集成电路芯片的接口和布置其接口的方法与流程

1.本发明涉及半导体装置的制造，且更确切地说，涉及集成电路(integrated circuit,ic)芯片的接口和布置ic芯片的接口的方法。


背景技术：

2.基于半导体集成电路的数字电子装置，例如手机、数码相机、个人数字助理(personal digital assistant,pda)等，其设计成具有更强大的功能性以适应现代数字世界中的各种应用。然而，随着半导体制造的趋势，数字电子装置意图为更小和更轻，具有改进的功能性和更高性能。半导体装置可以封装成2.5d半导体装置，其中若干电路芯片可以整合为更大的集成电路，其中接触元件、插入件或重布线层(redistribution layer,rdl)是用在芯片之间的连接。
3.已提出集成扇出型(integrated fan-out；info)和晶片对芯片对衬底(chip-on-wafer-on-substrate；cowos)的封装技术以封装并排组装的多个芯片。
4.关于整个电子电路，主电路可以基于2.5d封装技术进行制造。另外，多个专用集成电路(application-specific integrated circuit；asic)芯片和串行化器/解串行化器(serdes)芯片可以通过涉及并行总线的互连接口彼此连接地额外安置在主电路上。
5.将连接的两个芯片的接口通常分别包含用于彼此连接的接触元件图案。芯片的接触元件图案包含用于连接到另一芯片的接触元件的多个接触元件。如何布置芯片的接触元件图案以改进连接质量仍为一个设计问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种集成电路芯片的接口和一种布置集成电路芯片的接口的方法。接触元件图案的接触元件被配置成具有传输群组和接收群组。传输群组和接收群组的接触元件以对称方式布置。芯片可容易地安置在插入件或重布线层上。
7.在一实施例中，本发明提供一种集成电路(ic)芯片的接口，所述接口包含形成为对应于并行总线的接触元件图案的多个接触元件。所述接触元件以行和列的阵列布置，且划分成传输群组和接收群组。传输群组的接触元件具有第一接触元件序列，且接收群组的接触元件具有第二接触元件序列，第一接触元件序列与第二接触元件序列相同。当接触元件图案相对于行方向和列方向几何旋转180
°
时，具有第一接触元件序列和第二接触元件序列的接触元件相匹配。
8.在一实施例中，本发明提供一种用于布置集成电路(ic)芯片的接口的方法。本发明包含将多个接触元件配置成形成为对应于并行总线的接触元件图案，其中接触元件以行和列的阵列布置且划分成传输群组和接收群组。传输群组的接触元件分配有第一接触元件序列，且接收群组的接触元件分配有第二接触元件序列。第一接触元件序列与第二接触元件序列相同。当接触元件图案相对于行方向和列方向几何旋转180
°
时，具有第一接触元件序列和第二接触元件序列的接触元件相匹配。
9.为了可更好地理解前述内容，如下参考附图详细地描述若干实施例。
附图说明
10.包含附图以提供对本公开的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本公开的示范性实施例，且与实施方式一起用来解释本公开的原理。
11.图1是根据本发明的实施例示意性地示出具有接口的2.5d半导体装置的截面堆叠结构的图；
12.图2是根据本发明的实施例示意性地示出一个芯片通过接口连接到多个其他芯片的接口的图；
13.图3是根据本发明的实施例示意性地示出用于多个芯片之间的连接的接口的图；
14.图4是根据本发明的实施例示意性地示出接触元件图案的结构的图；
15.图5是根据本发明的实施例示意性地示出接触元件图案于传输群组和接收群组中的配置的图；
16.图6是根据本发明的实施例示意性地示出芯片之间的连接的图；
17.图7是根据本发明的实施例示意性地示出具有对称接触元件图案的两个连接芯片的接触元件之间的连接关系的图；及
18.图8是根据本发明的实施例示意性地示出具有对称接触元件图案的两个连接芯片之间的布线效果的图。
19.附图标号说明
20.50：平台
21.100：封装衬底
22.102：通孔
23.104：底部焊球
24.106：顶部接触元件
25.110：插入件或重布线层
26.112：硅穿孔
27.114：互连布线
28.116：接触元件
29.120：串行化器/解串行化器芯片
30.130：专用集成电路芯片
31.200：集成电路芯片
32.200'：处理器
33.202、210、212：芯片
34.204、250：接口
35.300：接触元件图案
36.302：传输群组
37.304：接收群组
38.306：功能电路片
39.310：迹线路径
40.400：轴线
具体实施方式
41.本发明涉及2.5d半导体装置的接口，其中芯片安置于插入件或重布线层上。芯片的接触元件图案配置成具有几何对称关系。芯片通过接口更自由地连接。接触元件之间的布线长度也可以更均等且更短地设置。
42.以下提供了若干实施例用于描述本发明，但本发明并不仅受限于所述实施例。
43.图1是根据本发明的实施例示意性地示出具有接口的2.5d半导体装置的截面堆叠结构的图。参考图1，在另一应用中，基于2.5d封装技术形成具有预期ic结构的cowos或info平台50。cowos或info平台50可包含具有底部焊球104和顶部c4接触元件106的封装衬底100。通孔102可用于从底部焊球104连接到顶部接触元件106。此外，可进一步在衬底100上形成与c4接触元件106连接的插入件或重布线层110。插入件或重布线层110还可包含硅穿孔(through-silicon-via,tsv)112、互连布线114以及接触元件116。此处，视所采用的制造工艺而定，接触元件116可为通孔或凸块焊盘或用于端子到端子接触的任何合适的连接结构。本发明并未将接触元件106限制为特定类型。
44.在实际应用中，也可以使用额外芯片，例如asic芯片130和serdes芯片120来实施cowos或info平台50。asic芯片130和serdes芯片120通过布线114和接口连接。一个asic芯片130可与多个serdes芯片120连接以用于各种外围通信。
45.图2是根据本发明的实施例示意性地示出一个芯片通过接口连接到多个其他芯片的接口的图。参考图2，一个ic芯片200(例如处理器或asic芯片)可通过接口204与多个芯片202连接。接口204以在芯片200与芯片202之间涉及并行总线进行通信。接口204可包含布线和接触元件图案中的接触元件，从而使得芯片200可连接到芯片202。
46.图3是根据本发明的实施例示意性地示出用于多个处理器芯片之间的连接的接口的图。参考图3，在另一应用中，多个处理器200'可连接在一起以形成具有更强大功能的大型处理器。在这种情况下，这些处理器200'也通过接口204进行连接。
47.如前文描述，2.5d封装工艺可应用于将各种芯片并排堆叠在一起而不实质上进一步消耗装置区域。然而，为了允许芯片更自由地连接在一起，需要以紧凑的方式适当地布置接口204中的接触元件并且进一步对称以用于接收和传输信号。两个芯片200到芯片202之间的通信可容易地安置在外围区。此处，接口204也可以是指市场上所提供的glink接口。
48.图4是根据本发明的实施例示意性地示出接触元件图案的结构的图。参考图4，接口中所涉及的接触元件的总数可以是并行地通信以用于传输和接收的信号的数目。
49.接口中所涉及的接触元件的总数可以是较大的数目。信号在芯片之间并行地通信以用于传输和接收。取决于一个总线中的数据大小，具有操作电压和其他功能信号的32位数据大小是设置成为一个图块，如接触元件图案300的一个电路片。接触元件图案300可以以某一数目(例如8)来复制，以适应并行通信的总数据大小。在实例中，数据对应于具有r_d0到r_d31和t_d0到t_d31的序列的32位，在所述序列上，t表示用于传输的接触元件且r表示用于接收的接触元件。另外，接触元件图案300中还包含多个低电压信号vss和多个高电压vddp。另外，还包含各种功能信号，包含帧t/r_fr；时钟t/r_dckp/n；流量控制t/r_fc[1:0]；dbi t/r_dbi[3:0]；奇偶校验t/r_par；以及通路修复t/r_lr[1:0]。然而，用于功能信号
的接触元件不仅限于所述实施例。
[0050]
表1是定义一个传输(t)群组或接收(r)群组的接触元件的实例。传输群组和接收群组具有相同数目个接触元件。
[0051]
表1
[0052][0053]
如所提及，每一接触元件用使用时的功能特定地定义，以便形成接触元件序列。接触元件序列包含数据接触元件和各种功能接触元件。在实例中，接触元件图案包含8个行和15个列以形成规则正方形或矩形形状的阵列。
[0054]
图5是根据本发明的实施例示意性地示出接触元件图案于传输群组和接收群组中的配置的图。参考图5，接触元件被配置成具有多个行和多个列的阵列，所述阵列形成为对应于用以传输信号和接收信号的并行总线的接触元件图案300。接触元件图案300中的接触元件以行和列的阵列布置，且划分成传输群组302和接收群组304。传输群组302的接触元件由“t_”标示，且接收群组304的接触元件由“r_”标示。
[0055]
在一实施例中，行数n为奇数或偶数。在一实施例中，以8行作为实例。列数m也可为奇数或偶数。在一实施例中，以15列作为实例。为了具有紧密布置，中心列可划分成用于传输群组302和接收群组304的两个部分。一般来说，在一实施例中，n和m可为偶数或奇数。在一实施例中，n为偶数且m为奇数。在一实施例中，n为奇数且m为偶数。
[0056]
然而，本发明不仅限于所述实施例。在一实施例中，也可利用虚设接触元件来分开传输群组302和接收群组304。换句话说，列数可为偶数，其中可额外添加虚设接触元件以明确地分开传输群组302和接收群组304。本发明不限于所述实施例。
[0057]
针对传输群组302和接收群组304分配接触元件的原则是使得传输群组302与接收群组304对称。忽略传输标示“t_”和接收标示“r_”，传输群组302和接收群组304的接触元件序列相同。换句话说，当接触元件图案300以行方向作为旋转轴旋转180
°
且接触元件图案300以列方向作为旋转轴进一步旋转180
°
时，接触元件序列相同。
[0058]
在实例中，以接收群组304的左上角处的接触元件r_dbi3作为实例，在旋转后，所述接触元件将与传输群组302的接触元件t_dbi3匹配。因此，一个芯片的接触元件序列中的传输接触元件与另一芯片的接收接触元件匹配。
[0059]
图6是根据本发明的实施例示意性地示出芯片之间的连接的图。参考图6，基于接触元件图案300用于一个接口电路片h，实际接口包含用于一个接口250的多个接口电路片h。在实例中，利用如由glink0至glink n所标示的n个接口来进行描述。芯片210可包含多个接口250以用于与芯片212的不同通信。在一实施例中，以一个芯片210和另一芯片212作为实例。芯片210包含glink0至glink n 250的多个接口250。芯片212也包含glink0至glink n的多个接口250。在实例中，接口250(glink0至glink n)中的每一接口可包含8个接口电路
片h。每一接口电路片h具有接触元件图案300，其中接触元件成对称布置。根据实际需要，可在接口电路片h之间的中心处实施额外功能电路片306。在实例中，功能电路片306可与用于验证时序信号的锁相环(phase locked loop,pll)有关。在一实施例中，本发明不仅限于功能电路片306。
[0060]
当芯片212在封装工艺中安置于主芯片上时，可使芯片212相对于轴线400旋转180
°
，其中具有对称布置的芯片212的接触元件图案仍可容易地与芯片210的接触元件图案匹配。在实例中，芯片210的接口glink0与芯片212的接口glinkn匹配。类似地，芯片210的接口glink1与芯片212的接口glinkn-1匹配等。换句话说，即使芯片212因封装工艺需要而旋转，芯片210的每一电路片h的接触元件图案仍允许接触元件与另一芯片212的电路片h匹配。
[0061]
此外，轴线400可沿x轴方向或y轴方向延伸。另外，根据作为实例的图2和图3，可涉及沿x轴方向和y轴方向两个延伸的多个轴线400。然而，仍保持接触元件图案的对称性质。
[0062]
图7是根据本发明的实施例示意性地示出具有对称接触元件图案的两个连接芯片的接触元件之间的连接关系的图。参考图7，以芯片210和芯片212的一个键合图案300作为实例来进一步描述，示出具有如在接触元件图案300中指定的接触元件序列的接触元件之间的迹线路径。
[0063]
归因于对称性质，芯片212的接触元件图案300的接触元件序列由于如在封装工艺中所需的旋转而与芯片210的接触元件图案300的接触元件序列相同，预期传输群组“t_”对应于接收群组“r_”。在实例中，芯片210的接触元件t_d0连接至芯片212的接触元件r_d0，且芯片210的接触元件r_d6连接至芯片212的接触元件t_d6。
[0064]
图8是根据本发明的实施例示意性地示出具有对称接触元件图案的两个连接芯片之间的布线效果的图。参考图7和图8，芯片210和芯片212的接触元件之间的迹线路径310可保持大体上相同长度。接触元件图案的这些特征可具有优点。由于相同的连接长度，来自glink tx的同步并行总线完全同步地到达glink rx，位之间具有最小时间差。此情形允许glink rx接收器同步地采样并行总线，且在高频率下实现高质量采样。
[0065]
如同样参考图3，芯片210可为asic芯片130，且芯片212可为serdes芯片120。在实例中也可采用图2和图3中的连接。
[0066]
本发明提供具有对称布置的接触元件图案。
[0067]
在一实施例中，本发明提供一种集成电路(ic)芯片的接口，所述接口包含形成为对应于并行总线的接触元件图案的多个接触元件。所述接触元件以行和列的阵列布置，且划分成传输群组和接收群组。传输群组的接触元件具有第一接触元件序列，且接收群组的接触元件具有第二接触元件序列。第一接触元件序列与第二接触元件序列相同。当接触元件图案相对于行方向和列方向几何旋转180
°
时，具有第一接触元件序列和第二接触元件序列的接触元件相匹配。
[0068]
在一实施例中，本发明提供一种用于布置集成电路(ic)芯片的接口的方法。本发明包含将多个接触元件配置成形成为对应于并行总线的接触元件图案，其中接触元件以行和列的阵列布置且划分成传输群组和接收群组。传输群组的接触元件分配有第一接触元件序列，且接收群组的接触元件分配有第二接触元件序列。第一接触元件序列与第二接触元件序列相同。当接触元件图案相对于行方向和列方向几何旋转180
°
时，具有第一接触元件
序列和第二接触元件序列的接触元件相匹配。
[0069]
在一实施例中，传输群组和接收群组中的每一个包含一组数据接触元件和多个功能接触元件以及电压接触元件。
[0070]
在一实施例中，传输群组和接收群组沿行方向位于接触元件图案的两侧且接合在一起。
[0071]
在一实施例中，接触元件图案具有呈正方形形状或矩形形状的n个行和m个列。在一实施例中，n和m可为偶数或奇数。在一实施例中，n为偶数且m为奇数。在一实施例中，n为奇数且m为偶数。
[0072]
在一实施例中，接触元件图案的中心列均等地划分成用于传输群组和接收部分的两个部分。
[0073]
在一实施例中，n等于8且m等于15，以用于传输/接收具有32位大小的数据。
[0074]
在一实施例中，接口包含多个接触元件图案。
[0075]
在一实施例中，接口包含多个接口电路片，且接口电路片中的每一者包括接触元件图案。
[0076]
对于所属领域的技术人员将显而易见的是，可在不脱离本公开的范围或精神的情况下对所公开的实施例进行各种修改和变化。鉴于前述内容，希望本公开涵盖修改和变化，只要所述修改和变化属于所附权利要求和其等效物的范围内。