[发明专利]集成电路芯片及制作方法、半导体装置

说明书

本发明涉及一种集成电路芯片及制作方法、半导体装置。所述集成电路芯片包括至少一个用于散热流体流通的TSV导热孔，每个所述TSV导热孔从所述集成电路芯片的第一表面经内部延伸到与所述第一表面相对的第二表面。利用TSV导热孔使散热流体通过，可以增强芯片散热，避免长期高温负荷工作造成芯片的性能稳定性下降。所述半导体装置包括所述集成电路芯片。所述制作方法可用于制作所述集成电路芯片，从键合晶圆的两个表面分别形成第一TSV孔和第二TSV孔，并使它们上下连通，得到的贯通键合晶圆的TSV导热孔用于散热流体流通，实施方便，而且所制作的TSV导热孔的可靠性高。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种集成电路芯片及制作方法、半导体装置。

背景技术

电子产品的迅猛发展是当今封装技术进化的主要驱动力，小型化、高密度、高频高速、高性能、高可靠性和低成本是先进封装的主流发展方向，其中系统级封装是最重要也是最有潜力满足这种高密度系统集成的技术之一。系统级封装将多个具有不同功能或采用不同工艺制备的有源器件、无源器件、MEMS器件或者分立芯片(如光电芯片、生物芯片、存储芯片、逻辑芯片、计算芯片)等进行三维集成组装，在实现强大的系统功能的同时使系统小型化，利用上述系统级封装所形成的芯片可称为三维集成电路(Three-DimensionalIntegrated Circuit，3D IC)芯片。例如，目前用于一些新兴领域(如边缘计算、人工智能)中的一种集成电路芯片即是由逻辑芯片和存储芯片通过三维集成形成的系统级芯片产品，其同时利用逻辑芯片进行高速运算和利用存储芯片进行高速存储。

虽然通过系统级封装在较小的面积内实现了优越功能，但是随之而来的高频率及大功率带来的芯片上热管理问题非常突出，长期高温负荷工作会造成芯片的性能稳定性下降。

发明内容

为了便于热量散发，避免长期高温负荷工作造成芯片的性能稳定性下降，本发明提供了一种集成电路芯片。另外还提供一种集成电路芯片的制作方法和一种半导体装置。

一方面，本发明提供一种集成电路芯片，包括至少一个用于散热流体流通的TSV导热孔，每个所述TSV导热孔从所述集成电路芯片的第一表面经内部延伸到与所述第一表面相对的第二表面。

可选的，所述集成电路芯片包括至少一个衬底层以及与所述衬底层叠加设置的介质层，所述TSV导热孔贯穿全部的所述衬底层和所述介质层。

可选的，所述集成电路芯片包括设置于所述TSV导热孔侧壁的导热膜，所述导热膜围设出所述TSV导热孔；所述集成电路芯片中具有导电组件，所述导热膜与所述导电组件绝缘。

可选的，所述集成电路芯片包括绝缘膜，所述绝缘膜设置于所述衬底层与所述导热膜之间、以及所述介质层和所述导热膜之间。

可选的，所述导热膜包括硅、含氮电介质、含氧电介质、金属、合金、类金刚石碳中的一种或两种以上。

可选的，所述TSV导热孔包括开口在所述第一表面的第一TSV孔和开口在所述第二表面的第二TSV孔，所述第一TSV孔和所述第二TSV孔在所述集成电路芯片内连通；并且，在所述第二TSV孔与所述第一TSV孔的连通处，所述第二TSV孔的横截面面积大于或小于所述第一TSV孔的横截面面积。

一方面，本发明提供一种半导体装置，所述半导体装置包括上述集成电路芯片以及驱动泵和管路，所述驱动泵通过所述管路与所述集成电路芯片上的TSV导热孔连接，所述驱动泵用于在所述集成电路芯片工作时驱动液态的散热流体从所述TSV导热孔流过。

可选的，所述驱动泵为电渗泵。

可选的，所述半导体装置还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器用于测量所述集成电路芯片的局部温度，所述控制器用于根据所述温度传感器的测量数据控制所述驱动泵工作，进而控制所述散热流体的流速。

一方面，本发明提供一种集成电路芯片的制作方法，包括以下步骤：