[發明專利]半導體裝置Tj溫度的矯正、測量和控制

有效

• 申請號: 201380027610.4
• 申請日: 2013-05-01
• 公開（公告）號: CN104335055B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: D.哈南;E.雷德馬德;I.德羅爾
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技有限責任公司
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01R31/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 邱軍,焦玉恒

技術領域

本技術涉及半導體裝置。

背景技術

便攜式消費電子產品需求的強力增長正驅動著高容量存儲裝置的需求。非易失性半導體存儲裝置，例如閃存存儲卡正日趨廣泛使用，以滿足數字信息存儲和交換的日益增長需求。其便攜性、多功能性、堅固的設計以及高可靠性和大容量使這樣的存儲裝置適用于各種電子裝置，包括例如數碼照相機、數字音樂播放器、視頻游戲控制器、PDA和蜂窩電話。

雖然已知大量的封裝構造，但是閃存儲存卡通常制備為系統化封裝(SiP)或者多芯片模塊(MCM)，其中多個裸芯堆以疊構造安裝于基板上。傳統半導體封裝體20(不含模塑料)的側視圖如現有技術的圖1和圖2所示。典型的封裝體包括多個安裝于基板26的半導體裸芯。示出了三個裸芯24、26和28，但是在以后的示例中封裝體也可以包括更多或者更少的裸芯。在封裝體用作存儲卡或者用在存儲卡中的情況下，半導體裸芯的一個或者多個(例如裸芯24和26)可以是非易失性存儲器裸芯，裸芯的一個(例如裸芯28)可以是控制器裸芯，例如ASIC。已知可以將半導體裸芯有偏移地疊置(圖1的現有技術)或者以由分隔層34隔開的堆疊構造疊置(圖2的現有技術)。盡管未顯示在圖1和圖2中，半導體裸芯形成有裸芯上表面的裸芯鍵合墊。

基板28可以由夾設在上導電層和下導電層之間的電子絕緣芯形成。可以蝕刻上導電層和/或下導電層以形成包括電引線和接觸墊的導電圖案。可以將引線鍵合焊在半導體裸芯22、24和26的裸芯鍵合墊與基板28的接觸墊之間，以電耦合半導體裸芯和基板。基板上的電引線繼而在裸芯和主機裝置之間設置電通道。裸芯和基板之間的電連接一經建立，將集合體包封在模塑料中，以提供保護性封裝體。

隨著半導體封裝體做得更小以及功率要求增加，封裝體中半導體裸芯的過熱成為重要關注。特別地，現有控制裸芯嵌有高功率晶體管和其他在裸芯中導致局部熱點的組件。增加的熱顯著增加這些組件的老化以及影響正常運行和同一裸芯上緊鄰區域內的電路老化。另外，裸芯上的高度非均勻的溫度分布進一步地帶來裸芯中的熱力學應力。其結果是裸芯壽命減少。

局部熱點也對在包括控制器裸芯的封裝體中的其他裸芯和組件的運行有害。此問題在堆疊裸芯存儲封裝體的情況下尤為嚴重，其中控制器裸芯直接堆疊在最上層存儲器裸芯的上方(如現有技術的圖1和2所示)。存儲器裸芯極大地受到溫度變化的影響，所連接的控制器裸芯的過熱可能引起在控制器裸芯附近的裸芯堆疊中的一個或者多個存儲器裸芯的性能下降。包含這些裸芯的封裝體通常能通過標準篩選測試，但是在消費者或者終端用戶的不可接受的短時間使用中失效。

識別熱點的一個問題在于不是所有的半導體裸芯具有在相同位置或者相同程度的熱點。半導體裸芯的制備的多個步驟的每一步都具有一些程度的差異。因此，例如埋設在半導體裸芯中的不同電跡線可能在裸芯與裸芯之間寬窄不同。窄的跡線段將導致高電阻和通過該段的高溫。半導體裸芯也可以還包括將電源電壓轉化為工作電壓的功率調節器。由于工藝的差異，這些調節器中的一些可能更低效，因此比其它調節器更熱地運行。

附圖說明

圖1和圖2是兩種傳統半導體封裝體設計的現有技術的側視圖，其中省略了模塑料。

圖3是包括發熱組件的半導體裸芯的俯視圖。

圖4是顯示在裸芯x-y平面上裸芯局部發熱的半導體裸芯的熱圖。

圖5是溫度傳感器陣列的第一實施例的俯視圖，該溫度傳感器陣列可設置在半導體裸芯中用于半導體裸芯的Tj掃描。

圖6是溫度傳感器陣列的第二實施例的俯視圖，該溫度傳感器陣列可設置在半導體裸芯中用于半導體裸芯的Tj掃描。

圖7和圖8分別是根據本技術實施例的半導體封裝體的側視圖和俯視圖，該半導體封裝體在封裝之前，包括用于從封裝體中的裸芯上的熱點散熱的散熱片。

圖9和圖10分別是根據本技術實施例的半導體封裝體的側視圖和俯視圖，該半導體封裝體在封裝之前，包括第一裸芯的熱點懸于安裝在第一裸芯上的第二裸芯上的裸芯構造。

圖11和圖12分別是根據本技術實施例的在封裝之前的半導體封裝體的側視圖和俯視圖。

圖13是根據本技術實施例的在封裝之后的半導體封裝體的側視圖。

具體實施方式

參照圖3至圖13描述實施例，圖3至圖13涉及半導體裝置，例如半導體裸芯，包括當裸芯運行時在半導體裸芯的一個或者多個位置掃描結溫Tj的嵌入式溫度傳感器。溫度傳感器可以被嵌入為包括多行和多列的陣列。或者溫度傳感器也可以嵌入在與裸芯內的預計會大量發熱的組件相符的位置。