專利名稱：用于相變存儲器封裝的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于相變存儲器封裝的方法、裝置和系統(tǒng)。
技術(shù)背景相變存儲器封裝的裝配過程可以包括才莫塑過程(moldprocess),該 10 過程需要樹脂基才莫塑配混物(resin-based mold compoimd)在高溫下流 動。對于it塑過程，通過將材料加熱至設(shè)置點(diǎn)溫度來達(dá)到高溫，這導(dǎo) 致熱量從高溫材料傳遞到相變存儲器管芯。所產(chǎn)生的管芯溫度增加可 以引起硅中硫化物材料的相變，從而有效擦除存儲在相變存儲器設(shè)備 中的位。15發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種裝置，包括 封裝村底；和位于所述封裝村底上的多個堆疊管芯，所述多個堆疊管芯至少包 20 括最高管芯、最低管芯和位于所述最高管芯和所述最低管芯之間的至 少一個相變存儲器管芯，其中所述最高管芯和最低管芯是隔離管芯。 所述最高管芯和所述最低管芯是非操作性(non-operational)管芯。 所述最高管芯和所述最低管芯中的一個管芯為操作性設(shè)備 (operational device)，而所述最高管芯和所述最低管芯中的另 一個管芯 25 為非操作性管芯。本發(fā)明涉及一種方法，包括在封裝襯底上堆疊多個管芯，所述多個管芯包括最低管芯、最高 管芯和位于所述最高和最低管芯之間的至少一個相變存儲器管芯；和 在封裝操作過程中對所述多個管芯加熱。本發(fā)明涉及一種方法，包括將第 一層管芯附著材料施加到襯底； 在所述第 一層管芯附著材料上堆疊第 一 隔離管芯； 將第二層管芯附著材料施加到所述笫 一 隔離管芯； 5 在所述第二層管芯附著材料上堆疊相變存儲器管芯以形成管芯疊層；以及在封裝操作過程中對所述管芯疊層加熱。本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，包括互連；io 耦合到所述互連的處理器；耦合到所述互連的無線接口；以及耦合到所述互連的相變存儲器設(shè)備，其中所述相變存儲器設(shè)備是 包含最低隔離管芯和最高隔離管芯的封裝的一部分，并且所述相變存 儲器設(shè)備在物理上位于所述最高隔離管芯和所述最低隔離管芯之間。1

通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，可以對本發(fā)明的實施例有一 個更好的理解，附圖中圖1是示出根據(jù)一些實施例的相變存儲器的管芯堆疊配置的框20 圖。圖2是示出根據(jù)一些實施例的管芯堆疊配置的框圖。 圖3是示出根據(jù)一些實施例的管芯堆疊配置的框圖。 圖4是示出根據(jù)一些實施例的相變存儲器管芯溫度對^t塑過程時 間的圖。25 圖5是示出根據(jù)一些實施例的相變存儲器的封裝過程的流程圖。圖6是才艮據(jù)一些實施例的系統(tǒng)的圖示。
具體實施方式
在下面的描述中，提出了多個特定細(xì)節(jié)。但是，應(yīng)該明白，在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下，也可以實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。在其它情況 下，沒有詳細(xì)示出熟知的電路，結(jié)構(gòu)和^R術(shù)，以免混淆對本描述的理 解。提到"一個實施例"、"實施例"、"示例實施例"、"各種實 5 施例"等時是表示，這樣描述的本發(fā)明的實施例可以包括特定的特征、 結(jié)構(gòu)或特性，但不是每個實施例都必須包括這些特定的特征、結(jié)構(gòu)或 特性。此外， 一些實施例可以具有一些、全部或不具有針對其它實施 例描述的特征。在下面的描述和權(quán)利要求中，可以使用術(shù)語"耦合"和"連接"10 以及它們的派生詞。應(yīng)該理解，這些術(shù)語并不旨在成為彼此的同義詞。而是，在特定實施例中，"連接"用來表示兩個或兩個以上元件彼此之間是直接的物理或電接觸。"耦合"用來表示兩個或兩以上個元件彼此之間合作或交互，但它們可以是直接的物理或電接觸，也可以不 曰疋。15 如在權(quán)利要求中所使用的那樣，除非另外規(guī)定，否則使用序數(shù)形容詞"第一，，、"第二"、"第三"等來描述一個共同元件僅僅表示 所指的是相同元件的不同例子，而不是暗示如此描述的元件必須處于 時間、空間、級別或以任何其它方式的給定序列。本描述以及隨附的權(quán)利要求包括諸如左、右、頂部、底部、上、20 下、上面的、下面的、第一、第二等術(shù)語，這些術(shù)語只用于描述的目 的，而不應(yīng)將其解釋成限制性的。例如，指定相對垂直位置的術(shù)語是 指這樣一種情形，在此情形下，襯底或集成電路的設(shè)備側(cè)(或有源表面)是該襯底的"頂部"表面；襯底實際上可以位于任何方向，使得 襯底的"頂部"側(cè)可以低于參考的標(biāo)準(zhǔn)參照物的"底部"側(cè)，并且仍25 舊符合術(shù)語"頂部，，的含義。除非特別聲明，否則這里(包括權(quán)利要求中)使用的術(shù)語"在......之上"并不表示，第一層在笫二層之上是指直接在第二層之上并且與第二層直接接觸；在第一層和第二層之間 可以有第三層或其它結(jié)構(gòu)位于第一層上。這里描述的設(shè)備或物件的實 施例可以在多個位置和方向上制造、使用或裝載。術(shù)語"無線"和它的派生詞可以用于描述通過使用調(diào)制電磁輻射 經(jīng)由非固態(tài)介質(zhì)來傳遞數(shù)據(jù)的電路、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信 通道等。該術(shù)語并不暗示關(guān)聯(lián)設(shè)備不包含任何電線，盡管在一些實施 例中它們可能并不包括電線。術(shù)語"移動無線設(shè)備"用來描述在通信 5 時可以處于運(yùn)動狀態(tài)的無線設(shè)備。相變存儲器(PCM)是一種非易失性存儲器，它利用硫化物材料 的特性來存儲信息。硫化物在加熱時可以在非晶態(tài)和晶態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而允許編程和/或擦除PCM存儲器陣列中的位。相變存儲器也 可以稱為PRAM、雙向聯(lián)合存儲器(OUM)以及硫化物隨機(jī)存取存儲10器(C-RAM)。圖1是示出根據(jù)一些實施例的相變存儲器(PCM)的管芯堆疊配 置的框圖。在封裝和裝配期間所用的才莫塑過程要求樹脂基才莫塑配混物 (106)在高溫下流動。在一些實施例中，模塑過程可能需要大約185 攝氏度的溫度來使才莫塑配混物流動。15 在模塑過程中，將上模塑槽(102 )和下模塑槽(104 )加熱至預(yù)定的設(shè)置點(diǎn)溫度(如185攝氏度)，這使得熱量從高溫才莫塑槽傳遞到 封裝襯底(108)、管芯疊層(IIO, 112, 114)和模塑配混物(106)。 在一些實施例中，管芯疊層可以包括最低隔離管芯(114)、最 高隔離管芯(112)以及位于最低和最高隔離管芯之間的至少一個相20變存儲器管芯(110)。通過在管芯疊層的頂部和底部處使用隔離管 芯(112, 114)來防止加熱相變存儲器管芯。隔離管芯(112, 114) 的大表面積導(dǎo)致隔離管芯具有比相變存儲器管芯低的熱阻。因此，來 自模塑槽(chase)的大部分熱量將流到隔離管芯(112， 114)。另外， 相變存儲器管芯(110)只有很少的表面區(qū)域暴露在模塑配混物中，25所以只有很少的熱量將從^t塑配混物(106 )直接傳遞到相變存儲器 管芯(110)。隔離管芯的尺寸和/或數(shù)量可以基于相變存儲器管芯所需的絕熱 量來確定。在一些實施例中，隔離管芯(112, 114)的尺寸可以與相 變存儲器管芯(110)的尺寸基本相同。在其它實施例中，隔離管芯可以在尺寸上稍大于或稍小于相變存儲器管芯的尺寸。在一些實施例 中，多個隔離管芯可以位于相變存儲器管芯的上方和/或下方以l更提供 足夠的絕熱。例如，額外的隔離管芯可以位于最低隔離管芯(114) 和相變存儲器管芯(110)之間。類似地，額外的隔離管芯可以位于 5 相變存儲器管芯(110)和最高隔離管芯(112)之間。在一些實施例中，可以在管芯疊層中的管芯之間設(shè)置一層管芯附著材料。例如，在封裝襯底(108)和最低隔離管芯(114)之間、在 最低隔離管芯(114)和相變存儲器管芯(110)之間、以及在相變存 儲器管芯(110)和隔離管芯(112)之間可以有一層管芯附著材料。10 絕熱管芯附著材料的使用也可以有助于防止對相變存儲器管芯加熱。 例如，當(dāng)隔離管芯(112， 114)的溫度相對于相變存儲器管芯(110) 增加時，可以引起一部分熱傳遞通過管芯疊層。但是，由于管芯附著 材料作為絕熱體，所以只有少量的熱量將通過管芯附著材料(116) 流到相變存儲器管芯(110)。15 在一些實施例中，位于相變存儲器管芯上方和下方的絕熱管芯附著材料層可以足夠厚以提供對相變存儲器管芯的絕熱，而不需要使用 隔離管芯(112, 114)。通過在管芯疊層的頂端和底端增加隔離管芯(112， 114)而使管 芯疊層的高度增加，這也允許在密封過程中使用更少量的模塑配混物20 ( 106 )。模塑配混物熱質(zhì)量的減少意味著，在才莫塑腔內(nèi)必須生成更少 的熱量，由此使得能夠降低上部和下部一莫塑槽的溫度。這可以允許相 變存儲器管芯的溫度進(jìn)一步降低。因此，如圖1所示的管芯堆疊配置能夠在封裝過程中在低于通常 溫度的溫度下模塑相變存儲器管芯，并且可以防止相變存儲器管芯的25溫度上升至由于硫化物材料的結(jié)構(gòu)改變而發(fā)生位擦除的點(diǎn)。在一些實施例中，最高和/或最低隔離管芯(112， 114)可以是非 功能性(non-ftmctional)硅管芯。這些管芯可以是來自廢棄的已處理的 硅晶片的管芯，或者可以是來自尚未經(jīng)過半導(dǎo)體處理步驟的硅晶片的 管芯。相變存儲器管芯可以通過接合線(118)電耦合到封裝襯底，而最高和/或最低隔離管芯可以不電耦合到封裝襯底。在一些實施例中，隔離管芯(112， 114)之一可以是功能性 (flmctional)的非相變存儲器半導(dǎo)體管芯。例如，隔離管芯之一可以是 另一種類型的非易失性存儲器設(shè)備、如閃存；易失性存儲器設(shè)備；或 5 非存儲器設(shè)備，如微處理器、微控制器、圖形設(shè)備、存儲器控制器設(shè) 備或另一種類型的設(shè)備。在這種情況下，該功能性隔離管芯可以電耦 合到封裝襯底(108)，并且在某些情況下，它也可以電耦合到相變 存儲器管芯(110)。在一些實施例中，另一個非功能性隔離管芯可 以不電耦合到封裝襯底。10 圖2是示出根據(jù)一些實施例的相變存儲器(PCM)的管芯堆疊配置的框圖。相變存儲器管芯(110)堆疊在位于封裝襯底(108)上的 隔離管芯(114)上。管芯附著材料層(116)可以施加在最低隔離管 芯(114)和襯底(108)之間以及相變存儲器管芯(110)和最低隔 離管芯(114)之間。該實施例可以有效防止回流(reflow)過程中的位15 擦除。在回流過程中，高溫焊料在封裝的背面上(例如，在村底的外 表面上)流動以形成球形接頭(ballattach)。在這種情況下，最低隔離 管芯(114)和管芯附著材料(116)作為絕熱體以防止熱量直接流過 襯底到達(dá)相變存儲器管芯(110)。雖然該實施例在^^莫塑過程中可能 沒有為相變存儲器管芯的頂部提供足夠的熱防護(hù)，但是如果使用備選20的較低溫度的模塑過程(諸如壓縮模塑)，那么可以在封裝過程中有 效防止位擦除。圖3是示出才艮據(jù)一些實施例的相變存儲器(PCM)的管芯堆疊配 置的框圖。最高隔離管芯(112)堆疊在位于封裝襯底(108)上的相 變存儲器管芯(110)上。管芯附著材料層(116)可以施加在相變存 25 儲器管芯(110)和襯底(108)之間以及相變存儲器管芯(110)和 最高隔離管芯(112)之間。該實施例可以有效防止等離子體清除過 程中的位擦除。在等離子體過程中，封裝配置的頂部表面(例如，隔 離管芯112和襯底108的頂部)可以暴露在高溫等離子體下。在這種 情況下，最高隔離管芯(112)和管芯附著材料(116)作為絕熱體以防止熱量直接流過隔離管芯(112)到達(dá)相變存儲器管芯(110)。雖 然該實施例在模塑過程或回流過程中可能沒有為相變存儲器管芯的 底部提供足夠的熱防護(hù)，但是如果使用備選的較低溫度的模塑過程 (例如壓縮模塑)和/或備選的較低溫度球形接頭過程(例如激光球形 5 接頭)，那么可以在封裝過程中有效防止位擦除。圖4是示出離散的相變存儲器管芯(402)和絕熱的相變存儲器 管芯(406)的相變存儲器管芯溫度對模塑過程時間的圖。還示出相 變存儲器的"安全"溫度(404)。如果相變存儲器管芯的溫度上升 超過安全溫度(404)，那么可能會出現(xiàn)由于溫度導(dǎo)致的位擦除造成10的數(shù)據(jù)丟失。對于離散的未絕熱的相變存儲器管芯，大約在管芯(402) 的溫度上升超過安全溫度(404)時，可能發(fā)生位擦除。這可能在相 對較短的時間段內(nèi)發(fā)生。由于模塑過程可能需要額外的時間來充分加 熱才莫塑配混物以使其流動，所以對于未絕熱的相變存儲器管芯而言位 擦除是可能的。 '15 如圖表所示，絕熱的相變存儲器管芯(406)的管芯溫度在比離散的相變存儲器管芯(402)長得多的時間內(nèi)保持低于相變存儲器的 安全溫度(404)。因此，使用一個或多個隔離管芯和/或管芯附著材 料來將相變存儲器管芯絕熱可以允許足夠的時間來完成;jt塑過程，而 不會由于溫度導(dǎo)致的位擦除而在相變存儲器中引起數(shù)據(jù)丟失。20 圖5是示出根據(jù)一些實施例的相變存儲器的封裝過程的流程圖。首先，可以將一層管芯附著材料施加到封裝襯底(502)。然后，可 以在管芯附著材料上設(shè)置最低的非相變存儲器隔離管芯(504)。正 如上文關(guān)于圖l所述，最低隔離管芯可以是非功能性隔離管芯，并且 可以不電耦合到封裝襯底或封裝中的其它管芯。25 可以在最低隔離管芯上設(shè)置第二層管芯附著材料(506 )?？梢栽诘诙庸苄靖街牧仙显O(shè)置相變存儲器管芯(508 )。相變存儲器 可以例如使用接合線電耦合到封裝村底?？梢栽谙嘧兇鎯ζ鞴苄旧显O(shè)置第三層管芯附著材料(510)?？?以在第三層管芯附著材料上設(shè)置最高非相變存儲器隔離管芯(512)。最高隔離管芯可以是非功能性隔離管芯，它可以不電耦合到襯底和/ 或管芯疊層中的其它管芯。在一些實施例中，管芯疊層可以包括比圖5中描述的管芯更多或 更少的管芯。例如，管芯疊層可以只包括最高或最低隔離管芯和相變 5 存儲器管芯，或者可以同時包括最高和最低隔離管芯，并且在最高和 最低隔離管芯之間具有一個或多個相變存儲器管芯和/或其它功能性 或非功能性的半導(dǎo)體管芯。此外，管芯疊層可以包括更多或更少的管 芯附著材料層。在裝配完管芯疊層之后，可以在封裝操作過程中對管芯疊層加熱10 (514)。在一些實施例中，封裝操作可以是才莫塑操作。在其它實施例 中，封裝操作可以是等離子體操作或回流操作。使用最高和/或最低隔離管芯將保護(hù)相變存儲器管芯在封裝過程 中不會因為加熱導(dǎo)致位擦除。這樣就不需要在封裝過程中在高溫操作 之后重新測試和/或重新編程相變存儲器管芯。此外，由于不存在加熱15 導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失的危險，所以管芯可以在裝配之前預(yù)先編程。最后，在相變存儲器封裝過程中使用高溫過程(例如，高于140攝氏度)的 能力可以消除由于遷移到較低溫度過程而造成的資金花費(fèi)。圖6是根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)的框圖。在一些實施例中，系統(tǒng)可 以是移動無線設(shè)備。 20 系統(tǒng)可以包括通過互連(606 )通信的處理器(602 )。處理器(602 )可以是微控制器、 一個或多個微處理器(其中每一個微處理器可以包 括一個或多個核)、數(shù)字信號處理器(DSP)或另一種類型的控制器。 系統(tǒng)可以由電池(604)供電，或者可以用諸如AC電源的另一個電源 供電。25 各種輸入/輸出(I/O)設(shè)備(614)可以耦合到互連(606 ) 。 I/O設(shè)備可以包括諸如顯示屏、鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏或其它1/0設(shè)備的項 目。包括天線(610)的無線網(wǎng)絡(luò)接口 (608 )也可以耦合到互連(606)。 無線接口 (608)可以使系統(tǒng)和其它設(shè)備之間能夠進(jìn)行蜂窩或其它無 線通信。在一個實施例中，天線(610)可以是偶極天線。系統(tǒng)還包括位于堆疊封裝(620)中的相變存儲器設(shè)備。該堆疊的相變存儲器設(shè)備封裝可以具有諸如上文關(guān)于圖1、 2、 3或5所述的 管芯疊層。存儲器設(shè)備可以構(gòu)建在系統(tǒng)中，或者可以是諸如卡形狀規(guī) 格的可拆卸存儲介質(zhì)的 一部分，該可拆卸存儲介質(zhì)可以插入到可選的 5存儲器卡接口 (612)或其它類型的接口中。在一些實施例中，堆疊的相變存儲器設(shè)備(620)可以包括堆疊 在最高和最低隔離管芯之間的相變存儲器管芯。該管芯疊層還可以包 括一個或多個管芯附著材料層。堆疊的相變存儲器設(shè)備(620)還可以包括其它元件，但是，為了便于理解，這里沒有示出這些元件。 10 因此，在多個實施例中公開了相變存儲器封裝的方法、裝置和系統(tǒng)。在以上描述中，闡明了許多特定細(xì)節(jié)。但是，應(yīng)當(dāng)明白，在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下，也可以實現(xiàn)實施例。在其它情況下，沒有詳細(xì)示出熟知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以免妨礙對本描述的理解。參照本發(fā)明的特定的示例性實施例描述了實施例。但是，對于從本公開獲益15的人來說顯而易見的是，在不背離本文所描述的實施例的較寬的精神和范圍的情況下，可以對這些實施例進(jìn)行多種修改和改變。因此，+兌明書和附圖 一皮i人為是"i兌明性的而非限制性的意義。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，包括封裝襯底；和位于所述封裝襯底上的多個堆疊管芯，所述多個堆疊管芯至少包括最高管芯、最低管芯和位于所述最高管芯和所述最低管芯之間的至少一個相變存儲器管芯，其中所述最高管芯和最低管芯是隔離管芯。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，還包括多個管芯附著材料層，其 中所述多個管芯附著材料層中的一層位于所述封裝襯底和所述最低
3、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述最高管芯和所 述最低管芯沒有電耦合到所述封裝襯底。
4、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述最高管芯和所 述最低管芯是非操作性管芯。
5、如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述最高管芯和所述最低管芯中的 一個管芯為操作性設(shè)備，而所述最高管芯和所述最低 管芯中的另 一個管芯為非操作性管芯。
6、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述最高管芯和所 述最低管芯用于保護(hù)所述至少 一個相變存儲器管芯在封裝過程中不 會因加熱導(dǎo)致位擦除。
7、 一種方法，包括在封裝襯底上堆疊多個管芯，所述多個管芯包括最低管芯、最高 管芯和位于所述最高和最低管芯之間的至少一個相變存儲器管芯；和在封裝操作過程中對所述多個管芯加熱。
8、如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述最高管芯和所述最低管芯沒有電耦合到所述封裝襯底。
9、如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述最高管芯和所 述最低管芯中的 一個管芯是操作性設(shè)備，而所述最高管芯和所述最低 管芯中的另一個管芯是非操作性設(shè)備。
10、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述封裝操作是才莫 塑操作。
11、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述封裝操作是等 離子體操作。
12、如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述封裝操作是回流操作。
13、 一種方法，包括將第 一層管芯附著材料施加到襯底； 在所述第一層管芯附著材料上堆疊第一隔離管芯； 10 將第二層管芯附著材料施加到所述第 一 隔離管芯；在所述第二層管芯附著材料上堆疊相變存儲器管芯以形成管芯疊層；以及在封裝操作過程中對所述管芯疊層加熱。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述封裝操作是 15 回流操作。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在封裝操作過程中對 所述管芯疊層加熱之前，將第三層管芯附著材料施加到所述相變存儲 器管芯，并在所述第三層管芯附著材料上堆疊第二隔離管芯。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述封裝操作是 20 模塑操作。
17、 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述相變存儲器 管芯電耦合到所述襯底，并且其中所述笫一隔離管芯和所述第二隔離 管芯沒有電耦合到所述村底。
18、 一種系統(tǒng)，包括 25 互連；耦合到所述互連的處理器； 耦合到所述互連的無線接口；以及耦合到所述互連的相變存儲器設(shè)備，其中所述相變存儲器設(shè)備是 包含最低隔離管芯和最高隔離管芯的封裝的一部分，并且所述相變存儲器設(shè)備在物理上位于所述最高隔離管芯和所述最低隔離管芯之間。
19、 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封裝還包括 位于所述相變存儲器設(shè)備和所述最高隔離管芯之間的第 一層管芯附 著材料和位于所述相變存儲器設(shè)備和所述最低隔離管芯之間的第二5 層管芯附著材料。
20、 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述最高隔離管 芯和所述最低隔離管芯沒有電耦合到所述封裝襯底。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于相變存儲器封裝的方法、裝置和系統(tǒng)。根據(jù)一個實施例，公開了一種管芯組件，包括封裝襯底和位于該封裝襯底上的多個堆疊管芯，所述多個堆疊管芯至少包括最高管芯、最低管芯和位于最高管芯和最低管芯之間的至少一個相變存儲器管芯，其中最高管芯和最低管芯是非功能性隔離管芯。
文檔編號H01L21/50GK101281924SQ20081009667
公開日2008年10月8日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者A·沙 申請人:英特爾公司