(57)【要約】  改善した熱管理を有する電気パッケージが提供される。電気パッケージは、露出された背面を有するダイを含む。パッケージは、パッケージから熱を分散するために背面から外側に延長する複数のフィンをさらに含む。ダイは、マルチダイ積層構造で配置され得る。他の実施形態において、電気パッケージの改善した熱管理のためのダイを形成する方法が提供される。
2013518443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面を有するダイと、
前記外表面に一体的に形成され、パッケージからの熱を分散するためにそこから外側に延長するフィンと、
を備える、電気パッケージ。
【請求項２】
前記フィンが、導体材料で形成される、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項３】
前記フィンが、円筒形、正方形又は長方形の断面を有する、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項４】
前記フィンが、複数のフィンを含む、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項５】
前記複数のフィンの間に画定されるチャネルをさらに備える、請求項４に記載の電気パッケージ。
【請求項６】
前記複数のフィンが、前記ダイの外表面を実質的に占める、請求項４に記載の電気パッケージ。
【請求項７】
前記複数のフィンの各々の断面が、前記外表面の形状と実質的に同様である、請求項４に記載の電気パッケージ。
【請求項８】
前記フィンが、約３：１から約１０：１の間のアスペクト比を有する、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項９】
前記ダイに形成されるビアをさらに備える、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項１０】
前記外表面が、周囲環境に曝される、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項１１】
各々が外表面を有する複数のダイと、
前記少なくとも１つのダイの表面から外側に延長する複数のフィンと、
をさらに備える電気パッケージであって、
前記複数のダイが、連結され、前記パッケージ内に積層される、電気パッケージ。
【請求項１２】
前記複数のフィンが、前記少なくとも１つのダイの外表面に一体的に形成される、請求項１１に記載の電気パッケージ。
【請求項１３】
前記複数のフィンが、上部ダイ及び下部ダイを備え、前記上部ダイが、複数のマイクロバンプによって前記下部ダイに連結される、請求項１１に記載の電気パッケージ。
【請求項１４】
前記複数のフィンが、前記上部ダイの表面及び前記下部ダイの表面の一部から外側に延長する、請求項１３に記載の電気パッケージ。
【請求項１５】
前記複数のダイが、少なくとも１つの中間ダイを含み、前記中間ダイの背面が、前記上部ダイに連結するための複数のマイクロバンプを備え、前記中間ダイの前面が、前記下部ダイに連結するための複数のマイクロバンプを備える、請求項１３に記載の電気パッケージ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの中間ダイの背面の一部が、そこから外側に延長する複数のフィンを備える、請求項１５に記載の電気パッケージ。
【請求項１７】
ウエハにダイを組み立てる段階と、
前記ダイの表面にピラーフィンの断面形状を形成する段階と、
前記ダイの表面にピラーフィンを一体的に形成する段階と、
前記ダイを分離するために前記ウエハをダイシングする段階と、
を含む、ダイの組立方法。
【請求項１８】
前記ピラーフィンが、フォトリソグラフィを用いて形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ダイの表面にマイクロバンプを組み立てる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ピラーフィンの断面形状を形成する段階が、前記ダイの表面にフォトレジストを堆積する段階を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ピラーフィンの断面形状を形成する段階が、マスクを介して紫外線光に前記フォトレジストを曝す段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記マスクが、パターンを有し、前記ピラーフィンの断面が、前記マスクを通過した光の前記パターンによって形成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ピラーフィンを形成する段階が、電解槽に前記フォトレジスト浸漬する段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記槽の電流、及び、前記フォトレジストが前記槽に浸漬される時間の量を制御する段階をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記形成されたフィラーピンの高さが、前記槽の電流、及び、前記フォトレジストが前記槽に浸漬される時間の量によって決定され、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記表面から前記フォトレジストを除去する段階をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記表面に熱接触を形成する段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記表面に被覆層を堆積する段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記被覆層を堆積する段階が、スピンコーティング又は化学気相堆積を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
リソグラフィ工程によって前記被覆層に開口部を形成する段階をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記表面にシード層を堆積する段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３２】
プラズマ衝撃工程によって前記表面から前記シード層をエッチングする段階をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ピラーフィンを形成する段階が、前記ダイの表面に一体的に複数のピラーフィンを形成する段階を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、広く電気パッケージングに関し、特に電気パッケージから熱を分散するピラーフィンを有するダイに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気パッケージングにおいて、チップは、小さく形成され続けているが、より多くの機能を発揮することが要求される。しかしながら、チップがより多くの機能を発揮するので、より多くの電力が消費され、より多くの熱が生成される。また、チップの大きさが減少するので、発生した熱は、より小さい表面領域から分散することが要求される。例えばシリコンチップにおいて、シリコン表面及び接合温度を制御することが困難であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のパッケージにおいて、放熱板は、サーマルペーストを用いてダイの背面に取り付けられる。例えば図１において、従来のパッケージ１００が示される。パッケージ１００は、複数の半田ボール１０８によってシステムボード１０６に連結された基板１０２を含む。基板１０２及びシステムボード１０６の間の領域はまた、アンダーフィル層１１０を含む。従来のダイ１０４は、複数の半田ボール１１６又はバンプによって基板１０２の背面に連結される。パッケージ１００が組み立てられた後、放熱板１１２は、基板１０２の背面及びダイ１０４の背面に載置される。サーマルペースト１１４は、放熱板１１２を基板１０２及びダイ１０４にしっかりと固定し、基板１０２及びダイ１０４から放熱板１１２への熱伝導性を改善するために使用される。動作中、パッケージ１００によって生成された熱は、放熱板１１２を介して分散され得る。しかしながら、パッケージ１００に放熱板１１２を載置した結果、パッケージサイズを大幅に増加することになる。さらに、従来のパッケージ１００に放熱板を取り付けることは、パッケージを製造し組み立てる工程に追加の段階を必要とする。従って、機能及び電力消費を低減することなくチップから熱を分散するために小型で増加した表面領域の解決方法を開発することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書のより完全な理解のために、以下の詳細な説明及び添付の図面がここで参照される。例示的な実施形態において、電気パッケージが提供される。パッケージは、外表面を有するダイと、外表面に一体的に形成されるフィンと、を含む。フィンは、パッケージからの熱を分散するために外表面から外側に延長する。フィンは、導体材料で形成され得、円筒形、正方形又は長方形の断面を有し得る。ダイの外表面は、周囲環境に曝され得る。
【０００５】
この実施形態において、フィンは、約３：１のアスペクト比を有し得る。このフィンはまた、複数のフィンを含み得る。チャネルは、複数のフィンの間に画定され得、複数のフィンは、ダイの外表面を実質的に占め得る。複数のフィンの各々の断面は、実質的に外表面の形状と同様であり得る。
【０００６】
他の実施形態において、各々が外表面を有する複数のダイを含む電気パッケージが提供される。パッケージは、少なくとも１つのダイの表面から外側に延長する複数のフィンをさらに含む。この実施形態において、複数のダイは、互いに連結され、パッケージ内に積層される。複数のフィンは、少なくとも１つのダイの背面に一体的に形成され得る。さらに、複数のダイは、上部ダイが複数のマイクロバンプによって下部ダイに連結されるような上部ダイ及び下部ダイを含み得る。一側面において、上部ダイの外表面は、複数のフィンを備え、下部ダイの外表面の一部は、そこから外側に延長する複数のフィンを備える。他の側面において、下部ダイの外表面の一部は、そこから外側に延長する複数のフィンを備える。
【０００７】
複数のダイはまた、少なくとも１つの中間のダイを備え得る。少なくとも１つの中間のダイの背面は、上部ダイに連結するための複数のマイクロバンプを備え得、少なくとも１つの中間のダイの前面は、下部ダイに連結するための複数のマイクロバンプを備え得る。あるいは、少なくとも１つの中間のダイの背面の一部は、そこから外側に延長する複数のフィンを備え得る。
【０００８】
様々な実施形態において。ダイの組立方法が提供される。この方法は、ウエハにダイを組み立てる段階と、ダイの表面にピラーフィンの断面形状を形成する段階とを含む。ピラーフィンは、ダイの表面に一体に形成され、ウエハは、ダイを分離するためにダイシングされる。ピラーフィンは、フォトリソグラフィを用いて形成され得る。さらに、マイクロバンプは、ダイの表面に組み立てられ得る。ピラーフィンの断面形状がダイに形成されると、フォトレジストは、ダイの表面に曝される。さらに、マスクがパターンを有し、ピラーフィンの断面が、マスクを通過する光のパターンによって形成されるように、紫外光は、マスクを通過し得る。
【０００９】
ピラーフィンは、電解槽にフォトレジストを浸漬することによって形成され得る。形成されるピラーフィンの高さが電流及び浸漬時間によって形成されるように、槽の電流及びフォトレジストが槽に浸漬される時間の量は制御される。フォトレジストは、表面から除去され得、熱接触部は、表面に形成され得る。被覆層は、スピンコーティング又は化学気相堆積によって表面に堆積され得る。さらに、開口部は、リソグラフィ工程によって被覆層に形成され得る。シード層はまた、表面に堆積され、次いで、プラズマ衝撃工程によって表面からエッチング除去される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ダイに放熱板を載置するためのサーマルペーストを用いた従来の電気パッケージの概略図である。
【図２】図２は、ピラーフィンを有するダイを有する電気パッケージの例示的な実施形態の概略図である。
【図３】図３は、ピラーフィンを有するダイを有する電気パッケージの異なる実施形態の概略図である。
【図４】図４は、ダイから外側に延長する複数のピラーフィンを有するダイの概略上面図である。
【図５】図５は、ピラーフィンを有するマルチダイ積層の実施形態の概略図である。
【図６】図６は、ピラーフィンを有するマルチダイ積層の他の実施形態の概略図である。
【図７】図７は、ピラーフィンを有するダイを形成する工程の流れ図である。
【図８】図８は、熱管理のためにピラーフィンを有するパッケージを使用することが有利であり得る例示的な無線通信システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２に示される例示的な実施形態を参照して、改善された熱管理を有する電気パッケージ２００が提供される。パッケージ２００は、システムボード２０２及び基板２０４を含む。基板２０４は、シリコン又は他の基板材料で形成され得るが、半田ボール２０８、バンプ又は他の連結手段によってシステムボード２０２に連結され得る。ダイ２０６は、フリップチップバンプ２１２によって基板２０４に電気的に連結され得、アンダーフィル層２１０は、パッケージの信頼性を高めるためにそれらの間に加えられ得る。
【００１２】
ダイ２０６は、シリコン又はダイを形成する他の材料で作られ得る。ダイ２０６は、フロントエンド（ＦＥＯＬ：Ｆｒｏｎｔ−Ｅｎｄ−ｏｆ−ｔｈｅ−Ｌｉｎｅ）及びバックエド（ＢＥＯＬ：Ｂａｃｋ−Ｅｎｄ−ｏｆ−ｔｈｅ−Ｌｉｎｅ）の両方の部分（単層２１４として単純化されて示される）を含み得る。ＦＥＯＬ部分は、アクティブ素子用のいくつかの上部層を含み得、ＢＥＯＬ部分は、複数の金属層を含み得る。
【００１３】
複数のピラーフィン２２０は、パッケージ２００の熱管理を改善するためにダイ２０６の背面から外側に延長する。ピラーフィン２２０が形成され得るダイの位置は、背面に限定されず、むしろ、他の実施形態においては、複数のピラーフィンは、ダイの様々な表面に形成され得る（例えば、前面）。一実施形態において、複数のピラーフィン２２０は、フォトリソグラフィによってダイ２０６の背面に一体的に形成され得る。複数のピラーフィンを形成する工程は、図７を参照して以下に記載される。複数のピラーフィン２２０の各々は、例えば、銅、ニッケル、錫、銀又は金などの金属で形成される。ピラーフィン２２０を形成するために使用される金属のタイプは、所望の特性、例えば酸化抵抗、熱伝導、コスト及びリソグラフィ特性に依存し得る。
【００１４】
ピラーフィン２２０は、例えば円形、正方形又は長方形の断面を含む様々な断面形状を有し得る。各々のピラーフィン２２０の形状は、ピラーフィン２２０が形成されるダイ２０６の表面領域に依存し得る。各々のピラーフィン２２０が形成される断面形状のタイプに対して与えられる他の考慮は、強制対流系が使用されるか否かである。ピラーフィン２２０は、パッケージからの所望の量の熱移動を実現するために空気が強行され得るダイ２０６の背面に沿ったチャネル又は通路（図４参照）を形成し得る。
【００１５】
各々ピラーフィン２２０は、約３．１のアスペクト比、すなわち直径に対する高さの比を有して形成され得る。各々のピラーフィン２２０における直径及び高さは、例えば、それぞれ１０から３０μｍ及び１０から７０μｍの間であり得る。しかしながら、他の実施形態において、直径及び高さは、所望の熱管理を実現するためにより小さく又はより大きくあり得る。ダイ２０６の背面に形成される場合、複数のピラーフィン２２０は、特定の用途に望まれるように間隔が空けられる。例えば、ピラー２２０は、互いに３０から１００μｍ間隔が空けられ得る。ダイ２０６の背面に互いに近接してピラーフィン２２０を形成することによって、パッケージ２００は、より小さな領域からより多くの熱を分散し得る。結果として、チップは、より小さく形成することができ、パッケージの全体の大きさは、低減され得る。
【００１６】
ダイ２０６の前面はまた、複数の金属充填ビア２１６によって同一のダイ２０６の背面に電気的に連結され得る。複数のビア２１６は、例えば貫通シリコンビアであり得、ビア最終工程又はビアを形成する他の工程によって形成され得る。複数のビアは、銅又は他の導体材料で充填され得る。複数のビア２１６は、ダイ２０６の前面からダイ２０６の背面のピラーフィン２２０までの熱伝導性を増加する。これは、ダイ２０６及び基板２０４の前面からのより多くの熱分散を可能にする。
【００１７】
さらに、金属層２１８は、シード層とも称されるが、ダイ２０６の背面に組み立てられ得る。金属層２１８は、例えば銅又はチタンなどの導体材料で形成され得る。金属層２１８は、様々なピラーフィン２２０間の増加した熱伝導性を提供し得、ピラーフィン２２０を介した分散のために熱がより良好に分布されることを可能にする。
【００１８】
また、図２に示されるように、ダイ２０６の背面は、周囲環境に曝される。これは、ダイ１０４の背面が、ダイ１０４に放熱板１１２を取り付けるためのサーマルペーストで被覆された、図１に示されるパッケージなどの従来のパッケージとは異なる。放熱板１１２及びサーマルペースト１１４は、ダイ１０４の背面が周囲環境に曝されるのを防止する。そのため、パッケージ２００は、従来のパッケージ１００より小さい高さ及びサイズを有し得る。さらに、従来のパッケージ１００は、サーマルペースト１１４及び放熱板１１２のために周囲環境とダイ１０４との間に増加した熱抵抗を有し得る。対照的に、ピラーフィン２２０は、たとえあったとしても周囲環境とダイ２０６との間にほんの僅かな熱抵抗を有する。
【００１９】
図３において、改善された熱管理を有する電気パッケージ３００の異なる実施形態が示される。パッケージ３００は、ダイ３０４が直接連結するシステムボード３０２を含む。フリップチップバンプ３０６及びその等価物は、ダイ３０４をシステムボード３０２に連結するために使用され得る。アンダーフィル層３０８は、パッケージに信頼性を与えるために、それらの間に加えられ得る。
【００２０】
ダイ３０４の前面の付近で、ＦＥＯＬ及びＢＥＯＬ部分は、以上に記載されたように提供され得る。図３において、ＦＥＯＬ及びＢＥＯＬ部分は、層３１０として示される。１つ又はそれ以上の金属層３１２は、ダイ３０４の背面に形成され得、複数の金属充填ビア３１６は、背面にダイ３０４の前面を連結することができる。１つ又はそれ以上の金属層３１２は、例えば銅又はチタンなどの導体材料で形成され得、複数のビアは、銅又は他の導体材料で充填され得る。複数のビア３１６は、有利には追加の熱伝導のためにダイ３０４に形成され得る。
【００２１】
複数のピラーフィン３１４はまた、ダイ３０４の背面に形成される。複数のピラーフィン３１４は、例えば銅、ニッケル、錫、銀、金などの導体材料又は他の導体材料で作られ得る。パッケージ内に生成される熱は、複数のビア３１６及びピラーフィン３１４を介して伝達され得、対流又は強制対流を介してパッケージの外側に移動され得る。強制対流系において、例えば矢印３１８によって示される方向に沿った空気流は、パッケージ３００を冷却するために使用され得る。また、図２のダイ２０６と同様に、ダイ３０４の背面は、周囲環境に曝される。
【００２２】
図４を参照して、ダイ４００の背面４０２が提供される。複数のピラーフィン４０４は、ダイ４００の背面４０２に形成され、そこから外側に延長する。以上に示すように、ダイの何れかの表面は、ピラーフィンを形成するために使用され得るが、図４の実施形態において、ダイ４００の背面４０２のみが、ピラーフィン４０４を有して示される。各々のピラーフィン４０４は、円形状の断面を有するが、他の実施形態において、異なる形状の断面を有し得る。複数のピラーフィン４０４は、チャネル又は通路４０６がそれらの間に画定されるように背面４０２に配置され得る。図４の実施形態において、例えば、空気は、矢印４０８によって示される長手方向及び／又は矢印４１０によって示される逆方向の強制対流系に流れ得る。空気がチャネル４０６を介して流れ得るだけではなく、空気が流れることを可能にするためにフィンが３０から１００μｍの間隔を空けられるので、空気はまた、各々のピラーフィン間に流れ得る。他の実施形態において、複数のピラーフィン４０４は、画定された追加の又は少しのチャネルに配置され得る。
【００２３】
図５の実施形態において、電気パッケージ５００は、複数のダイが備えられる。パッケージ５００は、システムボード５０２、基板５０４、第１ダイ５０６及び第２ダイ５２４を含む。第１ダイ５０６は、下部ダイと称され得、第２ダイ５２４は、上部ダイと称され得る。基板５０４は、シリコン又は他の基板材料で作られるが、複数の半田ボール５０８又はバンプによってシステムボード５０２に連結され得る。同様に、第１ダイ５０６は、複数のフリップチップバンプ５１２によって基板５０４に連結され得る。アンダーフィル層５１０はまた、第１ダイ５０６及び基板５０４の間に加えられ得る。
【００２４】
ＦＥＯＬ及びＢＥＯＬ部分は、第１ダイ５０６の前面付近に提供され得、図５において層５１４によって示される。１つ又はそれ以上の金属層５１６は、第１ダイ５０６の背面に配置され得る。１つ又はそれ以上の金属層５１６は、銅などの熱伝導材料で形成され得る。
【００２５】
第２ダイ５２４は、複数のマイクロバンプ５２２によって第１ダイ５０６に連結され得る。２つのダイを連結する他の手段は、様々な実施形態において使用され得る。第１ダイ５０６及び第２ダイ５２４は、シリコン又は他の材料で作られ得る。１つ又はそれ以上の金属層５２６は、第２ダイ５２４の背面に形成され得る。１つ又はそれ以上の金属層５２６は、銅などの導体材料で作られ得る。複数の金属充填ビア５１８は、ダイ５０６の前面から背面までパッケージを介して熱伝導するために第１ダイ５０６に形成され得る。同様に、複数のビア５３０はまた、第２ダイ５２４の前面から背面まで熱伝導するために第２ダイ５２４に形成され得る。複数のビア５１８、５３０は、銅又は他の熱伝導材料で充填され得る。
【００２６】
複数のピラーフィン５２８は、第２ダイ５２４の背面に一体的に形成され得、そこから外側に延長し得る。複数のピラーフィン５２８は、円形、正方形又は長方形を含む断面形状であり得る。さらに、複数のフィン５２８は、銅、ニッケル、錫、銀、金又は他の導体材料で形成され得る。複数のピラーフィン５２８は、パッケージ５００の熱管理を改善するために第２ダイ５２４の背面に配置され得る。さらに、複数のピラーフィン５２０はまた、第１ダイ５０６の背面に形成され得る。第１ダイ５０６の背面がまた、第１及び第２ダイを連結するための複数のマイクロバンプ５２２を含むけれども、複数のピラーフィン５２０は、第１ダイ５０６の背面に沿った異なる領域又は部分に形成され得る。この実施形態において、追加の熱は、第１ダイ５１６の複数のビア５１８、金属層５１６及びピラーフィン５２０、並びに、第２ダイ５２４の複数のビア５３０、金属層５２６及びピラーフィン５２８から伝達され得る。
【００２７】
さらに、ピラーフィン５２０が第１ダイ５０６の背面に形成される位置において、背面は、周囲環境に曝される。同様に、第２ダイ５２４の背面はまた、周囲環境に曝される。従って、パッケージ５００は、より小さく、ダイのより小さい表面領域から熱を良好に分散することができる。
【００２８】
図６を参照して、他の電気パッケージ６００は、マルチダイ積層を用いて示される。パッケージ６００は、システムボード６０２及びそれに直接連結される第１ダイ６０４を含む。第１ダイ６０４は、複数のフリップチップバンプ６１０によってシステムボード６０２に連結され得る。アンダーフィル層６０８はまた、第１ダイ６０４及びシステムボード６０２の間に加えられ得る。第２又は上部ダイ６０６はまた、パッケージ６００に提供され得、複数のマイクロバンプ６２０によって第１又は下部ダイ６０４に連結される。
【００２９】
ＦＥＯＬ及びＢＥＯＬは、第１ダイ６０４の前面付近に提供され得、図６において層６１２によって示される。１つ又はそれ以上の金属層６１４は、第１ダイ６０４の背面に配置され得る。１つ又はそれ以上の金属層６１４は、銅などの導体材料で形成され得る。
【００３０】
第２ダイ６０６は、複数のマイクロバンプ６２０によって第１ダイ６０４に連結され得る。２つのダイを連結するための他の手段は、様々な実施形態において使用され得る。第１ダイ６０４及び第２ダイ６０６は、例えばシリコン、又はダイを形成するために使用される他の材料で作られ得る。１つ又はそれ以上の金属層６２２は、第２ダイ６０６の背面に形成され得、これらの層６２２は、銅などの導体材料で作られ得る。複数の金属充填ビア６１６は、パッケージを介して熱伝導するための第１ダイ６０４に形成され得る。同様に、複数のビア６２６はまた、同一の機能を行なうために第２ダイ６０６に形成され得る。従って、例えばトランジスタによって生成される熱は、ＦＥＯＬ部分において、第１ダイ６０４の複数のビア６１６、第１及び第２ダイの間の複数のマイクロバンプ６２０、及び、第２ダイ６０６の複数のビア６２６を介して熱伝導され得る。複数のビア６１６、６２６は、銅又は他の導体材料で充填され得る。
【００３１】
複数のピラーフィン６２４は、第２ダイ６０６の背面に一体的に形成され得、そこから外側に延長し得る。繰り返しになるが、第２ダイ６０６の背面は、周囲環境に曝される。複数のピラーフィン６２４は、円形、正方形又は長方形を含む何れかの断面を有し得る。さらに、複数のフィン６２４は、銅、ニッケル、錫、銀、金又は他の導体材料で形成され得る。複数のピラーフィン６２４は、パッケージ６００の熱管理を改善するために第２ダイ６０６の背面に配置され得る。従って、第２ダイ６０６における複数のビアを介して熱伝達されるので、熱は、複数のピラーフィン６２４を介してパッケージ６００から放出され得る。
【００３２】
さらに、複数のピラーフィン６１８はまた、第１ダイ６０４の背面に形成され得る。第１ダイ６０４の背面がまた、第１及び第２ダイを連結するための複数のマイクロバンプ６２０を含むけれども、複数のピラーフィン６１８は、周囲環境に曝される（例えば、第２ダイ６０６によって覆われない）第１ダイ６０４の背面に沿った様々な領域又は部分に形成され得る。この実施形態において、第１ダイ６０４の複数のビアを介して伝導される熱は、複数のピラーフィン６１８を介して周囲環境に伝達され得る。
【００３３】
上部及び下部ダイのみが図５及び図６の実施形態に示されるけれども、１つ又は複数のダイは、それらの間に積層され得る。例えば、第３ダイは、第１ダイ６０４及び第２ダイ６０６の間に積層され得、ビア及びピラーフィンを含み得る。例えば、マイクロバンプは、この実施形態において第１及び第２ダイに第３ダイを連結するために使用され得る。
【００３４】
図７を参照して、電気パッケージの改善された熱管理のためにダイを形成する方法７００が提供される。方法７００は、複数のダイが形成されるウエハを用意する段階を含む。ブロック７０２において、例えば、ウエハを用意する段階は、フロントエンド処理及びバックエンド処理を含む。周知のフロントエンド処理中に、トランジスタ及び他の装置がウエハ上に形成される。同様に周知のバックエンド処理は、電気回路を形成するための金属相互接続ワイヤを生成する段階と、ワイヤを絶縁材料で絶縁する段階を含む。ウエハは、例えば、プラスチックテープなどのキャリアに載置される。
【００３５】
熱接触部は、ピラーフィンが形成される位置においてウエハに形成され得る。このために、ブロック７０４において、被覆層は、ピラーフィンが組み立てられるウエハの前面又は背面に堆積される。被覆層は、ダイの保護層として機能し得る。例えば、被覆層は、ボンディングなどの製造工程中に破片からダイを保護する。この材料は、ダイ上にスピンコーティングされ又は化学気相堆積（ＣＶＤ）され得る。ブロック７０６を参照して、被覆層が堆積された後、被覆層に開口が形成され、熱接触部が下層であるウエハと直ぐに形成される予定のピラーフィンとの間に組み立てられ得るようになる。言い換えると、被覆層は、熱的及び電気的に絶縁性であり、そこに開口部が形成された際に、熱通路がダイ及びフィン（形成後に）の間に提供されるようになる。被覆層がフォトレジストである場合、被覆層の開口部は、フォトリソグラフィを用いて形成される。この場合、マスクは、ピラーフィンが組み立てられるウエハの表面に配置され、紫外線又は強い光がマスクに向けられる。次いで、マスクされたウエハは、光に曝された領域を洗浄又は除去するために化学溶液、例えば現像液に配される。しかしながら、被覆がフォトレジストではない場合、感光レジスト材料は、スピンコーティングされ又は積層され、同様のリソグラフィ工程が行なわれる。
【００３６】
ブロック７０８において、“シード”金属の薄層は、物理気相堆積（ＰＶＤ）工程によってウエハに堆積される。この工程において、“シード”金属からなるターゲットは、例えば電子線又はイオン線などの高エネルギー源によって衝撃が与えられる。そのようのものとして、ターゲットの表面からの原子は、取り除かれ又は蒸発され、ウエハ表面に堆積される。ダイ２０６の背面に組み立てられた金属層２１８として例えば図２に示されるシード層は、鍍金工程中に導電層として機能し、ミクロン未満の厚さを有し得る。シード金属は、例えば銅又はチタンであり得る。他の金属はまた、シード層を形成するために使用され得る。
【００３７】
ブロック７１０を参照して、フォトレジストは、スピンコーティング又はＣＶＤ工程によってウエハに堆積される。次いで、ウエハは、例えば紫外線又は強い光のパターンに曝される。この工程中に、形成されるピラーフィンの断面又はパターンは、組み立てられる。そのようなものとして、ウエハ上のある領域がマスクを介して強い光の円形のパターンに曝される場合、その領域に形成されるピラーフィンは、円形の断面を有するだろう。ピラーフィンがあらゆる形状の断面を有し得るように、マスクは、ウエハのその領域に曝される紫外線又は強い光のパターンを変更し得る。ダイ上の熱移動に対して利用可能な領域が特定の形状を有する場合、これは特に重要であり、この領域に形成されるピラーフィンの量がダイからの所望の熱移動を実現するために最大化され得るようになる。例えば、ダイ上の利用可能な領域が実質的に環状である場合、紫外線又は強い光のマスクされたパターンは、実質的に環状の領域を占めるための特定の断面を有する複数のピラーフィンをダイ上に形成するために実質的に環状であり得る。
【００３８】
ブロック７１２において、フォトレジストは、電流及び時間を制御しながら電解槽に浸漬される。銅又は他の熱伝導性の電解金属は、露出されたシード層を有するそれらの領域に電解堆積され得る。そのようなものとして、複数のピラーフィンは、ウエハに一体的に形成される。複数のピラーフィンの高さ及び直径は、フォトレジストが電解槽に浸漬される時間の量を変えることによって変更され得る。ブロック７１０において堆積されるフォトレジストは、所望の高さを支えるために十分な厚さを有することがまた重要である。以上に記載されたように、例えば、ピラーフィンは、約３：１のアスペクト比を有し得る。あるいは、ピラーフィンの表面積を増加するために、各々のピラーフィンは、約１０：１のアスペクト比を有し得る。
【００３９】
ブロック７１４において、フォトレジストは、剥がされ得る。フォトレジストを剥がす１つの方法は、乾式工程においてプラズマ衝撃を用いることによるものである。あるいは、湿式工程において、残っているレジストは、それがもはやウエハに固着されていないように化学的にレジストを変えることによって溶解することができる。他の実施形態において、レジストは、ウエハから剥離することができる。フォトレジストが高い（例えば、厚い）実施形態において、プラズマ衝撃又は剥離方法が好まれる。
【００４０】
ブロック７１６において、“シード”層は、エッチング除去される。このブロックにおいて、少量の材料は、プラズマ衝撃を用いて除去される。
【００４１】
ダイの少なくとも一部がピラーフィンなしに形成される（例えば、マルチダイ積層における中間のダイとして）場合において、複数のマイクロバンプは、ウエハの前面及び背面に形成され得る。あるいは、複数のマイクロバンプ及びピラーフィンは、単一のダイにおいてウエハの前面及び背面に形成され得る。この場合、例えば、ピラーフィン及びマイクロバンプの両方を含むダイは、図５及び図６の第１ダイと同様のパッケージに組み込まれ得る。
【００４２】
複数のピラーフィンがウエハの前面又は背面に形成された後、ブロック７１８において、ウエハは、複数のダイに切断され又はダイシングされる。単一のダイは、例えば、基板にダイを取り付けることによって電気パッケージに集積され得る。第２ダイは、第１ダイに載置され得、追加のダイは、マルチダイパッケージを形成するために積層され得る。パッケージに集積された後、パッケージバックエンドアセンブリは、電気パッケージを形成するために完成され得る。
【００４３】
ブロック７１２に関して以上に記載されたように、ピラーフィンは、ウエハに一体的に形成される。そのようなものとして、複数のピラーフィンを有するダイを有する電気パッケージを用意する製造及び組立工程は、有利には、放熱板を有する従来のパッケージと比較してより少ない工程を必要とする。例えば、複数のピラーフィンを有するダイがダイシングされ、ウエハから分離された後、ダイは、パッケージに集積するための用意ができている。一方、図１に示されるものなどの従来のパッケージに関して、放熱板１１２は、ダイ１０４がウエハから分離された後に、ダイ１０４に物理的に又は機械的に取り付けられる。ダイシング工程前にウエハに取り付けられる放熱板に関して、放熱板は、効果的な放熱板であるために非常に小さいものでなければならないだろう。より大きな放熱板が、行なわれるダイシング工程におけるウエハに大き過ぎる空間を占めるので、より大きな放熱板は、ダイシング前にウエハに取り付けることができない。同様に、複数のダイは、ウエハにダイシングされて分離され、マルチチップアセンブリ工程は、各々のダイに放熱板を取り付けるために要求される（例えば、ダイにサーマルペーストを付け、ダイに放熱板を載置する等）。従って、従来のダイ１０４は、ウエハからダイシングされて分離された後に、従来型のパッケージ１００に集積される用意がされていない。
【００４４】
熱管理のためにピラーフィンを形成する方法は、熱管理のために放熱板を製造する従来の工程に対していくつかの他の利点を有する。例えば、従来の放熱板形成工程は、ダイに取り付けられる放熱板に対してダイの大きな表面領域を増加し及び／又は要求する。対照的に、複数のピラーフィンは、ダイの比較的小さな領域に形成され得る（すなわち、ダイ上により少ない空間を要求する）。さらに、ピラーフィンを形成する工程は、異なる形状の断面のピラーフィンが、フォトレジストマスクのパターンを変えることによって所望の熱管理を実現するために容易に形成され得るようなものである。一方、従来の工程は、様々な形状及び大きさの放熱板を容易に組み立てることができない。
【００４５】
また、ピラーフィンを形成する工程がマイクロバンプを形成する工程に類似し得る一方で、いくつかの重要な差異がある。第１に、マイクロバンプが形成されると、この工程は、半田、ニッケル、金などでマイクロバンプを“キャッピングする”又は“鍍金する”ことを含み、マイクロバンプが他の材料に接合するために使用され得るようになる。言い換えると、マイクロバンプを“キャッピング”又は“鍍金”するために使用される金属は、マイクロバンプをダイなどの他の材料に接合又は連結するために必須である。対照的に、ピラーフィンは、他の金属層で“キャッピングされる”又は“鍍金される”ことを必要としない。その代わり、ピラーフィンは、他の材料に接合又は連結されないが、むしろ熱移動に使用される。従って、ピラーフィンの外部金属は、銅などの高い導電性の金属である。さらに、マイクロバンプ及び／又はバンプは、円筒形断面でのみ形成されるが、ピラーフィンは、所望の熱特性を実現するために、円筒形及び非円筒形断面で組み立てられることができる。
【００４６】
図８は、その背面から外側に延長するピラーフィンを有するダイを有する電気パッケージの実施形態が有利に採用され得る例示的な無線通信システム８００を示す。例示の目的において、図８は、３つのリモートユニット８２０、８３０、８５０及び２つのベースステーション８４０を示す。典型的な無線通信システムがより多くのリモートユニット及びベースステーションを有し得ることが認識されるべきである。ベースステーション８４０と同様にリモートユニット８２０、８３０、８５０の何れかは、ここに開示されているような、その背面から外側に延長するピラーフィンを有するダイを有する電気パッケージを含み得る。図８は、ベースステーション８４０及びリモートユニット８２０、８３０、８５０からのフォワードリンク信号８８０、並びに、リモートユニット８２０、８３０、８５０からベースステーション８４０へのリバースリンク信号８９０を示す。
【００４７】
図８において、リモートユニット８２０は、携帯電話として示され、リモートユニット８３０は、ポータブルコンピュータとして示され、リモートユニット８５０は、ワイヤレルローカルループシステムにおける固定位置リモートユニットとして示される。例えば、リモートユニットは、携帯電話、ノート型パーソナルコミュニケーションシステム（ＰＣＳ）ユニット、携帯情報端末などの携帯型データユニット、又は、メーターリーディング装備などの固定位置データユニットであり得る。図８が、ここに開示されたような、その背面から外側に延長するピラーフィンを有するダイを有するパッケージを含み得る特定の例示的なリモートユニットを示すが、このパッケージは、これらの例示的な示されたユニットに限定されない。実施形態は、その背面から外側に延長するピラーフィンを有するダイを有する電気パッケージが望まれるあらゆる電子装置に適切に採用され得る。
【００４８】
本発明の原理を含む例示的な実施形態が以上に示されたが、本発明は、開示された実施形態に限定されない。それどころか、本願は、その一般的な原理を用いた本発明の他の変更、用途又は適合の何れかを対象とするものである。さらに、本願は、本発明が関係し、添付の特許請求の範囲の制限に含まれる、当業者に周知である本明細書からのこのような発展を対象とするものである。
【符号の説明】
【００４９】
１００  パッケージ
１０２  基板
１０４  ダイ
１０６  システムボード
１０８  半田ボール
１１０  アンダーフィル層
１１２  放熱板
１１４  サーマルペースト
１１６  半田ボール
２００  電気パッケージ
２０２  システムボード
２０４  基板
２０６  ダイ
２０８  半田ボール
２１０  アンダーフィル層
２１２  フリップチップバンプ
２１４  単一層
２１６  金属充填ビア
２１８  金属層
２２０  ピラーフィン
３００  電気パッケージ
３０２  システムボード
３０４  ダイ
３０６  フリップチップバンプ
３０８  アンダーフィル層
３１０  層
３１２  金属層
３１４  ピラーフィン
３１６  金属充填ビア
４００  ダイ
４０２  背面
４０４  ピラーフィン
４０６  チャネル
５００  電気パッケージ
５０２  システムボード
５０４  基板
５０６  第１ダイ
５０８  半田ボール
５１０  アンダーフィル層
５１２  フリップチップバンプ
５１４  層
５１６  金属層
５１８  金属充填ビア
５２０  ピラーフィン
５２２  マイクロバンプ
５２４  第２ダイ
５２６  金属層
５２８  ピラーフィン
５３０  ビア
６００  電気パッケージ
６０２  システムボード
６０４  第１ダイ
６０６  第２ダイ
６０８  アンダーフィル層
６１０  フリップチップバンプ
６１２  層
６１４  金属層
６１６  ビア
６１８  ピラーフィン
６２０  マイクロバンプ
６２２  金属層
６２４  ピラーフィン
６２６  ビア
８００  無線通信システム
８２０  リモートユニット
８３０  リモートユニット
８４０  ベースステーション
８５０  リモートユニット
８８０  フォワードリンク信号
８９０  リバースリンク信号
【図１】
2013518443.tif 000003
【図２】
2013518443.tif 000004
【図３】
2013518443.tif 000005
【図４】
2013518443.tif 000006
【図５】
2013518443.tif 000007
【図６】
2013518443.tif 000008
【図７】
2013518443.tif 000009
【図８】
2013518443.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月19日(2012.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面を有するダイと、
前記外表面に一体的に形成され、パッケージからの熱を分散するためにそこから外側に延長するフィンと、
を備える、電気パッケージ。
【請求項２】
前記フィンが、導体材料で形成される、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項３】
前記フィンが、円筒形、正方形又は長方形の断面を有する、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項４】
前記フィンが、複数のフィンを含む、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項５】
前記複数のフィンの間に画定されるチャネルをさらに備える、請求項４に記載の電気パッケージ。
【請求項６】
前記複数のフィンが、前記ダイの外表面を実質的に占める、請求項４に記載の電気パッケージ。
【請求項７】
前記複数のフィンの各々の断面が、前記外表面の形状と実質的に同様である、請求項４に記載の電気パッケージ。
【請求項８】
前記フィンが、約３：１から約１０：１の間のアスペクト比を有する、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項９】
前記ダイに形成されるビアをさらに備える、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項１０】
前記外表面が、周囲環境に曝される、請求項１に記載の電気パッケージ。
【請求項１１】
各々が外表面を有する複数のダイと、
前記少なくとも１つのダイの表面に集積され、前記少なくとも１つのダイの表面から外側に延長する複数のフィンと、
を備える電気パッケージであって、
前記複数のダイが、連結され、前記パッケージ内に積層される、電気パッケージ。
【請求項１２】
前記複数のフィンが、前記少なくとも１つのダイの外表面に一体的に形成される、請求項１１に記載の電気パッケージ。
【請求項１３】
前記複数のフィンが、上部ダイ及び下部ダイを備え、前記上部ダイが、複数のマイクロバンプによって前記下部ダイに連結される、請求項１１に記載の電気パッケージ。
【請求項１４】
前記複数のフィンが、前記上部ダイの表面及び前記下部ダイの表面の一部から外側に延長する、請求項１３に記載の電気パッケージ。
【請求項１５】
前記複数のダイが、少なくとも１つの中間ダイを含み、前記中間ダイの背面が、前記上部ダイに連結するための複数のマイクロバンプを備え、前記中間ダイの前面が、前記下部ダイに連結するための複数のマイクロバンプを備える、請求項１３に記載の電気パッケージ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの中間ダイの背面の一部が、そこから外側に延長する複数のフィンを備える、請求項１５に記載の電気パッケージ。
【請求項１７】
ウエハにダイを組み立てる段階と、
前記ダイの表面にピラーフィンの断面形状を形成する段階と、
前記ダイの表面にピラーフィンを一体的に形成する段階と、
前記ダイを分離するために前記ウエハをダイシングする段階と、
を含む、ダイの組立方法。
【請求項１８】
前記ピラーフィンが、フォトリソグラフィを用いて形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ダイの表面にマイクロバンプを組み立てる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ピラーフィンの断面形状を形成する段階が、前記ダイの表面にフォトレジストを堆積する段階を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ピラーフィンの断面形状を形成する段階が、マスクを介して紫外線光に前記フォトレジストを曝す段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記マスクが、パターンを有し、前記ピラーフィンの断面が、前記マスクを通過した光の前記パターンによって形成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ピラーフィンを形成する段階が、電解槽に前記フォトレジスト浸漬する段階を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記槽の電流、及び、前記フォトレジストが前記槽に浸漬される時間の量を制御する段階をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記形成されたフィラーピンの高さが、前記槽の電流、及び、前記フォトレジストが前記槽に浸漬される時間の量によって決定され、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記表面から前記フォトレジストを除去する段階をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記表面に熱接触を形成する段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記表面に被覆層を堆積する段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記被覆層を堆積する段階が、スピンコーティング又は化学気相堆積を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
リソグラフィ工程によって前記被覆層に開口部を形成する段階をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記表面にシード層を堆積する段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３２】
プラズマ衝撃工程によって前記表面から前記シード層をエッチングする段階をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ピラーフィンを形成する段階が、前記ダイの表面に一体的に複数のピラーフィンを形成する段階を含む、請求項１７に記載の方法。
【国際調査報告】
2013518443.tif 000011
2013518443.tif 000012
2013518443.tif 000013