用于堆叠集成电路的电容器裸片

文档序号:1818520 发布日期:2021-11-09 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 用于堆叠集成电路的电容器裸片 (Capacitor die for stacked integrated circuits ) 是由 D.C.张 P.巴拉钱德 于 2021-04-07 设计创作,主要内容包括:提供一种设备,所述设备包含:裸片堆叠,所述裸片堆叠具有安置于衬底上方的第一裸片和第二裸片;以及电容器裸片,所述电容器裸片在所述裸片堆叠中安置于所述第一裸片与所述第二裸片之间。所述电容器裸片包含多个集成电路电容器,所述集成电路电容器被配置成选择性地耦合在一起以形成耦合到所述第一裸片和所述第二裸片中的至少一个的期望电容器值。(Providing an apparatus, the apparatus comprising: a die stack having a first die and a second die disposed over a substrate; and a capacitor die disposed between the first die and the second die in the die stack. The capacitor die includes a plurality of integrated circuit capacitors configured to be selectively coupled together to form a desired capacitor value coupled to at least one of the first die and the second die.)

具体实施方式

图1A和1B分别描绘先前已知的半导体装置100的侧视图和俯视图,所述半导体装置包含形成于衬底104上的半导体裸片堆叠102,所述衬底例如印刷电路板(PCB)、引线框架、带式自动接合(TAB)带,或其它类似衬底。裸片堆叠102包含十六个裸片106(例如,半导体存储器裸片),但是可以使用多于或少于十六个裸片106。逻辑集成电路(例如,专用集成电路(ASIC))108安置于衬底104上,并且裸片堆叠102在支架110上安置于ASIC 108上方。

第一组裸片106(例如,D1-D8)在第一方向(例如,+x轴线)上彼此偏移,并且第二组裸片106(例如,D9-D16)在与第一方向相反的第二方向(例如,-x轴线)上彼此偏移,其中膜112(例如,厚粘片膜)安置于第一组裸片106与第二组裸片106之间。

一个或多个接合垫114沿着每个裸片106的顶表面的边缘安置,一个或多个接触垫(或“接合指”)116安置于衬底104的顶表面上,并且一个或多个焊球118沿着衬底104的底表面安置。为了避免使附图过度拥挤,每个裸片106被示为包含四个接合垫114,并且衬底104被示为包含八个接触垫116。

本领域的普通技术人员将理解,集成电路裸片通常包含多于四个接合垫,并且衬底通常包含多于八个接触垫。接合垫114和接触垫116用于经由引线键合120(例如,金、金合金,或某一其它材料)将裸片106电互连到彼此和衬底104。衬底104包含将接触垫116电耦合到焊球118的一条或多条导电迹线122。

为了避免使附图过度拥挤,每个裸片106被示为包含第一电源接合垫114a(例如,VDD)和第二电源接合垫114b(例如,GND),并且衬底104被示为包含第一电源接触垫116a1和116a2(例如,VDD)以及第二电源接触垫116b1和116b2(例如,GND)。本领域的普通技术人员将理解,集成电路裸片通常包含多于两个电源接合垫,并且衬底通常包含多于四个电源接触垫。第一电源接触垫116a1和第二电源接触垫116b1将电力提供到裸片D1-D8,并且第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2将电力提供到裸片D9-D13。

具体来说,如图1B中所说明,在裸片D9-D16中的每一个上的第一电源接合垫114a通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D9上的第一电源接合垫114a通过引线键合120M1耦合到第一电源接触垫116a2,并且在裸片D13上的第一电源接合垫114a通过引线键合120L1耦合到第一电源接触垫116a2。同样,在裸片D9-D16中的每一个上的电源接合垫114b通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D9上的电源接合垫114b通过引线键合120M2耦合到第二电源接触垫116b2,并且在裸片D13上的电源接合垫114b通过引线键合120L2耦合到第二电源接触垫116b2。尽管在图1B中不可见,但是在裸片D1-D8上的第一电源接合垫114a和第二电源接合垫114b与第一电源接触垫116a1和第二电源接触垫116b1之间进行类似的电连接。

引线键合120S具有相对较短的长度,引线键合120M1和120M2具有相对中间的长度,并且引线键合120L1和120L2具有相对较长的长度。每一引线键合120(120S、120M1、120M2、120L1和120L2)包含寄生电阻和电感,所述寄生电阻和电感中的每一个随着引线键合长度的增加而增加。

对于用于将功率(例如,VDD和GND)从衬底104耦合到裸片106的引线键合120,长引线键合的寄生电阻和电感(例如,引线键合120L1将裸片D13上的第一电源接合垫114a耦合到第一电源接触垫116a2,并且引线键合120L2将裸片D13上的第二电源接合垫114b耦合到衬底104上的第二电源接触垫116b2)可能变为有问题的。

具体来说,在高于约300MHz的频率下,长引线键合的寄生电感开始占主导,并且电力传递网络的阻抗分布变成电感性的,从而随着频率增加而增加。因此,高频噪声耦合到电力传递网络,这样会增加电源噪声和接地反弹并且会不利地影响例如半导体存储器装置的高堆叠集成电路的信号完整性和电源完整性。

用于改进电力传递网络的传统技术包含在衬底104上添加解耦电容器和/或内部电压调节器。此种常规技术对于高堆叠集成电路是不充分的或不期望的。将解耦电容器添加到衬底104不会消除堆叠裸片106所“发现”的长引线键合电感。另外,电压调节器需要另外的离散组件,例如电感器和电容器,这会消耗衬底104上的宝贵占据面积。电压调节器还可能引入噪声并且可能引起热管理问题。

描述用于高堆叠集成电路的技术。包含一个或多个集成电路电容器的电容器裸片安置于在衬底上方的裸片堆叠中的两个相邻裸片之间。在实施例中,集成电路电容器可以选择性地耦合在一起以形成电容器裸片的所需电容器值。在实施例中,集成电路电容器包含耦合到电容器裸片上的接合垫的第一电容器板和第二电容器板。在实施例中,电容器裸片上的接合垫耦合到裸片堆叠中的一个或多个裸片上的电源接合垫。在实施例中,选择电容器裸片上的接合垫的数目和/或接合垫的尺寸,以适应电容器裸片与衬底上的电源接触垫之间的多个引线键合连接。

在不希望受任何特定理论的束缚的情况下,据相信,增加电容器裸片与衬底上的电源接触垫之间的并行引线键合连接的数目可减小由通过电容器裸片解耦的高堆叠裸片发现的电感。而且据信,并行引线键合将提供从衬底到高堆叠裸片的低阻抗路径。另外,在不希望受任何特定理论的束缚的情况下,据相信,选择性地耦合集成电路电容器以形成电容器裸片的期望电容器值可以在频域中与电力传递网络中从衬底到裸片堆叠的并行引线键合形成低阻抗分布,并且可以减少电力传递网络中的电源噪声和接地反弹。

图2A描绘包含形成于衬底104上的半导体裸片堆叠202的半导体装置200的侧视图。在实施例中,裸片堆叠202包含十六个裸片106(例如,半导体存储器裸片),但是可以使用多于或少于十六个裸片106。ASIC 108(例如,存储器控制器)安置于衬底104上,并且裸片堆叠202安置于支架110上,在ASIC 108上方。半导体装置200类似于图1A-1B的半导体装置100,但是还包含裸片堆叠202中的集成电路电容器裸片(“电容器裸片”)204。

在实施例中,电容器裸片204与裸片106具有基本上相同的长度和宽度,并且安置于裸片堆叠202中的相邻裸片106之间(例如,裸片D12和D13之间)。在其它实施例中,半导体装置200可以包含多于一个电容器裸片204,和/或电容器裸片204可以安置于裸片堆叠的顶部上或裸片堆叠202中的其它裸片106之间。例如,在另一实施例中,电容器裸片204可以安置于裸片D8和D9之间以将电荷供应到裸片D1-D8和裸片D9-D16。

在实施例中,电容器裸片204具有在约9mm至约14mm之间的长度、在约2mm至约11mm之间的宽度,以及在约10μm至约250μm之间的高度,但是可以基于制造能力和设计需求使用其它尺寸。在实施例中,接合垫206沿着电容器裸片204的顶表面的第一边缘208和第二边缘210安置。在其它实施例中,接合垫206可以沿着电容器裸片204的顶表面的第一边缘208或第二边缘210安置。在实施例中,接合垫206在物理上紧密靠近裸片D13和D12的接合垫114。

如下文更详细地描述,在实施例中,电容器裸片204包含集成电路电容器,所述集成电路电容器具有通过电介质材料的薄层分开的第一电容器板和第二电容器板,与平行板电容器的结构类似。第一电容器板耦合到一个或多个接合垫206a,所述接合垫经由一个或多个引线键合耦合到衬底104上的第一电源接触垫116a2,并且第二电容器板耦合到一个或多个接合垫206b,所述接合垫经由一个或多个引线键合耦合到衬底104上的第二电源接触垫116b2。在实施例中,第一电容器板还经由引线键合耦合到与电容器裸片204相邻的裸片106(例如,裸片D13)上的第一电源接合垫114a,并且第二电容器板经由引线键合耦合到相邻裸片106(例如,裸片D13)上的第二电源接合垫114b。

在实施例中,电容器裸片204的集成电路电容器具有比裸片106上的电容器的电容值(通常约为几纳法)大得多的在微法范围中(或更大)的电容值。在不希望受任何特定理论的束缚的情况下,据信耦合上述极接近“负载”(例如,裸片D13)的电容器裸片204的第一电容器板和第二电容器板可以显著地减小包含高半导体裸片堆叠,例如裸片堆叠202的半导体装置中的电压轨下降、电源噪声和接地反弹。

图2B1是图2A的半导体装置200的实施例的俯视图。在此实施例中,半导体装置200a包含电容器裸片204a,所述电容器裸片包含集成电路电容器,所述集成电路电容器具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板(未示出)和耦合到第二接合垫206b的第二电容器板(未示出)。在实施例中,电容器裸片204a包含四个第一接合垫206a和四个第二接合垫206b,但是可以使用多于或少于四个第一接合垫206a和四个第二接合垫206b。

为了将电力提供到裸片D9-D12,在裸片D9-D12中的每一个上的第一电源接合垫114a通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D9-D12中的每一个上的第二电源接合垫114b通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D9上的第一电源接合垫114a通过引线键合120M1耦合到第一电源接触垫116a2,并且在裸片D9上的第二电源接合垫114b通过引线键合120M2耦合到第二电源接触垫116b2

为了将电力提供到裸片D13-D16,在裸片D13-D16中的每一个上的第一电源接合垫114a通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D13-D16中的每一个上的第二电源接合垫114b通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D13上的第一电源接合垫114a耦合到电容器裸片204a的第一接合垫206a中的一个或多个,在裸片D13上的第二电源接合垫114b耦合到电容器裸片204a的第二接合垫206b中的一个或多个,电容器裸片204a的第一接合垫206a通过引线键合220a-220d耦合到第一电源接触垫116a2,并且电容器裸片204a的第二接合垫206b通过引线键合220e-220h耦合到第二电源接触垫116b2

借助于这些电连接,电容器裸片204a的集成电路电容器跨越裸片D9-D12的第一电源接合垫114a和第二电源接合垫114b并联耦合,并且充当电源旁路电容器。在不希望受任何特定理论的束缚的情况下,据相信,电容器裸片204a用作绕过长引线键合220a-220d和引线键合220e-220h的小型电池,并且可以减少电源噪声和接地反弹。

另外,由于电容器裸片204a包含耦合到第一电容器板和第二电容器板中的每一个的多个接合垫206a和206b,因此多个引线键合220a-220d可以通过引线键合220a-220d耦合在电容器裸片204a的第一接合垫206a与第一电源接触垫116a2之间,并且多个引线键合220e-220h可以耦合在第二接合垫206b与第二电源接触垫116b2之间以减小此类长引线键合连接的电感。实际上,通过选择性地控制耦合在电容器裸片204a的接合垫206与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目,引线键合220的电感可以被调谐成实现期望电感值。

在替代实施例(在图2B1中未示出)中,为了将电力提供到裸片D9-D16,在裸片D9-D16中的每一个上的第一电源接合垫114a通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D9-D16中的每一个上的第二电源接合垫114b通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D13上的第一电源接合垫114a耦合到电容器裸片204a的第一接合垫206a中的一个或多个,在裸片D13上的第二电源接合垫114b耦合到电容器裸片204a的第二接合垫206b中的一个或多个,电容器裸片204a的第一接合垫206a通过引线键合220a-220d耦合到第一电源接触垫116a2,并且电容器裸片204a的第二接合垫206b通过引线键合220e-220h耦合到第二电源接触垫116b2。此配置不需要通过引线键合120M1将裸片D9上的第一电源接合垫114a耦合到第一电源接触垫116a2,并且通过引线键合120M2将裸片D9上的第二电源接合垫114b耦合到第二电源接触垫116b2

如上所述,在实施例中,电容器裸片204a包含集成电路电容器,所述集成电路电容器具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板以及耦合到第二接合垫206b的第二电容器板。图2C1描绘电容器裸片204a1的实施例的简化示意图,所述电容器裸片包含两组第一接合垫206a1-206a4、两组第二接合垫206b1-206b4和单个集成电路电容器CB1,所述集成电路电容器具有耦合到第一接合垫206a1-206a4的第一电容器板和耦合到第二接合垫206b1-206b4的第二电容器板。在实施例中,第一组第一接合垫206a1-206a4和第一组第二接合垫206b1-206b4邻近于电容器裸片204a1的第一侧安置,并且第二组第一接合垫206a1-206a4和第二组第二接合垫206b1-206b4邻近于电容器裸片204a1的第二侧安置。

在此实施例中,电容器裸片204a1具有固定电容器值(例如,CB1=C),并且可以选择性地选择耦合在电容器裸片204a1的接合垫206与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目,以结合固定电容器值CB1=C调谐引线键合220的电感以实现期望电感值。在此实施例中,两组第一接合垫206a1-206a4和两组第二接合垫206b1-206b4用于允许引线键合220连接在电容器裸片204a的任一侧上。在其它实施例中,可以使用单组第一接合垫206a1-206a4和单组第二接合垫206b1-206b4,和/或可以使用多于或少于八个第一接合垫206a1-206a4和八个第二接合垫206b1-206b4

图2C2描绘电容器裸片204a2的实施例的简化示意图,所述电容器裸片包含两组第一接合垫206a1-206a4、两组第二接合垫206b1-206b4和单个集成电路电容器CB1,所述集成电路电容器具有耦合到两组第一接合垫206a1-206a4的第一电容器板和耦合到两组第二接合垫206b1-206b4的第二电容器板。在此实施例中,第一接合垫206a1-206a4与第二接合垫206b1-206b4交替。在实施例中,第一组第一接合垫206a1-206a4和第一组第二接合垫206b1-206b4邻近于电容器裸片204a2的第一侧安置,并且第二组第一接合垫206a1-206a4和第二组第二接合垫206b1-206b4邻近于电容器裸片204a2的第二侧安置。

在此实施例中,电容器裸片204a2具有固定电容器值(例如,CB1=C),并且可以选择性地选择耦合在电容器裸片204a2的接合垫206与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目,以结合固定电容器值CB1=C调谐引线键合220的电感以实现期望电感值。在其它实施例中,可以使用单组第一接合垫206a1-206a4和单组第二接合垫206b1-206b4,和/或可以使用多于或少于八个第一接合垫206a1-206a4和八个第二接合垫206b1-206b4

图2C3描绘电容器裸片204a3的实施例的简化示意图,所述电容器裸片包含第一接合垫206a1-206a4;第二接合垫206b1-206b4;第三接合垫206c1-206c4;第四接合垫206d1-206d4;第一集成电路电容器CB1a,其具有耦合到第一接合垫206a1-206a4的第一电容器板和耦合到第二接合垫206b1-206b4的第二电容器板;以及第二集成电路电容器CB1b,其具有耦合到第三接合垫206c1-206c4的第一电容器板和耦合到第四接合垫206d1-206d4的第二电容器板。在实施例中,第一接合垫206a1-206a4和第二接合垫206b1-206b4邻近于电容器裸片204a3的第一侧安置,并且第三接合垫206c1-206c4和第四接合垫206d1-206d4邻近于电容器裸片204a3的第二侧安置。

在此实施例中,电容器裸片204a3具有固定电容器值(例如,CB1a=C1、CB1b=C2),并且可以选择性地选择耦合在电容器裸片204a3的接合垫206与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目,以结合固定电容器值CB1a=C1和CB1b=C2调谐引线键合220的电感以实现期望电感值。在实施例中,C1=C2,但在其它实施例中,C1和C2可以具有不同值。

图2C4描绘电容器裸片204a4的实施例的简化示意图,所述电容器裸片包含:第一集成电路电容器CB1,其具有耦合到第一接合垫206a1的第一电容器板和耦合到第二接合垫206b1的第二电容器板;第二集成电路电容器CB2,其具有耦合到第一接合垫206a2的第一电容器板和耦合到第二接合垫206b2的第二电容器板;第三集成电路电容器CB3,其具有耦合到第一接合垫206a3的第一电容器板和耦合到第二接合垫206b3的第二电容器板;以及第四集成电路电容器CB4,其具有耦合到第一接合垫206a4的第一电容器板和耦合到第二接合垫206b4的第二电容器板。在其它实施例中,可以使用两组第一接合垫206a和两个第二接合垫206b。

在实施例中,集成电路电容器CB1-CB4各自具有相同值(例如,CB1=CB2=CB3=CB4=C),或可以具有不同值(例如,CB1=C、CB2=2C、CB3=4C、CB4=8C),并且可以通过将引线键合选择性地耦合到第一接合垫206a1-206a4和第二接合垫206b1-206b4来选择期望电容器值。例如,如果CB1=C、CB2=2C、CB3=4C、CB4=8C,则电容器裸片204a4可以选择性地被配置成提供电容器值C、2C、3C、……、14C、15C。

在实施例中,第一接合垫206a1-206a4和第二接合垫206b1-206b4各自被设定大小以容纳多个引线键合,并且可以选择性地选择耦合在电容器裸片204a4的接合垫206与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目以调谐引线键合220的电感,以结合可选电容器值C、2C、3C、……、14C、15C实现期望电感值。就此而言,可以选择电容器和电感值两者,以实现电力传递网络所需的频域中的低阻抗分布。在其它实施例中,可以使用两组第一接合垫206a1-206a4和两组第二接合垫206b1-206b4

图2B2是图2A的半导体装置200的实施例的俯视图。在此实施例中,半导体装置200b包含电容器裸片204b,所述电容器裸片包含集成电路电容器,所述集成电路电容器具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板(未示出)和耦合到第二接合垫206b的第二电容器板(未示出)。在实施例中,电容器裸片204b包含一个第一接合垫206a和一个第二接合垫206b,但是可以使用多于或少于一个第一接合垫206a和一个第二接合垫206b。在实施例中,第一接合垫206a和第二接合垫206b各自被设定大小以容纳多个引线键合(例如,2个或更多个引线键合)。

通过与图2B1中相同的方式将电力提供到裸片D9-D12。为了将电力提供到裸片D13-D16,在裸片D13-D16中的每一个上的第一电源接合垫114a通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D13-D16中的每一个上的第二电源接合垫114b通过引线键合120S彼此耦合,在裸片D13上的第一电源接合垫114a耦合到电容器裸片204b的第一接合垫206a,在裸片D13上的第二电源接合垫114b耦合到电容器裸片204b的第二接合垫206b,电容器裸片204b的第一接合垫206a通过引线键合220a-220d耦合到第一电源接触垫116a2,并且电容器裸片204b的第二接合垫206b通过引线键合220e-220h耦合到第二电源接触垫116b2

借助于这些电连接,电容器裸片204b的集成电路电容器跨越裸片D9-D12的第一电源接合垫114a和第二电源接合垫114b并联耦合,并且充当电源旁路电容器。在不希望受任何特定理论的束缚的情况下,据相信,电容器裸片204b可以充当绕过长引线键合220a-220d和引线键合220e-220h的临近电荷储存器(例如,小型电池),从而为负载(例如,裸片D13-D16)的需求供电并且可以减小电源噪声和接地反弹。

另外,由于电容器裸片204b包含各自设定大小以容纳多个引线键合的接合垫206a和206b,因此多个引线键合220a-220d可以通过引线键合220a-220d耦合在电容器裸片204b的第一接合垫206a与第一电源接触垫116a2之间,并且多个引线键合220e-220h可以耦合在第二接合垫206b与第二电源接触垫116b2之间以减小此类长引线键合连接的电感。实际上,通过选择性地控制耦合在电容器裸片204b的第一接合垫206a和第二接合垫206b与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目,引线键合220的电感可以被调谐成实现期望电感值。

如上所述,在实施例中,电容器裸片204b包含集成电路电容器,所述集成电路电容器具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板以及耦合到第二接合垫206b的第二电容器板。图2C5描绘电容器裸片204b1的实施例的简化示意图,所述电容器裸片包含第一接合垫206a、第二接合垫206b和单个集成电路电容器CB1,所述集成电路电容器具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板以及耦合到第二接合垫206b的第二电容器板。在实施例中,第一接合垫206和第二接合垫206b邻近于电容器裸片204a1的第一侧和电容器裸片204a1的第二侧安置。

在此实施例中,电容器裸片204b1具有固定电容器值(例如,CB1=C),并且可以选择性地选择耦合在电容器裸片204b1的接合垫206与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目,以结合固定电容器值CB1=C调谐引线键合220的电感以实现期望电感值。在其它实施例中,可以使用单个第一接合垫206a和单个第二接合垫206b。

图2C6描绘电容器裸片204b2的另一替代实施例的简化示意图,所述电容器裸片包含第一集成电路电容器CB1、第二集成电路电容器CB2、第三集成电路电容器CB3、第四集成电路电容器CB4、第一接合垫206a、第二接合垫206b2和开关212a-212d。第一集成电路电容器CB1具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板以及经由开关212a耦合到第二接合垫206b的第二电容器板。第二集成电路电容器CB2具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板以及经由开关212b耦合到第二接合垫206b的第二电容器板。第三集成电路电容器CB3具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板以及经由开关212c耦合到第二接合垫206b的第二电容器板。第四集成电路电容器CB4具有耦合到第一接合垫206a的第一电容器板以及经由开关212d耦合到第二接合垫206b的第二电容器板。

在实施例中,集成电路电容器CB1-CB4各自具有相同值(例如,CB1=CB2=CB3=CB4=C)或可以具有不同值(例如,CB1=C、CB2=2C、CB3=4C、CB4=8C),并且可以通过选择性地配置开关212a-212d以将第一集成电路电容器CB1、第二集成电路电容器CB2、第三集成电路电容器CB3和第四集成电路电容器CB4的第二电容器板耦合到第二接合垫206b来选择期望电容器值。例如,如果CB1=C、CB2=2C、CB3=4C、CB4=8C,则电容器裸片204b2可以选择性地被配置成提供电容器值C、2C、3C、……、14C、15C。

另外,由于第一接合垫206a和第二接合垫206b被单独地设定大小以容纳多个引线键合,因此可以选择性地选择耦合在电容器裸片204b2的第一接合垫206a和第二接合垫206n与第一电源接触垫116a2和第二电源接触垫116b2之间的引线键合220的数目,以结合可选电容器值C、2C、3C、……、14C、15C调谐引线键合220的电感以实现期望电感值。就此而言,可以选择电容器和电感值两者,以实现电力传递网络所需的频域中的低阻抗分布。在其它实施例中,可以使用两个第一接合垫206a和两个第二接合垫206b。

图3A1-3E描绘电容器裸片300a的实施例的各种视图,所述电容器裸片是图2A的电容器裸片204、图2B2的电容器裸片204b和图2C5的电容器裸片204b1的实例实施方案。电容器裸片300a包含集成电路电容器CB1,所述集成电路电容器包含由电容器电介质层306分开的交替的第一导电层302和第二导电层304的堆叠,所有导电层形成于衬底308(例如,体硅)上方。第一导电接合层302B和第二导电接合层304B安置于交替的第一导电层302和第二导电层304的堆叠上方。

在实施例中,第一导电层302构成集成电路电容器CB1的第一电容器板,并且第二导电层304构成集成电路电容器CB1的第二电容器板。电介质材料层310(例如,聚酰亚胺或其它合适的电介质材料层)形成于第一导电接合层302B和第二导电接合层304B上方,并且电介质材料层312(例如,SiO2或其它合适的电介质材料)安置于堆叠的相对端上。

第一导电层302、第二导电层304、第一导电接合层302B和第二导电接合层304B各自可以包含通过任何合适方法(例如,CVD、PVD等)沉积的任何合适的导电材料。在实施例中,每个第一导电层302为约20nm的钨,每个第二导电层304为约20nm的钨,每个第一导电接合层302B为约20nm的铝,并且每个第二导电接合层304B为约20nm的铝。可以使用其它导电层材料和/或厚度。

电容器电介质层306是高K电介质材料,例如,SiNx、Ta2O5、Al2O3、ZrO2、HfO2,或其它类似电介质材料。在实施例中,每个电容器电介质层306可以为约15nm的SiNx。可以使用其它电介质材料和/或厚度。使用的电介质常数越高和/或电介质材料越薄,则电容越高。因此,电介质材料特性和厚度是针对本设计需求将考虑的两个设计参数。这些参数在此多层结构中的各层之间也可以不同,从而提供了进一步的设计灵活性。

第一导电通孔314延伸穿过第一导电层302、第二导电层304和电容器电介质层306的堆叠,并且连接到第一导电层302和第一导电接合层302B。就此而言,第一导电接合层302B耦合到集成电路电容器CB1的第一电容器板。第二导电通孔316延伸穿过第一导电层302、第二导电层304和电容器电介质层306的堆叠,并且连接到第二导电层304和第二导电接合层304B。就此而言,第二导电接合层304B耦合到集成电路电容器CB1的第二电容器板。第一导电通孔314可以是与第一导电层302相同的材料,或可以是不同的导电材料。第二导电通孔316可以是与第二导电层304相同的材料,或可以是不同的导电材料。

电介质隔片318(例如,SiO2或其它合适的电介质材料)环绕第一导电通孔314并将第一导电通孔314与第二导电层304绝缘,并且环绕第二导电通孔316并将第二导电通孔316与第一导电层302绝缘。电介质材料层310中的开口320暴露第一导电接合层302B和第二导电接合层304B的部分,其中暴露部分分别形成第一接合垫302BP和第二接合垫304BP。在实施例中,开口320具有矩形形状,但是可以使用其它形状。在实施例中,第一接合垫302BP和第二接合垫304BP被配置成容纳多个引线键合。电容器裸片300a包含两个第一接合垫302BP和两个第二接合垫304BP。在其它实施例中,可以使用多于或少于两个第一接合垫302BP和两个第二接合垫304BP

例如,图3F1-3J描绘电容器裸片300b的实施例的各种视图,所述电容器裸片是图2A的电容器裸片204以及图2C2的电容器裸片204a2的实例实施方案。电容器裸片300b包含集成电路电容器CB1并且类似于图3A1-3E的电容器裸片300a,除了在电容器裸片300b的各侧上第一导电通孔314与第二导电通孔316交替之外。另外,电容器裸片300b包含八个第一接合垫302BP和八个第二接合垫304BP。在其它实施例中,可以使用多于或少于八个第一接合垫302BP和八个第二接合垫304BP

图3K1-3O描绘电容器裸片300c的实施例的各种视图,所述电容器裸片是图2A的电容器裸片204和图2C3的电容器裸片204a3的实例实施方案。电容器裸片300c类似于图3F1-3J的电容器裸片300b,但是在电容器裸片300b的各侧上包含集成电路电容器CB1a和CB1b。具体来说,电容器裸片300c包含:集成电路电容器CB1a,所述集成电路电容器包含由电容器电介质层306a分开的交替的第一导电层302a和第二导电层304a的第一堆叠,所有导电层都形成于衬底308上方;以及集成电路电容器CB1b,所述集成电路电容器包含由电容器电介质层306b分开的交替的第一导电层302b和第二导电层304b的第二堆叠,所有导电层都形成于衬底308上方。

第一导电接合层302aB和第二导电接合层304aB安置于交替的第一导电层302a和第二导电层304a的第一堆叠上方。第一导电接合层302bB和第二导电接合层304bB安置于交替的第一导电层302b和第二导电层304b的第二堆叠上方。在实施例中,电介质材料层322(例如,SiO2或其它类似电介质材料)安置于第一导电层302a和302b之间、第二导电层304a和304b之间,以及电容器电介质层306a和306b之间。

在实施例中,第一导电层302a构成集成电路电容器CB1a的第一电容器板且第二导电层304a构成集成电路电容器CB1a的第二电容器板,并且第一导电层302b构成集成电路电容器CB1b的第一电容器板且第二导电层304b构成集成电路电容器CB1b的第二电容器板。

第一导电层302a-302b、第二导电层304a-304b、第一导电接合层302aB-302bB和第二导电接合层304aB-304bB各自可以包含通过任何合适方法(例如,CVD、PVD等)沉积的任何合适的导电材料。在实施例中,每个第一导电层302a-302b为约20nm的钨,每个第二导电层304a-304b为约20nm的钨,每个第一导电接合层302aB-302bB为约20nm的铝,并且每个第二导电接合层304aB-304aB为约20nm的铝。可以使用其它导电层材料和/或厚度。

电容器电介质层306a-306b是高K电介质材料,例如,SiNx、Ta2O5、Al2O3、ZrO2、HfO2,或其它类似电介质材料。在实施例中,每个电容器电介质层306a-306b可以为约15nm的SiNx。可以使用其它电介质材料和/或厚度。使用的电介质常数越高和/或电介质材料越薄,则电容越高。因此,电介质材料特性和厚度是针对本设计需求将考虑的两个设计参数。这些参数在此多层结构中的各层之间也可以不同,从而提供了进一步的设计灵活性。

第一导电通孔314a延伸穿过第一导电层302a和第二导电层304a以及电容器电介质层306a的第一堆叠,并且连接到第一导电层302a和第一导电接合层302aB。就此而言,第一导电接合层302aB耦合到集成电路电容器CB1a的第一电容器板。第二导电通孔316a延伸穿过第一导电层302a、第二导电层304a和电容器电介质层306a的第一堆叠,并且连接到第二导电层304a和第二导电接合层304aB。就此而言,第二导电接合层304aB耦合到集成电路电容器CB1a的第二电容器板。第一导电通孔314a可以是与第一导电层302a相同的材料,或可以是不同的导电材料。第二导电通孔316a可以是与第二导电层304a相同的材料,或可以是不同的导电材料。

电介质材料层310中的开口320a暴露第一导电接合层302aB和第二导电接合层304aB的部分,其中暴露部分分别形成第一接合垫302aBP和第二接合垫304aBP。在实施例中,开口320a具有矩形形状,但是可以使用其它形状。

第一导电通孔314b延伸穿过第一导电层302b和第二导电层304b以及电容器电介质层306b的第二堆叠,并且连接到第一导电层302b和第一导电接合层302bB。就此而言,第一导电接合层302bB耦合到集成电路电容器CB1b的第一电容器板。第二导电通孔316b延伸穿过第一导电层302b和第二导电层304b和电容器电介质层306b的第二堆叠,并且连接到第二导电层304b和第二导电接合层304bB。就此而言,第二导电接合层304bB耦合到集成电路电容器CB1b的第二电容器板。第一导电通孔314b可以是与第一导电层302b相同的材料,或可以是不同的导电材料。第二导电通孔316b可以是与第二导电层304b相同的材料,或可以是不同的导电材料。

电介质材料层310中的开口320b暴露第一导电接合层302bB和第二导电接合层304bB的部分,其中暴露部分分别形成第一接合垫302bBP和第二接合垫304bBP。在实施例中,开口320b具有矩形形状,但是可以使用其它形状。

图3P1-3T描绘电容器裸片300d的实施例的各种视图,所述电容器裸片是图2A的电容器裸片204的实例实施方案。电容器裸片300d类似于图3K1-3O的电容器裸片300c,但是包含四个集成电路电容器:CB1a、CB1b、CB1c和CB1d。具体来说,电容器裸片300d包含:集成电路电容器CB1a,其包含由电容器电介质层306a分开的交替的第一导电层302a和第二导电层304a的第一堆叠;集成电路电容器CB1b,其包含由电容器电介质层306b分开的交替的第一导电层302b和第二导电层304b的第二堆叠;集成电路电容器CB1c,其包含由电容器电介质层306c分开的交替的第一导电层302c和第二导电层304c的第三堆叠;以及集成电路电容器CB1d,其包含由电容器电介质层306d分开的交替的第一导电302d和第二导电层304d的第四堆叠,所有导电层都形成于衬底308上方。

第一导电接合层302aB和第二导电接合层304aB安置于交替的第一导电层302a和第二导电层304a的第一堆叠上方。第一导电接合层302bB和第二导电接合层304bB安置于交替的第一导电层302b和第二导电层304b的第二堆叠上方。第一导电接合层302cB和第二导电接合层304cB安置于交替的第一导电层302c和第二导电层304c的第三堆叠上方。第一导电接合层302dB和第二导电接合层304dB安置于交替的第一导电层302d和第二导电层304d的第四堆叠上方。在实施例中,电介质材料层322安置于第一导电层302a、302b、302c和302d之间、第二导电层304a、304b、304c和304d之间,以及电容器电介质层306a、306b、306c和306d之间。

在实施例中,第一导电层302a构成集成电路电容器CB1a的第一电容器板并且第二导电层304a构成集成电路电容器CB1a的第二电容器板,第一导电层302b构成集成电路电容器CB1b的第一电容器板并且第二导电层304b构成集成电路电容器CB1b的第二电容器板,第一导电层302c构成集成电路电容器CB1c的第一电容器板并且第二导电层304c构成集成电路电容器CB1c的第二电容器板,并且第一导电层302d构成集成电路电容器CB1d的第一电容器板并且第二导电层304d构成集成电路电容器CB1d的第二电容器板。

第一导电层302a-302b、第二导电层304a-304b、第一导电接合层302aB-302dB和第二导电接合层304aB-304dB各自可以包含通过任何合适方法(例如,CVD、PVD等)沉积的任何合适的导电材料。在实施例中,每个第一导电层302a-302d为约20nm的钨,每个第二导电层304a-304d为约20nm的钨,每个第一导电接合层302aB-302dB为约20nm的铝,并且每个第二导电接合层304aB-304dB为约20nm的铝。可以使用其它导电层材料和/或厚度。

电容器电介质层306a-306d是高K电介质材料,例如,SiNx、Ta2O5、Al2O3、ZrO2、HfO2,或其它类似电介质材料。在实施例中,每个电容器电介质层306a-306d可以为约10nm的SiNx。可以使用其它电介质材料和/或厚度。使用的电介质常数越高和/或电介质材料越薄,则电容越高。因此,电介质材料特性和厚度是针对本设计需求将考虑的两个设计参数。这些参数在此多层结构中的各层之间也可以不同,从而提供了进一步的设计灵活性。

第一导电通孔314a延伸穿过第一导电层302a和第二导电层304a以及电容器电介质层306a的第一堆叠,并且连接到第一导电层302a和第一导电接合层302aB。就此而言,第一导电接合层302aB耦合到集成电路电容器CB1a的第一电容器板。第二导电通孔316a延伸穿过第一导电层302a和第二导电层304a和电容器电介质层306a的第一堆叠,并且连接到第二导电层304a和第二导电接合层304aB。就此而言,第二导电接合层304aB耦合到集成电路电容器CB1a的第二电容器板。第一导电通孔314a可以是与第一导电层302a相同的材料,或可以是不同的导电材料。第二导电通孔316a可以是与第二导电层304a相同的材料,或可以是不同的导电材料。

电介质材料层310中的开口320a暴露第一导电接合层302aB和第二导电接合层304aB的部分,其中暴露部分分别形成第一接合垫302aBP和第二接合垫304aBP。在实施例中,开口320a具有矩形形状,但是可以使用其它形状。

第一导电通孔314b延伸穿过第一导电层302b和第二导电层304b以及电容器电介质层306b的第二堆叠,并且连接到第一导电层302b和第一导电接合层302bB。就此而言,第一导电接合层302bB耦合到集成电路电容器CB1b的第一电容器板。第二导电通孔316b延伸穿过第一导电层302b和第二导电层304b和电容器电介质层306b的第二堆叠,并且连接到第二导电层304b和第二导电接合层304bB。就此而言,第二导电接合层304bB耦合到集成电路电容器CB1b的第二电容器板。第一导电通孔314b可以是与第一导电层302b相同的材料,或可以是不同的导电材料。第二导电通孔316b可以是与第二导电层304b相同的材料,或可以是不同的导电材料。

电介质材料层310中的开口320b暴露第一导电接合层302bB和第二导电接合层304bB的部分,其中暴露部分分别形成第一接合垫302bBP和第二接合垫304bBP。在实施例中,开口320b具有矩形形状,但是可以使用其它形状。

第一导电通孔314c延伸穿过第一导电层302c和第二导电层304c以及电容器电介质层306c的第三堆叠,并且连接到第一导电层302c和第一导电接合层302cB。就此而言,第一导电接合层302cB耦合到集成电路电容器CB1c的第一电容器板。第二导电通孔316c延伸穿过第一导电层302c和第二导电层304c以及电容器电介质层306c的第三堆叠,并且连接到第二导电层304c和第二导电接合层304cB。就此而言,第二导电接合层304cB耦合到集成电路电容器CB1c的第二电容器板。第一导电通孔314c可以是与第一导电层302c相同的材料,或可以是不同的导电材料。第二导电通孔316c可以是与第二导电层304c相同的材料,或可以是不同的导电材料。

电介质材料层310中的开口320c暴露第一导电接合层302cB和第二导电接合层304cB的部分,其中暴露部分分别形成第一接合垫302cBP和第二接合垫304cBP。在实施例中,开口320c具有矩形形状,但是可以使用其它形状。

第一导电通孔314d延伸穿过第一导电层302d和第二导电层304d以及电容器电介质层306d的第四堆叠,并且连接到第一导电层302d和第一导电接合层302dB。就此而言,第一导电接合层302dB耦合到集成电路电容器CB1d的第一电容器板。第二导电通孔316d延伸穿过第一导电层302d和第二导电层304d以及电容器电介质层306d的第四堆叠,并且连接到第二导电层304d和第二导电接合层304dB。就此而言,第二导电接合层304dB耦合到集成电路电容器CB1d的第二电容器板。第一导电通孔314d可以是与第一导电层302d相同的材料,或可以是不同的导电材料。第二导电通孔316d可以是与第二导电层304d相同的材料,或可以是不同的导电材料。

电介质材料层310中的开口320d暴露第一导电接合层302dB和第二导电接合层304dB的部分,其中暴露部分分别形成第一接合垫302dBP和第二接合垫304dBP。在实施例中,开口320b具有矩形形状,但是可以使用其它形状。

图4A是电容器裸片400a的俯视图的简化图,所述电容器裸片是图2A的电容器裸片204的实例实施方案。电容器裸片400a包含六个集成电路电容器CB1a、CB1b、……、CB1f,但是可以使用多于或少于六个集成电路电容器。集成电路电容器CB1a、CB1b、……、CB1f中的每一个包含耦合到对应的集成电路电容器的第一和第二电容器板的两个或多于两个接合垫206。

在此实例实施例中,电容器裸片400a包含预配置的电容器值。例如,集成电路电容器CB1a和CB1b是10μF电容器,集成电路电容器CB1b和CB1e是2.2μF电容器,并且集成电路电容器CB1c和CB1f是4.7μF电容器。可以使用其它电容器值。另外,电容器裸片400a任选地可以包含片内终结电阻器RT,所述片内终结电阻器可以用于终结图2A的半导体装置200中的信号(例如,高速、高性能信号,例如输入/输出信号)。

图4B是电容器裸片400b的俯视图的简化图,所述电容器裸片是图2A的电容器裸片204的实例实施方案。电容器裸片400b包含十个集成电路电容器CB1a、CB1b、……、CB1j,但是可以使用多于或少于十个集成电路电容器。集成电路电容器CB1a、CB1b、……、CB1j中的每一个包含耦合到对应的集成电路电容器的第一和第二电容器板的两个(或多于两个)接合垫206。

在此实例实施例中,电容器裸片400b包含可以视需要组合以实现期望电容器值的可重复单元电容器值。例如,集成电路电容器CB1a、CB1b、……、CB1j中的每一个可以是1μF电容器,可以选择性地耦合所述电容器以实现期望电容器值。可以使用其它电容器值。在其它实施例中,电容器裸片400b可以包含预配置电容器值和单位电容器值的组合。另外,电容器裸片400b还任选地可以包含片内终结电阻器RT,所述片内终结电阻器可以用于终结图2A的半导体装置200中的信号。

一个实施例包含设备,所述设备包含:裸片堆叠,所述裸片堆叠具有安置于衬底上方的第一裸片和第二裸片;以及电容器裸片,所述电容器裸片在裸片堆叠中安置于第一裸片与第二裸片之间。电容器裸片包含多个集成电路电容器,所述集成电路电容器被配置成选择性地耦合在一起以形成耦合到第一裸片和第二裸片中的至少一个的期望电容器值。

一个实施例包含设备,所述设备包含:裸片堆叠,所述裸片堆叠包含安置于衬底上方的多个裸片;以及电容器裸片,所述电容器裸片安置于裸片堆叠中。电容器裸片包含集成电路电容器和接合垫,所述接合垫被配置成容纳多个引线键合。

一个实施例包含方法,所述方法包含:将电容器裸片安置在衬底上方的裸片堆叠中,所述电容器裸片包含耦合到接合垫的多个集成电路电容器,所述接合垫被配置成容纳多个引线键合,所述衬底包含电源接触垫;择性地耦合所述多个集成电路电容器选以调谐所述电容器裸片的电容器值;以及经由多个引线键合将所述接合垫选择性地耦合到所述电源接触垫以调谐所述引线键合的电感。

出于本文件的目的,说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“另一实施例”的引用可以用于描述不同实施例或相同实施例。

出于本文件的目的,连接可以是直接连接或间接连接(例如,经由一个或多个其它部分)。在一些情况下,当元件被称为连接或耦合到另一元件时,所述元件可以直接连接到另一元件或经由中间元件间接连接到另一元件。当一个元件被称为直接连接到另一个元件时,则在所述元件和另一元件之间没有中间元件。如果两个装置直接或间接连接,使得这两个装置可以在它们之间传送电子信号,则这两个装置“通信”。

出于本文件的目的,术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。

出于本文的目的,在没有额外上下文的情况下,例如“第一”对象、“第二”对象和“第三”对象的数字术语的使用可能并不暗示对象的排序,而是可以用于识别目的以识别不同的对象。

出于本文件的目的,术语对象的“集合”可以指对象中的一个或多个的“集合”。

出于本文件的目的,如可以在本文中使用的术语“顶部”和“底部”、“上部”和“下部”以及“竖直”和“水平”仅作为实例和说明性目的,并且并不意图限制对技术的描述,这是由于提及的物品可以交换位置和定向。此外,如本文所使用,术语“基本上”、“大致”和/或“约”表示针对给定应用,特定尺寸或参数可以在可接受的制造公差内变化。在实施例中,可接受制造公差是±.25%。如本文所使用,术语“半导体裸片”或简单地“裸片”可以指一个或多个半导体裸片。

已出于说明和描述的目的呈现前述详细描述。其并不意欲为穷尽的或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于以上教示,许多修改和变型是可能的。选择所描述的实施例以最佳地解释所提出技术的原理和其实际应用,从而使所属领域的其它技术人员能够在各种实施例中以及适合于预期的特定用途的各种修改中最好地利用所述技术。希望范围由所附权利要求书界定。

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