发明建构出一种独特的半导体元件，其中介层上设有面对面芯片，且可展现优越的散热性能与可靠度。在一优选实施方面中，该半导体元件包括一第一芯片、一第二芯片、一中介层、以及一第一散热座，其中(i)该中介层包括一第一表面、一相反的第二表面、该第一表面上的多个第一接触垫、该第二表面上的多个第二接触垫、以及电性耦接该些第一接触垫及该些第二接触垫的多个贯孔；(ii)通过多个凸块，将该第一芯片及该第二芯片各自电性耦接至该中介层的该些第一接触垫及该些第二接触垫；以及(iii)该第一散热座具有一凹穴，并且使用一导热材料将该第一散热座贴附至第一芯片，同时该第一芯片置放于该凹穴中，且该中介层的该第一表面贴附至该第一散热座中邻接且自该凹穴入口侧向延伸的一平坦表面。
[0147]此外，根据本发明的一优选实施方面，该半导体元件可进一步包括一平衡层、一第二散热座、以及一互连基板，其中(i)该平衡层覆盖该中介层的侧壁；(ii)该第二散热座贴附至该第二芯片上，或是该第二芯片插入该第二散热座的一凹穴中且该中介层侧向延伸于该第二散热座的该凹穴外，同时第二散热座通过一导热材料以贴附至第二芯片；以及
(iii)该互连基板具有一穿孔且电性耦接至该中介层，并使该第一芯片或第二芯片置放于该穿孔中。
[0148]第一及第二芯片面对面地设置于中介层的相反两侧上，并且通过凸块以各自电性耦接至中介层的第一接触垫及第二接触垫。第一及第二芯片可为已封装或未封装的芯片。此外，第一及第二芯片可为裸晶，或是晶圆级封装芯片等。
[0149]第一散热座可侧向延伸超过中介层的外围边缘，并且进一步延伸至元件的外围边缘以提供元件的机械性支撑。或者，在第二散热座贴附至中介层的第二表面上及选择性的平衡层的第二表面上后，可移除第一散热座的选定部分，以使第一散热座剩余部分与元件的外围边缘彼此保持距离。因此，中介层可侧向延伸超过第一散热座剩余部分的外围边缘，以显露中介层第一表面上额外的第一接触垫，其中第一散热座的剩余部分罩盖第一芯片于凹穴中。对于中介层侧向延伸超过第一散热座剩余部分的方面，第二散热座优选是延伸至元件的外围边缘，并使中介层的第二表面及选择性形成的平衡层的第二表面贴附至第二散热座中邻接凹穴入口的平坦表面。在另一方面中，在第二散热座贴附至中介层的第二表面上及选择性形成的平衡层的第二表面上后，可移除第二散热座的选定部分，以使第二散热座剩余部分与元件的外围边缘彼此保持距离。据此，中介层可侧向延伸超过第二散热座剩余部分的外围边缘，以显露中介层第二表面上额外的第二接触垫，其中第二散热座剩余部分罩盖第二芯片于凹穴中。对于中介层侧向延伸超过第二散热座外围边缘的方面，第一散热座优选是延伸至元件的外围边缘。
[0150]通常第一及第二散热座各自包括一金属板，以对嵌埋芯片提供基本散热及电磁屏蔽效果。金属板可具有0.1毫米至10毫米的厚度。金属板的材料可包括铜、铝、不锈钢、或其合金。此外，第一及第二散热座可为单层或多层结构，并且优选包括一延伸进入金属板中的凹穴。举例来说，第一及第二散热座可为金属板，且该金属板具有形成于其中的凹穴，以及自该凹穴的入口侧向延伸的平坦表面。据此，凹穴的金属底部及金属侧壁可提供嵌埋芯片的热性接触表面以及垂直与水平方向的电磁屏蔽。对于第一散热座的另一方面，第一散热座可为层压基板，其包括金属板、位于该金属板上的介电层，并具有延伸穿过该介电层且延伸进入该金属板的凹穴。或者，第一散热座可包括金属板及具有开孔的基层，且金属板上的基层开孔可定义出第一散热座的凹穴。基层的材料可为环氧树脂、BT、聚酰亚胺、或其他种类的树脂或树脂/玻璃复合物。因此，第一芯片的热可通过凹穴的金属底部而散逸。
[0151]此外，可于第一散热座的凹穴外或凹穴中形成用于中介层贴附步骤的定位件。据此，通过位于中介层第一表面周围或第一芯片无源面周围的定位件，可控制芯片-中介层堆叠次组件置放的准确度。对于定位件位于第一散热座凹穴外的方面，定位件自第一散热座中邻接凹穴入口的平坦表面朝第二垂直方向延伸，且延伸超过中介层的第一表面。为了便于描述，中介层的第一表面所面对的方向被定义为第一垂直方向，并且中介层的第二表面所面对的方向被定义为第二垂直方向。对于定位件位于第一散热座凹穴中的另一方面，定位件自凹穴的底部朝第二垂直方向延伸，且延伸超过覆晶的无源面。因此，通过侧向对准且靠近中介层或第一芯片外围边缘的定位件，可控制中介层置放的准确度。
[0152]可通过下列步骤形成第一散热座凹穴入口周围的定位件:提供金属板；于该金属板中形成凹穴；以及通过移除金属板的选定部分，或是通过于金属板上沉积金属或塑料材料的图案，以于凹穴入口周围形成定位件。据此，散热座为具有凹穴的金属板，且定位件自第一散热座中邻接凹穴入口的平坦表面朝第二垂直方向延伸。也可通过下列步骤形成第一散热座凹穴入口周围的定位件:提供层压基板，其包括介电层及金属板；通过移除介电层上金属层的选定部分，或是通过于介电层上沉积金属或塑料材料的图案，以形成定位件；以及形成延伸穿过介电层并延伸进入金属板中的凹穴。因此，第一散热座为层压基板，其包括金属板以及介电层，并且定位件自第一散热座的介电层朝第二垂直方向延伸，且位于凹穴入口周围。对于定位件位于第一散热座凹穴中的方面，可通过下列步骤制成:提供金属板；通过移除金属板的选定部分，或是通过于金属板上沉积金属或塑料材料的图案，以于金属板表面形成定位件；以及于金属板上提供基层，并使定位件位于基层的开孔中。因此，第一散热座包括金属板及基层，且定位件自第一散热座凹穴底部的金属板朝第二垂直方向延伸。
[0153]定位件可为金属、光敏性塑料材料或非光敏性材料所制成。举例来说，定位件可实际上由铜、铝、镍、铁、锡或其合金组成。定位件也可包括环氧树脂或聚酰亚胺，或是由环氧树脂或聚酰亚胺组成。再者，定位件可具有防止中介层或第一芯片发生不必要位移的各种图案。举例来说，定位件可包括一连续或不连续的凸条、或是凸柱阵列。或者，定位件可侧向延伸至元件的外围边缘，且其内周围边缘与中介层的外围边缘相符合。具体来说，定位件可侧向对准中介层或第一芯片的四侧边，以定义出与中介层或第一芯片形状相同或相似的区域，并且避免中介层或第一芯片的侧向位移。举例来说，定位件可对准并符合中介层或第一芯片的四侧边、两对角、或四角，并且中介层与定位件间或是第一芯片与定位件间的间隙优选于5至50微米的范围内。因此，位于中介层或第一芯片外的定位件可控制芯片-中介层堆叠次组件置放的准确度。此外，定位件优选具有位于5至200微米范围内的高度。
[0154]第一及第二散热座的凹穴可在其入口处具有较其底部更大的直径或尺寸，并且具有0.05毫米至1.0毫米的深度。举例来说，凹穴可具有横切的圆锥或方锥形状，其直径或大小自凹穴底部朝向入口递增。或者，凹穴可为具有固定直径的圆柱形状。凹穴也可在其入口及底部具有圆形、正方形或矩形的周缘。
[0155]芯片-中介层堆叠次组件可通过一导热材料(如导热黏着剂)以贴附至第一散热座，其中导热材料可先涂布于凹穴的底部上，然后当第一芯片插入凹穴中时，部分导热材料挤出凹穴外。导热材料可接触及围绕第一散热座凹穴中嵌埋的第一芯片。挤出的导热材料可接触中介层的第一表面及自第一散热座中凹穴入口侧向延伸的平坦表面，并夹置于中介层的第一表面及自第一散热座中凹穴入口侧向延伸的平坦表面间。或者，可将导热材料(如导热黏着剂)涂布于凹穴的底部上，且当第一芯片插入凹穴中时，导热材料仍位于凹穴中。然后可将第二黏着剂(通常为电性绝缘的底部填充材料)涂布并填入凹穴的剩余空间中，并延伸至中介层的第一表面及自第一散热座中凹穴入口侧向延伸的平坦表面间。据此，导热材料提供第一芯片与第一散热座间的机械性接合及热性连接，而第二黏着剂提供中介层与第一散热座间的机械性接合。同样地，上述方法也可应用于将第二散热座贴附至中介层的第二表面与选择性形成的平衡层的第二表面。因此，通过填充一导热材料于第二散热座的凹穴中、中介层的第二表面与第二散热座间、以及平衡层的第二表面与第二散热座间，即可完成第二散热座的贴附步骤。
[0156]中介层侧向延伸于第一散热座的凹穴外，并且可贴附至第一散热座中邻接凹穴入口的平坦表面，其中中介层的第一表面面对第一散热座。同样地，对于第二芯片置放于第二散热座凹穴中的方面，中介层侧向延伸于第二散热座的凹穴外，并且可贴附至第二散热座中邻接凹穴入口的平坦表面，其中中介层的第二表面面对第二散热座。中介层的材料可为硅、玻璃、陶瓷或石墨，其具有50至500微米的厚度，并且可提供设置于其相反两侧上的第一及第二芯片的扇出路由。此外，因为中介层通常是由高弹性系数材料制成，且该高弹性系数材料具有与芯片匹配的热膨胀系数(例如，每摄氏3至1ppm)，因此，可大幅降低或补偿热膨胀系数不匹配所导致的芯片及其电性互连处的内部应力。
[0157]在贴附芯片-中介层堆叠次组件至第一散热座的步骤后，可形成平衡层于第一散热座或定位件上。因此，平衡层可具有与第一散热座或定位件接触的第一表面，以及与中介层的第二表面实际上共平面的相对第二表面。在任何情况下，平衡层优选是侧向覆盖、围绕及共形涂布中介层的侧壁，并且自中介层侧向延伸至元件的外围边缘。平衡层的材料可为环氧树脂、BT、聚酰亚胺、及其他种类的树脂或树脂/玻璃复合物。
[0158]在形成平衡层的步骤后，互连基板可电性耦接至中介层的额外的第一或第二接触垫。互连基板不限于特定结构，举例来说，其可包括芯层、顶部及底部增层电路、以及披覆穿孔。顶部及底部增层电路设置于芯层的相反两侧上。披覆穿孔延伸穿过芯层，并且提供顶部及底部增层电路间的电性连接。顶部及底部增层电路通常各自包括绝缘层以及一或多个导线。顶部及底部增层电路的绝缘层各自形成于芯层的相反两侧上。导线侧向延伸于绝缘层上，并且延伸穿过绝缘层中的盲孔，以形成接触芯层顶部及底部图案化线路层的导电盲孔。此外，假如需要更多的信号路由，顶部及底部增层电路可包括额外的绝缘层、额外的盲孔、以及额外的导线。顶部及底部增层电路的最外侧导线可各自容置导电接点，例如焊球，以与组件或电子元件电性传输及机械连接。据此，可通过焊球，而非通过直接增层法，将互连基板接置于中介层，以提供第二扇出路由/互连。此外，互连基板优选具有穿孔，以容置第一或第二芯片于穿孔中。举例来说，对于中介层延伸超过第一散热座外围边缘的方面，互连基板可电性耦接至中介层的第一接触垫，并使第一散热座及第一芯片位于互连基板的穿孔中。对于中介层延伸超过第二散热座外围边缘的方面，互连基板可电性耦接至中介层的第二接触垫，并使第二散热座及第二芯片位于互连基板的穿孔中。