]在FEM的一个实施例中，所述薄化倒装芯片裸片是由绝缘体上硅(SOI)结构形成。薄化倒装芯片裸片的有源层是通过将一个或多个有源装置集成在SOI结构的硅外延层中或上而形成，并且薄化倒装芯片裸片的绝缘层是SOI结构的埋入氧化物层。
[0012]在FEM的一个实施例中，薄化倒装芯片裸片是无源裸片，其中装置区域包含BEOL部分，所述BEOL部分包含金属层，并且被配置成提供一个或多个集成无源装置。
[0013]在FEM的一个实施例中，薄化倒装芯片裸片的绝缘层包含介电材料和聚合物复合材料中的至少一个，例如二氧化硅、氮化硅、仿真聚合物、液晶聚合物、层间聚合物和合成橡胶。
[0014]在FEM的一个实施例中，所述亚铁磁部分包含一种或多种铁氧体，例如磁铁矿Fe3O4、钇铁石榴石(YIG)、PbFe
12
O
19
、BaFe
12
O
19
、磁黄铁矿、Fe1‑
x
S，以及含铝、钴、镍、锰和锌的氧化铁。所述亚铁磁部分具有几微米与几百微米之间的厚度，并且具有圆形、正方形、六边形、矩形或高阶多边形的水平形状。
[0015]在FEM的一个实施例中，所述永磁部分由被磁化并且产生其自身的永久磁场的一种或多种材料形成，例如铁、镍、钴及其合金、稀土金属合金和天然磁石。所述永磁部分具有几微米与几百微米之间的厚度，以及圆形、正方形、六边形、矩形或高阶多边形的水平形状。
[0016]在FEM的一个实施例中，所述亚铁磁部分和所述永磁部分具有与所述开口相同的水平尺寸。
[0017]根据一个实施例，所述FEM还包含驻留于所述永磁部分上方以囊封所述循环器的第二模制化合物。
[0018]根据一个实施例，所述FEM还包含底部填充层，所述底部填充层驻留于所述模块载体的顶表面上方，并且填充所述薄化倒装芯片裸片的所述装置区域的所述底表面与所述模块载体的所述顶表面之间的间隙，使得所述互连件由所述底部填充层囊封。在本文中，所述第一模制化合物驻留于所述底部填充层上方。
[0019]在FEM的一个实施例中，所述亚铁磁部分具有与所述开口相同的水平尺寸，并且所述永磁部分具有比所述开口小的水平尺寸，使得所述亚铁磁部分的顶表面部分地通过所述永磁部分暴露。
[0020]根据一个实施例，所述FEM还包含第二模制化合物，所述第二模制化合物驻留于所述亚铁磁部分的所述顶表面上方并且完全囊封所述永磁部分。
[0021]根据一个实施例，所述FEM还包含对准材料和第二模制化合物。在本文中，所述对准材料驻留于所述亚铁磁部分的所述顶表面上方并且围绕所述永磁部分，其中所述永磁部分与所述对准材料的组合具有与所述开口相同的水平尺寸。所述第二模制化合物驻留于所述永磁部分与所述对准材料的所述组合上方以囊封所述循环器。
[0022]在FEM的一个实施例中，所述亚铁磁部分具有比所述开口小的水平尺寸，使得所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面部分地通过所述亚铁磁部分暴露。所述永磁部分具有与所述开口相同的水平尺寸。
[0023]根据一个实施例，所述FEM还包含第二模制化合物和第三模制化合物。在本文中，所述第三模制化合物具有高于10的介电常数，并且驻留于所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面上方，并且填充横向地处于所述亚铁磁部分与所述开口的所述竖直壁之间的间隙。所述第二模制化合物驻留于所述永磁部分上方以囊封所述循环器。
[0024]在FEM的一个实施例中，所述亚铁磁部分具有比所述开口小的水平尺寸，并且所述永磁部分具有比所述开口小的水平尺寸，使得所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面部分地通过所述亚铁磁部分和所述永磁部分暴露。
[0025]根据一个实施例，所述FEM还包含第二模制化合物，所述第二模制化合物驻留于所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面上，并且完全囊封所述亚铁磁部分和所述永磁部分。
[0026]根据一个实施例，所述FEM还包含第二模制化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种前端模块(FEM)，包括：
●
模块载体；
●
薄化倒装芯片裸片，所述薄化倒装芯片裸片驻留于所述模块载体上方，并且包括具有金属层的装置区域、在所述装置区域的顶表面上方的绝缘层、以及从所述装置区域的底表面延伸到所述模块载体的多个互连件；
●
第一模制化合物，所述第一模制化合物驻留于所述模块载体上方、围绕所述薄化倒装芯片裸片，并且延伸超过所述薄化倒装芯片裸片的顶表面以在所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面上方限定开口，其中所述第一模制化合物提供所述开口的竖直壁；
●
亚铁磁部分，所述亚铁磁部分在所述薄化倒装芯片裸片的所述顶表面上方和所述开口内；以及
●
永磁部分，所述永磁部分在所述亚铁磁部分上方和所述开口内，其中所述永磁部分、所述亚铁磁部分与所述装置区域的所述金属层竖直对准，并且所述永磁部分、所述亚铁磁部分与所述装置区域的所述金属层的组合提供与所述薄化倒装芯片裸片竖直堆叠的循环器。2.根据权利要求1所述的FEM，其中所述装置区域中的所述金属层具有几分之一微米与几十微米之间的厚度，并且具有几百平方微米与几平方毫米之间的水平面积。3.根据权利要求1所述的FEM，其中：
●
所述薄化倒装芯片裸片是有源裸片；
●
所述装置区域包含有源层和在所述有源层下方的后段工艺(BEOL)部分；
●
所述有源层被配置成提供一个或多个有源装置；并且
●
所述BEOL部分包含所述金属层，并且被配置成提供一个或多个集成无源装置。4.根据权利要求3所述的FEM，其中：
●
所述BEOL中的所述金属层包含至少三个端口；
●
所述一个或多个集成无源装置包含一个或多个无源滤波器和一个或多个可编程电容器；并且
●
所述一个或多个集成无源装置中的每个连接到所述至少三个端口中的对应端口。5.根据权利要求3所述的FEM，其中：
●
所述薄化倒装芯片裸片是由绝缘体上硅(SOI)结构形成；
●
所述薄化倒装芯片裸片的所述有源层是通过将所述一个或多个有源装置集成在所述SOI结构的硅外延层中或上而形成；并且
●
所述薄化倒装芯片裸片的所述绝缘层是所述SOI结构的埋入氧化物层。6.根据权利要求1所述的FEM，其中：
●
所述薄化倒装芯片裸片是无源裸片；并且
●
所述装置区域包含BEOL部分，所述BEOL部分包含所述金属层并且被配置成提供一个或多个集成无源装置。7.根据权利要求6所述的FEM，其中：
●
所述BEOL中的所述金属层包含至少三个端口；
●
所述一个或多个集成无源装置包含一个或多个无源滤波器和一个或多个可编程电容器；并且
●
所述一个或多个集成无源装置中的每个连接到所述至少三个端口中的对应端口。8.根据权利要求6所述的FEM，其中所述薄化倒装芯片裸片的所述绝缘层包括介电材料和聚合物复合材料中的至少一种。9.根据权利要求8所述的FEM，其中所述薄化倒装芯片裸片的所述绝缘层包括二氧化硅、氮化硅、仿真聚合物、液晶聚合物、层间聚合物和合成橡胶中的至少一种。10.根据权利要求1所述的FEM，其中：
●
所述亚铁磁部分包含一种或多种铁氧体；
●
所述亚铁磁部分具有几微米与几百微米之间的厚度；并且
●
所述亚铁磁部分具有圆形、正方形、六边形、矩形或高阶多边形的水平形状。11.根据权利要求1所述的FEM，其中所述亚铁磁部分包含由以下组成的群组中的一种或多种：磁铁矿Fe3O4、钇铁石榴石(YIG)、PbFe
12
O
19
、BaFe
12
O
19
、磁黄铁矿、Fe1‑
x
S，以及含铝、钴、镍、锰和锌的氧化铁。12.根据权利要求1所述的FEM，其中：
●
所述永磁部分是由被磁化并且产生其自身的永久磁场的一种或多种材料形成；
●
所述永磁部分具有几微米与几百微米之间的厚度；并且
●
所述永磁部分具有圆形、正方形、六边形、矩形或高阶多边形的水平形状。13.根据权利要求1所述的FEM，其中所述永磁部分是由铁、镍、钴、及其合金、稀土金属合金和和天然磁石组成的群组中的一种或多种形成。14.根据权利要求1所述的FEM，其中所述亚铁磁部分和所述永磁部分具有与所述开口相同的水平尺寸。15.根据权利要求14所述的FEM，还包括第二模制化合物，所述第二模制化合物驻留于所述永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：QORVO美国公司，
类型：发明
国别省市：