[发明专利]天线装置和制造方法

说明书

本公开的各实施例涉及天线装置和制造方法。半导体器件包括：包括射频(RF)电路的半导体管芯、被设置在半导体管芯的第一表面之上的第一介电层、被设置在第一介电层的表面之上的天线层、以及将天线层耦合到半导体管芯的RF电路的天线馈送结构，其中半导体管芯包括过孔，并且天线馈送结构包括第一部分以及第二部分，第一部分被布置在半导体管芯的开口内并且延伸到半导体管芯的第一表面，第二部分被布置为穿过第一介电层。

技术领域

本发明总体上涉及射频半导体器件，并且在特定实施例中，涉及封装天线(antenna-in-package)半导体器件。

背景技术

自集成电路发明以来，由于各种电子部件的集成密度不断改进，半导体行业经历了快速增长。集成密度的改进来自于最小特征尺寸的不断减小。减小的特征尺寸允许将更多部件集成到给定的半导体面积中。随着近来对进一步减小电子器件尺寸的需求不断增长，对半导体管芯的更具创造性的封装技术的需求也在增长。

随着半导体技术的发展，扇出晶片级(fan-out wafer-level)封装已成为进一步减小半导体芯片的物理尺寸的有效备选方案。在具有扇出信号布线布局的半导体器件中，半导体管芯的输入和输出焊盘可以被重新分布到半导体管芯下方面积之外的面积。因此，输入和输出焊盘可以将信号传播到比半导体管芯下方的面积更大的面积，并且为互连提供附加的空间。由于具有扇出信号布线布局，半导体器件的输入和输出焊盘的数量可以被增加。

在扇出晶片级封装中，半导体管芯可以包括射频集成电路(RFIC)。这样的半导体器件的一个示例是封装天线(AiP)器件。AiP器件包括RFIC和天线。RFIC和天线被包括在同一封装件中。AiP器件允许将具有有源电路(例如，RFIC)的RF部件(例如，天线)集成到同一模块中。AiP器件能够减少射频半导体器件的占位面积。

在一些高频应用中，诸如在毫米波频率下操作的RFIC，存在各种挑战。例如，进一步减小AiP器件尺寸的限制因素可能来自如何对天线馈送结构进行布线来更好地隔离和/或屏蔽馈线和天线层。需要有新的AiP结构来进一步改进RFIC的性能。

发明内容

根据一个实施例，半导体器件包括：包括射频(RF)电路的半导体管芯、被设置在半导体管芯的第一表面之上的第一介电层、被设置在第一介电层的表面之上的天线层以及将天线层耦合到半导体管芯的RF电路的天线馈送结构，其中半导体管芯包括过孔，并且天线馈送结构包括第一部分以及第二部分，第一部分被布置在半导体管芯的开口内并且延伸到半导体管芯的第一表面，第二部分被配置为穿过第一介电层布置。

根据另一实施例，方法包括：在包括射频(RF)电路的半导体管芯中形成过孔；在半导体管芯的第一表面之上沉积第一介电层；在第一介电层中形成第一过孔；以及在第一介电层的第一表面上形成天线层，其中天线馈送结构被配置为将RF电路耦合到天线层，并且其中天线馈送结构包括第一部分以及第二部分，第一部分由半导体管芯的过孔形成并且延伸到半导体管芯的第一表面，第二部分由第一过孔形成。

根据又一实施例，系统包括：包括过孔和射频(RF)电路的半导体管芯、被设置在半导体管芯的第一表面之上的第一介电层、被设置在半导体管芯的表面之上的天线层以及天线馈送结构，天线馈送结构包括第一部分以及第二部分，第一部分由半导体管芯的过孔形成，第二部分在第一介电层内，其中天线层借助天线馈送结构而被耦合到半导体管芯的RF电路。

前面已相当宽泛地概述了本公开的特征和技术优点，以使得可以更好地理解以下公开的详细描述。本公开的附加特征和优点将在下文中描述，其形成本公开的权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于执行本公开内容的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造不脱离所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现结合附图参考以下描述，其中：