所揭示實施例涉及半導體裸片組合件。特定地說，本技術(shù)涉及具有高效率散熱路徑的堆疊式半導體裸片組合件及相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

包含存儲器芯片、微處理器芯片及成像器芯片的封裝式半導體裸片通常包含安裝在襯底上且被包納在塑料保護罩中的半導體裸片。裸片包含功能特征，例如存儲器單元、處理器電路及成像器裝置，以及電連接到功能特征的結(jié)合襯墊。結(jié)合襯墊可電連接到保護罩外部的端子以允許裸片連接到較高層級電路。

市場壓力不斷驅(qū)使半導體制造商減小裸片封裝的大小以裝配在電子裝置的空間約束內(nèi)，同時還施壓于其以增加每一封裝的功能容量以滿足操作參數(shù)。用于增加半導體封裝的處理能力而不基本上增加由封裝覆蓋的表面積(即，封裝的“占據(jù)面積”)的一種方法是在單個封裝中將多個半導體裸片垂直堆疊在彼此的頂部上。此類垂直堆疊式封裝中的裸片可通過使用穿硅通孔(TSV)電耦合個別裸片的結(jié)合襯墊與相鄰裸片的結(jié)合襯墊而互連。

與垂直堆疊式裸片封裝相關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)在于來自個別裸片的熱量是加成性的且難以耗散由堆疊式裸片產(chǎn)生的匯總熱量。總之，此增加了個別裸片、裸片之間的結(jié)及封裝的操作溫度，這可造成堆疊式裸片達到高于其最大操作溫度(Tmax)的溫度。問題還由于封裝中的裸片的密度增加而惡化。此外，當裝置在裸片堆疊中具有不同類型的裸片時，裝置的最大操作溫度被限制于具有最低的最大操作溫度的裸片。

附圖說明

圖1是說明根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的橫截面圖。

圖2A是說明制造根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的方法的橫截面圖，且圖2B是說明所述方法的俯視平面圖。

圖2C是說明制造根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的方法的橫截面圖，且圖2D是說明所述方法的俯視平面圖。

圖2E及2F是說明制造根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的方法的橫截面圖。

圖3是說明根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的橫截面圖。

圖4A是說明制造根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的方法的橫截面圖，且圖4B是說明所述方法的俯視平面圖。

圖4C是說明制造根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的方法的橫截面圖。

圖4D是說明制造根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的方法的橫截面圖，且圖4E是說明所述方法的俯視平面圖。

圖5A是根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的橫截面圖且圖5B是所述半導體裸片組合件的俯視平面圖。

圖6是根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的橫截面圖。

圖7是根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的橫截面圖。

圖8是根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的橫截面圖。

圖9是根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件的橫截面圖。

圖10是包含根據(jù)本技術(shù)的實施例配置的半導體裸片組合件的系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

下文描述具有高效率散熱路徑的堆疊式半導體裸片組合件及相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)及方法的若干實施例的具體細節(jié)。術(shù)語“半導體裸片”通常是指具有集成電路或組件、數(shù)據(jù)存儲元件、處理組件及/或制造在半導體襯底上的其它特征的裸片。例如，半導體裸片可包含集成電路存儲器及/或邏輯電路。半導體裸片及/或半導體裸片封裝中的其它特征可被視為彼此“熱接觸”，前提是所述兩種結(jié)構(gòu)可經(jīng)由例如傳導、對流及/或輻射通過熱量交換能量。所屬領域技術(shù)人員還將了解，本技術(shù)可具有額外實施例，且本技術(shù)可在無下文參考圖1到10描述的實施例的若干細節(jié)的情況下實踐。

如本文中使用，鑒于圖中所示的定向，術(shù)語“垂直”、“橫向”、“上部”及“下部”可指代半導體裸片組合件中的特征的相對方向或位置。例如，“上部”或“最上面”可指代經(jīng)定位成比另一特征更接近頁面的頂部的特征。然而，這些術(shù)語應被廣義地解釋為包含具有其它定向(例如顛倒或傾斜定向，其中頂部/底部、上方/下方、以上/以下、上/下及左/右取決于定向可互換)的半導體裝置。

圖1是說明根據(jù)本技術(shù)的實施例的半導體裸片組合件100(“組合件100”)的橫截面圖。組合件100可包含封裝支撐襯底102、安裝到封裝支撐襯底102的第一半導體裸片110，及在堆疊區(qū)域(例如第一裸片110的中心區(qū)域或偏心區(qū)域)處布置在堆疊122中的多個第二半導體裸片120。第一裸片110可進一步包含在第二裸片120的外側(cè)橫向的外圍區(qū)域112及熱傳遞結(jié)構(gòu)(TTS)130，熱傳遞結(jié)構(gòu)130具有由粘合劑133附接到第一裸片110的外圍區(qū)域112的第一部分131及覆蓋、圍封或以其它方式在第二裸片120的堆疊122上方的第二部分132。例如，粘合劑133可為散熱接口材料(“TIM”)或另一適當粘合劑。例如，TIM及其它粘合劑可包含基于聚硅氧的油脂、凝膠或摻雜有導電材料(例如，碳納米管、焊錫材料、類鉆石碳(DLC)等等)的粘合劑，以及相變材料。在圖1中說明的實施例中，第一部分131是至少從第一裸片110的外圍區(qū)域112延伸到第二裸片120的堆疊122的中間高度處的高度的底座，例如屏障部件。第二部分132是由粘合劑133附接到第一部分131及最上面第二裸片120的罩。第一部分131及第二部分132可一起界定由金屬(例如，銅或鋁)或其它高熱傳導材料制成的殼體，且第一部分131及第二部分132可一起界定其中定位有第二裸片120的堆疊122的腔138。

組合件100進一步包含第二裸片120中的每一者之間及第一裸片110與底部第二裸片120之間的底部填充材料160。底部填充材料160可在靠近第一裸片110的區(qū)域中形成從第二裸片120的堆疊122向外延伸的填角料162。組合件100預期提供來自第一裸片110及第二裸片120的堆疊122的熱量的增強熱耗散。例如，TTS 130可由具有高熱傳導率的材料制成以沿直接從第一裸片110的外圍區(qū)域112的大部分的第一路徑且沿穿過第二裸片120的第二路徑有效地傳遞熱量。TTS 130的第一部分131附接到第一裸片110的外圍區(qū)域112的可用區(qū)域的大的百分比，因為第一部分131提供屏障，所述屏障防止底部填充材料160的填角料162覆蓋外圍區(qū)域112的顯著百分比。這增強第一熱路徑的效率，因為與其中在第一部分131附接到第一裸片110的外圍區(qū)域112之前沉積底部填充材料的裝置相比，TTS 130的第一部分131可覆蓋外圍區(qū)域112的更多表面區(qū)域。

圖1中所示的組合件100的若干實施例可因此提供增強的散熱性質(zhì)，其降低組合件100中的個別裸片110、120的操作溫度使得所述裸片保持在其指定最大溫度(T_max)以下。這在組合件100被布置為混合存儲器立方體(HMC)時極為有用，因為第一裸片110通常是較大襯底邏輯裸片，且第二裸片120通常是存儲器裸片，且邏輯裸片通常是以遠高于存儲器裸片的功率等級操作(例如，與0.628W相比的5.24W)。邏輯裸片HMC配置通常將大量熱量集中在第一裸片110的外圍區(qū)域112處。邏輯裸片還可在外圍區(qū)域處具有較大功率密度，從而造成外圍區(qū)域處進一步集中熱量且溫度較高。因而，通過將第一裸片110的外圍區(qū)域112的大的百分比耦合到TTS 130的高度傳導第一部分131，熱量可有效地從第一裸片的外圍區(qū)域112消除。

圖2A到2F說明制造根據(jù)本技術(shù)的實施例的組合件100的方法的方面。圖2A是制造組合件100的階段的橫截面圖且圖2B是所述階段的俯視平面圖。參考圖2A，封裝支撐襯底102經(jīng)配置以將第一裸片110及第二裸片120連接到較高層級封裝(未展示)的外部電組件。例如，封裝支撐襯底102可為中介板或印刷電路板，其包含半導體組件(例如，經(jīng)摻雜硅晶片或砷化鎵晶片)、不導電組件(例如，各種陶瓷襯底，例如氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)等等)，及/或?qū)щ姴糠?例如，互連電路、TSV等等)。在圖2A中說明的實施例中，封裝支撐襯底102在封裝支撐襯底102的第一側(cè)103a處經(jīng)由第一多個電連接器104a電耦合到第一裸片110，且在封裝支撐襯底102的第二側(cè)103b處經(jīng)由第二多個電連接器104b電耦合到外部電路(未展示)(電連接器104a及電連接器104b統(tǒng)稱為“電連接器104”)。電連接器104可為焊球、導電凸塊及支柱、導電環(huán)氧樹脂，及/或其它適當?shù)膶щ娫Ｔ诟鱾€實施例中，封裝支撐襯底102可由具有相對較高熱傳導率的材料制成以增強第一半導體裸片110的背側(cè)處的熱耗散。

如圖2A及2B中所示，第一裸片110可具有大于堆疊式第二裸片120的占據(jù)面積。第一裸片110因此包含安裝區(qū)域111(圖2A)或堆疊區(qū)域，在堆疊區(qū)域中，第二裸片120附接到第一裸片110且外圍區(qū)域112向外橫向延伸超出安裝區(qū)域111的至少一側(cè)。外圍區(qū)域112因此是在第二裸片120外側(cè)(例如，超出第二裸片120的長度及/或?qū)挾?。

第一裸片110及第二裸片120可包含各種類型的半導體組件及功能特征，例如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、快閃存儲器、其它形式的集成電路存儲器、處理電路、成像組件，及/或其它半導體特征。在各個實施例中，例如，組合件100可被配置為HMC，其中堆疊式第二裸片120是DRAM裸片或提供數(shù)據(jù)存儲的其它存儲器裸片，且第一裸片110是提供HMC內(nèi)的存儲器控制(例如DRAM控制)的高速邏輯裸片。在其它實施例中，第一裸片110及第二裸片120可包含其它半導體組件，且/或堆疊122中的個別第二裸片120的半導體組件可不同。

第一裸片110及第二裸片120可為矩形、圓形及/或其它適當形狀，且可具有各種不同尺寸。例如，個別第二裸片120可各自具有大約10mm到11mm(例如，10.7mm)的長度L₁及大約8mm到9mm(例如，8.6mm、8.7mm)的寬度。第一裸片110可具有大約12mm到13mm(例如，12.67mm)的長度L₂及大約8mm到9mm(例如，8.5mm、8.6mm等等)的寬度。在其它實施例中，第一裸片110及第二裸片120可具有其它適當尺寸，及/或個別第二裸片120可具有彼此不同的尺寸。

第一裸片110的外圍區(qū)域112(被所屬領域的技術(shù)人員稱為“門廊”(porch)或“擱板”(shelf))可由第一裸片110及第二裸片120的相對尺寸及第一裸片110的前向表面114上的堆疊122的位置來界定。在圖2A及2B中說明的實施例中，堆疊122相對于第一裸片110的長度L₂居中，使得外圍區(qū)域112橫向地延伸超出堆疊122的兩個相對側(cè)。例如，如果第一裸片110的長度L₂比第二裸片120的長度L₁大大約1.0mm，那么外圍區(qū)域112將延伸超出居中第二裸片120的任一側(cè)大約0.5mm。堆疊122還可相對于第一裸片110的寬度居中，且在其中第一裸片110的寬度及長度兩者均大于居中堆疊122的實施例中，外圍區(qū)域112可圍繞第二裸片120的整個周長延伸。在其它實施例中，堆疊122可相對于第一裸片110的前向表面114(圖2A)偏移，及/或第一裸片110的外圍區(qū)域112可圍繞小于堆疊122的全周長延伸。在進一步實施例中，第一裸片110及第二裸片120可為圓形，且因此第一裸片110及第二裸片120的相對直徑界定外圍區(qū)域112。

如圖2A中所示，第二裸片120可在堆疊122中彼此電耦合，且由定位在相鄰裸片110、120之間的多個導電元件124電耦合到襯底第一裸片110。雖然圖1中所示的堆疊122包含電耦合在一起的8個第二裸片120，但是在其它實施例中，堆疊122可包含多于或少于8個裸片(例如，2到4個裸片，或至少9個裸片等等)。導電元件124可具有各種適當結(jié)構(gòu)，例如支柱、柱、支桿、凸塊，且可由銅、鎳、焊錫(例如，基于SnAg的焊錫)、填充導體的環(huán)氧樹脂及/或其它導電材料制成。在選定實施例中，例如，導電元件124可為銅柱，而在其它實施例中，導電元件124可包含更復雜的結(jié)構(gòu)，例如氮化物上凸塊(bump-on-nitride)結(jié)構(gòu)。

如圖2A中進一步所示，個別第二裸片120可各自包含多個TSV 126，其在一或兩側(cè)上與對應導電元件124對準以在第二裸片120的相對側(cè)處提供電連接。每一TSV 126可包含完全行進穿過個別第二裸片120的導電材料(例如，銅)及電絕緣材料，所述電絕緣材料包圍導電材料以電隔離TSV 126與第二裸片120的剩余部分。雖然圖1中未展示，但是第一裸片110還可包含將第一裸片110電耦合到較高層級電路的多個TSV 126。在電通信之外，TSV 126及導電元件124提供散熱導管，熱量可通過散熱導管被傳遞遠離第一裸片110及第二裸片120(例如，通過第一散熱路徑)。在一些實施例中，導電元件124及/或TSV 126的尺寸可增加以增強垂直通過堆疊122的熱傳遞。例如，個別導電元件124可各自具有大約15μm到30μm的直徑或其它適當尺寸以增強穿過裸片110、120的散熱通路。在其它實施例中，第二裸片120可彼此電耦合且使用還可提供穿過堆疊122的散熱通路的其它類型的電連接器(例如導線結(jié)合)電耦合到第一裸片110。

在各個實施例中，組合件100還可包含填隙地定位在導電元件124之間的多個熱傳導元件128(以虛線展示)。個別熱傳導元件128在結(jié)構(gòu)及組成方面可至少通常類似于導電元件124(例如銅柱)。然而，熱傳導元件128并未電耦合到TSV 126或裸片110及120的其它電活性組件，且因此不提供第二裸片120之間的電連接。相反地，熱傳導元件128是電隔離“啞元件”，其增加通過堆疊122的整體熱傳導率以增強沿第一散熱路徑的熱傳遞。例如，在其中組合件100被布置為HMC的實施例中，導電元件124之間添加熱傳導元件128已被示為將HMC的操作溫度降低若干度(例如大約6℃到7℃)。

圖2C是說明用于在TTS 130(圖1)的第一部分131附接到第一裸片110及封裝支撐襯底102之后制造組合件100的方法的后續(xù)階段的橫截面圖，且圖2D是說明所述后續(xù)階段的俯視平面圖。參考圖2C，第一部分131的此實施例具有經(jīng)配置以圍繞第一裸片110的至少一部分延伸的基座142(例如，基腳)及經(jīng)配置以定位在第一裸片110的外圍區(qū)域112上方的凸肩144。第一部分131可進一步包含延伸到相對于第二裸片120的堆疊122的高度(H₁)的側(cè)壁146。側(cè)壁146還通過間隙(G)與第二裸片120的堆疊122分隔開，使得凸肩144覆蓋外圍區(qū)域112的顯著百分比(例如，覆蓋面積(C))?；?42可由粘合劑148附接到封裝支撐襯底102，且凸肩144可由熱傳導粘合劑133附接到第一裸片110的外圍區(qū)域112。粘合劑133及148可為相同粘合劑，或其可彼此不同。粘合劑133例如可為TIM。如圖2D中所示，第一部分131可為包圍第一裸片110及第二裸片120的環(huán)。

圖2E是說明在第二裸片120之間及第一裸片110與底部第二裸片120之間沉積底部填充材料160之后制造組合件100的方法的另一階段的截面圖。底部填充材料160通常是可流動材料，其填充第二裸片120、導電元件124及熱傳導元件128之間的填隙空間。TTS 130的第一部分131提供屏障部件，其抑制填角料162覆蓋第一裸片110的外圍區(qū)域112的程度。例如，填角料162沿側(cè)壁146的部分向上延伸，而非如同在沉積底部填充材料160之后將熱傳導部件附接到外圍區(qū)域112的其它裝置中一樣，填角料162在外圍區(qū)域112上方橫向地展開。底部填充材料160可為不導電環(huán)氧樹脂糊狀物(例如由日本新瀉市的納美仕公司(Namics Corporation)制造的XS8448-171)、毛細管底部填充物、不導電膜、模制底部填充物及/或包含其它適當?shù)碾娊^緣材料。底部填充材料160可替代地為介電底部填充物，例如由德國杜塞爾多夫的漢高公司(Henkel)制造的FP4585。在一些實施例中，底部填充材料160可基于其熱傳導率選擇以增強通過堆疊122的熱耗散。底部填充材料160的量經(jīng)選擇以充分填充填隙空間使得底部填充材料160的過量部分進入第一部分131的側(cè)壁146與第二裸片120的堆疊122之間之間隙(G)中而形成填角料162。高度(H₁)、間隙(G)及覆蓋面積(C)經(jīng)選擇以提供外圍區(qū)域112的大的覆蓋面積(C)，同時還提供側(cè)壁146與第二裸片120的堆疊122之間的足夠空間以容納底部填充材料160的填角料162。

圖2F是說明TTS 130的第二部分132已附接到第一部分131以完成TTS 130之后圖1的組合件100的橫截面圖。第二部分132可具有由粘合劑133附接到最上面第二裸片120的頂部152、由粘合劑133附接到第一部分131的底部154，及從頂部152下垂的側(cè)壁156。第一部分131及第二部分132一起界定包納第二裸片120的堆疊122的腔138。圖2F中說明的實施例的TTS 130因此是熱傳導殼體，其提供增強的熱傳遞以消除由第一裸片110及第二裸片120產(chǎn)生的熱量。TTS 130的第一部分131及第二部分132中的每一者可由金屬(例如銅或鋁)制成，使得TTS 130具有金屬底座部分及金屬罩。

圖3是根據(jù)本技術(shù)的組合件100的另一實施例的橫截面圖。在此實施例中，TTS 130的第一部分131具有具備延伸到至少與最上面第二裸片120的頂部近似相同的高度的高度(H₂)的側(cè)壁146，且TTS 130的第二部分132具有附接到側(cè)壁146的頂部的底部154。第二部分132因此不具有從頂部152下垂的單獨側(cè)壁。第二部分132可由粘合劑133附接到第一部分131。

圖4A是在根據(jù)本技術(shù)的制造過程的一個階段處的半導體裸片組合件400的側(cè)視橫截面圖，且圖4B是所述半導體裸片組合件400的俯視平面圖。組合件400的若干特征類似于上文關(guān)于組合件100描述的特征，且因此相似參考數(shù)字是指圖1到4B中的相似組件。圖4A展示內(nèi)部殼體430附接到第一裸片110之后的組合件400。內(nèi)部殼體430可包含具有第一內(nèi)表面433的第一支撐件431、具有第二內(nèi)表面434的第二支撐件432，及在第一支撐件431與第二支撐件432之間延伸的頂部435。內(nèi)部殼體430具有腔436，其用第一支撐件431及第二支撐件432封閉在側(cè)邊上，但是在另外兩側(cè)上敞開。第一支撐件431及第二支撐件432可用粘合劑133附接到第一裸片110的外圍區(qū)域112。內(nèi)部殼體430的頂部435還可由粘合劑133附接到第二裸片120的頂部。如圖4B中所示，內(nèi)部殼體430可具有類似于第一裸片110的占據(jù)面積的占據(jù)面積。

圖4C是在底部填充材料160已沉積在第二裸片120之間及第一裸片110與底部第二裸片120之間之后的后續(xù)制造階段處的組合件400的側(cè)視橫截面圖。返回參考圖4B，底部填充材料可通過如箭頭F所示那樣將底部填充材料流過內(nèi)部殼體430的敞開側(cè)而分布在填隙空間內(nèi)。為增強底部填充材料的流動，組合件400可傾斜成某個角度使得重力將底部填充材料160拖曳通過腔436內(nèi)的填隙空間。

圖4D是后續(xù)制造階段處的組合件400的側(cè)視橫截面圖，且圖4E是所述組合件400的俯視平面圖。參考圖4D，組合件400進一步包含外部殼體440，其具有具備內(nèi)表面444的側(cè)壁442及與側(cè)壁442一起界定腔448的頂部446。如圖4E中所示，側(cè)壁442的內(nèi)表面444具有四側(cè)使得腔448圍封第一裸片110、第二裸片120的堆疊及內(nèi)部殼體430。如圖4D中所示，外部殼體440可由粘合劑148附接到封裝支撐襯底102且由粘合劑133附接到內(nèi)部殼體430的頂部435。此實施例提供與如上文解釋的第一裸片110的外圍區(qū)域112且與第二裸片120的側(cè)的良好的散熱接口，因為底部填充材料160可具有高于殼體內(nèi)的空隙的熱傳導率。

圖5A是根據(jù)本技術(shù)的另一實施例的半導體裝置組合件500(“組合件500”)的橫截面圖，且圖5B是所述半導體裝置組合件500的俯視平面圖。相似參考數(shù)字遍及圖1到5B指代相似組件。組合件500包含TTS 530，其具有頂部532、與頂部532一體式形成的側(cè)壁534，及由頂部532及側(cè)壁534界定的腔538。TTS 530是由具有高熱傳導率的材料(例如銅或鋁)形成的單件式殼體。側(cè)壁534可具有內(nèi)表面535。在如圖5B中所示的一個實施例中，內(nèi)表面535可具有四側(cè)，其經(jīng)配置以與第二裸片120的堆疊122分隔開使得第二裸片120與側(cè)壁534的內(nèi)表面535之間存在小間隙。返回參考圖5A，側(cè)壁534可進一步包含由粘合劑148附接到封裝支撐襯底102的基座536及由粘合劑133附接到第一裸片110的外圍區(qū)域112的凸肩537?；?36可為具有從第一裸片110的外圍區(qū)域112向外橫向地分開的內(nèi)表面539的基腳。TTS 530可進一步包含入口540a及出口540b。入口540a可為延伸穿過側(cè)壁534的下部部分的第一通道，且出口540b可為延伸穿過側(cè)壁534的上部部分的第二通道。參考圖5B，入口540a及出口540b可彼此橫向地偏移，或在其它實施例中其可跨腔538彼此對準。在其它實施例中，入口540a及出口540b可以近似相同高度延伸穿過側(cè)壁。在又其它實施例中，入口540a可沿側(cè)壁534定位的高度相對大于出口540b可沿側(cè)壁534定位的高度。

底部填充材料160經(jīng)由入口540a注入(I)到腔538中，使得底部填充材料160填充第二裸片120之間及第一裸片與底部第二裸片120之間的填隙空間。在一個實施例中，底部填充材料160可被注入到腔538中直到底部填充材料160流出出口540b為止(O)。入口540a及出口540b可通過用底部填充材料160填充這些通道來密封，或在其它實施例中，入口540a及出口540b的外部開口可用另一材料加蓋以將腔538密封在TTS 530內(nèi)。因此，TTS 530提供屏障部件，其有效地含有底部填充材料160，同時還由側(cè)壁534的凸肩537提供第一裸片110的外圍區(qū)域112的大的表面積覆蓋。此外，底部填充材料160還接觸第二裸片120的側(cè)，以還增強橫向地遠離第二裸片120的熱傳遞。

圖6是根據(jù)本技術(shù)的另一實施例的半導體裸片組合件600(“組合件600”)的橫截面圖。相似參考數(shù)字指代圖1到6中的相似組件。組合件600可包含TTS 630，其具有頂部632及具有內(nèi)表面636的側(cè)壁634。頂部632及側(cè)壁634界定經(jīng)配置以容納第一裸片110及第二裸片120的堆疊122的腔638。頂部632可由粘合劑133附接到上部第二裸片120，且側(cè)壁634可由粘合劑148附接到封裝支撐襯底102。圖6中所示的側(cè)壁634的實施例不接觸第一裸片110的外圍區(qū)域112。在其它實施例中，側(cè)壁634可具有粘附到第一裸片110的外圍區(qū)域112的凸肩，及粘附到封裝支撐襯底102的基座，如由圖5A中所示的側(cè)壁534的凸肩537及基座536所示。TTS 630可進一步包括入口640a及出口640b。在經(jīng)說明的實施例中，入口640a及出口640b是延伸穿過TTS 630的頂部632的通道。在其它實施例中，入口640a及/或出口640b可為穿過側(cè)壁634的通道。此外，圖6中說明的TTS 630的實施例是其中頂部632與側(cè)壁634一體式形成的單件式殼體。在其它實施例中，頂部632可為由粘合劑附接到側(cè)壁634的單獨組件，例如上文關(guān)于圖3展示并描述。

組合件600進一步包含腔638中的熱傳導電介質(zhì)液體670。電介質(zhì)液體670可經(jīng)由入口640a注入到腔638中(I)。出口640b可因此提供通風孔，空氣或其它物質(zhì)隨著注入電介質(zhì)液體670而可通過所述通風孔從腔638逸出(O)。電介質(zhì)液體670可作為液體注入且在腔638內(nèi)保留為液體狀態(tài)，或其可作為液體注入且部分固化為凝膠狀物質(zhì)或完全固化為固體。適當?shù)臒醾鲗щ娊橘|(zhì)液體670包含例如石蠟流體及由陶氏化學公司(Dow Chemical Company)制造的Dowtherm^TM。適當?shù)腄owtherm^TM熱傳遞流體包含Dowtherm A^TM、Dowtherm G^TM、Dowtherm Q^TM及Dowtherm T^TM，其全部是由陶氏化學公司制造。電介質(zhì)液體670應具有大于組合件600的最大操作溫度的沸點以避免在腔中產(chǎn)生氣體。在一些實施例中，電介質(zhì)液體670可經(jīng)選擇以在周圍溫度下固化為固態(tài)或半固態(tài)材料，但是在最大操作溫度下或附近經(jīng)歷到液體狀態(tài)的相變以潛在地增強熱傳遞并當達到最大操作溫度時提供穩(wěn)定狀態(tài)操作溫度。

電介質(zhì)液體670可填充第二裸片120之間及第一裸片110與底部第二裸片120之間的填隙空間，使得不一定需要單獨底部填充材料。在其它實施例中，在用電介質(zhì)液體670填充腔638之前，底部填充材料可沉積在第二裸片120之間及第一裸片110與底部第二裸片120之間。當電介質(zhì)液體670保持為液體狀態(tài)時底部填充材料通常是需要的，以提供對裸片110、120的結(jié)構(gòu)支撐。然而，當電介質(zhì)液體670固化為充分固態(tài)時，可移除底部填充材料。

在操作中，電介質(zhì)液體670不僅接觸第一裸片110的外圍區(qū)域112，而且接觸第二裸片120以有效地傳遞熱量到TTS 630。與使用底部填充材料及/或在殼體與裸片110及120之間具有空隙的裝置相比，這在具有高熱傳導率的材料與裸片110及120之間提供顯著更多表面接觸。在一些實施例中，腔638經(jīng)完全填充以防止TTS 630出現(xiàn)空隙，且入口640a及出口640b經(jīng)加蓋以密封腔638。組合件600的實施例預期提供從第一裸片110及第二裸片120的高效率的熱量傳遞。

圖7是根據(jù)本技術(shù)的組合件600的另一實施例的橫截面圖。在此實施例中，入口640a是延伸穿過側(cè)壁634的下部部分的通道，且出口640b是延伸穿過頂部632的通道。此實施例提供腔638的從下而上的填充，這預期可減少腔638內(nèi)氣穴的可能形成。

圖8是根據(jù)本技術(shù)的組合件600的另一實施例的橫截面圖。在此實施例中，TTS 630是具有由粘合劑133彼此附接的頂部組件632及單獨側(cè)壁634的多件式殼體。側(cè)壁634可由粘合劑148附接到封裝支撐襯底102，且接著可用電介質(zhì)液體670填充側(cè)壁634的內(nèi)表面636與裸片110及120之間的空間。頂部632接著由粘合劑133附接到側(cè)壁634及上部第二裸片120。在許多實施例中，腔638將具有由粘合劑133的厚度引起的小的空隙。為避免腔638內(nèi)具有可膨脹氣體，TTS 630的頂部632可在真空中附接到側(cè)壁634。

圖9是根據(jù)本技術(shù)的另一實施例的半導體裸片組合件900(“組合件900”)的橫截面圖。圖9中說明的實施例類似于圖2F中說明的組合件100的實施例，且因此相似參考數(shù)字指代圖1到9中的相似組件。在組合件900中，TTS 130可進一步包含TTS 130的第二部分132中的入口910a及出口910b。入口910a及出口910b是暴露于TTS 130內(nèi)的腔138的通道。組合件900進一步包含腔138中的底部填充材料160及電介質(zhì)液體670兩者。底部填充材料160可如上文參考圖2E描述那樣沉積。電介質(zhì)液體670可經(jīng)由入口910a注入到腔中，且空氣或過量的電介質(zhì)液體670可經(jīng)由出口910b從腔138中傳出。在腔138已用電介質(zhì)液體670填充之后，入口910a及出口910b可經(jīng)加蓋或以其它方式密封以密封腔138使其與外部環(huán)境隔離。

上文參考圖1到9描述的堆疊式半導體裸片組合件中的任一者可并入到大量較大系統(tǒng)及/或更復雜系統(tǒng)中的任一者中，所述系統(tǒng)的代表性實例是圖10中示意地展示的系統(tǒng)1000。系統(tǒng)1000可包含半導體裸片組合件1010、電源1020、驅(qū)動器1030、處理器1040及/或其它子系統(tǒng)或組件1050。半導體裸片組合件1010可包含通常類似于上文描述的堆疊式半導體裸片組合件的特征的特征，且可因此包含具有可良好覆蓋第一裸片110的外圍區(qū)域112且增強熱耗散的多個散熱路徑。所得系統(tǒng)1000可執(zhí)行多種功能中的任一者，例如存儲器存儲、數(shù)據(jù)處理及/或其它適當功能。因此，代表性系統(tǒng)1000可包含但不限于手持式裝置(例如，移動電話、平板計算機、數(shù)字閱讀器及數(shù)字音頻播放器)、計算機及電器。系統(tǒng)1000的組件可容置在單個單元中或分布在多個互連單元(例如，通過通信網(wǎng)絡)中。系統(tǒng)1000的組件還可包含遠程裝置及多種計算機可讀媒體中的任一者。

從前述將明白，本文中已針對說明目的描述本技術(shù)的特定實施例，但是可在不脫離本發(fā)明的情況下作出各種修改。例如，雖然關(guān)于HMC描述半導體裸片組合件的許多實施例，但是在其它實施例中，半導體裸片組合件可被配置為其它存儲器裝置或其它類型的堆疊式裸片組合件。此外，圖1到9中說明的半導體裸片組合件包含在第二半導體裸片上布置成堆疊的多個第一半導體裸片。然而，在其它實施例中，半導體裸片組合件可包含堆疊在第二半導體裸片中的一或多者上的一個第一半導體裸片。特定實施例的背景中描述的新技術(shù)的某些方面還可在其它實施例中組合或消除。此外，雖然已在所述實施例的背景中描述與新技術(shù)的某些實施例相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點，但是其它實施例還可展現(xiàn)出此類優(yōu)點且并非所有實施例一定展現(xiàn)出此類優(yōu)點以落在本技術(shù)的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明及相關(guān)聯(lián)的技術(shù)可涵蓋本文中未明確展示或描述的其它實施例。