用于堆疊管芯封裝的無線電-和電磁干擾穿透硅通孔及制造方法
【專利摘要】裝置包括有將RF管芯中的區從無線電-電磁干擾屏蔽的屏蔽穿透硅通孔和管芯背面網格蓋子的射頻管芯。
【專利說明】用于堆疊管芯封裝的無線電-和電磁干擾穿透硅通孔及制造方法
【技術領域】
[0001]公開的各實施例涉及封裝射頻集成電路和形成封裝射頻集成電路的方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0002]為了理解獲得各實施例的方式，以上簡要描述的各種實施例的更具體的描述將通過參考各附圖來呈現。這些附圖描繪了不必按比例繪制且不應被考慮為限制范圍的各實施例。一些實施例將通過使用附圖用附加特征和細節來描述和解釋，在附圖中:
[0003]圖1a是根據示例實施例包括穿透硅通孔屏蔽區的微電子裝置的截面正視圖；
[0004]圖1b是根據示例實施例包括進ー步處理之后的圖1a中所描繪的微電子裝置的芯片封裝的截面正視圖；
[0005]圖1c是根據示例實施例包括有穿透硅通孔數字處理器和進ー步處理之后的圖1a中所描繪的微電子裝置的芯片封裝的截面正視圖；
[0006]圖2是根據示例實施例的圖1a中所描繪的RF管芯的部分分解的立體線框剖示正視圖；
[0007]圖3是根據示例實施例的無線電-和電磁干擾屏蔽結構的分解的具體立體剖示圖；
[0008]圖4是根據示例實施例的無線電-和電磁干擾屏蔽結構的一部分的俯視圖；
[0009]圖5是根據示例實施例的圖1b中所描繪的芯片封裝的各部分的分解的剖示正視立體圖；
[0010]圖6是根據示例實施例的過程和方法流程圖；
[0011]圖7是根據示例實施例的計算機系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0012]公開了其中用管芯中的屏蔽TSV來配置穿透硅通孔射頻集成電路(TSV RFIC)管芯的過程，管芯中的屏蔽TSV形成用于保護敏感電路的屏蔽區。
[0013]現在將參考附圖，其中可能對相似的結構提供相似的后綴標記。為了更清楚地示出各種實施例的結構，此處包括的附圖是集成電路結構的圖形表示。因此，雖然仍然包括所示各實施例所要求保護的結構，但制成的集成電路結構的實際外觀例如在顯微照片中可能看上去不同。而且，附圖可能只示出對理解所示各實施例有用的結構。可能沒有包括本領域內已知的附加結構以保持附圖的清楚。
[0014]圖1a是根據示例實施例包括穿透硅通孔屏蔽區的微電子裝置100的截面剖示正視圖。射頻(RF)管芯110包括有源表面112和與有源表面112共平面的背面表面114。RF管芯110也可以稱為RFIC管芯110，但RF管芯110可能有包含在RF管芯110內的若干不同的RFIC和其它集成電路。RF管芯110由可以是摻雜硅材料的塊體半導體材料116所制成。在實施例中，塊體半導體材料116由摻雜砷化鎵材料所制成。在實施例中，塊體半導體材料116被配置為PMOS設備。在實施例中，塊體半導體材料116被配置為NMOS設備。可以選擇其它材料和配置用于塊體半導體材料116。
[0015]電路層118包括在塊體半導體材料116的有源表面112中，并經過前端處理以實現包括電路層118中的有源和無源設備的集成電路。電路層118放置得鄰近于——并包括RF管芯110的有源表面112。后端處理的金屬化層120 (后端金屬化層120)放置得鄰近并在有源表面112以上。后端金屬化層120可能有若干金屬化層，諸如從金屬-1 (Ml)直到M2到M12或更高中的任何層，取決于若干公開的實施例的有用應用。在實施例中，背面表面114是用背面金屬膜122覆蓋的毯覆層。
[0016]對RF管芯110的第一區124進行分區。在實施例中，第一區124包括電路層118中的電路諸如全球定位系統(GPS)電路。在任何情況下，放置在第一區124中的電路可以稱為RFIC GPS區124。第一區124會受鄰近的無線電-和電磁干擾(RMI)(諸如交換噪聲和可能在RF管芯110中的或來自鄰近設備的別處生成的其它噪聲)所影響。因此，第一區124配置有至少ー個包括圍合結構和蓋子的無線電-和電磁干擾屏蔽結構。
[0017]在實施例中，多個屏蔽穿透硅通孔(屏蔽TSV) 126形成圍繞第一區124中的GPS電路邊界的三維(3D)無線電-和電磁干擾第一屏蔽。可以看到3D結構126取X-和Z-方向，但當如圖2中所示被描繪為包括X-Y視圖時它也形成閉合的邊界。屏蔽TSV126形成圍合結構。在實施例中，第一區124也由背面屏蔽128進行背面屏蔽。可以將背面屏蔽圖案化以便為第一區124提供有用的無線電-和電磁噪聲屏蔽。在實施例中，背面屏蔽128匹配由屏蔽TSV126形成的邊界。該匹配結果意味著屏蔽TSV126的X-Y邊界就覆蓋面積而言基本等于背面屏蔽的X-Y覆蓋面積。背面屏蔽128是形成蓋子的網格結構。為了說明性目的，將蓋子128從圍合結構126中提升，但它如虛線有方向箭頭所指示地對齊。圖2中進ー步不出了背面屏蔽128。盡管背面屏蔽128被不為僅覆蓋屏蔽TSV126的邊界,它也可以在管芯背面114上超過RF管芯110的長度和深度。
[0018]無論是信號、功率還是接地的電氣通信可以通過至少ー個放置在第一區124中的至少ー個第一 TSV130執行。對比用作屏蔽TSV的TSV，用作信號、功率或接地連接的TSV此處可以稱為“信號TSV”。可以理解，被配置為信號和功率/接地功能之一的若干第一 TSV130可以位于第一區124中，且因此它們不是由屏蔽TSV126組成的圍合結構的一部分。第一TSV130在X-Y方向中協作以通過背面屏蔽128的網格中的間隔(Z方向)。在圖1a中，背面屏蔽128從第一 TSV130偏離以便第一 TSV130可以通過背面屏蔽網格中的空隙。
[0019]現在可以理解，屏蔽區可以包括單個電路或者多個電路，所述多個電路是諸如GPS電路之類的整個設備的子集。在實施例中，形成諸如微電子裝置100之類的微電子裝置的設計規則偏愛對給定設備(諸如第一區124中的GPS)沿整個電路的子集形成屏蔽區。因此，可以存在保護第一區124中的GPS的整個電路的子集的第一屏蔽區。在實施例中，存在保護第一區中的GPS的整個電路的全部或子集的第一屏蔽區，保護第二區134中的第N個G設備的整個電路的子集的第二屏蔽區。類似地，后續區138中可以存在后續屏蔽區，電路的全部或子集由后續屏蔽區保護。
[0020]在實施例中，第一區124中的電子屏蔽通過屏蔽穿透金屬化層通孔(TMV)擴展到后端金屬化層120中，兩個TMV用附圖標記132指示。如所示，組成TSV圍合結構的圍合結構具有與屏蔽TMV形成的邊界相同的邊界。可以看到，圍合結構126的擴展通過TMV132形成，使得該圍合結構(在Z方向)比僅塊體半導體材料116 (Z方向)的深度深。可以理解，雖然屏蔽TSV126形成垂直(Z方向)定向的結構，但TMV132可以包括X-Y方向中的跡線組合和Z方向中的互連通孔。
[0021]在實施例中，屏蔽TMV132將圍合結構126在Z方向中的深度擴展從大約1.01到大約1.50的因子。在金屬化層120有諸如Ml到Mnth的多層(其中n從2到12或更大)的實施例中，屏蔽TMV132擴展到小于n的級別。這允許金屬化層接線退出圍合結構126的覆蓋面積并橫向地(X和Y向)移動到耦合到RF管芯110上的其它區的其它后端金屬化層。對示例實施例，屏蔽TMV132在M12后端金屬化層120中僅擴展到M4。
[0022]在實施例中，RF管芯110在第二區134中分區，且第二區134也有RF能力。在第一區124包含用于GPS能力的電路的實施例中，第二區130包括不同的RF能力。例如，在第一區124包含GPS能力的情況下，第二區130可以有智能電話RF能力，諸如2G、3G、4G或更新的非等價“NthG”發展。在實施例中，第一區124有GPS電路且第二區130有4G電路。
[0023]無論是信號、功率或接地的電氣通信可以通過至少ー個放置在第二區134中的第ニ TSV136來執行。可以理解，幾個第二 TSV136可以位于第二區134中。在實施例中，所述至少ー個TSV136在絕緣材料137的薄層中形成。
[0024]在實施例中，后續區138在RF管芯110中分區。后續區138也有除第一區124中的之外且與第一區124中的不同的RF能力。在第一區包含用于GPS能力的電路的ー實施例中，后續區132包含與第一區124和第二區134中的那些不同的RF能力。在一示例實施例中，后續區132可以有WiFi能力。在第一區包含用于GPS能力的電路且第二區134包含用于2G、3G、4G或Nth G能力的電路的一實施例中，后續區138包含用于WiFi能力的電路。
[0025]無論是信號、功率或接地的電氣通信可以通過至少ー個放置在后續區138中的后續TSV140來執行。可以理解，若干后續TSV140可以位于后續區138中。在實施例中，所述至少ー個后續TSV140用絕緣材料141的薄層形成。盡管沒有用絕緣材料描繪屏蔽TSV126，可以理解，所有TSV可以用絕緣材料制成以促進半導體材料上的信號或功率的低滲漏。
[0026]圖2是根據示例實施例的圖1a中所描繪的RF管芯110的部分分解的立體線框剖示正視圖200。背面表面114被描繪為與由后端金屬化層120覆蓋的有源表面112相対。
[0027]RF管芯110展示第一區124，該第一區124具有包括圍合結構126和蓋子128的無線電-和電磁干擾屏蔽結構。可以看出，背面屏蔽128匹配由各屏蔽TSV126形成的邊界。盡管在無線電-電磁干擾屏蔽結構之內描繪了單個第一 TSV130，但可以理解，若干第一 TSV可以位于屏蔽結構之內，并將第一區124中的電路電路層118的電路耦合到背面表面114處的連接。
[0028]RF管芯110將第二區134展示為鄰近第一區124。描繪了第二區134之內的多個第二 TSV136。盡管描繪了第二區之內的四個第二 TSV136，但可以理解，若干第二 TSV可以位于第一區134中的電路層118之內，直至背面表面114處的連接。
[0029]RF管芯110展示鄰近第二區134的后續區138。描繪了位于后續區138之內的多個后續TSV140。盡管描繪了位于后續區138之內的四個后續TSV140，可以理解，幾個后續TSV可以位于后續區138中的電路層118之內，直至背面表面114處的連接。多個后續TSV140沿X方向對齊，而多個第二 TSV136沿Y方向對齊。不同的對齊說明無論區位置如何，各TSV可以沿任一方向對齊或者它們可以在X-Y布局中混合。[0030]描繪了 RF管芯之內的以任意方式的其它區，包括第三區142、第四區144和第五區146。其它區是說明在諸如穿透硅通孔射頻集成電路(TSV RFIC) 200之類的管芯中制成的微電子裝置。
[0031]在示例實施例中，屏蔽TSV圍合結構(諸如在圖2中描繪的屏蔽TSV126)可以涵蓋多于ー個的區域。例如，GPS電路和WiFi電路的至少一部分可以被屏蔽TSV圍合結構涵蓋。在實施例中，所述若干區包括屏蔽GPS區124、Nth G區134、WiFi區138、CPU區142、藍牙⑩區144和其它區146。其它區146可以包括時鐘、SC、VED和VEC、音頻、顯示器、GFX和其它非等價但有用的電路。
[0032]圖3是根據示例實施例的無線電-和電磁干擾屏蔽結構300的分解的具體立體剖示圖。屏蔽結構300嵌入在半導體襯底310中，310被指示為占用后端金屬化層320 (Z方向)上方的空間。至少ー個信號或功率TSV330放置于所描繪的半導體襯底310的區324之內。
[0033]在實施例中，計算了鄰近的屏蔽TSV326之間的間隔348以導致在半導體襯底310之內和鄰近設備中生成有用的RF噪聲屏蔽。在實施例中，中心到中心間距間隔348等于鄰近的無線電-或電磁噪聲波長的十分之一，或、/10。在實施例中，中心到中心間距間隔348在從入/20到入/1的范圍中。在中心到中心間距間隔在范圍中的實施例中，每個屏蔽TSV326的直徑349為d，且兩個鄰近的屏蔽TSV326相距從1.1d到3d的間距間隔348。在實施例中，間距間隔348是2d。在屏蔽TSV326是直徑d的實施例中，任何兩個鄰近的屏蔽TSV326的中心到中間間距為2d的間距間隔348。在實施例中，每個屏蔽TSV326有8 y m的直徑349和間距d，且兩個鄰近的屏蔽TSV326的間距為16 y m的間距間隔348。
[0034]背面屏蔽328分解描繪于屏蔽TSV326上方。為了說明性目的，將蓋子328從圍合結構326中提升，但它如虛線有方向箭頭所指示地對齊。背面屏蔽328形成作為屏蔽TSV326的圍合結構的網格蓋子。如所描繪的，多個跡線350被描繪為在X方向移動的兩個頭352之間Y方向上移動。形成蓋子328的網格的線寬度和線間隔可以類似于屏蔽TSV直徑和中心到中心間隔。因此在實施例中，當任何兩個鄰近的屏蔽TSV326有直徑d并其中心到中心間距為2d的距離時，任何兩個鄰近的跡線350有等于d的寬度《351 (X方向)并其中心到中心間距為2d的距離。在實施例中，背面屏蔽328由諸如光刻技術圖案化并蝕刻。
[0035]背面屏蔽328和TSV326 —起組成無線電-和電磁干擾屏蔽結構。在實施例中，將各屏蔽TMV (諸如圖1a中描繪的屏蔽TMV132)相加以彌補有用的較大無線電-和電磁干擾屏蔽結構的不足。
[0036]現在可以理解，對給定RFIC管芯實施例而言，TSV的數目可以是大約30000，無論它們用作屏蔽TSV還是用作功率、接地或信號TSV。因此，當第一區324的面積已知、屏蔽針對的特定波長、已知且屏蔽TSV的給定中心到中心間距是基于有用的關系諸如入/10吋，對于單行屏蔽TSV配置在第一區324中找到的屏蔽TSV的數目將是已知的。因此，TSV屏蔽區也可以由屏蔽TSV的近似數目來定義。
[0037]圖4是根據示例實施例的無線電-和電磁干擾屏蔽結構400的一部分的俯視圖。屏蔽結構400嵌入在半導體襯底410中，半導體襯底410被指示為占用第一區424之內的空間。至少ー個信號或功率或接地TSV430放置于半導體襯底410的第一區424之內。
[0038]第一多個屏蔽TSV426形成沿第一區424中的GPS電路邊界的3D無線電-和電磁干擾第一屏蔽。在實施例中，后續多個屏蔽TSV427形成與第一屏蔽同心的3D無線電-和電磁干擾后續屏蔽。可以理解，除了第一和后續多個屏蔽TSV426和427各自之外，可以設置第二多個屏蔽TSV。多個屏蔽TSV的數目范圍可以從ニ (如圖4中描繪的)到100。
[0039]在實施例中，計算鄰近的第一屏蔽TSV426之間的間隔，以導致在半導體襯底410之內和在鄰近設備中生成有用的RF噪聲屏蔽。類似地，計算了鄰近的后續屏蔽TSV427之間的間隔，以導致在半導體襯底410之內和在鄰近設備中生成有用的RF噪聲屏蔽。現在可以理解，至少兩個同心的3D屏蔽(和蓋子)的組合可以用來產生有用的無線電-和屏蔽區。對于給定組合，可以采用任何或全部中心到中心間距、屏蔽TSV直徑和兩個同心圍合結構之間的X-Y交錯來產生有用的復合無線電-和電磁干擾屏蔽。
[0040]現在可以理解，對給定RFIC管芯實施例而言，TSV的數目可以是大約30000，無論它們用作屏蔽TSV還是用作功率、接地或信號TSV。因此，當第一區424的面積已知、屏蔽針對的特定波長、已知且屏蔽TSV的給定中心到中心間隔是基于有用的關系諸如入/10吋，對于多個屏蔽TSV的配置而言，在第一區424中存在的屏蔽TSV的數目將是已知的。然而，當配置了多行，諸如第一和后續多個屏蔽TSV426和427時，中心到中心的間距可以更大。例如，當后續多個屏蔽TSV427交錯以填充第一多個屏蔽TSV426之間的間隙時，給定行中的中心到中心間距可以更大，因為任何第一 TSV426和鄰近后續TSV427的中心到中心間距可以仍是諸如入/10的距離。
[0041]圖1b是根據示例實施例包括進ー步處理之后的圖1a中所描繪的微電子裝置100的芯片封裝101的橫截面正視圖。芯片封裝101包括RF管芯110、諸如數字處理器(DP)管芯之類的后續管芯154、和諸如I級互連之類的安裝襯底172。在實施例中，后續管芯154是存儲器管芯154。在實施例中，后續管芯154是多個存儲器管芯154的堆疊。在實施例中，安裝襯底172是直接芯片附連(DCA)板172。在實施例中，DP管芯154可以是TSV DP管芯(見圖lc)。
[0042]根據示例實施例，RF管芯110包括穿透硅通孔屏蔽區124。RF管芯110被描繪為具有有源表面112和與有源表面112共平面的背面表面114。電路層118經過前端處理并鄰近塊體半導體材料116。電路層118放置得鄰近于一一并包括RF管芯110的有源表面112。后端處理金屬化層120放置得鄰近并在有源表面112以上。與RF管芯110的第一區124—起，分別描繪了第二和后續區134和138。電氣通信，無論是信號、功率或接地，可以通過至少ー個放置在第一區124中的第一 TSV130來執行。當有用時，可以采用屏蔽TMV132。
[0043]在實施例中，后續管芯154至少通過在包括圍合結構126實施例和蓋子128實施例的無線電-和電磁干擾屏蔽結構之外通信的第一 TSV130耦合到RF管芯110。后續管芯154被描繪為具有有源表面156和背面表面160的倒裝管芯154。塊體娃162內的電路層158也是有源表面156的一部分。有源表面156也與后端金屬化層164接觸，RF管芯110通過后端金屬化層164與后續管芯154通信。
[0044]如所描繪的，RF管芯110具有用于形成屏蔽第一區124的TSV圍合結構126和蓋子128。通過后續管芯154，無線電-和電磁干擾生成區170被后端金屬化層164中的接地環166所屏蔽。屏蔽由與接地環166共享相同的X-Y邊界的凸起環(bump ring) 168繼續。例如，當后續管芯154是數字處理器吋，無線電-和電磁干擾生成區170可以有諸如時鐘信號之類的噪聲源。接地環166和凸起環168可用于包含對區170的無線電-和電磁干擾。因此當將第一區124從鄰近的無線電-和電磁干擾屏蔽有用且造成問題的無線電-和電磁干擾在附近設備154的附近區170中生成時，可以通過使用接地環166和凸起環168來有效地限制RMI。現在可以理解，至少接地環166的間隔可以遵循有用的公式，諸如造成問題的無線電信號波長除以有用的數(諸如10)。
[0045]在實施例中，RF管芯110倒裝安裝在作為第一級互連172的諸如DCA板之類的安裝襯底172上。如所描繪的，無源設備174嵌入在安裝襯底172中。在實施例中，安裝襯底172是包括至少ー個嵌入其中的無源設備174的無核襯底172。RF管芯110和無源設備174之間的電子通信根據任何公開的實施例或否則根據已知技術通過電氣凸起部執行。如所示，RF管芯110根據任何公開的實施例或否則根據已知技術通過使用電子凸起部與安裝襯底172配合。其它無源設備可以根據在由發明公開中署名的發明人于2010年12月20日提交的PCT專利申請第PCT/US2010/061388號中公開的任何技術嵌入在安裝襯底172中，所述申請公開的全部內容通過引用結合于此。
[0046]圖1c是根據示例實施例包括有穿透硅通孔數字處理器155的變體的圖1a中所描繪的微電子芯片裝置的芯片封裝102的截面正視圖。在實施例中，由項目155指派的空間由存儲器管芯占據。在實施例中，由項目155指派的空間由多個存儲器管芯的堆疊占據。在實施例中，由項目155指派的空間是DP管芯且至少一個存儲器管芯與其堆疊。
[0047]芯片封裝102包括RF管芯110、TSV后續DP管芯155、安裝襯底168和相控陣列天線襯底180。在實施例中，安裝襯底168是直接芯片附連(DCA)板168。TSV后續管芯155通過TSV DP后續管芯155耦合到相控陣列天線(PAA)襯底180和到RF管芯110。
[0048]將PAA襯底180示為具有通過陣列掩模186暴露的平面天線元素的四個出現181、182、183和184。在實施例中，有孔徑的金屬化層188放置在PAA襯底180中作為用來增強天線帶寬的地線平面。地線平面188通過PAA襯底180中的地線通孔192耦合到虛設凸起部 190。
[0049]RF管芯110和天線元素之間的電氣接觸通過至少一個跡線194完成。天線元素181、182、183和184通過PAA襯底180的電氣耦合通過電感耦合的孔徑饋送來完成。在實施例中，PAA襯底180包括第一電介質層196和第二電介質層198。在實施例中,第一電介質層196是玻璃并具有比也是玻璃的第二電介質層198低的電介質常數。
[0050]RF管芯110通過至少ー個TSV157耦合到PAA襯底180并耦合到至少ー個跡線194。在實施例中，RF管芯110TSV信號被傳輸到相控陣列天線元素，但更低頻率的功能與PAA襯底180分開并包含在安裝襯底172中。此集成系統降低信號擁塞，并促進受PAA襯底180的維度所限制的更小的X-Y形狀因子。
[0051]圖5是根據示例實施例的圖1b中所描繪的芯片封裝101的各部分的分解的剖示正視立體圖。關于區170，在圖5中僅描繪了后續管芯154的Z方向覆蓋面積。后續管芯154用線框描繪于區170之內，且放置在后續管芯154和RF管芯110之間的凸起環168遠離后續管芯154和RF管芯110在Z方向上分解。可以看到，屏蔽結構用接地環166和凸起環168形成以將無線電-和電磁干擾限制在區170之內。
[0052]圖6是根據示例實施例的過程和方法流程圖600。
[0053]在610，過程實施例包括在RF管芯中形成無線電-和電磁干擾屏蔽TSV圍合結構。在非限制性示例實施例中，RMI TSV圍合結構126在圖1a中所描繪的RF管芯110中形成。對RMI TSV圍合結構126的TSV形成可以通過已知技術來完成。在非限制性示例實施例中，后端金屬化層120包含穿透金屬化層屏蔽通孔132。
[0054]在612，圍合結構容納GPS電路。在非限制性示例實施例中，在圖1b中描繪的第一區124容納在RMI TSV圍合結構126中。
[0055]在620，過程包括形成管芯背面處的圍合結構上的RMI屏蔽蓋子。在非限制性示例實施例中，蓋子128如圖2中描繪的用有用的跡線寬度和間隔形成。在示例實施例中，過程在610處開始并在620處終止。
[0056]在630，方法實施例包括通過使用RFIC管芯中的信號-和功率/接地TSV將RFIC管芯組裝到數字處理器。在非限制性示例實施例中，如圖1b中描繪了倒裝組裝到RF管芯110作為DP管芯154的后續管芯154。在實施例中，方法在610處開始并在630處終止。
[0057]在632，方法包括將相控陣列天線襯底組裝到RF管芯。在非限制性示例實施例中，PAA襯底180如圖1c所描繪的組裝到RF管芯110。可以理解，任何PAA襯底的實施例，及相關申請中公開的并與所述本發明公開同日遞交的若干PAA襯底實施例，都可以組裝到TSVRF管芯。
[0058]在640，方法實施例包括將RFIC管芯組裝到安裝襯底。在非限制性示例實施例中，RF管芯110如圖1b中所見組裝到板172。在非限制性示例實施例中，如從過程610和620及方法640 —起可見，RF管芯110實施例直接組裝到板。其它組裝可以偶發或后續于過程610和620及方法640 —起而完成，諸如第二實體將后續管芯組裝到RF管芯。
[0059]在642，方法實施例包括有至少ー個嵌入其中的無源設備的安裝襯底。在非限制性示例實施例中，支持RF管芯110的電感器174嵌入在安裝襯底172中并通過板172和RF管芯110之間的倒裝連接耦合。
[0060]在650，方法實施例包括將RF管芯組裝到計算機系統。在非限制性示例實施例中，圖7中描繪的計算機系統700包括被組裝來組成計算機系統700的RF管芯實施例。
[0061]圖7是根據示例實施例的計算機系統的示意圖。
[0062]計算機系統700 (也稱為電子系統700)如所描繪地可以體現根據幾個公開的實施例和本公開中闡述的其等價方案中任何ー個包括有無線電-和電磁干擾屏蔽結構的RF管芯的裝置。將包括RMI屏蔽結構實施例的裝置組裝到計算機系統。計算機系統700可以是諸如上網本計算機之類的移動設備。計算機系統700可以是諸如無線智能電話的移動設備。計算機系統700可以是臺式機。計算機系統700可以是手持閱讀器。計算機系統700可以集成到汽車。計算機系統700可以集成到電視。
[0063]在一實施例中，電子系統700是包括將電子系統700的各種組件電子稱合的系統總線720的計算機系統。根據各種實施例系統總線720是單個總線或任何總線的組合。電子系統700包括向集成電路710提供功率的電壓源730。在一些實施例中，電壓源730通過系統總線720向集成電路710供應電流。
[0064]根據實施例，集成電路710電子耦合到系統總線720并包括任何電路或電路的組合。在實施例中，集成電路710包括可以是包括RMI屏蔽結構實施例的任何類型裝置的處理器712。如此處使用的，處理器712可以意味著任何類型的電路，諸如但不限于微處理器、微控制器、圖形處理器、數字信號處理器或另ー處理器。在實施例中，處理器712是此處公開的RMI屏蔽結構實施例。在實施例中，在處理器的存儲器高速緩存中找到了 SRAM實施例。可以包括集成電路710中的其它類型的電路是定制電路或專用集成電路(ASIC)，諸如用于無線設備中的通信電路714，無線設備諸如蜂窩電話、智能電話、尋呼機、便攜式計算機、雙向無線電和類似的電子系統。在實施例中，處理器710包括管芯上存儲器716，諸如靜態隨機存取存儲器(SRAM)。在實施例中，處理器710包括嵌入式管芯上存儲器716，諸如嵌入式動態隨機存取存儲器(eDRAM)。
[0065]在一實施例中，集成電路710被后續集成電路711所補充，后續集成電路諸如可以包括圖形處理器諸如由加利福尼亞州圣克拉拉市的英特爾公司制造的Sandy Bridge?類型處理器的DP。在實施例中，雙集成電路711包括嵌入式管芯上存儲器717諸如eDRAM。雙集成電路711包括雙處理器713和雙通信電路715和雙管芯上存儲器717 (諸如SRAM)。
[0066]在實施例中，至少ー個無源設備780耦合到RF集成電路710，使得集成電路710和所述至少一個無源設備是包括RMI屏蔽結構的裝置實施例的一部分，RMI屏蔽結構包括集成電路710和可選地集成電路711的一部分。
[0067]在實施例中，電子系統700包括天線元件782，諸如任何本公開中闡述的PAA襯底。通過使用天線元件782 (諸如任何本公開中闡述的PAA襯底)，遠程設備784 (諸如電視)可以通過無線鏈路由裝置實施例遠程地操作。例如，通過無線電-電磁干擾屏蔽結構操作的智能電話上的應用通過無線鏈路將指令廣播到遠至30米處的電視，諸如通過藍牙?技木，但所述RMI屏蔽結構實施例保護GPS電路。天線元件782也可以有用于GPS區的天線。天線元件782也可以有用于蜂窩電話的天線。天線元件782也可以有單極功能。天線元件782也可以有雙極功能。天線元素782也可以有PIFA功能。天線元件782也可以有Vivaldi類型功能。天線元件782也可以有電磁閥類型功能。當需要其它有用的功能時可以采用其它天線功能。
[0068]在實施例中，電子系統700也包括外部存儲器740，740可以進而包括ー個或多個適用于特定應用的存儲器元件，諸如RAM形式的主存儲器742、ー個或多個硬驅動器744和/或處理可移動介質746的一個或多個驅動器，諸如盤、緊致盤(⑶)、數字可變盤(DVD)、閃存驅動器和其它本領域內已知的可移動介質。外部驅動器740也可以是嵌入式存儲器748，諸如包括根據任何公開的實施例的無線電-和電磁干擾屏蔽結構的裝置。
[0069]在實施例中，電子系統700也包括顯示器設備750和音頻輸出760。在實施例中，電子系統700包括輸入設備諸如可以是鍵盤、鼠標、觸摸墊、小鍵盤、軌跡球、游戲控制器、話筒、語音識別設備或任何其它將信息輸入進電子系統700中的輸入設備的控制器770。在實施例中，輸入設備770包括相機。在實施例中，輸入設備770包括數字聲音記錄器。在實施例中，輸入設備770包括相機和數字聲音記錄器。
[0070]基礎襯底790可以是計算系統700的一部分。在實施例中，基礎襯底790是支持包括配合到后續管芯的RMI屏蔽結構的裝置的主板。可以理解，DCA板可以是計算機系統700的一部分，DCA板組裝于其上的主板也是。在實施例中，基礎襯底790是支持裝置的板，該裝置包括具有配合到PAA襯底的RMI屏蔽結構的RF管芯。在實施例中，基礎襯底790包括涵蓋于虛線790之內的功能中的至少ー個，并是諸如無線通訊器的用戶殼體的襯底。
[0071]如此處所示，集成電路710可以用多個不同的實施例、包括根據所述幾個公開的實施例和它們的等價方案中任何ー個的RMI屏蔽結構的裝置、電子系統、計算機系統、ー個或多個制造集成電路的方法、一個或多個制造并組裝包括根據所述幾個公開的實施例和它們的等價方案中任何ー個的RMI屏蔽結構的裝置的方法如此處各種實施例和它們的本領域內認可的等價方案中所闡述地來實現。元素、材料、幾何、維度和操作序列全部可以變化以適合特定的I/O耦合要求，包括RMI屏蔽結構實施例和它們的等價方案。
[0072]盡管管芯可以指可以在同一句中提到的處理器芯片、RF芯片、RFIC芯片、ITO芯片、或存儲器芯片，但不應解釋為它們是等價的結構。貫穿本公開的對“ー個實施例”和“實施例”的引用意味著結合實施例所描述的特定特征、結構或特性包括在本發明的至少ー個實施例中。出現在貫穿本說明書中各個地方的短語“在ー個實施例中”或“在實施例中”不一定全都指的是同一實施例。而且，在一個或多個實施例中，可以用任何合適的方式組合特定特征、結構或特性。
[0073]術語諸如“較上”、“較下”、“以上”和“以下”可以通過參考示出的X-Z坐標來理解，且術語諸如“鄰近”可以通過參考X-Y坐標或非Z坐標來理解。
[0074]提供了摘要以符合37C.F.R.1.72(b)節，該節要求允許讀者快速確定本技術公開的特性和主g的摘要。提交摘要的同時要明白，將不用它來解釋或限制權利要求的范圍或含義。
[0075]在前面的【具體實施方式】中，出于將本公開連成一個整體的目的，各種特征可以在單個實施例中組合到一起。本公開的方法將不被解釋為反映所要求保護的本發明的實施例要求比每個權利要求中明確陳述的更多特征的意圖。相反，如所附權利要求書所反映，發明性的主題存在于比單個已公開實施例的所有特征少的特征中。從而，據此將所附權利要求結合進“【具體實施方式】”中，其中每個權利要求獨立地代表一個單獨的實施例。
[0076]本領域技術人員可以容易地理解，對為了解釋本發明的特性而描述和示出的部件和方法階段的細節、材料和布置的各種其它變化可以不偏離如所附權利要求書中表達的本發明的原則和范圍而完成。
【權利要求】
1.ー種裝置，所述裝置包括: 射頻(RF)第一管芯，包括若干穿透硅通孔(TSV): 有源表面和背面表面； 所述RF第一管芯中的多個區； 至少ー個TSV，所述至少ー個TSV傳輸信號、功率和接地之一(信號TSV);以及 至少ー個TSV屏蔽區，位于所述多個區之中，其中所述TSV屏蔽區包括: 間隔開的屏蔽TSV的屏蔽TSV圍合結構，其沿所述TSV屏蔽區的至少一部分周圍形成邊界；以及 網格蓋子，放置在所述管芯背面上并匹配所述邊界網格。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少ー個TSV屏蔽區還包括: 第一多個屏蔽TSV ;以及 與所述第一多個屏蔽TSV同心的后續多個屏蔽TSV。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述RF管芯有源表面耦合到后端金屬化層，且所述后端金屬化層包括匹配所述屏蔽TSV邊界的穿透金屬化層通孔(TMV)圍合結構。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圍合結構和所述蓋子分別具有妨礙無線電-和電磁干擾的間隔和寬度。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括數字處理器(DP)后續管芯，所述數字處理器(DP)后續管芯通過放置在所述RF第一管芯中的所述至少ー個信號TSV耦合到所述RF第一管芯。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 數字處理器(DP)后續管芯，所述數字處理器(DP)后續管芯通過放置在所述RF第一管芯中的所述至少ー個信號TSV耦合到所述RF第一管芯； 其中所述DP后續管芯包括接地環，所述接地環放置在所述DP后續管芯的后端金屬化層中并沿所述DP后續管芯中的區形成邊界；以及 凸起環，所述凸起環放置在所述DP管芯和所述RF管芯背面之間，其中所述凸起環與所述接地環共享同一邊界。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括安裝襯底，所述安裝襯底在所述RF管芯的有源表面處配合到所述RF管芯。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括相控陣列天線，所述相控陣列天線通過至少ー個信號TSV耦合到所述RF管芯。
9.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 數字處理器(DP)后續管芯，所述數字處理器(DP)后續管芯通過放置在所述RF第一管芯中的所述至少ー個信號TSV耦合到所述RF第一管芯；以及 安裝襯底，所述安裝襯底在所述RF管芯的有源表面處配合到所述RF管芯。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 數字處理器(DP)后續管芯，所述數字處理器(DP)后續管芯通過放置在所述RF第一管芯中的所述至少ー個信號TSV耦合到所述RF第一管芯； 安裝襯底，所述安裝襯底在所述RF管芯的有源表面處配合到所述RF管芯；以及 相控陣列天線，所述相控陣列天線通過至少ー個信號TSV耦合到所述RF管芯。
11.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 其中所述RF管芯有源表面耦合到后端金屬化層，且其中所述后端金屬化層包括匹配所述屏蔽TSV邊界的穿透金屬化層通孔(TMV)圍合結構； 數字處理器(DP)后續管芯，所述數字處理器(DP)后續管芯通過放置在所述RF第一管芯中的所述至少ー個信號TSV耦合到所述RF第一管芯，其中所述DP后續管芯包括接地環，所述接地環放置在所述DP后續管芯的后端金屬化層中并沿所述DP后續管芯中的區形成邊界； 凸起環，所述凸起環放置在所述DP管芯和所述RF管芯背面之間，其中所述凸起環與所述接地環共享同一邊界；以及 安裝襯底，所述安裝襯底在所述RF管芯的有源表面處配合到所述RF管芯。
12.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個屏蔽區包含所述第一管芯的第一區中的全球定位系統(GPS)電路，所述裝置還包括: 所述第一管芯的第二區中的2G、3G或4G電路之一； 所述第一管芯的后續區中的WiFi電路； 放置在所述第一區中的至少ー個第一 TSV ； 放置在所述第二區中的至少ー個第二信號TSV ； 放置在所述后續區中的至少ー個后續信號TSV ;以及 通過所述至少ー個信號RSV耦合到所述RF第一管芯的數字處理器(DP)后續管芯。
13.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個屏蔽區包含所述第一管芯的第一區中的全球定位系統(GPS)電路，所述裝置還包括: 所述第一管芯的第二區中的2G、3G或4G電路之一； 所述第一管芯的后續區中的WiFi電路； 放置在所述第一區中的至少ー個第一 TSV ； 放置在所述第二區中的至少ー個第二信號TSV ； 放置在所述后續區中的至少ー個后續信號TSV ； 通過所述至少ー個信號RSV耦合到所述RF第一管芯的數字處理器(DP)后續管芯；以及 在所述RF管芯的有源表面處配合到所述RF管芯的安裝襯底。
14.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個屏蔽區包含所述第一管芯的第一區中的全球定位系統(GPS)電路，所述裝置還包括: 所述第一管芯的第二區中的2G、3G或4G電路之一； 所述第一管芯的后續區中的WiFi電路； 放置在所述第一區中的至少ー個第一 TSV ； 放置在所述第二區中的至少ー個第二信號TSV ； 放置在所述后續區中的至少ー個后續信號TSV ； 通過所述至少ー個信號RSV耦合到所述RF第一管芯的數字處理器(DP)后續管芯； 在所述RF管芯的有源表面處配合到所述RF管芯的安裝襯底；以及 通過至少ー個信號TSV耦合到所述RF管芯的相控陣列天線。
15.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述間隔開的屏蔽TSV中的每個TSV是用絕緣材料層形成的。
16.ー種操作射頻裝置的方法，包括: 在射頻(RF)第一管芯處處理收發機信號，其中所述RF第一管芯包括穿透硅通孔(TSV)屏蔽區，所述穿透硅通孔(TSV)屏蔽區包括: 間隔開的屏蔽TSV的屏蔽TSV圍合結構，沿所述RF管芯中的區形成邊界；以及 網格蓋子，放置在所述管芯背面上并匹配所述邊界；以及 妨礙鄰近TSV屏蔽區生成的無線電-和電磁干擾(RMI)信號，其中RMI信號有波長入，且所述屏蔽TSV有從入/20到入/I的范圍內的中心到中心間距間隔。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述至少一個屏蔽區包含所述第一管芯的第一區中的全球定位系統(GPS)電路，所述裝置還包括: 所述第一管芯的第二區中的2G、3G或4G電路之一； 所述第一管芯的后續區中的WiFi電路； 放置在所述第一區中的至少ー個第一 TSV ； 放置在所述第二區中的至少ー個第二信號TSV ； 放置在所述后續區中的至少ー個后續信號TSV ； 通過所述至少ー個信號`RSV耦合到所述RF第一管芯的數字處理器(DP)后續管芯；在所述RF管芯的有源表面處配合到所述RF管芯的安裝襯底；以及其中處理收發機信號包括:用所述WiFi電路和所述2G、3G或4G電路中的至少ー個同時操作所述DP后續管芯和所述GPS電路。
18.一種計算機系統，包括: 射頻(RF)第一管芯，包括若干穿透硅通孔(TSV): 有源表面和背面表面； 所述RF第一管芯中的多個區； 傳輸信號、功率和接地之一的至少ー個TSV (信號TSV);以及 至少ー個TSV屏蔽區，位于所述多個區之中，其中所述TSV屏蔽區包括: 間隔開的屏蔽TSV的屏蔽TSV圍合結構，沿所述TSV屏蔽區的至少一部分形成邊界；以及 網格蓋子，放置在所述管芯背面上并匹配所述邊界；以及 基礎襯底，支持所述第一級互連襯底。
19.如權利要求18所述的計算機系統，其特征在于，所述基礎襯底是移動設備、汽車和電視的一部分。
【文檔編號】H01L23/66GK103534803SQ201280021956
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年4月27日 優先權日:2011年5月5日
【發明者】T·喀姆蓋恩, V·R·拉奧 申請人:英特爾公司