使用重布层的晶片级封装中的射频和电磁干扰屏蔽的制作方法

本发明大体上涉及晶片级封装，且更具体来说，涉及通过使用其它金属层的晶片级封装的重布层中的屏蔽信号线。

背景技术：

当无线连接扩展到更多的装置并且那些装置的尺寸减小时，射频(rf)装置更加接近于数字和基带封装。数字和基带封装可产生电磁噪声和干扰，它们会中断或损害rf系统的操作。数字电路和此类电路的电力供应器可在500mhz到3吉兆赫的频率下操作。单个数字芯片可具有数百万个开关，这些开关在那些频率下操作，并在那些频率下产生噪声和那些频率的谐波。这些频率可接近电子系统进行无线通信所使用的射频。结果，天线、滤波器、多路复用器、调制器、上下转换器和放大器或增益级全部都可能会受到附近数字芯片所产生的噪声的影响。

结果，rf装置(例如，rf调制解调器)通常通过金属壳套来进行屏蔽，该金属壳套覆盖rf装置以免受到数字和基带电路的干扰。但是，屏蔽芯片可能避免不了经由封装互连重布层(rdl)中的导体传输的rf信号受到在附近rdl导体或其它附近芯片或封装中传输的噪声和干扰的影响。

技术实现要素：

一种具有互连层的半导体装置封装，包括：

半导体装置管芯，所述半导体装置管芯包括位于所述半导体装置管芯的有源面上的一个或多个接合垫；

第一组导体，所述第一组导体形成于所述互连层中，并耦合到作为所述一个或多个接合垫的成员的输入/输出接合垫，其中所述第一组导体被配置成在到所述第一组导体的端点或从所述第一组导体的端点开始的路径上将信号传输到所述输入/输出接合垫，或在所述路径上从所述输入/输出接合垫传输信号；

第二组导体，所述第二组导体形成于所述互连层中，并耦合到接地电压，其中

所述第二组导体被配置成沿着所述路径电磁隔离所述第一组导体，并且

所述半导体装置封装是扇出型晶片级封装。

可选地，所述第二组导体包括：

形成于所述互连层的对应介电层中的一个或多个沟槽通孔，其中

每个沟槽通孔填充有至少覆盖所述沟槽通孔侧壁的导电金属，并且

所述导电金属提供所述第一组导体贯穿所述对应介电层的深度的电磁隔离。

可选地，所述第二组导体包括：

形成于所述互连层的对应介电层中的多个沟槽通孔；

各自形成于对应介电层上方的多个金属层，其中所述金属层的部分形成于在所述对应介电层中形成的沟槽通孔中。

可选地，所述第二组导体被配置成借助于在每个互连层的所述第一组导体周围和附近形成而沿着所述路径电磁隔离所述第一组导体。

可选地，所述半导体装置封装另外包括：

第二半导体装置管芯，所述第二半导体装置管芯包括位于所述第二半导体装置管芯的有源面上的一个或多个接合垫，其中所述第二半导体装置管芯横向于所述半导体装置管芯；以及

所述第二半导体装置管芯的所述一个或多个接合垫的第二输入/输出接合垫，其中

所述第二输入/输出接合垫耦合到所述第一组导体的端点，并且

所述路径包括所述半导体装置管芯和所述第二半导体装置管芯之间的横向范围。

可选地，所述第二组导体被配置成至少沿着所述横向范围的第一部分电磁隔离所述第一组导体。

可选地，所述半导体装置封装另外包括：

第三组导体，所述第三组导体形成于所述互连层中，并耦合到接地电压，其中

所述第三组导体被配置成至少沿着所述横向范围的第二部分电磁隔离所述第一组导体，

所述横向范围的所述第二部分不包括所述横向范围的所述第一部分。

可选地，所述半导体装置封装另外包括位于所述半导体装置封装的外部表面上的封装连接件，其中所述封装连接件耦合到所述第一组导体的端点。

可选地，所述封装连接件包括位于球状栅格阵列中的焊球，所述球状栅格阵列安置在所述半导体装置封装的所述外部表面上。

一种具有互连层的半导体装置封装，包括：

被配置成传输信号的第一组导体，其中所述第一组导体包括在第一介电层上从第一金属层形成的第一金属接点、在第二介电层上从第二金属层形成的第二金属接点，以及将所述第一金属接点耦合到所述第二金属接点的第一导电通孔；

被配置成电磁隔离所述第一组导体的第二组导体，其中

所述第二组导体包括形成于所述第二介电层中的多个经填充沟槽通孔，并且

所述多个沟槽通孔围绕所述第一导电通孔。

可选地，所述多个经填充沟槽通孔的经填充沟槽通孔包括：

在所述第二介电层中从所述第二介电层的顶部表面到所述第一金属层形成的沟槽；以及

形成于所述沟槽中并与所述第一金属层的部分电耦合的所述第二金属层的部分。

可选地，所述第二组导体耦合到地线。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本发明，并且使得本领域的技术人员清楚本发明的多个目的、特征和优点。

图1的简化框图示出了并入有呈并排配置的两个管芯(如在典型的rf装置封装中所提供)的半导体装置封装100。

图2a的简化框图示出了根据本发明的实施例并入有被配置成隔离rf信号线的重布层的扇出型晶片级封装(fo-wlp)的平面视图。

图2b的简化框图示出了根据本发明的实施例并入有被配置成隔离rf信号线的rdl的替代性fo-wlp的平面视图。

图3的简化框图示出了根据本发明的实施例并入有rdl的替代性fo-wlp的平面视图，该rdl被配置成隔离穿过封装中提供的两个管芯之间的rf信号线。

图4的简化框图示出了并入有本发明的实施例的半导体装置封装的横截面。

图5的简化框图示出了并入有本发明的实施例的半导体装置封装的横截面。

除非另外指出，否则在不同图式中使用相同参考符号指示相同的物件。图式不一定按比例绘制。

具体实施方式

本发明的实施例提供扇出型晶片级封装的重布层内的射频/电磁干扰(rf/emi)屏蔽。通过使用rdl金属层来提供屏蔽，避免了额外的处理步骤(例如，并入屏蔽盖或在封装背侧上涂覆保形涂料)。实施例使用rdl介电层中由金属填充的沟槽通孔以在穿过rdl的介电层区的rf敏感信号线的周围提供金属“壁”。这些壁耦合到地线，这将信号线与壁外部所产生的干扰或噪声隔离开来。

图1的简化框图示出了并入有呈并排配置的两个管芯(如在典型的rf装置封装中所提供)的半导体装置封装100。重布层115支撑两个管芯105和110。重布层提供从管芯到外部连接件(例如球状栅格阵列120)的连接。管芯110示出为被隔离罩125覆盖。在替代性布置中，两个管芯都可以被隔离层覆盖。使用模制化合物130包封该封装。

替代性先前技术实施例可包括不同布置的管芯和用于管芯或封装的不同类型罩盖。这些罩盖意在防止rf噪声或emi影响到所覆盖的管芯。但是重布层115内的导体线仍可传输和接收rf噪声与emi，这可能会影响封装中的装置的操作。需要使rf装置相关的rf信号线与其它rdl线隔离，从而减少或消除这种噪声和干扰。

图2a的简化框图示出了根据本发明的实施例并入有被配置成隔离rf信号线的重布层的扇出型晶片级封装(fo-wlp)的平面视图。如图所示，半导体装置管芯205设置于包封物210中。装置管芯205包括位于管芯主表面的周边上的一组接合垫215。装置管芯在主表面的中间区域中另外并入rf信号接合垫220。一组重布层形成于所包封的管芯和包封物上。

重布层通常是与一组图案化导电金属层穿插的一组绝缘层。绝缘层可由例如呈液态或干膜形式的有机聚合物制成，并且可包括本领域中已知的用于层间介电质的广泛范围的其它材料(例如，二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅，或提供电隔离的此类层的任何组合)。绝缘层可被图案化以暴露接合垫、绝缘层下方形成的导体，或在绝缘层中形成穿透通孔。

随后导电层可沉积于绝缘层上，提供到所暴露的较低层级的金属或穿透通孔的互连。导电层可包括以下材料：例如，金属、金属合金、掺杂半导体、半金属或本领域中已知的它们的组合(例如，非晶硅、掺杂多晶硅、铝、铜、钽、钛、钨或任何金属合金、氮化物或硅化物)。通过使用导电层，可以将任何数目的接合垫以任何组合的方式互连到同一管芯或其它管芯。仅通过示例的方式提供了各图中所示的互连件，应认识到，由下文论述的导电层形成的互连不仅可以如图所示的横跨页面延伸，还可以延伸到页面中和页面上方。

本发明的一个实施例在rf信号接合垫220的区周围的fo-wlp的重布层(rdl)中形成隔离壁225。如下文将更详细地论述，在封装rdl中组合使用rdl金属层的部分和由金属填充的沟槽通孔来形成隔离壁225。由金属填充的沟槽通孔经由封装rdl的介电层提供屏蔽。以此方式，遍及rdl的厚度，从接合垫到位于封装表面的焊球，可隔离连接到rf信号接合垫220的信号线。隔离壁225可通过金属线235耦合到装置管芯205上的接地接合垫230。

图2b的简化框图示出了根据本发明的实施例并入有被配置成隔离rf信号线的rdl的替代性fo-wlp的平面视图。如图所示，半导体装置管芯250在包封物255中提供。装置管芯250包括位于管芯主表面的周边上的一组接合垫260。装置管芯包括作为周边接合垫中的一个的rf信号接合垫265。

本发明的一个实施例在封装rdl内具有可用容积的区域中形成隔离壁280。再次，使用由金属填充的沟槽通孔形成隔离壁280。连接到rf信号接合垫265的信号线275可穿过空隙290进入到隔离壁中，接着被布设成向上穿过rdl的厚度到位于封装表面的焊球。如同图2a，隔离壁280可通过金属线285耦合到装置管芯250上的接地接合垫270。

图3的简化框图示出了根据本发明的实施例并入有rdl的替代性fo-wlp的平面视图，该rdl被配置成隔离穿过封装中提供的两个管芯之间的rf信号线。封装300在包封物315中包括两个管芯305和310。管芯305上的通信接合垫320通过信号线330耦合到管芯310上的通信接合垫325。

由于信号线330耦合到对rf噪声或干扰敏感的装置管芯，或可产生rf噪声或干扰，所以期望沿着信号线的长度和高度形成隔离壁。如图所示，隔离壁包括金属区335，该金属区335在封装rdl内形成并耦合到管芯305上的接地接合垫345。隔离壁还包括金属区340，该金属区340在封装rdl内形成并耦合到管芯310上的接地接合垫355。替代性布置可沿着信号线330的长度提供单个金属区。该金属区示出为沿着信号线330的侧面，但是应理解，不仅可以沿着侧面，还可以在信号线的上方及下方，通过围绕信号线330实现电隔离。

图4的简化框图示出了并入有本发明的实施例的半导体装置封装400的横截面。图4示出包封在模制化合物410中的半导体装置管芯405。半导体装置封装400被制造成扇出型晶片级封装，其中互连重布层(rdl)412形成于所包封的装置管芯的所暴露的有源侧面上。作为例子，接合垫415和420暴露在半导体装置管芯405上，并且互连件将接合垫415耦合到半导体装置封装400的外表面上的焊球425。焊球425通常是在封装外表面上塑造的球状栅格阵列的构件。

将接合垫415耦合到焊球425的互连件包括一系列的金属层的部分和穿过介电层的导电通孔，该介电层建立在封装的管芯/包封部分的有源表面上。第一金属层的部分430通过经由第一介电层450形成的第一导电通孔445电耦合到接合垫415。类似地，第二金属层的部分435通过经由第二介电层460形成的第二导电通孔455电耦合到第一金属层的部分430。同样，第三金属层的部分440通过经由第三介电层470形成的第三导电通孔465电耦合到第二金属层的部分435。如图所示，第三金属层的部分440是与焊球425的接点，它可用于经由最终介电层475的外部耦合。

从接合垫415到焊球425的导电路径对rf噪声或电磁干扰敏感。因此，在导电路径周围形成隔离结构480和490。应理解，隔离结构是类似于图2a和2b中所示出的在导电路径周围形成的“壁”的部分。

隔离结构480包括形成于沟槽通孔481中的部分，该沟槽通孔481形成于第一介电层450中。通过使用(例如)光刻或激光切除技术首先打开第一介电层中的沟槽区来形成沟槽通孔。应理解，所形成的沟槽是三维的，并且延伸到所示出的页面中和所示出的页面上方。这种维度可延伸需要电隔离的区的长度，由此在rf/emi敏感电耦合周围形成壁中的一个。所示出的实施例提供沟槽通孔的倾斜横截面轮廓，但是在其它实施例中，沟槽的侧壁可具有几乎垂直的轮廓，尤其是在反应离子蚀刻或其它干式各向异性蚀刻用于产生沟槽通孔中。

为了形成介电层450中隔离结构480的部分，沟槽通孔填充有在形成上文所论述的第一金属层期间所沉积的金属。这形成了包括沿着沟槽通孔的壁的部分的第一金属区484。沟槽通孔可将金属填充到第一金属层的厚度的深度。穿过介电层的金属的这个垂直深度用于经由介电层隔离承载信号的导电路径。

在介电层460中形成隔离结构480的部分遵循类似的处理。沟槽通孔482形成于介电层中，其中沟槽通孔暴露第一金属区484的接触部分。一旦暴露，第一金属区484的接触部分可清洗掉氧化物、碎屑、钝化材料或因使用(例如)溅镀蚀刻产生的其它杂质。随后，沟槽通孔482可填充有在形成上文所论述的第二金属层期间所沉积的金属。这形成了包括沿着沟槽通孔的壁的部分的第二金属区485，其与第一金属区484电接触。并且，在第三介电层470中形成沟槽483遵循类似的形成处理，该沟槽483填充有第三金属部分486。应理解，通过像形成于封装中的那么多的重布层，与彼此电接触的经填充的沟槽通孔将形成隔离结构。

隔离结构490以类似于上文所论述的形成隔离结构480的方式形成。沟槽通孔491、492和493分别形成于介电层450、460和470中。沟槽通孔491、492和493中的每一个填充有金属，以分别形成金属区494、495和496，它们中的每一个与彼此电接触。隔离结构490和隔离结构480之间的一个区别是隔离结构490电耦合到半导体装置管芯405的有源表面上的接合垫420。如上文所论述，接合垫420可为接地接合垫，由此使隔离结构490接地，且使任何其它隔离结构电耦合到隔离结构490。金属区494和接合垫420之间的电耦合可以类似于上文关于电耦合隔离区中各个金属区所论述的方式执行。也就是说，在接合垫上方形成沟槽491，接着溅镀蚀刻接合垫的金属，以在形成金属区494之前清洗掉接合垫的杂质。

图5的简化框图示出了并入有本发明的实施例的半导体装置封装500的横截面，特别示出了形成电隔离隧道(例如图3中所提出的)的机构。半导体装置封装500被制造成扇出型晶片级封装，其中互连重布层形成于两个被包封的装置管芯的所暴露有源侧面上。如图所示，两个半导体装置管芯502和504包封在模制化合物506中。接合垫508和512暴露在半导体装置管芯502上，而接合垫510和514暴露在半导体装置管芯504上。重布层中的互连件用于耦合装置管芯502的接合垫508与装置管芯504的接合垫510。

耦合接合垫508与接合垫510的互连件包括金属层的一系列部分和穿过介电层的导电通孔，该介电层建立在封装的包封管芯的有源表面上。第一金属层的部分516经由穿过第一介电层524而形成的第一导电通孔522电耦合到接合垫508。类似地，第二金属层的部分518经由穿过第二介电层528而形成的第二导电通孔526电耦合到第一金属层的部分516。第二金属层的部分518沿着第二介电层528的顶部表面延行到第二装置管芯504的区。经由分别穿过第二介电层和第一介电层的一组导电通孔530和532，第一金属层的部分520电耦合到第二金属层的部分518和接合垫510两者。

如上文相对于图3所论述，接合垫508和510之间所提供的信号路径可能会受到rf噪声和emi的影响。因此，期望在信号通道周围提供隔离壁(例如，向上穿过介电层并沿着部分518的横向通道的顶部、底部和侧面)。图5中所示出的其余的金属区是提供此类隔离的例子。

在图的左侧是隔离区536，它从装置管芯502经由介电层上升到形成于介电层537上方的第三金属层，该介电层537形成于第二金属层上方。如同上文所论述和图4中所示出的实施例，使用经填充沟槽通孔形成穿过介电层的隔离结构的垂直部分。沟槽538、540和542分别形成于介电层524、528和537中。在其中形成有沟槽的介电层形成之后，以及在该介电层上方的金属层形成之前，执行每一个沟槽的形成操作。沟槽可形成于上文相对于图4所论述的物质中。每个沟槽填充有相应的金属层，例如，沟槽538填充有在形成第一金属层期间提供的金属区544。金属区544形成为与装置管芯502的接地接合垫512电接触。以类似方式，沟槽540填充有与金属区544电接触的金属区546，并且沟槽542填充有与金属区546电接触的金属区548。金属区548是形成于介电层537上方的第三金属层的部分。金属区548还经形成以在承载信号的金属区518的部分上方提供横向罩564。

在图的右侧是隔离区550，它从装置管芯504经由介电层上升到第三金属层。如同隔离区536，使用经填充的沟槽通孔形成经由介电层的隔离结构的垂直部分。同样，沟槽552、554和556分别形成于介电层524、528和537中。每个沟槽填充有相应的金属层，例如，沟槽552填充有在形成第一金属层期间所提供的金属区558。金属区552形成为与装置管芯504的接地接合垫514电接触。以类似方式，沟槽554填充有与金属区558电接触的金属区560，并且沟槽556填充有与金属区560电接触的金属区562。金属区562是形成于介电层537上方的第三金属层的部分。金属区562还经形成以在承载信号的金属区518的部分上方提供横向罩566，完成在信号载体上方形成的横向罩。

也需要横向信号线518下方的金属层中的隔离盖来保护线不受rf噪声和emi的影响。如图所示，金属导体部分568形成于介电质524上方的第一金属层中。为了进一步保护信号线的垂直范围，使用形成有第一金属层的金属部分574和576，金属导体部分568耦合到经填充的沟槽通孔，该沟槽通孔经由介电层524形成于沟槽570和572中。这一组隔离导体耦合到地线(未示出)。

除了底部和顶部隔离以外，还应该沿着侧面隔离信号线的横向范围。这可使用额外的金属部分执行，该金属部分沿着第二金属层中信号线518的边形成，并且使用经填充的沟槽通孔而耦合到其它隔离结构。图5中通过短划线结构示出例子。可设想将这些结构放置在半导体装置封装500的横截面部分的后方。类似地，横截面部分的前方也放置了隔离结构。金属部分578和580形成于第二金属层中，并且可通过经填充的沟槽通孔电耦合到金属导体部分568，如上文所论述。另外，同样通过经填充的沟槽通孔，金属部分582和584可分别耦合到金属部分578和580。

本发明的实施例提供机构，其用于通过使用经填充的沟槽通孔来电隔离fo-wlp的重布层中的承载信号的结构。经填充的沟槽通孔提供穿过介电层垂直上升的金属的厚度，由此在信号载体周围产生隔离壁。使用此类技术免去了罩盖装置和装置区域的额外处理步骤。替代地，通过使用光刻及类似者，用于rdl的相同的金属层用于提供电隔离。因此，本发明的实施例提供的解决方案在制造期间更具有资源效率和时间效率。

至此应了解，已提供扇出型晶片级半导体装置封装，该封装提供封装的互连件内对电磁干扰和rf噪声的隔离。在本发明的一个实施例中，半导体装置封装包括半导体装置管芯、形成于互连层中的第一组导体和形成于互连层中的第二组导体，其中该半导体装置管芯包括位于半导体装置管芯的有源面上的一个或多个接合垫。第一组导体耦合到一个或多个接合垫的输入/输出接合垫。另外，在到第一组导体端点或从第一组导体端点开始的路径上，第一组导体将信号传输到输入/输出接合垫，或从输入/输出接合垫传输信号。第二组导体耦合到接地电压。第二组导体被配置成沿着路径电磁隔离第一组导体。

在上述实施例的一个方面中，第二组导体包括形成于互连层的对应介电层中的一个或多个沟槽通孔。每个沟槽通孔填充有至少覆盖沟槽通孔侧壁的导电金属。导电金属提供穿过对应介电层的深度的第一组导体的电磁隔离。在另一方面，第二组导体包括形成于互连层的对应层中的多个沟槽通孔，以及各自形成于对应介电层上方的多个金属层，其中金属层的部分形成于在对应介电层中形成的沟槽通孔中。在另一方面，第二组导体被配置成借助于在每个互连层的第一组导体周围和附近形成而沿着路径电磁隔离第一组导体。

在上述实施例的另一方面中，半导体装置封装另外包括第二半导体装置管芯，该管芯包括位于有源面上的一个或多个接合垫，它们放置于半导体装置管芯外侧，以及第二半导体装置管芯的一个或多个接合垫的第二输入/输出接合垫。第二i/o接合垫耦合到第一组导体的端点，并且路径包括两个半导体装置管芯之间的横向范围。在另一方面，第二组导体被配置成至少沿着横向范围的第一部分电磁隔离第一组导体。在又一范围中，半导体装置封装另外包括第三组导体，其形成于互连层中、耦合到接地电压，并且被配置成至少沿着横向范围的第二部分电磁隔离第一组导体。横向范围的第二部分不包括横向范围的第一部分。

在上述实施例的另一方面中，半导体装置封装另外包括位于半导体装置封装的外部表面上的封装连接件，其中封装连接件耦合到第一组导体的端点。在另一方面，封装连接件包括位于球状栅格阵列中的焊球，该球状栅格阵列安置在半导体装置封装的外部表面上。

另一实施例提供具有互连层的半导体装置封装，其中封装包括被配置成传输信号的第一组导体和被配置成电磁隔离第一组导体的第二组导体。第一组导体包括在第一介电层上从第一金属层形成的第一金属接点、在第二介电层上从第二金属层形成的第二金属接点，以及将第一金属接点耦合到第二金属接点的第一导电通孔。第二组导体包括形成于第二介电层中的多个经填充沟槽通孔，其中多个沟槽通孔围绕第一导电通孔。

在上述实施例的一个方面中，经填充的沟槽通孔包括在第二介电层中从第二介电层的顶部表面到第一金属层形成的沟槽，以及形成于沟槽中并与第一金属层的部分电耦合的第二金属层的部分。在另一方面，第二组导体耦合到地线。

此外，在说明书和权利要求书中的术语“前方”、“背面”、“顶部”、“底部”、“上方”、“在……下”及类似者(如果存在的话)用于描述性目的，且未必用于描述永久性相对位置。应理解，如此使用的术语在适当情况下可互换，使得本文中所描述的实施例(例如)能够相比本文中所说明或以其它方式描述的那些定向以其它定向进行操作。

虽然本文中参考具体实施例描述了本发明，但是在不脱离如所附权利要求书阐述的本发明的范畴的情况下可以进行各种修改和改变。例如，可在rdl中提供和保护不同数目的装置管芯和信号线。因此，说明书和图式应被视为示意性而非限制性意义，并且预期所有这些修改都包括在本发明范畴内。并不希望将本文中相对于具体实施例描述的任何优势、优点或针对问题的解决方案理解为任何或所有权利要求的关键、必需或必不可少的特征或要素。

如本文中所使用，术语“耦合”并不意图局限于直接耦合或机械耦合。

此外，如本文所使用，术语“一”被定义为一个或一个以上。而且，权利要求书中例如“至少一个”和“一个或多个”等介绍性短语的使用不应解释为暗示由不定冠词“一”所引导的另一权利要求要素将含有此引导的权利要求要素的任何特定权利要求限于仅含有一个此要素的发明，甚至是在同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和例如“一”等不定冠词时。对于定冠词的使用也是如此。

除非另外说明，否则例如“第一”和“第二”等术语用于任意地区别此类术语所描述的要素。因此，这些术语不一定意图指示此类要素的时间或其它优先级。