焊盘过孔(射频芯片电路设计中衬底过孔和键合绑定焊盘的设计与建模)

Posted 2023-06-02

篇首语：学向勤中得，萤窗万卷书。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了焊盘过孔(射频芯片电路设计中衬底过孔和键合绑定焊盘的设计与建模)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

焊盘过孔(射频芯片电路设计中衬底过孔和键合绑定焊盘的设计与建模)

衬底过孔（Vias）

在RFIC布局中的任何一点上，通过使用基板衬底VIA都有可能实现良好的接地。基板衬底过孔（VIA）是从芯片的顶部到底部的金属化孔。由于芯片底部的金属是最真实的接地参考，因此这些基板衬底过孔（VIA）为设计者提供了一种简单而有效的方法来实现电路中的任何部分的接地，而不必依赖于从电路中附加绑定键合线来连接芯片的边缘到芯片封装中的接地焊盘从而实现接地。另外通过使用衬底过孔来来创建低低电感接地，从而可以避免产生一类接地寄生问题。

图1、衬底过孔（SV）的布局：通过它提供到背面金属的直接接地

图2、衬底基板过孔（VIA）的横截面图

基板衬底过孔（VIA）的布局如图1所示。中心圆是金属化孔，它从底部向芯片的顶部延伸。所有金属层（包括集电极金属）和所有介质过孔（VIA）都存在于衬底过孔（VIA）的结构中；这样做是为了在这个重要的结构中增加机械强度。出于安全考虑，衬底过孔（VIA）不能放置得太近，也不能放置得太靠近芯片的边缘。前面的文章中我们给出的设计规则规定了这些衬底过孔（VIA）尺寸的限制。基板的横截面如图2所示。在第一近似下，衬底过孔（VIA）是一个完美的地面接触。然而，在较高的频率下，从芯片背面到芯片顶部的过孔（VIA）中的金属会带来一些少量的电感，这将引入寄生参数元素，因此在模拟器的原理图中，当操作频率足够高(超过5GHz)时，需要使用模拟仿真器自带的基板衬底过孔（VIA）元件来进行仿真分析。

键合绑定（Bonding）焊盘

为了将外部输入和输出连接到RFIC，有必要提供金属弯曲焊盘以使得键合绑定线可以使用热压缩键合线绑定技术（thermo-compression bonding techniques）来连接。在键合线绑定焊盘的结构中，机械强度是非常重要的，因为将粘结键合线连接到焊盘上的过程的应力比较大，以至于它可以使得形成焊盘的金属层开裂或者分层。因此，所有金属层（包括具有优异的粘附性能的集电极金属）和所有的介质过孔都包括在键合线绑定焊盘中。键合线绑定焊盘的布局如图4所示，其截面如图5所示。此外，键合线绑定焊盘和孤立的键合线绑定焊盘都要求通过划痕保护过孔（VIA）(SPV，scratch protection via)层存在，以确保划痕保护介质层中的开口已被制造出来，从而允许绑定键合线可以直接接触到M2。

图3、键合绑定焊盘的布局

图4、键合线绑定焊盘的截面图

键合线绑定焊盘在晶圆测试中也起着重要的作用。这种强大的测试技术使用了一组精心准备的RF探针，在将RFIC 芯片die与其晶圆分离之前，这些探针与RFIC芯片die的输入和输出接触从而可以进行测试。为了使这个有用和强大的测试系统工作，必须在每个输入/输出的阵列中设置一组两个（在信号-地测试探针配置的情况下)或三个(在地-信号-地测试探针配置的情况下）键合线绑定焊盘，以与探针进行接触。由于行业内使用的标准探针尺寸，键合线绑定焊盘的尺寸需要100µm X 100μm平方，并且中心到中心间隔150µm。这种为探针接触准备的键合线绑定焊盘如图5所示。如果在晶圆制造后，但在芯片die分离之前要进行晶圆探针测试的话，那么每个射频输入和射频输出需要提供这中探针与键合线绑定焊盘接触的图式。

图5、晶圆探针焊盘对：输入/输出键合焊盘的图式，以便进行晶圆级射频探针测试