發(fā)明建構出一種獨特的半導體元件，其中介層上設有面對面芯片，且可展現(xiàn)優(yōu)越的散熱性能與可靠度。在一優(yōu)選實施方面中，該半導體元件包括一第一芯片、一第二芯片、一中介層、以及一第一散熱座，其中(i)該中介層包括一第一表面、一相反的第二表面、該第一表面上的多個第一接觸墊、該第二表面上的多個第二接觸墊、以及電性耦接該些第一接觸墊及該些第二接觸墊的多個貫孔；(ii)通過多個凸塊，將該第一芯片及該第二芯片各自電性耦接至該中介層的該些第一接觸墊及該些第二接觸墊；以及(iii)該第一散熱座具有一凹穴，并且使用一導熱材料將該第一散熱座貼附至第一芯片，同時該第一芯片置放于該凹穴中，且該中介層的該第一表面貼附至該第一散熱座中鄰接且自該凹穴入口側向延伸的一平坦表面。
[0147]此外，根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方面，該半導體元件可進一步包括一平衡層、一第二散熱座、以及一互連基板，其中(i)該平衡層覆蓋該中介層的側壁；(ii)該第二散熱座貼附至該第二芯片上，或是該第二芯片插入該第二散熱座的一凹穴中且該中介層側向延伸于該第二散熱座的該凹穴外，同時第二散熱座通過一導熱材料以貼附至第二芯片；以及
(iii)該互連基板具有一穿孔且電性耦接至該中介層，并使該第一芯片或第二芯片置放于該穿孔中。
[0148]第一及第二芯片面對面地設置于中介層的相反兩側上，并且通過凸塊以各自電性耦接至中介層的第一接觸墊及第二接觸墊。第一及第二芯片可為已封裝或未封裝的芯片。此外，第一及第二芯片可為裸晶，或是晶圓級封裝芯片等。
[0149]第一散熱座可側向延伸超過中介層的外圍邊緣，并且進一步延伸至元件的外圍邊緣以提供元件的機械性支撐?；蛘?，在第二散熱座貼附至中介層的第二表面上及選擇性的平衡層的第二表面上后，可移除第一散熱座的選定部分，以使第一散熱座剩余部分與元件的外圍邊緣彼此保持距離。因此，中介層可側向延伸超過第一散熱座剩余部分的外圍邊緣，以顯露中介層第一表面上額外的第一接觸墊，其中第一散熱座的剩余部分罩蓋第一芯片于凹穴中。對于中介層側向延伸超過第一散熱座剩余部分的方面，第二散熱座優(yōu)選是延伸至元件的外圍邊緣，并使中介層的第二表面及選擇性形成的平衡層的第二表面貼附至第二散熱座中鄰接凹穴入口的平坦表面。在另一方面中，在第二散熱座貼附至中介層的第二表面上及選擇性形成的平衡層的第二表面上后，可移除第二散熱座的選定部分，以使第二散熱座剩余部分與元件的外圍邊緣彼此保持距離。據(jù)此，中介層可側向延伸超過第二散熱座剩余部分的外圍邊緣，以顯露中介層第二表面上額外的第二接觸墊，其中第二散熱座剩余部分罩蓋第二芯片于凹穴中。對于中介層側向延伸超過第二散熱座外圍邊緣的方面，第一散熱座優(yōu)選是延伸至元件的外圍邊緣。
[0150]通常第一及第二散熱座各自包括一金屬板，以對嵌埋芯片提供基本散熱及電磁屏蔽效果。金屬板可具有0.1毫米至10毫米的厚度。金屬板的材料可包括銅、鋁、不銹鋼、或其合金。此外，第一及第二散熱座可為單層或多層結構，并且優(yōu)選包括一延伸進入金屬板中的凹穴。舉例來說，第一及第二散熱座可為金屬板，且該金屬板具有形成于其中的凹穴，以及自該凹穴的入口側向延伸的平坦表面。據(jù)此，凹穴的金屬底部及金屬側壁可提供嵌埋芯片的熱性接觸表面以及垂直與水平方向的電磁屏蔽。對于第一散熱座的另一方面，第一散熱座可為層壓基板，其包括金屬板、位于該金屬板上的介電層，并具有延伸穿過該介電層且延伸進入該金屬板的凹穴。或者，第一散熱座可包括金屬板及具有開孔的基層，且金屬板上的基層開孔可定義出第一散熱座的凹穴?；鶎拥牟牧峡蔀榄h(huán)氧樹脂、BT、聚酰亞胺、或其他種類的樹脂或樹脂/玻璃復合物。因此，第一芯片的熱可通過凹穴的金屬底部而散逸。
[0151]此外，可于第一散熱座的凹穴外或凹穴中形成用于中介層貼附步驟的定位件。據(jù)此，通過位于中介層第一表面周圍或第一芯片無源面周圍的定位件，可控制芯片-中介層堆疊次組件置放的準確度。對于定位件位于第一散熱座凹穴外的方面，定位件自第一散熱座中鄰接凹穴入口的平坦表面朝第二垂直方向延伸，且延伸超過中介層的第一表面。為了便于描述，中介層的第一表面所面對的方向被定義為第一垂直方向，并且中介層的第二表面所面對的方向被定義為第二垂直方向。對于定位件位于第一散熱座凹穴中的另一方面，定位件自凹穴的底部朝第二垂直方向延伸，且延伸超過覆晶的無源面。因此，通過側向對準且靠近中介層或第一芯片外圍邊緣的定位件，可控制中介層置放的準確度。
[0152]可通過下列步驟形成第一散熱座凹穴入口周圍的定位件:提供金屬板；于該金屬板中形成凹穴；以及通過移除金屬板的選定部分，或是通過于金屬板上沉積金屬或塑料材料的圖案，以于凹穴入口周圍形成定位件。據(jù)此，散熱座為具有凹穴的金屬板，且定位件自第一散熱座中鄰接凹穴入口的平坦表面朝第二垂直方向延伸。也可通過下列步驟形成第一散熱座凹穴入口周圍的定位件:提供層壓基板，其包括介電層及金屬板；通過移除介電層上金屬層的選定部分，或是通過于介電層上沉積金屬或塑料材料的圖案，以形成定位件；以及形成延伸穿過介電層并延伸進入金屬板中的凹穴。因此，第一散熱座為層壓基板，其包括金屬板以及介電層，并且定位件自第一散熱座的介電層朝第二垂直方向延伸，且位于凹穴入口周圍。對于定位件位于第一散熱座凹穴中的方面，可通過下列步驟制成:提供金屬板；通過移除金屬板的選定部分，或是通過于金屬板上沉積金屬或塑料材料的圖案，以于金屬板表面形成定位件；以及于金屬板上提供基層，并使定位件位于基層的開孔中。因此，第一散熱座包括金屬板及基層，且定位件自第一散熱座凹穴底部的金屬板朝第二垂直方向延伸。
[0153]定位件可為金屬、光敏性塑料材料或非光敏性材料所制成。舉例來說，定位件可實際上由銅、鋁、鎳、鐵、錫或其合金組成。定位件也可包括環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺，或是由環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺組成。再者，定位件可具有防止中介層或第一芯片發(fā)生不必要位移的各種圖案。舉例來說，定位件可包括一連續(xù)或不連續(xù)的凸條、或是凸柱陣列?；蛘?，定位件可側向延伸至元件的外圍邊緣，且其內(nèi)周圍邊緣與中介層的外圍邊緣相符合。具體來說，定位件可側向對準中介層或第一芯片的四側邊，以定義出與中介層或第一芯片形狀相同或相似的區(qū)域，并且避免中介層或第一芯片的側向位移。舉例來說，定位件可對準并符合中介層或第一芯片的四側邊、兩對角、或四角，并且中介層與定位件間或是第一芯片與定位件間的間隙優(yōu)選于5至50微米的范圍內(nèi)。因此，位于中介層或第一芯片外的定位件可控制芯片-中介層堆疊次組件置放的準確度。此外，定位件優(yōu)選具有位于5至200微米范圍內(nèi)的高度。
[0154]第一及第二散熱座的凹穴可在其入口處具有較其底部更大的直徑或尺寸，并且具有0.05毫米至1.0毫米的深度。舉例來說，凹穴可具有橫切的圓錐或方錐形狀，其直徑或大小自凹穴底部朝向入口遞增?；蛘撸佳蔀榫哂泄潭ㄖ睆降膱A柱形狀。凹穴也可在其入口及底部具有圓形、正方形或矩形的周緣。
[0155]芯片-中介層堆疊次組件可通過一導熱材料(如導熱黏著劑)以貼附至第一散熱座，其中導熱材料可先涂布于凹穴的底部上，然后當?shù)谝恍酒迦氚佳ㄖ袝r，部分導熱材料擠出凹穴外。導熱材料可接觸及圍繞第一散熱座凹穴中嵌埋的第一芯片。擠出的導熱材料可接觸中介層的第一表面及自第一散熱座中凹穴入口側向延伸的平坦表面，并夾置于中介層的第一表面及自第一散熱座中凹穴入口側向延伸的平坦表面間?；蛘?，可將導熱材料(如導熱黏著劑)涂布于凹穴的底部上，且當?shù)谝恍酒迦氚佳ㄖ袝r，導熱材料仍位于凹穴中。然后可將第二黏著劑(通常為電性絕緣的底部填充材料)涂布并填入凹穴的剩余空間中，并延伸至中介層的第一表面及自第一散熱座中凹穴入口側向延伸的平坦表面間。據(jù)此，導熱材料提供第一芯片與第一散熱座間的機械性接合及熱性連接，而第二黏著劑提供中介層與第一散熱座間的機械性接合。同樣地，上述方法也可應用于將第二散熱座貼附至中介層的第二表面與選擇性形成的平衡層的第二表面。因此，通過填充一導熱材料于第二散熱座的凹穴中、中介層的第二表面與第二散熱座間、以及平衡層的第二表面與第二散熱座間，即可完成第二散熱座的貼附步驟。
[0156]中介層側向延伸于第一散熱座的凹穴外，并且可貼附至第一散熱座中鄰接凹穴入口的平坦表面，其中中介層的第一表面面對第一散熱座。同樣地，對于第二芯片置放于第二散熱座凹穴中的方面，中介層側向延伸于第二散熱座的凹穴外，并且可貼附至第二散熱座中鄰接凹穴入口的平坦表面，其中中介層的第二表面面對第二散熱座。中介層的材料可為硅、玻璃、陶瓷或石墨，其具有50至500微米的厚度，并且可提供設置于其相反兩側上的第一及第二芯片的扇出路由。此外，因為中介層通常是由高彈性系數(shù)材料制成，且該高彈性系數(shù)材料具有與芯片匹配的熱膨脹系數(shù)(例如，每攝氏3至1ppm)，因此，可大幅降低或補償熱膨脹系數(shù)不匹配所導致的芯片及其電性互連處的內(nèi)部應力。
[0157]在貼附芯片-中介層堆疊次組件至第一散熱座的步驟后，可形成平衡層于第一散熱座或定位件上。因此，平衡層可具有與第一散熱座或定位件接觸的第一表面，以及與中介層的第二表面實際上共平面的相對第二表面。在任何情況下，平衡層優(yōu)選是側向覆蓋、圍繞及共形涂布中介層的側壁，并且自中介層側向延伸至元件的外圍邊緣。平衡層的材料可為環(huán)氧樹脂、BT、聚酰亞胺、及其他種類的樹脂或樹脂/玻璃復合物。
[0158]在形成平衡層的步驟后，互連基板可電性耦接至中介層的額外的第一或第二接觸墊?；ミB基板不限于特定結構，舉例來說，其可包括芯層、頂部及底部增層電路、以及披覆穿孔。頂部及底部增層電路設置于芯層的相反兩側上。披覆穿孔延伸穿過芯層，并且提供頂部及底部增層電路間的電性連接。頂部及底部增層電路通常各自包括絕緣層以及一或多個導線。頂部及底部增層電路的絕緣層各自形成于芯層的相反兩側上。導線側向延伸于絕緣層上，并且延伸穿過絕緣層中的盲孔，以形成接觸芯層頂部及底部圖案化線路層的導電盲孔。此外，假如需要更多的信號路由，頂部及底部增層電路可包括額外的絕緣層、額外的盲孔、以及額外的導線。頂部及底部增層電路的最外側導線可各自容置導電接點，例如焊球，以與組件或電子元件電性傳輸及機械連接。據(jù)此，可通過焊球，而非通過直接增層法，將互連基板接置于中介層，以提供第二扇出路由/互連。此外，互連基板優(yōu)選具有穿孔，以容置第一或第二芯片于穿孔中。舉例來說，對于中介層延伸超過第一散熱座外圍邊緣的方面，互連基板可電性耦接至中介層的第一接觸墊，并使第一散熱座及第一芯片位于互連基板的穿孔中。對于中介層延伸超過第二散熱座外圍邊緣的方面，互連基板可電性耦接至中介層的第二接觸墊，并使第二散熱座及第二芯片位于互連基板的穿孔中。