一种集成电路管芯及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种集成电路管芯及制造方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路(IC，Integrated Circuit)芯片的集成度越来越高，芯片的功率密度也越来越高；同时，在整个IC芯片中，功率密度的分布也是非均匀的。在功率密度较大的区域，在面积很小的范围内就会产生很大的热量，从而在芯片的表面成形温度很高的热点，这些“热点”的温度会比整个IC芯片的平均温度高很多。如果不能进行有效的IC芯片热管理和散热设计，对热点区域的热量快速有效的进行扩散，很容易会导致芯片的热点区域温度过高而使芯片不能正常工作。
[0003]目前，IC芯片的散热设计主要是在IC芯片封装上增加散热器，图1展示了管芯朝上塑胶球栅阵列封装体10，其上集成了散热器12。在封装体10中，IC管芯11通过管芯粘合材料13贴装在衬底15上，并与引线17相连。封装体10可通过焊球14连接到印刷线路板(图1中未示出)上。散热器12设置在衬底15上，用于排出管芯11的热量。塑封材料16将封装体10密封起来。在图1中，散热器12的材料为导电材料，因此，散热器12与管芯11之间要通过由绝缘的塑封材料16来绝缘。在图1中，散热器12绝大部分位于塑封材料16上，也就是绝大部分位于由塑封材料16构成的封层上。
[0004]图1所示的封装体采用的散热方法是在IC芯片封装结构上设计一条热通道，把热点的热量通过散热器扩散。这种散热方法是对整个芯片不加区分地进行冷却，将热量从整个封装体中移除，从而将芯片的温度维持在工作上限以下。
[0005]但是，由于IC芯片封装工艺和IC芯片封装结构上的一些物理限制，增加的散热器还不能无限接近IC管芯，由于IC管芯才是发热源，因此，在IC芯片封装上增加散热器的方法不足以降低IC芯片表面上的热点的温度，或者，在降低热点的温度方面所起的作用有限，这会导致IC芯片的工作仍会受到IC芯片表面的热点的温度的限制。
[0006]综上所述，目前的IC芯片的散热方法，由于主要是在IC芯片封装结构上增加散热器，由于散热器不能无限接近IC管芯，因此，这种散热方法在降低IC芯片表面上的热点的温度方面所起的作用有限。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供了一种集成电路管芯及制造方法，用以解决采用目前的IC芯片的散热方法在降低IC芯片表面上的热点的温度方面所起的作用有限的问题。
[0008]第一方面，提供一种集成电路管芯，包括:
[0009]衬底；
[0010]有源器件；
[0011]互连层，覆盖在所述有源器件上，所述互连层包括多层金属层和多层介质层，所述多层金属层和所述多层介质层交替设置；所述多层金属层中距离所述有源器件最远的一层金属层包括金属走线和金属焊垫；及
[0012]散热层，所述散热层覆盖在所述互连层上除所述金属焊垫对应的位置以外的区域，所述散热层位于封装层之下，所述封装层包括塑封材料，所述散热层包括导热率大于预设值且电绝缘的材料。
[0013]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述散热层覆盖在所述距离所述有源器件最远的一层金属层上。
[0014]结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述互连层还包括钝化层，所述钝化层覆盖在所述距离所述有源器件最远的一层金属层上除所述金属焊垫对应的位置以外的区域，所述散热层覆盖在所述钝化层上。
[0015]结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，包含所述集成电路管芯的集成电路芯片为引线键合芯片，所述散热层形成于施行引线键合工艺之后，所述散热层还覆盖在所述金属焊垫对应的位置。
[0016]结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，包含所述集成电路管芯的集成电路芯片为引线键合芯片或倒装芯片。
[0017]第二方面，提供一种集成电路管芯的制造方法，包括:
[0018]在衬底上形成有源器件；
[0019]在所述有源器件的表面上以交替设置的方式形成多层金属层和多层介质层；所述多层金属层和多层介质层构成互连层；所述多层金属层中距离所述有源器件最远的一层金属层包括金属走线和金属焊垫；
[0020]在所述互连层之上、除所述金属焊垫对应的位置以外的区域形成包括导热率大于预设值且电绝缘的材料的散热层；所述散热层位于包括塑封材料的封装层之下。
[0021]结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，在所述互连层之上、除所述金属焊垫对应的位置以外的区域形成所述散热层，包括:
[0022]在所述互连层中距离有源器件最远的一层金属层上形成所述散热层；
[0023]在所述散热层中与所述金属焊垫对应的位置开窗口。
[0024]结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述集成电路管芯还包括钝化层，在所述互连层之上、除所述金属焊垫对应的位置以外的区域形成所述散热层，包括:
[0025]在所述互连层中距离所述有源器件最远的一层金属层上形成钝化层；
[0026]在所述钝化层中与所述金属焊垫对应的位置开窗口 ；
[0027]在所述钝化层的表面上形成所述散热层；
[0028]在所述散热层中与所述金属焊垫对应的位置开窗口。
[0029]结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，所述集成电路管芯还包括钝化层，若包含所述集成电路管芯的集成电路芯片为引线键合芯片、且所述散热层形成于施行引线键合工艺之后，在所述互连层之上、除所述金属焊垫对应的位置以外的区域形成所述散热层，包括:
[0030]在所述互连层中距离所述有源器件最远的一层金属层上形成钝化层；
[0031]在所述钝化层中与所述金属焊垫对应的位置开窗口 ；
[0032]在所述钝化层的表面上形成所述散热层。
[0033]本发明实施例的有益效果包括:
[0034]本发明实施例提供的集成电路管芯及制造方法，由于散热层覆盖在IC管芯中的互连层上除所述金属焊垫对应的位置以外的区域，且位于封装层之下，因此，散热层能够更靠近IC管芯，由于散热层的材料为导热率大于预设值、且电绝缘的材料，因此，该散热层能够将IC管芯中功率密度较大的区域热量快速扩散到整个管芯的表面上，从而增大包含该IC管芯的IC芯片的散热面积，提高芯片的散热能力。
【附图说明】
[0035]图1为现有技术中的IC芯片的剖面图；
[0036]图2为本发明实施例提供的引线键合芯片的剖面图；
[0037]图3为本发明实施例提供的倒装芯片的剖面图；
[0038]图4a为本发明实施例提供的引线键合芯片中的IC管芯的剖面图之一；
[0039]图4b为本发明实施例提供的倒装芯片中的IC管芯的剖面图之一；
[0040]图5a为本发明实施例提供的引线键合芯片中的IC管芯的剖面图之二 ；
[0041]图5b为本发明实施例提供的引线键合芯片中的IC管芯的剖面图之三；
[0042]图6a为本发明实施例提供的倒装芯片中的IC管芯的剖面图之二 ；
[0043]图6b为本发明实施例提供的倒装芯片中的IC管芯的剖面图之三；
[0044]图7为本发明实施例提供的IC管芯的俯视图。
【具体实施方式】
[0045]本发明实施例提供的IC管芯及其制造方法，通过将由导热率大于预设值且电绝缘的材料构成的散热层，覆盖在IC管芯中的互连层上除金属焊垫对应的位置以外的区域，并且该散热层位于封装层之下，从而将IC管芯中功率密度较大的区域的热量快速扩散到整个管芯表面上，这增大了 IC芯片的散热面积，提高了芯片的散热能力。
[0046]下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种IC管芯及其制造方法的【具体实施方式】进行说明。
[0047]在采用现有的封装技术封装本发明实施例提供的IC管芯时，封装后形成的IC芯片包括两类，一类是图2所示的引线键合芯片，另一类是图3所示的倒装芯片。
[0048]图2所示的引线键合芯片包括，IC管芯102，管芯粘合材料101，引线103，塑封材料104，基板105，焊球106 ;引线键合芯片封装的一般工艺流程为:先加工出IC管芯102，再把IC管芯102通过管芯粘合材料101固定在基板105上，然后通过引线键合方式把引线103焊接到IC管芯102和基板105上，然后通过塑封材料104把IC管芯102固封起来，最后把焊球106焊接到基板105上，完成整个引线键合芯片的封装。
[0049]图3所示的倒装芯片包括IC管芯202，金属凸块(BUMP) 201，底部填充料203，塑封材料204，基板205，焊球206。倒装芯片封装的一般工艺流程为:先加工出IC管芯202，BUMP201是长在IC管芯202上的。然后IC管芯202倒贴在基板205上，通过BUMP201实现IC管芯202与基板205的物理和电连接。然后注入底部填充料203，对BUMP201进行保护，然后通过塑封材料204把IC管芯202固封起来，最后把焊球206焊接到基板205上，完成整个倒装芯片的封装。
[0050]本发明实施例提供的一种IC管芯，包括: