CN101131996A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体装置及其制造方法,该半导体装置可包括内插件、堆叠并形成于内插件上的多个器件、分别形成于多个器件中并通过穿透相应的器件而形成的贯穿电极、及形成于各个器件之间且将形成于上部器件中的贯穿电极连接到形成于下部器件中的贯穿电极的连接电极。本发明能够解决SiP形态中的半导体装置散热问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体装置,尤其涉及一种系统级封装(SiP)形态中的半导体装置及其制造方法。
背景技术
图1为示出根据相关技术中制造半导体装置的方法所制造的系统级封装(SiP)形态中半导体装置的示意图。
根据相关技术的SiP形态中的半导体装置可包括内插件11、第一器件13、第二器件15、及第三器件17,如图1所示。
第一至第三器件13、15、17举例来说可以是CPU、SPRM、DRAM、闪存、逻辑LSI、功率IC、控制IC、模拟LSI、MM IC、CMOS RF-IC、传感器芯片、及MEMS芯片,等等。
在第一器件13与第二器件15之间,以及在第二器件15与第三器件17之间,可分别形成连接器,以在各个器件之间传送信号。
要使具有以上结构的SiP形态的半导体装置商品化,可能产生与热辐射有关的问题。特别是形成于夹层中的器件(例如第二器件15)的散热问题可能妨碍上述半导体装置的商品化。
发明内容
本发明实施例涉及一种半导体装置以及制造半导体装置的方法,其可通过有效的方式,从SiP形态中的半导体装置中散热。
根据本发明实施例,半导体装置可包括:内插件;多个器件,堆叠并形成于内插件上;贯穿电极,各贯穿电极形成于多个器件中,并且是通过穿透各个器件形成的;以及连接电极,形成于各个器件之间,并将形成于上部器件中的贯穿电极连接到形成于下部器件中的贯穿电极。
根据本发明实施例,制造半导体装置的方法可包括:形成多个器件,上述多个器件具有从器件中穿透的贯穿电极;以及将上述多个器件堆叠和形成于内插件上。
此外,本发明还提供一种器件,包括:内插件层;散热层,形成于所述内插件层上方;第一器件,形成于所述散热层上方,且所述第一器件的内部形成有第一贯穿电极,所述第一贯穿电极从第一器件的顶表面穿透第一器件至第一器件的底表面;第二器件,形成于所述第一器件上方,且所述第二器件的内部形成有第二贯穿电极,所述第二贯穿电极从第二器件的顶表面穿透第二器件至第二器件的底表面;以及连接电极,形成于所述第一器件与所述第二器件之间,并耦接到所述第一贯穿电极和所述第二贯穿电极。
本发明能够解决SiP形态中的半导体装置散热问题。
附图说明
图1是根据相关技术中制造半导体装置的方法所制造的系统级封装(SiP)形态中半导体装置的示例图。
图2是根据本发明实施例制造的系统级封装(SiP)形态中半导体装置的示例图。
图3是根据本发明实施例制造的系统级封装(SiP)形态中半导体装置的示例图。
图4是根据本发明实施例制造的系统级封装(SiP)形态中半导体装置的示例图。
具体实施方式
图2是根据本发明实施例制造的系统级封装(SiP)形态中半导体装置的示例图。
根据本发明实施例的半导体装置可包括内插件200、第一器件210、第二器件230、及第三器件250,如图2所示。上述半导体装置可包括穿透第一器件210的第一贯穿电极211贯穿电极。上述半导体装置可包括穿透第二器件230的第二贯穿电极231和穿透第三器件250的第三贯穿电极251贯穿电极贯穿电极。
根据本发明实施例的半导体装置可包括将第一器件210连接到第二器件230的第一连接层220。上述半导体装置可包括将第二器件230连接到第三器件250的第二连接层240。在第一连接层220上可形成第一连接电极221,而在第二连接层240上可形成第二连接电极241。第一器件210可通过第一连接电极221电连接到第二器件230。第二器件230可通过第二连接电极241电连接到第三器件250。第一连接电极221可将第一贯穿电极211连接到第二贯穿电极231。第二连接电极241可将第二贯穿电极231连接到第三贯穿电极251。
在具有这种堆叠结构的SiP形态中半导体装置的实施例中,形成于最上部分上的器件和形成于最下部分上的器件均可被电连接。通过这种连接结构,各个器件能够向外散热。在实施例中,各个器件能够有效地将形成于夹层中的器件所产生的热量散出。
在实施例中,半导体装置可设置有接地电极。因此,能够将形成于第一至第三器件210、230、250上的接地电极电连接,使得从各个器件上产生的热量能够更有效地散出。在实施例中,可将相同的电压施加到各个接地电极,因此在电信号的流通或操作中不会有任何问题。可将第一贯穿电极211形成为连接到设置于第一器件210中的接地电极。可将第二贯穿电极231形成为连接到设置于第二器件230中的接地电极。可将第三贯穿电极251形成为连接到设置于第三器件250中的接地电极。
在实施例中,可以不在第一器件210中形成第一贯穿电极211。然而,可作为一种配置形成第一贯穿电极211,以更有效地将由各个器件产生的热量散出。
在实施例中,可通过对半导体衬底顺序实施图案化工艺、蚀刻工艺、金属的形成工艺、及CMP工艺来形成贯穿电极。由于这些工艺是公知的,并且也不是本发明实施例主要关注的内容,因此在本说明书中略去对它们的描述。
根据实施例,贯穿电极可由W、Cu、Al、Ag以及Au等等至少其中之一来制成。可通过CVD、PVD、蒸发(Evaporation)、及ECP等等来沉积贯穿电极。贯穿电极的阻挡金属可以是TaN、Ta、TiN、Ti、及TiSIN等等其中任一种,并且可通过CVD、PVD、及ALD等等形成。
在实施例中,在可如上所述堆叠及形成第一至第三器件210、230、250的SiP形态中的半导体装置中,可对被堆叠的多个器件进行各种变化。各个器件举例来说可以是CPU、SRAM、DRAM、闪存、逻辑LSI、功率IC、控制IC、模拟LSI、MM IC、CMOS RF-IC、传感器芯片、及MEMS芯片等等其中任一种。
在实施例中,制造半导体装置的方法可包括形成具有贯穿电极的多个器件(其中贯穿电极穿透器件),并在内插件上堆叠和形成上述多个器件。根据实施例,在内插件上堆叠和形成上述多个器件可包括在各个器件之间形成连接层,并通过形成于连接层上的连接电极而将形成于上部器件上的贯穿电极与形成于下部器件上的贯穿电极连接。
参考图3,在实施例中,可作为一种配置制造SiP形态中的半导体装置,以更有效地将由各个器件产生的热量散出。
根据实施例的半导体装置可包括内插件300、第一器件310、第二器件330、及第三器件350,如图3所示。上述半导体装置可包括穿透第一器件310的第一贯穿电极311贯穿电极。上述半导体装置可包括穿透第二器件330的第二贯穿电极331和穿透第三器件350的第三贯穿电极351贯穿电极贯穿电极。
根据实施例的半导体装置可包括将第一器件310连接到第二器件330的第一连接层320。上述半导体装置可包括将第二器件330连接到第三器件350的第二连接层340。第一连接电极321可形成于第一连接层320上。第二连接电极341可形成于第二连接层340上。第一器件310可通过第一连接电极321电连接到第二器件330。第二器件330可通过第二连接电极341电连接到第三器件350。第一连接电极321可将第一贯穿电极311连接到第二贯穿电极331。第二连接电极241可将第二贯穿电极231连接到第三贯穿电极251。
在实施例中,SiP形态中的半导体装置具有这样一种堆叠结构:其中形成于最上部分上的器件和形成于最下部分上的器件均被电连接。通过这种连接结构,各个器件都能够向外(即向器件外部)散热。在实施例中,各个器件能够有效地将形成于夹层中的器件所产生的热量散出。
在实施例中,全部半导体装置均可设置有接地电极。可将形成于第一至第三器件310、330、350上的各个接地电极电连接,使得由各个器件产生的热量能够有效地散出。在实施例中,可将相同的电压施加到各个接地电极,而减少电信号的流通或操作中的问题。第一贯穿电极311可形成为连接到设置于第一器件310中的接地电极。第二贯穿电极331可形成为连接到设置于第二器件330中的接地电极。第三贯穿电极351可形成为连接到设置于第三器件350中的接地电极。
在实施例中,可在第一器件310的下表面上形成单独的金属膜360。金属膜360可通过任何方法(例如CVD、PVD、蒸发、ECP等等)形成于第一器件310的下表面上。在实施例中,金属膜360可通过贯穿电极连接到各个器件,并且使由各个器件产生的热量能够更有效地散出。
参考图4,在实施例中,可作为一种配置制造SiP形态中的半导体装置,以更有效地将各个器件所产生的热量散出。
根据实施例的半导体装置可包括内插件400、第一器件410、第二器件430、及第三器件450,如图4所示。上述半导体装置可包括穿透第一器件410的第一贯穿电极411。上述半导体装置可包括穿透第二器件430的第二贯穿电极431以及穿透第三器件450的第三贯穿电极451。
根据实施例的半导体装置可包括将第一器件410连接到第二器件430的第一连接层420。上述半导体装置可包括将第二器件430连接到第三器件450的第二连接层440。在第一连接层420上可形成第一连接电极421。在第二连接层440上可形成第二连接电极441。第一器件410可通过第一连接电极421电连接到第二器件430。第二器件430可通过第二连接电极441电连接到第三器件450。第一连接电极421可将第一贯穿电极411连接到第二贯穿电极431。第二连接电极441可将第二贯穿电极431连接到第三贯穿电极451。
根据实施例,在SiP形态中具有这样一种堆叠结构的半导体装置内,形成于最上部分上的器件与形成于最下部分上的器件均可电连接。通过这种连接结构,各个器件能够从器件向外散热。在实施例中,各个器件能够有效地将形成于夹层中的器件所产生的热量散出。
根据实施例,全部半导体装置均可设置有接地电极。可将形成于第一至第三器件410、430、450上的接地电极电连接,并且能够将由各个器件产生的热量有效地散出。同样,可将相同的电压施加到各个接地电极,这能减少或消除电信号的流通或操作中的问题。
第一贯穿电极411可形成为连接到设置于第一器件410中的接地电极。第二贯穿电极431可形成为连接到设置于第二器件430中的接地电极。第三贯穿电极451可形成为连接到设置于第三器件450中的接地电极。
根据实施例,可在第一器件410的下表面上形成单独的散热器件460。在实施例中,散热器件460可通过贯穿电极连接到各个器件,并且由各个器件产生的热量能够更有效地散出。在实施例中,散热器件460可以是散热片或散热管。
根据实施例,通过设置能够将冷却物质注入第一器件与内插件之间、并随后与第一器件和内插件相接触的管,即可更平稳而有效地进行散热。
借助根据本发明实施例的半导体装置及其制造方法来说,可获得能够容易地从SiP形态中的半导体装置散热的优点。
对本领域技术人员来说,显然可对本发明实施例进行各种修改和改动。因此应认为本发明实施例涵盖了所附权利要求范围内的修改和改动。还应理解,当某层被指为是在另一层或衬底“上”或“上方”时,该层可能是直接处在该另一层或衬底上,或者也可能出现中间层。
Claims (20)
1.一种装置,包括:
内插件;
多个器件,堆叠于所述内插件上方;
贯穿电极,形成于所述多个器件的每个器件中,并构造成穿透相应的器件;以及
连接电极,形成于各个所述器件之间,并构造成将形成于上部器件中的所述贯穿电极连接到形成于下部器件中的所述贯穿电极。
2.根据权利要求1所述的装置,其中形成于所述多个器件的每个器件中的所述贯穿电极连接到各个所述器件的接地电极。
3.根据权利要求1所述的装置,还包括:金属膜,形成于所述内插件与堆叠的所述多个器件之间,并耦接到形成于所述下部器件中的贯穿电极。
4.根据权利要求1所述的装置,还包括:散热器,形成于所述内插件与堆叠的所述多个器件之间,并耦接到形成于所述下部器件中的贯穿电极。
5.根据权利要求4所述的装置,其中所述散热器包括散热片和管至少其中之一。
6.根据权利要求1所述的装置,其中所述贯穿电极包含W、Cu、Al、Ag、及Au的至少其中之一。
7.根据权利要求1所述的装置,其中所述多个器件的每个器件包括CPU、SPRM、DRAM、闪存、逻辑LSI、功率IC、控制IC、模拟LSI、MMIC、CMOS RF-IC、传感器芯片、及MEMS芯片其中之一。
8.一种方法,包括:
形成多个器件,每个所述器件具有穿透该器件的贯穿电极;以及
将所述多个器件堆叠于内插件上方,其中将相邻堆叠的所述器件的贯穿电极耦接在一起。
9.根据权利要求8所述的方法,其中将所述多个器件堆叠于内插件上方包括:在各个所述器件之间形成连接层,且通过形成于所述连接层内的连接电极将形成于上部器件上的贯穿电极与形成于下部器件上的贯穿电极连接。
10.根据权利要求8所述的方法,其中将形成于各个所述器件中的贯穿电极连接到各个所述器件的接地电极。
11.根据权利要求8所述的方法,还包括:在所述内插件与堆叠的所述多个器件之间形成金属膜。
12.根据权利要求8所述的方法,还包括:在所述内插件与堆叠的多个所述器件之间形成散热器。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述散热器包括散热片。
14.根据权利要求12所述的方法,其中所述散热器包括管。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括:将冷却物质注入该管内。
16.根据权利要求8所述的方法,其中所述贯穿电极包含W、Cu、Al、Ag、及Au至少其中之一。
17.根据权利要求8所述的方法,其中所述多个器件的各个器件包含CPU、SPRM、DRAM、闪存、逻辑LSI、功率IC、控制IC、模拟LSI、MMIC、CMOS RF-IC、传感器芯片、及MEMS芯片至少其中之一。
18.一种装置,包括:
内插件层;
散热层,形成于所述内插件层上方;
第一器件,形成于所述散热层上方,且所述第一器件的内部形成有第一贯穿电极,所述第一贯穿电极从第一器件的顶表面穿透第一器件至第一器件的底表面;
第二器件,形成于所述第一器件上方,且所述第二器件的内部形成有第二贯穿电极,所述第二贯穿电极从第二器件的顶表面穿透第二器件至第二器件的底表面;以及
连接电极,形成于所述第一器件与所述第二器件之间,并耦接到所述第一贯穿电极和所述第二贯穿电极。
19.根据权利要求18所述的装置,其中所述散热层包含金属层、散热片、及管其中之一。
20.根据权利要求19所述的装置,其中所述第一贯穿电极连接到所述第一器件的接地电极,而所述第二贯穿电极连接到所述第二器件的接地电极。
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