[發明專利]具有熱增強的三維IC封裝

在審

• 申請號: 202111661804.2
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114334949A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 權云星;魏小進;馬德胡蘇丹·K·延加爾;特克久·康
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H01L23/373;H01L23/367;H01L21/50
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 周亞榮;鄧聰惠

本公開涉及具有熱增強的三維IC封裝。一種IC內核包括適合于具有增強的熱控制和管理的三維IC封裝的溫度控制元件。溫度控制元件可以被形成為IC內核的整體部分，該整體部分可以在操作中時輔助IC內核的溫度控制。溫度控制元件可以包括散熱材料，該散熱材料設置在溫度控制元件中，以輔助消散由IC內核中的該多個設備在操作期間產生的熱能。

技術領域

本公開涉及具有熱增強的三維IC封裝。

背景技術

諸如平板電腦、計算機、復印機、數碼相機、智能電話、控制系統和自動柜員機等電子設備經常采用電子部件，諸如，由各種互連部件連接的芯片組件或集成電路(IC)內核。芯片組件或IC內核可以包括存儲器、邏輯、設備或其它IC內核。

IC內核或芯片組件對更高性能、更高容量和更低成本的需求已驅動對小型的并且更有能力的微電子部件的需求。此外，IC內核之間的分布和距離也變得越來越密集和靠近。芯片組件在操作期間的適當的熱管理和冷卻已變得越來越重要。

然而，由于IC封裝的空間限制，一些芯片組件的冷卻效率可能低于其它組件，從而導致過熱。這種過熱可能導致設備故障或電氣性能惡化。

發明內容

本公開涉及一種IC內核，該IC內核包括溫度控制元件。溫度控制元件可以是IC內核的整體部分，該整體部分可以在操作中時輔助IC內核的溫度控制。當這種具有溫度控制元件的IC內核被組裝在IC封裝中時，整個IC封裝的散熱效率進而得到提高。在一個示例中，一種集成電路(IC)內核包括襯底。溫度控制元件被形成在襯底的第一側上。多個設備結構被形成在襯底的第二側上。溫度控制元件被形成為IC內核的整體部分。

在一個示例中，第一側與第二側相對。活化層被形成在該多個設備結構與溫度控制元件之間。在一個示例中，溫度控制元件包括形成在基底結構中的多個通孔。通孔是具有嵌入在基底結構中的一個端部的盲通孔。這些通孔是具有形成在基底結構的外表面處的兩個端部的開放通孔。散熱材料被設置在基底結構中的通孔中。散熱材料包括導電材料、陶瓷材料、金屬-陶瓷復合材料、金屬合金材料、半導體材料、石墨、金剛石或有機材料中的至少一種。

在一個示例中，該多個通孔包括形成在基底結構的邊緣部分中的具有第一間距密度的第一組通孔。具有不同于第一間距密度的第二間距密度的第二組通孔形成在基底結構的中央部分中。基底結構包括硅。IC內核是專用集成電路(ASIC)。

該技術的另一方面涉及一種集成電路(IC)封裝。IC封裝包括設置在封裝襯底上的IC內核。IC內核具有設置在襯底的第一側上的溫度控制元件以及形成在襯底的第二側上的多個設備。一個或多個存儲器堆疊與IC內核相鄰而形成在封裝襯底上。熱分配(heatdistribution)設備被設置在IC內核上。

在一個示例中，溫度控制元件具有面向熱分配設備的上表面以及面向襯底的第一側的下表面。溫度控制元件包括形成在基底結構中的多個通孔。溫度控制元件包括設置在基底結構中的通孔中的散熱材料。散熱材料包括導電材料、陶瓷材料、金屬-陶瓷復合材料、金屬合金材料、半導體材料、石墨、金剛石或有機材料中的至少一種。

在一個示例中，該多個通孔包括形成在基底結構的邊緣部分中的具有第一間距密度的第一組通孔。具有不同于第一間距密度的第二間距密度的第二組通孔形成在基底結構的中央部分中。基底結構包括硅。

該技術的又一方面涉及一種用于在IC內核中制造溫度控制元件的方法。該方法包括：從襯底的第一側減小厚度，其中襯底具有第一側以及與第一側相對的第二側，其中第二側具有形成在其上的多個設備；以及將溫度控制元件結合在襯底的第一側上。

在一個示例中，溫度控制元件包括形成在硅基底結構中的多個通孔。

附圖說明

圖1描繪了根據本公開的方面的IC封裝的截面圖。

圖2A到圖2B描繪了根據本公開的方面的具有包括溫度控制元件的IC內核的IC封裝的截面圖。