【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件制造,尤其涉及用于加速高性能的半导体器件中的热耗散的方法和结构。本专利技术更尤其涉及利用改进的热传导将散热芯片连接到器件芯片。
技术介绍
半导体器件的性能不断提高,与此同时,在操作期间产生的过多热量也不断增加。随着单个器件的尺寸不断减小,在缩小的区域中产生更多的热量,热耗散问题已经成为影响器件性能的关键因素。为了有效地冷却器件芯片,一般在器件芯片的背面连附一个散热器芯片。图1表示半导体模块的常规结构,其中器件芯片1(在其前表面附近具有在区域1a中制造的实际器件)面朝下并电连接到衬底2;若干个C4连接器3(受控压缩的芯片连接器)形成器件和衬底之间的互连。热传导材料层4被施加于器件芯片1的背面上;该层用于把散热器芯片5连附于器件芯片上。如图1所示,散热器芯片5一般比器件芯片1大。用于散热器芯片5的常规材料是SiC。在层4中使用的用于连附散热器到芯片上的常规材料是热膏。热膏层的厚度一般为50-100φm。热膏的热导最好是0.05W/cmEC,其不允许从芯片到散热器的高效热传递。已使用焊料作为层4的替换材料;焊料比热膏具有较好的热导(大约0.2W/cmEC),但是其物理性能使得其在器件制造中用于这个目的时没有吸引力。需要一种用于连附散热器芯片到器件芯片上的方法和结构,其中连附层4比热膏具有高得多的热导。此外,期望这种连附层的制造以及散热器与器件芯片的连接被容易地结合在常规器件制造工艺中。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种使用包括平面铜膜和/或包括铜柱的膜的连附层将散热器连附到器件芯片上的处理,满足了上述需要。按照本专利技术,这是通过利用 ...
【技术保护点】
一种用于提供半导体器件芯片的热耗散的方法,所述器件芯片具有在其附近形成生热元件的前面并具有背面,所述方法包括以下步骤:提供散热器;在所述芯片的背面上形成第一金属的第一层;在所述散热器的前面上形成所述第一金属的第二层; 在所述第一层和第二层的至少一个上形成和所述第一金属不同的第二金属的第三层;以及在键合处理中键合所述第一层、第二层和第三层,其中所述第三层在所述第一层和所述第二层之间,从而形成包括所述第一金属和第二金属的合金的键合层,所述键合 层提供从芯片到散热器的导热通路,其具有范围为大约1.0W/cmEC到大约4W/cmEC的热导。
【技术特征摘要】
US 2005-1-14 10/905,6431.一种用于提供半导体器件芯片的热耗散的方法,所述器件芯片具有在其附近形成生热元件的前面并具有背面,所述方法包括以下步骤提供散热器;在所述芯片的背面上形成第一金属的第一层;在所述散热器的前面上形成所述第一金属的第二层;在所述第一层和第二层的至少一个上形成和所述第一金属不同的第二金属的第三层;以及在键合处理中键合所述第一层、第二层和第三层,其中所述第三层在所述第一层和所述第二层之间,从而形成包括所述第一金属和第二金属的合金的键合层,所述键合层提供从芯片到散热器的导热通路,其具有范围为大约1.0W/cmEC到大约4W/cmEC的热导。2.如权利要求1所述的方法,其中所述第一金属是铜,第二金属是锡,所述键合步骤在不大于大约400EC的温度下进行,以形成铜和锡的共晶合金。3.如权利要求1所述的方法,其中所述散热器是硅和碳化硅(SiC)之一。4.一种用于提供半导体器件芯片的热耗散的方法,所述器件芯片具有在其附近形成生热元件的前面并具有背面,所述方法包括以下步骤提供散热器;在(i)所述散热器的前面和(ii)所述器件芯片的背面之一上形成介电材料的第一层;形成通过所述第一层的多个开孔;利用金属填充所述开孔,从而形成通过所述第一层延伸的金属柱;在未在其上形成所述第一层的(i)所述散热器的前面和(ii)所述器件芯片的背面之一上形成第二金属层;在键合处理中键合所述第一层和所述第二层,从而形成键合层,其中所述金属柱接触所述第二层,所述键合层提供从芯片到散热器的导热通路。5.如权利要求4所述的方法,其中所述介电材料是聚酰亚胺,所述金属是铜。6.如权利要求4所述的方法,其中所述散热器是硅和碳化硅(SiC)之一。7.如权利要求4所述的方法,其中所述键合处理在不大于大约400EC的温度下进行。8.如权利要求4所述的方法,其中所述金属柱排列在阵列中,所述阵列具有和器件芯片的背面的面积一致的面积。9.如权利要求4所述的方法,其中所述第一层形成在散热器的前面上,所述第二层形成在器件层的背面上。10.如权利要求4所述的方法,其中所述第一层形成在器件层的背面上,所述第二层形成在散热器的前面上。11.如权利要求4所述的方法,还包括在形成第一层之前形成和散热器的前面接触的第三金属层的步骤,使得随后在所述第三层上形成所述第一层,所述金属柱与所述第二层和第三层接触,所述键合层包括所述第一层、第二层和第三层。12.如权利要求11所述的方法,其中所述金属是铜,所述键合层提供从芯片到散热器的导热通路,具有大约4W/cmEC的热导。13.如权利要求4所述的方法,其中所述金属被表征为第一金属,该方法还包括在所述键合步骤之前在所述第二层上形成和所述第一金属不同的第二金属的第三层的步骤,使得在所...
【专利技术属性】
技术研发人员:H伯恩哈德波格,
申请(专利权)人:国际商业机器公司,
类型:发明
国别省市:US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。