三维集成器件及其形成方法技术

本发明专利技术涉及一种三维集成器件及其形成方法。所述三维集成器件包括由至少两层芯片堆叠而成的堆叠体以及键合于堆叠体的第一表面的载片，所述堆叠体的第一表面形成有导热沟槽，所述载片具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔分别露出导热沟槽的长度方向上的第一端和第二端，所述第一通孔为散热液体的入口，所述第二通孔为散热液体的出口。所述三维集成器件可以利用散热液体在所述导热沟槽中的流动带走热量进行散热，达到对器件降温的目的，导热效率更高，散热能力强，可以减少三维集成器件内部热量蓄积的风险，有助于提升三维集成器件的性能。三维集成器件的性能。三维集成器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
三维集成器件及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种三维集成器件及其形成方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路对于大数据处理能力需求的日益增长，摩尔定律逼近极限，器件尺寸微缩变得越来越困难，三维集成技术成为了后摩尔时代继续提升PPAC(performance，power，area，cost)的有效方案。
[0003]对于三维集成器件而言，随着内部堆叠的层数上升，在工作过程中产生的热量会骤然增加。如果热量不能及时导出，热量累积会严重影响器件的工作性能。
[0004]现有技术中，在制作三维集成器件时，先使多个芯片堆叠并将形成的堆叠结构接合至电路基板，之后在远离电路基板一侧的堆叠结构表面制作导热层，并在导热层上覆盖散热金属片，其目的在于，使器件内部产生的热量通过所述导热层传导至所述金属散热片，再通过所述金属散热片与空气之间的热交换进行散热。通过金属散热片与空气进行热交换，可以自然散热，也可以另外通过加速空气流动的方式实现“强制风冷”，但是，无论是自然散热还是“强制风冷”，由于导热效率较低，散热能力有限，仍可能导致三维集成器件内部热量蓄积，对于三维集成器件的正常工作不利。

技术实现思路

[0005]为了提高三维集成器件的散热能力，本专利技术提供一种三维集成器件以及一种三维集成器件的形成方法。
[0006]一方面，本专利技术提供一种三维集成器件，所述三维集成器件包括由至少两层芯片堆叠而成的堆叠体以及载片，所述堆叠体具有相背的第一表面和第二表面，其中，所述第一表面形成有导热沟槽，所述导热沟槽的长度方向平行于所述第一表面；所述载片键合于所述堆叠体的第一表面，所述载片具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔露出所述导热沟槽的长度方向上的第一端，所述第二通孔露出所述导热沟槽的长度方向上的第二端，其中，所述第一通孔为散热液体的入口，所述第二通孔为散热液体的出口。
[0007]可选地，所述第一通孔的位于背离所述堆叠体一端的开口不高于所述第一通孔周围的所述载片表面；所述第二通孔的位于背离所述堆叠体一端的开口不高于所述第二通孔周围的所述载片表面。
[0008]可选地，所述第二表面形成有焊料凸块，所述焊料凸块与所述堆叠体内部的电路连接。
[0009]可选地，所述三维集成器件还包括电路基板，所述电路基板具有焊盘，其中，通过所述焊料凸块与相应的所述焊盘焊接，所述堆叠体接合至所述电路基板。
[0010]可选地，所述堆叠体包括第一芯片层，所述第一芯片层包括第一衬底以及形成于所述第一衬底正面的电子元器件，其中，所述导热沟槽形成于所述第一衬底的与所述正面相背的背面。
[0011]可选地，所述电子元器件包括逻辑器件和/或存储器件。
[0012]可选地，所述导热沟槽的所述第一端和所述第二端之间具有一个或多个通道路径。
[0013]可选地，所述堆叠体中，每层芯片包括一个或者多个芯片。
[0014]一方面，本专利技术提供一种三维集成器件的形成方法，所述形成方法包括：
[0015]堆叠至少两层芯片以形成一堆叠体，所述堆叠体具有相背的第一表面和第二表面；
[0016]在所述第一表面形成导热沟槽，所述导热沟槽的长度方向平行于所述第一表面，所述导热沟槽在长度方向上具有第一端和第二端；
[0017]在一载片表面形成第一凹槽和第二凹槽；
[0018]将所述堆叠体与所述载片键合，其中，所述第一凹槽与所述导热沟槽的第一端相对，所述第二凹槽与所述导热沟槽的第二端相对；
[0019]移除所述第一凹槽和所述第二凹槽的底部，使所述第一凹槽形成第一通孔，所述第二凹槽形成第二通孔，所述第一通孔露出所述导热沟槽的所述第一端，所述第二通孔露出所述导热沟槽的所述第二端，其中，所述第一通孔为散热液体的入口，所述第二通孔为散热液体的出口。
[0020]可选地，通过减薄或者刻蚀所述载片来移除所述一凹槽和所述第二凹槽的底部。
[0021]可选地，在移除所述第一凹槽和所述第二凹槽的底部之前，所述形成方法还包括：在所述第二表面形成焊料凸块，所述焊料凸块与所述堆叠体内部的电路连接；以及将所述堆叠体接合至一电路基板，所述电路基板具有焊盘，其中，所述焊料凸块与相应的所述焊盘焊接。
[0022]本专利技术提供的三维集成器件包括由至少两层芯片堆叠而成的堆叠体以及键合于所述堆叠体的第一表面的载片，其中，所述堆叠体的第一表面形成有导热沟槽，所述载片具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔露出所述导热沟槽的长度方向上的第一端，所述第二通孔露出所述导热沟槽的长度方向上的第二端，所述第一通孔为散热液体的入口，所述第二通孔为散热液体的出口。较现有技术采用的贴附金属散热片的散热方式，所述三维集成器件可以利用散热液体在所述导热沟槽中的流动带走热量进行散热，达到对器件降温的目的，导热效率更高，散热能力强，可以减少三维集成器件内部热量蓄积的风险，有助于提升三维集成器件的性能。
[0023]本专利技术提供的三维集成器件的形成方法与本专利技术的三维集成器件属于同一构思，具有相同或相近的优点。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例的三维集成器件的形成方法的流程示意图。
[0025]图2是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中堆叠体的剖面示意图。
[0026]图3是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中在堆叠体的第一表面形成导热沟槽后的剖面示意图。
[0027]图4是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中在堆叠体的第一表面形成的导热沟槽的模拟平面图。
[0028]图5是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中在载片表面形成第一凹槽和第二凹槽后的剖面示意图。
[0029]图6是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中在载片表面形成的第二凹槽和第二凹槽的模拟平面图。
[0030]图7是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中堆叠体与载片键合后的剖面示意图。
[0031]图8是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中键合后的堆叠体与载片以及导热沟槽的模拟剖面图。
[0032]图9是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中在堆叠体的第二表面形成焊料凸块后的剖面示意图。
[0033]图10是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中将堆叠体接合至电路基板后的剖面示意图。
[0034]图11是本专利技术一实施例的三维集成器件的形成方法中移除第一凹槽和第二凹槽的底部后的剖面示意图。
[0035]图12是本专利技术一实施例的三维集成器件的剖面示意图。
具体实施方式
[0036]以下结合附图和具体实施例对本专利技术的三维集成器件及其形成方法作进一步详细说明。根据下面的说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。应当理解，说明书的附图均采用了非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。需要说明的是，本文所呈现的方法中各步骤的顺序并非必须是执行这些步骤的唯一顺序，一些所述的步骤可被省略和/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维集成器件，其特征在于，包括：由至少两层芯片堆叠而成的堆叠体，所述堆叠体具有相背的第一表面和第二表面，其中，所述第一表面形成有导热沟槽，所述导热沟槽的长度方向平行于所述第一表面；以及载片，键合于所述堆叠体的第一表面，所述载片具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔露出所述导热沟槽的长度方向上的第一端，所述第二通孔露出所述导热沟槽的长度方向上的第二端，其中，所述第一通孔为散热液体的入口，所述第二通孔为散热液体的出口。2.如权利要求1所述的三维集成器件，其特征在于，所述第一通孔的位于背离所述堆叠体一端的开口不高于所述第一通孔周围的所述载片表面；所述第二通孔的位于背离所述堆叠体一端的开口不高于所述第二通孔周围的所述载片表面。3.如权利要求1所述的三维集成器件，其特征在于，所述第二表面形成有焊料凸块，所述焊料凸块与所述堆叠体内部的电路连接。4.如权利要求3所述的三维集成器件，其特征在于，还包括：电路基板，具有焊盘，其中，通过所述焊料凸块与相应的所述焊盘焊接，所述堆叠体接合至所述电路基板。5.如权利要求1所述的三维集成器件，其特征在于，所述堆叠体包括第一芯片层，所述第一芯片层包括第一衬底以及形成于所述第一衬底正面的电子元器件，其中，所述导热沟槽形成于所述第一衬底的与所述正面相背的背面。6.如权利要求5所述的三维集成器件，其特征在于，所述电子元器件包括逻辑器件和/或存储器件。7.如权利要求1至6任一项所述的三维集...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晓晨，盛备备，叶国梁，胡胜，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：