[發明專利]具有熱管理的堆疊半導體芯片設備

無效

• 申請號: 201180043590.0
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN103098207A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 賈邁爾·里法伊-艾哈邁德;布萊恩·布萊克;邁克爾·Z·蘇
• 申請（專利權）人: ATI科技無限責任公司;超威半導體公司
• 主分類號: H01L25/065
• 分類號: H01L25/065;H01L23/36
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠

發明背景

1.技術領域

本發明一般涉及半導體加工，并且更具體涉及堆疊半導體芯片的熱管理結構及其組裝方法。

2.相關領域描述

堆疊半導體芯片設備向科學家和工程師提出大量設計和整合挑戰。常見問題包括在堆疊半導體芯片之間和在個別芯片和某一類型的電路板之間提供適當的電接口，所述電路板例如半導體芯片安裝到的母板或半導體芯片封裝基板。與堆疊半導體芯片相關的另一關鍵設計問題是熱管理。大多數電設備由于電阻損耗而散熱，且半導體芯片和裝載半導體芯片的電路板都不例外。仍對與堆疊半導體芯片相關的另一技術挑戰進行測試。

將裸半導體薄片轉變成芯片集，然后將所述芯片安裝在封裝上或其它板上涉及大量個別步驟。因為半導體芯片的加工和安裝通常以線性方式進行，即，各個步驟通常按特定順序執行，所以最好能夠在流程中盡早識別瑕疵部分。這樣，可識別瑕疵部分，使得它們不經受不必要的另外處理。在處理階段盡早識別瑕疵部分的經濟刺激在堆疊半導體芯片設備的設計和制造中充分展現。這是從制造堆疊半導體芯片設備的特定工藝流程包括許多涉及將多個單一半導體芯片連續安裝到電路板的制造步驟的事實中得出的。例如，如果安裝到載臺基板的第一半導體芯片在上面堆疊了幾個其它半導體芯片后才被認出有瑕疵，那么所有與后來安裝的芯片有關的材料加工步驟和材料可能都會浪費。

堆疊結構中半導體芯片的熱管理在一個或多個半導體芯片的所需電測試期間仍然是技術挑戰。堆疊結構中給定半導體芯片，不管是特定堆疊中第一個、中間的還是最后的半導體芯片，可能散熱使得需要進行有效熱管理來防止堆疊中的一個或所有半導體芯片熱散逸，或使得可能以接近或真實操作功率級和頻率來電測試堆疊中的一個或多個半導體芯片。

本發明旨在克服或減小一個或多個前述劣勢的效應。

發明概述

根據本發明的實施方案的一個方面，提供一種包括將第一半導體芯片耦接到第一基板的制造方法。第一基板包括第一孔徑。熱管理設備通過第一孔徑與第一半導體芯片熱接觸放置。

根據本發明的實施方案的另一方面，提供一種包括將熱管理設備與半導體芯片設備的第一半導體芯片熱接觸放置的制造方法。半導體芯片設備包括耦接到第一半導體芯片的第一基板。第一基板具有第一孔徑。熱接觸是通過第一孔徑。

根據本發明的實施方案的另一方面，提供一種包括半導體芯片設備的裝置，所述半導體芯片設備具有耦接到第一基板的第一半導體芯片。第一基板包括第一孔徑。熱管理設備通過第一孔徑與第一半導體芯片熱接觸放置。

附圖簡述

在閱讀以下詳細描述且參照附圖后，本發明的前述優點和另外的優點將會變得顯而易見，在附圖中：

圖1是包括連接到插入器對面的半導體芯片的半導體芯片設備的示例性實施方案的剖視圖；

圖2是以更大放大倍率示出的圖1的部分；

圖3類似于圖1，但是是包括連接到插入器對面的半導體芯片且具有替代熱管理設備的半導體芯片設備的另一示例性實施方案的剖視圖；

圖4是從安裝有熱管理設備的電路板分解的示例性半導體芯片設備的剖視圖；

圖5是示例性半導體芯片設備在裝配初始階段的剖視圖；

圖6是類似于圖5的剖視圖，但是描繪了另外的裝配；

圖7是類似于圖6的剖視圖，描繪了示例性熱管理設備附接到半導體芯片設備；

圖8是描繪將示例性半導體芯片設備安裝到示例性電路板上的剖視圖；

圖9是包括連接到插入器對面的半導體芯片的半導體芯片設備的替代示例性實施方案的剖視圖；和

圖10是圖9描繪的插入器的示圖。

具體實施方式

公開了各種堆疊半導體芯片結構。所公開的實施方案將基板或電路板與孔徑合并來容納半導體芯片和/或熱管理設備中的一個的至少部分。熱管理設備可操作以從芯片堆疊中最低的半導體芯片散熱。孔徑減小堆疊的形狀因數而同時仍然提供熱管理。現將描述另外的細節。