本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體集成電路，并且更具體地，涉及堆疊的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

堆疊的半導(dǎo)體器件，換言之，三維半導(dǎo)體集成電路，已經(jīng)被引入以減小器件和/或系統(tǒng)的尺寸。在堆疊的半導(dǎo)體器件中，電路被分布和集成在不同的半導(dǎo)體管芯中然后半導(dǎo)體管芯被垂直地堆疊。堆疊的半導(dǎo)體器件可以包括各種類型的半導(dǎo)體管芯，并且在正常操作過程中，半導(dǎo)體管芯的至少一個可能產(chǎn)生過量的熱。所述過量的熱會使堆疊的半導(dǎo)體器件的性能退化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式，一種堆疊的半導(dǎo)體器件包括多個半導(dǎo)體管芯和多個熱機(jī)械凸塊。半導(dǎo)體管芯在垂直方向上被堆疊。熱機(jī)械凸塊被布置在半導(dǎo)體管芯之間的凸塊層中。相比于在其它位置處，較少熱機(jī)械凸塊被布置在靠近半導(dǎo)體管芯中包括的熱源的位置處，或者在靠近熱源的位置處的熱機(jī)械凸塊的結(jié)構(gòu)不同于在其它位置處的熱機(jī)械凸塊的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式，一種制造堆疊的半導(dǎo)體器件的方法包括：在垂直方向上堆疊多個半導(dǎo)體管芯；將多個熱機(jī)械凸塊布置在半導(dǎo)體管芯之間的凸塊層中；以及基于半導(dǎo)體管芯中包括的熱源的位置，改變熱機(jī)械凸塊的位置或結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式，一種制造堆疊的半導(dǎo)體器件的方法包括：在多個半導(dǎo)體管芯中集成形成存儲器件的多個功能塊；在垂直方向上堆疊半導(dǎo)體管芯；將多個熱機(jī)械凸塊布置在半導(dǎo)體管芯之間的凸塊層中；以及根據(jù)半導(dǎo)體管芯中包括的熱源的位置，改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式，一種半導(dǎo)體器件包括：布置在襯底上的第一半導(dǎo)體管芯；布置在第一半導(dǎo)體管芯上的層；布置在襯底上的第二半導(dǎo)體管芯，其中第一半導(dǎo)體管芯、所述層和第二半導(dǎo)體管芯在垂直于襯底的上表面的方向上被順序布置；布置在第一半導(dǎo)體管芯中的熱源；布置在第二半導(dǎo)體管芯中并且靠近熱源的易受熱影響的區(qū)域；以及布置在所述層中的多個熱機(jī)械凸塊，其中靠近熱源的熱機(jī)械凸塊的數(shù)量少于遠(yuǎn)離熱源的熱機(jī)械凸塊的數(shù)量，或者靠近熱源的熱機(jī)械凸塊的特性不同于遠(yuǎn)離熱源的熱機(jī)械凸塊的特性。

附圖說明

通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，本發(fā)明構(gòu)思的以上及其它特征將被更加清楚地理解。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的制造堆疊的半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

圖3和4是每個示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖2的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖5的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖7的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖9的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

圖11、12、13和14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

圖15是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖16、17、18、19和20是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的制造圖15的半導(dǎo)體器件的方法的階段的剖視圖。

圖21是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖22是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在堆疊的半導(dǎo)體器件中的熱機(jī)械凸塊的布置的示意圖。

圖23是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括圖22的熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖24是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在堆疊的半導(dǎo)體器件中的熱機(jī)械凸塊的布置的示意圖。

圖25是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括圖24的熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖26是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在堆疊的半導(dǎo)體器件中的熱機(jī)械凸塊的布置的示意圖。

圖27是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括圖26的熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖28和29是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的半導(dǎo)體存儲器件的框圖。

圖30是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的示意圖。

圖31是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的存儲模塊的框圖。

圖32和33是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的堆疊的存儲器件的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖34是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的存儲系統(tǒng)的框圖。

圖35是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的用于描述存儲芯片的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖36是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的系統(tǒng)的示意圖。

圖37是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的移動系統(tǒng)的框圖。

圖38是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的計(jì)算系統(tǒng)的框圖。

具體實(shí)施方式

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的制造堆疊的半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。

參考圖1，多個半導(dǎo)體管芯在垂直方向上被堆疊(s100)。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯可以代表半導(dǎo)體襯底以及在半導(dǎo)體襯底上方和/或下方的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體管芯本身還可以被稱為半導(dǎo)體芯片。堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，堆疊的半導(dǎo)體管芯可以包括至少兩個相同的或同質(zhì)的半導(dǎo)體管芯。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，堆疊的半導(dǎo)體管芯可以包括至少兩個不同的或異質(zhì)的半導(dǎo)體管芯。例如，堆疊的半導(dǎo)體管芯可以包括至少一個在其中集成存儲單元的半導(dǎo)體管芯和至少一個在其中集成用于控制存儲單元的電路的半導(dǎo)體管芯。

多個熱機(jī)械凸塊(bump)被布置在半導(dǎo)體管芯之間的凸塊層中用于半導(dǎo)體管芯的機(jī)械支撐和熱傳遞(s300)。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，熱機(jī)械凸塊可以與信號凸塊區(qū)分開。信號凸塊是用于在堆疊的半導(dǎo)體管芯之間或者在堆疊的半導(dǎo)體管芯和外部設(shè)備之間傳遞電信號或功率的凸塊。熱機(jī)械凸塊是用于在堆疊的半導(dǎo)體管芯之間或者在堆疊的半導(dǎo)體管芯和外部設(shè)備之間傳遞熱或者用于支撐半導(dǎo)體管芯的堆疊結(jié)構(gòu)的凸塊。熱機(jī)械凸塊可以不被需要用于信號傳遞。

如果凸塊執(zhí)行傳遞信號或功率的功能，即使凸塊還提供熱傳遞和/或機(jī)械支撐的功能，它也被稱作信號凸塊。信號凸塊可以被電連接到諸如硅穿孔或穿透襯底通路(tsv)的垂直接觸。熱機(jī)械凸塊可以不被電連接到垂直接觸。根據(jù)需要，熱機(jī)械凸塊可以被連接到垂直接觸以提高熱傳遞效率。

基于半導(dǎo)體管芯中包括的熱源的位置，熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)被改變(s500)。熱機(jī)械凸塊的布置可以代表凸塊的數(shù)量或者密度，凸塊的布置形狀等。熱機(jī)械凸塊的結(jié)構(gòu)可以代表每個凸塊的尺寸、材料、形狀等。此外，布置和結(jié)構(gòu)可以包括形成在凸塊和半導(dǎo)體管芯的表面之間的凸塊墊(pad)。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，熱機(jī)械凸塊的數(shù)量或密度可以被減少或增加以減小或增加從包括熱源的半導(dǎo)體管芯的熱傳遞。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，形成熱機(jī)械凸塊的材料的導(dǎo)熱率可以被減小或增加以減小或增加從包括該熱源的半導(dǎo)體管芯的熱傳遞。結(jié)果，相對于凸塊層中的至少兩個凸塊層，每個凸塊層的熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)凸塊可以不同。

熱源代表半導(dǎo)體管芯的不斷消耗功率并且產(chǎn)生過量的熱的局部部分。例如，熱源可以包括使用在高頻率下切換的時鐘信號、鎖相環(huán)路等的電路。如果同質(zhì)半導(dǎo)體管芯被堆疊，則熱源可以不被考慮并且熱機(jī)械凸塊可以被均勻地布置在堆疊的半導(dǎo)體管芯之間的所有凸塊層中。堆疊的半導(dǎo)體器件的整體性能可以通過借助熱機(jī)械凸塊均勻地分散熱而提高。然而，如果易受熱影響的區(qū)域靠近熱源，則堆疊的半導(dǎo)體器件的整體性能可能由于熱傳遞而降低。例如，因?yàn)榇鎯卧臄?shù)據(jù)保持時間隨著操作溫度升高而減少，所以隨著操作溫度升高，存儲器件必須更頻繁地執(zhí)行刷新操作。于是由于執(zhí)行刷新操作花費(fèi)的時間增加，所以存儲器件的讀取和寫入操作的速度會降低。因此，過量熱可以通過熱機(jī)械凸塊被傳遞到存儲單元，從而使存儲器件的性能退化。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件和制造堆疊的半導(dǎo)體器件的方法可以通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)而有效分散來自熱源的過量的熱。熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以提高。

在下文中，垂直方向可以由z表示，彼此垂直并且垂直于該垂直方向z的兩個水平方向可以由x和y表示。垂直方向z可以包括向上方向+z和向下方向-z。

圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖，圖3和4是每個示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖2的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

參考圖2，堆疊的半導(dǎo)體器件stc1可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二和第三半導(dǎo)體管芯(die)sd1、sd2和sd3，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp。為了說明的方便，圖2示出三個半導(dǎo)體管芯10、20和30，但是更大數(shù)量的半導(dǎo)體管芯可以被堆疊。

信號凸塊sbmp可以在半導(dǎo)體管芯10、20和30之間傳遞電信號和/或功率。例如，信號凸塊sbmp可以被電連接到諸如穿透襯底通路stsv的垂直接觸。

熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被布置在半導(dǎo)體管芯10、20和30之間的第一和第二凸塊層15和25中，用于半導(dǎo)體管芯10、20和30的熱傳遞和機(jī)械支撐。

圖3示出與第一凸塊層15相應(yīng)的熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置dst1，圖4示出與第二凸塊層25相應(yīng)的熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置dst2。第一凸塊層15的布置dst1代表熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量或密度相對高的情況，并且第二凸塊層25的布置dst2代表熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量或密度相對低的情況。當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體管芯20包括熱源時，由于相比于在第一凸塊層15中，在第二凸塊層25中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量更小，所以從第二半導(dǎo)體管芯20傳遞到第三半導(dǎo)體管芯30的熱量少于從第二半導(dǎo)體管芯20傳遞到第一半導(dǎo)體管芯10的熱量。因此，在半導(dǎo)體管芯10、20和30之間傳遞的熱量可以通過相對于凸塊層15和25改變熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置或結(jié)構(gòu)而被調(diào)整。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式，在設(shè)計(jì)堆疊的半導(dǎo)體器件stc1中，熱機(jī)械凸塊tmbmp可以與熱源無關(guān)地均勻布置，于是，熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置和結(jié)構(gòu)可以基于熱源的位置被改變。

例如，圖3的布置dst1可以被設(shè)為基礎(chǔ)布置并且布置dst1可以被應(yīng)用于包括第一和第二凸塊層15和25的所有凸塊層。如果第二半導(dǎo)體管芯20包括熱源并且第三半導(dǎo)體管芯30包括易受熱影響的區(qū)域，則第二凸塊層25的布置可以從圖3的布置dst1變?yōu)閳D4的布置dst2。因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc1的整體性能可以通過改變熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置或結(jié)構(gòu)以減少從包括熱源的第二半導(dǎo)體管芯20向包括易受熱影響的區(qū)域的第三半導(dǎo)體管芯30的熱傳遞而被提高。

作為另一示例，圖4的布置dst2可以被設(shè)為基礎(chǔ)布置并且布置dst2可以被應(yīng)用于包括第一和第二凸塊層15和25的所有凸塊層。如果第二半導(dǎo)體管芯20包括熱源并且第一半導(dǎo)體管芯10不易受熱影響，則第一凸塊層15的布置可以從圖4的布置dst2變?yōu)閳D3的布置dst1。因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc1的整體性能可以通過改變熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置或結(jié)構(gòu)以增加從包括熱源的第二半導(dǎo)體管芯20向不受熱影響的第一半導(dǎo)體管芯10的熱傳遞而被提高。

圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖，圖6是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖5的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

參考圖5，堆疊的半導(dǎo)體器件stc2可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二、第三、第四和第五半導(dǎo)體管芯sd1(10)、sd2(20)、sd3(30)、sd4(40)和sd5(50)，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp。為了說明的方便，圖5示出五個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

信號凸塊sbmp可以在半導(dǎo)體管芯10、20、30、40和50之間傳遞電信號和/或功率。例如，信號凸塊sbmp可以被電連接到諸如穿透襯底通路stsv的垂直接觸。熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被布置在半導(dǎo)體管芯10、20、30、40和50之間的凸塊層中，用于半導(dǎo)體管芯10、20、30、40和50的熱傳遞和機(jī)械支撐。如圖5所示，凸塊層可以包括在第一半導(dǎo)體管芯10上的第一凸塊層11、12，在第二半導(dǎo)體管芯20上的第二凸塊層21、22，在第三半導(dǎo)體管芯30上的第三凸塊層31、32以及在第四半導(dǎo)體管芯40上的第四凸塊層41、42。為了描述的方便，凸塊層可以分別包括與熱源hs相應(yīng)或者靠近熱源hs的第一部分12、22、32和42以及除了第一部分12、22、32和42之外的第二部分11、21、31和41。

圖6示出與第一半導(dǎo)體管芯sd1上的第一凸塊層11、12相應(yīng)的熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置dst3。第二凸塊層21、22，第三凸塊層31、32和第四凸塊層41、42的布置可以與圖3的基礎(chǔ)布置dst1相同。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量可以在靠近熱源hs的區(qū)域處被減小為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量。例如，如圖5和6所示，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體管芯10包括熱源hs并且第二半導(dǎo)體管芯20包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，在第一凸塊層11、12中靠近熱源的區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被去除。因此，凸塊層中與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被去除以減少從包括熱源hs的第一半導(dǎo)體管芯10向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的第二半導(dǎo)體管芯20的熱傳遞，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc2的整體性能可以被提提高。

圖7是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖，圖8是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖7的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

參考圖7，堆疊的半導(dǎo)體器件stc3可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二、第三、第四和第五半導(dǎo)體管芯sd1(10)、sd2(20)、sd3(30)、sd4(40)和sd5(50)，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp。為了說明的方便，圖7示出五個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

圖8示出與第一半導(dǎo)體管芯sd1上的第一凸塊層11、12相應(yīng)的熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置dst4。第二凸塊層21、22，第三凸塊層31、32和第四凸塊層41、42的布置可以與圖3的基礎(chǔ)布置dst1相同。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量可以在靠近熱源的區(qū)域處被減小為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量。

例如，如圖7和8所示，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體管芯10包括熱源hs并且第二半導(dǎo)體管芯20包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，在第一凸塊層11、12中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度在靠近熱源hs的區(qū)域12處可以被減小為比在區(qū)域11處低。因此，在凸塊層中與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被減少以減小從包括熱源hs的第一半導(dǎo)體管芯10向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的第二半導(dǎo)體管芯20的熱傳遞，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc3的整體性能可以被提高。

其中熱機(jī)械凸塊tmbmp被去除的本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式參考圖5和6被描述并且其中熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量或密度被減小的本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式參考圖7和8被描述。在下文中，減少熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量的工藝可以包括去除熱機(jī)械凸塊tmbmp。

圖9是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖，圖10是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在圖9的堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置的示意圖。

參考圖9，堆疊的半導(dǎo)體器件stc4可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二、第三、第四和第五半導(dǎo)體管芯sd1(10)、sd2(20)、sd3(30)、sd4(40)和sd5(50)，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp。為了說明的方便，圖9示出五個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

圖10示出與第二半導(dǎo)體管芯sd2上的第二凸塊層21、22相應(yīng)的熱機(jī)械凸塊tmbmp的布置dst5。第一凸塊層11、12的布置可以與圖8的布置dst4相同并且第三凸塊層31、32和第四凸塊層41、42的布置可以與圖3的基礎(chǔ)布置dst1相同。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量可以在靠近熱源的區(qū)域處被減小為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量。另外，從包括易受熱影響的區(qū)域hvr的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量可以在與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域處被增加為比在其它區(qū)域中的大。

例如，如參考圖5到8描述的，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體管芯10包括熱源hs并且第二半導(dǎo)體管芯20包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，在第一凸塊層11、12中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度在靠近熱源hs的區(qū)域12處可以被減小為比在區(qū)域11處低。此外，如圖9和10所示，在第二凸塊層21、22中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度在與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域22處可以被增加為比在區(qū)域21處高。在第一凸塊層11、12中的區(qū)域12處的凸塊密度的減小是要抑制從熱源hs向易受熱影響的區(qū)域hvr的熱傳遞，并且在第二凸塊層21、22中的區(qū)域22處的凸塊密度的增加是要促進(jìn)從易受熱影響的區(qū)域hvr的熱分散。因此，在第一凸塊層中的區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被減少并且在第二凸塊層中的區(qū)域22處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被增加以降低在第二半導(dǎo)體管芯20中的易受熱影響的區(qū)域hvr的溫度，因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc4的整體性能可以被提高。

圖11、12、13和14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

參考圖11，堆疊的半導(dǎo)體器件stc5可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二、第三、第四和第五半導(dǎo)體管芯sd1(10)、sd2(20)、sd3(30)、sd4(40)和sd5(50)，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp。為了說明的方便，圖11示出五個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

第一凸塊層11、12，第二凸塊層21、22，第三凸塊層31、32和第四凸塊層41、42的布置可以與圖3的基礎(chǔ)布置dst1相同。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的導(dǎo)熱率可以在靠近熱源hs的區(qū)域處被減小為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的導(dǎo)熱率。

例如，如圖11所示，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體管芯10包括熱源hs并且第二半導(dǎo)體管芯20包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，在第一凸塊層11、12中靠近熱源hs的區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp_m的導(dǎo)熱率可以被減小為低于在第一凸塊層11、12中的區(qū)域11處的熱機(jī)械凸塊tmbmp的導(dǎo)熱率。當(dāng)由于對機(jī)械支撐的需要，熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量可以不被減少時，代替熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量或密度，熱機(jī)械凸塊tmbmp的導(dǎo)熱率可以被減小。因此，在凸塊層中與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp_m的導(dǎo)熱率可以被減小以減少從包括熱源hs的第一半導(dǎo)體管芯10向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的第二半導(dǎo)體管芯20的熱傳遞，因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc5的整體性能可以被提高。

參考圖12，堆疊的半導(dǎo)體器件stc6可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二、第三、第四和第五半導(dǎo)體管芯sd1(10)、sd2(20)、sd3(30)、sd4(40)和sd5(50)，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp。為了說明的方便，圖12示出五個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

第一凸塊層11、12和第二凸塊層21、22的布置可以與圖6和8的布置dst3和dst4中的一個相同，并且第三凸塊層31、32和第四凸塊層41、42的布置可以與圖3的基礎(chǔ)布置dst1相同。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z和向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度可以在靠近熱源hs的區(qū)域處被減小為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度。

例如，如圖12所示，當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體管芯20包括熱源hs并且第一和第三半導(dǎo)體管芯10和30分別包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，在第一凸塊層11、12和第二凸塊層21、22中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度可以在靠近熱源hs的區(qū)域12和22處被減小為比在區(qū)域11和21處低。因此，在凸塊層中與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域12和22處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被減少以減小從包括熱源hs的第二半導(dǎo)體管芯20向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的第一和第三半導(dǎo)體管芯10和30的熱傳遞，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc6的整體性能可以被提高。

參考圖13，堆疊的半導(dǎo)體器件stc7可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二、第三、第四和第五半導(dǎo)體管芯sd1(10)、sd2(20)、sd3(30)、sd4(40)和sd5(50)，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp。為了說明的方便，圖13示出五個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

第一凸塊層11、12，第二凸塊層21、22，第三凸塊層31、32和第四凸塊層41、42的布置可以與圖3的基礎(chǔ)布置dst1相同。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z和向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊的導(dǎo)熱率可以在靠近熱源hs的區(qū)域處被減小為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的導(dǎo)熱率。

例如，如圖13所示，當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體管芯20包括熱源hs并且第一和第三半導(dǎo)體管芯10和30分別包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，在第一凸塊層11、12和第二凸塊層21、22中靠近熱源hs的區(qū)域12和22處的熱機(jī)械凸塊tmbmp_m的導(dǎo)熱率可以被減小為低于在第一凸塊層11、12和第二凸塊層21、22中的區(qū)域11和21處的熱機(jī)械凸塊tmbmp的導(dǎo)熱率。因此，在凸塊層中與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域12和22處的熱機(jī)械凸塊tmbmp_m的導(dǎo)熱率可以被減小以減少從包括熱源hs的第二半導(dǎo)體管芯20向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的第一和第三半導(dǎo)體管芯10和30的熱傳遞，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc7的整體性能可以被提高。

參考圖14，堆疊的半導(dǎo)體器件stc8可以包括在垂直方向z上堆疊的第一、第二、第三、第四和第五半導(dǎo)體管芯sd1(10)、sd2(20)、sd3(30)、sd4(40)和sd5(50)，信號凸塊sbmp，熱機(jī)械凸塊tmbmp以及散熱器或散熱裝置70。為了說明的方便，圖14示出五個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

第一凸塊層11、12的布置可以與圖10的布置dst5相同，第二凸塊層21、22的布置可以與圖6和8的布置dst3和dst4中的一個布置相同，并且第三凸塊層31、32和第四凸塊層41、42的布置可以與圖3的基礎(chǔ)布置dst1相同。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量可以在靠近熱源hs的區(qū)域處被減小為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量。另外，從包括易受熱影響的區(qū)域hvr的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量可以在與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域處被增加為低于在其它區(qū)域中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的數(shù)量。

例如，如圖14所示，當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體管芯20包括熱源hs并且第三半導(dǎo)體管芯30包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，在第二凸塊層21、22中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度在靠近熱源hs的區(qū)域22處可以被減小為比在區(qū)域21處低。此外，在第一凸塊層11、12中的熱機(jī)械凸塊tmbmp的密度在與熱源hs相應(yīng)的區(qū)域12處可以被增加為比在區(qū)域11處高。在第二凸塊層21、22中的區(qū)域22處的凸塊密度的減小是為了抑制從熱源hs向易受熱影響的區(qū)域hvr的熱傳遞，并且在第二凸塊層11、12中的區(qū)域12處的凸塊密度的增加是為了促進(jìn)從熱源hs向散熱裝置70的熱分散。因此，在第二凸塊層21、22中的區(qū)域22處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被減少以減小從包括熱源hs的第二半導(dǎo)體管芯20向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的第三半導(dǎo)體管芯30的熱傳遞，并且在第一凸塊層11、12中的區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被增加以增加從包括熱源hs的第二半導(dǎo)體管芯20向散熱裝置70的熱傳遞，因此，堆疊的半導(dǎo)體器件stc8的整體性能可以被提高。

圖15是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

參考圖15，半導(dǎo)體器件可以包括穿過襯底100的通路結(jié)構(gòu)230、墊結(jié)構(gòu)260和280以及凸塊sbmp和tmbmp。半導(dǎo)體器件還可以包括第一、第二、第三和第四絕緣中間層160、180、240和270，電路元件，布線190和接觸插塞170。

襯底100可以包括硅、鍺、硅鍺或iii-v化合物，例如gap、gaas、gasb等。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，襯底100可以是絕緣體上硅(soi)襯底或者絕緣體上鍺(goi)襯底。

襯底100可以具有第一表面101和與其相反的第二表面102。襯底100可以包括第一區(qū)域reg1、第二區(qū)域reg2和第三區(qū)域reg3。第一區(qū)域reg1可以是在其中可以形成電路元件的電路區(qū)域，第二區(qū)域reg2可以是在其中可以形成通路結(jié)構(gòu)230的通路區(qū)域，第三區(qū)域reg3可以是在其中可以形成熱機(jī)械凸塊tmbmp的熱機(jī)械區(qū)域。

在第一區(qū)域reg1中，包括絕緣材料例如硅氧化物的隔離層110可以被形成在襯底100的鄰近第一表面的一部分處，并且電路元件例如晶體管可以被形成在襯底100的第一表面101上。晶體管可以包括具有順序堆疊在襯底100的第一表面101上的柵絕緣層圖案120和柵電極130的柵結(jié)構(gòu)140，以及在襯底100的鄰近柵結(jié)構(gòu)140的一部分處的雜質(zhì)區(qū)域105。柵間隔物150可以被形成在柵結(jié)構(gòu)140的側(cè)壁上。

柵絕緣層圖案120可以包括氧化物，例如硅氧化物或金屬氧化物，柵電極130可以包括例如摻雜多晶硅、金屬、金屬氮化物和/或金屬硅化物，并且柵間隔物150可以包括氮化物，例如硅氮化物。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，多個晶體管可以被形成在第一區(qū)域reg1中在襯底100的第一表面101上。電路元件可以不限于晶體管，而是各種類型的電路元件例如二極管、電阻器、電感器、電容器等可以被形成在第一區(qū)域reg1中。

第一、第二和第三絕緣中間層160、180和240可以被順序形成在襯底100的第一表面101上并且第四絕緣中間層270可以被形成在襯底100的第二表面102上。

第一絕緣中間層160可以覆蓋電路元件，并且接觸雜質(zhì)區(qū)域105的接觸插塞170可以穿過第一絕緣中間層160被形成。或者，接觸插塞170可以穿過第一絕緣中間層160被形成以接觸柵結(jié)構(gòu)140。第一絕緣中間層160可以包括氧化物，例如硅氧化物，并且接觸插塞170可以包括例如金屬、金屬氮化物、金屬硅化物、摻雜多晶硅等。

第二絕緣中間層180可以包含穿過其的布線190，布線190可以接觸接觸插塞170。第二絕緣中間層180可以包括低k電介質(zhì)材料，例如由氟或碳摻雜的硅氧化物、多孔硅氧化物、旋涂有機(jī)聚合物或者無機(jī)聚合物，例如氫基倍半硅氧烷(hssq)、甲基倍半硅氧烷(mssq)等。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，布線190可以包括第一導(dǎo)電圖案194和部分地覆蓋第一導(dǎo)電圖案194的第一阻擋圖案192。第一導(dǎo)電圖案194可以包括金屬，例如銅、鋁、鎢、鈦、鉭等，第一阻擋圖案192可以包括金屬氮化物，例如鈦氮化物、鉭氮化物、鎢氮化物、銅氮化物、鋁氮化物等。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，布線190可以由雙鑲嵌工藝形成，因此，布線190的上部和下部可以具有彼此不同的寬度?；蛘撸季€190可以由單鑲嵌工藝形成，因此，布線190可以具有與其高度無關(guān)的基本不變的寬度。

通路結(jié)構(gòu)230可以穿過第一和第二絕緣中間層160和180以及襯底100被形成，并且通路結(jié)構(gòu)230的一部分可以在襯底100的第二表面102上被暴露。通路結(jié)構(gòu)230可以具有頂表面，該頂表面的中間部分可以是凹的。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，通路結(jié)構(gòu)230可以包括通路電極和圍繞通路電極的側(cè)壁的絕緣層圖案200。通路電極可以包括第二導(dǎo)電圖案220和圍繞第二導(dǎo)電圖案220的側(cè)壁的第二阻擋層圖案210。第二導(dǎo)電圖案220可以包括金屬，例如銅、鋁、鎢等，或者摻雜多晶硅，并且第二阻擋圖案210可以包括金屬氮化物，例如鈦氮化物、鉭氮化物、鎢氮化物、銅氮化物、鋁氮化物等。絕緣層圖案200可以包括氧化物，例如硅氧化物，或者氮化物，例如硅氮化物。

第三絕緣中間層240和第四絕緣中間層270可以分別包含墊(pad)結(jié)構(gòu)260和280。第三絕緣中間層240和第四絕緣中間層270可以包括低k電介質(zhì)材料，例如由氟或碳摻雜的硅氧化物、多孔硅氧化物、旋涂有機(jī)聚合物或無機(jī)聚合物，例如hssq、mssq等。

墊結(jié)構(gòu)260和280可以與布線190類似地由雙鑲嵌工藝或單鑲嵌工藝形成。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，墊結(jié)構(gòu)260和280可以分別包括導(dǎo)電圖案264和284以及部分覆蓋導(dǎo)電圖案264和284的阻擋層圖案262和282。

信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp可以接觸墊結(jié)構(gòu)260。例如，凸塊sbmp和tmbmp可以包括金屬，例如銀、銅等，或者合金，例如焊料。如圖15所示，信號凸塊sbmp可以被電連接到諸如穿透襯底通路230的垂直接觸。相反，熱機(jī)械凸塊tmbmp可以不被電連接到垂直接觸。

圖16、17、18、19和20是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的制造圖15的半導(dǎo)體器件的方法的階段的剖視圖。

參考圖16，電路元件和接觸插塞170可以被形成在其上具有隔離層110的襯底100上。

襯底100可以包括硅、鍺、硅鍺，或例如gap、gaas、gasb等的iii-v化合物。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，襯底100可以是絕緣體上硅(soi)襯底或者絕緣體上鍺(goi)襯底。襯底100可以具有第一表面101和與其相反的第二表面102。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，隔離層110可以由淺溝槽隔離(sti)工藝形成，并且包括絕緣材料，例如硅氧化物。

用作電路元件的晶體管可以由以下方法形成。

例如，在其上具有隔離層110的襯底100的第一表面101上順序形成柵絕緣層和柵電極層之后，柵電極層和柵絕緣層可以通過光刻工藝被圖案化以在第一區(qū)域reg1中形成柵結(jié)構(gòu)140，柵結(jié)構(gòu)140包括在襯底100的第一表面101上順序堆疊的柵絕緣層圖案120和柵電極130。柵絕緣層可以被形成為包括氧化物，例如硅氧化物或金屬氧化物，并且柵電極層可以被形成為包括例如摻雜多晶硅、金屬、金屬氮化物和/或金屬硅化物。

柵間隔物層可以被形成在襯底100和隔離層110上以覆蓋柵結(jié)構(gòu)140，并且可以被各向異性地蝕刻以在柵結(jié)構(gòu)140的側(cè)壁上形成柵間隔物150。柵間隔物層可以被形成為包括氮化物，例如硅氮化物。

雜質(zhì)可以被注入到襯底100的上部中以形成第一雜質(zhì)區(qū)域105，從而包括柵結(jié)構(gòu)140和第一雜質(zhì)區(qū)域105的晶體管可以被形成。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，多個晶體管可以被形成在第一區(qū)域reg1中的襯底100上。電路元件可以不限于晶體管，而是各種類型的電路元件，例如二極管、電阻器、電感器、電容器等可以被形成。

第一絕緣中間層160可以被形成在襯底100上以覆蓋電路元件，并且接觸插塞170可以穿過第一絕緣中間層160被形成以接觸第一雜質(zhì)區(qū)域105?；蛘撸佑|插塞170可以穿過第一絕緣中間層160被形成以接觸柵結(jié)構(gòu)140。

第一絕緣中間層160可以被形成為包括氧化物，例如硅氧化物。接觸插塞170可以通過以下形成：穿過第一絕緣中間層160形成接觸孔以暴露第一雜質(zhì)區(qū)域105，在被暴露的第一雜質(zhì)區(qū)域105和第一絕緣中間層160上形成導(dǎo)電層以填充接觸孔，以及平坦化導(dǎo)電層的上部直到第一絕緣中間層160的頂表面可以被暴露。導(dǎo)電層可以被形成為包括例如金屬、金屬氮化物、金屬硅化物、摻雜多晶硅等。

參考圖17，第二絕緣中間層180可以被形成在第一絕緣中間層160和接觸插塞170上并且至少一個布線190可以穿過在第一區(qū)域reg1中的第二絕緣中間層180被形成。

第二絕緣中間層180可以被形成為包括低k電介質(zhì)材料，例如由氟或碳摻雜的硅氧化物、多孔硅氧化物、旋涂有機(jī)聚合物或者無機(jī)聚合物，例如氫基倍半硅氧烷(hssq)、甲基倍半硅氧烷(mssq)等。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，布線190可以如以下通過雙鑲嵌工藝被形成。

在部分去除第二絕緣中間層180以穿過其形成通路孔之后，第二絕緣中間層180的上部可以被去除以形成與通路孔連通并且具有比通路孔的直徑更大的直徑的第一溝槽，其中通路孔可以暴露第一絕緣中間層160和接觸插塞170的頂表面?；蛘撸谛纬傻谝粶喜壑?，通路孔可以被隨后形成。第一阻擋層可以被形成在通路孔和第一溝槽的內(nèi)壁以及第一絕緣中間層160和接觸插塞170的被暴露的頂表面上，并且第一導(dǎo)電層可以被形成在第一阻擋層上以充分填充通路孔和第一溝槽的剩余部分。第一阻擋層和第一導(dǎo)電層的上部可以被平坦化直到第二絕緣中間層180的頂表面可以被暴露，從而在第一區(qū)域reg1中形成接觸接觸插塞170的頂表面的布線190。布線190可以被形成為包括第一導(dǎo)電圖案194和圍繞第一導(dǎo)電圖案194的底部和側(cè)壁的第一阻擋層圖案192。

第一阻擋層可以被形成為包括金屬氮化物，例如鈦氮化物、鉭氮化物、鎢氮化物、銅氮化物、鋁氮化物等，并且第一導(dǎo)電層可以被形成為包括金屬，例如銅、鋁、鎢、鈦、鉭等。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電層使用銅或鋁形成時，籽晶層可以被形成在第一阻擋層上，并且第一導(dǎo)電層可以通過電鍍工藝被形成。

如以上描述的，布線190可以通過雙鑲嵌工藝被形成，從而可以被形成為具有下部和連接到下部的上部?；蛘?，布線190可以通過單鑲嵌工藝被形成。在這種情況下，布線190可以具有從它的底部向頂部的基本不變的厚度。

在圖17中，布線190可以穿過單個第二絕緣中間層180被形成，然而，更多絕緣中間層可以被形成在第二絕緣中間層180上并且更多布線190可以穿過每個絕緣中間層被形成。

參考圖18，通路結(jié)構(gòu)230可以穿過襯底100的一部分被形成。

例如，覆蓋襯底100的第一區(qū)域reg1和第三區(qū)域reg3并且部分暴露襯底100的第二區(qū)域reg2的第一光致抗蝕劑圖案可以被形成在第二絕緣中間層180和布線190上，并且第一和第二絕緣中間層160和180以及襯底100可以使用第一光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模被蝕刻以形成第二溝槽。第二溝槽可以穿過第一和第二絕緣中間層160和180以及一部分襯底100被形成。

絕緣層200和第二阻擋層210可以被順序形成在第二溝槽的內(nèi)壁上，并且第二導(dǎo)電層220可以被形成在第二阻擋層210上以充分填充第二溝槽。絕緣層200可以被形成為包括氧化物，例如硅氧化物，或者氮化物，例如硅氮化物，并且第二阻擋層210可以被形成為包括金屬氮化物，例如鈦氮化物、鉭氮化物、鎢氮化物、銅氮化物、鋁氮化物等。第二導(dǎo)電層220可以被形成為包括金屬，例如銅、鋁、鎢等，或者摻雜多晶硅。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電層220被形成為包括銅或鋁時，第二籽晶層可以被形成在第二阻擋層210上，并且第二導(dǎo)電層220可以通過電鍍工藝被形成。

第二導(dǎo)電層220、第二阻擋層210和絕緣層200可以被平坦化直到第二絕緣中間層180的頂表面可以被暴露，從而形成填充第二溝槽的通路結(jié)構(gòu)230。通路結(jié)構(gòu)230可以包括絕緣層200、第二阻擋層210和第二導(dǎo)電層220。

參考圖19，第三絕緣中間層240可以被形成在第二絕緣中間層180、布線190和通路結(jié)構(gòu)230上，并且墊結(jié)構(gòu)260可以分別在第二和第三區(qū)域reg2和reg3中穿過第三絕緣中間層240被形成。

第三絕緣中間層240可以被形成為包括低k電介質(zhì)材料，例如由氟或碳摻雜的硅氧化物、多孔硅氧化物、旋涂有機(jī)聚合物或者無機(jī)聚合物，例如氫基倍半硅氧烷(hssq)、甲基倍半硅氧烷(mssq)等。

像布線190一樣，墊結(jié)構(gòu)260可以通過雙鑲嵌工藝或單鑲嵌工藝被形成。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，第二區(qū)域reg2中的墊結(jié)構(gòu)260可以被形成為接觸通路結(jié)構(gòu)230的頂表面。墊結(jié)構(gòu)260可以被形成為包括導(dǎo)電圖案264和覆蓋導(dǎo)電圖案264的底部和側(cè)壁的阻擋層圖案262。

參考圖20，信號凸塊sbmp和熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被形成在第三絕緣中間層240上以接觸墊結(jié)構(gòu)260的上表面。凸塊sbmp和tmbmp可以包括金屬，例如銀、銅等，或者合金，例如焊料。

在凸塊sbmp和tmbmp被形成在第三絕緣中間層240上之后，第四絕緣中間層270可以被形成在襯底100的第二表面102上，并且墊結(jié)構(gòu)280可以以與參考圖19描述的相同方式分別在第二和第三區(qū)域reg2和reg3中穿過第四絕緣中間層270被形成。參考圖15以觀察第四絕緣中間層270和墊結(jié)構(gòu)280。

襯底100可以使用處理基板被翻轉(zhuǎn)以使得襯底100的第二表面102可以面向上。襯底100的鄰近第二表面102的一部分可以被去除以暴露通路結(jié)構(gòu)230的一部分。因此，襯底100可以通過例如回蝕刻工藝被部分去除。

第四絕緣中間層270可以被形成為包括低k電介質(zhì)材料，例如由氟或碳摻雜的硅氧化物、多孔硅氧化物、旋涂有機(jī)聚合物或者無機(jī)聚合物，例如氫基倍半硅氧烷(hssq)、甲基倍半硅氧烷(mssq)等。

像布線190一樣，墊結(jié)構(gòu)280可以通過雙鑲嵌工藝或單鑲嵌工藝被形成。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，第二區(qū)域reg2中的墊結(jié)構(gòu)280可以被形成為接觸通路結(jié)構(gòu)230的底表面。墊結(jié)構(gòu)280可以被形成為包括導(dǎo)電圖案284和覆蓋導(dǎo)電圖案284的底部和側(cè)壁的阻擋層圖案282。

圖21是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖21的結(jié)構(gòu)與圖15的結(jié)構(gòu)基本相同，并且因此，重復(fù)描述被省略。

與圖15相比，在圖21的結(jié)構(gòu)中，熱機(jī)械凸塊tmbmp下方的凸塊墊260可以被去除。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，從包括熱源的半導(dǎo)體管芯起在向上方向+z或向下方向-z上的凸塊層中的凸塊墊可以在靠近熱源的區(qū)域處被去除。

例如，在第三區(qū)域的凸塊墊可以如圖21示出地被去除，代替如參考圖11描述地減小在區(qū)域12處的熱機(jī)械凸塊tmbmp的導(dǎo)熱率。這樣，凸塊層中在與熱源hs相應(yīng)的第一區(qū)域12的凸塊墊可以被去除以減小從包括熱源hs的第一半導(dǎo)體管芯10向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的第二半導(dǎo)體管芯20的熱傳遞，并且因此，圖11中的堆疊的半導(dǎo)體器件stc5的整體性能可以被提高。

圖22是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在堆疊的半導(dǎo)體器件中的熱機(jī)械凸塊的布置dst6的示意圖，圖23是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括圖22的熱機(jī)械凸塊的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖22和23的結(jié)構(gòu)與參考圖15描述的基本相同，因此，重復(fù)的描述被省略。與圖15的結(jié)構(gòu)相比，在熱機(jī)械凸塊tmbmp下方的凸塊墊260被省略，并且熱阻擋層hbl被添加到圖22和23的結(jié)構(gòu)中。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，熱阻擋層hbl可以被涂敷在包括熱源的半導(dǎo)體管芯的頂表面和/或底表面上。

例如，如圖22和23所示，熱阻擋層hbl可以被涂敷在靠近半導(dǎo)體管芯sd的熱源hs的頂表面上。熱阻擋層hbl的材料可以包括諸如塑料的絕緣材料。這樣，熱阻擋層hbl可以被涂敷在半導(dǎo)體管芯的與熱源hs相應(yīng)的表面上以減少從包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯sd向包括易受熱影響的區(qū)域hvr的相鄰半導(dǎo)體管芯的熱傳遞，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的整體性能可以被提高。

圖24是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在堆疊的半導(dǎo)體器件中的凸塊的布置dst7的示意圖，圖25是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括圖24的熱機(jī)械凸塊tmbmp的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

參考圖24和25，堆疊的半導(dǎo)體器件stc9可以包括包含熱源hs的第一半導(dǎo)體管芯sd1和包含易受熱影響的區(qū)域hvr的第二半導(dǎo)體管芯sd2，第二半導(dǎo)體管芯sd2被堆疊在第一半導(dǎo)體管芯sd1上。為了說明的方便，圖25示出兩個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，熱傳導(dǎo)線hcl可以被形成在包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯sd1的頂表面或底表面上，使得熱傳導(dǎo)線hcl的第一端接觸靠近熱源hs的一部分并且熱傳導(dǎo)線hcl的第二端遠(yuǎn)離熱源hs。熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被從熱傳導(dǎo)線hcl的第一端去除并且熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被布置在熱傳導(dǎo)線hcl的第二端處。

例如，如圖24和25所示，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體管芯sd1包括熱源hs并且第二半導(dǎo)體管芯sd2包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，熱傳導(dǎo)線hcl可以被形成在第一半導(dǎo)體管芯sd1的頂表面上。通過從熱傳導(dǎo)線hcl的靠近熱源hs的第一端去除熱機(jī)械凸塊tmbmp并且將熱機(jī)械凸塊tmbmp布置在熱傳導(dǎo)線hcl的第二端上，從熱源hs向易受熱影響的區(qū)域hvr的熱傳遞可以減少。

圖26是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的在堆疊的半導(dǎo)體器件中的熱機(jī)械凸塊的布置dst8的示意圖，圖27是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的包括圖26的熱機(jī)械凸塊tmbmp的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

參考圖26和27，堆疊的半導(dǎo)體器件stc10可以包括包含熱源hs的第一半導(dǎo)體管芯sd1和包含易受熱影響的區(qū)域hvr的第二半導(dǎo)體管芯sd2，第二半導(dǎo)體管芯sd2被堆疊在第一半導(dǎo)體管芯sd1上。為了說明的方便，圖25示出兩個半導(dǎo)體管芯，但是堆疊的半導(dǎo)體管芯的數(shù)量可以被不同地改變。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，熱傳導(dǎo)線hcl可以被形成在包括熱源hs的半導(dǎo)體管芯sd1的頂表面或底表面上，使得熱傳導(dǎo)線hcl的第一端接觸靠近熱源hs的一部分并且熱傳導(dǎo)線hcl的第二端遠(yuǎn)離熱源hs。熱機(jī)械凸塊tmbmp可以被從熱傳導(dǎo)線hcl的第一端去除并且鍵合線bw可以被布置在熱傳導(dǎo)線hcl的第二端處。

例如，如圖26和27所示，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體管芯sd1包括熱源hs并且第二半導(dǎo)體管芯sd2包括易受熱影響的區(qū)域hvr時，熱傳導(dǎo)線hcl可以被形成在第一半導(dǎo)體管芯sd1的頂表面上。通過從熱傳導(dǎo)線hcl的靠近熱源hs的一端去除熱機(jī)械凸塊tmbmp并且將鍵合線bw布置在熱傳導(dǎo)線hcl的第二端上，從熱源hs向易受熱影響的區(qū)域hvr的熱傳遞可以減少。鍵合線bw可以連接到散熱器、堆疊的半導(dǎo)體器件stc10被安裝在其上的板等。

圖28和29是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的半導(dǎo)體存儲器件的框圖。

參考圖28，存儲器件400可以包括控制邏輯410、地址寄存器420、存儲體控制邏輯430、行地址多路復(fù)用器(ramux)440、列地址鎖存器450、行譯碼器460、列譯碼器470、存儲單元陣列480、感測放大器單元485、輸入/輸出(i/o)門電路490、數(shù)據(jù)輸入/輸出(i/o)緩沖器495和刷新計(jì)數(shù)器445。

存儲單元陣列480可以包括多個存儲體陣列(bankarray)480a～480h。行譯碼器460可以包括分別聯(lián)接到存儲體陣列480a～480h的多個存儲體行譯碼器460a～460h，列譯碼器470可以包括分別聯(lián)接到存儲體陣列480a～480h的多個存儲體列譯碼器470a～470h，并且感測放大器單元485可以包括分別聯(lián)接到存儲體陣列480a～480h的多個存儲體感測放大器485a～485h。

地址寄存器420可以從存儲控制器接收包括存儲體地址bank_addr、行地址row_addr和列地址col_addr的地址addr。地址寄存器420可以將接收到的存儲體地址bank_addr提供到存儲體控制邏輯430，可以將接收到的行地址row_addr提供到行地址多路復(fù)用器440，并且可以將接收到的列地址col_addr提供到列地址鎖存器450。

存儲體控制邏輯430可以響應(yīng)于存儲體地址bank_addr產(chǎn)生存儲體控制信號。存儲體行譯碼器460a～460h中與存儲體地址bank_addr相應(yīng)的一個可以響應(yīng)于存儲體控制信號被激活，并且存儲體列譯碼器470a～470h中與存儲體地址bank_addr相應(yīng)的一個可以響應(yīng)于存儲體控制信號被激活。

行地址多路復(fù)用器440可以從地址寄存器420接收行地址row_addr，并且可以從刷新計(jì)數(shù)器445接收刷新行地址ref_addr。行地址多路復(fù)用器440可以選擇性地輸出行地址row_addr或刷新行地址ref_addr作為行地址ra。從行地址多路復(fù)用器440輸出的行地址ra可以被應(yīng)用于第一到第八存儲體行譯碼器460a～460h。

存儲體行譯碼器460a～460h中被激活的一個可以譯碼從行地址多路復(fù)用器440輸出的地址ra，并且可以激活與行地址ra相應(yīng)的字線。例如，被激活的存儲體行譯碼器可以將字線驅(qū)動電壓施加到與行地址ra相應(yīng)的字線。

列地址鎖存器450可以從地址寄存器420接收列地址col_addr，并且可以暫時存儲接收到的列地址col_addr。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，在突發(fā)模式中，列地址鎖存器450可以產(chǎn)生從接收到的列地址col_addr遞增的列地址。列地址鎖存器450可以將暫時存儲的或產(chǎn)生的列地址應(yīng)用到存儲體列譯碼器470a～470h。

存儲體列譯碼器470a～470h中被激活的一個可以譯碼從列地址鎖存器450輸出的列地址col_addr，并且可以控制輸入/輸出(i/o)門電路490以輸出與列地址col_addr相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

i/o門電路490可以包括用于控制輸入/輸出數(shù)據(jù)的電路。i/o門電路490還可以包括用于存儲從存儲體陣列480a～480h輸出的數(shù)據(jù)的讀取數(shù)據(jù)鎖存器，以及用于將數(shù)據(jù)寫入到存儲體陣列480a～480h的寫入驅(qū)動器。

要被從存儲體陣列480a～480h中的一個存儲體陣列讀取的數(shù)據(jù)可以由聯(lián)接到數(shù)據(jù)將從其被讀取的所述一個存儲體陣列的感測放大器感測，并且可以被存儲在讀取數(shù)據(jù)鎖存器中。被存儲在讀取數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)i/o緩沖器495被提供到存儲控制器。要被寫入到存儲體陣列480a～480h中的一個存儲體陣列中的數(shù)據(jù)dq可以從存儲控制器被提供到數(shù)據(jù)i/o緩沖器495。寫入驅(qū)動器可以在第一到第八存儲體陣列480a～480h中的一個存儲體陣列中寫入數(shù)據(jù)dq。

控制邏輯410可以控制存儲器件400的操作。例如，控制邏輯410可以產(chǎn)生用于存儲器件400的控制信號以執(zhí)行寫入操作或讀取操作?？刂七壿?10可以包括命令譯碼器411和模式寄存器裝置412，該命令譯碼器411通過緩沖器芯片譯碼從存儲控制器接收的命令cmd，模式寄存器裝置412設(shè)置存儲器件400的操作模式。

圖29示出在其中圖28的半導(dǎo)體存儲器件400的部件根據(jù)其功能被分塊的配置。如圖29所示，功能塊可以包括：包含用于存儲數(shù)據(jù)的存儲單元的存儲核心塊：單元(備份)(cell(redundancy))、單元(正常)(cell(normal))和單元(ecc)(cell(ecc))；地址譯碼器塊：x-地址譯碼器(x-addressdecoder)和y-地址譯碼器(y-addressdecoder)；用于控制存儲核心塊的控制邏輯塊controllogic；用于向該系統(tǒng)提供外部電力的電源塊：電源(調(diào)節(jié)器)(power(regulator))和電源(泵)(power(pump))；用于傳輸?shù)刂沸盘朼ddress、時鐘信號clk和數(shù)據(jù)信號data的輸入輸出塊i/o(輸入(input))和i/o(輸出(output))；用于測試該系統(tǒng)的測試邏輯塊testlogic；靜電放電保護(hù)塊esd等。在這里，ecc可以代表糾錯碼。

圖30是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件的示意圖。

參考圖30，堆疊的半導(dǎo)體器件420可以包括在垂直方向上堆疊的多個半導(dǎo)體管芯sd1到sd10。如圖29示出的功能塊可以被集成在如圖30示出的各半導(dǎo)體管芯sd1到sd10中，并且這樣的異質(zhì)半導(dǎo)體管芯可以被堆疊。

在常規(guī)技術(shù)中，系統(tǒng)的部件可以以封裝級被安裝在板上，或者所有部件可以被集成在單個半導(dǎo)體管芯中以形成芯片上系統(tǒng)(soc)。在由多個封裝形成的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的尺寸可以增加并且信號路徑可以延長。然而，這會使系統(tǒng)的功率效率和性能退化。此外，soc具有在芯片尺寸和高制造成本上的限制。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，系統(tǒng)的部件可以被集成和分布在獨(dú)立的半導(dǎo)體管芯中，然后半導(dǎo)體管芯可以被堆疊以形成如圖30示出的系統(tǒng)。

在實(shí)現(xiàn)圖30的三維堆疊結(jié)構(gòu)中，集成在半導(dǎo)體管芯中的電路的單獨(dú)部件可以與穿透襯底通路和凸塊連接。如參考圖1到27描述的，通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件和制造堆疊的半導(dǎo)體器件的方法可以有效分散來自熱源的過量熱。因此，器件的熱特性可以通過分散過量熱被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

圖31是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的存儲模塊的框圖。

參考圖31，存儲模塊501可以包括模塊基板510、多個堆疊的半導(dǎo)體存儲芯片smc和緩沖器芯片bc。

堆疊的半導(dǎo)體存儲芯片smc可以被安裝在模塊基板510上并且堆疊的半導(dǎo)體存儲芯片smc的每個可以包括多個垂直堆疊的半導(dǎo)體管芯。如參考圖1到27描述的，堆疊的半導(dǎo)體存儲芯片smc的每個可以通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)而有效分散來自熱源的過量的熱。芯片的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

堆疊的半導(dǎo)體存儲芯片smc可以在寫入模式下通過數(shù)據(jù)總線512和515從諸如存儲控制器的外部設(shè)備接收數(shù)據(jù)dq，或者在讀取模式下通過數(shù)據(jù)總線512和515將數(shù)據(jù)dq傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備。

緩沖器芯片bc可以被安裝在模塊基板510上，并且緩沖器芯片bc可以通過控制總線511接收命令信號cmd、地址信號add和控制信號in1～ink以通過內(nèi)部總線513和514將內(nèi)部信號ics1～icsr提供到堆疊的半導(dǎo)體存儲芯片smc。緩沖器芯片bc可以包括存儲存儲模塊501的控制信息的寄存器reg。

圖32和33是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的堆疊的存儲器件的結(jié)構(gòu)的示意圖。

參考圖32，堆疊的半導(dǎo)體存儲器件601可以包括第一到第k半導(dǎo)體集成電路層la1到lak，其中第一半導(dǎo)體集成電路層la1可以是主層并且其它半導(dǎo)體集成電路層la2到lak可以是從屬層。

第一到第k半導(dǎo)體集成電路層la1到lak可以通過穿透襯底通路(例如硅穿孔)tsv在層之間傳輸和接收信號。作為主層的第一半導(dǎo)體集成電路層la1可以通過形成在外表面上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與外部設(shè)備(例如存儲控制器)通信。通過主要將第一半導(dǎo)體集成電路層la1或610稱為主層并且將第k半導(dǎo)體集成電路層lak或620稱為從屬層，將進(jìn)行與堆疊的半導(dǎo)體存儲器件601的結(jié)構(gòu)和操作有關(guān)的描述。

第一半導(dǎo)體集成電路層610和第k半導(dǎo)體集成電路層620可以包括存儲區(qū)域621和用于驅(qū)動存儲區(qū)域621的各種外圍電路622。例如，外圍電路可以包括用于驅(qū)動存儲區(qū)域621的字線的行(x)驅(qū)動器，用于驅(qū)動存儲區(qū)域621的位線的列(y)驅(qū)動器，用于控制數(shù)據(jù)的輸入/輸出的數(shù)據(jù)輸入/輸出單元(din/dout)，用于從外部接收命令cmd并且緩沖所述命令cmd的命令緩沖器(cmd)，以及用于從外部接收地址并且緩沖所述地址的地址緩沖器(addr)。

如參考圖1到27描述的，通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)，堆疊的半導(dǎo)體存儲器件601可以有效分散來自熱源的過量的熱。器件的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

參考圖33，堆疊的半導(dǎo)體存儲器件602可以包括第一到第k半導(dǎo)體集成電路層la1到lak，其中第一半導(dǎo)體集成電路層la1可以是接口層并且其它半導(dǎo)體集成電路層la2到lak可以是存儲層。

第一到第k半導(dǎo)體集成電路層la1到lak可以通過穿透襯底通路(例如硅穿孔)tsv在層之間傳輸和接收信號。作為接口層的第一半導(dǎo)體集成電路層la1可以通過形成在外表面上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與外部存儲控制器通信。通過主要使用第一半導(dǎo)體集成電路層la1或610作為接口層以及第k半導(dǎo)體集成電路層lak或620作為存儲層，將進(jìn)行與堆疊的半導(dǎo)體存儲器件602的結(jié)構(gòu)和操作有關(guān)的描述。

作為接口層的第一半導(dǎo)體集成電路層610可以包括用于驅(qū)動在作為存儲層的第k半導(dǎo)體集成電路層620中的存儲區(qū)域621的各種外圍電路。例如，第一半導(dǎo)體集成電路層610可以包括用于驅(qū)動存儲區(qū)域621的字線的行(x)驅(qū)動器6101，用于驅(qū)動存儲區(qū)域621的位線的列(y)驅(qū)動器6102，用于控制數(shù)據(jù)的輸入/輸出的數(shù)據(jù)輸入/輸出電路(din/dout)6103，用于從外部接收命令cmd并且緩沖所述命令cmd的命令緩沖器(cmd緩沖器)6104，用于從外部接收地址并且緩沖所述地址的地址緩沖器(addr緩沖器)6105以及刷新控制器(refc)6106。

第一半導(dǎo)體集成電路層610還可以包括控制電路6107并且控制電路6107可以產(chǎn)生控制信號以根據(jù)從存儲控制器提供的命令地址信號控制第k半導(dǎo)體集成電路層620中的存儲區(qū)域621。

如參考圖1到27描述的，通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)，堆疊的半導(dǎo)體存儲器件602可以有效分散來自熱源的過量的熱。堆疊的半導(dǎo)體存儲器件602的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

圖34是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的存儲系統(tǒng)的框圖。

參考圖34，存儲系統(tǒng)700可以包括存儲模塊710和存儲控制器720。存儲模塊710可以包括至少一個安裝在模塊板上的半導(dǎo)體存儲器件730。例如，半導(dǎo)體存儲器件730可以是動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(dram)芯片。此外，半導(dǎo)體存儲器件730可以包括半導(dǎo)體管芯的疊堆。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯可以包括主管芯731和從管芯732，其可以與參考圖32描述的那些相應(yīng)。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯可以包括接口管芯731和存儲管芯或從管芯732，其可以與參考圖33描述的那些相應(yīng)。在半導(dǎo)體芯片之間的信號傳遞可以通過穿透襯底通路(例如硅穿孔)tsv發(fā)生。

存儲模塊710可以通過系統(tǒng)總線與存儲控制器720通信。數(shù)據(jù)dq、命令/地址cmd/add、時鐘信號clk和控制信號in1～ink可以通過系統(tǒng)總線在存儲模塊710和存儲控制器720之間被傳輸和接收。

圖35是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的用于描述存儲芯片的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

參考圖35，堆疊的存儲芯片800可以包括基底基板810和堆疊在基底基板810上的多個半導(dǎo)體管芯sd1～sdr。

基底基板810可以是印刷電路板(pcb)。外部連接構(gòu)件820，例如由導(dǎo)電凸塊構(gòu)成的封裝端子可以被形成在基底基板810的下表面上。內(nèi)部連接構(gòu)件830，例如由導(dǎo)電凸塊構(gòu)成的芯片端子可以被形成在基底基板810的上表面上和在半導(dǎo)體管芯sd1～sdr之間。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯sd1～sdr可以通過穿透襯底通路tsv840和導(dǎo)電凸塊被彼此連接以及被連接到基底基板810。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯sd1～sdr可以通過鍵合線850和導(dǎo)電凸塊被連接到基底基板810。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體管芯sd1～sdr可以通過穿透襯底通路840、導(dǎo)電凸塊和鍵合線850的組合被連接到基底基板810。堆疊的半導(dǎo)體管芯sd1～sdr可以使用密封構(gòu)件860被封裝。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式，在電信號的傳遞中不使用的熱機(jī)械凸塊835可以被布置在半導(dǎo)體管芯sd1～sdr之間。如參考圖1到27描述的，來自熱源的過量的熱可以通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)被有效地分散。堆疊的半導(dǎo)體芯片800的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

圖36是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的系統(tǒng)的示意圖。

參考圖36，系統(tǒng)900包括板910和安裝在板910上的多個子系統(tǒng)ssysa、ssysb、ssysc和ssysd。

例如，第一子系統(tǒng)ssysa和第二子系統(tǒng)ssysb可以被安裝在插置物920上，插置物920被安裝在板910上，并且第一子系統(tǒng)ssysa和第二子系統(tǒng)ssysb可以通過形成在插置物920處的信號線或信號路徑被連接。例如，第四子系統(tǒng)ssysd可以被堆疊在第三子系統(tǒng)ssysc上以形成層疊封裝(pop)結(jié)構(gòu)。插置物920和pop可以通過形成在板910處的信號總線被連接。

子系統(tǒng)ssysa、ssysb、ssysc和ssysd的至少一個可以是堆疊的半導(dǎo)體器件，在堆疊的半導(dǎo)體器件中多個半導(dǎo)體管芯被堆疊。如參考圖1到27描述的，來自熱源的過量的熱可以通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)被有效分散。系統(tǒng)900的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

圖37是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的移動系統(tǒng)的框圖。

參考圖37，移動系統(tǒng)1200包括應(yīng)用處理器(ap)1210、連接單元1220、易失性存儲器件(vm)1230、非易失性存儲器件(nvm)1240、用戶接口1250和電源1260。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，移動系統(tǒng)1200可以是，例如移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(pda)、便攜式多媒體播放器(pmp)、數(shù)碼相機(jī)、音樂播放器、便攜式游戲主機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)或另一類型的電子設(shè)備。

應(yīng)用處理器1210可以執(zhí)行諸如網(wǎng)頁瀏覽器、游戲應(yīng)用、視頻播放器等的應(yīng)用。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，應(yīng)用處理器1210可以包括單個核或多個核。例如，應(yīng)用處理器1210可以是諸如雙核處理器、四核處理器、六核處理器等的多核處理器。應(yīng)用處理器1210可以包括內(nèi)部或外部緩存存儲器。

連接單元1220可以與外部設(shè)備執(zhí)行有線或無線通信。例如，連接單元1220可以執(zhí)行以太網(wǎng)通信、近場通信(nfc)、射頻識別(rfid)通信、移動電信、存儲卡通信、通用串行總線(usb)通信等。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，連接單元1220可以包括支持諸如全球移動通信系統(tǒng)(gsm)、通用分組無線服務(wù)(gprs)、寬帶碼分多址(wcdma)、高速上行/下行分組接入(hsxpa)等的通信的基帶芯片組。

易失性存儲器件1230可以存儲由應(yīng)用處理器1210處理的數(shù)據(jù)，或者可以作為工作存儲器操作。例如，易失性存儲器件1230可以是dram，諸如雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)同步dram(sdram)、低功耗ddr(lpddr)sdram、圖形ddr(gddr)sdram、rambusdram(rdram)等。

非易失性存儲器件1240可以存儲用于引導(dǎo)移動系統(tǒng)1200的引導(dǎo)映像。例如，非易失性存儲器件1240可以是電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)、快閃存儲器、相變隨機(jī)存取存儲器(pram)、電阻式隨機(jī)存取存儲器(rram)、納米浮柵存儲器(nfgm)、聚合物隨機(jī)存儲存儲器(poram)、磁性隨機(jī)存取存儲器(mram)、鐵電隨機(jī)存取存儲器(fram)等。

用戶接口1250可以包括至少一個諸如小鍵盤、觸摸屏等的輸入設(shè)備，以及至少一個諸如揚(yáng)聲器、顯示設(shè)備等的輸出設(shè)備。電源1260可以將電源電壓施加到移動系統(tǒng)1220。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，移動系統(tǒng)1200還可以包括相機(jī)圖像處理器，cmos圖像傳感器(cis)和/或諸如存儲卡、固態(tài)驅(qū)動(ssd)、硬盤驅(qū)動(hdd)、緊湊盤只讀存儲器(cd-rom)等的存儲設(shè)備。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，移動系統(tǒng)1200和/或移動系統(tǒng)1200的部件可以以各種形式被封裝，諸如層疊封裝(pop)、球柵陣列(bga)、芯片級封裝(csp)、帶引線的塑料芯片載體(plcc)、塑料雙列直插式封裝(pdip)、窩伏爾組件中芯片封裝(dieinwafflepack)、晶圓形式芯片封裝(dieinwaferform)、板上芯片封裝(cob)、陶瓷雙列直插式封裝(cerdip)、公制塑料四方扁平封裝(mqfp)、薄型四方扁平封裝(tqfp)、小外形集成電路封裝(soic)、收縮型小外形封裝(ssop)、薄小外形封裝(tsop)、系統(tǒng)級封裝(sip)、多芯片封裝(mcp)、晶圓級制造封裝(wfp)、晶圓級處理堆疊封裝(wsp)等。

應(yīng)用處理器1210、連接單元1220、易失性存儲器件1230、非易失性存儲器件1240和用戶接口1250中的至少一個可以是在其中堆疊多個半導(dǎo)體管芯的堆疊的半導(dǎo)體器件。如參考圖1到27描述的，來自熱源的過量的熱可以通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)而被有效分散。移動系統(tǒng)1200的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

圖38是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式的計(jì)算系統(tǒng)的框圖。

參考圖38，計(jì)算系統(tǒng)1300包括處理器1310、輸入/輸出集線器(ioh)1320、輸入/輸出控制器集線器(ich)1330、至少一個存儲模塊1340和顯卡1350。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，計(jì)算系統(tǒng)1300可以是個人計(jì)算機(jī)(pc)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、工作站、膝上型計(jì)算機(jī)、移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(pda)、便攜式多媒體播放器(pmp)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字電視機(jī)、機(jī)頂盒、音樂播放器、便攜式游戲主機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)等。

處理器1310可以執(zhí)行各種計(jì)算功能，諸如執(zhí)行特定軟件，以用于執(zhí)行特定計(jì)算或任務(wù)。例如，處理器1310可以是微處理器、中央處理器(cpu)、數(shù)字信號處理器等。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，處理器1310可以包括單個核或多個核。例如，處理器1310可以是多核處理器，諸如雙核處理器、四核處理器、六核處理器等。盡管圖38示出了包括一個處理器1310的計(jì)算系統(tǒng)1300，但是在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，計(jì)算系統(tǒng)1300可以包括多個處理器。處理器1310可以包括內(nèi)部或外部緩存存儲器。

處理器1310可以包括用于控制存儲模塊1340的操作的存儲控制器1311。處理器1310中包括的存儲控制器1311可以被稱為集成存儲控制器(imc)。存儲控制器1311和存儲模塊1340之間的存儲接口可以由包括多條信號線的單通道實(shí)現(xiàn)，或者可以由多通道實(shí)現(xiàn)，至少一個存儲模塊1340可以被聯(lián)接到該多通道中的每個。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，存儲控制器1311可以位于輸入/輸出集線器1320內(nèi)部，其可以被稱為存儲控制器集線器(mch)。

存儲模塊1340可以包括存儲從存儲控制器1311提供的數(shù)據(jù)的多個存儲器件。存儲器件的至少一個可以是堆疊的半導(dǎo)體器件，在其中多個半導(dǎo)體管芯被堆疊。如參考圖1到27描述的，來自熱源的過量的熱可以通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)而被有效分散。計(jì)算系統(tǒng)1300的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

輸入/輸出集線器1320可以管理處理器1310與諸如顯卡1350的其它設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳遞。輸入/輸出集線器1320可以通過各種接口被聯(lián)接到處理器1310。例如，處理器1310和輸入/輸出集線器1320之間的接口可以是前端總線(fsb)、系統(tǒng)總線、超傳輸(hypertransport)、閃電數(shù)據(jù)傳輸(ldt)、快速通道互聯(lián)(qpi)、公共系統(tǒng)接口(csi)等。盡管圖38示出了包括一個輸入/輸出集線器1320的計(jì)算系統(tǒng)1300，但是在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，計(jì)算系統(tǒng)1300可以包括多個輸入/輸出集線器。輸入/輸出集線器1320可以提供與其它設(shè)備的各種接口。例如，輸入/輸出集線器1320可以提供加速圖形端口(agp)接口、快速外圍組件接口(pcie)、通信流架構(gòu)(csa)接口等。

顯卡1350可以通過agp或pcie被聯(lián)接到輸入/輸出集線器1320。顯卡1350可以控制用于顯示圖像的顯示設(shè)備。顯卡1350可以包括用于處理圖像數(shù)據(jù)的內(nèi)部處理器以及內(nèi)部存儲器件。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，連同顯卡1350或代替顯卡1350，輸入/輸出集線器1320可以包括顯卡1350外部的內(nèi)部圖形器件。輸入/輸出集線器1320中包括的圖形器件可以被稱為集成圖形。此外，包括內(nèi)部存儲控制器和內(nèi)部圖形器件的輸入/輸出集線器1320可以被稱為圖形和存儲控制器集線器(gmch)。

輸入/輸出控制器集線器1330可以執(zhí)行數(shù)據(jù)緩沖和接口仲裁(interfacearbitration)以有效操作各種系統(tǒng)接口。輸入/輸出控制器集線器1330可以通過諸如直接媒體接口(dmi)、集線器接口、企業(yè)南橋接口(esi)、pcie等的內(nèi)部總線被聯(lián)接到輸入/輸出集線器1320。輸入/輸出控制器集線器1330可以提供各種與外圍設(shè)備的接口。例如，輸入/輸出控制器集線器1330可以提供通用串行總線(usb)端口、串行高級技術(shù)附件(sata)端口、通用輸入/輸出(gpio)、低腳數(shù)(lpc)總線、串行外圍接口(spi)、pci、pcie等。

在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，處理器1310、輸入/輸出集線器1320和輸入/輸出控制器集線器1330可以作為單獨(dú)的芯片組或單獨(dú)的集成單元被實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明構(gòu)思的一示例實(shí)施方式中，處理器1310、輸入/輸出集線器1320和輸入/輸出控制器集線器1330中的至少兩個可以被實(shí)現(xiàn)為單個芯片組。此外，雖然示例實(shí)施方式的多個特征作為單元被公開，但是在其它實(shí)施方式中，這些特征可以被實(shí)現(xiàn)為其它邏輯形式，包括但不限于由處理器執(zhí)行的基于代碼的操作。

如以上描述的，通過基于熱源的位置改變熱機(jī)械凸塊的布置或結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的堆疊的半導(dǎo)體器件和制造堆疊的半導(dǎo)體器件的方法可以有效分散來自熱源的過量的熱。堆疊的半導(dǎo)體器件的熱特性可以通過過量的熱的分散被優(yōu)化，并且因此，堆疊的半導(dǎo)體器件的性能和生產(chǎn)率可以被提高。

本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式可以被應(yīng)用于各種設(shè)備和系統(tǒng)。例如，本發(fā)明構(gòu)思可以被應(yīng)用于諸如移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(pda)、便攜式多媒體播放器(pmp)、數(shù)碼相機(jī)、便攜式攝像機(jī)、個人計(jì)算機(jī)(pc)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、工作站、膝上型計(jì)算機(jī)、數(shù)字tv、機(jī)頂盒、便攜式游戲主機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)等的系統(tǒng)。

盡管本發(fā)明構(gòu)思已經(jīng)參考其示例實(shí)施方式被具體示出和描述，但是對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是明顯的，可以在此進(jìn)行在形式和細(xì)節(jié)上的各種改變而不背離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍。

本申請要求享有2015年12月7日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局(kipo)提交的韓國專利申請第10-2015-0172996號的優(yōu)先權(quán)，其公開通過全文引用合并于此。