[发明专利]倒装芯片电路

说明书

本发明提供一种倒装芯片电路，其包括：半导体衬底；设置在所述半导体衬底上的功率放大器；以及被配置成收容用于将所述倒装芯片连接到外部电路系统的导电凸块的金属垫。所述功率放大器的至少一部分直接定位在所述金属垫与所述半导体衬底之间。

技术领域

本公开涉及倒装芯片电路，并且具体地说，虽然不是必须的，涉及包括至少一个功率放大器的倒装芯片电路。

背景技术

根据无线基础设施的发展趋势，网络朝更异构的方向发展以满足高数据速率服务的全球需求。部署小型蜂窝基站以通过更密集网格上增加的频谱的再使用来增强网络容量。这使每个小型蜂窝基站功率放大器的功率电平进入具有多达约4W的峰值功率电平的硅锗(SiGe)和砷化镓(GaAs)半导体装置域中。可替换地是，可有利的是，利用组合的双极结型晶体管和互补金属氧化物半导体晶体管(BiCMOS)工艺的集成能力。与GaAs或SiGe装置相比，BiCMOS装置可提供优良的性能。本公开的倒装芯片电路可包括呈BiCMOS集成电路的形式的功率放大器。

GaAs管芯可包括集成射频(RF)功率晶体管。管芯可引线键合到引脚框架或层压体。由于引线键合本身可能不能提供良好的电和热路径，所以GaAs管芯可具有晶片通孔(TWV)，以向封装管芯垫提供合适的导电和导热路径。尝试以如SiGe的更便宜的硅技术实施小型蜂窝基站功率放大器可使用相同的构造：引线键合和包括硅通孔(TSV)的硅技术，以提供良好的电和热路径。

然而，可有利的是，在无TSV的情况下以硅技术实施小型蜂窝功率放大器，因为这可更节省成本。为了具有高导电和导热路径，可使用倒装芯片封装技术。倒装芯片构造可以可提供超出引线键合的构造的基本限制的热和/或电性能优点的方式，用于功率晶体管的物理设计。

引线键合的功率放大器产品可具有与垫相邻且与衬底通孔相邻的输出晶体管。这可能不会产生最短的电或热路径。输出晶体管不能在垫下面，这是由于机械风险：相当大的力用于将引线键合到键合垫上，这可损坏被定位在键合垫下面的任何输出晶体管。不可能将输出晶体管定位在TSV下面，因为TSV为从金属叠层到衬底/晶片的底部的连接。结果，在TSV“下面”不存在可容纳输出晶体管的区域。在此类装置中的电热路径将主要穿过TSV一直到可安装在接地面上的集成电路的底部。接地面另外连接到封装的暴露的管芯垫。

然而，如下文所论述，倒装芯片功率放大器装置可具有部分或完全在凸块垫下面的它们的输出晶体管；凸块垫与用于键合的功率放大器产品的键合垫不同。在不使用机械力的情况下，例如通过焊接或沉积铜柱，提供凸块垫到封装(例如，引线框架或层压体)的连接。如将在下文论述，这可有利地实现将晶体管放置在凸块垫下面，从而晶体管在制造过程期间被损坏的可能性降低。

倒装芯片提供将半导体装置(例如，集成电路)连接到外部电路系统的便捷方式。经由导电体提供半导体装置与外部电路系统之间的电连接，导电体可被称为凸块，导电体被放置在倒装芯片的表面上。凸块可由焊料或其它金属、焊料组分与其它金属组分的组合或甚至由非金属导电材料制成。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了倒装芯片电路，所述倒装芯片电路包括：

半导体衬底；

设置在半导体衬底上的功率放大器；

被配置成收容用于将倒装芯片连接到外部电路系统的导电凸块的金属垫；

其中功率放大器的至少一部分直接定位在金属垫与半导体衬底之间。

在一个或多个实施例中，倒装芯片电路进一步包括被定位在金属垫与功率放大器之间的金属叠层。金属叠层可包括被配置成在功率放大器与金属垫之间提供热桥的多个金属层。金属层可彼此热连接，以及可选地彼此电连接。

在一个或多个实施例中，倒装芯片电路进一步包括耦合到金属垫的导电凸块。导电凸块可包括远离金属垫和半导体衬底延伸的金属柱。