使用W2W熔合接合将碳纳米纤维集成到半导体装置中的方法及设备制造方法及图纸

本公开涉及使用W2W熔合接合将碳纳米纤维集成到半导体装置中的方法及设备。一种包含用于热耗散的碳纳米纤维CNF的半导体装置组合件具有CNF层。模制化合物囊封所述CNF层以形成经囊封CNF层。所述模制化合物在所述经囊封CNF层内的个别邻近CNF之间延伸，且所述经囊封CNF层内的个别CNF的至少一部分的上边缘沿所述经囊封CNF层的上表面暴露。所述CNF层的所述上表面可移除地附接到载体晶片的底部表面。可移除地附接到载体晶片的底部表面。可移除地附接到载体晶片的底部表面。

【技术实现步骤摘要】
使用W2W熔合接合将碳纳米纤维集成到半导体装置中的方法及设备
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案含有与周卫(Wei Zhou)等人同时申请的标题为“使用W2W熔合接合将碳纳米纤维集成到半导体装置中的方法及设备(METHODS AND APPARATUS FOR INTEGRATING CARBON NANOFIBER INTO SEMICONDUCTOR DEVICES USING W2W FUSION BONDING)”的美国专利申请案相关的标的物。其公开内容以引用的方式并入本文中的相关申请案转让给美光科技公司(Micron Technology,Inc.)，并且由代理人案号010829
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9687.US00标识。


[0003]本技术涉及半导体装置封装。更特定来说，本技术的一些实施例涉及用于改进半导体装置及装置组合件的弹性及导热性的技术。

技术介绍

[0004]半导体裸片(包含存储器芯片、微处理器芯片、逻辑芯片及成像器芯片)可通过以网格图案在衬底上个别地或以裸片堆叠形式安装多个半导体裸片来组装。存储器芯片可制造在装置晶片中且接着被单切。组合件及芯片可用于移动装置、计算及/或汽车产品。显著热问题可源自将许多裸片堆叠在一起及/或在小封装或装置中包含多个裸片/芯片。需要稳健且高效的热分配器来防止半导体装置过热。

技术实现思路

[0005]一方面，本公开提供一种包含用于热耗散的碳纳米纤维的半导体装置组合件，其包括：碳纳米纤维(CNF)层；模制化合物，其囊封所述CNF层以形成经囊封CNF层，所述模制化合物在所述经囊封CNF层内的个别邻近CNF之间延伸；氧化硅(SiO)层，其跨越所述经囊封CNF层的底部表面延伸；及多个裸片堆叠，其形成在装置晶片上方，其中所述多个裸片堆叠囊封在第二模制化合物中，其中所述裸片堆叠及所述第二模制化合物的上表面接合到所述SiO层。
[0006]另一方面，本公开提供一种用于组装经囊封CNF层与装置晶片的方法，其包括：将多个裸片堆叠附接到装置晶片；施加模制材料以囊封所述多个裸片堆叠；以及将经囊封CNF层附接在包含所述裸片堆叠及所述模制材料的上表面的安装表面上方。
[0007]另一方面，本公开进一步提供一种包含用于热耗散的碳纳米纤维的半导体装置组合件，其包括：CNF层；模制化合物，其囊封所述CNF层以形成经囊封CNF层，所述模制化合物在所述经囊封CNF层内的个别邻近CNF之间延伸，且其中所述经囊封CNF层内的个别CNF的至少一部分的上边缘沿所述经囊封CNF层的上表面暴露；SiO层，其跨越所述经囊封CNF层的底部表面延伸；及裸片堆叠，其形成在存储器装置上方，其中所述裸片堆叠包含彼此附接的至少两个裸片，其中所述裸片堆叠囊封在第二模制化合物中，其中所述裸片堆叠及所述模制化合物的上表面接合到所述SiO层。
附图说明
[0008]参考以下图式可更好地理解本技术的许多方面。图式中的组件不一定按比例绘制。相反，将重点放在说明本技术的原理。
[0009]图1A及1B是根据本技术包含用模制化合物囊封的碳纳米纤维(CNF)层的半导体装置组合件的侧视横截面图。
[0010]图2是根据本技术的用于在毯覆式晶片(例如，半导体衬底)上制造(即生长)CNF层的方法的流程图。
[0011]图3A到3E说明根据本技术的使用图2的方法来生长及制造CNF层以形成CNF组合件的侧视横截面图。
[0012]图4是根据本技术的使用晶片对晶片技术来制造包含经囊封CNF层的存储器裸片(或其它芯片)的晶片的方法的流程图。
[0013]图5A到5G说明根据本技术的使用晶片对晶片技术制造半导体装置组合件的侧视横截面图。
[0014]图6是根据本技术的用于使用芯片对晶片技术来制造包含经囊封CNF层的多个半导体装置组合件的方法的流程图。
[0015]图7A到7D说明根据本技术的使用芯片对晶片技术来制造半导体装置组合件的侧视横截面图。
[0016]图8展示根据本技术的具有附接在经囊封CNF层上方的热分散器的混合存储器立方体(HMC)的裸片堆叠的实例。
[0017]图9是展示包含根据本技术的实施例配置的半导体装置组合件的系统的示意图。
具体实施方式
[0018]一般来说，碳纳米纤维(CNF)具有高导热性，即高于铜。CNF也极其强韧，且因此具有优异的机械性能。此外，CNF可携载非常高的电流密度。CNF的这些有利性质使其成为并入半导体封装中的理想材料。然而，为了具有可靠且对准的生长，生长CNF的工艺需要高温，即，至少或大于400摄氏度。因此，常规技术不允许直接在例如动态随机存取存储器(DRAM)的芯片上生长CNF，因为所述芯片不能够维持如此高的工艺温度。
[0019]为了克服常规技术的限制，本文描述用于在当前可用的半导体材料上且在将促进将CNF并入半导体封装的尺寸内生长CNF的方法及设备。在一些实施例中，CNF可生长在半导体衬底上的层中，例如(但不限于)硅衬底。硅衬底可承受生长CNF所需的极端热量。硅衬底可为标准晶片大小及形状，从而提供创建可容易地附接到其它晶片的CNF层的优势。
[0020]下文论述的实施例的预期优势包含通过提供包含CNF及模制化合物的强结构来实现的经改进机械性质。模制化合物在个别邻近CNF之间浸渍或流动，以增强强度、结构支撑及稳定。经囊封CNF层可减薄到所需厚度并暴露CNF的上边缘。此外，CNF与模制化合物的混合导热性仍然可高达600W/MK，因此大约比铜高两倍，且比硅高五倍。
[0021]另一优势是经囊封CNF层可直接附接到DRAM或其它晶片，例如用熔合接合或其它接合处理(例如，硅层的接合、氧化物到氧化物层的接合等)。在移除任何载体晶片之后，芯片可经单切以形成包含提供经改进热耗散的经囊封CNF层的DRAM或其它控制器、存储器装置、装置组合件等。
[0022]本文论述的实施例的另一预期优势包含形成包含CNF层的裸片堆叠。多个裸片堆叠可形成在重构晶片上，即包含多个存储器或其它芯片的晶片。晶片大小及形状的经囊封CNF可直接附接到裸片堆叠的顶部芯片，且接着可单切裸片堆叠。
[0023]本文公开众多特定细节以提供对本技术的实施例的透彻且具启发性的描述。然而，所属领域的技术人员将理解，所述技术可具有额外实施例，并且所述技术可在没有下面参考图1A到9描述的实施例的若干细节的情况下实践。举例来说，省略所属领域众所周知的半导体装置及/或封装的一些细节以便不使本技术模糊不清。一般来说，应理解，除本文公开的那些特定实施例之外的各种其它装置及系统可在本技术的范围内。
[0024]如本文中所使用，术语“垂直”、“横向”、“上”、“下”、“之上”及“之下”、“顶部”、“底部”可指代鉴于图中所展示的定向的半导体装置中的特征的相对方向或位置。举例来说，“上”、“最上”或“顶部”可指代定位成比另一特征更接近于页的顶部的特征。然而，这些术语应被广义解释为包含具有其它定向(例如其中顶部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含用于热耗散的碳纳米纤维的半导体装置组合件，其包括：碳纳米纤维CNF层；模制化合物，其囊封所述CNF层以形成经囊封CNF层，所述模制化合物在所述经囊封CNF层内的个别邻近CNF之间延伸；氧化硅SiO层，其跨越所述经囊封CNF层的底部表面延伸；及多个裸片堆叠，其形成在装置晶片上方，其中所述多个裸片堆叠囊封在第二模制化合物中，其中所述裸片堆叠及所述第二模制化合物的上表面接合到所述SiO层。2.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述装置晶片及所述经囊封CNF层的直径大约为12英寸或300cm。3.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述经囊封CNF层内的个别CNF的至少一部分的上边缘沿所述经囊封CNF层的上表面暴露。4.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述多个裸片堆叠中的每一者包含相等数目个裸片。5.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中聚合物层在所述SiO层与所述裸片堆叠及所述第二模制化合物的所述上表面之间延伸，其中所述聚合物层与所述SiO层彼此熔合接合。6.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中聚合物层在所述SiO层与所述裸片堆叠及所述第二模制化合物的所述上表面之间延伸，其中所述聚合物层与所述SiO层彼此冷焊接。7.根据权利要求6所述的半导体装置组合件，其中所述聚合物层具有在约0.5微米与2.0微米之间的厚度。8.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中囊封所述CNF层的所述模制化合物包括具有颗粒的环氧基液体化合物、不具有颗粒的环氧基液体化合物、颗粒化合物、薄膜基底填料、薄膜基化合物、树脂基囊封剂或聚合物中的至少一者。9.根据权利要求1所述的半导体装置组合件，其中所述经囊封CNF层的厚度小于或等于约200微米。10.一种用于组装经囊封碳纳米纤维CNF层与装置晶片的方法，其包括：将多个裸片堆叠附接到装置晶片；施加模制材料以囊封所述多个裸片堆叠；以及将经囊封碳纳米纤维CNF层附接在包含所述裸片堆叠及所述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫，B，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：