在裸片堆叠中并入毫米波天线的堆叠式存储器封装的制作方法

本文中所描述的实施例涉及毫米波天线，且特定来说，涉及在裸片堆叠中并入毫米波天线的堆叠式存储器封装。

背景技术：

随着计算装置与我们的社会愈加紧密接合，数据存取和移动性对于典型消费者来说正变得越来越重要。例如蜂窝电话、平板计算机、笔记本计算机等紧凑型无线计算装置正变得更快、更小且更具移动性。为符合新一代产品的需求，移动装置内的处理和存储器封装必须变得更快且更紧凑。第5代无线系统(5g)提供高处理量、低时延、高移动性和高连接密度。利用毫米波段(24-86ghz)进行移动数据通信有利于产生5g系统。

用于毫米波通信的天线通常包含沉积于移动装置内的印刷电路板(pcb)上的天线阵列。天线占用的面积或占据面积可减小附接到pcb的装置的密度并且可产生较大且较少移动装置。此外，水平毫米波天线可致使干扰相邻电路，天线可沉积于所述相邻电路上方。这些因素可使得难以将毫米波天线并入到移动装置中。可存在其它缺点。

技术实现要素：

在一个方面中，本申请案提供一种堆叠式半导体装置组合件，其包括：第一半导体装置，其具有第一衬底和穿过所述第一衬底的第一组导通孔，所述第一组导通孔界定天线结构的第一部分；第二半导体装置，其具有第二衬底和穿过所述第二衬底的第二组导通孔，所述第二组导通孔界定所述天线结构的第二部分；和堆叠互连结构，其将所述天线结构的所述第一部分电耦合到所述天线结构的所述第二部分。

在另一方面中，本申请案提供一种方法，其包括：形成穿过第一半导体装置的第一衬底的第一组导通孔，所述第一组导通孔界定天线结构的第一部分；形成穿过第二半导体装置的第二衬底的第二组导通孔，所述第二组导通孔界定所述天线结构的第二部分；和通过堆叠互连结构将所述天线结构的所述第一部分电耦合到所述天线结构的所述第二部分。

在另一方面中，本申请案另外提供一种堆叠式三维集成电路设备，其包括：第一半导体装置，其具有第一衬底；第二半导体装置，其具有第二衬底；和天线结构，其沿着所述堆叠式三维集成电路设备的竖直表面延伸，所述天线结构至少由穿过所述第一衬底的第一组导通孔和穿过所述第二衬底的第二组导通孔界定。

附图说明

图1是描绘包含毫米波天线结构的堆叠式半导体装置组合件的实施例的图式。

图2是描绘包含毫米波天线结构的堆叠式半导体装置组合件的实施例的图式。

图3是描绘具有激光烧蚀部分的互连矩阵的实施例的图式。

图4是描绘具有熔丝的互连矩阵的实施例的图式。

图5是描绘用于形成包含毫米波天线结构的堆叠式集成电路封装的方法的实施例的流程图。

虽然本公开容许各种修改和替代形式，但在附图中借助实例示出且在本文中详细描述具体实施例。然而，应理解，本公开并不希望限于所公开的特定形式。而是，意图涵盖属于如由所附权利要求书界定的本公开的范围内的所有修改、等效物和替代物。

具体实施方式

在本公开中，论述了许多特定细节以提供对本公开的实施例的透彻且启发性描述。所属领域的技术人员将认识到，可在无具体细节中的一或多个的情况下实践本公开。可不示出和/或可不详细描述通常与半导体装置相关联的众所周知的结构和/或操作以避免混淆本公开的其它方面。一般来说，应理解，除了本文中所公开的那些具体实施例之外的各种其它装置、系统和方法也可在本公开的范围内。

术语“半导体装置组合件”可指一或多个半导体装置、半导体装置封装和/或衬底的组合件，所述衬底可包含中介层、支撑件和/或其它合适的衬底。半导体装置组合件可制造为但不限于离散封装件形式、条带或矩阵形式和/或晶片面板形式。术语“半导体装置”大体上是指包含半导体材料的固态装置。半导体装置可包含例如来自晶片或衬底的半导体衬底、晶片、面板或单个裸片。半导体装置可另外包含沉积在衬底上的一或多个装置层。半导体装置在本文中可指半导体裸片，但半导体装置不限于半导体裸片。

术语“半导体装置封装”可指一或多个半导体装置并入到共同封装中的布置。半导体封装可包含部分或完全包封至少一个半导体装置的壳体或外壳。半导体封装件还可包含承载一或多个半导体装置的衬底。衬底可附接到壳体或外壳或以其它方式并入在壳体或外壳内。

如本文中所使用，术语“竖直”、“侧向”、“上部”和“下部”可指图式中所示的特征在半导体装置和/或半导体装置组合件中的相对方向或位置。举例来说，“上部”或“最上部”可指比另一特征更接近页面顶部定位的特征。然而，这些术语应被广泛地解释为包含具有例如颠倒或倾斜定向等其它定向的半导体装置和/或半导体装置组合件，其中顶部/底部、上方/下方、高于/低于、向上/向下和左边/右边可取决于定向而互换。

本公开的各种实施例是针对半导体装置、半导体装置组合件、半导体封装和制造和/或操作半导体装置的方法。在本公开的一个实施例中，堆叠式半导体装置组合件包含具有第一衬底和穿过第一衬底的第一组导通孔的第一半导体装置，所述第一组导通孔界定天线结构的第一部分。半导体装置组合件另外包含具有第二衬底和穿过第二衬底的第二组导通孔的第二半导体装置，所述第二组导通孔界定天线结构的第二部分。半导体装置组合件还包含将天线结构的第一部分电耦合到天线的第二部分的堆叠互连结构。

参考图1，描绘堆叠式半导体装置组合件100。组合件100可包含第一半导体装置102和第二半导体装置112。半导体装置102、112可耦合在堆叠配置中且可包含执行相应操作的电路。在非限制性实例中，第一半导体装置102可执行应用处理器类型的功能且第二半导体装置112可执行存储器操作。

第一半导体装置102可包含具有形成于其上的一或多个装置层105的第一衬底104。第一衬底104可包含穿过第一衬底104的第一组导通孔106。第一组导通孔106可界定天线结构的第一部分110。第一衬底104可为硅衬底且第一组导通孔106可为穿硅导通孔。还可使用其它类型的半导电衬底。

第二半导体装置112可包含第二衬底114。虽然图1中未描绘，但第二半导体装置112也可包含形成于其上的一或多个装置层。第二衬底114可包含穿过第二衬底114的第二组导通孔116。第二组导通孔116可界定天线结构的第二部分120。天线结构可适用于毫米波天线应用。举例来说，天线结构可促进半导体装置组合件100用于5g通信协议使用。然而，本公开不限于5g和毫米波通信。

组合件100可另外包含使天线结构的第一部分110与天线结构的第二部分120耦合进而形成完整天线的堆叠互连结构118。互连结构118可包含球栅阵列。举例来说，第一半导体装置102可对应于第一封装且第二半导体装置112可对应于第二封装。这两个封装可通过球栅阵列(例如，在叠层封装配置中)结合。其它配置也是可能的。

第一半导体装置102可使用天线结构进行无线电通信。举例来说，第一半导体装置102可包含耦合到天线结构的第一部分110的无线电通信装置142，例如发射器、接收器、收发器或另一类型的无线通信装置。无线电通信装置142可以被配置成用于毫米波通信并且可并入有5g系统。

组合件100可包含电耦合来自第二组导通孔116的至少两个导通孔的互连矩阵144。在实践中，如受益于本公开的所属领域的一般技术人员将理解，可耦合多于两个的导通孔以形成完整天线。通过耦合来自第二组导通孔116的导通孔，可菊链连接天线结构列以产生完整天线。额外互连电路146也可位于第一半导体装置102内。互连矩阵144可包含实现针对特定所要应用调谐天线结构的可切断部分148(例如，熔丝或激光烧蚀区域)。举例来说，通过切断可切断部分148，可修改天线结构的第一天线部分110和第二天线部分120的面积，进而改变天线展现的电特性。可切断部分148可使得第二半导体装置112能够与各自具有不同无线电天线要求的数个不同芯片模型和堆叠配置一起使用。因而，取决于无线电通信装置142的要求，可调谐天线。

第一半导体装置102和第二半导体装置可形成堆叠式三维集成电路，或并入到堆叠式三维集成电路中。如图1中所描绘，天线结构的第一部分110和第二部分120可沿着堆叠的表面竖直定位。通过沿着堆叠的外表面定位，可减小天线结构与装置层(例如，装置层105)之间的干扰。

组合件100的益处是天线结构可沿着半导体装置堆叠的竖直边缘形成而非占用芯片或印刷电路板上的有价值的水平占据面积。此外，通过沿着堆叠式芯片组合件的边缘定位，天线可产生对半导体装置的较小干扰。可存在其它优点。

参考图2，描绘堆叠式半导体装置组合件200的实施例。组合件200可包含第一半导体装置102和第二半导体装置112。第一半导体装置102可包含第一衬底104和一或多个装置层105。装置层105可包含无线电通信装置142和/或其它类型的装置电路。此外，组合件100可包含穿过第一衬底104的第一组导通孔106和穿过第二衬底112的第二组导通孔116。组合件200也可包含具有可切断部分148和额外互连电路146的互连矩阵144。

组合件200可包含一或多个额外半导体装置122。额外半导体装置122可定位于第一半导体装置与第二半导体装置112之间。虽然图2描绘三个额外半导体装置，但额外半导体装置122和与额外半导体装置122中的每一个相关联的功能的精确数目可根据组合件200的应用而不同。额外半导体装置122可包含额外衬底124。

额外衬底124可包含穿过额外衬底124的额外组导通孔126。第一组导通孔106可界定天线结构的第一部分110，第二组导通孔116可界定天线结构的第二部分120，且额外组导通孔126可界定天线结构的额外部分130。天线结构的部分110、120、130中的每一个可通过额外互连结构结合。举例来说，天线结构的第二部分120可经由第一堆叠互连结构118与天线结构的额外部分结合，且额外部分130中的每一个可通过额外互连结构128结合在一起并且结合到第一部分110。额外互连结构128可为球栅阵列并且可用于叠层封装配置。

如图2所示，半导体装置组合件200的竖直表面可提供足以形成可与毫米波技术和5g协议一起使用的天线结构的面积。此外，通过竖直堆叠天线，可沿着半导体装置102、112、122的水平面并且在相关联pcb上节省极其重要的空间。可存在其它益处。

参考图3，描绘具有激光烧蚀部分348的互连矩阵300的实施例。互连矩阵300可对应于互连矩阵144，或其任何可与半导体装置组合件100、200一起使用的部分。应注意，互连矩阵300简化为仅包含电极之间的单个连接。在实践中，如受益于本公开的本领域的技术人员将理解，互连矩阵300可取决于待连接的导通孔的数目而包含多个连接。

互连矩阵300可包含第一电极302和第二电极304。可在表面上(例如，组合件100的顶部表面上)暴露激光烧蚀部分348。通过暴露激光烧蚀部分348，可使用激光消除激光烧蚀部分348，进而切断第一电极302与第二电极304之间的电连接。这可使得能够缩短天线结构，进而减小天线结构的面积量。不同类型的无线电电路可要求具有不同大小的天线。通过包含激光烧蚀部分134，可针对特定应用调谐图1和2的天线结构。因而，可能不需要为了与堆叠中的不同下部芯片一起使用而改变或定制半导体装置(例如，第二半导体装置112)的设计。

参考图4，描绘具有熔丝448的互连矩阵400的实施例。互连矩阵400可对应于互连矩阵144并且可与半导体装置组合件100、200一起使用。如同图3一样，虽然图4仅描绘两个电极之间的单个连接，但受益于本公开的所属领域的一般技术人员将理解可做出电耦合天线的多个连接。

互连矩阵400可包含通过熔丝448连接的第一电极402和第二电极404。互连矩阵400可另外包含接脚408和连接器406。通过施加电流到接脚408，熔丝448可熔断且第一电极402可与第二电极404断开连接。连接器406可稳健到足以限制仅击穿到熔丝448，进而确保割断第一电极402与第二电极404之间的电连接。

使熔丝448熔断可使得能够缩短(例如，由部分110、120界定的)天线结构，进而减小与天线结构相关联的面积量。不同类型的无线电电路可要求具有不同大小的天线。通过包含熔丝448，可针对特定应用调谐天线结构。

参看图5，描绘用于形成包含毫米波天线结构的堆叠式集成电路封装的方法500的实施例。方法500可包含在502处形成穿过第一半导体装置的衬底的第一组导通孔，所述第一组导通孔界定天线结构的第一部分。举例来说，可形成穿过第一衬底104的第一组导通孔106以形成天线结构的第一部分110。

方法500可另外包含在504处形成穿过第二半导体装置的衬底的第二组导通孔，所述第二组导通孔界定天线结构的第二部分。举例来说，可形成穿过第二衬底114的第二组导通孔116以形成天线结构的第二部分120。

方法500也可包含在506处通过堆叠互连结构将天线结构的第一部分电耦合到天线的第二部分。举例来说，可使用堆叠互连结构118将第一部分110电耦合到第二部分120以形成完整天线结构。

方法500的益处是可沿着半导体装置堆叠的竖直边缘形成天线结构，而非占据芯片或印刷电路板上的有价值的水平占据面积。可存在其它优点。

尽管已经关于某些实施例描述了本公开，但对于所属领域的技术人员显而易见的其它实施例(包含并不提供本文中所阐述的所有特征和优点的实施例)同样在本公开的范围内。本公开可涵盖本文中未明确地展示或描述的其它实施例。因此，仅参考所附权利要求书和其等效物界定本公开的范围。