[发明专利]具有减少扩散热阻的半导体堆叠组合件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别是指一种具有减少扩散热阻的半导体堆叠组合件及其制造方法。

背景技术

由于半导体技术已取得极大进展，因此集成电路(integrated circuit，IC)上可用的逻辑的数量和速度已有增加。因此，IC消耗更多功率。然而，所消耗功率越多，所产生的热也就越多。常规上，IC包括用于吸热和散热的装置，例如散热片。散热片为使用热接触来吸收和散发来自IC的热的物品。对于常规IC来说，散热片热耦合到小片的正面。对于倒装芯片安装式IC来说，散热片热耦合到小片的背面。散热片通常使用热糊剂而附接到IC上。术语“正面”表示IC小片的这样一个侧面，即，其经受大量的半导体处理，以使得在那个正面上制造电路和互连。背面与小片的正面相对。

对于倒装芯片式IC来说，举例来说，主要的除热路径是通过小片的背面，在背面附接散热片。热是通过以下几种机制来散发，包括：(1)到小片的背面且到散热片的垂直热传导；(2)通过小片的垂直热传导，以及散热片和热糊剂的基座内的侧向热传导(即，热扩散)；以及(3)到周围环境的热对流。第(2)项中的侧向热传导主要取决于小片面积与散热片底面积之间的比。工程师在估计具有散热片的倒装芯片式封装的热阻时，必须要考量扩散阻力(热阻)。散热片底面积与小片面积之间的比越高，扩散阻力越高。

IC上逻辑的速度和数量的增加已追过了输入/输出(I/O)连接的数目和性能。因此，IC小片堆叠技术已恢复对解决高性能系统的互连瓶颈的兴趣。在堆叠IC应用中，两个或两个以上IC垂直堆叠，且在其间形成互连。一种IC堆叠方法涉及将第二小片安装在第一小片的背面上。接着倒装芯片式安装/封装所述堆叠IC布置。接着将散热片附接到堆叠的小片上。在小片堆叠在IC背面上时，IC的热设计可能要折衷。举例来说，如果堆叠IC小片所占用的总面积小于初级IC的面积，那么存在额外扩散阻力分量。一个此类分量是归因于初级IC小片与堆叠小片之间的界面。另一个此类分量是归因于堆叠小片与散热片之间的界面。这些额外扩散阻力分量导致不良的热设计和较高的接面到封装的热阻。因此，此项技术中需要一种扩散热阻减少的半导体组合件及其制造方法。

发明内容

本发明的一方面涉及一种半导体装置。第一集成电路(IC)小片包括第一表面。至少一个额外IC小片各自包括顶面和底面。所述至少一个额外IC小片中的每一者的底面安装到第一IC小片的第一表面上。至少一个虚拟填充物各自包括顶面和底面。所述至少一个虚拟填充物中的每一者的底面安装到第一IC小片的第一表面上，与所述至少一个额外IC小片相邻。安装表面经配置以供与排热元件进行热接触。所述安装表面包括所述至少一个额外IC小片和所述至少一个虚拟填充物中的每一者的顶面。

本发明的另一方面涉及一种制造半导体组合件的方法。制造具有第一表面的第一集成电路(IC)小片。制造各自具有顶面和底面的至少一个额外IC小片。所述至少一个额外IC小片中的每一者的底面安装到第一IC小片的第一表面上。制造各自具有顶面和底面的至少一个虚拟填充物。所述至少一个虚拟填充物中的每一者的底面安装到第一IC小片的第一表面上，与所述至少一个额外IC小片相邻。将排热元件安装到所述至少一个额外IC小片和所述至少一个虚拟填充物中的每一者的顶面上。

本发明的另一方面涉及一种半导体组合件。半导体装置包括初级集成电路(IC)小片和安装在初级IC小片上的至少一个次级IC小片。排热元件包括基座，所述基座安装到所述半导体装置上，以使得所述至少一个次级IC小片中的每一者介于初级IC小片与排热元件之间。至少一个虚拟填充物与至少一个次级IC小片相邻，且各自将初级IC小片热耦合到排热元件。

附图说明

附图展示根据本发明的一个或一个以上方面的示范性实施例；然而，附图不应被理解为将本发明限于所展示的实施例，而是仅用于解释和理解而已。

图1是展示根据本发明的一个或一个以上方面的半导体组合件的示范性实施例的横截面图；

图2是展示根据本发明的一个或一个以上方面的半导体装置的一部分的示范性实施例的横截面图；

图3是展示根据本发明的一个或一个以上方面的半导体装置的一部分的另一示范性实施例的横截面图；

图4是描绘根据本发明的一个或一个以上方面的制造半导体组合件的方法的示范性实施例的流程图。

具体实施方式