【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的领域涉及集成电路(ic)封装，并且更具体地涉及在ic封装的配电网络(pdn)中提供去耦电容，以减少电流电阻(ir)降和电压降。
技术介绍
1、集成电路(ic)是电子设备的基石。ic通常封装在ic封装中，也称为“半导体封装”或“芯片封装”。ic封装包括封装衬底和一个或多个ic芯片或其他电子模块，该一个或多个ic芯片或其他电子模块安装到封装衬底以提供到ic芯片的电连接。例如，ic封装中的ic芯片可以是片上系统(soc)。ic芯片通过到封装衬底中的金属线的电耦合而电耦合到ic封装中的其他ic芯片和/或其他组件。ic芯片还可以通过ic封装的外部金属互连(例如，焊料凸块)的电连接而电耦合到ic封装外部的其他电路。
2、ic封装中的高性能计算机芯片需要有效的配电网络(pdn)来高效地将功率分配给ic芯片中的电路和其他组件。例如，ic封装可以包括单独的功率管理芯片(pmc)，该pmc包括被配置为将电压分配给ic封装中的其他ic芯片的电压调节器电路系统。由于pdn中的串联电阻和电感，pmc与被供电ic芯片之间的电流电阻(ir)降可能导致pdn中出现噪声。从被供电ic芯片到pdn的电流汲取的变化可能在pdn中引起噪声。如果pdn中的噪声大小超过某个阈值，它会将递送到ic芯片及其电路的电压改变为低于可接受值，这可能会导致电路故障。即使pdn在容差内向ic芯片提供电压，pdn噪声仍可能导致其他问题。它可以在信号线上引起串扰或表现为串扰。此外，由于pdn互连通常携带更高的电流，高频pdn噪声有可能产生电磁辐射干扰，从而可能导致其他故
3、因此，控制pdn中的噪声非常重要。在这点上，去耦电容器被用于分流pdn中的pdn噪声，以减少其对由pdn供电的ic芯片的影响。去耦电容器可以安装在封装衬底上或嵌入在ic封装的封装衬底内，以在电源与ic芯片之间提供去耦电容。然而，去耦电容器与ic芯片之间的电学路径连接具有寄生电感，该寄生电感可能以不期望的方式导致ir降和pdn噪声。
技术实现思路
1、本文中公开的方面包括采用具有对准的外部互连的电容器中介层衬底的集成电路(ic)封装。电容器中介层衬底被配置为被包括在ic封装中，以通过对准的外部互连将(多个)管芯互连到封装衬底，并且提供要耦合到(多个)管芯中的电路的(多个)电容器。还公开了相关制造方法。例如，电容器中介层衬底包括(多个)嵌入式电容器，该嵌入式电容器可以为ic封装中的配电网络(pdn)提供去耦电容，以减少电流电阻(ir)降。ic封装包括一个或多个半导体管芯(“管芯”)，该管芯电耦合到封装衬底，该封装衬底支持去往和来自(多个)管芯的电信号路由。在示例性方面，电容器中介层衬底设置在(多个)管芯与封装衬底之间，以最小化电容器中介层衬底中的(多个)嵌入式电容器与(多个)管芯之间的距离。这可以减少(多个)嵌入式电容器与(多个)管芯之间的功率信号中的寄生电感，这可以减少pdn中的ir降，并且进而减少pdn噪声。(多个)管芯通过耦合到电容器中介层衬底的外部互连的管芯互连而耦合到电容器中介层衬底中的一个或多个嵌入式电容器。电容器中介层衬底还具有暴露于其与(多个)管芯和封装衬底相邻的外表面的外部互连，以提供(多个)管芯与封装衬底之间的电贯通连接。在示例性方面，电容器中介层衬底的外表面上的外部互连被对准。例如，电容器中介层衬底的外表面上的外部互连可以在水平方向上具有相同节距和布局位置，使得每个外部互连至少部分地竖直对准在电容器中介层衬底的相对外表面上的另一外部互连。
2、以这种方式，如果(多个)管芯和封装衬底具有被设计为在彼此耦合时与彼此对准的管芯互连和外部互连的图案，则电容器中介层衬底可以保持与(多个)管芯和封装衬底的互连兼容性。例如，(多个)管芯和封装衬底可以被设计为在不包括电容器中介层衬底的ic封装中彼此直接耦合。因此，通过包括竖直对准的外部互连，中介层电容器衬底可以用于将这样的(多个)管芯电耦合到封装衬底，而不必改变(多个)管芯的管芯互连和封装衬底的外部、金属互连的布局设计。
3、在这点上，在一个示例性方面，提供了一种ic封装。ic封装包括中介层衬底，中介层衬底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面。中介层衬底还包括第一金属化层，第一金属化层包括暴露于第一表面的多个第一金属互连。中介层衬底还包括第二金属化层，第二金属化层包括暴露于第二表面的多个第二金属互连。中介层衬底还包括衬底层，衬底层在第一方向上设置在第一金属化层与第二金属化层之间，衬底层包括一个或多个电容器。多个第一金属互连中的每个第一金属互连在第一方向上与第一轴相交，第一轴与多个第二金属互连中的第二金属互连相交。ic封装还包括耦合到中介层衬底的第一表面的封装衬底。ic封装还包括耦合到中介层衬底的第二表面的管芯。
4、在另一示例性方面，提供了一种制造多个ic封装的方法，该方法包括对于一个或多个ic封装中的每个ic封装。该方法包括形成中介层衬底，包括形成包括暴露于第一表面并且在第一方向上与第一轴相交的多个第一金属互连的第一金属化层，形成与第一金属化相邻的衬底层，该衬底层包括一个或多个电容器，以及形成与衬底层相邻的第二金属化层使得衬底层在第一方向上设置在第一金属化层与第二金属化层之间，第二金属化层包括暴露于与第一表面相对的第二表面并且在第一方向上与第一轴相交的多个第二金属互连。该方法还包括将封装衬底耦合到中介层衬底的第一表面。该方法还包括将一个或多个管芯耦合到中介层衬底的第二表面。
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1.一种集成电路(IC)封装，包括：
2.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述多个第一金属互连中的每个第一金属互连在所述第一方向上与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连对准。
3.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述多个第一金属互连中的每个第一金属互连在所述第一方向上与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连部分地重叠。
4.根据权利要求1所述的IC封装，其中：
5.根据权利要求4所述的IC封装，其中：
6.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述封装衬底包括：
7.根据权利要求6所述的IC封装，其中所述多个第三金属互连中的每个第三金属互连在所述第一方向上与所述第一轴相交，所述第一轴与所述多个第一金属互连中的所述第一金属互连相交。
8.根据权利要求7所述的IC封装，其中所述管芯包括：
9.根据权利要求8所述的IC封装，其中所述多个管芯互连中的每个管芯互连在所述第一方向上与所述第一轴相交，所述第一轴与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连相交。
10.根据权利要求1所
11.根据权利要求10所述的IC封装，其中所述多个管芯互连中的每个管芯互连在所述第一方向上与所述第一轴相交，所述第一轴与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连相交。
12.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述一个或多个电容器中的至少一个电容器耦合到所述多个第二金属互连中的第二金属互连。
13.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述一个或多个电容器中的至少一个电容器耦合到所述多个第一金属互连中的第一金属互连。
14.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述一个或多个电容器中的每个电容器包括：
15.根据权利要求1所述的IC封装，其中：
16.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述中介层衬底还包括第三金属化层，所述第三金属化层在所述第一方向上设置在所述第二金属化层与所述衬底层之间；
17.根据权利要求1所述的IC封装，其中所述中介层衬底还包括第三金属化层，所述第三金属化层在所述第一方向上设置在所述第一金属化层与所述衬底层之间；
18.根据权利要求1所述的IC封装，所述IC封装被集成到设备中，所述设备选自由以下项组成的组：机顶盒；娱乐单元；导航设备；通信设备；固定位置数据单元；移动位置数据单元；全球定位系统(GPS)设备；移动电话；蜂窝电话；智能电话；会话发起协议(SIP)电话；平板电脑；平板手机；服务器；计算机；便携式计算机；移动计算设备；可穿戴计算设备；台式计算机；个人数字助理(PDA)；监视器；计算机监视器；电视机；调谐器；无线电设备；卫星无线电设备；音乐播放器；数字音乐播放器；便携式音乐播放器；数字视频播放器；视频播放器；数字视频光盘(DVD)播放器；便携式数字视频播放器；汽车；交通工具组件；航空电子系统；无人机；以及多旋翼直升机。
19.一种制造多个IC封装的方法，包括对于一个或多个IC封装中的每个IC封装：
20.根据权利要求19所述的方法，其中：
21.根据权利要求19所述的方法，其中将所述封装衬底耦合到所述中介层衬底的所述第一表面包括将暴露于所述封装衬底的第三表面的多个第三金属互连耦合到所述多个第一金属互连中的第一金属互连，所述封装衬底的所述第三表面与所述中介层衬底的所述第一表面相邻。
22.根据权利要求19所述的方法，其中将所述一个或多个管芯耦合到所述中介层衬底的所述第二表面包括将暴露于所述一个或多个管芯的第三表面的多个管芯互连耦合到所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连，所述一个或多个管芯的所述第三表面与所述中介层衬底的所述第二表面相邻。
23.根据权利要求22所述的方法，其中：
24.根据权利要求19所述的方法，其中形成所述衬底层还包括对于所述一个或多个电容器中的每个电容器：
25.根据权利要求19所述的方法，还包括形成中介层衬底晶片，所述中介层衬底晶片包括用于所述多个IC封装中的每个IC封装的所述中介层衬底。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括形成所述一个或多个管芯，所述形成所述一个或多个管芯包括形成多个管芯，所述形成多个管芯包括形成管芯晶片，包括：
27.根据权利要求26所述的方法，还包括将所述管芯晶片单体化为所述多个管芯。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括将所述多个管芯中的每个管芯放置在所述中介层衬底晶片的所述第二表面上，以形成所述多个IC封装。
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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种集成电路(ic)封装，包括：
2.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述多个第一金属互连中的每个第一金属互连在所述第一方向上与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连对准。
3.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述多个第一金属互连中的每个第一金属互连在所述第一方向上与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连部分地重叠。
4.根据权利要求1所述的ic封装，其中：
5.根据权利要求4所述的ic封装，其中：
6.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述封装衬底包括：
7.根据权利要求6所述的ic封装，其中所述多个第三金属互连中的每个第三金属互连在所述第一方向上与所述第一轴相交，所述第一轴与所述多个第一金属互连中的所述第一金属互连相交。
8.根据权利要求7所述的ic封装，其中所述管芯包括：
9.根据权利要求8所述的ic封装，其中所述多个管芯互连中的每个管芯互连在所述第一方向上与所述第一轴相交，所述第一轴与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连相交。
10.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述管芯包括：
11.根据权利要求10所述的ic封装，其中所述多个管芯互连中的每个管芯互连在所述第一方向上与所述第一轴相交，所述第一轴与所述多个第二金属互连中的所述第二金属互连相交。
12.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述一个或多个电容器中的至少一个电容器耦合到所述多个第二金属互连中的第二金属互连。
13.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述一个或多个电容器中的至少一个电容器耦合到所述多个第一金属互连中的第一金属互连。
14.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述一个或多个电容器中的每个电容器包括：
15.根据权利要求1所述的ic封装，其中：
16.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述中介层衬底还包括第三金属化层，所述第三金属化层在所述第一方向上设置在所述第二金属化层与所述衬底层之间；
17.根据权利要求1所述的ic封装，其中所述中介层衬底还包括第三金属化层，所述第三金属化层在所述第一方向上设置在所述第一金属化层与所述衬底层之间；
18.根据权利要求1所述的ic封装，所述ic封装被集成到设备中，所述设备选自由以下项组成的组：机...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·崔，G·纳拉帕蒂，L·赵，D·何，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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