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TWI619221B - 含有具有垂直集成之相位陣列天線與低頻和功率遞送基體的通矽孔晶粒之晶片封裝體 - Google Patents

含有具有垂直集成之相位陣列天線與低頻和功率遞送基體的通矽孔晶粒之晶片封裝體 Download PDF

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TWI619221B
TWI619221B TW101108466A TW101108466A TWI619221B TW I619221 B TWI619221 B TW I619221B TW 101108466 A TW101108466 A TW 101108466A TW 101108466 A TW101108466 A TW 101108466A TW I619221 B TWI619221 B TW I619221B
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泰勒斯弗 坎嘉因
Valluri R. Rao
維魯利Ｒ 拉歐
Yorgos Palaskas
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Intel Corporation
英特爾公司
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Abstract

一種裝置包括一晶粒具有通矽孔及射頻積體電路的性能，並且其係與一相位陣列天線基體垂直集成。該通矽孔及一射頻積體電路係耦合至配置位在該相位陣列天線基體上的複數天線元件，其中該複數天線元件中每一者係經由複數通矽孔耦合至該等通矽孔及射頻積體電路。將該等通矽孔及射頻積體電路裝配至該相位陣列天線基體的一製程包括測試該裝置。

Description

含有具有垂直集成之相位陣列天線與低頻和功率遞送基體的通矽孔晶 粒之晶片封裝體
本發明揭示的具體實施例係有關於封裝射頻積體電路及構成其之方法。
發明背景
於本文中所描述的本發明係有關晶片封裝體設計之領域，並且更特別係有關含有具有垂直集成之相位陣列天線與低頻和功率遞送基體的通矽孔晶粒之晶片封裝體。
依據本發明之一具體實施例，係特地提出一種裝置，其包含：一晶粒，其包括一通矽孔及一射頻積體電路(TSV RFIC die)；以及一相位陣列天線(PAA)基體，其與該TSV RFIC垂直集成，其中該PAA基體包括複數天線元件，每一天線元件係經由複數之TSV耦合至該TSV RFIC。
圖式簡單說明
為了瞭解具體實施例所獲得的方法，藉由參考附加圖式將提供以上簡單說明的不同具體實施例之一更加詳細的說明。該等圖式描述具體實施例其非必然地按比例繪製並且不視為對範疇設限。將經由使用伴隨的圖式利用附加的具體性及細節說明及解釋一些具體實施例，其中：第1圖係為根據一示範具體實施例之一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的俯視圖；第2圖係為根據一具體實施例安裝在一次要的低成本 封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一正視透視圖；第3圖係為根據一具體實施例於第2圖中所描述安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置並沿著橫截面線2-2所取的一橫截面正視圖；第4圖係為根據一具體實施例於第3圖中所描述安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一詳細橫截面正視圖；第5a圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第5b圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第6圖係為根據一示範具體實施例的一頂部、低損耗相位陣列天線封裝體基體的一詳細橫截面正視圖；第7圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第8圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第9圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低 成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第10圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的包括一通矽孔射頻積體電路(RFIC)晶片以及一通矽孔(TSV)處理器晶片的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第11圖係為根據一示範具體實施例安裝在具有一嵌入被動元件的一次要的低成本封裝體上的包括一通矽孔射頻積體電路(RFIC)晶片的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一分解、線框透視圖；第12圖係為根據一示範具體實施例的一製程及方法流程圖；以及第13圖係為根據一示範具體實施例的一電腦系統的一概略圖。
詳細說明
所揭示之製程中通矽孔射頻積體電路(TSV RFIC)晶粒係裝配至相位陣列天線基體。
現將參考該等圖式，其中相同的結構可搭配相同的字尾參考標示。為了更清楚地顯示不同具體實施例之結構，於此包括的該等圖式係為積體電路結構的概略表示。因此，該等製造的積體電路結構之實際外觀，例如於顯微照片中，可顯現為不同的而仍結合所主張的該等圖示的具體實施例之結構。此外，該等圖式可僅顯示對於瞭解該等圖 示的具體實施例有用的結構。於業界所熟知的附加結構可不加入以維持該等圖式之清晰性。
第1圖係為根據一示範具體實施例之一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置100的俯視圖。一相位陣列天線(PAA)基體110係以簡化形式4X4陣列之平面天線元件111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、123、124、125及126加以描述。該等PAA元件係以4-4-4-4之列方式部署。於此具體實施例中，八個PAA元件係為接收器元件以及8個PAA元件係為傳送器元件。於一具體實施例中，PAA元件之數目係位在自4至64的一範圍中。於一具體實施例中，PAA元件之數目係為36的一6X6陣列方式，其中18個PAA元件係為接收器元件以及18個PAA元件係為傳送器元件。於一具體實施例中，PAA元件之數目係為64的一8X8陣列方式，其中32個PAA元件係為接收器元件以及32個PAA元件係為傳送器元件。於一具體實施例中，該64個元件係經劃分成複數陣列。例如，組配四個4X4陣列，每個陣列中二天線元件係經組配用於接收以及二天線元件經組配用於傳送。於一具體實施例中，一32元件相位陣列天線係劃分成複數陣列。例如，二4X4陣列係經組配，每一陣列中二天線元件係經組配用於接收以及二天線元件經組配用於傳送。
一通矽孔(TSV)晶粒128係以虛線描述位在該PAA基體110下方，以及該TSV晶粒128係垂直地(Z方向)與該PAA基體110集成。於一具體實施例中，該TSV晶粒128於半導體 材料中包括主動與被動電路。例如，該TSV晶粒128係為美國加州Santa Clara的Intel公司所製造的一處理器之一部分。於一具體實施例中，該TSV晶粒128包含一系統單晶片(SoC)128，諸如一雙處理器微電子裝置。於一具體實施例中，該TSV晶粒128包括一數位處理器及射頻積體電路(DP-RFIC)混和裝置128。於一具體實施例中，該TSV晶粒128包括一SoC 128其包括一DP及一圖形(DP-GIC)混合物。
於一具體實施例中，該TSV晶粒128係為一射頻積體電路(RFIC)TSV晶粒128。可見到的是該TSV RFIC晶粒128具有一覆蓋區其較該PAA基體110之覆蓋區為小，並且該PAA基體110係為對稱地配置在該TSV RFIC晶粒128上方。如圖所描述，在該PAA基體110與該TSV RFIC晶粒128之間可見一四邊形對稱性。“四邊形對稱性”可理解為在該裝置100之X-Y中心處開始，所遇到的一PAA元件可在沿著所取之相同線在相反方向上移動時藉由遇到一相似的PAA元件而加以平衡。儘管該等平面天線元件係描述為具四邊形對稱性，但其可以其他組態，諸如以徑向對稱性加以部署。該等平面天線元件亦可諸如以3-5-5-3之列加以部署，其係為並非為一完全幾何平方的一16元件陣列，儘管16係為一完全數值平方。該等平面天線元件亦可以諸如4-6-6-6-6-4之列的方式加以部署，其係為並非為一完全平方的一32元件陣列。
藉由能夠將該TSV RFIC晶粒128直接地配置在該PAA基體110下方，係為有用地達到其間更為均勻的阻抗、信號衰減及相位延遲。均勻的阻抗可意指該裝置100操作以致當 於一已知應用中與位在該PAA基體上的任二天線元件之操作比較時，可觀察到線阻抗中無顯著的差異性。此外，藉由能夠將該TSV RFIC晶粒128直接地配置在該PAA基體110下方，可完成一有用的較小裝置其有助於封裝作業之微型化。
第2圖係為根據一具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體230上(亦視為一板230)的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置200的一正視透視圖。於一具體實施例中，該板230係為一直接晶片附裝(DCA)板230。其中使用一次要低成本封裝體230處，去除RF/毫米波信號容許一較寬的音高(pitch)以降低在該板230上的低頻信號。如此使其能夠將晶粒第一層互連諸如可控制塌陷晶片連接(C4)凸塊直接地附裝至該板230。
該裝置200係以部分線框描述為了有助於圖示配置在一PAA基體210下方(Z方向)的一TSV RIFC晶粒228之定位。一4X4 PAA組態的平面天線係配置位在該PAA基體210上，其中一平面天線係以元件符號211標示。
該TSV RFIC晶粒228係經圖示具有16通矽孔其係為4，4之群組或其係以元件符號232標示。該16通矽孔232中的每一者係與諸如該平面天線元件211的一對應的平面天線元件耦合。於圖2中未顯示的附加通矽孔(TSA)可用以對該等16信號TSV 232提供正確的電接地參考。該TSV RFIC晶粒228係為藉由複數之電性凸塊234以覆晶方式安裝至一直接晶片附裝(DCA)板230，其中一凸塊係以元件符號234 標示。該等電性凸塊234係為第一層互連凸塊諸如C4凸塊，其係附裝至一晶粒之主動側。如圖所示，該等電性凸塊係以一12X12陣列方式組配，但如有需要可使用其他數目的凸塊。附加的虛擬凸塊，其中之一係以元件符號236標示，係部署在該PAA基體210與次要的低成本封裝體230之間。該等虛擬凸塊236橋接介於該PAA基體210與次要的低成本封裝體230之間該間隙，並對該裝置200與該次要的低成本封裝體230增加機械及熱應力穩定性。於一具體實施例中，針對至少該PAA基體210與該TSV RFIC晶粒228經由該等虛擬凸塊236獲得電接地能力。
第3圖係為根據一具體實施例於第2圖中所描述安裝在一直接晶片附裝板230上的相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置300並沿著橫截面線3-3所取的一橫截面正視圖。該裝置300包括該PAA基體210及該TSV RFIC 228。此外，該次要的低成本封裝體230係藉由背側電性凸塊238耦合至該PAA基體210。於該TSV RFIC 228中可見複數之TSA，其中之二者係以元件符號232標示。其他的結構可見於第3圖中。該TSV RFIC 228係為具有經傳送通過TSV至該相位陣列天線的RF及厘米波功能的一主動RF元件處，較低頻率功能係與該PAA基體210分開並包含在次要的低成本封裝體230中。此垂直集成系統降低信號擁塞並有助於因該PAA基體210之尺寸而受限制的一小的形狀因素。於一具體實施例中，該PAA基體210係在60GHz範圍中作業而次要的低成本封裝體230在較低的頻率下作業。
於一具體實施例中，包括該等平面天線元件211、212、213及214的一60 GHz或厘米波相位陣列或是厘米波係經裝配至一厘米波(mm-wave)TSV RFIC 228，需要一Gb/s資料處理速率超越一無線連結。於一具體實施例中，該無線連結係為針對一無線顯示，其源自於針對無壓縮高解析(HD)視訊的一無線傳輸。
第4圖係為根據一具體實施例於第3圖中所描述安裝在一直接晶片附裝板上的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一詳細橫截面正視圖。該裝置400包括該PAA基體210及該TSV RFIC 228。該裝置400係安裝在次要的低成本封裝體230上。
該PAA基體210係圖示為出現二平面天線元件212及213，其係經由一陣列光罩240而露出。於一具體實施例中，一金屬層242係配置在該PAA基體210中以增強天線頻寬。介於該TSV RFIC 228與該等天線元件之間的電接觸係經由至少一跡線244而達成，該跡線係通過背側凸塊238耦合至該等TSV 232。該等天線元件212及213通過該PAA基體210之電耦合係藉由感應的或直接耦合方式完成。於一具體實施例中，該PAA基體210包括一第一介電層252及一第二介電層254。於一具體實施例中，該第一介電層252具有一較該第二介電層254為低的介電常數。
該TSV RFIC 228包括一主動元件層250，顯現一主動表面227。該金屬化係以一頂部黏合墊251顯示。該主動表面227係與一晶粒背側表面229相對。該金屬化層251亦可視為 矽後端(silicon backend)251。於一具體實施例中，視針對該TSV RFIC 228的一特定需要而定，該金屬化層251具複數之金屬化層諸如金屬-1(M1)至M12。無論如何，該等TSV 232係於該金屬化層251中開始產生並貫穿該TSV RVIC 228至該背側表面229，為了容許該TSV RFIC 228與該PAA基體210之該等天線元件連通。該等TSV 232與該等背側凸塊238電接觸並因而與該等天線元件212及213耦合。
該次要的低成本封裝體230係藉由該等電性凸塊234耦合至該TSV RFIC 228以及藉由該等虛擬凸塊236耦合至該PAA基體210(見第3圖)。於一具體實施例中，該次要的低成本封裝體230係為一第一層晶片附裝基體以及提供一焊盤表面231作為一第二層晶片附裝表面。於一具體實施例中，該焊盤表面231係為一平面閘陣列表面231。於一具體實施例中，該焊盤表面231係為一引腳閘陣列表面231。
第5a圖係為根據一示範具體實施例安裝在一直接晶片附裝板上的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置500的一橫截面正視圖。該裝置500包括一PAA基體510以及一TSV RFIC 528。該TSV RFIC 528包括一主動表面527及一背側表面529以及一主動元件層550。此外，一次要的低成本封裝體530係藉由背側電性凸塊538耦合至該TSV RFIC 528以及藉由該等虛擬凸塊536耦合至該PAA基體510。於該TSV RFIC 528中可見複數之TSV，其中二者係以元件符號532標示。
於第5圖中可見到其他的結構。該PAA基體510係圖示 出現四平面天線元件511、512、513及514其係經由一陣列光罩540而露出。於一具體實施例中，具有孔口的一金屬層542係配置在該PAA基體510中作為一接地面以增強天線頻寬。該接地面542係經由位在該PAA基體510中的接地通孔543耦合至該等虛擬凸塊536。
介於該TSV RFIC 528與該等天線元件之間的電接觸係經由至少一跡線544而達成，該跡線係通過背側凸塊538耦合至該等TSV 532。該等天線元件511、512、513及514通過該PAA基體510之電耦合係藉由感應的耦合方式完成。於一具體實施例中，該PAA基體510包括一第一介電層552及一第二介電層554。於一具體實施例中，該第一介電層552具有一較該第二介電層554為低的介電常數。
該TSV RFIC 528係為具有經傳送至該相位陣列天線元件的TSV信號的一主動RF元件處，較低頻率功能係與該PAA基體510分開並包含在次要的低成本封裝體530中。此集成系統降低信號擁塞並有助於因該PAA基體510之尺寸而受限制的一小的形狀因素。於一具體實施例中，該PAA基體510係在60 GHz範圍中作業而次要的低成本封裝體530在較低的頻率下作業。
於一具體實施例中，包括該等平面天線元件511、512、513及514的一60 GHz或厘米波相位陣列係經裝配至一厘米波(mm-wave)TSV RFIC 528，需要一Gb/s資料處理速率超越一無線連結。於一具體實施例中，該無線連結係為針對一無線顯示，其源自於針對無壓縮高解析(HD)視訊的一無線 傳輸。於作業期間，所有在該TSV RFIC 228中產生的RF信號經引導通過複數之TSV 532並進入該PAA基體510，以致該等相位陣列天線元件可放射位在自0至30公尺的一範圍中，諸如根據一具體實施例自1公分至20公尺，的有用信號。
第5b圖係為根據一示範具體實施例安裝在一直接晶片附裝板上的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置501的一橫截面正視圖。該裝置501包括一PAA基體510及一TSV RFIC 528。該TSV RFIC 528已經組配與第5a圖中所描述者相對，以致該晶粒528之組態係由覆晶528所組成以致該PAA基體510與該晶片528經由該等C4凸塊534而連通，而該低頻板530經由該等TSV 532接收其之信號。該TSV RVIC 528包括一主動表面527及一背側表面529以及一主動元件層550。此外，一次要的低成本封裝體530係藉由背側電性凸塊538耦合至該TSV RFIC 528以及藉由該等虛擬凸塊536耦合至該PAA基體510。於該TSV RFIC 528中可見複數之TSV，其中二者係以元件符號532標示。
於第5b圖中可見到其他的結構。該PAA基體510係圖示出現四平面天線元件511、512、513及514其係經由一陣列光罩540而露出。於一具體實施例中，具有孔口的一金屬層542係配置在該PAA基體510中作為一接地面以增強天線頻寬。該接地面542係經由位在該PAA基體510中的接地通孔543耦合至該等虛擬凸塊536。
介於該TSV RFIC 528與該等天線元件之間的電接觸係經由至少一跡線544而達成，該跡線係耦合至該主動表面C4 凸塊534。該等天線元件511、512、513及514通過該PAA基體510之電耦合係藉由感應的耦合方式完成。於一具體實施例中，該PAA基體510包括一第一介電層552及一第二介電層554。於一具體實施例中，該第一介電層552具有一較該第二介電層554為低的介電常數。
該TSV RFIC 528係為具有經傳送至該相位陣列天線元件的TSV信號的一主動RF元件處，較低頻率功能係與該PAA基體510分開並包含在次要的低成本封裝體530中。此集成系統降低信號擁塞並有助於因該PAA基體510之尺寸而受限制的一小的形狀因素。於一具體實施例中，該PAA基體510係在60 GHz範圍中作業而次要的低成本封裝體530在較低的頻率下作業。
於一具體實施例中，包括該等平面天線元件511、512、513及514的一60 GHz或厘米波相位陣列係經裝配至一厘米波(mm-wave)TSV RFIC 528，需要一Gb/s資料處理速率超越一無線連結。於一具體實施例中，該無線連結係為針對一無線顯示，其源自於針對無壓縮高解析(HD)視訊的一無線傳輸。於作業期間，所有在該TSV RFIC 228中產生的RF信號經引導通過複數之TSV 532並進入該PAA基體510，以致該等相位陣列天線元件可放射位在自0至30公尺的一範圍中，諸如根據一具體實施例自1公分至20公尺，的有用信號。
第6圖係為根據一示範具體實施例的一頂部、低損耗相位陣列天線600的一詳細橫截面正視圖。該天線600係為一PAA基體610的一部分。該PAA基體610係圖示出現一平面天 線元件611其係經由厚度可約為20微米(μm)的一陣列光罩640露出。於一具體實施例中，一金屬層642係配置在該PAA基體610中以增強天線頻寬。經由至少一跡線644而完成介於一TSV RFIC與該天線元件611之間的電接觸，該跡線係經由配置在一TSV RFIC與該PAA基體610之間的背側凸塊耦合至TSV。該跡線644係受具有約為20微米厚度的一阻焊劑641保護。藉由感應性耦合而完成該天線元件611通過該PAA基體610之電耦合，其中儘管一高介電值材料652諸如一玻璃材料以及一較低介電值材料層654二者亦可為一玻璃材料但一射極跡線(emitter trace)645放射電磁波到該天線元件611上。於一具體實施例中，該第一介電層652具有約5.5的一介電常數(Er)，耗損因素(tan_delta)約為0.001，以及約為100微米(μm)的一厚度，以及該較低介電值材料654具有自約2.0至2.5的一介電常數(Er)，耗損因素(tan_delta)約為0.001，以及自約250微米至約400微米的一厚度。
第7圖係為根據一示範具體實施例安裝在一直接晶片附裝板730上的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置700的一橫截面正視圖。該裝置700使用孔口進料至PAA天線元件。藉由與該等PAA天線元件感應性耦合，信號行進通過TSV 732以及通過一PAA基體710。該裝置700包括一PAA基體710及一TSV RFIC 728。該TSV RFIC 728包括一主動表面727及一背側表面729以及一主動元件層750。此外，一次要的低成本封裝體730係藉由背側電性凸塊738耦合至該TSV RFIC 728以及藉由該等虛擬凸塊736耦合至該PAA基體 710。於該TSV RFIC 728中可見複數之TSV，其中二者係以元件符號732標示。
該PAA基體710係圖示出現四平面天線元件711、712、713及714其係經由一陣列光罩740而露出。平面天線元件之數目可為於此揭示內容中的任一提出者及任一組態。於一具體實施例中，具有孔口的一金屬層742係配置在該PAA基體710中作為一接地面以增強天線頻寬。該接地面742係經由位在該PAA基體710中的接地通孔743耦合至該等虛擬凸塊736。
介於該TSV RFIC 728與該等天線元件之間的電接觸係經由至少一跡線744而達成，該跡線係經由背側凸塊738耦合至該等TSV 732。該等天線元件711、712、713及714通過該PAA基體710之電耦合係藉由孔口進料之感應的耦合方式完成。於一具體實施例中，該PAA基體710包括一第一介電層752及一第二介電層754。於一具體實施例中，該第一介電層7係為玻璃並具有一較該亦為玻璃的第二介電層754為低的介電常數。
該TSV RFIC 728係為具有經傳送至該相位陣列天線元件的TSV信號的一主動RF元件處，較低頻率功能係與該PAA基體710分開並包含在次要的低成本封裝體730中。此集成系統降低信號擁塞並有助於因該PAA基體710之尺寸而受限制的一小的形狀因素。於一具體實施例中，該PAA基體710係在60 GHz範圍中作業而次要的低成本封裝體730在較低的頻率下作業。
於一具體實施例中，包括該等平面天線元件711、712、713及714的一60 GHz或厘米波相位陣列係經裝配至一厘米波(mm-wave)TSV RFIC 728，需要一Gb/s資料處理速率超越一無線連結。於一具體實施例中，該無線連結係為針對一無線顯示，其源自於針對無壓縮高解析(HD)視訊的一無線傳輸。於作業期間，所有在該TSV RFIC 728中產生的RF信號經引導通過複數之TSV 738並進入該PAA基體710，以致該等相位陣列天線元件可放射位在自0至30公尺的一範圍中，諸如根據一具體實施例自1公分至20公尺，的有用信號。
第8圖係為根據一示範具體實施例安裝在一直接晶片附裝板830上的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置800的一橫截面正視圖。該裝置800使用導通孔進料至PAA天線元件。信號藉由導通孔843行進通過TSV 732以及通過一PAA基體710至PAA天線元件811、812、813及814。該裝置800包括一PAA基體810及一TSV RFIC 828。該TSV RFIC 828包括一主動表面827及一背側表面829以及一主動元件層850。此外，一次要的低成本封裝體830係係藉由背側電性凸塊838耦合至該TSV RFIC 828以及藉由該等虛擬凸塊836耦合至該PAA基體810。於該TSV RFIC 828中可見複數之TSV，其中二者係以元件符號832標示。
該PAA基體810係圖示出現四平面天線元件811、812、813及814其係經由一陣列光罩840而露出。平面天線元件之數目可為於此揭示內容中的任一提出者及任一組態。一接地面844係耦合至該等虛擬凸塊836。
介於該TSV RFIC 828與該等天線元件之間的電接觸係經由背側凸塊838而達成，該等背側凸塊係與導通孔843接觸或與之耦合。於一具體實施例中，該PAA基體810包括一為玻璃材質的介電層854。
該TSV RFIC 828係為具有經傳送至該相位陣列天線元件的TSV信號的一主動RF元件處，較低頻率功能係與該PAA基體810分開並包含在次要的低成本封裝體830中。此集成系統降低信號擁塞並有助於因該PAA基體810之尺寸而受限制的一小的形狀因素。於一具體實施例中，該PAA基體810係在60 GHz範圍中作業而次要的低成本封裝體830在較低的頻率下作業。
於一具體實施例中，包括該等平面天線元件811、812、813及814的一60 GHz或厘米波相位陣列係經裝配至一厘米波(mm-wave)TSV RFIC 828，需要一Gb/s資料處理速率超越一無線連結。於一具體實施例中，該無線連結係為針對一無線顯示，其源自於針對無壓縮高解析(HD)視訊的一無線傳輸。於作業期間，所有在該TSV RFIC 828中產生的RF信號經引導通過複數之TSV 832並進入該PAA基體810，以致該等相位陣列天線元件可放射位在自0至30公尺的一範圍中，諸如根據一具體實施例自1公分至20公尺，的有用信號。
第9圖係為根據一示範具體實施例安裝在一直接晶片附裝板上的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置900的一橫截面正視圖。該裝置900使用導通孔943進料至PAA天線元件以及一TSV RFIC 928係內嵌在一無凸塊式增層 (BBUL)結構990中。藉由該等導通孔943信號行進通過TSV 932以及通過一PAA基體910至PAA天線元件911、912、913及914。與該等TSV 932接觸的該等導通孔943可視為背側接點通孔943。
於一具體實施例中，信號係經孔徑輸送諸如針對該PAA基體510及710所圖示，但該PAA基體係經裝配至一BBUL結構990或是與一BBUL結構990一體成型。於一示範的具體實施例中，該BBUL結構990係分別地構成並之後裝配至該PAA基體910。於一示範的具體實施例中，該BBUL結構990係以與該PAA基體910相同的製程構成。
該裝置900包括一PAA基體910及一TSV RFIC 928其係內嵌在該BBUL結構990中並與之一體成型。此外，一次要的低成本封裝體930係藉由BBUL晶粒側通孔938耦合至該TSV RFIC 928。於該TSV RFIC 928中可見複數之TSV，其中四個係以元件符號932標示。
該PAA基體910係圖示出現四平面天線元件911、912、913及914其係經由一陣列光罩940而露出。平面天線元件之數目可為於此揭示內容中的任一提出者及任一組態。一接地面942可耦合至該PAA基體910以及耦合至該TSV RFIC 928及至該次要的低成本封裝體930。介於該TSV RFIC 928與該等天線元件之間的電接觸係經由BBUL晶粒側通孔938之間的電接觸，該等通孔係與該等背側導通孔943接觸或與之耦合。於一具體實施例中，該PAA基體910包括係為玻璃的一介電層954。
該TSV RFIC 928係為具有經傳送至該相位陣列天線元件的TSV信號的一主動RF元件處，較低頻率功能係與該PAA基體910分開並包含在次要的低成本封裝體930中。此集成系統降低信號擁塞並有助於因該PAA基體910之尺寸而受限制的一小的形狀因素。於一具體實施例中，該PAA基體910係在60 GHz範圍中作業而次要的低成本封裝體930在較低的頻率下作業。
於一具體實施例中，包括該等平面天線元件911、912、913及914的一60 GHz或厘米波相位陣列係經裝配至一厘米波(mm-wave)TSV RFIC 928，需要一Gb/s資料處理速率超越一無線連結。於一具體實施例中，該無線連結係為針對一無線顯示，其源自於針對無壓縮高解析(HD)視訊的一無線傳輸。於作業期間，所有在該TSV RFIC 928中產生的RF信號經引導通過複數之TSV 932並進入該PAA基體910，以致該等相位陣列天線元件可放射位在自0至30公尺的一範圍中，諸如根據一具體實施例自1公分至20公尺，的有用信號。
第10圖係為根據一示範具體實施例安裝在一直接晶片附裝板1030上的包括一通矽孔射頻積體電路(RFIC)晶片1028以及一通矽孔(TSV)數位處理器晶片1092的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置1000的一橫截面正視圖。該裝置1000包括一PAA基体1010、一TSV RFIC 1028以及一TSV數位處理器(TSV DP)1092。如圖所示，該TSV DP 1092具有與該TSV RFIC 1028不同的一形狀因素(於X方向上所示)。此具體實施例圖示當與垂直集成的一相 位陣列天線基體有關的垂直集成晶粒之一特定應用係為有用時，該二TSV晶粒1028及1092可具有不同的形狀因素。於一具體實施例中，可瞭解的是該形狀因素差異係為如此以致該TSV RFIC 1028係大於該TSV DP 1092之形狀因素。於一具體實施例中，可瞭解的是該二晶粒之形狀因素大體上係為相同的。
於一具體實施例中，針對RF信號處理該TSV RFIC 1028可承受過半數(多於50%)或是多數(低於50%，但為該最大量)之負荷處，該TSV DP 1092可為諸如由美國加州，Santa Clara的Intel公司所製造的一處理器。於一具體實施例中，該TSV DP 1092具有諸如雙核心處理器的雙處理器功能。於一具體實施例中，該TSV DP 1092具有雙處理器相異功能諸如一數位區段(digital-sector)以及一圖形區段(graphics-sector)處理器，諸如由Intel公司製造代號為“Sandy Bridge”的處理器類型。
一次要的低成本封裝體1030係係藉由電性凸塊1024耦合至該TSV DP 1092以及藉由虛擬凸塊1036耦合至該PAA基體1010。於該TSV RFIC 1028中可見複數之TSV，其中一者係以元件符號1032標示。同樣地，於該TSV DC 1092中可見複數之TSV，其中之一者係以元件符號1094標示，以及二晶粒1028及1092係藉由一電性凸塊1033於各別的TSV處耦合。
於一具體實施例中，具有孔口的一金屬層1042係配置在該PAA基體1010中作為一接地面以增強天線頻寬。該接 地面1042係經由位在該PAA基體1010中的接地通孔1043耦合至該等虛擬凸塊1036。於一具體實施例中，該裝置1000可使用傳導通孔傳送諸如於第8及9圖中所圖示者。
該PAA基體1010係圖示為出現四平面天線元件1011、1012、1013及1014，其係經由一陣列光罩1040而露出。平面天線元件之數目可為於此揭示內容中所提出的任一數目以及任一組態。介於該TSV RFIC 1028與該等天線元件之間的電接觸係經由背側凸塊1038而達成。於一具體實施例中，該PAA基體1010包括一第一介電層1052及一第二介電層1054。於一具體實施例中，該第一介電層1052具有一較該第二介電層1054為低的介電常數。
該TSV RFIC 1028係為具有經傳送至該相位陣列天線的RF的一主動RF元件處，較低頻率功能係與該PAA基體1010分開並包含在次要的低成本封裝體1030中。此集成系統降低信號擁塞並有助於在一PAA下方的二晶粒1028及1092之垂直集成以及一因該PAA基體1030之尺寸而受限的一小的形狀因素。於一具體實施例中，該PAA基體1010係在60 GHz/厘米波範圍中作業而次要的低成本封裝體1030在較低的頻率下作業。
於一具體實施例中，包括該等平面天線元件1011、1012、1013及1014的一60 GHz或厘米波相位陣列係經裝配至一厘米波(mm-wave)TSV RFIC 1028，需要一Gb/s資料處理速率超越一無線連結。於一具體實施例中，該無線連結係為針對一無線顯示，其源自於針對無壓縮高解析(HD)視 訊的一無線傳輸。於作業期間，所有在該TSV RFIC 1028中產生的RF信號經引導通過複數之TSV 1032並進入該PAA基體1010，以致該等相位陣列天線元件可放射位在自0至30公尺的一範圍中，諸如根據一具體實施例自1公分至20公尺，的有用信號。
現應察知的是包括一TSV RFIC及一TSV DC的垂直集成晶粒可一體成型地加以裝配至一BBUL結構，其依次地可裝配至或是與一PAA結構一體成型。再者，包括一BBUL集成TSV RFIC及TSV DC的一裝置可裝配至一次要的低成本封裝體。
第11圖係為根據一示範具體實施例安裝在具有一嵌入被動元件1194的一直接晶片附裝板1130上的包括一通矽孔射頻積體電路(RFIC)晶片1128的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置1100的一分解、線框透視圖。如圖所示，該裝置1100係以一TSV RFIC 1128及一PAA基體1110加以組配。該PAA基體1110係經圖示具有16個天線元件111至1116為一3-5-5-3(X方向)組態。
該TSV RFIC 1128係配置位在該次要的低成本封裝體1130上以及一被動元件1194，於此圖式中折疊感應器1194，係內嵌在該次要的低成本封裝體1130中。該裝置包括該PAA基體1110、該TSV RFIC 1128以及一TSV DP 1192。於一具體實施例中，僅出現該PAA基體1110及該TSV RFIC 1128。該裝置1100係以簡化的形式描述，包括TSV DP金屬化部分1998支撐該TSV DP 1192以及RFIC金屬化部分 1150支撐該TSV RFIC 1128。
於一具體實施例中，該次要的低成本封裝體1130係為一無芯基體1130其包括至少一內嵌於其中的被動元件。介於該DR-RFIC 1192與該次要的低成本封裝體1130之間的電氣通信，根據任一於此揭示的具體實施例或是除此之外根據熟知的技術經由電性凸塊而完成。如圖所示，該DR-RFIC 1192，如果存在，係為一覆晶1192根據任一於此揭示的具體實施例或是除此之外根據熟知的技術其係藉由使用電性凸塊與該次要的低成本封裝體1130相配合。根據於2010年12月20日由本揭示內容為名的其中二發明人提出申請之PCT專利申請案第PCT/US2010/061388號中所揭示之任一技術，於該次要的低成本封裝體中內嵌其他被動元件，該揭示內容於此係以全文引用方式併入本案以為參考資料。
根據一具體實施例，任何RF品質的電容器可部署在該TSV RFIC 1128之矽中。就一前端模組被動元件而言，至少一RF品質電容器係部署在該TSV RFIC 1128中，仍是在該TSV RFIC 1128之矽中，其中其可針對與部署在該次要的低成本封裝體1130內之電感器比較的一有用的電容以及一有用的小尺寸以一高介電質材料構成，介於該TSV RFIC 1128與該次要的低成本封裝體1130之間。
第12圖係為根據一示範具體實施例的一製程及方法流程圖1200。
於步驟1210，該製程包括裝配一通矽孔晶粒及一相位陣列天線基體的一裝置。於一非限定示範具體實施例中， 該TSV RFIC 228，於第3圖中所描述，係經裝配至一PAA基體210。
於步驟1212，一製程具體實施例包括將該TSV RFIC內嵌在一無凸塊式增層基體中。於一非限定示範具體實施例中，該BBUL基體990，於第9圖中所描述，係裝配至該PAA基體910。
於步驟1214，一製程具體實施例包括將一通矽孔數位處理器裝配或是添加至該裝置。於一非限定示範具體實施例中，如於第1000圖中所描述，該TSV DP 1092係經添加至該TSV RFIC 1028。
於步驟1216，一製程包括將該TSV RFIC裝配至一PAA基體以致藉由介於該PAA之該TSV RFIC與該等平面天線元件之間孔徑傳送而電耦合。於一非限定示範具體實施例中，如於第5圖中所描述，孔徑傳送將該PAA基體510耦合至該TSV RFIC 528。
於步驟1218，一製程包括將該TSV RFIC裝配至一PAA基體以致藉由介於該PAA之該TSV RFIC與該等平面天線元件之間導通孔傳送而電耦合。於一非限定示範具體實施例中，如於第8圖中所描述，在該裝置800上使用導通孔傳送。
於步驟1220，一方法具體實施例包括測試該裝置。於一非限定示範具體實施例中，基本上由與該TSV RFIC相配合的該PAA基體所組成的該裝置，在將該裝置裝配至一次要的低成本封裝體之前經測試。例如，一測試夾具可具有該TSV RFIC其之一相似的電接觸覆蓋區以致可在無一附 裝的固定性次要的低成本封裝體下完成測試作業。
於步驟1230，一製程具體實施例包括將該裝置裝配至一次要的低成本封裝體。於一非限定示範具體實施例中，在將該裝置裝配至該次要的低成本封裝體之後，完成於該步驟1220的測試作業。
於步驟1232，一製程具體實施例包括在次要的低成本封裝體中或是在之上構成至少一被動元件。於一非限定示範具體實施例中，如於第11圖中所描述，該折疊的電感器1194係構成進入一無芯次要的低成本封裝體1130中。於一具體實施例中，一凸塊電感器係部署在該次要的低成本封裝體與該TSV RFIC之間。於一具體實施例中，一堆疊通孔電感器係部署在該TSV RFIC與至少部分地位在該次要的低成本封裝體1130之間。
於步驟1240，一方法具體實施例包括將該裝置裝配至一電腦系統。於一非限定示範具體實施例中，於第13圖中所描述的電腦系統具有一天線元件之功能性，與本揭示內容相關的任何揭示的PAA及其之視為等同之技藝。
於步驟1250，一方法具體實施例包括經由一TSV RFIC及PAA裝置操作一遠程裝置。於一具體實施例中，藉由一裝置具體實施例使用PAA元件1382操作一遠程裝置1384。
第13圖係為根據一具體實施例的一電腦系統的一概略圖。
如圖所描述的該電腦系統1300(亦視為該電子系統1300)能夠具體化為一裝置其根據於此揭示內容中所提出 複數之揭示具體實施例之任一者及其之等效物包括與一PAA基體相配合的一TSV RFIC。包括與一PAA基體相配合的一TSV RFIC的一裝置係經裝配至一電腦系統。該電腦系統1300可為一行動裝置諸如一小筆電(netbook computer)。該電腦系統1300可為一行動裝置諸如一無線智慧型手機。該電腦系統1300可為一桌上型電腦。該電腦系統1300可為一手持式閱讀器。該電腦系統1300可整合至一交通工具中。該電腦系統1300可整合至一電視中。該電腦系統1300可整合至一數位影音光碟播放器中。該電腦系統1300可整合至一數位攝錄像機。
於一具體實施例中，該電子系統1300係為一電腦系統包括一系統匯流排1320電耦合該電子系統1300之不同的組件。根據不同的具體實施例，該系統匯流排1320係為一單一匯流排或是匯流排之任一結合。該電子系統1300包括一電壓源1330提供電力至該積體電路1310。於一些具體實施例中，該電壓源1330經由該系統匯流排1320供應電流至該積體電路1310。
根據一具體實施例該積體電路1310係電耦合至該系統匯流排1320以及包括任何電路或是電路之結合。於一具體實施例中，該積體電路1310包括一處理器1312其可為任一型式之一裝置，包括與一PAA基體具體實施例相配合的一TSV RFIC。如於此所示用者，該處理器1312可意指任何型式之電路諸如，但不限制在，一微處理器、一微控制器、一圖形處理器、一數位信號處理器或是另一處理器。於一 具體實施例中，該處理器1312係為於此揭示的內嵌BBUL的TSV RFIC晶粒。於一具體實施例中，SRAM具體實施例可見於該處理器之高速緩衝記憶體(memory cache)中。於該積體電路1310中可包括的其他類型之電路係為一客製化電路或是一特殊應用積體電路(ASIC)，諸如一通信電路1314供於諸如行動電話、智慧型手機、攜帶型傳呼器、可攜式電腦、雙向無線電及相似的電子系統的無線裝置中使用。於一具體實施例中，該處理器1310包括晶粒上記憶體(on-die memory)1316諸如靜態隨機存取記憶體(SRAM)。於一具體實施例中，該處理器1310包括內嵌的晶粒上記憶體1316，諸如內嵌動態隨機存取記憶體(eDRAM)。
於一具體實施例中，該積體電路1310係與一隨後的積體電路1311相配，諸如於此揭示內容中提出的一圖形處理器或是一射頻積體電路或是二者。於一具體實施例中，該雙積體電路1310包括內嵌的晶粒上記憶體1317諸如eDRAM。該雙積體電路1311包括一RFIC雙處理器1313以及一雙通信電路1315及雙晶粒上記憶體1317諸如SRAM。於一具體實施例中，該雙通信電路1315係特別地經組配供RF處理所用。
於一具體實施例中，至少一被動元件1380係耦合至該其後的積體電路1311，以致該積體電路1311及至少一被動元件係為任何裝置具體實施例之一部分，包括與一PAA基體配合的一TSV RFIC其包括該積體電路1310及該積體電路1311。
於一具體實施例中，該電子系統1300包括一天線元件1382諸如於本揭示內容中提出的任何PAA具體實施例。藉由使用諸如於本揭示內容中提出的任何PAA具體實施例的天線元件1382，一遠程裝置1384諸如一電視，可藉由一裝置具體實施例經由一無線連結遠距離地操作。例如，智慧型手機上經由一TSV RFIC及PAA基體操作的一應用，經由一無線連結播放指示至距離上達約30公尺遠的一電視，諸如藉由藍芽(Bluetooth®)技術。
於一具體實施例中，該電子系統1300亦包括一外部記憶體1340其依次地包括一或更多適於特定應用的記憶體元件，諸如為隨機存取記憶體(RAM)形式的主記憶體1342，一或更多的硬碟機1344，及/或一或更多的磁碟機處理可移除式媒體1346，諸如磁碟片、光碟片(CD)，數位多功能光碟(DVD)，隨身碟(flash memory drive)以及業界所熟知的其他可移除式媒體。根據任一揭示的具體實施例，該外部記憶體1340亦可為內嵌式記憶體1348，諸如包括與一PAA基體相配合的一TSV RFIC的裝置。
於一具體實施例中，該電子系統1300亦包括一顯示裝置1350，以及一音訊輸出1360。於一具體實施例中，該電子系統1300包括一輸入裝置諸如一控制器1370，其可為一鍵盤、滑鼠、觸控板、小型鍵盤、軌跡球、遊戲控制器、麥克風、聲音識別裝置，或是將資訊輸入該電子系統1300的任何其他輸入裝置。於一具體實施例中，一輸入裝置1370包括一相機。於一具體實施例中，一輸入裝置1370包括一 數位聲音記錄器。於一具體實施例中，一輸入裝置1370包括一相機及一數位聲音記錄器。
基座基體1390可為該計算系統1300之一部分。於一具體實施例中，該基座基體1390係為一主機板其支撐一裝置，該裝置包括與一PAA基體相配合的一TSV RFIC。可瞭解的是一次要的低成本封裝體可為該電腦系統1300以及該次要的低成本封裝體裝配於其上的一主機板的一部分。於一具體實施例中，該基座基體1390係為支撐一裝置的一板，該裝置包括與一PAA基體相配合的一TSV RFIC。於一具體實施例中，該基座基體1390併入該虛線1390內包含的該等功能性之至少之一者，並係為一基體諸如一無線通信器之使用者殼(user shell)。
如於此所顯示，該積體電路1310可於複數之不同具體實施例中施用，於此於不同的具體實施例中及其之視為等同之技藝中提出根據複數揭示具體實施例之任一者及其之等效物包括與一PAA基體相配合的一TSV RFIC的一裝置中，根據複數揭示具體實施例之任一者的一電子系統，一電腦系統，一或更多之構成一積體電路的方法以及一或更多構成及裝配包括與一PAA基體相配合的一TSV RFIC的一裝置的方法。該等元件、材料、幾何形狀、尺寸及作業順序皆能夠加以變化以適合特別的輸入/輸出(I/O)耦合需求，包括一半導體基體其係利用至少一自形成、自對準阻障層具體實施例及其之等效物加以金屬化。
儘管一晶粒可與一處理器晶片有關，可於相同的句子 中提及一RF晶片、一RFIC晶片、IPD晶片或是一記憶體晶片，但不應視為其係為等同結構。於整個本揭示內容參考“一具體實施例(one embodiment)”或“一具體實施例(an embodiment)”意指與該具體實施例相關聯的所說明的一特定特性、結構或是特徵係包括在本發明之至少一具體實施例中。在此整個揭示內容的不同位置處出現該片語“於一具體實施例中(in one embodiment)”或“於一具體實施例中(in an embodiment)”並非必然地皆參考相同的具體實施例。再者，特定特性、結構或是特徵可於一或更多具體實施例中以任何適合的方式加以結合。
諸如“上”及“下”“上方”與“下方”的用語可藉由參考該圖示的X-Z座標而瞭解，以及諸如“相鄰”的用語可藉由參考X-Y座標或是參考非Z座標而可理解。
所提供之發明摘要符合37 C.F.R.§1.72(b)，其需要一發明摘要讓閱讀者快速地弄清該技術性揭示內容的本質與要點。應瞭解的是不應用以詮釋或是限制該等申請專利範圍之範疇或意義。
於該前述詳細說明中，針對將該揭示內容簡化的目的將不同的特性一起地群組化於一單一的具體實施例中。此揭示內容的方法並不詮釋為反映本發明之該等主張的具體實施例需要較於每一申請專利範圍中所明確詳述者更多的特性的一意圖。更確切地說，如以下該等申請專利範圍反映，發明性主要內容在於少於一單一揭示的具體實施例之所有特性。因此以下的申請專利範圍特此併入該詳細說明 中，將每一申請專利範圍獨自作為一個別的較佳具體實施例。
熟知此技藝之人士應立即地瞭解的是，為了解釋本發明之本質於已加以說明及圖示的該等部件及方法階段之細節、材料及佈置中作不同的其他改變而不致背離於該等增補的申請專利範圍中所陳述本發明之該等原理及範疇。
100‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
110‧‧‧相位陣列天線基體
111-126‧‧‧平面天線元件
128‧‧‧通矽孔晶粒
200‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
210‧‧‧PAA基體
211-214‧‧‧平面天線
227‧‧‧主動表面
228‧‧‧通矽孔射頻積體電路晶粒
229‧‧‧晶粒背側表面
230‧‧‧次要的低成本封裝體/直接晶片附裝板
231‧‧‧焊盤表面/平面閘陣列表面/引腳閘陣列表面
232‧‧‧通矽孔
234‧‧‧電性凸塊
236‧‧‧虛擬凸塊
238‧‧‧背側凸塊
244‧‧‧跡線
250‧‧‧主動元件層
251‧‧‧頂部黏合墊/金屬化層/矽 後端
252‧‧‧第一介電層
254‧‧‧第二介電層
300‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
400‧‧‧裝置
500,501‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
510‧‧‧PAA基體
511-514‧‧‧平面天線元件
527‧‧‧主動表面
528‧‧‧通矽孔射頻積體電路
529‧‧‧背側表面
530‧‧‧次要的低成本封裝體
532‧‧‧通矽孔
534‧‧‧C4凸塊
536‧‧‧虛擬凸塊
538‧‧‧背側電性凸塊
540‧‧‧陣列光罩
542‧‧‧金屬層/接地面
543‧‧‧接地通孔
544‧‧‧跡線
550‧‧‧主動元件層
552‧‧‧第一介電層
554‧‧‧第二介電層
600‧‧‧頂部、低損耗相位陣列天線
610‧‧‧PAA基體
611‧‧‧平面天線元件
640‧‧‧陣列光罩
641‧‧‧阻焊劑
642‧‧‧金屬層
644‧‧‧跡線
645‧‧‧射極跡線
652‧‧‧高介電質材料/第一介電層
654‧‧‧較低介電值材料層
700‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
710‧‧‧PAA基體
711-714‧‧‧平面天線元件
727‧‧‧主動表面
728‧‧‧通矽孔射頻積體電路
729‧‧‧背側表面
730‧‧‧直接晶片附裝板/次要的低成本封裝體
732‧‧‧通矽孔
736‧‧‧虛擬凸塊
738‧‧‧背側電性凸塊
740‧‧‧陣列光罩
742‧‧‧金屬層/接地面
743‧‧‧接地通孔
744‧‧‧跡線
750‧‧‧主動元件層
752‧‧‧第一介電層
754‧‧‧第二介電層
800‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
810‧‧‧PAAA基體
811-814‧‧‧PAA天線元件
827‧‧‧主動表面
828‧‧‧通矽孔射頻積體電路
829‧‧‧背側表面
830‧‧‧直接晶片附裝板/次要的低成本封裝體
832‧‧‧通矽孔
836‧‧‧虛擬凸塊
838‧‧‧背側電性凸塊
840‧‧‧陣列光罩
843‧‧‧導通孔
844‧‧‧接地面
850‧‧‧主動元件層
854‧‧‧介電層
900‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
910‧‧‧PAA基體
911-914‧‧‧PAA天線元件
928‧‧‧TSV RFIC
930‧‧‧次要的低成本封裝體
932‧‧‧通矽孔
938‧‧‧BBUL晶粒側通孔
940‧‧‧陣列光罩
942‧‧‧接地面
943‧‧‧導通孔/背側接點通孔
954‧‧‧介電層
990‧‧‧無凸塊式增層結構
1000‧‧‧垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
1010‧‧‧PAA基體
1011-1014‧‧‧平面天線元件
1024‧‧‧電性凸塊
1028‧‧‧通矽孔射頻積體電路晶片
1030‧‧‧直接晶片附裝板/次要的低成本封裝體
1032‧‧‧通矽孔
1033‧‧‧電性凸塊
1036‧‧‧虛擬凸塊
1038‧‧‧背側凸塊
1040‧‧‧陣列光罩
1042‧‧‧金屬層/接地面
1043‧‧‧接地通孔
1052‧‧‧第一介電層
1054‧‧‧第二介電層
1092‧‧‧通矽孔數位處理器晶片
1094‧‧‧通矽孔
1100‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
1110‧‧‧PAA基體
1111-1116‧‧‧天線元件
1128‧‧‧通矽孔射頻積體電路晶片
1130‧‧‧直接晶片附裝板/次要的低成本封裝體/無芯基體
1150‧‧‧RFIC金屬化部分
1192‧‧‧通矽孔數位處理器/覆晶
1194‧‧‧嵌入被動元件
1200‧‧‧製程及方法流程圖
1212-1250‧‧‧步驟
1300‧‧‧電腦系統/電子系統
1310‧‧‧積體電路/處理器
1311‧‧‧積體電路
1312‧‧‧處理器
1313‧‧‧RFIC雙處理器
1314‧‧‧通信電路
1315‧‧‧雙通信電路
1316‧‧‧晶粒上記憶體
1317‧‧‧內嵌的晶粒上記憶體
1320‧‧‧系統匯流排
1330‧‧‧電壓源
1342‧‧‧主記憶體
1344‧‧‧硬碟機
1346‧‧‧可移除式媒體
1348‧‧‧內嵌式記憶體
1350‧‧‧顯示裝置
1360‧‧‧音訊輸出
1370‧‧‧控制器/輸入裝置
1380‧‧‧被動元件
1382‧‧‧PAA元件
1384‧‧‧遠程裝置
1390‧‧‧基座基體/虛線
1998‧‧‧TSV DP金屬化部分
第1圖係為根據一示範具體實施例之一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的俯視圖；第2圖係為根據一具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一正視透視圖；第3圖係為根據一具體實施例於第2圖中所描述安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置並沿著橫截面線2-2所取的一橫截面正視圖；第4圖係為根據一具體實施例於第3圖中所描述安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一詳細橫截面正視圖；第5a圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第5b圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路 晶片裝置的一橫截面正視圖；第6圖係為根據一示範具體實施例的一頂部、低損耗相位陣列天線封裝體基體的一詳細橫截面正視圖；第7圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第8圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第9圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第10圖係為根據一示範具體實施例安裝在一次要的低成本封裝體上的包括一通矽孔射頻積體電路(RFIC)晶片以及一通矽孔(TSV)處理器晶片的一垂直集成之相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一橫截面正視圖；第11圖係為根據一示範具體實施例安裝在具有一嵌入被動元件的一次要的低成本封裝體上的包括一通矽孔射頻積體電路(RFIC)晶片的一相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置的一分解、線框透視圖；第12圖係為根據一示範具體實施例的一製程及方法流程圖；以及第13圖係為根據一示範具體實施例的一電腦系統的一概略圖。
100‧‧‧相位陣列天線射頻積體電路晶片裝置
110‧‧‧相位陣列天線基體
111-126‧‧‧平面天線元件
128‧‧‧通矽孔晶粒

Claims (27)

  1. 一種垂直集成裝置，其包含：一晶粒，其包括一通矽孔及一射頻積體電路(TSV RFIC die)；一相位陣列天線(PAA)基體，其與該TSV RFIC垂直集成，其中該PAA基體包括複數天線元件，每一天線元件係經由複數之TSV耦合至該TSV RFIC；一第一層互連基體，該TSV RFIC係安裝於該第一層互連基體上，其中，該TSV RFIC包括一主動表面以及一背側表面；複數個電性凸塊，其係配置在該主動表面與該第一層互連基體之間，其中，該第一層互連基體為一次要的封裝體基體；以及複數個背側凸塊，其係配置在該背側表面與該PAA基體之間。
  2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，該第一層互連基體包括內嵌於其中的至少一被動元件，該被動元件搭配該TSV RFIC運作。
  3. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，位在該PAA基體中的該等複數天線元件係經由位在該PAA基體中的感應-耦合孔口而耦合至該TSV RFIC。
  4. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，位在該PAA基體中的該等複數天線元件係經由位在該PAA基體中的通孔-耦合而耦合至該TSV RFIC。
  5. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，該PAA基體包括一第一介電層及一第二介電層，其中，該第一介電層係較接近該等複數天線元件，且該第二介電層係較接近該TSV RFIC，並且其中，該第一介電層具有較該第二介電層為低的一介電常數。
  6. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，該PAA基體包括一第一介電層及一第二介電層，其中，該第一介電層為玻璃並較接近該等複數天線元件，且該第二介電層為玻璃並較接近該TSV RFIC，並且其中該第一介電層具有較該第二介電層為低的一介電常數。
  7. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，該PAA基體包括耦合至該等複數天線元件並同時耦合至該TSV RFIC的一內嵌接地面。
  8. 如申請專利範圍第7項的裝置，其進一步包括：至少一虛擬凸塊，該虛擬凸塊係配置在該PAA基體與該TSV RFIC安裝於其上的該基體之間。
  9. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，該TSV RFIC係內嵌在一無凸塊式增層(BBUL)中，其係耦合至該PAA基體。
  10. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，該TSV RFIC係內嵌在BBUL中，該BBUL係耦合至該PAA基體，並且其中，位在該PAA基體中的該等複數天線元件係經由位在該PAA基體中的感應-耦合孔口而耦合至該TSV RFIC。
  11. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中，該TSV RFIC係內 嵌在BBUL中，其係耦合至該PAA基體，並且其中位在該PAA基體中的該等複數天線元件係經由位在該PAA基體中的通孔-耦合而耦合至該TSV RFIC。
  12. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該TSV RFIC係內嵌在耦合至該PAA基體之BBUL中，進一步包括一第一層互連基體，該TSV RFIC係安裝於其上，以及其中該第一層互連基體包括至少一被動元件內嵌於其中並搭配該TSV RFIC運作。
  13. 如申請專利範圍第1項的裝置，其進一步包括一通矽孔數位處理器晶粒(TSV DP)，該TSV DP透過位在該TSV RFIC中至少一TSV以及位在該TSV DP中至少一TSV而耦合至該TSV RFIC，並且其中，該TSV DP及該TSV RFIC係經垂直集成位在該PAA基體下方。
  14. 如申請專利範圍第1項的裝置，其進一步包括一通矽孔數位處理器晶粒(TSV DP)，該TSV DP透過位在該TSV RFIC中至少一TSV以及位在該TSV DP中至少一TSV而耦合至該TSV RFIC，並且其中，該TSV DP及該TSV RFIC係經垂直集成位在該PAA基體下方，其中，該PAA基體包括耦合至該等複數天線元件並同時耦合至該TSV RFIC的一內嵌接地面。
  15. 一種垂直集成裝置，其包含：一晶粒，其包括一通矽孔及一射頻積體電路(TSV RFIC die)；一相位陣列天線(PAA)基體，其與該TSV RFIC垂直 集成，其中該PAA基體包括複數天線元件，每一天線元件係經由複數之TSV耦合至該TSV RFIC；一通矽孔數位處理器晶粒(TSV DP)，該TSV DP係透過位在該TSV RFIC中之至少一TSV以及位在該TSV DP中至少一TSV而耦合至該TSV RFIC，並且其中，該TSV DP及該TSV RFIC係經垂直集成位在該PAA基體下方；一第一層互連基體，該TSV DP係安裝於其上，其中，該PAA基體包括耦合至該等複數天線元件並同時耦合至該TSV RFIC的一內嵌接地面；以及至少一虛擬凸塊，其係配置在該PAA基體與該TSV RFIC安裝於其上的該基體之間。
  16. 如申請專利範圍第15項的裝置，其中，該第一層互連基體包括至少一被動元件內嵌於其中並搭配該TSV RFIC運作。
  17. 一種形成一垂直集成裝置的製程，其包含：將一通矽孔射頻積體電路晶粒(TSV RFIC)裝配至一相位陣列天線(PAA)基體，其中，該PAA基體包括複數個天線元件，並且其中，該裝配作業包括將每一天線元件耦合至位於該TSV RFIC中的一TSV；藉由將複數個電性凸塊配置在一主動表面與一第一層互連基體之間，而使該TSV RFIC安裝至該第一層互連基體，其中，該TSV RFIC包括該主動表面以及一背側表面，其中，該第一層互連基體為一次要封裝基 體；以及將複數個背側凸塊配置在該背側表面與該PAA基體之間。
  18. 如申請專利範圍第17項的製程，進一步包括：測試該裝置，之後；將該TSV RFIC安裝至該第一層互連基體。
  19. 如申請專利範圍第17項的製程，進一步包括：在將該TSV RFIC安裝置該第一層互連基體之後測試該裝置。
  20. 如申請專利範圍第17項的製程，其中，在將該TSV RFIC裝配至該PAA基體之前，首先將該TSV內嵌在一無凸塊式增層(BBUL)中。
  21. 如申請專利範圍第17項的製程，其進一步包括將一通矽孔數位處理器裝配至該TSV RFIC晶粒。
  22. 如申請專利範圍第17項的製程，其進一步包括將該裝置裝配至一計算系統。
  23. 如申請專利範圍第17項的製程，其進一步包括透過該裝置操作一遠程裝置。
  24. 一種電腦系統，其包含：一晶粒，其包括一通矽孔及一射頻積體電路(TSV RFIC die)；一相位陣列天線(PAA)基體，其與該TSV RFIC垂直集成，其中該PAA基體包括複數天線元件，每一天線元件係經由複數之TSV耦合至該TSV RFIC； 一第一層互連基體，該TSV RFIC係安裝於其上，其中，該TSV RFIC包括一主動表面以及一背側表面；複數個電性凸塊，其係配置在該主動表面與該第一層互連基體之間，其中，該第一層互連基體為一次要的封裝體基體；複數個背側凸塊，其係配置在該背側表面與該PAA基體之間；以及一基座基體，其支撐該第一層互連基體。
  25. 如申請專利範圍第24項的電腦系統，其中該基座基體為一行動裝置的一部分。
  26. 如申請專利範圍第24項的電腦系統，其中該基座基體為一交通工具的一部分。
  27. 如申請專利範圍第24項的電腦系統，其中該基座基體為一電視的一部分。
TW101108466A 2011-05-05 2012-03-13 含有具有垂直集成之相位陣列天線與低頻和功率遞送基體的通矽孔晶粒之晶片封裝體 TWI619221B (zh)

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