本發明涉及半導體制備，尤其是涉及一種3d?dram三維堆疊芯片封裝結構及其制備方法。

背景技術：

1、隨著信息技術的飛速發展，對存儲密度、性能和功耗的要求日益提高，傳統的二維動態隨機存取存儲器(2d?dram)已難以滿足高性能計算和大數據應用的需求。3d?dram作為一種先進的存儲技術，通過堆疊多個存儲層和使用垂直互聯技術，顯著提高了存儲密度、降低了功耗并提升了帶寬，成為解決當前存儲挑戰的重要方案。然而，3d?dram的封裝技術也面臨著一系列挑戰，尤其是散熱問題，這限制了其集成度和性能的提升。

2、3d?dram通過將多個存儲層垂直堆疊在一起，形成更高的存儲密度。每一層都包含大量的存儲單元，這些單元按照行和列的方式排列，類似于傳統dram的平面排列方式。垂直互聯技術(through-silicon?via,tsv)在3d?dram中至關重要，它通過在晶圓中穿孔并填充導電材料來連接不同的存儲層。tsv技術可以顯著減少信號傳輸路徑，降低延遲并提高數據傳輸速率。

3、在三維堆疊芯片的結構中，不同類型的芯片堆疊在一起，導致芯片的熱量難以散出。堆疊芯片由于結溫太高，容易失效，從而限制整個器件的集成度和性能的提高。

4、具體來說，堆疊芯片中的散熱問題主要體現在以下幾個方面：

5、熱量難以散出：在堆疊芯片中，上部的芯片由多層構成，每層之間包括微凸點陣列互連形式，并填充底部填充層(underfill)。這種結構導致從底部向外部散熱蓋的熱阻較大，從而使得底部芯片的溫度過高，不能保證正常的工作。

6、工藝復雜：現有的一些散熱技術工藝復雜，有的技術引入塑封材料時導致串聯熱阻較大，其發熱量難以充分散出。特別是底層芯片向外導熱熱阻偏大，芯片溫度過高，容易失效。

7、性能受限：由于散熱問題，堆疊芯片的集成度和性能受到限制。在高溫環境下，芯片的性能會下降，甚至導致失效，從而影響整個系統的穩定性和可靠性。

8、鑒于此，特提出本發明。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種3d?dram三維堆疊芯片封裝結構及其制備方法，本發明的三維堆疊芯片封裝結構通過創新的散熱設計、優化的空間利用、增強的結構穩定性以及全面的散熱覆蓋，顯著改善了3d?dram三維堆疊芯片的散熱問題，提高了系統的性能和可靠性。

2、第一方面，本發明提供一種3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，包括封裝基板、中介層基板、三維堆疊芯片組件、散熱橋和散熱蓋板，

3、其中，所述中介層基板設置在所述封裝基板上；

4、所述三維堆疊芯片組件包括自下而上依次設置的多個芯片組件，且最下層的所述芯片組件的尺寸大于上層的所述芯片組件的尺寸，最下層的所述芯片組件設置在所述中介層基板上；

5、所述散熱橋設置在最下層的所述芯片組件的邊緣，并與上層的所述芯片組件之間存在間隔；

6、所述散熱蓋板設置在所述封裝基板上，并覆蓋所述中介層基板、所述三維堆疊芯片組件和所述散熱橋。

7、作為本技術方案優選地，所述中介層基板包括基板本體和所述設置在所述基板本體中的第一導電結構，所述基板本體的底部通過第二導電結構設置在所述封裝基板上。

8、作為本技術方案優選地，所述三維堆疊芯片組件包括第一芯片組件和依次設置在所述第一芯片組件上的多個第二芯片組件，所述第一芯片組件的尺寸大于所述第二芯片組件的尺寸，且多個所述第二芯片組件依次設置在所述第一芯片組件的中心區域，所述散熱橋環繞多個所述第二芯片組件設置在所述第一芯片組件上。

9、作為本技術方案優選地，所述第一芯片組件與所述基板本體、所述第二芯片組件和所述第一芯片組件之間、所述第二芯片組件之間均設置有多個焊球料。

10、作為本技術方案優選地，所述散熱橋、最上層所述第二芯片組件與所述散熱蓋板之間設置有第一散熱界面。

11、作為本技術方案優選地，還包括散熱器，所述散熱器設置在所述散熱蓋板的上方。

12、作為本技術方案優選地，所述散熱器和所述散熱蓋板之間設置有第二散熱界面。

13、作為本技術方案優選地，所述散熱橋與所述第二芯片組件之間形成第一空腔，所述散熱橋與所述散熱蓋板之間形成第二空腔，其中，所述散熱橋上開設有多個第一通孔，所述第一通孔連通所述第一空腔和所述第二空腔。

14、作為本技術方案優選地，所述散熱蓋板上開設有多個第二通孔，所述第二通孔連通所述第二空腔與外界環境。

15、第二方面，本發明還提供了上述三維堆疊芯片封裝結構的制備方法，包括以下步驟：

16、在封裝基板上設置中介層基板；

17、在中介層基板上依次設置第一芯片組件和一個或多個第二芯片組件；

18、在第一芯片組件的邊緣設置散熱橋；

19、在散熱橋、第一芯片組件的上方設置第一散熱界面；

20、在封裝基板上設置散熱蓋板，并覆蓋中介層基板、第一芯片組件和一個或多個第二芯片組件、散熱橋、第一散熱界面；

21、在散熱蓋板上依次設置第二散熱界面和散熱器。

22、本發明的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，至少具備以下有益效果：

23、本發明的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構包括封裝基板、中介層基板、三維堆疊芯片組件、散熱橋和散熱蓋板，通過在三維堆疊芯片組件的最下層芯片組件邊緣設置散熱橋，不僅能夠有效地將下層芯片組件產生的熱量傳導出去，還因為其位于邊緣位置，避免了與上層芯片組件的直接接觸，從而減少了熱量在上層芯片組件中的積聚，確保了熱量能夠更均勻地分布并通過散熱橋有效散發，提高了整體散熱效率。最下層芯片組件尺寸大于上層芯片組件的設計，不僅符合三維堆疊芯片常見的層級遞減結構，還巧妙地利用了封裝空間，使得散熱橋能夠更穩定地設置在較大的下層芯片組件邊緣，而不影響上層芯片組件的布局和功能，同時優化了封裝內部的空間利用，使得整個封裝結構更加緊湊和高效。散熱橋的設置不僅有助于散熱，還通過物理連接增強了三維堆疊芯片組件與封裝基板之間的結構穩定性，有助于抵抗封裝過程中的應力和振動，提高封裝結構的可靠性和耐久性。最后，散熱蓋板覆蓋整個封裝結構，包括中介層基板、三維堆疊芯片組件和散熱橋，形成了一個完整的散熱系統。這種全面覆蓋的設計確保了熱量能夠從各個方向有效地散發出去，避免了局部過熱現象的發生。同時，散熱蓋板的材質和厚度可以根據具體需求進行優化，以實現最佳的散熱效果。因此，本發明的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構通過創新的散熱設計、優化的空間利用、增強的結構穩定性以及全面的散熱覆蓋，顯著改善了3d?dram三維堆疊芯片的散熱問題，提高了系統的性能和可靠性。

技術特征：

1.一種3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，包括封裝基板(1)、中介層基板(2)、三維堆疊芯片組件、散熱橋(3)和散熱蓋板(4)，

2.根據權利要求1所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，所述中介層基板(2)包括基板本體和所述設置在所述基板本體中的第一導電結構，所述基板本體的底部通過第二導電結構(5)設置在所述封裝基板(1)上。

3.根據權利要求1所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，所述三維堆疊芯片組件包括第一芯片組件(6)和依次設置在所述第一芯片組件(6)上的多個第二芯片組件(7)，所述第一芯片組件(6)的尺寸大于所述第二芯片組件(7)的尺寸，且多個所述第二芯片組件(7)依次設置在所述第一芯片組件(6)的中心區域，所述散熱橋(3)環繞多個所述第二芯片組件(7)設置在所述第一芯片組件(6)上。

4.根據權利要求3所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，所述第一芯片組件(6)與所述基板本體、所述第二芯片組件(7)和所述第一芯片組件(6)之間、所述第二芯片組件(7)之間均設置有多個焊球料(8)。

5.根據權利要求3所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，所述散熱橋(3)、最上層所述第二芯片組件(7)與所述散熱蓋板(4)之間設置有第一散熱界面(9)。

6.根據權利要求1所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，還包括散熱器(10)，所述散熱器(10)設置在所述散熱蓋板(4)的上方。

7.根據權利要求6所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，所述散熱器(10)和所述散熱蓋板(4)之間設置有第二散熱界面(11)。

8.根據權利要求3所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，所述散熱橋(3)與所述第二芯片組件(7)之間形成第一空腔(12)，所述散熱橋(3)與所述散熱蓋板(4)之間形成第二空腔(13)，其中，所述散熱橋(3)上開設有多個第一通孔(14)，所述第一通孔(14)連通所述第一空腔(12)和所述第二空腔(13)。

9.根據權利要求8所述的3d?dram三維堆疊芯片封裝結構，其特征在于，所述散熱蓋板(4)上開設有多個第二通孔(15)，所述第二通孔(15)連通所述第二空腔(1)3與外界環境。

10.權利要求1-9任一項所述3d?dram三維堆疊芯片封裝結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發明涉及半導體制備技術領域，尤其是涉及一種3D?DRAM三維堆疊芯片封裝結構及其制備方法，包括封裝基板、中介層基板、三維堆疊芯片組件、散熱橋和散熱蓋板，其中，中介層基板設置在所述封裝基板上；三維堆疊芯片組件包括自下而上依次設置的多個芯片組件，且最下層的芯片組件的尺寸大于上層的芯片組件的尺寸，最下層的芯片組件設置在中介層基板上；所述散熱橋設置在最下層的所述芯片組件的邊緣，并與上層的所述芯片組件之間存在間隔；所述散熱蓋板設置在所述封裝基板上，并覆蓋所述中介層基板、所述三維堆疊芯片組件和所述散熱橋。本發明的三維堆疊芯片封裝結構，通過一系列精心設計的組件布局與配置，顯著改善了3D?DRAM三維堆疊芯片的散熱問題。

技術研發人員：耿玓,李偉偉,盧年端,王桂磊,趙超
受保護的技術使用者：北京超弦存儲器研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28