具有熱點(diǎn)熱管理部件的3dic封裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有熱點(diǎn)熱管理部件的3DIC封裝。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路的封裝中，半導(dǎo)體管芯可以通過接合來堆疊，并且可以接合至其他封裝組件，諸如中介層或封裝襯底。產(chǎn)生的封裝件被稱作三維集成電路(3DIC)。散熱是3DIC中的挑戰(zhàn)。在有效地耗散在3DIC的內(nèi)部管芯中生成的熱量方面存在瓶頸。在這些熱量可以傳導(dǎo)至任何散熱器之前，在內(nèi)部管芯中生成的熱量必須耗散至諸如外部管芯的外部組件。然而，在堆疊的管芯之間，存在不能有效地傳導(dǎo)熱量的其他材料，諸如底部填充物、模塑料等。因此，熱量可能被捕獲在底部堆疊管芯的內(nèi)部區(qū)域中并且引起強(qiáng)烈的局部溫度峰值(有時(shí)被稱為熱點(diǎn))。此外，由處于堆疊管芯的底部處的器件生成的熱量產(chǎn)生的熱點(diǎn)也可能不利地影響位于堆疊管芯中的其他重疊的器件的電性能以及整個(gè)3DIC封裝件的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種封裝件，包括:襯底，包括導(dǎo)電層，其中，所述導(dǎo)電層包括暴露部分；管芯堆疊件，位于所述襯底上方并且電連接至所述導(dǎo)電層；高導(dǎo)熱系數(shù)材料，位于所述襯底上方并且接觸所述導(dǎo)電層的所述暴露部分；以及凸輪環(huán)，位于所述高導(dǎo)熱系數(shù)材料上方并且接觸所述高導(dǎo)熱系數(shù)材料。
[0004]在上述封裝件中，還包括位于所述襯底的部分上方并且覆蓋所述襯底的部分的阻焊劑，其中，所述阻焊劑不覆蓋所述導(dǎo)電層的所述暴露部分。
[0005]在上述封裝件中，還包括熱界面材料，所述熱界面材料位于所述管芯堆疊件的頂面上方并且接觸所述管芯堆疊件的頂面。
[0006]在上述封裝件中，還包括凸輪蓋，所述凸輪蓋位于所述熱界面材料的至少一部分上方并且接觸所述熱界面材料的至少一部分。
[0007]在上述封裝件中，所述管芯堆疊件通過電源層、接地層或信號層電連接至所述導(dǎo)電層。
[0008]在上述封裝件中，所述管芯堆疊件通過偽層電連接至所述導(dǎo)電層。
[0009]在上述封裝件中，所述高導(dǎo)熱系數(shù)材料包括熱界面材料、銀膏、焊料或它們的組入口 ο
[0010]在上述封裝件中，所述凸輪環(huán)包括突出部分，其中，所述突出部分延伸越過所述襯底的側(cè)壁。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種封裝件，包括:襯底，包括暴露的第一導(dǎo)電層；第一管芯堆疊件，包括電連接至底部管芯的一個(gè)或多個(gè)頂部管芯，其中，所述底部管芯包括電連接至所述第一導(dǎo)電層的第一邏輯核芯；第一高導(dǎo)熱系數(shù)材料，位于所述襯底上方并且接觸所述第一導(dǎo)電層；以及散熱部件，位于所述第一高導(dǎo)熱系數(shù)材料上方并且接觸所述第一高導(dǎo)熱系數(shù)材料。
[0012]在上述封裝件中，所述底部管芯還包括第二邏輯核芯，所述封裝件還包括:暴露的第二導(dǎo)電層，位于所述襯底中，其中，所述第二邏輯核芯電連接至所述第二導(dǎo)電層；以及第二高導(dǎo)熱系數(shù)材料，位于所述襯底上方并且接觸所述第二導(dǎo)電層，其中，所述散熱部件位于所述第二高導(dǎo)熱系數(shù)材料上方并且接觸所述第二高導(dǎo)熱系數(shù)材料。
[0013]在上述封裝件中，所述第二導(dǎo)電層是與所述第一導(dǎo)電層分離的導(dǎo)電層。
[0014]在上述封裝件中，所述第二導(dǎo)電層是與所述第一導(dǎo)電層相同的導(dǎo)電層。
[0015]在上述封裝件中，所述一個(gè)或多個(gè)頂部管芯包括在橫向上延伸越過所述底部管芯的側(cè)壁的部分，所述封裝件還包括:暴露的第三導(dǎo)電層，位于所述襯底中，其中，所述第三導(dǎo)電層電連接至所述第一導(dǎo)電層；以及第三高導(dǎo)熱系數(shù)材料，設(shè)置在所述一個(gè)或多個(gè)頂部管芯的所述部分的底面的下面并且接觸所述一個(gè)或多個(gè)頂部管芯的所述部分的底面，所述一個(gè)或多個(gè)頂部管芯延伸越過所述底部管芯的側(cè)壁，其中，所述第三高導(dǎo)熱系數(shù)材料位于所述襯底上方并且接觸所述第三導(dǎo)電層。
[0016]在上述封裝件中，還包括，將所述散熱部件附接至所述襯底的粘合劑，其中，所述粘合劑包括沿著所述襯底的周界設(shè)置的第一部分。
[0017]在上述封裝件中，所述粘合劑還包括在所述襯底的內(nèi)部區(qū)域上設(shè)置的第二部分。
[0018]在上述封裝件中，所述粘合劑還包括從所述襯底的周界向著所述封裝件的管芯堆疊件區(qū)延伸的第三部分。
[0019]在上述封裝件中，還包括:第二管芯堆疊件，位于所述襯底上方，其中，所述第二管芯堆疊件電連接至暴露的第四導(dǎo)電層；以及第四高導(dǎo)熱系數(shù)材料，位于所述襯底上方并且接觸所述第四導(dǎo)電層，其中，所述散熱部件設(shè)置在所述第四高導(dǎo)熱系數(shù)材料的上方并且接觸所述第四高導(dǎo)熱系數(shù)材料。
[0020]在上述封裝件中，所述散熱部件覆蓋所述第一管芯堆疊件和所述第二管芯堆疊件，其中，所述第一管芯堆疊件高于所述第二管芯堆疊件，并且其中，位于所述第一管芯堆疊件上方的所述散熱部件的第一底面高于位于所述第二管芯堆疊件上方的所述散熱部件的第二底面。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種方法，包括:在封裝襯底的前側(cè)形成導(dǎo)電層；在所述封裝襯底的前側(cè)上方形成阻焊劑；圖案化所述阻焊劑以暴露所述導(dǎo)電層的部分；將管芯堆疊件附接至所述封裝襯底的前側(cè)，其中，所述管芯堆疊件電連接至所述導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層的暴露部分上方設(shè)置高導(dǎo)熱系數(shù)材料，所述導(dǎo)熱系數(shù)材料物理接觸所述導(dǎo)電層的暴露部分；將散熱部件附接至所述封裝襯底的前側(cè)，其中，所述散熱部件與所述高導(dǎo)熱系數(shù)材料物理接觸。
[0022]在上述方法中，還包括在所述管芯堆疊件的頂面上方設(shè)置熱界面材料，其中，所述散熱部件與所述熱界面材料物理接觸。
[0023]在上述方法中，附接所述散熱部件包括在所述封裝襯底的前側(cè)上分配粘合劑并且通過所述粘合劑將所述散熱部件附接至所述封裝襯底的前側(cè)。
【附圖說明】
[0024]為了更完全地理解實(shí)施例及其優(yōu)勢，現(xiàn)在將結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述作為參考，其中:
[0025]圖1A至圖1J是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的封裝件在形成中的中間階段的截面圖和自上而下的視圖；
[0026]圖2A至圖2D示出了根據(jù)各個(gè)可選實(shí)施例的具有可選的襯底結(jié)構(gòu)的封裝件的截面圖和自上而下的視圖；
[0027]圖3示出了根據(jù)可選實(shí)施例的具有帶有突出(overhang)結(jié)構(gòu)的凸輪環(huán)的封裝件的截面圖；
[0028]圖4示出了根據(jù)可選實(shí)施例的具有可選的管芯堆疊結(jié)構(gòu)的封裝件的截面圖；
[0029]圖5A和圖5B示出了根據(jù)可選實(shí)施例的具有多個(gè)管芯堆疊件的封裝件的截面圖和自上而下的視圖；以及
[0030]圖6A和圖6B示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的在封裝件的操作期間的熱性能特征。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面詳細(xì)討論了本發(fā)明的實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實(shí)施例提供了許多可以體現(xiàn)在各種具體環(huán)境中的適用的發(fā)明概念。討論的具體實(shí)施例是說明性的，并且不限制本發(fā)明的范圍。
[0032]根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例提供了具有有效的熱點(diǎn)熱管理部件的封裝件及其形成方法。示出形成封裝件的中間階段。討論了實(shí)施例的變化。貫穿各個(gè)視圖和說明性實(shí)施例，相同的參考標(biāo)號用于指示相同的元件。
[0033]圖1A示出了在形成三維集成電路(3DIC)封裝件100中的初始階段的截面圖，3DIC封裝件100包括堆疊在管芯12上的管芯10，從而形成管芯堆疊件10/12。在一些實(shí)施例中，管芯10是形成存儲堆疊件的存儲管芯。在可選實(shí)施例中，管芯10是邏輯管芯。在其他可選實(shí)施例中，管芯10包括邏輯管芯和存儲管芯。管芯12可以是邏輯