[发明专利]用于增强微波和毫米波系统的电感减小的互连

说明书

技术领域

本发明一般地涉及封装微波和毫米波器件，并更具体而言，涉及用于增强微波和毫米波系统性能的电感减小的互连。

背景技术

雷达系统通常包括发射和接收模组/元件(其可以被称为辐射片(radiator fin))的阵列，其电耦合到相关的集成微波电路的阵列。通常，每个辐射片经由通过互连的电信道来耦合到相关的集成电路。虽然雷达系统通常以处于10至35千兆赫量级的频率的X到K波段工作，但是在一些应用中，期望雷达以更高的工作频率工作。然而，为了使雷达以高频工作，雷达必须包括每平方英寸更多数量的辐射片。因此，必须减小雷达系统内的部件尺寸。

但是，将各个辐射片耦合到集成电路的互连的长度是开发高频雷达系统的限制因素，这是因为在器件之间非常小的电感的互连对于高频应用是非常重要的。由于倒装芯片具有在有源集成电路与周围衬底之间较短的接合连接，所以已经使用倒装芯片技术来应对该问题。但是，倒装芯片具有其缺点。微波倒装芯片管芯需要嵌入式的微波条或共面波导发射线来互连半导体管芯上的无源元件，以实现设计功能。这导致复杂的制造处理和/或性能上的折中。此外，形成在集成电路的表面上以用于将倒装的集成电路接合到衬底的突起的制造较为昂贵并需要复杂的组装技术。此外，因为在倒装芯片设计中从半导体表面去除了用于从集成电路散热的冷却剂流，所以结合有倒装芯片的雷达系统具有由于有源器件散热的低效和低能导致的热故障问题。对于倒装芯片封装需要在半导体管芯内结合热棒的复杂冷却系统。高工作温度导致了倒装芯片以及支撑倒装芯片的衬底的性能降低。

发明内容

根据本发明，提供了用于减小互连的电感的系统和方法，基本去除了或显著减少了与传统微波模组相关的缺点和问题。

根据本发明的一个实施例，微波或毫米波模组包括：电介质层，其具有形成穿过电介质层的凹入。凹入具有基本竖直侧壁。集成电路布置在凹入中。集成电路的相对侧部基本平行于凹入的侧壁。互连将集成电路耦合到布置在电介质层的外表面上的焊盘。互连具有最小化以使得半导体器件的电感减小的长度。

本发明的特定示例可以提供一个或多个技术优点。本发明一个示例性实施例的技术优点是集成电路可以布置在凹入中。结果，集成电路的顶表面可以与其中嵌入集成电路的电介质材料的顶表面基本共面。另一个技术优点可以是，可以减小将集成电路耦合到电介质衬底的互连的长度。结果，可以减小集成系统的电感并可以提高电路的性能。另一个技术优点可以是集成电路直接支撑在金属层上使得可以通过金属层从半导体系统移除由集成电路所产生的热。

另一个技术优点可以是，可以减小雷达系统中信道之间的信道分离距离以允许高频工作并满足设计需要。结果，可以实现更高密度的信道并可以增大雷达系统中存在的每平方英寸的辐射片的数量。因此，可以提高雷达系统的工作频率。例如，在具体实施例中，雷达系统可以以超过95千兆赫的W波段频率工作，并可以形成为在单个单晶片封装中包括32或更多个信道。

根据其中包括的附图、说明书和权利要求书，对于本领域的技术人员，其他技术优点将变得清楚。示例中的一些或全部可以提供这些技术优点，示例中也可以不提供这些技术优点。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其特征和优点，现在将结合附图进行以下说明，在附图中相似标号用于表示相似元件，其中：

图1A-1E是示出根据本发明的一个实施例在微波或毫米波衬底的外表面上形成多个层的剖视图；并且

图2是根据本发明的一个实施例的雷达系统的俯视图。

具体实施方式

为了形成雷达系统或者其他微波或毫米波系统，通常在合适的热衬底或其他非热衬底上形成各种导体和非导体层。图1A-1E是在金属层14的外表面上形成多个层过程中示例性的微波和/或毫米波结构(“微波/毫米波结构”)的剖视图。半导体微波/毫米波结构10可以用作形成各种微波/毫米波器件(例如，结合在导弹或其他航空平台中的雷达系统或者其他高频通信系统中的雷达系统)的基体。在本说明书中的具体示例和规定的尺寸仅为示例性的目的，而并不意图限制本公开的范围。而且，图1A-1E中的图示并非按比例绘制。如以下将更详细讨论的，用于形成基于半导体的器件的传统微波模组制造技术通常包括将集成电路导线接合到其他导体特征部或器件。导线接合形成互连。在集成电路被支撑在电路板衬底的顶表面的情况下，互连可以具有足够的长度，而导致更大的电感以及在高频应用中降低的性能。但是，根据各种实施例，可以显著地减少或基本避免这种缺陷。