CN109411469B - 电气装置 - Google Patents

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Abstract

一种电气装置包括衬底、第一电介质层、第一裸片、可调电感器和第二裸片。所述衬底具有第一表面。所述第一电介质层被安置在所述衬底的所述第一表面上，且具有第一表面。所述第一裸片被所述第一电介质层包围。所述可调电感器被电连接到所述第一裸片。所述可调电感器包括由所述第一电介质层包围的多个导柱、安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第一金属条，以及安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第二金属条。所述第二金属条中的至少一个的宽度与所述第一金属条中的至少一个的宽度不同。所述第二裸片被电连接到所述可调电感器。

Description

电气装置
技术领域
本发明涉及电气装置，且涉及包含可调电容器和可调电感器的电气装置。
背景技术
在半导体装置封装中，无源组件(例如电感器或电容器)可用于阻抗匹配。然而，无源组件的大小可能不利地影响半导体装置封装的小型化。
这一问题的一个可能的解决方案是将无源组件内嵌在半导体衬底中。然而，可能难以轻易地对此类嵌入无源组件进行配置、修改或代替以进行阻抗匹配。
发明内容
在一或多个实施例中，根据一个方面，一种电气装置包含衬底、第一电介质层、第一裸片、可调电感器和第二裸片。所述衬底具有第一表面。所述第一电介质层被安置在所述衬底的所述第一表面上且具有第一表面。所述第一裸片被所述第一电介质层包围。所述可调电感器被电连接到所述第一裸片。所述可调电感器包含被所述第一电介质层包围的多个导柱、安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第一金属条，以及被安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第二金属条。所述第二金属条中的至少一个的宽度与所述第一金属条中的至少一个的宽度不同。所述第二裸片被电连接到所述可调电感器。
在一或多个实施例中，根据另一方面，一种电气装置包含衬底、第一可调电容器、第一电介质层、第二电介质层、第一裸片、第一可调电感器和第二裸片。所述衬底具有第一表面。所述第一可调电容器被安置在所述衬底上。所述第一电介质层被安置在所述衬底的所述第一表面上。所述第一电介质层包围所述第一可调电容器。所述第二电介质层被安置在所述第一电介质层上。所述第一裸片被电连接到所述第一可调电容器。所述第一可调电感器被电连接到所述第一可调电容器。所述第一可调电感器包含多个导柱。所述导柱中的每一个被所述第二电介质层包围。所述第二裸片被电连接到所述第一可调电感器。
在一或多个实施例中，根据另一方面，一种电气装置包含衬底、第一可调电容器、第一裸片、第一可调电感器和第二裸片。所述衬底具有第一表面。所述第一可调电容器被安置在所述衬底的所述第一表面上。所述第一裸片被电连接到所述第一可调电容器。所述第一可调电感器被电连接到所述第一可调电容器。所述第一可调电感器包含围绕第一轴线螺旋的螺旋结构。所述第一轴线穿过所述第一可调电容器。所述第二裸片被电连接到所述第一可调电感器。
附图说明
图1是根据本发明的一些实施例的电气装置的俯视图。
图2是图1中展示的电气装置的横截面视图。
图3是根据本发明的一些实施例的可调电容器的俯视图。
图4是根据本发明的一些实施例的可调电感器的俯视图。
图5A和图5B是根据本发明的一些实施例的电气装置的俯视图。
图5C是图5A中展示的电气装置的示意性电路图。
图6A是根据本发明的一些实施例的电气装置的俯视图。
图6B是图6A中展示的电气装置的示意性电路图。
图7A是根据本发明的一些实施例的电气装置的俯视图。
图7B是图7A中展示的电气装置的示意性电路图。
图8A是根据本发明的一些实施例的电气装置的俯视图。
图8B是图8A中展示的电气装置的示意性电路图。
贯穿图式和详细描述使用共同参考编号来指示相同或相似元件。根据以下结合附图作出的详细描述将容易地理解本发明的实施例。
具体实施方式
本发明中所描述的技术被用于提供包含可调电容器和可调电感器的电气装置。
空间描述，包含例如“上方”、“下方”、“向上”、“左侧”、“右侧”、“向下”、“顶部”、“底部”、“垂直”、“水平”、“旁侧”、“较高”、“较低”、“上部”、“跨越”、“下面”等等的术语，除非另外规定，否则在本文中相对于相对应图式中展示的取向使用。应理解，本文中所使用的空间描述是出于说明的目的，并且本文中所描述的结构的实际实施方案可以任何取向或方式在空间上布置，其限制条件为本发明的实施例的优点不因此布置而有偏差。
图1是根据本发明的一些实施例的电气装置1的俯视图。电气装置1包含裸片20(还被称作“裸片1”)和裸片22(还被称作“裸片2”)、可调电感器30和30'，以及可调电容器60和60'。
在一或多个实施例中，可调电容器60包含至少两个电容器62和64。电容器62的电容与电容器64的电容不同。可通过选择包含在可调电容器60中的电容器的不同电连接组合，来调整可调电容器60的有效电容。在一或多个实施例中，可调电容器60'包含至少两个电容器62'和64'。电容器62'的电容与电容器64'的电容不同。可通过选择包含在可调电容器60'中的电容器的不同电连接组合，来调整可调电容器60'的有效电容。
在一或多个实施例中，可调电容器60被电连接到裸片20，且可调电容器60'被电连接到裸片22。可调电容器60被安置为邻近于裸片20，且可调电容器60'被安置为邻近于裸片22。可调电容器60被安置为邻近于可调电容器60'。可调电容器60可被安置在可调电容器60'与裸片20之间。可调电容器60'可被安置在可调电容器60与裸片22之间。
在一些实施例中，可调电感器30和30'彼此被电连接。可调电感器30与裸片20邻接，且可调电感器30'与裸片22邻接。在一或多个实施例中，可调电感器30被电连接到可调电容器60，且可调电感器30'被电连接到可调电容器60'。可调电感器30包含围绕轴线90螺旋的导电性螺旋结构。轴线90穿过可调电容器60。可调电感器30'包含围绕轴线92螺旋的导电性螺旋结构。轴线92穿过可调电容器60'。在一或多个实施例中，轴线90大体上平行于轴线92。在一或多个实施例中，电气装置1可包含超过两个可调电容器和可调电感器。半导体结构的可调电感器30和30'以及可调电容器60和60'可在阻抗匹配期间实现灵活性。可调电感器30可包含区域32，其包含金属条；且可包含区域34，其包含相较于区域32的那些金属条更粗的金属条(如图4所示)。可调电感器30'可包含区域32'和34'，其分别类似于区域32和区域34。
图2是图1中展示的电气装置1的横截面视图。电气装置1包含衬底10、电介质层40和42、钝化层50、裸片20和裸片22、可调电感器30、可调电容器60和导电性互连结构99。可调电感器30'和可调电容器60'可被包含在电气装置1中，但未被展示。如下文详细描述，电介质层40可支持多个导柱80，以及一或多个金属条82，以及一或多个金属条84。可调电容器60的结构类似于可调电容器60'的结构。可调电感器30的结构类似于可调电感器30'的结构。半导体结构的可调电感器30和30'以及可调电容器60和60'可减小电气装置1的厚度。在一或多个实施例中，可调电容器60'被电连接到可调电感器30，且可调电容器60被电连接到可调电感器30和可调电感器30'。
衬底10包含玻璃、硅、二氧化硅(SiO2)，或其组合。衬底10具有顶部表面101和与表面101相对的表面102。电介质层42被安置在衬底10的表面101上。电介质层42具有顶部表面421。电介质层40被安置在电介质层42的顶部表面421上。裸片20被电介质层40包围。电介质层40具有顶部表面401。裸片20被电连接到可调电容器60。可调电感器30被电连接到可调电容器60。裸片22被电连接到可调电感器30。
在一些实施例中，电介质层40包含合适的绝缘材料。例如，电介质层40可包含无机薄膜(例如氮化硅(SiNx)薄膜或氧化物薄膜)或有机薄膜(例如聚酰亚胺薄膜)；然而，可另外或替代地使用其它合适的材料。
可调电感器30被电连接到裸片20。可调电感器30被安置在电介质层42上。在一些实施例中，可调电感器30包含多个被电介质层40包围的多个导柱80、安置在电介质层40的表面401上且被电连接到多个导柱80的多个金属条82，安置在上电介质层40的表面401上且被电连接到多个导柱80的多个金属条84，以及安置在电介质层42的顶部表面421上的多个金属条86。金属条82中的每一个通过导柱80中的相应一个被连接到金属条86中的相应一个。可调电感器30包含安置在电介质层42的表面421上的多个金属条86。金属条84可具有大体上相同的宽度。金属条82可具有大体上相同的宽度。金属条84的宽度可不同于金属条82的宽度(例如，金属条84的宽度可大于金属条82的宽度)。
在一些实施例中，对应于金属条84的多个导柱80中的一个导柱80(例如，在其上安置金属条84的导柱80)的宽度大于对应于金属条82的多个导柱80中的另一个导柱80(例如，在其上安置金属条82的导柱80)的宽度。在一些实施例中，对应于金属条84的导柱80的宽度大体上与对应于金属条82的多个导柱80的宽度相同。
在一些实施例中，导柱80中的每一个被电介质层40包围。导柱80，以及金属条82、84和86包含铝(Al)、铜(Cu)、另一种、金属，或其合金(例如AlCu)中的一或多个。
可调电感器30包含安置在电介质层40的表面401上的接触焊盘88。接触焊盘88被电连接到金属条82中的至少一个和/或金属条84中的至少一个。可调电感器30至少部分地被钝化层50覆盖。钝化层50界定暴露接触焊盘88的开口52。接触焊盘88包含Al、Cu、另一种金属，或其合金(例如AlCu)中的一或多个。导电性互连结构99可被安置在钝化层50上。
可调电容器60包含电容器62和64。可调电容器60被安置在衬底10的表面101上且被电介质层42包围。电容器62的结构类似于电容器64的结构。在一或多个实施例中，电容器64包含底部电极601、安置在底部电极601上的绝缘层602，以及安置在绝缘层602上的顶部电极603。电容器62还可包含底部电极601、安置在底部电极601上的绝缘层602，以及顶部电极603。电容器62可包含与电容器64相同的底部电极601。
图3是根据本发明的一些实施例的可调电容器60的俯视图。图3中的可调电容器60包含八个电容器，包含电容器62、64，和电容器66，以及其它电容器。在一或多个实施例中，可调电容器60可包含最多两个电容器62和64。电容器的电容可大体上与电容器的电极面积成比例。图3中展示的电容器被标记以展示每个电容器的电极面积的相对大小—例如，电容器62包含面积是电容器66的电极面积的八倍大小的电极。电容器62的电容可因此为电容器66的电容的约八倍。在其它实施例中，电容器可包含面积不是最小电容器的电极面积的整数倍，而是这一面积的某一其它倍数的电极。在一或多个实施例中，可调电容器60可包含超过八个电容器。可调电容器60的有效电容可通过电连接电容器的不同组合来调整。
图4是根据本发明的一些实施例的可调电感器30的俯视图。在一或多个实施例中，图4中展示的可调电感器30包含焊盘0.25t、1t、1.25t、2t、0T、0.75T、1T、1.75T、2.75T、2T、3T、3.75T、4T、4.75T、5T、5.75T，以及6T。焊盘2t和0T还可分别被称作焊盘88和焊盘89。可调电感器30进一步包含金属条82、金属条84，以及导柱80(未展示)。金属条84中的一个的宽度与金属条82中的一个的宽度不同。对应于金属条84的导柱80中的一个的宽度大于对应于金属条82的导柱80中的另一个的宽度。可调电感器30的有效电感可通过电连接焊盘的不同组合来调整。
图5A是根据本发明的一些实施例的电气装置1的俯视图。可调电容器60经由第一导电性互连结构99被电连接到输出电极。输出电极被电连接到裸片20。可调电容器60'经由第二导电性互连结构99被电连接到输入电极。输入电极被电连接到裸片22。可调电容器60'被电连接到可调电容器60。可调电容器60被电连接到可调电感器30。可调电感器30被电连接到接地。这些电连接可例如经由导电性互连结构99被实施。
图5B是根据本发明的一些实施例的电气装置1的俯视图。图5B中的电气装置1的电路结构与图5A中的电气装置1的电路结构类似，例外为图5B中展示的导电性互连结构99的厚度和/或宽度大于图5A中展示的导电性互连结构99的厚度和/或宽度。
图5C是图5A中展示的电气装置1的示意性电路图。可分别对应于可调电容器60和60'的电容器C1和C2被串联。可对应于可调电感器30和30'中的至少一个的电感器L1的一端被连接到串接的电容器C1和C2之间的节点，且电感器L1的另一端被连接到接地。电容器C1和C2以及电感器L1的电路组合可被连接于裸片20与22之间，且那些组件的电容和电感值可被设定成调整在裸片20与22之间的阻抗(例如用于阻抗匹配)。
图6A是根据本发明的一些实施例的电气装置1的俯视图。可调电容器60经由第一导电性互连结构99被电连接到输出电极。输出电极被电连接到裸片20。可调电容器60'经由第二导电性互连结构99被电连接到输入电极。输入电极被电连接到裸片22。可调电容器60和60'各自被电连接到可调电感器30。可调电容器60和60'各自被电连接到接地。这些电连接可例如经由导电性互连结构99被实施。
图6B是图6A中展示的电气装置1的示意性电路图。电容器C1和C2，其可分别对应于可调电容器60和60'，被并联连接在可对应于可调电感器30和30'中的至少一个的电感器L1与接地之间。电容器C1和C2以及电感器L1的电路组合可被连接于裸片20与22之间，且那些组件的电容和电感值可被设定成调整在裸片20与22之间的阻抗(例如用于阻抗匹配)。
图7A是根据本发明的一些实施例的电气装置1的俯视图。可调电感器30经由第一导电性互连结构99被电连接到输出电极。可调电感器30'经由第二导电性互连结构99被电连接到输入电极。可调电感器30被电连接到可调电感器30'。可调电感器30被电连接到可调电容器60'。这些电连接可例如经由导电性互连结构99实施。可调电容器60'经由第三导电性互连结构99被电连接到接地。
图7B是图7A中展示的电气装置的示意性电路图。可分别对应于可调电感器30和30'的电感器L1和L2被串联。电容器C1的一端，其可对应于可调电容器60和60'中的至少一个，被连接到电感器L1与L2之间的节点，且电容器C1的另一端被连接到接地。电容器C1以及电感器L1和L2的电路组合可被连接于裸片20与22之间，且那些组件的电容和电感值可被设定成调整在裸片20与22之间的阻抗(例如用于阻抗匹配)。
图8A是根据本发明的一些实施例的电气装置1的俯视图。可调电容器60经由导电性互连结构99被电连接到输出和输入电极。输出电极被电连接到裸片20。输入电极被电连接到裸片22。可调电容器60被电连接到可调电感器30和30'。可调电感器30和30'被电连接到接地。这些电连接可例如经由导电性互连结构99被实施。
图8B是图8A中展示的电气装置的示意性电路图。电感器L1和L2，其可对应于可调电感器30和30'中的至少一个，被并联连接在可对应于可调电容器60和60'中的至少一个的电容器C1与接地之间。电容器C1以及电感器L1和L2的电路组合可被连接于裸片20与22之间，且那些组件的电容和电感值可被设定成调整在裸片20与22之间的阻抗(例如用于阻抗匹配)。
如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“大体”及“约”用以描述并考虑较小变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指事件或情形准确发生的例子以及事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，所述术语可指小于或等于数值的±10％的变化，例如，小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，“大体上”平行可指相对于0°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°)的角度变化范围。例如，关于两个值的术语“大致相等”或“大体上”相同可指两个值的比率处于0.9与1.1(含端值)之间的范围内。
此外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此范围格式是为了便利和简洁而使用，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围极限的数值，而且包含涵盖在那个范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值和子范围一般。
如果两个表面之间的位移不超过0.5μm、不超过1μm、不超过5μm、不超过10μm或不超过15μm，那么可认为这两个表面或侧面是对齐的。在一些实施例的描述中，提供在另一组件“上”的组件可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。
如本文中所使用，术语“导电(conductive/electrically conductive)”和“电导率”是指转移电流的能力。导电材料通常指示对电流流动呈现极少或零对抗的那些材料。电导率的一个量度是西门子/米(S/m)。通常，导电材料为电导率大于约104S/m(例如至少105S/m或至少106S/m)的一种材料。材料的电导率有时可随温度而变化。除非另外指定，否则材料的电导率是在室温下测量。
虽然已参考本发明的具体实施例描述并说明本发明，但这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员应理解，可在不脱离如由所附权利要求书界定的本发明的真实精神和范围的情况下，作出各种改变且取代等效物。所述图示可能未必按比例绘制。由于制造工艺及公差，本发明中的艺术再现与实际设备之间可存在区别。可存在并未特定说明的本发明的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性的而非限定性的。可做出修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或过程适应于本发明的目标、精神和范围。所有此类修改是既定在所附权利要求书的范围内。虽然本文中所揭示的方法已参考按特定次序执行的特定操作加以描述，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序及分组不是对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电气装置，其包括：
衬底，其具有第一表面；
第一电介质层，其被安置在所述衬底的所述第一表面上，且具有第一表面；
第一裸片，其被所述第一电介质层包围；
第一可调电感器，其被电连接到所述第一裸片，所述第一可调电感器包括：被所述第一电介质层包围的多个导柱、安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第一金属条、安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第二金属条、安置在所述第一电介质层的所述第一表面上的第一接触焊盘、以及安置在所述第一电介质层的所述第一表面上的第二接触焊盘，其中所述第一接触焊盘与所述第二接触焊盘分别电连接到所述多个第一金属条与所述多个第二金属条的不同两者，且所述第一可调电感器的有效电感是通过电连接所述第一接触焊盘或所述第二接触焊盘来调整，
其中所述第二金属条中的至少一个的宽度与所述第一金属条中的至少一个的宽度不同；以及
第二裸片，其被电连接到所述第一可调电感器。
2.根据权利要求1所述的电气装置，其进一步包括第二可调电感器，其被安置在所述衬底上，且邻近于所述第一接触焊盘及所述第二接触焊盘安置，其中所述第二可调电感器包括：安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第三金属条、安置在所述第一电介质层的所述第一表面上且被电连接到所述导柱的多个第四金属条、安置在所述第一电介质层的所述第一表面上的第三接触焊盘、以及安置在所述第一电介质层的所述第一表面上的第四接触焊盘，其中所述第三接触焊盘与所述第四接触焊盘分别电连接到所述多个第三金属条与所述多个第四金属条的不同两者，且所述第二可调电感器的有效电感是通过电连接所述第三接触焊盘或所述第四接触焊盘来调整。
3.根据权利要求2所述的电气装置，其中被设定成调整在所述第一裸片与所述第二裸片之间的阻抗的电感值，是通过电连接所述第一可调电感器的所述第一接触焊盘或所述第二接触焊盘以及电连接所述第二可调电感器的所述第三接触焊盘或所述第四接触焊盘来调整。
4.根据权利要求1所述的电气装置，其进一步包括第一可调电容器，所述第一可调电容器包括多个电容器，所述多个电容器的至少两者具有不同电极面积，且其中所述第一可调电感器被电连接到所述第一可调电容器。
5.根据权利要求4所述的电气装置，其中所述多个电容器包括具有不同电极面积的第一电容器、第二电容器及第三电容器，且所述第二电容器的电极面积与所述第三电容器的电极面积是所述第一电容器的电极面积的整数倍。
6.根据权利要求4所述的电气装置，其进一步包括：
第二可调电感器及被电连接到所述第一可调电感器的第二可调电容器，其被安置在所述衬底上；以及
导电性互连结构，其用于电连接所述第一可调电感器、所述第一可调电容器、所述第二可调电感器及所述第二可调电容器中的任两者以上，其中所述第一可调电感器、所述第一可调电容器、所述第二可调电感器及所述第二可调电容器被设定成调整在所述第一裸片与所述第二裸片之间的阻抗。
7.根据权利要求6所述的电气装置，其中所述第一可调电感器、所述第一可调电容器、所述第二可调电感器及所述第二可调电容器的电路组合被电连接于所述第一裸片与所述第二裸片之间。
8.根据权利要求6所述的电气装置，中所述第一可调电感器、所述第一可调电容器、所述第一可调电容器及所述第二可调电容器中的三者构成的电路组合被电连接于所述第一裸片与所述第二裸片之间。
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