具有熱管理的堆疊半導體芯片設備制造技術

提供一種包括將熱管理設備（75）與半導體芯片設備（10）的第一半導體芯片（35）熱接觸放置的制造方法。所述半導體芯片設備包括耦接到所述第一半導體芯片的第一基板（60）。所述第一基板具有第一孔徑（70）。所述第一半導體芯片和所述熱管理設備中至少一個至少部分位于所述第一孔徑中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術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。本專利技術旨在克服或減小一個或多個前述劣勢的效應。專利技術概述根據本專利技術的實施方案的一個方面，提供一種包括將第一半導體芯片稱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。根據本專利技術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。根據本專利技術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，本專利技術的前述優點和另外的優點將會變得顯而易見，在附圖中:附圖說明圖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。具體實施例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。在下文所描述的附圖中，在相同元件出現在多于一個附圖中的情況下，通常重復參考數字。現參看附圖，并且具體參看圖1，示出半導體芯片設備10的示例性實施方案的剖視圖，半導體芯片設備10包括連接到插入器20的側面17的半導體芯片15和連接到插入器20的對面37的多個半導體芯片25、30和35。半導體芯片設備10的示例性結構和本文公開的替代物和本文公開的相關半導體芯片15、25、30和35并不依賴于半導體芯片或插入器的特定電子功能或特定類型。因此，半導體芯片15、25、30和35可以是電子產品中使用的無數種不同類型的電路設備中的任何設備，所述電子產品例如微處理器、圖形處理器、結合微處理器/圖形處理器、專用集成電路、存儲設備、例如激光的有源光學器件、無源光學器件等，且半導體芯片15、25、30和35可以是單核或多核或甚至是與另外的芯片橫向堆疊。另外，半導體芯片15、25、30和35中任一個或全部可被配置成具有或不具有一些邏輯電路的插入器，且插入器20可以是半導體芯片。因此，術語“芯片”包括插入器，且反之亦然。半導體芯片15、25、30和35和插入器20可能由例如硅或鍺的散裝半導體或例如絕緣體上硅材料的絕緣體上半導體材料或其它芯片或甚至絕緣材料構成。如果構建為專用插入器，那么插入器20可能由適于用于堆疊半導體芯片結構中的各種材料組成。例如，一些理想的屬性包括相對接近半導體芯片15、25、30和35的CTE的熱膨脹系數、易制性和熱導率。例如，示例性材料包括硅、鍺、藍寶石、金剛石、聚合物基體中的碳納米管等。半導體芯片15可通過多個互連結構45電連接到插入器20。互連結構45可以是導電柱、焊點或其它類型的互連件。半導體芯片25可類似地通過多個互連結構50連接到插入器20，互連結構50可以是導電柱、焊點或其它類型的互連件。虛線橢圓55外接插入器20、半導體芯片25、30和35和其它結構的部分。虛線橢圓55外接的部分將在圖2中以更大放大倍率示出。然而，在參看圖2之前，現將描述圖1的另外的細節。插入器20可安裝到基板或電路板60，且通過多個互連結構65電連接到基板或電路板60。互連結構65可以是導電柱、焊點或其它類型的互連件。本文公開的半導體芯片設備10的示例性結構不依賴于特定電子電路板功能。因此，電路板60可以是半導體芯片封裝基板、母板、電路板或幾乎任何其它類型的印刷電路板。雖然單片結構可用于電路板60，但是更典型的配置將使用堆積設計。在這方面，電路板60可由中央核心組成，所述中央核心上方形成一個或多個堆積層且下方形成另外一個或多個堆積層。核心本身可由一個或多個層堆疊形成。如果實施成半導體芯片封裝基板，那么電路板60中層的數目可從四到十六不等或更多，但是也可使用少于四個層。也可使用所謂的“無核”設計。電路板60的層可由絕緣材料組成，例如各種已知的穿插金屬互連件的環氧樹脂。可使用堆積以外的多層配置。可選地，電路板20可由已知陶瓷或適于封裝基板或其它印刷電路板的其它材料組成。電路板60具有許多導線和孔和其它結構(不可見)來在半導體芯片15、25、30和35之間和插入器20和例如另一電路板的另一設備之間提供電源、接地和信號傳輸。雖然最好能夠將例如半導體芯片25、30和35的一個或多個半導體芯片安裝到插入器20的側面37，但是所述結構必定增大半導體芯片設備10的總高度。所述高度增大在一些其它電子設備中半導體芯片設備10可用的空間有限的情況下可體現設計的復雜性。為了補償與具有連接到插入器20的側面35和40的半導體芯片相關的潛在高度增大，電路板60可能具有孔徑70，半導體芯片2本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.24 US 12/889,5901.種制造方法，其包括: 將第一半導體芯片(35)稱接到第一基板(60),所述第一基板包括第一孔徑(70);和 通過所述第一孔徑將熱管理設備(75、75’、75)與第一半導體芯片熱接觸放置。2.按權利要求1所述的方法，其中所述熱管理設備包括散熱器、均熱板或熱電冷卻器中的一個。3.按權利要求1所述的方法，其中所述第一半導體芯片和所述熱管理設備中的至少一個至少部分位于所述第一孔徑中。4.按權利要求1所述的方法，其包括將多個半導體芯片(25、30、35)耦接到所述第一基板。5.按權利要求4所述的方法，其中所述多個半導體芯片中的一個包括插入器(20)。6.按權利要求1所述的方法，其中所述第一基板包括電路板，所述方法包括將所述第一電路板耦接到第二電路板(85 )。7.按權利要求6所述的方法，其中所述第二電路板包括第二孔徑(95)，且所述熱管理設備至少部分位于所述第二孔徑中。8.按權利要求7所述的方法，其中將所述熱管理設備耦接到所述第二電路板。9.一種制造方法，其包括: 將熱管理設備與半導體芯片設備(10)的第一半導體芯片熱接觸放置；且 其中所述半導體芯片設備包括耦接到所述第一半導體芯片(60)的第一基板，所述第一基板包括第一孔徑(70)，且所述熱接觸是通過所述第一孔徑。10.按權利要求9所述的方法，其中所述熱管理設備包括散熱器、均熱板或熱電冷卻器中的一個。11.按權利要求9所述的方法，其中所述第一半導體芯片和所述熱管理設備中的至少一個至少部分位于所述第一孔徑中。12.按權利要求9所述的方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：
國別省市：