改善散热特性的半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体装置，更详细地，涉及一种利用接合时所使用的内部连接器能够有效地将在三维叠层结构的半导体装置内部中产生的热向半导体装置的外部排放的改善散热特性的半导体装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体装置，更详细地，涉及一种利用接合时所使用的内部连接器能够有效地将在半导体装置内部中产生的热向半导体装置的外部排放的改善散热特性的半导体装置。
技术介绍
半导体集成电路的封装技术中的三维叠层封装是叠层多个相同存储量的芯片的封装，通常称为叠层芯片封装(StackChipPackage)。叠层芯片封装技术通过简单工序来叠层芯片，由此具有提高封装性能的同时能够降低制造成本，且容易进行批量生产的优点，相反，随着所叠层的芯片的数量以及大小的增加，具有用于封装内部的电连接的布线空间不足的缺点。即，现有的叠层芯片被制造为如下结构：在基板的芯片粘贴区域叠层粘贴多个芯片的前提下，为了电信号的交换而将各个芯片的接合垫与基板的导电回路的图案之间通过导线来连接，因此，在组件内部需要用于电缆接合的空间，并且还需要连接有导线的基板的导电回路图案的面积，这必然会导致半导体封装的尺寸增大。鉴于上述问题，作为叠层封装的一个例子，曾提出了利用硅通孔(Throughsiliconvia；TSV)的结构，最近利用在半导体芯片内形成由导电物质组成的贯通电极并通过所述贯通电极将半导体芯片电连接的方法。并且，作为制造叠层封装的另一个实施例，利用以金属垫来代替硅通孔(Throughsiliconvia；TSV)并直接接合金属垫的方式(Metaldirectbonding)或使用凸块(bump)来接合的方式等。如上所述，利用硅通孔(TSV)或者金属垫以及凸块来叠层多个芯片的现有的芯片叠层封装，随着集成度的提高会产生很多热量，但是由于不具有单独的散热装置，因此无法顺利地排放所产生的热，导致半导体装置的性能下降。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术所要解决的技术问题是提供一种改善散热特性的半导体装置，即在半导体装置中，能够利用芯片之间接合时所使用的内部连接器，有效地将在半导体装置内部的特定区域产生的热分散至整个半导体装置或者向半导体装置的外部排放，从而提高半导体装置的性能。(二)技术方案用于实现所述技术问题的本专利技术的一个实施例的改善散热特性的半导体装置，其特征在于，包括：第一半导体芯片，其包括用于形成在第一半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器(dummyconnector)；以及第二半导体芯片，其包括用于形成在第二半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器，且叠层在所述第一半导体芯片的上部，所述第一半导体芯片的虚拟连接器中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，所述第二半导体芯片中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，从所述半导体装置的热源产生的热通过所述虚拟连接器以及所述虚拟金属布线分散到整个所述半导体装置中。用于实现上述技术问题的本专利技术的另一个实施例的改善散热特性的半导体装置，其特征在于，包括半导体芯片，其包括用于形成在半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器，所述虚拟连接器中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，从所述半导体装置的热源产生的热通过所述虚拟连接器以及所述虚拟金属线分散到整个所述半导体装置中。(三)有益效果根据本专利技术的改善散热特性的半导体装置，利用芯片之间的结合时所使用的内部连接器将在半导体芯片的内部产生的热源(hotspot)分散到整个半导体装置中，具有能够防止半导体装置的性能下降的优点。并且，利用根据其他工艺目的或者设计需求来增设的虚拟连接器，能够更好地改善散热特性。附图说明图1是三维叠层结构的半导体装置的概略的剖视图。图2是示出在图1的三维叠层结构的半导体装置中的A-A’部分的俯视图。图3是表示在本专利技术的改善散热特性的半导体装置中基于虚拟连接器的散热过程的一个实施例的图。图4是表示在本专利技术的改善散热特性的半导体装置中基于虚拟连接器的散热过程的另一个实施例的图。图5是本专利技术的改善散热特性的半导体装置的剖视图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术进行更加详细的说明。图1是三维叠层结构的半导体装置的概略的剖视图，图2是示出在图1的三维叠层结构的半导体装置中的A-A’部分的俯视图。如图1及图2所示，本专利技术的改善散热特性的半导体装置具有在第一半导体芯片100的上部叠层有第二半导体芯片200的形状。此时，所述第一半导体芯片100和所述第二半导体芯片200包括内部连接器和虚拟连接器，第一半导体芯片100的内部连接器310a和虚拟连接器320a与第二半导体芯片200的内部连接器310b和虚拟连接器320b接合。连接器是如凸块、硅通孔(TSV)或金属垫等在三维叠层结构的半导体装置中能够将第一半导体芯片与第二半导体芯片电连接的部件的总称。此时，连接器分为实际使用于第一半导体芯片100与第二半导体芯片200之间的电路的构成的内部连接器310a、310b，和因工艺目的或者其他设计理由另外附加的虚拟连接器320a、320b。在平坦化工艺(CMP)或者接合工艺中，为了确保一致性，通常在绝缘膜内有规则地配置虚拟连接器。本专利技术的特征在于，利用虚拟金属线将附加配置的虚拟连接器320a、320b的下部相互连接，从而将在半导体芯片内部的特定区域产生的热分散到整个半导体装置中。尤其，当产生热量高度集中的热源(hotspot)时，由于无法避免半导体元件的劣化，因此如上所述的方式用于去除这种热源(hotspot)。图3和图4是表示在本专利技术的改善散热特性的三维叠层结构的半导体装置中基于虚拟连接器的散热过程的一个实施例的图。为了简化附图以及便于说明，省略了连接内部连接器310a的金属线的布线。参照图3可知，从热源330产生的热通过周边的虚拟金属线321a和虚拟连接器320a分散到周围，由此半导体装置内部的热源(Hotspot)会消失。参照图4，根据虚拟金属线321a的布线特性，传递至虚拟金属线321a和虚拟连接器320a的热能够重新通过周围的虚拟金属线和虚拟连接器进一步地分散(S1)。此时能够进一步提高散热特性。图5是本专利技术的改善散热特性的半导体装置的剖视图。如图5所示，本专利技术的改善散热特性的半导体装置包括第一半导体芯片100，以及叠层在第一半导体芯片100的上部的第二半导体芯片200。在第一半导体芯片100的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善散热特性的半导体装置，其特征在于，包括：第一半导体芯片，包括用于形成在第一半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器；以及第二半导体芯片，包括用于形成在第二半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器，且叠层在所述第一半导体芯片的上部，所述第一半导体芯片的虚拟连接器中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，所述第二半导体芯片的虚拟连接器中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，从所述半导体装置的热源所产生的热通过所述虚拟连接器以及所述虚拟金属线分散到整个所述半导体装置中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.14 KR 10-2013-00540901.一种改善散热特性的半导体装置，其特征在于，包括：
第一半导体芯片，包括用于形成在第一半导体基板上的回路的电
连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器；以及
第二半导体芯片，包括用于形成在第二半导体基板上的回路的电
连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器，且叠层在所述第一半导体
芯片的上部，
所述第一半导体芯片的虚拟连接器中的至少一个虚拟连接器通
过虚拟金属线的布线来相互连接，所述第二半导体芯片的虚拟连接器
中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，
从所述半导体装置的热源所产生的热通过所述虚拟连接器以及
所述虚拟金属线分散到整个所述半导体装置中。
2.根据权利要求1所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，所述内部连接器连接所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片
之间的信号。
3.根据权利要求1所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，所述内部连接器以及虚拟连接器是凸块、硅通孔或金属垫中的任
意一个。
4.根据权利要求1所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，所述第一半导体基板和所述第二半导体基板具有将分散到整个所
述半导体装置中的热向外部排放的功能。
5.根据权利要求1所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，在所述第一半导体基板和所述第二半导体基板中的至少一个半导
体基板上还设置散热片。
6.根据权利要求1所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，在所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片中的至少一个半导
体芯片上还设置硅通孔，所述硅通孔与连接所述虚拟连接器的虚拟金

\t属线连接，将分散到整个所述半导体装置的热向外部排放。
7.根据权利要求6所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，在所述硅通孔的末端上还设置散热片。
8.根据权利要求6所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，所述虚拟金属线与所述硅通孔直接连接。
9.根据权利要求6所述的改善散热特性的半导体装置，其特征在
于，所述虚拟金属线通过所述第一半导体基板或所述第二半导体基板
与所述硅通孔间接地连接。
10.根据权利要求1所述的改善散热特性的半导体装置，其特征
在于，连接有所述虚拟连接器的虚拟金属线露出在所述第一半导体芯
片和所述第二半导体芯片中的至少一个半导体芯片的侧面。
11.根据权利要求10所述的改善散热特性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安熙均，安相旭，李龙云，郑喜灿，全圣天，
申请(专利权)人：株赛丽康，
类型：发明
国别省市：韩国;KR