本文所述的實(shí)施方案涉及半導(dǎo)體封裝。更具體地，實(shí)施方案涉及三維(3d)系統(tǒng)和制造方法。背景信息對(duì)便攜式和移動(dòng)電子設(shè)備諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(pda)、數(shù)字相機(jī)、便攜式播放器、游戲設(shè)備和其他移動(dòng)設(shè)備的當(dāng)前市場(chǎng)需求要求將更多性能和特征集成到越來越小的空間中。因此，各種多管芯封裝解決方案，諸如系統(tǒng)級(jí)封裝(sip)和堆疊封裝(pop)已經(jīng)變得更普及，以滿足對(duì)更高管芯/部件密度設(shè)備的需求。存在用于將多個(gè)管芯布置在sip中的許多不同的可能。例如，將管芯豎直集成在sip結(jié)構(gòu)中已演進(jìn)到2.5d解決方案和3d解決方案。在2.5d解決方案中，多個(gè)管芯可倒裝芯片鍵合在內(nèi)插器上，該內(nèi)插器可包括通孔以及扇出布線。存在各種3d解決方案。在一個(gè)具體實(shí)施中，多個(gè)管芯可堆疊在sip襯底上的彼此的頂部，并且與芯片外引線鍵合或焊料凸塊連接在一起。在其他傳統(tǒng)3d解決方案中，利用使用晶片上晶片(wow)或晶片上芯片(cow)技術(shù)的混合鍵合。在wow解決方案中，頂部和底部設(shè)備面積尺寸精確匹配，并且每一層被限制到一個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)。在這樣的cow解決方案中，可以將多個(gè)頂部晶片(芯片)集成到具有限定面積和技術(shù)節(jié)點(diǎn)的相同底部晶片上。

背景技術(shù)：

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、描述了三維(3d)系統(tǒng)和制造方法。在實(shí)施方案中，一種3d系統(tǒng)包括中間層內(nèi)插器；在中間層內(nèi)插器下方的第一封裝級(jí)，該第一封裝級(jí)包括利用介電-介電鍵合來鍵合到中間層內(nèi)插器的部件；以及在中間層內(nèi)插器上方的第二封裝級(jí)，該第二封裝級(jí)包括利用金屬-金屬鍵合來鍵合到中間層內(nèi)插器的第一管芯。部件和第一管芯中的每一者可任選地與中間層內(nèi)插器混合鍵合。特別地，3d系統(tǒng)可以利用使用晶片上晶片(wow)或晶片上芯片(cow)混合鍵合技術(shù)的晶片重構(gòu)序列來制造。豎直互連可通過穿過部件、中間層內(nèi)插器和包封材料的任何組合形成的通孔來實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種三維系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一管芯是邏輯管芯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d系統(tǒng)，還包括延伸穿過所述部件的第一多個(gè)通孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3d系統(tǒng)，其中所述部件被嵌入在包封層中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的3d系統(tǒng)，還包括橫向鄰近所述部件并且延伸穿過所述包封層的第二多個(gè)通孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一管芯利用介電-介電鍵合和所述金屬-金屬鍵合來混合鍵合到所述中間層內(nèi)插器。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一管芯比所述部件厚。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一多個(gè)通孔至少部分地延伸穿過所述中間層內(nèi)插器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的3d系統(tǒng)，其中所述部件包括部件硅體層和部件后段制程(beol)疊層，并且所述硅體層的背面利用所述介電-介電鍵合來鍵合到所述中間層內(nèi)插器。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一多個(gè)通孔被限制于所述部件。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3d系統(tǒng)，其中所述部件包括硅體層和部件后段制程(beol)疊層，并且所述硅體層的背面利用所述介電-介電鍵合和金屬-金屬鍵合來鍵合到所述中間層內(nèi)插器。

12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3d系統(tǒng)，還包括延伸穿過所述中間層內(nèi)插器的通孔集合。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括內(nèi)插器硅體層和內(nèi)插器后段制程(beol)疊層。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括電容器陣列、磁體元件陣列或兩者。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括有源設(shè)備。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d系統(tǒng)，還包括利用介電-介電鍵合和金屬-金屬鍵合來鍵合到所述中間層內(nèi)插器的第二管芯。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的3d系統(tǒng)，其中所述部件包括所述第一管芯與所述第二管芯之間的管芯到管芯路由路徑的一部分。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的3d系統(tǒng)，其中所述管芯到管芯路由路徑經(jīng)過延伸穿過所述中間層內(nèi)插器的通孔集合的一部分。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一管芯是中央處理器單元(cpu)，并且所述第二管芯是圖形處理器單元(gpu)。

20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d系統(tǒng)，其中所述第二封裝級(jí)包括利用金屬-金屬鍵合來鍵合到所述中間層內(nèi)插器的堆疊管芯部件。

21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括具有介電通孔的介電層，所述介電通孔完全延伸穿過所述中間層內(nèi)插器并且與所述第一管芯的接觸焊盤形成金屬-金屬鍵合。

22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括多個(gè)設(shè)備庫，其中所述多個(gè)設(shè)備庫包括掩蔽庫，所述掩蔽庫具有不連接到所述掩蔽庫中的設(shè)備的虛設(shè)著陸焊盤。

23.一種3d系統(tǒng)，包括：

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的3d系統(tǒng)，其中所述多個(gè)通孔完全延伸穿過所述中間層內(nèi)插器到所述第一管芯的著陸焊盤。

25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器是中間介電層。

26.一種三維(3d)系統(tǒng)，包括：

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一第二級(jí)管芯和所述第二第二管芯均與所述中間層內(nèi)插器混合鍵合。

28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的3d系統(tǒng)，其中所述光學(xué)互連件包括波導(dǎo)或光子引線。

29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的3d系統(tǒng)，其中所述eo轉(zhuǎn)換器連接到第一電磁場(chǎng)通信結(jié)構(gòu)，并且所述第一第二級(jí)管芯包括第二電磁場(chǎng)通信結(jié)構(gòu)。

30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一電磁場(chǎng)通信結(jié)構(gòu)和所述第二電磁場(chǎng)通信結(jié)構(gòu)豎直對(duì)準(zhǔn)。

31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一電磁場(chǎng)通信結(jié)構(gòu)和所述第二電磁場(chǎng)通信結(jié)構(gòu)是線圈或電容器。

32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括從由電容器、磁性元件和有源設(shè)備組成的組中選擇的多個(gè)設(shè)備。

33.一種三維(3d)系統(tǒng)，包括：

34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的3d系統(tǒng)，其中所述光學(xué)互連件是從由波導(dǎo)和光子引線組成的組中選擇的。

35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的3d系統(tǒng)，還包括將所述eo轉(zhuǎn)換器光學(xué)連接到所述光學(xué)互連件的第一光學(xué)過孔，以及將所述光學(xué)互連件光學(xué)連接到所述oe轉(zhuǎn)換器的第二光學(xué)過孔。

36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的3d系統(tǒng)，其中所述第一第二級(jí)管芯包括多個(gè)子小芯片，并且所述第一光學(xué)過孔延伸穿過所述多個(gè)子小芯片中的一個(gè)或多個(gè)子小芯片。

37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括從由電容器、磁性元件和有源設(shè)備組成的組中選擇的多個(gè)設(shè)備。

38.一種3d系統(tǒng)，包括：

39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的3d系統(tǒng)，其中：

40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的3d系統(tǒng)，其中所述第二級(jí)管芯包括多個(gè)子小芯片，并且所述光學(xué)過孔延伸穿過所述多個(gè)子小芯片中的一個(gè)或多個(gè)子小芯片。

41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括所述oe轉(zhuǎn)換器。

42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的3d系統(tǒng)，其中所述中間層內(nèi)插器包括從由電容器、磁性元件和有源設(shè)備組成的組中選擇的多個(gè)設(shè)備。

技術(shù)總結(jié)
描述了一種系統(tǒng)級(jí)封裝結(jié)構(gòu)以及使用晶片重構(gòu)的制造方法。在實(shí)施方案中，3D系統(tǒng)包括中間層內(nèi)插器、在該中間層內(nèi)插器下方的第一封裝級(jí)以及在該中間層內(nèi)插器上方的第二封裝級(jí)。第二封裝級(jí)部件可利用金屬?金屬鍵合和任選地介電?介電鍵合來鍵合到該中間層內(nèi)插器，而第一封裝級(jí)部件可利用介電?介電和任選地金屬?金屬鍵合來鍵合到該中間層內(nèi)插器。該第一封裝級(jí)和/或該第二封裝級(jí)內(nèi)的管芯可任選地與一個(gè)或多個(gè)光學(xué)互連路徑連接。

技術(shù)研發(fā)人員：S·達(dá)布拉爾,S·賈加姆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘋果公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8