一种半导体器件及其制备方法与流程

本申请涉及集成电路，具体涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术：

1、随着大规模集成电路的发展,电路的特征尺寸不断微缩,芯片向三维方向发展进入后摩尔时代,从而满足高度集成、传输速度快、功耗低等需求。三维方向形成的结构类型其中有芯片-晶圆异质集成(chip to wafer,c2w)结构，c2w结构可以通过选择已知良好芯片与晶圆进行键合，在多层芯片堆叠时可显著提升良率。多个芯粒异质集成在一个芯粒上，再通过硅载片的贴合，形成一个完整的新芯粒。

2、现有c2w结构在背面通过熔融键合于硅载片贴合，会导致c2w结构散热比较差；器件在工作过程中会产生大量热而无法散去，多个芯粒异质集成在一个芯粒上，会导致芯片受热增大，影响芯片的性能和可靠性。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种半导体器件及其制备方法，能够有效散热，提高产品的性能和可靠性。

2、本申请实施例的一方面，提供了一种半导体器件的制备方法，包括提供底晶圆，所述底晶圆上形成有多个芯片，在所述芯片内形成有第一散热结构；

3、提供载体晶圆，在所述载体晶圆内形成第二散热结构；

4、使所述载体晶圆的第二散热结构面向所述底晶圆的第一散热结构对应贴合，以使所述载体晶圆键合于所述底晶圆上的多个芯片上；

5、在所述芯片远离所述第一散热结构的一面形成引出结构,以用于连接所述芯片和印刷线路板；

6、减薄所述载体晶圆，使所述第二散热结构露出于所述载体晶圆远离所述第一散热结构的一面；

7、在露出的所述第二散热结构一侧形成导热层。

8、可选地，所述提供底晶圆，所述底晶圆上形成有多个芯片，在所述芯片内形成有第一散热结构，包括：

9、在所述芯片内、由所述芯片向所述底晶圆的方向形成第一散热孔；

10、向所述第一散热孔内填充第一导热金属以形成所述第一散热结构。

11、可选地，所述提供载体晶圆，在所述载体晶圆内形成第二散热结构，包括：

12、沿所述载体晶圆的厚度方向形成第二散热孔；

13、向所述第二散热孔内填充第二导热金属以形成所述第二散热结构。

14、可选地，所述在所述芯片远离所述第一散热结构的一面形成引出结构,以用于连接所述芯片和印刷线路板，包括：

15、在所述底晶圆远离所述芯片的一面依次开孔、布线，形成所述引出结构。

16、可选地，所述减薄所述载体晶圆，使所述第二散热结构露出于所述载体晶圆远离所述第一散热结构的一面，包括：

17、在所述引出结构远离所述载体晶圆的一面形成临时键合；

18、以临时键合为支撑，沿所述载体晶圆的厚度方向减薄所述载体晶圆至露出所述第二散热结构。

19、本申请实施例的另一方面，提供了一种半导体器件，采用上述的半导体器件的制备方法制备而成，包括依次层叠设置的底晶圆、芯片层和载体晶圆，所述芯片层包括多个芯片，所述芯片层内设置有第一散热结构，所述载体晶圆内设置有第二散热结构，通过所述第一散热结构和所述第二散热结构的对应连接，以使所述芯片和所述载体晶圆键合，所述底晶圆还设置有引出结构，用于连接所述芯片和印刷线路板。

20、可选地，所述第一散热结构包括第一散热孔和填充于所述第一散热孔内的第一散热金属，所述第二散热结构包括第二散热孔和填充于所述第二散热孔内的第二散热金属。

21、可选地，所述第二散热结构远离所述第一散热结构的一侧还设置导热层，所述导热层的导热系数是所述第二导热金属的导热系数的至少10倍。

22、可选地，多个所述第一散热孔点阵排布在所述芯片内，或所述第一散热孔包括多个分布在所述芯片内的槽，所述第二散热孔与所述第一散热孔对应设置。

23、可选地，所述第一散热结构沿键合方向的深度在3um～5um，所述第二散热结构沿所述键合方向的深度在100um～200um。

24、本申请实施例提供的半导体器件及其制备方法，通过在芯片内设置第一散热结构，在载体晶圆内设置第二散热结构，芯片和载体晶圆键合后，通过第一散热结构和第二散热结构可将芯片的热量导出；再后续载体晶圆减薄后，第二散热结构的一侧还形成导热层，导热层和第二散热结构贴合快速导出热量，完成对芯片以及整体半导体器件的散热，提高了半导体器件的性能和可靠性。

技术特征：

1.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述提供底晶圆，所述底晶圆上形成有多个芯片，在所述芯片内形成有第一散热结构，包括：

3.根据权利要求2所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述提供载体晶圆，在所述载体晶圆内形成第二散热结构，包括：

4.根据权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述在所述芯片远离所述第一散热结构的一面形成引出结构,以用于连接所述芯片和印刷线路板，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述减薄所述载体晶圆，使所述第二散热结构露出于所述载体晶圆远离所述第一散热结构的一面，包括：

6.一种半导体器件，采用根据权利要求1至5任一项所述的半导体器件的制备方法制备而成，其特征在于，包括依次层叠设置的底晶圆、芯片层和载体晶圆，所述芯片层包括多个芯片，所述芯片层内设置有第一散热结构，所述载体晶圆内设置有第二散热结构，通过所述第一散热结构和所述第二散热结构的对应连接，以使所述芯片和所述载体晶圆键合，所述底晶圆还设置有引出结构，用于连接所述芯片和印刷线路板。

7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述第一散热结构包括第一散热孔和填充于所述第一散热孔内的第一导热金属，所述第二散热结构包括第二散热孔和填充于所述第二散热孔内的第二导热金属。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述第二散热结构远离所述第一散热结构的一侧还设置导热层，所述导热层的导热系数是所述第二导热金属的导热系数的至少10倍。

9.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，多个所述第一散热孔点阵排布在所述芯片内，或所述第一散热孔包括多个分布在所述芯片内的槽，所述第二散热孔与所述第一散热孔对应设置。

10.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述第一散热结构沿键合方向的深度在3um～5um，所述第二散热结构沿所述键合方向的深度在100um～200um。

技术总结
本申请提供一种半导体器件及其制备方法，涉及集成电路技术领域，包括提供底晶圆，底晶圆上形成有多个芯片，在芯片内形成有第一散热结构；提供载体晶圆，在载体晶圆内形成第二散热结构；使载体晶圆的第二散热结构面向底晶圆的第一散热结构对应贴合，以使载体晶圆键合于底晶圆上的多个芯片上；在芯片远离第一散热结构的一面形成引出结构,以用于连接芯片和印刷线路板；减薄载体晶圆，使第二散热结构露出于载体晶圆远离第一散热结构的一面；在露出的第二散热结构一侧形成导热层。第一散热结构和第二散热结构将芯片的热量导出；载体晶圆减薄，第二散热结构的一侧还形成导热层，导热层和第二散热结构贴合快速导热，对芯片散热，提高其性能和可靠性。

技术研发人员：谢冬,赵平,吴柱锋
受保护的技术使用者：湖北星辰技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28