CN113675099B - 一种散热型堆叠封装体及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种散热型堆叠封装体及其制作方法，在本发明的散热型堆叠封装体的制作过程中，通过在所述半导体管芯的上表面的四周边缘处形成一环形沟槽，并在所述半导体管芯的上表面的中间区域形成多个第一盲孔和多个第二盲孔，进而在上述环形沟槽和第一、第二盲孔中填充金属纳米颗粒，即为半导体管芯提供了多条散热路径，便于半导体管芯的快速散热。且通过设置所述第一盲孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，且所述第一盲孔的深度小于所述环形沟槽的深度，相邻所述第一盲孔之间的距离大于所述第一盲孔的直径，相邻所述第二盲孔之间的距离大于所述第二盲孔的直径，可以确保在制备过程中，不损坏半导体管芯的功能区。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，特别是涉及一种散热型堆叠封装体及其制作方法。
背景技术
半导体芯片的封装过程通常为：首先对半导体晶圆进行激光切割处理以形成多个分立的半导体芯片，然后将切割好的半导体芯片用导电粘合材料或者是非导电粘合材料贴装至相应的电路基板或者是引线框架上，当使用导电粘合材料将半导体芯片倒装至所述电路基板或所述引线框架时，通常需要设置低填材料以提高半导体芯片的电连接稳固性，当使用非导电粘合材料将半导体芯片粘结至所述电路基板或所述引线框架时，通常需要利用金线、银线或者铜线将半导体芯片的接合焊盘连接到基板或引线框架的相应引脚上。然后再利用树脂材料对半导体芯片进行封装，以形成半导体芯片的封装结构。
在现有技术中，为了提高半导体芯片封装结构的集成度，通常会将多个半导体芯片进行堆叠，然后再进行相应的封装。而目前的堆叠封装中，散热性能不佳，容易导致堆叠封装结构过热而发生故障。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种散热型堆叠封装体及其制作方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种散热型堆叠封装体的制作方法，包括以下步骤：
步骤（1）：提供第一载板，在所述载板上设置一半导体管芯，接着在所述第一载板上设置一图案化掩膜。
步骤（2）：接着利用所述图案化掩膜对所述半导体管芯进行刻蚀处理，以在所述半导体管芯的上表面的四周边缘处形成一环形沟槽，并在所述半导体管芯的上表面的中间区域形成多个第一盲孔和多个第二盲孔，多个所述第一盲孔排列成第一环形部，多个所述第二盲孔排列呈第二环形部，所述第一环形部围绕所述第二环形部，所述第一盲孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，所述第一盲孔的深度等于所述第二盲孔的深度，且所述第一盲孔的深度小于所述环形沟槽的深度。
步骤（3）：接着在所述半导体管芯上旋涂第一大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第一金属纳米颗粒层，所述第一金属纳米颗粒层覆盖所述环形沟槽、所述第一盲孔以及所述第二盲孔的底部。
步骤（4）：接着在所述半导体管芯上旋涂第二大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第二金属纳米颗粒层，其中，第二大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第一大尺寸金属纳米颗粒，所述第二金属纳米颗粒层覆盖所述第一金属纳米颗粒层。
步骤（5）：接着在所述半导体管芯上旋涂第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第三金属纳米颗粒层，其中，第三大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第二大尺寸金属纳米颗粒，所述第三金属纳米颗粒层覆盖所述第二金属纳米颗粒层且覆盖所述半导体管芯的上表面。
步骤（6）：接着在所述半导体管芯上沉积一金属键合材料层，所述金属键合材料层覆盖所述第三金属纳米颗粒层，以形成第一组件。
步骤（7）：接着将两个上述步骤（6）所形成的所述第一组件键合在一起，使得两个所述金属键合材料层键合连接，接着去除其中一个第一载板。
步骤（8）：接着形成第一封装层，接着在所述第一封装层上形成一导热层，所述导热层接触所述第一金属纳米颗粒层、所述第二金属纳米颗粒层、所述第三金属纳米颗粒层以及所述金属键合材料层，接着形成第二封装层，所述第二封装层包裹所述导热层。
在更优选的技术方案中，在所述步骤（1）中，形成所述图案化掩膜的具体工艺为：通过在所述载板上涂覆光刻胶材料，所述光刻胶材料覆盖所述半导体管芯，接着对所述光刻胶材料进行曝光显影处理，以形成所述图案化掩膜。
在更优选的技术方案中，在所述步骤（2）中，通过湿法刻蚀处理或者激光刻蚀处理以同时形成所述环形沟槽、所述第一盲孔和所述第二盲孔，相邻所述第一盲孔之间的距离大于所述第一盲孔的直径，相邻所述第二盲孔之间的距离大于所述第二盲孔的直径，所述第一盲孔的深度与所述环形沟槽的深度的比值为0.7-0.9。
在更优选的技术方案中，在所述步骤（3）中，所述第一大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第一大尺寸金属纳米颗粒的粒径为300-500纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
在更优选的技术方案中，在所述步骤（4）中，所述第二大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第二大尺寸金属纳米颗粒的粒径为200-350纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
在更优选的技术方案中，在所述步骤（5）中，所述第三大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第三大尺寸金属纳米颗粒的粒径为100-250纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
在更优选的技术方案中，在所述步骤（6）中，所述金属键合材料为铜、铝、银、金、锡、铟、铅、锌中的一种或两种及以上所组成的合金。
在更优选的技术方案中，在所述步骤（8）中，所述导热层为环形结构，所述导热层围绕所述第一组件。
本发明还提出一种散热型堆叠封装体，其采用上述制作方法形成的。
相较于现有技术，本发明的散热型堆叠封装体及其制作方法有如下的有益效果：
在本发明的散热型堆叠封装体的制作过程中，通过在所述半导体管芯的上表面的四周边缘处形成一环形沟槽，并在所述半导体管芯的上表面的中间区域形成多个第一盲孔和多个第二盲孔，进而在上述环形沟槽和第一、第二盲孔中填充金属纳米颗粒，即为半导体管芯提供了多条散热路径，便于半导体管芯的快速散热。且通过设置所述第一盲孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，且所述第一盲孔的深度小于所述环形沟槽的深度，相邻所述第一盲孔之间的距离大于所述第一盲孔的直径，相邻所述第二盲孔之间的距离大于所述第二盲孔的直径，可以确保在制备过程中，不损坏半导体管芯的功能区。
而在填充所述环形沟槽和所述第一、第二盲孔的过程中，通过分别旋涂旋涂第一、第二、第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，且设置第二大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第一大尺寸金属纳米颗粒，第三大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第二大尺寸金属纳米颗粒，且在每次大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液的旋涂完成完后均通过旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液进行修饰，上述工艺方法的设置可以有效改善填充效果。
进而在后续堆叠键合以及封装过程中，设置环形结构的导热层以接触所述第一金属纳米颗粒层、所述第二金属纳米颗粒层、所述第三金属纳米颗粒层以及所述金属键合材料层，进而可以确保堆叠封装结构的热量快速散出。
附图说明
图1-图7为本发明的散热型堆叠封装体的制作过程中各步骤的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种散热型堆叠封装体的制作方法，包括以下步骤：
步骤（1）：提供第一载板，在所述载板上设置一半导体管芯，接着在所述第一载板上设置一图案化掩膜。
步骤（2）：接着利用所述图案化掩膜对所述半导体管芯进行刻蚀处理，以在所述半导体管芯的上表面的四周边缘处形成一环形沟槽，并在所述半导体管芯的上表面的中间区域形成多个第一盲孔和多个第二盲孔，多个所述第一盲孔排列成第一环形部，多个所述第二盲孔排列呈第二环形部，所述第一环形部围绕所述第二环形部，所述第一盲孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，所述第一盲孔的深度等于所述第二盲孔的深度，且所述第一盲孔的深度小于所述环形沟槽的深度。
步骤（3）：接着在所述半导体管芯上旋涂第一大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第一金属纳米颗粒层，所述第一金属纳米颗粒层覆盖所述环形沟槽、所述第一盲孔以及所述第二盲孔的底部。
步骤（4）：接着在所述半导体管芯上旋涂第二大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第二金属纳米颗粒层，其中，第二大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第一大尺寸金属纳米颗粒，所述第二金属纳米颗粒层覆盖所述第一金属纳米颗粒层。
步骤（5）：接着在所述半导体管芯上旋涂第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第三金属纳米颗粒层，其中，第三大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第二大尺寸金属纳米颗粒，所述第三金属纳米颗粒层覆盖所述第二金属纳米颗粒层且覆盖所述半导体管芯的上表面。
步骤（6）：接着在所述半导体管芯上沉积一金属键合材料层，所述金属键合材料层覆盖所述第三金属纳米颗粒层，以形成第一组件。
步骤（7）：接着将两个上述步骤（6）所形成的所述第一组件键合在一起，使得两个所述金属键合材料层键合连接，接着去除其中一个第一载板。
步骤（8）：接着形成第一封装层，接着在所述第一封装层上形成一导热层，所述导热层接触所述第一金属纳米颗粒层、所述第二金属纳米颗粒层、所述第三金属纳米颗粒层以及所述金属键合材料层，接着形成第二封装层，所述第二封装层包裹所述导热层。
其中，在所述步骤（1）中，形成所述图案化掩膜的具体工艺为：通过在所述载板上涂覆光刻胶材料，所述光刻胶材料覆盖所述半导体管芯，接着对所述光刻胶材料进行曝光显影处理，以形成所述图案化掩膜。
其中，在所述步骤（2）中，通过湿法刻蚀处理或者激光刻蚀处理以同时形成所述环形沟槽、所述第一盲孔和所述第二盲孔，相邻所述第一盲孔之间的距离大于所述第一盲孔的直径，相邻所述第二盲孔之间的距离大于所述第二盲孔的直径，所述第一盲孔的深度与所述环形沟槽的深度的比值为0.7-0.9。
其中，在所述步骤（3）中，所述第一大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第一大尺寸金属纳米颗粒的粒径为300-500纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
其中，在所述步骤（4）中，所述第二大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第二大尺寸金属纳米颗粒的粒径为200-350纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
其中，在所述步骤（5）中，所述第三大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第三大尺寸金属纳米颗粒的粒径为100-250纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
其中，在所述步骤（6）中，所述金属键合材料为铜、铝、银、金、锡、铟、铅、锌中的一种或两种及以上所组成的合金。
其中，在所述步骤（8）中，所述导热层为环形结构，所述导热层围绕所述第一组件。
本发明还提出一种散热型堆叠封装体，其采用上述制作方法形成的。
如图1～图7所示，本实施例提供一种散热型堆叠封装体的制作方法，该制作方法包括以下步骤：
如图1所示，在步骤（1）中，提供第一载板100，在所述载板100上设置一半导体管芯101，接着在所述第一载板100上设置一图案化掩膜102。
在具体的实施例中，在所述步骤（1）中，形成所述图案化掩膜102的具体工艺为：通过在所述载板100上涂覆光刻胶材料，所述光刻胶材料覆盖所述半导体管芯101，接着对所述光刻胶材料进行曝光显影处理，以形成所述图案化掩膜102。
在更具体的实施例中，所述第一载板100可以为半导体基板，例如可以为单晶硅基板或多晶硅基板，所述第一载板100还可以是陶瓷基板、金属基板或者塑料基板，在另外的实施例中，所述第一载板100为刚性基板即可，即起到支撑作用的任何材料都可以作第一载板。
如图1所示，在步骤（2）中，接着利用所述图案化掩膜102对所述半导体管芯101进行刻蚀处理，以在所述半导体管芯101的上表面的四周边缘处形成一环形沟槽103，并在所述半导体管芯101的上表面的中间区域形成多个第一盲孔104和多个第二盲孔105，多个所述第一盲孔104排列成第一环形部，多个所述第二盲孔105排列呈第二环形部，所述第一环形部围绕所述第二环形部，所述第一盲孔104的孔径小于所述第二盲孔105的孔径，所述第一盲孔104的深度等于所述第二盲孔105的深度，且所述第一盲孔104的深度小于所述环形沟槽103的深度。
在具体的实施例中，在所述步骤（2）中，通过湿法刻蚀处理或者激光刻蚀处理以同时形成所述环形沟槽103、所述第一盲孔104和所述第二盲孔105，相邻所述第一盲孔104之间的距离大于所述第一盲孔104的直径，相邻所述第二盲孔105之间的距离大于所述第二盲孔105的直径，所述第一盲孔104的深度与所述环形沟槽103的深度的比值为0.7-0.9。
在更具体的实施例中，利用湿法刻蚀工艺同时形成所述环形沟槽103、所述第一盲孔104和所述第二盲孔105，所述第一盲孔104的孔径与所述第二盲孔105的孔径的比值为0.7-0.8，更具体的可以为0.85，相邻所述第一盲孔104之间的距离与所述第一盲孔104的直径的比值为1.2-1.4，更具体的可以为1.25，相邻所述第二盲孔105之间的距离与所述第二盲孔105的直径的比值为1.2-1.4，更具体的可以为1.25，所述第一盲孔104的深度与所述环形沟槽103的深度的比值为0.7-0.9，更具体的可以为0.8，上述各工艺参数的设置，可以确保湿法刻蚀工艺的稳定性，减少半导体管芯101的损坏几率。
如图2所示，在步骤（3）中，接着在所述半导体管芯101上旋涂第一大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第一金属纳米颗粒层106，所述第一金属纳米颗粒层106覆盖所述环形沟槽103、所述第一盲孔104以及所述第二盲孔105的底部。
在具体的实施例中，在所述步骤（3）中，所述第一大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第一大尺寸金属纳米颗粒的粒径为300-500纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
在更具体的实施例中，通过将不同尺寸的金属纳米颗粒分散在乙醇、丙酮等合适的溶剂中，以配置不同浓度的第一大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液和第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，更优选的，所述第一大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液中第一大尺寸金属纳米颗粒的浓度为5-30 mg/ml，更优选的，可以为10-20 mg/ml，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液中第一小尺寸金属纳米颗粒的浓度为2-8 mg/ml，更优选的，可以为4-6mg/ml，通过优化各悬浮液的金属纳米颗粒的浓度，便于第一小尺寸金属纳米颗粒嵌入所述第一大尺寸金属纳米颗粒之间的间隙中，进而增加导热路径。
在更具体的实施例中，旋涂第一大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液和第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液的转速为2000-5000转/分钟，更优选的，可以为3000-4000转/分钟。
在更具体的实施例中，所述第一大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒，所述第一大尺寸金属纳米颗粒的粒径为350-450纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为20-30纳米。
如图3所示，在步骤（4）中，接着在所述半导体管芯上旋涂第二大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第二金属纳米颗粒层107，其中，第二大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第一大尺寸金属纳米颗粒，所述第二金属纳米颗粒层覆盖所述第一金属纳米颗粒层。
在具体的实施例中，在所述步骤（4）中，所述第二大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第二大尺寸金属纳米颗粒的粒径为200-350纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
在更具体的实施例中，通过将不同尺寸的金属纳米颗粒分散在乙醇、丙酮等合适的溶剂中，以配置不同浓度的第二大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液和第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，更优选的，所述第二大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液中第二大尺寸金属纳米颗粒的浓度为20-50 mg/ml，更优选的，可以为30-40 mg/ml，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液中第一小尺寸金属纳米颗粒的浓度为2-8 mg/ml，更优选的，可以为4-6mg/ml，通过优化各悬浮液的金属纳米颗粒的浓度，便于第一小尺寸金属纳米颗粒嵌入所述第二大尺寸金属纳米颗粒之间的间隙中，进而增加导热路径。
在更具体的实施例中，旋涂第二大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液和第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液的转速为2000-5000转/分钟，更优选的，可以为3000-4000转/分钟。
在更具体的实施例中，所述第二大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒，所述第二大尺寸金属纳米颗粒的粒径为250-300纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为20-30纳米。
如图4所示，在步骤（5）中：接着在所述半导体管芯上旋涂第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第三金属纳米颗粒层108，其中，第三大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第二大尺寸金属纳米颗粒，所述第三金属纳米颗粒层覆盖所述第二金属纳米颗粒层且覆盖所述半导体管芯的上表面。
在具体的实施例中，在所述步骤（5）中，所述第三大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第三大尺寸金属纳米颗粒的粒径为100-250纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
在更具体的实施例中，通过将不同尺寸的金属纳米颗粒分散在乙醇、丙酮等合适的溶剂中，以配置不同浓度的第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液和第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，更优选的，所述第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液中第二大尺寸金属纳米颗粒的浓度为15-40 mg/ml，更优选的，可以为20-30 mg/ml，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液中第一小尺寸金属纳米颗粒的浓度为2-8 mg/ml，更优选的，可以为4-6mg/ml，通过优化各悬浮液的金属纳米颗粒的浓度，便于第一小尺寸金属纳米颗粒嵌入所述第三大尺寸金属纳米颗粒之间的间隙中，进而增加导热路径。
在更具体的实施例中，旋涂第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液和第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液的转速为2000-5000转/分钟，更优选的，可以为3000-4000转/分钟。
在更具体的实施例中，所述第三大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒，所述第三大尺寸金属纳米颗粒的粒径为为180-220纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为20-30纳米。
如图5所示，在步骤（6）中：接着在所述半导体管芯101上沉积一金属键合材料层109，所述金属键合材料层109覆盖所述第三金属纳米颗粒层108，以形成第一组件110。
在具体的实施例中，在所述步骤（6）中，所述金属键合材料为铜、铝、银、金、锡、铟、铅、锌中的一种或两种及以上所组成的合金。
在具体的实施例中，通过涂覆、刮涂、电镀、化学镀、蒸镀、化学气相沉积等合适的工艺沉积形成，更具体的，所述金属键合材料层109可以为金属铜、含锡焊料、含铜焊料等合适的材料。
如图6所示，在步骤（7）中：接着将两个上述步骤（6）所形成的所述第一组件110键合在一起，使得两个所述金属键合材料层109键合连接，接着去除其中一个第一载板100。
在具体的实施例中，通过激光照射或加热等合适的工艺使得两个所述金属键合材料层109键合连接。
如图7所示，在步骤（8）中：接着形成第一封装层111，接着在所述第一封装层111上形成一导热层112，所述导热层112接触所述第一金属纳米颗粒层106、所述第二金属纳米颗粒层107、所述第三金属纳米颗粒层108以及所述金属键合材料层109，接着形成第二封装层113，所述第二封装层113包裹所述导热层112。
在具体的实施例中，在所述步骤（8）中，所述导热层112为环形结构，所述导热层112围绕所述第一组件110。
在具体的实施例中，所述第一封装层111和所述第二封装层113可以为环氧树脂。
在具体的实施例中，所述导热层112可以为铜、铝或银等合适的金属材料，进而通过蒸镀、电镀、磁控溅射等合适的工艺形成。
如图7所示，本发明还提出一种散热型堆叠封装体，其采用上述制作方法形成的。
相较于现有技术，本发明的散热型堆叠封装体及其制作方法有如下的有益效果：
在本发明的散热型堆叠封装体的制作过程中，通过在所述半导体管芯的上表面的四周边缘处形成一环形沟槽，并在所述半导体管芯的上表面的中间区域形成多个第一盲孔和多个第二盲孔，进而在上述环形沟槽和第一、第二盲孔中填充金属纳米颗粒，即为半导体管芯提供了多条散热路径，便于半导体管芯的快速散热。且通过设置所述第一盲孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，且所述第一盲孔的深度小于所述环形沟槽的深度，相邻所述第一盲孔之间的距离大于所述第一盲孔的直径，相邻所述第二盲孔之间的距离大于所述第二盲孔的直径，可以确保在制备过程中，不损坏半导体管芯的功能区。
而在填充所述环形沟槽和所述第一、第二盲孔的过程中，通过分别旋涂旋涂第一、第二、第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，且设置第二大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第一大尺寸金属纳米颗粒，第三大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第二大尺寸金属纳米颗粒，且在每次大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液的旋涂完成完后均通过旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液进行修饰，上述工艺方法的设置可以有效改善填充效果。
进而在后续堆叠键合以及封装过程中，设置环形结构的导热层以接触所述第一金属纳米颗粒层、所述第二金属纳米颗粒层、所述第三金属纳米颗粒层以及所述金属键合材料层，进而可以确保堆叠封装结构的热量快速散出。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（1）：提供第一载板，在所述载板上设置一半导体管芯，接着在所述第一载板上设置一图案化掩膜；
步骤（2）：接着利用所述图案化掩膜对所述半导体管芯进行刻蚀处理，以在所述半导体管芯的上表面的四周边缘处形成一环形沟槽，并在所述半导体管芯的上表面的中间区域形成多个第一盲孔和多个第二盲孔，多个所述第一盲孔排列成第一环形部，多个所述第二盲孔排列呈第二环形部，所述第一环形部围绕所述第二环形部，所述第一盲孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，所述第一盲孔的深度等于所述第二盲孔的深度，且所述第一盲孔的深度小于所述环形沟槽的深度；
步骤（3）：接着在所述半导体管芯上旋涂第一大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第一金属纳米颗粒层，所述第一金属纳米颗粒层覆盖所述环形沟槽、所述第一盲孔以及所述第二盲孔的底部；
步骤（4）：接着在所述半导体管芯上旋涂第二大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第二金属纳米颗粒层，其中，第二大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第一大尺寸金属纳米颗粒，所述第二金属纳米颗粒层覆盖所述第一金属纳米颗粒层；
步骤（5）：接着在所述半导体管芯上旋涂第三大尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，接着旋涂第一小尺寸金属纳米颗粒的悬浮液，接着进行烘干处理，以形成第三金属纳米颗粒层，其中，第三大尺寸金属纳米颗粒的直径小于第二大尺寸金属纳米颗粒，所述第三金属纳米颗粒层覆盖所述第二金属纳米颗粒层且覆盖所述半导体管芯的上表面；
步骤（6）：接着在所述半导体管芯上沉积一金属键合材料层，所述金属键合材料层覆盖所述第三金属纳米颗粒层，以形成第一组件；
步骤（7）：接着将两个上述步骤（6）所形成的所述第一组件键合在一起，使得两个所述金属键合材料层键合连接，接着去除其中一个第一载板；
步骤（8）：接着形成第一封装层，接着在所述第一封装层上形成一导热层，所述导热层接触所述第一金属纳米颗粒层、所述第二金属纳米颗粒层、所述第三金属纳米颗粒层以及所述金属键合材料层，接着形成第二封装层，所述第二封装层包裹所述导热层。
2.根据权利要求1所述的散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，形成所述图案化掩膜的具体工艺为：通过在所述载板上涂覆光刻胶材料，所述光刻胶材料覆盖所述半导体管芯，接着对所述光刻胶材料进行曝光显影处理，以形成所述图案化掩膜。
3.根据权利要求1所述的散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，通过湿法刻蚀处理或者激光刻蚀处理以同时形成所述环形沟槽、所述第一盲孔和所述第二盲孔，相邻所述第一盲孔之间的距离大于所述第一盲孔的直径，相邻所述第二盲孔之间的距离大于所述第二盲孔的直径，所述第一盲孔的深度与所述环形沟槽的深度的比值为0.7-0.9。
4.根据权利要求1所述的散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述第一大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第一大尺寸金属纳米颗粒的粒径为300-500纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
5.根据权利要求1所述的散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：在所述步骤（4）中，所述第二大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第二大尺寸金属纳米颗粒的粒径为200-350纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
6.根据权利要求1所述的散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：在所述步骤（5）中，所述第三大尺寸金属纳米颗粒和所述第一小尺寸金属纳米颗粒具体为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种，所述第三大尺寸金属纳米颗粒的粒径为100-250纳米，所述第一小尺寸金属纳米颗粒的粒径为10-30纳米。
7.根据权利要求1所述的散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：在所述步骤（6）中，所述金属键合材料为铜、铝、银、金、锡、铟、铅、锌中的一种或两种及以上所组成的合金。
8.根据权利要求1所述的散热型堆叠封装体的制作方法，其特征在于：在所述步骤（8）中，所述导热层为环形结构，所述导热层围绕所述第一组件。
9.一种散热型堆叠封装体，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制作方法形成的。
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