FR2938976A1 - Dispositif semi-conducteur a composants empiles - Google Patents

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support layer
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Romain Coffy
Remi Brechignac
De Mar Carlo Cognetti
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STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
STMicroelectronics SRL
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STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
STMicroelectronics SRL
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Abstract

Dispositif semi-conducteur comprenant : au moins un premier composant (5) présentant une face frontale munie de plots de connexion électrique ; une couche-support (2) dans laquelle le premier composant est noyé dans une position telle que la face frontale du premier composant n'est pas recouverte et s'étende parallèlement à une première face de la couche-support ; une couche intermédiaire (8) formée sur la face frontale du premier composant et la première face de la couche-support et comprenant un réseau de connexion électrique (9) sélectivement relié aux plots de connexion électrique du premier composant ; au moins un second composant (11), en particulier au moins une seconde puce de circuits intégrés, présentant une face placée au-dessus de la couche intermédiaire et munie de plots de connexion électrique reliées sélectivement au réseau de connexion électrique ; et des vias de connexion électrique (17) traversant la couche-support et reliant sélectivement ledit réseau de connexion électrique à des moyens de connexion électrique extérieure (20) formés sur une seconde face de la couche-support.

Description

-GR2-268 LD-RI GRB08-4684FR Société par actions simplifiée dite : STMicroelectronics (Grenoble) SAS et Société dite : STMicrolectronics S.r.l. Dispositif semi-conducteur à composants empilés Invention de : COFFY Romain BRECHIGNAC Rémi COGNETTI DE MAR Carlo Dispositif semi-conducteur à composants empilés La présente invention concerne le domaine des dispositifs semi-conducteurs. On connaît des empilages de puces de circuits intégrés dans lesquels une première puce de circuits intégrés est montée par une face sur une plaque de connexion électrique et une seconde puce de circuits intégrés est collée directement sur l'autre face de la première puce. Dans un cas, la face de la première puce, adjacente à la plaque, présente des plots de connexion électrique reliés au réseau de la plaque par des billes de connexion électrique. Dans un autre cas, la face de la première puce, opposée à la plaque, présente des plots de connexion électrique disposés à la périphérie de la seconde puce et reliés au réseau de la plaque par de fils de connexion électrique. Dans les deux cas, les plots de connexion électrique de la seconde puce, prévus sur sa face opposée à celle qui est collée, sont reliés au réseau de la plaque par des fils de connexion électrique. Les puces et les fils de connexion électrique sont ensuite encapsulés soit dans un carter rapporté sur la plaque soit dans une matière moulée d'enrobage. La disposition selon le premier cas est peu adaptée lorsque la seconde puce est plus grande que la première puce. Dans la disposition selon le second cas, la seconde puce est nécessairement plus petite que la première puce. La présente invention a pour but de proposer un empilage de composants dans lequel il peut exister une grande liberté de dimensionnement des composants et de réalisation de connexions électriques entre les composants et avec l'extérieur.
Il est proposé un dispositif semi-conducteur qui comprend : au moins un premier composant, en particulier au moins une première puce de circuits intégrés, présentant une face frontale munie de plots de connexion électrique ; une couche-support dans laquelle le premier composant est noyé dans une position telle que la face frontale du premier composant n'est pas recouverte et s'étende parallèlement à une première face de la couche-support ; une couche intermédiaire formée sur la face frontale du premier composant et la première face de la couche-support et comprenant un réseau de connexion électrique sélectivement relié aux plots de connexion électrique du premier composant ; au moins un second composant, en particulier au moins une seconde puce de circuits intégrés, présentant une face placée au-dessus de la couche intermédiaire et munie de plots de connexion électrique reliés sélectivement au réseau de connexion électrique ; et des vias de connexion électrique traversant la couche-support et reliant sélectivement ledit réseau de connexion électrique à des moyens de connexion électrique extérieure formés sur une seconde face de la couche-support. Le dispositif peut comprendre une autre couche formée sur la seconde face de la couche-support et comprenant un autre réseau de connexion électrique reliés sélectivement auxdits vias et présentant des zones de connexion électrique extérieure. Le dispositif peut comprendre plusieurs premiers composants noyés dans la couche-support.
Le dispositif peut comprendre plusieurs seconds composants placés sur la couche-support. La couche-support peut être en une matière moulée. I1 est également proposé un équipement électronique comprenant au moins un dispositif semi-conducteur ci-dessus et une plaque-support de connexion électrique sur laquelle ce dispositif semi-conducteur est monté par l'intermédiaire de billes de connexion électrique. Des dispositifs semi-conducteurs vont maintenant être décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé dans lesquel : - la figure 1 représente une coupe d'un dispositif semi-conducteur ; - et la figure 2 représente une coupe d'un dispositif semi-conducteur.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, un dispositif semi-conducteur 1 comprend une couche-support 2, en une matière isolante, présentant une face avant 3 et une face arrière 4 et dans laquelle est noyée une première puce 5 de circuits intégrés dans une position telle qu'une face frontale 6 de la première puce 5, munie de plots de connexion électrique 7, n'est pas recouverte par la matière de la couche-support 2 et s'étend approximativement dans le même plan que la face avant 3 de cette couche-support 2. Le dispositif semi-conducteur 1 comprend en outre une couche intermédiaire 8 formée sur la face avant de la couche-support 2 et sur la face frontale 6 de la première puce 5, au moins partiellement sur ces faces. La couche intermédiaire 8 comprend un réseau de connexion électrique 9. Ce réseau 9 présente, sur une face arrière, des zones de connexion électrique 10 sélectivement reliées aux plots de connexion électrique 7 de la première puce 5. Le dispositif semi-conducteur 1 comprend également une seconde puce 11 de circuits intégrés, rapportée, présentant une face 12 placée au-dessus de la couche intermédiaire 8, en contact ou non en contact, et munie de plots de connexion électrique 13. Le réseau 9 présente, sur une face avant, des zones de connexion électrique 14 sélectivement reliées aux zones de connexion électrique 13 de la seconde puce 11 par exemple par des billes 15. Dans une variante, ces billes pourraient être remplacées par des zones en saillie de la face avant de la couche-support 2. Le dispositif peut comprendre un seul niveau métallique ou plusieurs niveaux métalliques reliés sélectivement et formés dans une matière isolante. La couche-support 2 présente des trous traversants 16 dans lesquels sont formés des vias de connexion électrique 17. Ces vias 17 sont sélectivement reliés à des zones de connexion électrique 18 du réseau 9 en vue de réaliser des connexions électriques extérieures par l'arrière de la couche-support 2. Les vias de connexion électrique 17 peuvent être placés en n'importe quels endroits souhaités autour de la première puce 5.
Le dispositif semi-conducteur 1 peut comprendre également une autre couche 19 comprenant un autre réseau de connexion électrique 20 formé sur la face arrière 4 de la couche-support 2, à un ou plusieurs niveaux. Cet autre réseau 20 peut présenter des zones avant de connexion électrique 21 sélectivement reliées aux vias 17 et des zones arrière de connexion électrique 22 découvertes, en vue de relier électriquement le dispositif semi-conducteur 1 à un composant extérieur, par exemple par des billes de connexion électriques 23, à l'opposé de la seconde puce 11.
Dans un exemple, la première puce 5 pourrait être un microprocesseur et la seconde puce pourrait être une mémoire électronique, les réseaux 9 et 20 étant adaptés pour effectuer les échanges souhaités entre le microprocesseur et la mémoire et les échanges souhaités entre ces derniers et l'extérieur.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif semi-conducteur 1 peut être fabriqué de la manière suivante. On colle les faces 6 d'une pluralité de premières puces 5 sur une surface réceptrice d'un moule, à distance les unes des autres et selon une matrice régulière.
On coule une matière devant former la couche-support 2, par exemple une résine époxy, dans le moule sur les premières puces 5 de façon à les noyer. Après durcissement de la matière, on obtient une plaque que l'on extrait du moule. On réalise les réseaux de connexion électrique 9 et 20 et les vias 17, en mettant en oeuvre les techniques habituelles de formation de pistes métalliques et des zones métalliques de connexion, sur un ou plusieurs niveaux. On monte la seconde puce 11 sur la couche intermédiaire 8, en mettant en oeuvre les techniques habituelles de montage en surface.
On peut alors découper la plaque obtenue de façon à singulariser une pluralité de dispositifs semi-conducteurs 1. On peut alors monter les dispositifs semi-conducteurs 1 obtenu sur des plaques-supports de connexion électrique 24 d'un équipement électronique par l'intermédiaire des billes 23 reliées à des pistes ou plots 25 de ces plaques. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, un dispositif semi-conducteur 100 comprend une pluralité de premiers composants 105 noyés dans une couche-support 102, une couche intermédiaire 108 comprenant un réseau de connexion électrique 109, une pluralité de seconds composants 111 placés sur la couche intermédiaire 108 et montés ou connectés en surface, des vias 117 au travers de la couche-support 102 et une autre couche 119 comprenant un autre réseau de connexion électrique 120. Les premiers composants 105 peuvent être des puces électroniques et/ou tous autres composants actifs ou passifs, de dimensions identiques ou différents, tant en surfaces couvertes qu'en épaisseurs.
De même, les seconds composants 111 peuvent être des puces électroniques et/ou tous autres composants actifs ou passifs, identiques ou différents, tant en surfaces couvertes qu'en épaisseurs. Les réseaux 109 et 120 et les vias 117 peuvent être adaptés pour effectuer les échanges souhaités entre les composants 105 et 111 et les échanges souhaités entre ces derniers et l'extérieur. ***

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif semi-conducteur comprenant : au moins un premier composant (5), en particulier au moins une première puce de circuits intégrés, présentant une face frontale munie de plots de connexion électrique ; une couche-support (2) dans laquelle le premier composant est noyé dans une position telle que la face frontale du premier composant n'est pas recouverte et s'étende parallèlement à une première face de la couche-support ; une couche intermédiaire (8) formée sur la face frontale du premier composant et la première face de la couche-support et comprenant un réseau de connexion électrique (9) sélectivement relié aux plots de connexion électrique du premier composant ; au moins un second composant (11), en particulier au moins une seconde puce de circuits intégrés, présentant une face placée au- dessus de la couche intermédiaire et munie de plots de connexion électrique reliés sélectivement au réseau de connexion électrique ; et des vias de connexion électrique (17) traversant la couche-support et reliant sélectivement ledit réseau de connexion électrique à des moyens de connexion électrique extérieure (20) formés sur une seconde face de la couche-support.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant une autre couche (19) formée sur la seconde face de la couche-support et comprenant un autre réseau de connexion électrique (20) reliés sélectivement auxdits vias et présentant des zones de connexion électrique extérieure.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1, comprenant plusieurs premiers composants noyés dans la couche-support.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 1, comprenant plusieurs seconds composants placés sur la couche-support.
  5. 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la couche- support (2) est en une matière moulée.
  6. 6. Equipement électronique comprenant au moins un dispositif semi-conducteur selon l'une quelconque des revendicationsprécédentes et une plaque-support de connexion électrique (24) sur laquelle ce dispositif semi-conducteur est monté par l'intermédiaire de billes de connexion électrique (23). ***
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