具有多個(gè)熱路徑的堆疊半導(dǎo)體裸片組合件及相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本文揭示具有多個(gè)熱路徑的堆疊半導(dǎo)體裸片組合件及相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一半導(dǎo)體裸片組合件可包含布置成堆棧的多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片和承載所述第一半導(dǎo)體裸片的第二半導(dǎo)體裸片。所述第二半導(dǎo)體裸片可包含向外側(cè)向延伸超出所述第一半導(dǎo)體裸片的至少一個(gè)側(cè)的外圍部分。所述半導(dǎo)體裸片組合件可進(jìn)一步包含在所述第二半導(dǎo)體裸片的所述外圍部分處的熱傳遞特征。所述第一半導(dǎo)體裸片可界定第一熱路徑，并且所述熱傳遞特征可界定與所述第一半導(dǎo)體裸片分離的第二熱路徑。
【專利說(shuō)明】具有多個(gè)熱路徑的堆疊半導(dǎo)體裸片組合件及相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所揭示的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體裸片組合件。特定來(lái)說(shuō)，本技術(shù)涉及具有多個(gè)熱路徑的堆疊半導(dǎo)體裸片組合件及相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]包含存儲(chǔ)器芯片、微處理器芯片和成像器芯片的封裝半導(dǎo)體裸片通常包含安裝于襯底上并且密封于塑料保護(hù)性覆蓋物中的半導(dǎo)體裸片。所述裸片包含例如存儲(chǔ)器單元、處理器電路及成像器裝置等的功能性特征以及電連接到所述功能性特征的結(jié)合墊。結(jié)合墊可電連接到保護(hù)性覆蓋物外側(cè)的端子以允許裸片連接到較高層級(jí)電路。
[0003]市場(chǎng)壓力持續(xù)驅(qū)使半導(dǎo)體制造商減小裸片封裝的大小以配合于電子裝置的空間限制內(nèi)，同時(shí)還迫使他們?cè)黾用恳环庋b的功能性容量以符合操作參數(shù)。一種無(wú)須實(shí)質(zhì)上增加通過(guò)封裝覆蓋的表面面積(即，封裝的“占據(jù)面積”)而增加一個(gè)半導(dǎo)體封裝的處理功率的途徑為將多個(gè)半導(dǎo)體裸片垂直地彼此上下堆疊成單個(gè)封裝。此類垂直堆疊封裝中的所述裸片可通過(guò)使用穿硅通孔(TSV)將個(gè)別裸片的結(jié)合墊與鄰近裸片的結(jié)合墊電耦合而互連。
[0004]與垂直地堆疊裸片封裝相關(guān)的挑戰(zhàn)為通過(guò)個(gè)別裸片產(chǎn)生的熱量結(jié)合并且增加個(gè)別裸片、其間的結(jié)合處和封裝整體的操作溫度。這可使所述堆疊裸片達(dá)到其最大操作溫度(Tmax)之上的溫度，特別在封裝中的裸片的密度增大時(shí)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1為根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件的橫截面圖。
[0006]圖2A為說(shuō)明無(wú)多個(gè)熱路徑的混合存儲(chǔ)器立方體組合件的溫度曲線的示意部分側(cè)視圖。
[0007]圖2B為說(shuō)明根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的混合存儲(chǔ)器立方體組合件的溫度曲線的示意部分側(cè)視圖。
[0008]圖3為根據(jù)本技術(shù)的其它實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件的橫截面圖。
[0009]圖4為根據(jù)本技術(shù)的另外實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件的部分示意橫截面圖。
[0010]圖5為根據(jù)本技術(shù)的又再另外實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件的部分示意橫截面圖。
[0011]圖6為根據(jù)本技術(shù)的額外實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件的部分示意橫截面圖。
[0012]圖7為根據(jù)本技術(shù)的其它實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件的部分示意橫截面圖。
[0013]圖8為包含根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件的系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下文描述具有多個(gè)熱路徑的堆疊半導(dǎo)體裸片組合件及相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法的若干實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體裸片”大體上是指具有制造于半導(dǎo)體襯底上的集成電路或組件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件、處理組件和/或其它特征的裸片。例如，半導(dǎo)體裸片可包含集成電路存儲(chǔ)器和/或邏輯電路。在兩個(gè)結(jié)構(gòu)可通過(guò)熱量而交換能量的情況下，在半導(dǎo)體裸片封裝中的半導(dǎo)體裸片和/或其它特征可稱為彼此“熱接觸”。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將了解所述技術(shù)可具有額外實(shí)施例，并且可在無(wú)下文參看圖1到8描述的實(shí)施例的若干細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所述技術(shù)。
[0015]如本文使用，鑒于圖式中展示的定向，術(shù)語(yǔ)“垂直”、“側(cè)向”、“上”及“下”可指半導(dǎo)體裸片組合件中的特征的相關(guān)方向或位置。例如，“上”或“最上”可指經(jīng)定位而比另一特征距頁(yè)面的頂部更近的特征。然而，這些術(shù)語(yǔ)應(yīng)經(jīng)廣泛解釋以包含具有其它定向的半導(dǎo)體裝置。
[0016]圖1為根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件100 (“組合件100”)的橫截面圖。組合件100可包含在第二半導(dǎo)體裸片106上布置成堆棧104并且通過(guò)封裝襯底130承載的一個(gè)或多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片102。如圖1中展示，第二半導(dǎo)體裸片106可具有比所述堆棧第一半導(dǎo)體裸片102的大的占據(jù)面積。第二半導(dǎo)體裸片106因此包含向外側(cè)向延伸超過(guò)第一半導(dǎo)體裸片102的至少一個(gè)側(cè)(例如，超過(guò)第一半導(dǎo)體裸片102的長(zhǎng)度和/或?qū)挾?的外圍部分108。組合件100可進(jìn)一步包含在第二半導(dǎo)體裸片106的外圍部分108處的第一熱傳遞特征110a，和與第一半導(dǎo)體裸片102疊合的任選第二熱傳遞特征110b。在操作期間，熱能量可經(jīng)由第一熱路徑(例如，如由箭頭T1說(shuō)明)通過(guò)第一半導(dǎo)體裸片102并且經(jīng)由與第一熱路徑T1分離的第二熱路徑(例如，由箭頭T2說(shuō)明)通過(guò)第一熱傳遞特征IlOa而從第二半導(dǎo)體裸片106流動(dòng)離開(kāi)。圖1中展示的實(shí)施例的第二熱路徑T2相應(yīng)地與第一半導(dǎo)體裸片102的外圍邊緣側(cè)向地分隔開(kāi)。
[0017]第一半導(dǎo)體裸片102和第二半導(dǎo)體裸片106(統(tǒng)稱為“裸片102、106”)可包含各種類型的半導(dǎo)體組件和功能性特征，例如，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)、快閃存儲(chǔ)器、其它形式的集成電路存儲(chǔ)器、處理電路、成像組件和/或其它半導(dǎo)體特征。在各種實(shí)施例中，例如，組合件100可經(jīng)配置為混合存儲(chǔ)器立方體(HMC)，其中所述堆棧的第一半導(dǎo)體裸片102為DRAM裸片或提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的其它存儲(chǔ)器裸片，并且第二半導(dǎo)體裸片106為提供HMC內(nèi)的存儲(chǔ)器控制(例如，DRAM控制)的高速邏輯裸片。在其它實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體裸片102和第二半導(dǎo)體裸片106可包含其它半導(dǎo)體組件，和/或堆棧104中的個(gè)別第一半導(dǎo)體裸片102的半導(dǎo)體組件可不同。
[0018]裸片102、106可為矩形、圓形和/或其它適合形狀并且可具有各種不同尺寸。例如，個(gè)別第一半導(dǎo)體裸片102可各自具有約IOmm-1Imm(例如，10.7mm)的長(zhǎng)度L1和約
(例如,8.6mm、8.7mm)的寬度。第二半導(dǎo)體裸片106可具有約12mm-13mm(例如，
12.67mm)的長(zhǎng)度L2和約(例如,8.5mm、8.6mm等)的寬度。在其它實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體裸片102和第二半導(dǎo)體裸片106可具有其它適合尺寸和/或個(gè)別第一半導(dǎo)體裸片102可具有不同于彼此的尺寸。
[0019]第二半導(dǎo)體裸片106的外圍部分108(所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員稱為“邊沿”或“架”)可由第一半導(dǎo)體裸片102與第二半導(dǎo)體裸片106的相對(duì)尺寸及在第二半導(dǎo)體裸片106的面向前表面112上的堆棧104的位置而界定。在圖1中說(shuō)明的實(shí)施例中，堆棧104相對(duì)于第二半導(dǎo)體裸片106的長(zhǎng)度L2居中，使得外圍部分108側(cè)向延伸超過(guò)堆棧104的兩個(gè)相對(duì)側(cè)。例如，在第二半導(dǎo)體裸片106的長(zhǎng)度L2比第一半導(dǎo)體裸片102的長(zhǎng)度L1長(zhǎng)約1.0mm的情況下，外圍部分108將延伸超過(guò)居中的第一半導(dǎo)體裸片102的任一側(cè)約0.5mm。堆棧104還可相對(duì)于第二半導(dǎo)體裸片106的寬度中心定位，在第二半導(dǎo)體裸片106的寬度和長(zhǎng)度兩者大于居中的堆棧104的實(shí)施例中，外圍部分108可圍繞第一半導(dǎo)體裸片102的整個(gè)外圍延伸。在其它實(shí)施例中，堆棧104可相對(duì)于第二半導(dǎo)體裸片106的面向前表面112偏移,和/或第二半導(dǎo)體裸片106的外圍部分108可圍繞延伸得少于堆棧104的全部外圍。在另外實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體裸片102和第二半導(dǎo)體裸片106可為圓形，并且因此第一半導(dǎo)體裸片102和第二半導(dǎo)體裸片106的相對(duì)直徑界定外圍部分108。
[0020]如圖1中展示，第一半導(dǎo)體裸片102可在堆棧104中彼此電耦合，并且可由定位于鄰近裸片102、106之間的多個(gè)導(dǎo)電元件114電耦合到下伏第二半導(dǎo)體裸片106。雖然圖1中展示的堆棧104包含八個(gè)電耦合在一起的第一半導(dǎo)體裸片102，但是在其它實(shí)施例中堆棧104可包含少于八個(gè)裸片(例如，三個(gè)裸片、四個(gè)裸片等)或多于八個(gè)裸片(例如，十個(gè)裸片、十二個(gè)裸片等)。導(dǎo)電元件114可具有各種適合的結(jié)構(gòu)，例如柱、柱狀物、立柱、凸塊，并且可由銅、鎳、焊料(例如，以SnAg為基礎(chǔ)的焊料)、以導(dǎo)體填充的環(huán)氧樹(shù)脂和/或其它導(dǎo)電材料制成。在所選擇實(shí)施例中，例如，導(dǎo)電元件114可為銅柱，而在其它實(shí)施例中，導(dǎo)電元件114可包含更多復(fù)雜結(jié)構(gòu)，例如，氮化物上凸塊結(jié)構(gòu)。
[0021]如圖1中進(jìn)一步展示，個(gè)別第一半導(dǎo)體裸片102可各自包含在一或兩側(cè)上與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電元件114對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)TSV116，TSVl 16以提供在第一半導(dǎo)體裸片102的相對(duì)側(cè)處的電連接。每一 TSV116可包含完全穿過(guò)個(gè)別第一半導(dǎo)體裸片102的導(dǎo)電材料(例如，銅)和圍繞所述導(dǎo)電材料以將TSV116與裸片102的剩余部分電隔離的電絕緣材料。雖然圖1中未展不，但是第二半導(dǎo)體裸片106還可包含多個(gè)TSV116以將第二半導(dǎo)體裸片106電稱合到較高層級(jí)電路。除了電互通以外，TSV116和導(dǎo)電元件114可充當(dāng)熱管道，熱量可通過(guò)所述管道傳遞離開(kāi)第一半導(dǎo)體裸片102和第二半導(dǎo)體裸片106 (例如，通過(guò)第一熱路徑1\)。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電元件114和/或TSVl 16的尺寸可經(jīng)增加以增強(qiáng)堆棧104的熱接觸傳導(dǎo)性。例如，個(gè)別導(dǎo)電元件114可各自具有約15 μ m-30 μ m的直徑或其它適合尺寸以增強(qiáng)從裸片102、106離開(kāi)的熱路徑。在其它實(shí)施例中，可使用也可充當(dāng)通過(guò)堆棧104的熱通路的其它類型的電連接器(例如，焊線接合)將第一半導(dǎo)體裸片102電耦合到彼此并且電耦合到第二半導(dǎo)體裸片106。
[0022]電介質(zhì)底部填充劑材料118可圍繞和/或在第一半導(dǎo)體裸片102與第二半導(dǎo)體裸片106之間沉積或以其它方式形成，以電隔離導(dǎo)電元件114和/或增強(qiáng)半導(dǎo)體裸片102、106之間的機(jī)械連接。底部填充劑材料118可為非傳導(dǎo)性環(huán)氧樹(shù)脂膏(例如，由日本新瀉的納美仕公司(Namics Corporation)制造的XS8448-171)、毛細(xì)管型底部填充劑、非傳導(dǎo)膜、模制底部填充劑和/或包含其它適合電絕緣材料。在一些實(shí)施例中，可基于其熱傳導(dǎo)率選擇底部填充劑材料118以增強(qiáng)通過(guò)堆棧104的熱量耗散。
[0023]在各種實(shí)施例中，組合件100還可包含交織地定位于導(dǎo)電元件114之間的多個(gè)導(dǎo)熱元件120(以虛線展示)。個(gè)別導(dǎo)熱元件120可在結(jié)構(gòu)及成分上與導(dǎo)電元件114 (例如，銅柱)至少大體上類似。然而，導(dǎo)熱元件120非電耦合到TSV116，并且因此不提供在第一半導(dǎo)體裸片102之間的電連接。相反，導(dǎo)熱元件120用于增加堆棧104的總熱傳導(dǎo)率，由此促進(jìn)通過(guò)堆棧104 (例如，沿第一熱路徑T1)的熱傳遞。例如，在組合件100配置為HMC的實(shí)施例中，已經(jīng)展示在導(dǎo)電元件114之間添加導(dǎo)熱元件120減少HMC的操作溫度達(dá)若干度(例如，約 6。。-7 V )。
[0024]如圖1中展示，封裝襯底130可提供給裸片102、106到外部電組件(例如，較高層級(jí)的封裝；未展示)的電連接。例如，封裝襯底130可為插入物或印刷電路板，其包含半導(dǎo)體組件(例如，摻雜硅的晶片或砷化鎵晶片)、非傳導(dǎo)組件(例如，各種陶瓷襯底，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)等)和/或傳導(dǎo)部分(例如，互連電路、TSV等)。在圖1中說(shuō)明的實(shí)施例中，封裝襯底130經(jīng)由第一多個(gè)電連接器134a在封裝襯底130的第一側(cè)132a處電耦合到第二半導(dǎo)體裸片106，并且經(jīng)由第二多個(gè)電連接器134b (統(tǒng)稱為“電連接器134”)在封裝襯底130的第二側(cè)132b處電耦合到外部電路(未展示)。電連接器134可為焊料球、傳導(dǎo)凸塊及柱、傳導(dǎo)環(huán)氧樹(shù)脂和/或其它適合的導(dǎo)電元件。為增強(qiáng)型機(jī)械連接及第一多個(gè)電連接器134a的電隔離，電介質(zhì)底部填充劑(例如，由德國(guó)杜塞爾多夫的漢高(Henkel)制造的FP4585 ;未展示)可在第二半導(dǎo)體裸片106與封裝襯底130之間分隔。在各種實(shí)施例中，封裝襯底130可由具有較高熱傳導(dǎo)率的材料制成以增強(qiáng)在第二半導(dǎo)體裸片106的后側(cè)處的熱量耗散。
[0025]如上文討論，第一熱傳遞特征IlOa可熱接觸第二半導(dǎo)體裸片106的外圍部分108以去除沿第二熱路徑T2的熱量，并且第二熱傳遞特征IlOb可熱接觸堆棧104中的最上裸片102以去除沿第一熱路徑T1的熱量。在圖1中說(shuō)明的實(shí)施例中，第一熱傳遞特征IlOa具有類柱結(jié)構(gòu)，所述類柱結(jié)構(gòu)從外圍部分108垂直延伸到大體上對(duì)應(yīng)于堆棧104中的最外裸片102的高度的高度，以界定實(shí)質(zhì)上垂直的熱路徑，熱量可從所述垂直熱路徑從外圍部分108去除。如圖1中展示，底部填充劑材料118和/或其它熱透射材料可在第一熱傳遞特征IlOa與外圍部分108之間分隔(例如，出于粘合劑目的)。在其它實(shí)施例中，第一熱傳遞特征IlOa可垂直延伸相對(duì)于所述堆棧的第一半導(dǎo)體裸片102的高度的較小或較大高度，以界定其它垂直熱路徑。如下文較詳細(xì)描述，在其它實(shí)施例中，第一熱傳遞特征IlOa可具有不同配置并且可界定將熱量從外圍部分108向外側(cè)向(即，非垂直離開(kāi))傳遞的熱路徑。 [0026]在說(shuō)明的實(shí)施例中，第二熱傳遞特征IlOb橫跨與第二半導(dǎo)體裸片106分隔得最遠(yuǎn)的第一半導(dǎo)體裸片102 (例如，堆棧104中的最上裸片102)的面向前表面111而延伸。第二熱傳遞特征IlOb可因此直接吸收來(lái)自堆棧104 (例如，通過(guò)導(dǎo)電元件114及TSV116)的熱量，并且將其傳遞離開(kāi)裸片102、106。在其它實(shí)施例中，第二熱傳遞元件IIOb可具有其它適合配置，和/或第一熱傳遞元件IlOa及第二熱傳遞元件IlOb可為形成于外圍部分108上并且在堆棧104上方的整體結(jié)構(gòu)。在另外實(shí)施例中，第二熱傳遞特征IlOa可省略。
[0027]熱傳遞特征110可由具有相對(duì)高的熱傳導(dǎo)率的材料制成以增加離開(kāi)裸片102、106的熱量的熱傳導(dǎo)率。例如，第一熱傳遞特征IlOa可由硅坯料制成，所述坯料可具有根據(jù)溫度的熱傳導(dǎo)率(例如，在25°C時(shí)約為149W/m° K和/或在100°C時(shí)約為105W/m° K)。在其它實(shí)施例中，第一和/或第二熱傳遞特征110可由技術(shù)中稱為“熱界面材料”或“TIM”的物體制成，所述物體經(jīng)設(shè)計(jì)以增加在表面結(jié)合處(例如，在裸片表面與散熱器之間)的熱接觸傳導(dǎo)性。TIM可包含聚硅氧基脂、凝膠或摻雜有傳導(dǎo)性材料的粘合劑(例如，碳納米管、焊料材料、類金剛石碳(DLC)等)及相變材料。在一些實(shí)施例中，例如，第二熱傳遞特征IlOb可由由亞利桑那州菲尼克斯的信越微娃公司(Shin-Etsu MicroSi, Inc.)制造的Χ-23-7772-4--Μ制成，其具有約3W/m° K_4W/m° K的熱傳導(dǎo)率。在其它實(shí)施例中，熱傳遞特征110可由金屬(例如，銅)和/或其它適合熱傳導(dǎo)材料制成。[0028]在各種實(shí)施例中，熱傳遞特征110可為附著到第二半導(dǎo)體裸片106的外圍部分108和/或與第一半導(dǎo)體裸片102 (例如，經(jīng)由熱透性粘合劑、固化等)疊合的預(yù)形成部件(例如，襯墊、柱和/或其它適合結(jié)構(gòu))。在其它實(shí)施例中，可使用例如化學(xué)氣相沉積(CVD)及物理氣相沉積(PVD)的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的形成方法，將熱傳遞特征110沉積或以其它方式形成于外圍部分108的面向前表面112上和/或堆棧104的面向前表面111上。
[0029]如圖1中展示,第一熱傳遞特征IlOa和第二熱傳遞特征IlOb可熱接觸至少部分圍繞第一半導(dǎo)體裸片102和第二半導(dǎo)體裸片106延伸的導(dǎo)熱罩殼122 (“罩殼122”)。罩殼122可包含與封裝襯底130上的第二半導(dǎo)體裸片106側(cè)向分隔開(kāi)的外部分124，和由外部分124承載的頂蓋部分。在說(shuō)明的實(shí)施例中，外部分124和頂蓋部分126形成凹陷136，凹陷136經(jīng)配置使得垂直延伸的第一熱傳遞特征IlOa和第二熱傳遞特征IlOb兩者熱接觸頂蓋部分126的底側(cè)。然而在其它實(shí)施例中，罩殼122和/或熱傳遞特征110可具有其它適合的配置，使得熱傳遞特征110熱接觸罩殼122的其它部分。
[0030]罩殼122可充當(dāng)散熱器以吸收并且耗散來(lái)自第一熱路徑T1和第二熱路徑T2的熱量。罩殼122可相應(yīng)地由例如鎳、銅、鋁、具有高熱傳導(dǎo)率的陶瓷材料(例如，氮化鋁)和/或其它適合導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱材料制成。如圖1中展示，可使用粘合劑128將外部分124與頂蓋部分126結(jié)合在一起并且結(jié)合到下伏封裝襯底130。粘合劑128可為與底部填充劑材料118的相同材料、TIM(例如，用于熱傳遞特征110的--Μ)、另一熱透射粘合劑和/或其它適合的粘合劑材料。在其它實(shí)施例中，罩殼122可整體地形成和/或具有其它適合橫截面形狀。在各種實(shí)施例中，罩殼122可包含散熱片(未展示)，所述散熱片具有多個(gè)翼片和/或用于增強(qiáng)型熱量耗散的其它表面增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
[0031]圖1中展示的組合件100的若干實(shí)施例可提供降低組合件100中的個(gè)別裸片102、106的操作溫度的增強(qiáng)型熱性質(zhì)，使得其保持于其指定的最大溫度(Tmax)之下。在常規(guī)堆棧的半導(dǎo)體裸片封裝中，通過(guò)所述半導(dǎo)體裸片產(chǎn)生的熱量通常通過(guò)由所述裸片堆棧提供的單個(gè)熱路徑而散布。因此，在垂直傳遞離開(kāi)下伏裸片之前，較大下伏半導(dǎo)體裸片的外圍部分處產(chǎn)生的熱量必須朝向所述裸片堆棧向內(nèi)側(cè)向行進(jìn)。此延伸熱路徑得到在所述外圍部分處的熱量的集中。另外，當(dāng)組合件100布置為HMC時(shí)，較大下伏邏輯裸片通常以比在其上方堆疊的存儲(chǔ)器裸片高得多的功率電平而操作(例如，5.24W與0.628W相比)，并且因此邏輯裸片產(chǎn)生在外圍部分處集中的相當(dāng)大數(shù)量的熱量。邏輯裸片在外圍部分還可具有較高功率密度，導(dǎo)致在所述外圍部分處的熱量的進(jìn)一步集中及溫度上升。
[0032]例如，如2A為說(shuō)明具有堆疊的存儲(chǔ)器裸片202及下伏邏輯裸片206的HMC組合件200a的溫度曲線的示意部分側(cè)視圖。如圖2A中展示，熱能量沿?zé)崧窂?由箭頭T說(shuō)明)從邏輯裸片206的外圍部分208去除，熱路徑首先朝向邏輯裸片206的中間部分231向內(nèi)側(cè)向并且接著垂直通過(guò)所述堆疊的存儲(chǔ)器裸片202而延伸。在操作期間，此單個(gè)熱路徑和邏輯裸片206 (特別是在外圍部分208處)的高功率密度將熱能量集中于外圍部分208處。例如，在圖2A中說(shuō)明的實(shí)施例中，邏輯裸片206的操作溫度在邏輯裸片206的外圍部分208處處于其最高值(例如，在113°C之上)，并且可超過(guò)邏輯裸片206的最大操作溫度(Tmax)。
[0033] 預(yù)期圖1中展示的組合件100通過(guò)提供額外熱路徑于第二半導(dǎo)體裸片106的外圍部分108處來(lái)避免其它堆疊的半導(dǎo)體裸片封裝的問(wèn)題，且由此促進(jìn)熱量直接離開(kāi)外圍部分108的耗散。例如，圖2B為說(shuō)明根據(jù)本技術(shù)配置的HMC組合件200b的溫度曲線的示意部分側(cè)視圖。如圖2B中展示，堆疊的存儲(chǔ)器裸片202提供將熱量垂直傳遞離開(kāi)邏輯裸片206的中間部分231的第一熱路徑(由箭頭T1指示)；且熱傳遞特征210提供與所述堆疊的存儲(chǔ)器裸片202側(cè)向分隔開(kāi)的第二熱路徑(由箭頭T2指示)，第二熱路徑將熱量垂直傳遞離開(kāi)邏輯裸片206的外圍部分208。與邏輯裸片206處的第一熱路徑T1熱隔離的分離的第二熱路徑T2的添加可降低邏輯裸片206的外圍部分208處的操作溫度(其中邏輯裸片206的功率密度可最高)和邏輯裸片206整體和/或堆疊的存儲(chǔ)器裸片202的操作溫度達(dá)若干度，使得其可維持于其相應(yīng)最大操作溫度(Tmax)之下。例如，在圖2B中說(shuō)明的實(shí)施例中，第二熱路徑T2的添加將邏輯裸片206的外圍部分208處的操作溫度從超過(guò)113°C (圖2A)降低到小于93°C，并且將邏輯裸片206的可見(jiàn)最大溫度從超過(guò)113°C (圖2A)降低到小于100°C (現(xiàn)在移動(dòng)到中間部分231)。另外，還可減少橫跨邏輯裸片206的溫度總改變(AT)(例如，從約AT = 19°C到約AT = 4.5°C )。在邏輯裸片206的外圍部分208處的熱傳遞特征210的添加可相應(yīng)地將邏輯裸片206的總溫度降低于可接受范圍內(nèi)并且低于最大溫度規(guī)格。
[0034]圖3為根據(jù)本技術(shù)的其它實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件300 ( “組合件300”)的橫截面圖。組合件300可包含大體上類似于上文參看圖1描述的組合件100的特征的特征。例如，組合件300可包含布置成堆棧304的多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片302 (例如，存儲(chǔ)器裸片)；和由封裝襯底330承載的較大下伏第二半導(dǎo)體裸片306(例如，高速邏輯裸片)。在說(shuō)明的實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體裸片302相對(duì)于第二半導(dǎo)體裸片306的面向前表面312上的長(zhǎng)度偏移，使得第二半導(dǎo)體裸片306的外圍部分308側(cè)向延伸超過(guò)第一半導(dǎo)體裸片302的一側(cè)(例如，單個(gè)側(cè))。熱傳遞特征310從外圍部分308垂直延伸到對(duì)應(yīng)于堆棧304中的最外裸片302的高度的高度。組合件300可因此包含通過(guò)堆棧304提供的第一熱路徑(由箭頭T1指示)，和通過(guò)熱傳遞特征310提供的第二熱路徑(由箭頭T2指示)，并且因此允許將熱量垂直去除離開(kāi)第二半導(dǎo)體裸片306的外圍部分308。雖然圖3中未展示，但是外圍部分308還可延伸超過(guò)熱傳遞特征310定位于其上的第一半導(dǎo)體裸片302的寬度(從一側(cè)或兩側(cè))。
[0035]在圖3中說(shuō)明的實(shí)施例中，組合件300進(jìn)一步包含經(jīng)由粘合劑328 (例如，類似于圖1的粘合劑128)附著到封裝襯底330的導(dǎo)熱罩殼322 ( “罩殼322”)。不同于延伸超過(guò)第一半導(dǎo)體裸片302和第二半導(dǎo)體裸片306，罩殼322包含從第一半導(dǎo)體裸片302和第二半導(dǎo)體裸片306向外側(cè)向分隔并且圍繞堆疊半導(dǎo)體裸片302、306的外圍延伸的外部分324。罩殼322可經(jīng)配置以將熱量從半導(dǎo)體裸片302、306向外側(cè)向或徑向耗散，并且垂直離開(kāi)組合件300。在其它實(shí)施例中，罩殼322可包含導(dǎo)熱頂蓋(例如，圖1的頂蓋部分126)和/或第二熱傳遞特征(例如，圖1的第二熱傳遞特征IlOb)，第二熱傳遞特征可定位于堆棧304上以進(jìn)一步促進(jìn)熱能量傳遞離開(kāi)堆疊裸片302、306。
[0036]圖4為根據(jù)本技術(shù)的另外實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件400 (“組合件400”)的部分示意橫截面圖。組合件400可包含大體上類似于圖1和3中展示的組合件100、300的特征的特征。例如，組合件400可包含第一半導(dǎo)體裸片的堆棧404(示意地展示)；較大下伏第二半導(dǎo)體裸片406 ;和導(dǎo)熱罩殼422( “罩殼422”)，其至少部分圍繞堆棧404和第二半導(dǎo)體裸片406延伸。組合件400還可包含與所第二半導(dǎo)體裸片406的外圍部分408對(duì)準(zhǔn)的第一熱傳遞特征410a，以促進(jìn)從外圍部分408直接傳遞熱能量(例如，而非通過(guò)堆棧404)。代替從外圍部分408垂直延伸到對(duì)應(yīng)于堆棧404的總高度的高度，第一熱傳遞特征410a具有厚度(例如，約50 μ m)使得罩殼422與最接近外圍部分408的第一熱傳遞特征410a接合。例如，第一熱傳遞特征410a可為薄的預(yù)形成突片或可沉積為外圍部分408的面向前表面412上的薄層。任選第二熱傳遞特征410b可分隔于堆棧404與罩殼422之間，以促進(jìn)其間的熱傳遞。在各種實(shí)施例中，第一熱傳遞特征410a與第二熱傳遞特征410b可具有相同厚度，而在其它實(shí)施例中其厚度可不同。
[0037]罩 殼422可大體上類似于上文參看圖1描述的罩殼122。例如，罩殼422可由導(dǎo)熱材料(例如，銅)制成并且可由粘合劑428 (例如，粘合劑--Μ)附著到下伏封裝襯底430。然而，如圖4中展示，罩殼422可包含經(jīng)配置以大體上至少部分圍繞或密封裸片堆棧404和第二半導(dǎo)體裸片406的外圍的空腔436。例如，在說(shuō)明的實(shí)施例中，空腔436包含圍繞第二半導(dǎo)體裸片406的外圍部分408延伸的帶缺口或階梯狀部分438，和收納裸片堆棧404的主要空腔部分439。如圖4中展示，空腔436還可經(jīng)配置，使得階梯狀部分438從封裝襯底430上的第二半導(dǎo)體裸片406向外側(cè)分隔達(dá)相對(duì)小距離D (例如，約0.5mm)。與第二半導(dǎo)體裸片406的此接近性可進(jìn)一步增強(qiáng)熱量耗散，并且減少總封裝大小。
[0038]在各種實(shí)施例中，罩殼422可由金屬材料制成,并且空腔436可由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的多個(gè)金屬精壓步驟形成。這允許空腔436針對(duì)堆棧的裸片402、406的特定布置而定制，并且可促進(jìn)3D集成(3DI)多裸片封裝的熱管理。在其它實(shí)施例中，罩殼422可使用所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它適合的罩殼形成方法而形成。
[0039]不像常規(guī)導(dǎo)熱罩殼，僅在封裝襯底處(例如，通過(guò)聚合粘合劑或焊料合金)并且在裸片堆棧的頂部處接觸下伏裝置的蓋或頂蓋，圖4中展示的多層空腔436允許罩殼422熱接觸第二半導(dǎo)體裸片406的外圍部分408處的第一熱傳遞特征410a，堆棧404的頂部處的第二熱傳遞特征410b，和最接近外圍部分408處的封裝襯底430。例如，在各種實(shí)施例中，罩殼422可重疊第二半導(dǎo)體裸片406的外圍部分408的每一側(cè)上達(dá)約0.4mm-0.5mm。這額外接觸提供較大表面面積，罩殼422借此可傳遞熱能量并且減小組合件400的耐熱性。例如，已經(jīng)展示具有空腔436的罩殼422降低在HMC組合件的外圍部分408處的操作溫度達(dá)約3°C _5°C或更多(例如，IO0C )。
[0040]圖5為根據(jù)本技術(shù)的又另外實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件500 ( “組合件500”)的部分示意橫截面圖。組合件500可包含大體上類似于上文參看圖4描述的組合件400的特征的特征。例如，組合件500可包含具有收納裸片堆棧504的空腔536及第二半導(dǎo)體裸片506的導(dǎo)熱罩殼522 (罩殼“522”)。罩殼522可熱接觸第二半導(dǎo)體裸片506的外圍部分508處的第一熱傳遞特征510a，和裸片堆棧504的上部分處的第二熱傳遞特征510b?？涨?36還可經(jīng)配置以將罩殼522最接近封裝襯底530處的第二半導(dǎo)體裸片506定位以減小封裝的總大小。
[0041]圖5中說(shuō)明的罩殼522包含外部分540和定位于外部分540的空腔536內(nèi)的一或多個(gè)導(dǎo)熱部件542，而非整體形成的罩殼。外部分540可圍繞裸片堆棧504和第二半導(dǎo)體裸片506延伸，使得其熱耦合到堆棧504的頂部(例如，經(jīng)由第二熱傳遞特征510b)和下伏封裝襯底530 (例如，經(jīng)由熱透性粘合劑528)。傳導(dǎo)部件542可為柱、圓筒、矩形棱柱和/或其它適合的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在外部分540與第一熱傳遞特征510a之間分隔以將熱能量引導(dǎo)離開(kāi)第二半導(dǎo)體裸片506的外圍部分508。在制造期間，外部分540可經(jīng)設(shè)計(jì)以具有大體上標(biāo)準(zhǔn)的形狀和/或大小，而導(dǎo)熱部件542可經(jīng)配置以將標(biāo)準(zhǔn)外部分540調(diào)整為堆疊裸片504、506的特定配置。因而，圖5中展示的罩殼522可簡(jiǎn)單地制造，并且提供緊密地配合半導(dǎo)體裸片504、506的堆棧的空腔536以增強(qiáng)從裸片504、506的熱傳遞。
[0042]圖6為根據(jù)本技術(shù)的額外實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件600 ( “組合件600”)的部分示意橫截面圖。組合件600可包含大體上類似于上文參看圖4和5描述的組合件400和500的特征的特征。例如，組合件600可包含封裝襯底630、第一半導(dǎo)體裸片的堆棧604 (示意地展示)、第二半導(dǎo)體裸片606和具有經(jīng)配置以收納堆棧604的空腔636的導(dǎo)熱罩殼622( “罩殼622”)。然而,在圖6中說(shuō)明的實(shí)施例中，罩殼622終止于距封裝襯底630的一段距離處，使得罩殼622的基底部分644可重疊第二半導(dǎo)體裸片606的外圍部分608。粘合劑628和/或其它底部填充劑材料可用于將罩殼622附著到下伏封裝襯底630。如圖6中展不，罩殼622可熱接觸第二半導(dǎo)體裸片606的外圍部分608處的第一熱傳遞特征610a和裸片堆棧604的頂部處的第二熱傳遞特征610b，以提供分離的熱路徑(如由箭頭指示)，熱量可通過(guò)所述熱路徑被吸收并且分散通過(guò)罩殼622。罩殼622可因此具有圍繞堆棧604的實(shí)質(zhì)上標(biāo)準(zhǔn)化的空腔形狀，但是仍提供最接近第二半導(dǎo)體裸片606的外圍部分608的熱接觸，以促進(jìn)熱量從第二半導(dǎo)體裸片606的耗散。
[0043]圖7為根據(jù)本技術(shù)的其它實(shí)施例配置的半導(dǎo)體裸片組合件700 (“組合件700”)的部分示意橫截面圖。組合件700可包含大體上類似于上文參看圖4到6描述的組合件400、500,600的特征的特征，例如，由具有比堆棧704的占據(jù)面積大的占據(jù)面積的第二半導(dǎo)體裸片706承載的第一半導(dǎo)體裸片(示意地展示)的堆棧704。在說(shuō)明的實(shí)施例中，組合件700包含具有空腔736和側(cè)向延伸到所述空腔736中的一或多個(gè)凸緣746的導(dǎo)熱罩殼722 (“罩殼722”)。凸緣746可與第二半導(dǎo)體裸片706的外圍部分708處的第一熱傳遞特征710a熱接觸，并且罩殼722的底側(cè)748可與堆棧704上的第二熱傳遞特征710b熱接觸。罩殼722因此提供具有至少兩個(gè)分離熱路徑的經(jīng)增加熱接觸面積，一個(gè)路徑經(jīng)由凸緣部分746向外側(cè)向引導(dǎo)，并且另一路徑通過(guò)裸片堆棧704垂直引導(dǎo)到罩殼722。因而，組合件700可減少在第二半導(dǎo)體裸片706的外圍部分708處的熱量集中，并且減少第二半導(dǎo)體裸片706的操作溫度。
[0044]上文參看圖1到7描述的所述堆棧的半導(dǎo)體裸片組合件中的任何一者可并入到無(wú)數(shù)較大和/或較復(fù)雜系統(tǒng)中的任何者，其代表性實(shí)例為圖8中示意地展示的系統(tǒng)800。系統(tǒng)800可包含半導(dǎo)體裸片組合件810、電源820、驅(qū)動(dòng)器830、處理器840和/或其它子系統(tǒng)或組件850。半導(dǎo)體裸片組合件810可包含大體上類似于上文描述的堆疊的半導(dǎo)體裸片組合件的特征的特征，并且可因此包含增強(qiáng)熱量耗散的多個(gè)熱路徑。所得系統(tǒng)800可執(zhí)行多種功能中的任何者，例如，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和/或其它適合功能。相應(yīng)地，代表性系統(tǒng)800可包含(但不限于)手持裝置(例如，移動(dòng)電話、平板計(jì)算機(jī)、數(shù)字閱讀器和數(shù)字音頻播放器)、計(jì)算機(jī)及家用電器。系統(tǒng)800的組件可容納于單個(gè)單元中或分布于多個(gè)互連單元(例如，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò))中。系統(tǒng)800的組件還可包含遠(yuǎn)程裝置和多種計(jì)算機(jī)可讀媒體中的任何者。
[0045]從上文，應(yīng)了解，本文已經(jīng)出于說(shuō)明的目的而描述本技術(shù)的具體實(shí)施例，但是可不脫離本發(fā)明而做出各種修改。例如，雖然關(guān)于HMC描述半導(dǎo)體裸片組合件的實(shí)施例中的許多者，但是在其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體裸片組合件可配置為其它存儲(chǔ)器裝置或其它類型的堆疊裸片組合件。另外，圖1到7中說(shuō)明的半導(dǎo)體裸片組合件包含在第二半導(dǎo)體裸片上布置成堆棧的多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片。然而，在其它實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體裸片組合件可包含堆疊于第二半導(dǎo)體裸片上的第一半導(dǎo)體裸片。特定實(shí)施例的上下文中描述的新技術(shù)的某些方面也可在其它實(shí)施例中組合或消除。而且，雖然已經(jīng)在那些實(shí)施例的上下文中描述與新技術(shù)的某些實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，但是其它實(shí)施例也可顯示此類優(yōu)點(diǎn)，并且并非所有實(shí)施例都有必要顯示此類優(yōu)點(diǎn)屬于本技術(shù)的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明和相關(guān)聯(lián)技術(shù)可涵蓋本文未清楚展示或描述的其它實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裸片組合件，其包括: 第一半導(dǎo)體裸片； 承載所述第一半導(dǎo)體裸片的第二半導(dǎo)體裸片，所述第二半導(dǎo)體裸片具有向外側(cè)向延伸超過(guò)所述第一半導(dǎo)體裸片的至少一個(gè)側(cè)的外圍部分，其中所述第一半導(dǎo)體裸片界定從所述第二半導(dǎo)體裸片離開(kāi)的第一熱路徑；以及 在所述第二半導(dǎo)體裸片的所述外圍部分處的熱傳遞特征，其中所述熱傳遞特征經(jīng)配置以界定將熱量傳遞離開(kāi)所述第二半導(dǎo)體裸片的第二熱路徑，所述第一熱路徑與所述第一半導(dǎo)體裸片分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中: 所述第一半導(dǎo)體裸片為布置成堆棧的多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片中的一者； 所述第二半導(dǎo)體裸片為邏輯裸片； 存儲(chǔ)器裸片通過(guò)延伸穿過(guò)所述存儲(chǔ)器裸片的多個(gè)穿硅通孔TSV和所述存儲(chǔ)器裸片與所述邏輯裸片之間的多個(gè)導(dǎo)電特征彼此電耦合和電耦合到所述邏輯裸片； 所述熱傳遞特征為第一熱傳遞特征，其與所述第一半導(dǎo)體裸片的所述側(cè)側(cè)向地分隔開(kāi)，并且從所述邏輯裸片的所述外圍部分垂直延伸到對(duì)應(yīng)于與所述邏輯裸片分隔得最遠(yuǎn)的所述存儲(chǔ)器裸片的高度的至少一個(gè)高度； 所述半導(dǎo)體裸片組合件進(jìn)一步包括 所述堆棧上的第二熱傳遞特征； 導(dǎo)熱罩殼，其與第一和第二熱傳遞特征熱接觸；以及 封裝襯底，其具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)，其中所述邏輯裸片電耦合到所述第一側(cè)處的所述封裝襯底，并且所述封裝襯底包含在所述第二側(cè)處的電連接器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述第一半導(dǎo)體裸片為多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片中的一者，并且其中所述熱傳遞特征從所述外圍部分延伸到對(duì)應(yīng)于與所述第二半導(dǎo)體裸片分隔得最遠(yuǎn)的所述第一半導(dǎo)體裸片的高度的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述熱傳遞特征包括硅坯料、熱界面材料和摻雜有導(dǎo)熱填充物的硅中的至少一者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中: 所述熱傳遞特征為與所述第一半導(dǎo)體裸片的所述側(cè)側(cè)向分隔開(kāi)的第一熱傳遞特征；以及 所述半導(dǎo)體裸片組合件進(jìn)一步包括與所述第一半導(dǎo)體裸片疊合的第二熱傳遞特征。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中: 所述第一半導(dǎo)體裸片為布置成堆棧的多個(gè)存儲(chǔ)器裸片中的一者； 所述第二半導(dǎo)體裸片為邏輯裸片；且 所述第二熱路徑與所述存儲(chǔ)器裸片側(cè)向分隔開(kāi)。
7.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其進(jìn)一步包括至少部分圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片延伸的導(dǎo)熱罩殼，其中所述導(dǎo)熱罩殼與所述熱傳遞特征熱接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述導(dǎo)熱罩殼與最接近所述外圍部分的所述熱傳遞特征熱接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述第一半導(dǎo)體裸片為在所述第二半導(dǎo)體裸片上布置成堆棧的多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片中的一者，并且其中所述導(dǎo)熱罩殼與最接近與所述第二半導(dǎo)體裸片分隔得最遠(yuǎn)的所述第一半導(dǎo)體裸片的所述熱傳遞特征熱接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述導(dǎo)熱罩殼包含經(jīng)配置以收納所述外圍部分并且接觸所述熱傳遞特征的階梯狀空腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述導(dǎo)熱罩殼包含空腔，所述空腔經(jīng)配置以收納所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片及所述空腔中的至少一個(gè)導(dǎo)熱元件，其中所述導(dǎo)熱部件與所述熱傳遞特征熱接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述導(dǎo)熱罩殼包含空腔，所述空腔經(jīng)配置以收納所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片及側(cè)向延伸到所述空腔中的凸緣，其中所述凸緣熱耦合到所述外圍部分處的所述熱傳遞特征。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其進(jìn)一步包括: 導(dǎo)熱罩殼，其具有經(jīng)配置以收納所述第一半導(dǎo)體裸片及和與所述熱傳遞特征熱接觸的基底部分的空腔，其中所述基底部分至少部分由所述外圍部分承載；以及 封裝襯底，其承載所述第二半導(dǎo)體裸片，其中所述導(dǎo)熱罩殼終止于距所述封裝襯底的一段距離處。
14.一種半導(dǎo)體裸片組合件，其包括: 具有第一占據(jù)面積的至少一個(gè)存儲(chǔ)器裸片； 承載所述存儲(chǔ)器裸片的邏輯裸片，所述邏輯裸片具有大于所述第一占據(jù)面積的第二占據(jù)面積，使得所述邏輯裸片包含延伸超過(guò)所述第二占據(jù)面積的外圍部分；以及 與所述邏輯裸片的所述外圍部分對(duì)準(zhǔn)的熱傳遞特征，其中所述存儲(chǔ)器裸片界定第一熱路徑，并且所述熱傳遞特征界定與所述邏輯裸片處的所述第一熱路徑熱隔離的第二熱路徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述第一與所述第二熱路徑彼此側(cè)向分隔開(kāi)并且至少實(shí)質(zhì)上彼此平行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述第一與所述第二熱路徑彼此側(cè)向分隔開(kāi)并且至少實(shí)質(zhì)上彼此垂直。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述存儲(chǔ)器裸片為電耦合在一起成堆棧的多個(gè)存儲(chǔ)器裸片中的一者。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其進(jìn)一步包括與所述熱傳遞特征和所述存儲(chǔ)器裸片熱接觸的導(dǎo)熱罩殼。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裸片組合件，其中所述導(dǎo)熱罩殼包含形狀上大體上類似于所述存儲(chǔ)器裸片和所述邏輯裸片的外邊界的空腔。
20.一種形成半導(dǎo)體裸片組合件的方法，所述方法包括: 將第一半導(dǎo)體裸片電耦合到第二半導(dǎo)體裸片，所述第二半導(dǎo)體裸片具有向外側(cè)向延伸超過(guò)所述第一半導(dǎo)體裸片的至少一個(gè)側(cè)的外圍部分，其中所述第一半導(dǎo)體裸片形成將熱量傳遞離開(kāi)所述第二半導(dǎo)體裸片的第一熱路徑；以及 將熱傳遞特征安置于所述第二半導(dǎo)體裸片的所述外圍部分處并且與所述第一半導(dǎo)體裸片側(cè)向分隔開(kāi)，其中所述熱傳遞特征形成從與所述第一熱路徑分離的所述邏輯裸片離開(kāi)的第二熱路徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中: 所述第一半導(dǎo)體裸片為電稱合在一起成堆棧的多個(gè)存儲(chǔ)器裸片中的一者；且 將所述第一半導(dǎo)體裸片電耦合到所述第二半導(dǎo)體裸片包括將所述存儲(chǔ)器裸片堆棧電耦合到邏輯裸片。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中將所述熱傳遞特征安置于所述外圍部分處包括將硅部件放置于所述外圍部分上，其中所述硅部件從所述外圍部分垂直延伸到對(duì)應(yīng)于所述第一半導(dǎo)體裸片的最外表面的高度的高度。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中: 將所述熱傳遞特征安置于所述外圍部分處包括將熱界面材料放置于所述外圍部分面對(duì)所述第一半導(dǎo)體裸片的表面上；且 所述方法進(jìn)一步包括使導(dǎo)熱罩殼熱接觸所述第一半導(dǎo)體裸片和所述熱傳遞特征。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步包括將導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片的至少一個(gè)部分安置，其中所述導(dǎo)熱罩殼包含經(jīng)配置以收納所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片的至少一 個(gè)部分的空腔，并且所述導(dǎo)熱罩殼熱接觸所述熱傳遞特征。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述第一半導(dǎo)體裸片為在所述第二半導(dǎo)體裸片上布置成堆棧的多個(gè)第一半導(dǎo)體裸片中的一者，并且其中將所述導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片安置包括使所述導(dǎo)熱罩殼與所述熱傳遞特征熱接觸，所述熱傳遞特征在最接近與所述第二半導(dǎo)體裸片分隔得最遠(yuǎn)的所述第一半導(dǎo)體裸片的高度的高度處。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中將所述導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片安置包括使所述導(dǎo)熱罩殼與最接近所述外圍部分的所述熱傳遞特征熱接觸。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中將所述導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片安置包括使用一系列金屬精壓步驟在金屬材料中形成所述空腔，其中所述空腔為多層的以收納所述堆疊的第一和第二半導(dǎo)體裸片。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中將所述導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片安置包括: 將所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片放置于所述導(dǎo)熱罩殼的空腔中；及 將至少一個(gè)傳導(dǎo)部件定位于所述熱傳遞特征與所述導(dǎo)熱罩殼之間的所述空腔中。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中將所述導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片安置包括形成凸緣，所述凸緣延伸到所述空腔中并且與所述熱傳遞特征熱接觸。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將所述第二半導(dǎo)體裸片電耦合到封裝襯底； 將導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一半導(dǎo)體裸片的至少一個(gè)部分安置，所述導(dǎo)熱罩殼具有與所述封裝襯底分隔開(kāi)的基底部分；以及 使所述基底部分與所述熱傳遞特征熱接觸。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述熱傳遞特征為第一熱傳遞特征，且其中所述方法進(jìn)一步包括: 將第二熱傳遞特征與所述第一半導(dǎo)體裸片疊合；以及 將導(dǎo)熱罩殼圍繞所述第一和所述第二半導(dǎo)體裸片的至少一個(gè)部分安置使得所述導(dǎo)熱罩殼熱接觸所述第一和所述第二熱傳遞特征。
32.—種形成半導(dǎo)體裸片組合件的方法，所述方法包括: 將多個(gè)存儲(chǔ)器裸片電稱合在一起成堆棧； 將所述存儲(chǔ)器裸片電耦合到邏輯裸片，其中所述邏輯裸片包含向外側(cè)向延伸超過(guò)所述存儲(chǔ)器裸片的至少一個(gè)側(cè)的外圍部分；以及 將熱傳遞特征安置于所述邏輯裸片的所述外圍部分處并且與所述存儲(chǔ)器裸片側(cè)向分隔開(kāi)，其中所述存儲(chǔ)器裸片和所述熱傳遞特征提供將熱量傳遞離開(kāi)所述邏輯裸片的分離的熱路徑。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中安置所述熱傳遞特征包括將硅部件放置于所述外圍部分處，其中所述硅部件從所述外圍部分延伸到對(duì)應(yīng)于與所述邏輯裸片分隔得最遠(yuǎn)的所述存儲(chǔ)器裸片的高度的高度。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中將所述多個(gè)存儲(chǔ)器裸片電耦合在一起成堆棧包括將至少八個(gè)存儲(chǔ)器裸片電耦合在一起。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其進(jìn)一步包括形成具有經(jīng)成形以收納所述存儲(chǔ)器裸片和所述邏輯裸片的空腔的導(dǎo)熱罩殼。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中: 安置所述熱傳遞特征包括將熱界面材料TIM放置于所述外圍部分處；且所述方法進(jìn)一步包括將導(dǎo)熱罩殼圍繞所述存儲(chǔ)器裸片安置，其中所述導(dǎo)熱罩殼經(jīng)配置以熱接觸所述TIM和與所述邏輯裸片分隔得最遠(yuǎn)的所述存儲(chǔ)器裸片。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其進(jìn)一步包括形成導(dǎo)熱罩殼，所述導(dǎo)熱罩殼經(jīng)配置以熱接觸所述存儲(chǔ)器裸片以界定第一熱路徑，并且熱接觸所述熱傳遞特征以界定與所述存儲(chǔ)器裸片側(cè)向分隔開(kāi)的第二熱路徑。
38.一種半導(dǎo)體系統(tǒng),其包括: 堆疊的半導(dǎo)體裸片組合件，其包含 封裝襯底，其具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)； 邏輯裸片，其在所述第一側(cè)處并且電耦合到所述封裝襯底； 多個(gè)存儲(chǔ)器裸片，其由所述邏輯裸片承載并且彼此電耦合并且電耦合到所述邏輯裸片，其中所述存儲(chǔ)器裸片界定將熱量傳送離開(kāi)所述邏輯裸片的第一熱路徑，并且其中所述邏輯裸片包含向外側(cè)向延伸超過(guò)所述存儲(chǔ)器裸片的至少一個(gè)側(cè)的外圍部分；以及 在所述外圍部分處的熱傳遞特征，其中所述熱傳遞特征界定將熱量傳送離開(kāi)所述邏輯裸片的第二熱路徑，所述第二熱路徑與所述存儲(chǔ)器裸片分離；以及驅(qū)動(dòng)器，其電耦合到所述封裝襯底的所述第二側(cè)。
【文檔編號(hào)】H01L23/34GK103988296SQ201280061833
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】史蒂文·K·赫羅特休斯, 李健, 張浩鈞, 保羅·A·西爾韋斯特里, 李曉, 羅時(shí)劍, 盧克·G·英格蘭德, 布倫特·基思, 賈斯普瑞特·S·甘地 申請(qǐng)人:美光科技公司