具有降低熱串?dāng)_的熱管理部件的封裝件及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及封裝件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路的封裝過程中，半導(dǎo)體管芯可以通過接合進(jìn)行堆疊，并且接合至諸如中介層或封裝襯底的其他封裝部件。形成的封裝件被稱為三維集成電路(3DIC)。在3DIC中，散熱是一種挑戰(zhàn)。
[0003]在有效消散3DIC的內(nèi)部管芯所產(chǎn)生的熱量方面可能存在瓶頸。在典型的3DIC中，在熱量能夠傳導(dǎo)至散熱器之前，可以將內(nèi)部管芯中所產(chǎn)生的熱量消散至外部部件。然而，在堆疊式管芯和外部部件之間存在諸如底部填充物、模塑料等的其他材料，這些材料不能有效地傳導(dǎo)熱量。結(jié)果，熱量可能聚集在底部堆疊式管芯的內(nèi)部區(qū)域中，并且引起明顯的局部溫度峰值(有時稱為熱點)。此外，由于高功耗管芯所產(chǎn)生的熱量而引起的熱點可能會對周圍的管芯產(chǎn)生熱串?dāng)_問題，從而對周圍管芯的性能和整個3DIC封裝件的可靠性產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種封裝件，包括:第一管芯堆疊件，位于封裝部件的表面上；第二管芯堆疊件，位于所述封裝部件的表面上；以及散熱輪廓蓋，覆蓋所述第一管芯堆疊件，其中，所述散熱輪廓蓋包括位于所述第二管芯堆疊件上方的開口。
[0005]該封裝件還包括:設(shè)置在所述第一管芯堆疊件的頂面上的第一熱界面材料(??Μ)，其中，所述散熱輪廓蓋與所述第一 ??Μ物理接觸。
[0006]該封裝件還包括:設(shè)置在所述第二管芯堆疊件的頂面上的第二熱界面材料(??Μ)；以及復(fù)合散熱器，位于所述散熱輪廓蓋的上方，其中，所述復(fù)合散熱器包括所述第一管芯上方的第一導(dǎo)熱部分、延伸到所述開口內(nèi)并接觸所述第二 TIM的第二導(dǎo)熱部分、以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)熱部分和所述第二導(dǎo)熱部分之間的熱阻擋部分。
[0007]該封裝件還包括設(shè)置在所述散熱輪廓蓋的頂面上的第三TM，其中，所述第一導(dǎo)熱部分與所述第三TIM物理接觸。
[0008]在該封裝件中，所述熱阻擋部分包括熱導(dǎo)率小于約0.05瓦/米?開爾文的低熱導(dǎo)率材料、一個或多個氣隙、或它們的組合。
[0009]在該封裝件中，所述復(fù)合散熱器還包括冷卻元件。
[0010]該封裝件還包括:環(huán)繞所述第一管芯堆疊件和所述第二管芯堆疊件的散熱輪廓環(huán)，其中，所述散熱輪廓蓋位于所述散熱輪廓環(huán)的上方并附接至所述散熱輪廓環(huán)。
[0011]在該封裝件中，所述散熱輪廓蓋包括鋁、銅、鎳、鈷或它們的組合。
[0012]在該封裝件中，所述第一管芯堆疊件具有第一高度，并且所述第二管芯堆疊件具有與所述第一高度不同的第二高度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種封裝件，包括:第一管芯堆疊件，位于封裝部件的表面上；第二管芯堆疊件，位于所述封裝部件的表面上；以及輪廓蓋，位于所述第一管芯堆疊件和所述第二管芯堆疊件上方，其中，所述輪廓蓋包括:第一導(dǎo)熱部分，位于所述第一管芯堆疊件上方；第二導(dǎo)熱部分，位于所述第二管芯堆疊件上方；和第一熱阻擋部分，位于所述第一導(dǎo)熱部分和所述第二導(dǎo)熱部分之間，其中，所述第一熱阻擋部分包括低熱導(dǎo)率材料。
[0014]該封裝件還包括:位于所述第一管芯堆疊件的頂面上的第一熱界面材料(??Μ)和位于所述第二管芯堆疊件的頂面上的第二 TM，其中，所述第一導(dǎo)熱部分與所述第一 TIM物理接觸，并且所述第二導(dǎo)熱部分與所述第二 ??Μ物理接觸。
[0015]在該封裝件中，所述第一 ??Μ與所述第二 ??Μ物理斷開。
[0016]在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括:環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、粘合劑或它們的組合。
[0017]在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括一個或多個通孔。
[0018]在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括溝槽。
[0019]在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括氣隙和低熱導(dǎo)率材料的組合。
[0020]該封裝件還包括位于所述輪廓蓋上方的復(fù)合散熱器，其中，所述復(fù)合散熱器包括:位于所述第一導(dǎo)熱部分上方的第三導(dǎo)熱部分；位于所述第二導(dǎo)熱部分上方的第四導(dǎo)熱部分；以及位于所述第三導(dǎo)熱部分和所述第四導(dǎo)熱部分之間的第二熱阻擋部分，其中，所述第二熱阻擋部分包括低熱導(dǎo)率材料。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括:將第一管芯堆疊件電連接至襯底；將第二管芯堆疊件電連接至所述襯底；將第一熱界面材料(TM)分配到所述第一管芯堆疊件的頂面上；在所述第一管芯堆疊件的上方形成輪廓蓋，其中，所述輪廓蓋包括:物理接觸所述第一 TIM的第一導(dǎo)熱部分；和鄰近所述第一導(dǎo)熱部分的第一熱阻擋件。
[0022]在該方法中，所述第一熱阻擋件是位于所述第二管芯堆疊件上方的所述輪廓蓋中的開口，所述方法還包括:在所述輪廓蓋上方形成復(fù)合散熱器，其中，所述復(fù)合散熱器包括位于所述第一管芯堆疊件上方的第二導(dǎo)熱部分、延伸到所述開口中的第三導(dǎo)熱部分、以及位于所述第二導(dǎo)熱部分和所述第三導(dǎo)熱部分之間的第二熱阻擋件。
[0023]在該方法中，所述輪廓蓋還包括:物理接觸所述第二管芯堆疊件的頂面上的第二TIM的第四導(dǎo)熱部分，其中，所述第一熱阻擋件設(shè)置在所述第一導(dǎo)熱部分和所述第四導(dǎo)熱部分之間。
【附圖說明】
[0024]為了更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢，現(xiàn)在將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中:
[0025]圖1A至圖1J示出了根據(jù)各個實施例在制造3DIC封裝件的中間階段的截面圖；
[0026]圖2示出了根據(jù)可選實施例的3DIC封裝件的截面圖；
[0027]圖3示出了根據(jù)可選實施例的3DIC封裝件的截面圖；
[0028]圖4A至圖4G示出了根據(jù)可選實施例的3DIC封裝件的截面圖和俯視圖；
[0029]圖5A和圖5B示出了根據(jù)可選實施例的3DIC封裝件的截面圖和俯視圖；
[0030]圖6A至6C示出了根據(jù)各個實施例的3DIC封裝件的截面圖、模擬輪廓圖、以及 3DIC封裝件和3DIC封裝件的工作溫度的模擬溫度圖。
【具體實施方式】
[0031]在下面詳細(xì)論述了本發(fā)明的實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的構(gòu)思。所論述的具體實施例用于說明的目的，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0032]根據(jù)各個示例性實施例提供了具有降低熱串?dāng)_的熱管理部件的封裝件及其形成方法。示出了形成封裝件的中間階段。論述了實施例的變型例。在各個視圖和所有的示例性實施例中，相似的參考標(biāo)號用于代表相似的兀件。
[0033]將參照具體環(huán)境來描述實施例，即，襯底上晶圓上芯片(CoWoS)封裝件。然而，其他實施例也適用于其他封裝件，包括其他三維集成電路(3DIC)封裝件。
[0034]圖1A至圖1H示出了根據(jù)各個實施例制造諸如襯底上晶圓上芯片(CoWoS)封裝件100的3DIC封裝件的中間階段的截面圖。圖1A示出了晶圓上芯片(CoW)封裝件50的截面圖。CoW封裝件50包括設(shè)置在兩個低功耗管芯12之間的高功耗管芯或管芯堆疊件10 (有時稱為芯片10和12)。與低功耗管芯堆疊件12相比，管芯堆疊件10為高功耗管芯并且可以消耗相對較高數(shù)量的功率，因此產(chǎn)生相對大量的熱量。例如，高功耗管芯堆疊件10可以消耗的功率介于約50W和約10W之間，而低功耗管芯堆疊件12可以消耗的功率介于約5W和約1W之間。