本申请案涉及具有内部热障的半导体装置组合件和系统及其制造方法。半导体装置组合件具备第一半导体装置(例如，逻辑裸片或其它热产生装置)与第二半导体装置(例如，性能可在低温环境中改进的存储器裸片或其它装置)之间的热障材料层。所述热障材料层可减少由所述第一半导体装置产生的所述热量向所述第二半导体装置的所述传导。所述组合件还可包含一或多个导热结构，所述一或多个导热结构设置在衬底中所述第一半导体装置下，且配置成将来自所述第一半导体装置的所述热量从所述半导体装置组合件中传导出。合件中传导出。合件中传导出。
【技术实现步骤摘要】
具有内部热障的半导体装置组合件和系统及其制造方法
[0001]本公开大体上涉及半导体装置，且更确切地说，涉及具有内部热障的半导体装置组合件和系统及其制造方法。
技术介绍
[0002]包含存储器芯片、微处理器芯片和成像器芯片的封装的半导体裸片通常包含安装在衬底上且封入保护性覆盖物或用导热盖子覆盖的一或多个半导体裸片。在操作中，半导体裸片可产生热量，这可在装置的数目和其功率密度增加时造成封装设计的挑战。管理所产生热量的各种方法包含在半导体裸片上方提供散热结构，例如盖子或散热器，以辅助封装与其操作的环境之间的热交换。需要更好地管理由封装的半导体裸片产生的热量的额外方法。
技术实现思路
[0003]在一个方面中，本申请案提供一种半导体装置组合件，其包括：封装衬底；第一半导体装置，设置在封装衬底上方，所述第一半导体装置配置成在操作期间产生热量；第二半导体装置，设置在封装衬底上方；热障材料层，设置在第一半导体装置上方；和包封材料，至少部分地包封封装衬底、第一半导体装置和第二半导体装置，其中热障材料层配置成减少由第一半导体装置产生的热量向第二半导体装置的传导。
[0004]在另一方面中，本申请案进一步提供一种制造半导体装置组合件的方法，其包括：提供封装衬底；将第一半导体装置设置在封装衬底上方，所述第一半导体装置配置成在操作期间产生热量；将第二半导体装置设置在封装衬底上方；将热障材料层设置在第一半导体装置上方，所述热障材料层配置成减少由第一半导体装置产生的热量向第二半导体装置的传导；和利用包封材料至少部分地包封封装衬底、第一半导体装置和第二半导体装置。
[0005]在又一方面中，本申请案进一步提供一种半导体装置组合件，其包括：封装衬底；第一半导体装置，设置在封装衬底上方，所述第一半导体装置配置成在操作期间产生热量；第二半导体装置堆叠，设置在第一半导体装置上方；热障材料层，设置在第一半导体装置与第二半导体装置堆叠之间；和包封材料，至少部分地包封封装衬底、第一半导体装置和第二半导体装置，其中热障材料层配置成减少由第一半导体装置产生的热量向第二半导体装置的传导。
附图说明
[0006]图1为半导体装置组合件的简化示意性横截面图。
[0007]图2为根据本专利技术技术的实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。
[0008]图3为根据本专利技术技术的实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。
[0009]图4为根据本专利技术技术的实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。
[0010]图5为根据本专利技术技术的实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。
[0011]图6为根据本专利技术技术的实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。
[0012]图7为根据本专利技术技术的实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。
[0013]图8为展示包含根据本专利技术技术的实施例配置的半导体装置组合件的系统的示意图。
[0014]图9为说明根据本专利技术技术的实施例的制造半导体装置组合件的方法的流程图。
具体实施方式
[0015]下文描述半导体装置的若干实施例和相关联系统和方法的具体细节。相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的方法的合适阶段可在晶片级或在裸片级执行。因此，取决于其使用情境，术语“衬底”可指晶片级衬底或单分的裸片级衬底。此外，除非上下文另有指示，否则可使用常规的半导体制造技术来形成本文中所公开的结构。举例来说，可使用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、镀覆、无电镀覆、旋涂和/或其它合适的技术沉积材料。类似地，可例如使用等离子刻蚀、湿式刻蚀、化学机械平坦化或其它合适的技术来去除材料。
[0016]图1为示范性半导体装置组合件100的简化示意性横截面图。组合件100包含封装衬底101，多个半导体裸片设置在所述封装衬底101上方。在图1中所说明的特定布置中，组合件100包含第一类型(例如，逻辑裸片)的第一半导体裸片102和第二类型(例如，存储器裸片)的四个第二半导体裸片103a至103d的堆叠。第一半导体裸片102可通过多个互连件104(例如，一或多个焊球、铜柱、铜垫等)和底填充料材料105电连接到封装衬底101。四个第二半导体裸片103a至103d中的每一个可通过裸片附接膜(DAF)或晶片级非导电膜(NCF)106(例如，视情况包括各种非导电聚合物和/或b阶段环氧树脂中的任一个)连接到下部结构(例如，最下部第二半导体裸片103a连接到第一半导体裸片102和/或一或多个间隔件108，且剩余半导体裸片103b至103d连接到第二半导体裸片103a至103c中的下部半导体裸片)，且通过多个线接合107电连接到衬底101和/或彼此。裸片和封装衬底可至少部分地由包封材料109(例如，模制树脂等)包封。当集成到较大系统中时，组合件100可通过多个封装互连件110(例如，焊球)连接到另一装置(例如，系统级板)。
[0017]在图1的组合件100中，第一半导体裸片102可在操作期间产生显著地比第二半导体裸片103a至103d更多的热量，这归因于由逻辑裸片实现的更加功率密集的功能。尽管第二半导体裸片102可能能够在由此产生的热量所产生的高温下正确地操作，但由第一半导体裸片102产生的一些热量流动穿过的第二半导体裸片103a至103d可能不能够在类似高温下正确地操作。因此，为了避免不可靠操作，可能需要更缓慢地操作第一半导体裸片102以保持第二半导体裸片103a至103d在指定温度范围内操作。
[0018]为了解决此局限性，在下文描述的实施例中，半导体装置组合件可包含第一半导体装置(例如，逻辑裸片或其它热产生装置)与第二半导体装置(例如，性能可在低温环境中改进的存储器裸片或其它装置)之间的热障材料层。所述热障材料层可减少由第一半导体装置产生的热量向第二半导体装置的传导。
[0019]图2为根据本专利技术技术的实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。组合件200包含封装衬底201，多个半导体裸片设置在所述封装衬底201上方。在图2中所说明的特定布置中，组合件200包含第一类型(例如，逻辑裸片)的第一半导体裸片202和第二类
型(例如，存储器裸片)的四个第二半导体裸片203a至203d的堆叠。第一半导体裸片202可通过多个互连件204(例如，一或多个焊球、铜柱、铜垫等)和底填充料材料205电连接到封装衬底201。四个第二半导体裸片203a至203d中的每一个可通过DAF或NCF 206连接到下部结构(例如，最下部第二半导体裸片203a连接到第一半导体裸片202和/或一或多个间隔件208，且剩余半导体裸片203b至203d连接到第二半导体裸片203a至203c中的下部半导体裸片)，且通过多个线接合207电连接到衬底201和/或彼此。裸片和封装衬底可至少部分地由包封材料209(例如，模制树脂等)包封。当集成到较大系统中时，组合件200可通过多个封装互连件210(例如，焊球)连接到另一装置(例如，系统级板)。
[0020]为了改进组本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半导体装置组合件，其包括：封装衬底；第一半导体装置，设置在所述封装衬底上方，所述第一半导体装置配置成在操作期间产生热量；第二半导体装置，设置在所述封装衬底上方；热障材料层，设置在所述第一半导体装置上方；和包封材料，至少部分地包封所述封装衬底、所述第一半导体装置和所述第二半导体装置，其中所述热障材料层配置成减少由所述第一半导体装置产生的所述热量向所述第二半导体装置的传导。2.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述热障材料层与所述第一半导体装置的背侧直接接触。3.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述热障材料层与所述第二半导体装置的背侧直接接触。4.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述热障材料层包括氧化硅玻璃、四乙氧基硅烷TEOS、聚酰亚胺、陶瓷膜、陶瓷裸片或其组合。5.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述热障材料层具有小于5W/(m
·
K)的热导率κ。6.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述热障材料层具有2μm与50μm之间的厚度。7.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述热障材料层具有大体上类似于所述第一半导体装置、所述第二半导体装置或这两者的平面图区域。8.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述热障材料层具有大体上小于所述第一半导体装置的平面图区域。9.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其进一步包括一或多个导热结构，所述一或多个导热结构设置在所述衬底中所述第一半导体装置下，且配置成将来自所述第一半导体装置的所述热量从所述半导体装置组合件中传导出。10.根据权利要求9所述的半导体装置组合件，其中所述一或多个导热结构与所述第一半导体装置的任何电路电隔离。11.根据权利要求9所述的半导体装置组合件，其中所述一或多个导热结构包括铜、铝或其合金。12.根据权利要求9所述的半导体装置组合件，其中所述一或多个导热结构包括通孔、热管、金属插塞或其组合。13.一种制造半导体装置组合件的方法，其包括：提供封装衬底；将第一半导体装置设置在所述封装衬底上方，所述第一半导...
【专利技术属性】
技术研发人员：O，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：
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