Brevet FR3089056A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Dispositif électronique comprenant un substrat de support et des puces électroniques, empilés [0001] Des modes de réalisation de la présente invention concernent des dispositifs élec- troniques qui comprennent des puces électroniques empilées. [0002] Des dispositifs électroniques connus comprennent des puces électroniques collées les unes au-dessus des autres, au-dessus d'un substrat de support. Les puces sont décalées les unes par rapport aux autres et sont reliées électriquement au substrat de support par les fils de connexion électrique. De telles dispositions présentent des difficultés lors de la mise en place des fils et des inconvénients dus notamment à la longueur des fils dans lesquels se produisent des pertes électriques et qui sont sensibles aux effets électromagnétiques entre eux et environnants. [0003] Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif électronique qui comprend : [0004] un substrat de support présentant une face avant, [0005] au moins une première puce électronique située au-dessus du substrat de support et présentant une face arrière au moins en partie en regard de la face avant du substrat de support, [0006] au moins une deuxième puce électronique située au-dessus de la première puce et présentant une face arrière dont une partie s'étend en regard de la face avant de la première puce et une partie s'étendant au-delà d'au moins un bord de la périphérie de la première puce et au moins en partie en regard de la face avant du substrat de support, [0007] des premiers éléments de connexion électrique interposés entre la première puce et le substrat de support, et [0008] des deuxièmes éléments de connexion électrique interposés entre la deuxième puce et le substrat de support et situés à distance de la périphérie de la première puce. [0009] Ainsi, les liaisons électriques entre le substrat de support, la première puce et la deuxième puce peuvent être courtes et mécaniquement résistantes et le nombre de liaisons électriques peut être accru. [0010] Le dispositif électronique peut comprendre des troisièmes éléments de connexion électrique interposés entre la première puce et la deuxième puce. [0011] La face arrière de la deuxième puce peut comprendre un évidement et la première puce peut être engagée au moins partiellement dans cet évidement et en regard du fond de cet évidement. [0012] Le dispositif électronique peut comprendre des troisièmes éléments de connexion électrique interposés entre la première puce et le fond de l'évidement de la deuxième 2 puce. [0013] La première puce peut comprendre une couche de hase et, d'un côté de cette couche de hase, une couche de substrat incluant un réseau de connexions électriques. [0014] Le réseau de connexions électriques de la première puce peut être relié au substrat de support par l'intermédiaire des premiers éléments de connexion électrique. [0015] Le réseau de connexions électriques de la première puce peut être relié à des troisièmes éléments de connexion électrique interposés entre la première puce et la deuxième puce. [0016] La couche de hase de la première puce peut être pourvue d'une pluralité de vias tra- versants de connexion électrique. [0017] Les vias traversants de connexion électrique de la première puce peuvent être reliés au substrat de support par l'intermédiaire des premiers éléments de connexion électrique. [0018] Les vias traversants de connexion électrique de la première puce peuvent être reliés à des troisièmes éléments de connexion électrique interposés entre la première puce et la deuxième puce. [0019] Le substrat de support peut comprendre un réseau de connexions électriques relié aux premiers et aux deuxièmes éléments de connexion électrique. [0020] Lesdits éléments de connexion électrique peuvent comprendre des billes, des piliers ou des points de soudure. [0021] Des dispositifs électroniques vont maintenant être décrits à titre d'exemples de réa- lisation non limitatifs, illustrés par le dessin annexe et dans lequel : [0022] [fig.1] représente une coupe d'un dispositif électronique ; [0023] [fig.2] représente une coupe locale agrandie du dispositif électronique de la figure 1 ; [0024] [fig.3] représente une coupe d'un autre dispositif électronique ; [0025] [fig.4] représente une coupe d'un autre dispositif électronique ; [0026] [fig.5] représente une coupe d'un autre dispositif électronique ; [0027] [fig.6] représente en coupe une variante de réalisation du dispositif électronique de la figure 1; [0028] [fig.7] représente une coupe locale agrandie du dispositif électronique de la figure 6 ; [0029] [fig.8] 3 représente en coupe une variante de réalisation du dispositif électronique de la figure 3; [0030] [fig.9] représente en coupe une variante de réalisation du dispositif électronique de la figure 4 ; et [0031] [fig.10] représente en coupe une variante de réalisation du dispositif électronique de la figure 5. [0032] Un dispositif électronique 1, illustré sur les figures 1 et 2, comprend un substrat de support 2, en forme de plaque, qui présente une face avant 3, une première puce électronique 4 qui est située au-dessus du substrat de support 2 et qui présente une face arrière 5 en regard de la face avant 3 du substrat de support 2 et une face avant 6. [0033] Le dispositif électronique 1 comprend une deuxième puce électronique 7 qui est située au-dessus de la première puce 4 et qui présente une face arrière 8 dont une partie s'étend en regard de la face avant 6 de la première puce 4 et dont une autre partie s'étend au-delà d'au moins une partie de la périphérie de la première puce 4 et en regard de la face avant 3 du substrat de support 2, de sorte à constituer un empilage spécifique. [0034] Le dispositif électronique 1 comprend en outre des premiers éléments de connexion électrique 9, qui sont interposés entre (c'est-à-dire situés entre) le substrat de support 2 et la première puce 4, et des deuxièmes éléments de connexion électrique 10, qui sont interposés entre (c'est-à-dire situés entre) le substrat de support 2 et la deuxième puce 7 et qui sont situés à distance de la périphérie de la première puce 4. [0035] Les éléments de connexion électrique 9 peuvent par exemple être formés par des billes ou des piliers soudés et les éléments de connexion électrique 10 peuvent être formés par des billes, des piliers soudés ou des points de soudure, de sorte à constituer des connexions électriques directes rigides. [0036] Comme illustré plus explicitement sur la figure 2, le substrat de support 2 est pourvu d'un réseau de connexions électriques 12 qui présente des plots avant sur lesquels sont reliés électriquement les premiers et deuxièmes éléments de connexion électrique 9 et 10. [0037] La première puce 4 comprend une plaquette de base 13, par exemple en silicium, qui présente une face 14 sur laquelle sont réalisés des composants électroniques (non représentés), et une couche de substrat 15 qui est réalisée sur la face 14 et qui inclut un réseau de connexions électriques 16. [0038] Par exemple et avantageusement, la couche de substrat 15 est située du côté du substrat de support 2. [0039] Le réseau de connexions électriques 16 de la première puce 4 présente des plots sur lesquels sont reliés électriquement les premiers éléments de connexion électrique 9. [0040] La deuxième puce 7 comprend une plaquette de base 18, par exemple en silicium, qui présente une face 19 sur laquelle sont réalisés des composants électroniques (non représentés), et comprend une couche 20 qui est réalisée sur la face 19 et qui inclut un réseau de connexions électriques 21. Par exemple, la plaquette de base 13 est située du côté du substrat de support 2. Par exemple, la couche 19 est située du côté de la première puce 4. [0041] Le réseau de connexions électriques 21 présente des plots arrière sur lesquels sont reliés électriquement les deuxièmes éléments de connexion électrique 10. [0042] Les premiers et deuxièmes éléments de connexion électrique 9 et 10 sont di- mensionnés de sorte que les faces avant et arrière 6 et 8 des puces 4 et 7 soient en contact ou à faible distance l'une de l'autre. Optionnellemcnt, une pâte ou une colle, en une matière conductrice de la chaleur, peut être insérée entre les faces avant et arrière 6 et 8 des puces 4 et 7. [0043] Grâce à l'assemblage décrit ci-dessus, les puces 4 et 7 sont reliées électriquement au réseau de connexions électriques 12 du substrat de support 2, respectivement par l'intermédiaire des premiers et deuxièmes éléments de connexion électrique 9 et 10, et peuvent être reliées entre elles par l'intermédiaire de ce réseau de connexions électriques 12. [0044] Un dispositif électronique 22 illustré sur la figure 3 se distingue du dispositif élec- tronique 1 décrit en référence aux figures 1 et 2 par le fait qu'il comprend une pluralité de premières puces électroniques 4 situées entre le substrat de support 2 et la deuxième puce 7 et par exemple distantes les unes des autres. [0045] Les premières puces 4 sont reliées électriquement au substrat de support 2 de façon équivalente au montage de la première puce 4 du dispositif électronique 1 décrit précédemment, par des premiers et deuxièmes éléments de connexion électrique 9 et 10. [0046] Dans ce cas, par exemple, certains des seconds éléments de connexion électrique 10 reliant le substrat de support 2 et la deuxième puce 7 peuvent avantageusement être placés dans les espaces entre les premières puces 4. [0047] Un dispositif électronique 23 illustré sur la figure 4 comprend le dispositif élec- tronique 1 décrit en référence aux figures 1 et 2 et comprend en outre une troisième puce électronique 24 qui est située au-dessus de la deuxième puce 7 et qui présente une face arrière 25 dont une partie s'étend en regard d'une face avant 26 de la deuxième puce 7 et dont une autre partie s'étend au-delà d'au moins une partie de la périphérie des première et deuxième puces 4 et 7 et en regard de la face avant 3 du substrat de support 2, de sorte à constituer un autre empilage spécifique. [0048] En outre, le dispositif électronique 22 comprend des éléments complémentaires de connexion électrique 27 qui sont interposés entre (c'est-à-dire situés entre) le substrat de support 2 et la troisième puce 7 et qui sont situés à distance de la périphérie des première et deuxième puces 4 et 7. Les éléments de connexion électrique 27 relient le réseau de connexion électrique du substrat de support 2 et un réseau de connexion électrique de la troisième puce 24. [0049] Un dispositif électronique 29 illustré sur la figure 5 se différencie du dispositif élec- tronique 1 décrit en référence aux figures 1 et 2 par le fait que la face arrière 8 de la deuxième puce électronique 7 comprend un évidement 30 dans lequel la première puce 4 est au moins en partie engagée. [0050] Avantageusement, l'évidement 30 est réalisé dans la couche 20 de la deuxième puce 7. [0051] La face avant 6 de la puce 4 peut être en contact ou à faible distance du fond 31 de l'évidement 30. Optionnellement, une couche en une matière conductrice thermique peut être insérée entre la face avant 6 de la puce 4 et le fond 31 de l'évidement 30. [0052] Ainsi, l'épaisseur de l'empilage constitué par les puces 4 et 7 peut être réduite. [0053] Bien entendu, plusieurs premières puces peuvent être installées dans un évidement de la deuxième puce et plusieurs évidements de la deuxième puce peuvent être prévus pour recevoir au moins une première puce. [0054] Un dispositif électronique 101 se différencie du dispositif électronique 1 décrit en référence aux figures 1 et 2 par le fait qu'il comprend en outre des troisièmes éléments de connexion électrique 11 qui sont interposés entre (c'est-à-dire situés entre) la première puce 4 et la deuxième puce 7. [0055] Les troisièmes éléments de connexion électrique 11 peuvent être formés par des billes, des piliers ou des points de soudure. [0056] Comme illustrée sur la figure 7, la puce 4 est inversée par rapport à sa disposition illustrée dans la figure 2, de sorte que la plaquette de base 13 est du côté du substrat de support 2 et que la couche de substrat 15, incluant le réseau de connexions électriques 16, est du côté de la deuxième puce 7. [0057] Par ailleurs, la plaquette de base 13 de la première puce 4 est pourvue, dans des trous traversants, des vias de connexion électrique 17 (TSV) qui d'une part sont reliés aux composants électroniques de la première puce 4 et/ou au réseau de connexions électriques 16 et d'autre part présentent des plots arrière sur lesquels sont reliés électriquement les premiers éléments de connexion électrique 9. [0058] En outre, d'une part le réseau de connexions électriques 16 de la première puce 4 présente des plots avant sur lesquels sont reliés électriquement les troisièmes éléments de connexion électrique 11 et, d'autre part, le réseau de connexions électriques 21 de la deuxième puce 7 présente des plots arrière sur lesquels sont reliés électriquement les deuxièmes éléments de connexion électrique 11. [0059] Ainsi, outre les liaisons électriques par l'intermédiaire des premiers et deuxièmes 6 éléments de connexion électrique 9 et 10 décrites précédemment, les puces 4 et 7 sont de plus reliées entre elles directement par l'intermédiaire des troisièmes éléments de connexion électrique 11. [0060] Un dispositif électronique 122 illustré sur la figure 8 se différencie du dispositif élec- tronique 22 décrit précédemment en référence à la figure 3 par le fait qu'il comprend en outre des troisièmes éléments de connexion électrique 11 interposés entre les premières puces 4 et la deuxième puce 7 et reliés électriquement aux premières puces 4 et à la deuxième puce 7 de façon équivalente à ce qu'il vient d'être décrit en référence à la figure 7. [0061] Un dispositif électronique 123 illustré sur la figure 9 se différencie du dispositif élec- tronique 23 décrit précédemment en référence à la figure 4 par le fait qu'il comprend en outre des troisièmes éléments de connexion électrique 11 interposés entre la première puce 4 et la deuxième puce 7 et des éléments complémentaires de connexion électrique 28 interposés entre la deuxième puce 7 et la troisième puce 24. [0062] Les troisièmes éléments de connexion électrique 11 relient électriquement la première puce 4 et la deuxième puce 7 de façon équivalente à ce qu'il vient d'être décrit en référence à la figure 7. [0063] Par ailleurs, la deuxième puce 7 est pourvue d'un réseau de connexions électriques et de vias de connexion électrique, de façon équivalente à la puce 4, de sorte à réaliser des connexions électriques directes entre la deuxième puce 7 et la troisième puce 24. [0064] Un dispositif électronique 129 illustré sur la figure 9 se différencie du dispositif élec- tronique 29 décrit précédemment en référence à la figure 5 par le fait qu'il comprend en outre des troisièmes éléments de connexion électrique 11 interposés entre la première puce 4 et le fond 31 de l'évidement 30. [0065] Le réseau de connexions électriques 21 inclus dans la couche 20 de la deuxième puce 7 présente des plots aménagés sur le fond 31 de l'évidement 30 et sur lesquels sont reliés électriquement les troisièmes éléments de connexion électrique IL de sorte à constituer des liaisons directes entre la première puce 4 et la deuxième puce 7. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]