一种半导体器件，所述半导体器件包括半导体芯片，所述半导体芯片具有：具有相对的第一和第二表面的第一硅衬底、被形成在所述第一表面处或所述第一表面中的半导体器件、被形成在所述第一表面处的多个第一接触焊盘、其被电耦合至所述半导体器件，所述第二表面上的导热材料层、以及部分贯通所述导热材料层而被形成的多个第一通孔。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请 本申请要求2014年4月23日提交的美国临时申请No. 61/983, 402的权益，并且 其以引用的方式被并入此处。
本专利技术涉及半导体器件的冷却。
技术介绍
近年来移动半导体已在处理能力和热生成两方面经历了巨大的增长。目前，用于 移动半导体的冷却方案处于其初期。尽管在该市场上存在许多鲁棒半导体冷却方案，它们 不是被设计用于移动设备并且是非常过时的。当前的冷却方案可以被概括为太重、太大、效 率不高、浪费材料并且在一些情况下消耗太多的能量。因此，需要小型的、轻重量的、低轮廓 的、效率高的、无源且高性能的现代移动散热器构造。 在半导体封装之上安装散热器是本领域已知的。例如参见美国专利8, 564, 114。 在所述半导体芯片被封装之后，大的金属散热器被附接在所述半导体芯片之上。通常使用 铜和/或铝构造所述散热器并且所述散热器并入热交换器的阵列。在所述散热器和所述半 导体芯片中间使用某个类型的高K热界面材料（HM)是非常典型的。所述通常具有大 约9的K值。然而，使用焊料作为所述HM来提高导热率也是已知的。焊料具有50的K值， 并且能够与铜和/或银相混合以提高所述K值直到大约80。然而，此解决方案对移动应用 而言不是有益的，在其处存在对热耗散解决方案中的最小化尺寸、重量、低效率、所用的材 料以及能量消耗的需要。
技术实现思路
通过如下这样的半导体器件解决前面所述的问题和需要：该半导体器件包括半导 体芯片，所述半导体芯片具有：具有相对的第一表面和第二表面的第一硅衬底、形成在所述 第一表面处或所述第一表面中的半导体器件、形成在所述第一表面处的被电耦合至所述半 导体器件的多个第一接触焊盘、所述第二表面上的一层导热材料、以及部分贯穿所述导热 材料层而形成的多个第一通孔。 通过查阅说明书、权利要求以及附图，本专利技术的其他目的和特征将变得显而易见。【附图说明】 图1A-1C是显示了具有冷却特征的半导体芯片的形成的横截面侧视图。 图2A-2C是显示了具有冷却特征的半导体芯片的可替代实施例的形成的横截面 侧视图。 图3是具有冷却特征的半导体芯片的可替代实施例的横截面侧视图。 图4是具有冷却特征的半导体芯片的可替代实施例的横截面侧视图。 图5A-5C是显示了具有冷却特征的半导体芯片的可替代实施例的形成的横截面 侧视图。 图6是具有冷却特征的半导体芯片的可替代实施例的横截面侧视图。 图7是具有冷却特征的半导体芯片的可替代实施例的横截面侧视图。 图8A-8E是显示了具有冷却特征的散热器的形成的横截面侧视图。 图9是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图10是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图11A-11D是显示了具有冷却特征的散热器的可替代实施例的形成的横截面侧 视图。 图12是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图13是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图14是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图15是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图16是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图17是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图18是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图19是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图20是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图21是具有冷却特征的散热器的可替代实施例的横截面侧视图。 图22是具有在半导体芯片器件之间省略的冷却特征的晶圆的顶视图。 图23是具有多行半导体芯片器件的晶圆的顶视图，所述半导体芯片器件具有逐 行基础上彼此正交的冷却特征图案。 图24是具有多行半导体芯片器件的晶圆的顶视图，所述半导体芯片器件具有逐 个器件基础上彼此正交的冷却特征图案。 图25A-2?是具有不同的冷却片配置的散热器的顶视图。【具体实施方式】 本专利技术包括用于直接在所述硅半导体衬底中形成冷却特征的技术和构造，在所述 硅半导体衬底上单独地或者与硅散热器相结合形成集成电路。 图1A-1C示出了根据第一实施例的具有冷却特征的硅半导体器件的形成，该第一 实施例在所述半导体芯片的背侧上形成导热层特征。此层允许跨越所述半导体芯片的高导 热性。这样的层可以减少所述半导体芯片中的热点并且提高热耗散率（例如，热传导和辐 射）。图IA显示了一般半导体芯片10,其包括硅衬底12、形成在所述衬底12的顶面上或顶 面中的一个或多个半导体器件14、以及形成在衬底12的顶面上的结合焊盘16,其被电耦合 至所述（一个或多个）半导体器件14,用于片外连接性。尽管图IA仅显示了具有其关联的 结合焊盘16的单个半导体器件14,应被理解的是：多个这样的器件被形成在单个晶圆上并 且随后被分离成单独的器件裸片。 钝化层18被沉积在所述半导体衬底12的底面上。此钝化层充当用于所述半导体 芯片10的扩散阻挡层。所述钝化层18可以通过在本领域中公知的溅射工艺而被沉积。所 述钝化层18的优选的厚度是0.Iym或更小。优选的钝化材料会具有高的导热率，诸如钨、 镍、铬以及前述材料的合金或本领域内公知的任何其他适合的钝化材料。具有高导热率的 一层材料20被沉积在所述钝化层18之上。所述导热层20提高了跨越所述半导体芯片的 导热率，因此减少了热点。诸如铜、银、石墨烯的材料、碳相关的材料或任何其他公知的导热 材料可以被使用。可以通过物理气相沉积（PVD)或针对所选材料的任何其他适合的工艺来 执行沉积。如果导热层20不能兼任结合层，则可以涂敷单独的结合层22。金属对金属结合 针对其导热性特性而言是优选的。如果使用铜，则可以使用通过热压结合工艺的传统的铜 对铜结合。如果使用银或铟，则可以使用银铟室温焊接工艺。所得到的结构在图IB中被显 不。 可以利用机械刀片划切设备、激光切割或任何其他适当的工艺在所述各个半导体 器件14及其相关联的结合焊盘1当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体芯片，包括：具有相对的第一和第二表面的第一硅衬底，被形成在所述第一表面处或所述第一表面中的半导体器件，被形成在所述第一表面处的多个第一接触焊盘，其被电耦合至所述半导体器件，所述第二表面上的导热材料层，以及部分贯通所述导热材料层而被形成的多个第一通孔。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：V奥加涅相，
申请(专利权)人：奥普蒂兹公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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