改善散热特性的半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体装置，更详细地，涉及一种利用接合时所使用的内部连接器能够有效地将在半导体装置内部中产生的热向半导体装置的外部排放的改善散热特性的半导体装置。
【背景技术】
[0002]半导体集成电路的封装技术中的三维叠层封装是叠层多个相同存储量的芯片的封装，通常称为叠层芯片封装(Stack Chip Package)。
[0003]叠层芯片封装技术通过简单工序来叠层芯片，由此具有提高封装性能的同时能够降低制造成本，且容易进行批量生产的优点，相反，随着所叠层的芯片的数量以及大小的增加，具有用于封装内部的电连接的布线空间不足的缺点。
[0004]即，现有的置层芯片被制造为如下结构:在基板的芯片粘贴区域置层粘贴多个芯片的前提下，为了电信号的交换而将各个芯片的接合垫与基板的导电回路的图案之间通过导线来连接，因此，在组件内部需要用于电缆接合的空间，并且还需要连接有导线的基板的导电回路图案的面积，这必然会导致半导体封装的尺寸增大。
[0005]鉴于上述问题，作为叠层封装的一个例子，曾提出了利用硅通孔(Throughsilicon via ;TSV)的结构，最近利用在半导体芯片内形成由导电物质组成的贯通电极并通过所述贯通电极将半导体芯片电连接的方法。
[0006]并且，作为制造叠层封装的另一个实施例，利用以金属垫来代替娃通孔(Throughsilicon via ;TSV)并直接接合金属垫的方式(Metal direct bonding)或使用凸块(bump)来接合的方式等。
[0007]如上所述，利用硅通孔(TSV)或者金属垫以及凸块来叠层多个芯片的现有的芯片叠层封装，随着集成度的提高会产生很多热量，但是由于不具有单独的散热装置，因此无法顺利地排放所产生的热，导致半导体装置的性能下降。
【发明内容】
[0008](一 )要解决的技术问题
[0009]本发明所要解决的技术问题是提供一种改善散热特性的半导体装置，即在半导体装置中，能够利用芯片之间接合时所使用的内部连接器，有效地将在半导体装置内部的特定区域产生的热分散至整个半导体装置或者向半导体装置的外部排放，从而提高半导体装置的性能。
[0010](二)技术方案
[0011]用于实现所述技术问题的本发明的一个实施例的改善散热特性的半导体装置，其特征在于，包括:第一半导体芯片，其包括用于形成在第一半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器(dummy connector);以及第二半导体芯片，其包括用于形成在第二半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器，且叠层在所述第一半导体芯片的上部，所述第一半导体芯片的虚拟连接器中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，所述第二半导体芯片中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，从所述半导体装置的热源产生的热通过所述虚拟连接器以及所述虚拟金属布线分散到整个所述半导体装置中。
[0012]用于实现上述技术问题的本发明的另一个实施例的改善散热特性的半导体装置，其特征在于，包括半导体芯片，其包括用于形成在半导体基板上的回路的电连接的多个内部连接器和多个虚拟连接器，所述虚拟连接器中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线的布线来相互连接，从所述半导体装置的热源产生的热通过所述虚拟连接器以及所述虚拟金属线分散到整个所述半导体装置中。
[0013](三)有益效果
[0014]根据本发明的改善散热特性的半导体装置，利用芯片之间的结合时所使用的内部连接器将在半导体芯片的内部产生的热源(hot spot)分散到整个半导体装置中，具有能够防止半导体装置的性能下降的优点。
[0015]并且，利用根据其他工艺目的或者设计需求来增设的虚拟连接器，能够更好地改善散热特性。
【附图说明】
[0016]图1是三维叠层结构的半导体装置的概略的剖视图。
[0017]图2是示出在图1的三维叠层结构的半导体装置中的A-A’部分的俯视图。
[0018]图3是表示在本发明的改善散热特性的半导体装置中基于虚拟连接器的散热过程的一个实施例的图。
[0019]图4是表示在本发明的改善散热特性的半导体装置中基于虚拟连接器的散热过程的另一个实施例的图。
[0020]图5是本发明的改善散热特性的半导体装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0021]下面参照附图对本发明进行更加详细的说明。
[0022]图1是三维叠层结构的半导体装置的概略的剖视图，图2是示出在图1的三维叠层结构的半导体装置中的A-A’部分的俯视图。
[0023]如图1及图2所示，本发明的改善散热特性的半导体装置具有在第一半导体芯片100的上部叠层有第二半导体芯片200的形状。
[0024]此时，所述第一半导体芯片100和所述第二半导体芯片200包括内部连接器和虚拟连接器，第一半导体芯片100的内部连接器310a和虚拟连接器320a与第二半导体芯片200的内部连接器310b和虚拟连接器320b接合。
[0025]连接器是如凸块、硅通孔(TSV)或金属垫等在三维叠层结构的半导体装置中能够将第一半导体芯片与第二半导体芯片电连接的部件的总称。
[0026]此时，连接器分为实际使用于第一半导体芯片100与第二半导体芯片200之间的电路的构成的内部连接器310a、310b，和因工艺目的或者其他设计理由另外附加的虚拟连接器 320a、320b。
[0027]在平坦化工艺(CMP)或者接合工艺中，为了确保一致性，通常在绝缘膜内有规则地配置虚拟连接器。
[0028]本发明的特征在于，利用虚拟金属线将附加配置的虚拟连接器320a、320b的下部相互连接，从而将在半导体芯片内部的特定区域产生的热分散到整个半导体装置中。
[0029]尤其，当产生热量高度集中的热源(hot spot)时，由于无法避免半导体元件的劣化，因此如上所述的方式用于去除这种热源(hot spot) ο
[0030]图3和图4是表示在本发明的改善散热特性的三维叠层结构的半导体装置中基于虚拟连接器的散热过程的一个实施例的图。
[0031]为了简化附图以及便于说明，省略了连接内部连接器310a的金属线的布线。
[0032]参照图3可知，从热源330产生的热通过周边的虚拟金属线321a和虚拟连接器320a分散到周围，由此半导体装置内部的热源(Hot spot)会消失。
[0033]参照图4，根据虚拟金属线321a的布线特性，传递至虚拟金属线321a和虚拟连接器320a的热能够重新通过周围的虚拟金属线和虚拟连接器进一步地分散(S1)。此时能够进一步提高散热特性。
[0034]图5是本发明的改善散热特性的半导体装置的剖视图。
[0035]如图5所示，本发明的改善散热特性的半导体装置包括第一半导体芯片100，以及叠层在第一半导体芯片100的上部的第二半导体芯片200。
[0036]在第一半导体芯片100的第一半导体基板110上形成有绝缘层120和氧化膜层130，且包括用于回路的电连接的多个内部连接器310a和多个虚拟连接器320a。
[0037]在第二半导体芯片200的第二半导体基板210上形成有绝缘层220和氧化膜层230，且包括用于回路的电连接的多个内部连接器310b和多个虚拟连接器320b。
[0038]另外，所述第一半导体芯片100的虚拟连接器320a中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线321a的布线来相互连接，所述第二半导体芯片200的虚拟连接器320b中的至少一个虚拟连接器通过虚拟金属线321b的布线来相互连接。
[0039]此时，虚拟连接器之间的连接，根据半导体芯片内部的金属线及回路的结构，至少在两个以上的虚拟连接器之间实现连接，根据需要还可以将所有的虚拟连接器连接为一体。
[0040]另外，本发明的半导体装置，从半导体装置的热源330产生的热通过所述虚拟连接器320a、320b以及所述虚拟金属线321a、321b分散到整个所述半导体装置中。
[0041]所述内部连接器310a、310b具有电连接所述第一半导体芯片100与所述第二半导体芯片200之间的信号的作用，虚拟连接器320a、320b相互连接，由此具有分散从热源330产生的热的功能。
[0042]根据本发明的散热效果不仅适用于三维叠层结构的半导体装置，而且也可直接适用于通常的单晶片结构的半导体装置。下面以三维叠层结构的半导体装置为重点进行说明。
[0043]在本发明的半导体装置中的内部连接器310a、310b，只要能够连接叠层的半导体芯片间的信号即可使用，优选地，所述内部连接器主要是凸块(bump)、硅通孔(TSV)或金属垫中的任意一个。
[0044]在