[發明專利]包含熱電路的半導體組合件及其制造方法

在審

• 申請號: 202010620583.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN112185912A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: C·H·育;O·R·費伊;仲野英一
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L21/48;H01L27/108
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王龍

本申請案涉及包含熱電路的半導體組合件及其制造方法。本文中揭示包含熱層的半導體組合件以及相關聯系統及方法。在一些實施例中，所述半導體組合件包括在襯底上方的一或多個半導體裝置。所述襯底包含經配置以沿著側向平面且跨所述襯底轉移熱能的熱層。使用一或多個熱連接器沿著非側向方向將所述熱能從所述半導體裝置轉移到石墨烯層。

(若干)相關申請案的交叉參考

本申請案含有與陳H.柳(Chan H.Yoo)及歐文R.費伊(Owen R.Fay)同時申請的標題為“包含垂直集成電路的半導體組合件及其制造方法(SEMICONDUCTOR ASSEMBLIESINCLUDING VERTICALLY INTEGRATED CIRCUITS AND METHODS OF MANUFACTURING THESAME)”的美國專利申請案的標的物，所述專利申請案轉讓給美光科技有限公司(MicronTechnology,Inc.)，且由代理人案號010829 9398.US00標識，且其全文以引用方式并入本文中。

技術領域

本技術涉及半導體裝置，例如存儲器裝置及處理器，且若干實施例涉及包含熱電路的半導體組合件。

背景技術

半導體制造的當前趨勢是制造用于計算機、手機、尋呼機、個人數字助理及許多其它產品的具有更高密度的組件的更小且更快的裝置。所有半導體裝置均產生熱量，且因此消散此熱量對于高性能裝置的最優且可靠操作來說是必需的。此外，隨著速度及組件密度增加，熱量成為許多產品中的限制因素。例如，產生80瓦特到100瓦特的高性能裝置可能無法在額定電平下操作或可能降級，除非消散一些熱量。因此，熱量消散是制造微特征裝置的重要設計因素。

圖1A是常規半導體裝置組合件100(“組合件100”)的俯視圖，且圖1B是沿著圖1A的線1B--1B截取的圖1A中所展示的組合件100的示意性橫截面視圖。一起參考圖1A及1B，組合件100包含附接到例如主板的組合件襯底102(例如，印刷電路板(PCB))的一或多個半導體裝置。組合件100包含一或多個模塊104，每一模塊104包含附接到模塊襯底108(例如，PCB)的一或多個半導體裝置106(例如，裸片或封裝)。模塊104包含例如雙列直插式存儲器模塊(DIMM)的存儲器模塊，所述存儲器模塊包含經由焊料附接到PCB的動態隨機存取存儲器(DRAM)芯片(例如，倒裝芯片)。

半導體裝置106在操作期間產生熱量。常規設計依賴于將熱能從半導體裝置106吸走并吸入周圍環境中的散熱器110。然而，散熱器110占用空間，由此顯著地增加裝置占據面積。散熱器110通過接觸表面轉移熱能，從而進一步增加復雜性。因此，除非接觸表面充分地及/或均勻地覆蓋半導體裝置106內的熱量產生位置，否則散熱片及散熱器會引起跨所述組件的非均勻溫度，這會隨時間推移導致結構變化或變形。此外，如圖1B中所展示，增加的密度通常減小半導體裝置106與散熱器110之間的分離距離。因而，由一個組件產生的熱量會影響相鄰組件，從而由于組件之間的連接而大大減少熱量消散。

其它常規組件通常不具有熱量消散組件。例如，用于半導體裝置106的載體，例如組合件襯底102及/或模塊襯底108，通常經配置以為裝置及/或裝置的電連接件提供結構附接/支撐。此類襯底或板通常包含被外層114包圍的芯112。芯112通常包含編織玻璃纖維(例如，FR-4)，其是熱絕緣體。另外，外層114通常包含也充當熱絕緣體的材料(例如，焊料掩模)。

發明內容

在一個方面中，本申請案提供一種半導體組合件，其包括：襯底；半導體裝置，其在所述襯底上方；及熱連接器，其在所述襯底與所述半導體裝置之間，所述熱連接器用于在所述襯底與所述半導體裝置之間轉移熱能；其中：所述襯底包含石墨烯層，所述石墨烯層經耦合到所述熱連接器且經配置以跨所述襯底沿著水平方向轉移所述熱能。