一种封装结构及其形成方法、封装系统

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种封装结构及其形成方法、封装系统。

背景技术

为了进一步提高芯片封装的集成度，已提出通过三维集成技术(3DIC)使芯片在垂直方向上堆叠，并利用混合键合(Hybrid Bonding)实现芯片之间的高密度互连。

然而，通过混合键合得到的封装结构中芯片一般采用面对面的堆叠方式，相互键合的两个芯片在远离混合键合层的方向上都具有导热系数较小的层，导致封装结构的散热效率较低，进而会对芯片的性能造成负面影响。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种封装结构及其形成方法、封装系统。

为达到上述目的，本公开实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本公开实施例提供一种封装结构，包括：

沿第一方向堆叠排布的第一半导体结构和第二半导体结构；所述第一半导体结构接近所述第二半导体结构的一侧包括第一键合层；所述第二半导体结构接近所述第一半导体结构的一侧包括第二键合层；所述第一键合层和所述第二键合层构成混合键合层；所述第一半导体结构和/或所述第二半导体结构包括散热通道；所述散热通道至少部分位于所述混合键合层内；所述散热通道与冷却装置连接。

在一种可选的实施方式中，所述第一半导体结构在所述第一方向上远离所述混合键合层的一侧包括第一衬底，所述第二半导体结构在所述第一方向上远离所述混合键合层的一侧包括第二衬底，所述第一衬底的导热系数和所述第二衬底的导热系数均小于所述混合键合层的导热系数。

在一种可选的实施方式中，所述散热通道包括通道入口和通道出口，所述冷却装置包括接入管和接出管；所述通道入口与所述接入管连接，所述通道出口与所述接出管连接；所述冷却装置通过所述接入管向所述散热通道输送冷却气体或者冷却液体，并通过所述接出管将流经所述散热通道的所述冷却气体或者所述冷却液体回收。

在一种可选的实施方式中，所述封装结构还包括：

位于所述第一半导体结构和所述第二半导体结构外侧且与所述第一半导体结构和/或所述第二半导体结构接触的散热管道；所述散热管道包括管道入口和管道出口，所述管道入口和所述管道出口分别与所述通道入口和所述通道出口连接。

在一种可选的实施方式中，所述散热通道包括多个延伸部分，所述多个延伸部分在所述第一方向上高度相同；所述通道入口与所述通道出口在所述第一方向上的高度相同。

在一种可选的实施方式中，所述散热通道包括多个延伸部分，所述多个延伸部分在所述第一方向上的高度不同；所述通道入口与所述通道出口在所述第一方向上的高度不同。

在一种可选的实施方式中，所述通道入口和所述通道出口中的一者位于所述封装结构的多面中与所述第一方向垂直的一面，所述通道入口和所述通道出口中的另一者位于所述封装结构的多面中与所述第一方向平行的一面；

或，

所述通道入口和所述通道出口均位于所述封装结构的多面中与所述第一方向平行的一面。

在一种可选的实施方式中，所述散热通道在所述第一方向上的尺寸范围为0.5微米至5毫米。

第二方面，本公开实施例提供一种封装结构的形成方法，包括：

形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构和第二半导体结构；所述第一半导体结构接近所述第二半导体结构的一侧包括第一键合层；所述第二半导体结构接近所述第一半导体结构的一侧包括第二键合层；所述第一键合层和所述第二键合层构成混合键合层；所述第一半导体结构和/或所述第二半导体结构包括散热通道；所述散热通道至少部分位于所述混合键合层内；

将所述散热通道与冷却装置连接。

在一种可选的实施方式中，所述形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构和第二半导体结构，包括：

形成包括第一键合层的第一半导体结构和包括第二键合层的第二半导体结构；

在所述第一半导体结构和/或所述第二半导体结构中形成散热通道；

将所述第一键合层和所述第二键合层键合，以形成混合键合层。

在一种可选的实施方式中，所述形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构和第二半导体结构，包括：

形成包括第一键合层的第一半导体结构和包括第二键合层的第二半导体结构；

将所述第一键合层和所述第二键合层键合，以形成混合键合层；

至少在所述混合键合层中形成散热通道。

在一种可选的实施方式中，所述第一半导体结构在所述第一方向上远离所述混合键合层的一侧包括第一衬底，所述第二半导体结构在所述第一方向上远离所述混合键合层的一侧包括第二衬底，所述第一衬底的导热系数和所述第二衬底的导热系数均小于所述混合键合层的导热系数。

在一种可选的实施方式中，所述散热通道包括通道入口和通道出口，所述冷却装置包括接入管和接出管；

所述将所述散热通道与冷却装置连接，包括：

将所述通道入口与所述接入管连接，并将所述通道出口与所述接出管连接；所述冷却装置通过所述接入管向所述散热通道输送冷却气体或者冷却液体，并通过所述接出管将流经所述散热通道后的冷却气体或者冷却液体回收。

在一种可选的实施方式中，所述形成方法还包括：

在所述第一半导体结构和所述第二半导体结构外侧形成与所述第一半导体结构和/或所述第二半导体结构接触的散热管道；所述散热管道包括管道入口和管道出口，所述管道入口和所述管道出口分别与所述通道入口和所述通道出口连接。

第三方面，本公开实施例提供一种封装系统，包括：

基板；

至少一个前述任一实施例所述的封装结构；所述至少一个封装结构位于所述基板上。

在本公开所提供的技术方案中，封装结构包括面对面键合的两个半导体结构，封装结构中设置有至少部分位于混合键合层内的散热通道，散热通道与封装结构外的冷却装置连接，可以通过冷却装置向散热通道内输送冷却气体或者冷却液体，并将流经散热通道的冷却气体或者冷却液体回收循环利用，散热通道内流动的冷却气体或者冷却液体可以将封装结构中的热量带走，从而有效提高封装结构的散热效率和可靠性。

附图说明

图1为相关技术提供的三维封装结构的示意图；

图2至图5为本公开实施例提供的封装结构的结构示意图；

图6和图7为本公开另一实施例提供的封装结构的结构示意图；

图8为本公开一具体示例提供的封装结构的结构示意图；

图9为本公开实施例提供的封装结构的形成方法的流程示意图；

图10至图12为本公开实施例提供的封装结构形成过程的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述术语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了进一步提高芯片封装的集成度，已提出通过三维集成技术使芯片在垂直方向上堆叠，并利用混合键合技术实现芯片之间的高密度互连。

图1为相关技术提供的三维封装结构的示意图，如图1所示，三维封装结构包括在Z方向上面对面堆叠的两个芯片(Die)，具体地，三维封装结构包括沿Z方向依次排布的电路板100、键合凸点101、塑封基板102、倒装焊微凸点103、芯片基板104、器件层105、金属层106、混合键合层107、金属层108、器件层109、芯片基板110，这些结构在Z方向上的导热系数分别为6W/m·K、400W/m·K、6W/m·K、400W/m·K、5W/m·K、5W/m·K、120W/m·K、120W/m·K、120W/m·K、0.21W/m·K、0.21W/m·K，其中，由于芯片基板104和器件层105中包括穿硅通孔(Through Silicon Via，TSV)，其导热系数高于芯片基板110和器件层109的导热系数，但总体来说，在远离混合键合层107的方向上，两个芯片均具有导热系数相对较小的层，导致封装结构的散热效率较低，器件层中的电路在工作状态下产生的热量无法及时散发，进而可能会对芯片的性能造成负面影响。

因此，如何提高三维封装结构的散热效率成为了目前亟待解决的问题。对此，本公开提出了以下实施方式。

本公开实施例提供了一种封装结构，图2至图5为本公开实施例提供的封装结构的结构示意图，其中，图3至图5为图2沿AA’线的截面图。

结合参照图2至图5，封装结构包括：沿第一方向堆叠排布的第一半导体结构200和第二半导体结构300；第一半导体结构200接近第二半导体结构300的一侧包括第一键合层204；第二半导体结构300接近第一半导体结构200的一侧包括第二键合层304；第一键合层204和第二键合层304构成混合键合层400。

在本公开实施例中，第一方向为Z方向。

需要说明的是，图中以第一半导体结构200和第二半导体结构300在XY平面内的正投影完全重叠为例，但本公开不限于此，在另一些实施例中，第二半导体结构300在XY平面内的正投影落入第一半导体结构200在XY平面内的正投影的范围内。

在一些实施例中，第一半导体结构200中的第一器件层202和第二半导体结构300中的第二器件层302可以包括逻辑电路或者存储阵列，第一半导体结构200和第二半导体结构300可以均为逻辑芯片，或者均为存储芯片，或者第一半导体结构200和第二半导体结构300中的一者为逻辑芯片，另一者为存储芯片。

在一些具体示例中，逻辑芯片的类型包括但不限于中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)芯片、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)芯片、图像处理器(Image Signal Processor，ISP)芯片、应用处理器(Application Processor，AP)芯片、嵌入式神经网络处理单元(Neural-network Processing Unit，NPU)芯片和视频处理单元(Video Processing Unit，VPU)芯片。存储芯片的类型包括但不限于动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)芯片、静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory，SRAM)芯片、相变随机存取存储器(Phase Change Random Access Memory，PRAM)芯片、磁阻式随机存取存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)芯片、铁电随机存取存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FeRAM)芯片、电阻式随机存取存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)芯片和快闪存储器(FlashMemory)芯片。

在一些实施例中，第一键合层204包括第一介质层205和位于第一介质层205中的多个第一键合焊盘206，第二键合层304包括第二介质层305和位于第二介质层305中的多个第二键合焊盘306，第一介质层205与第二介质层305键合，第一键合焊盘206和第二键合焊盘306键合，构成混合键合层400。

在一些具体示例中，第一键合焊盘206和第二键合焊盘306的材料可以是铜、镍、钴、金、锡、铝等金属材料中的一种或者多种；第一介质层205和第二介质层305的材料包括但不限于氧化硅。

在本公开实施例中，第一半导体结构200和/或第二半导体结构300包括散热通道500，散热通道500为空心通道，且散热通道500至少部分位于混合键合层400内。

需要说明的是，在本公开实施例中，散热通道500位于混合键合层400内的部分仅位于第一介质层205和/或第二介质层305中，而不会与第一键合焊盘206或者第二键合焊盘306的设置位置重叠。

在本公开实施例中，散热通道500与冷却装置600连接。如图2所示，散热通道500包括通道入口501和通道出口502，独立于封装结构之外的冷却装置600包括接入管601和接出管602，通道入口501可以与冷却装置600的接入管601连接，通道出口502可以与冷却装置600的接出管602连接，冷却装置600通过接入管601向散热通道500输送冷却气体或者冷却液体，并通过接出管602将流经散热通道500的冷却气体或者冷却液体回收。

在一些具体示例中，冷却装置600可以由气体冷却装置和气体循环装置构成，或者冷却装置600可以由液体冷却装置和液体循环装置构成。在冷却气体或者冷却液体流经散热通道500后，冷却装置600可以再次将冷却气体或者冷却液体冷却，并通过气体循环装置或者液体循环装置将再次冷却后的冷却气体或者冷却液体输送至散热通道500的通道入口501，使得散热通道500内的冷却气体或者冷却液体处于流动状态，并可以循环利用。

需要说明的是，图中的冷却装置600以及冷却装置600的接入管601和接出管602均仅为示意，冷却装置600与封装结构之间通过接入管601和接出管602连接，但本公开对于接入管601和接出管602的具体设置方式不作限制。此外，其他可以实现与冷却装置600相同功能的装置均可以作为本公开中的冷却装置。

在本公开实施例中，冷却气体和冷却液体均不会与封装结构中的其他材料产生化学反应。

在一些具体示例中，冷却气体可以包括氦气、氩气、氮气、六氟化硫中的一种或者多种。

在一些具体示例中，冷却液体可以包括氯氟烃(Chlorofluorocarbons，CFC)、氢代氯氟烃(Hydrochlorofluorocarbon，HCFC)、氢氟烃(Hydrofluorocarbon，HFC)、全氟碳化合物(Perfluorocarbon，PFC)、氢氟醚(Hydrofluoroether，HFE)等碳氟化合物，以及全氟聚醚(Perfluoropolyethers，PFPE)等全氟化合物中的一种或者多种。

在本公开实施例中，第一半导体结构200在第一方向上远离混合键合层400的一侧包括第一衬底201，第二半导体结构300在第一方向上远离混合键合层400的一侧包括第二衬底301，第一衬底201的导热系数和第二衬底301的导热系数均小于混合键合层400的导热系数，因此，第一器件层202和第二器件层302产生的热量均倾向于向着混合键合层400的方向聚集，而由于本公开提供封装结构包括至少部分位于混合键合层400内的散热通道500，聚集在混合键合层400的热量可以被散热通道500内流动的冷却气体或者冷却液体带走，从而可以有效提高封装结构的散热效率。

在一些具体示例中，如图2所示，散热通道500包括多个沿X方向延伸的部分和多个沿Y方向延伸的部分，这里，以散热通道500包括两个沿X方向延伸的部分和三个沿Y方向延伸的部分，且沿X方向延伸的部分与沿Y方向延伸的部分交替连接为例，但本公开不限于此。可以理解的是，通过增加散热通道500的延伸部分的数量以及各延伸部分的延伸长度之和可以增加散热通道500的内表面积，从而进一步提高散热效率。

在一些具体示例中，结合参照图2至图5，散热通道500的多个延伸部分在第一方向上的高度相同，通道入口501与通道出口502在第一方向上的高度也相同。

在一具体示例中，结合参照图2和图3，散热通道500仅位于第二半导体结构300内；在另一具体示例中，结合参照图2和图4，散热通道500仅位于第一半导体结构200内；在又一具体示例中，结合参照图2和图5，散热通道500的一部分位于第二半导体结构300内，另一部分位于第一半导体结构200内。

在本公开实施例中，散热通道500可以仅位于混合键合层400内，散热通道500也可以部分位于混合键合层400内，部分位于第一金属层203或者第二金属层303内，第一金属层203和第二金属层303均包括金属互连结构和介质填充层，相对于第一衬底201和第二衬底301也具有较大的导热系数，使散热通道500部分位于第一金属层203或者第二金属层303的介质填充层内同样也可以提高封装结构的散热效率。

在上述示例中，散热通道500的通道入口501和通道出口502均位于封装结构多面中与第一方向平行的一面，且通道入口501和通道出口502分别位于封装结构在Y方向上相对的两面。

在另一些具体示例中，结合参照图6和图7，其中，图7为图6沿BB’线的截面图。散热通道500可以具有螺旋上升的形状，散热通道500包括多个延伸部分，多个延伸部分在第一方向上的高度均不同，且通道入口501和通道出口502在第一方向上高度也不同。这里，通道入口501位于封装结构的多面中与第一方向平行的一面，而通道出口502位于封装结构的多面中与第一方向垂直的一面。

在上述示例中，散热通道500不仅位于混合键合层400内，并且还位于第二金属层303、第二器件层302和第二衬底301内，即散热通道500可以为在整个第二半导体结构300中延伸的三维立体通道，从而可以对在第一方向上位于不同高度的多层结构进行散热，使得封装结构的散热效率进一步提高。

在本公开实施例中，散热通道500具体形状和尺寸，以及通道入口501和通道出口502的具体位置均可以根据封装结构的实际结构进行适应性调整。

在一些具体示例中，散热通道500在第一方向上的尺寸范围为0.5微米至5毫米。

在一具体示例中，参照图8，封装结构还包括：位于第二半导体结构300外侧且与第二半导体结构300接触的散热管道700，散热管道700包括管道入口和管道出口，散热管道700的管道入口与散热通道500的通道入口连接，并通过三通阀701与冷却装置600的接入管601连接；散热管道700的管道出口与散热通道500的通道出口连接，并通过三通阀701与冷却装置600的接出管602连接。冷却装置600可以通过接入管601同时向散热通道500和散热管道700输送冷却气体或者冷却液体，并通过接出管602将流经散热通道500和散热管道700的冷却气体或者冷却液体回收。

在本公开实施例中，可以同时在封装结构中设置至少部分位于混合键合层400内的散热通道500以及位于第一半导体结构200和第二半导体结构300外侧的散热管道700，聚集在混合键合层400的热量可以被散热通道500内流动的冷却气体或者冷却液体带走，而部分扩散至第一半导体结构200和第二半导体结构300以外的热量可以被散热管道700内流动的冷却气体或者冷却液体带走，从而可以进一步提高封装结构的散热效率。

需要说明的是，图8中散热管道700的设置方式仅为示例，在其他一些实施例中，散热管道位于第一半导体结构200和第二半导体结构300外侧且与第一半导体结构200和/或第二半导体结构300接触，本公开对于散热管道700的具体设置位置不作限制。

此外，上述实施例仅以在封装结构中设置一个散热通道500和一个散热管道700为例，在其他实施例中，封装结构可以包括多个至少部分位于混合键合层400内的散热通道500和多个位于第一半导体结构200和第二半导体结构300外侧的散热管道700，本公开对于散热通道500和散热管道700的具体数量不作限制。

在一些实施例中，继续参照图8，封装结构还可以包括塑封体801，塑封体801将第一半导体结构200和第二半导体结构300塑封在塑封基板802上，塑封体801远离塑封基板802一侧的表面设置有多个散热沟槽，散热沟槽可以增加塑封体801表面的散热面积。塑封基板802与第一半导体结构200的第一衬底201通过多个倒装焊微凸点803连接，塑封基板802远离倒装焊微凸点803的一侧还设置有多个键合凸点804。

在本公开实施例中，封装结构包括面对面键合的两个半导体结构，封装结构中设置有至少部分位于混合键合层内的散热通道，散热通道与封装结构外的冷却装置连接，冷却装置向散热通道内输送冷却气体或者冷却液体，并将流经散热通道的冷却气体或者冷却液体回收并循环利用，散热通道内流动的冷却气体或者冷却液体可以将封装结构中的热量带走，从而有效提高封装结构的散热效率和可靠性。

需要说明的是，上述实施例中的封装结构仅包括面对面键合的两个半导体结构，但本公开不限于此，在其他实施例中，封装结构可以包括多对面对面键合的半导体结构，以及位于多个混合键合层内的散热通道。

基于与上述封装结构类似的构思，本公开实施例还提供一种封装结构的形成方法。图9为封装结构的形成方法的流程示意图，如图所示，封装结构的形成方法包括以下步骤：

S10：形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构和第二半导体结构；所述第一半导体结构接近所述第二半导体结构的一侧包括第一键合层；所述第二半导体结构接近所述第一半导体结构的一侧包括第二键合层；所述第一键合层和所述第二键合层构成混合键合层；所述第一半导体结构和或所述第二半导体结构包括散热通道；所述散热通道至少部分位于所述混合键合层内

S20：将所述散热通道与冷却装置连接。

在一些实施例中，执行步骤S10后得到的封装结构如图3所示，形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构200和第二半导体结构300，包括：形成包括第一键合层204的第一半导体结构200和包括第二键合层304的第二半导体结构300；在第一半导体结构200中形成散热通道500；将第一键合层204和第二键合层304键合，以形成混合键合层400。

在一具体示例中，结合参照图3、图10至图12，形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构200和第二半导体结构300的具体过程为：如图10所示，在第一晶圆901中形成多个第一半导体结构200以及位于第一半导体结构200之间的切割道；如图11所示，在第二晶圆902中形成多个第二半导体结构300以及位于第二半导体结构300之间的切割道，通过刻蚀工艺在第二半导体结构300中形成散热通道500，散热通道500至少部分位于第二键合层304中；如图12所示，沿第二晶圆902中的切割道切割第二晶圆902，将第二晶圆902分割为多个第二半导体结构300；将多个第二半导体结构300临时键合在支撑晶圆903上；将第二半导体结构300与第一晶圆901以面对面的方式堆叠，并通过施加在Z方向上的机械压力以及退火处理，使第一键合层204和第二键合层304键合，以形成混合键合层400；执行解键合以使支撑晶圆900与第二半导体结构300分离，并沿第一晶圆901中的切割道将第一晶圆901分割，以得到包括第一半导体结构200和第二半导体结构300的封装结构。

在另一具体示例中，执行步骤S10后得到的封装结构如图4所示，形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构200和第二半导体结构300的具体过程为：在第一晶圆901中形成多个第一半导体结构200以及位于第一半导体结构200之间的切割道；在第二晶圆902中形成多个第二半导体结构300以及位于第二半导体结构300之间的切割道；通过刻蚀工艺在第一半导体结构200中形成散热通道500，散热通道500至少部分位于第一键合层204中；沿第二晶圆902中的切割道切割第二晶圆902，将第二晶圆902分割为多个第二半导体结构300；将多个第二半导体结构300临时键合在支撑晶圆903上；将第二半导体结构300与第一晶圆901以面对面的方式堆叠，并通过施加在Z方向上的机械压力以及退火处理，使第一键合层204和第二键合层304键合，以形成混合键合层400；执行解键合以使支撑晶圆900与第二半导体结构300分离，并沿第一晶圆901中的切割道将第一晶圆901分割，以得到包括第一半导体结构200和第二半导体结构300的封装结构。

在又一具体示例中，执行步骤S10后得到的封装结构如图5所示，形成沿第一方向堆叠的第一半导体结构200和第二半导体结构300的具体过程为：在第一晶圆901中形成多个第一半导体结构200以及位于第一半导体结构200之间的切割道；在第二晶圆902中形成多个第二半导体结构300以及位于第二半导体结构300之间的切割道；通过刻蚀工艺至少在第一半导体结构200的第一键合层204中形成一部分散热通道500，并至少在第二半导体结构300的第二键合层304中形成另一部分散热通道500；沿第二晶圆902中的切割道切割第二晶圆902，将第二晶圆902分割为多个第二半导体结构300；将多个第二半导体结构300临时键合在支撑晶圆903上；将第二半导体结构300与第一晶圆901以面对面的方式堆叠，并通过施加在Z方向上的机械压力以及退火处理，使第一键合层204和第二键合层304键合，以形成混合键合层400，并构成至少部分位于混合键合层400内的散热通道500；执行解键合以使支撑晶圆900与第二半导体结构300分离，并沿第一晶圆901中的切割道将第一晶圆901分割，以得到包括第一半导体结构200和第二半导体结构300的封装结构。

在上述示例中，采用芯片-晶圆(Die to Wafer，D2W)键合工艺将多个第二半导体结构300与第一晶圆901键合，第一半导体结构200在XY平面内的正投影的面积可以大于第二半导体结构300在XY平面内的正投影的面积，以为键合工艺提供对准裕度。

在另一些实施例中，还可以采用晶圆-晶圆(Wafer to Wafer，W2W)键合工艺直接将第一晶圆901与第二晶圆902键合，然后再进行晶圆切割，以得到包括第一半导体结构200和第二半导体结构300的封装结构。

上述实施例以先在第二半导体结构300中形成散热通道500，而后通过键合工艺将第一半导体结构200和第二半导体结构300键合为例，在另一些实施例中，还可以先通过刻蚀工艺在第一半导体结构200和第二半导体结构300中形成初始散热通道，并使用填充材料填充初始散热通道，而后通过键合工艺将第一半导体结构200和第二半导体结构300键合，再通过湿法刻蚀工艺去除初始散热通道中的填充材料，以形成散热通道500，即可以先形成混合键合层400，然而至少在混合键合层400中形成散热通道500。

在一具体示例中，执行步骤S10后得到的封装结构如图6和图7所示，由于最终形成的散热通道500包括多个延伸部分，且每个延伸部分在第一方向上的高度均不相同，因此，在第二半导体结构300中形成散热通道500的方式可以为先形成初始散热通道，并使用填充材料填充初始散热通道。此外，初始散热通道的多个延伸部分可以分开形成，即不同的延伸部分可以在形成与该延伸部分在第一方向上的高度相同的其他结构的形成过程中形成，并对该延伸部分进行填充，以为在第一方向上处于更上层的结构提供支撑，避免初始散热通道被其他结构的材料堵塞，导致最终无法形成空心的通道。在通过键合工艺将第一半导体结构200和第二半导体结构300键合后，可以通过湿法刻蚀工艺将初始散热通道中的填充材料去除，以形成散热通道500。

在本公开实施例中，参照图2和图6，散热通道500包括通道入口501和通道出口502。执行步骤S20，将散热通道500与冷却装置连接，包括：将通道入口501与冷却装置600的接入管601连接，并将通道出口502与冷却装置600的接出管602连接；冷却装置通过接入管601向散热通道500输送冷却气体或者冷却液体，并通过接出管602将流经散热通道500后的冷却气体或者冷却液体回收。

在本公开实施例中，在形成包括散热通道500的封装结构后，可以将散热通道与设置于封装结构以外的冷却装置600连接，冷却装置600可以由气体冷却装置和气体循环装置构成，或者冷却装置600可以由液体冷却装置和液体循环装置构成。在冷却气体或者冷却液体流经散热通道500后，冷却装置600可以再次将冷却气体或者冷却液体冷却，并通过气体循环装置或者液体循环装置将再次冷却后的冷却气体或者冷却液体输送至散热通道500的通道入口501，使得散热通道500内的冷却气体或者冷却液体处于流动状态。

在本公开实施例中，第一半导体结构200在第一方向上远离混合键合层400的一侧包括第一衬底201，第二半导体结构300在第一方向上远离混合键合层400的一侧包括第二衬底301，第一衬底201的导热系数和第二衬底301的导热系数均小于混合键合层400的导热系数，因此，第一器件层202和第二器件层302产生的热量均倾向于向着混合键合层400的方向聚集，而由于本公开提供封装结构的形成方法在封装结构内形成了至少部分位于混合键合层400内的散热通道500，聚集在混合键合层400的热量可以被散热通道500内流动的冷却气体或者冷却液体带走，从而可以有效提高封装结构的散热效率。

在一具体示例中，参照图8，封装结构的形成方法还包括：在第一半导体结构200和第二半导体结构300外侧形成与第一半导体结构200和/或第二半导体结构300接触的散热管道700。这里，以形成与第二半导体结构300接触的散热管道700为例。散热管道700包括管道入口和管道出口，散热管道700的管道入口与散热通道500的通道入口连接，并通过三通阀701与冷却装置600的接入管601连接；散热管道700的管道出口与散热通道500的通道出口连接，并通过三通阀701与冷却装置600的接出管602连接。冷却装置600可以通过接入管601同时向散热通道500和散热管道700输送冷却气体或者冷却液体，并通过接出管将流经散热通道500和散热管道700的冷却气体或者冷却液体回收。

在本公开实施例中，可以同时在封装结构中形成至少部分位于混合键合层400内的散热通道500以及位于第一半导体结构200和第二半导体结构300外侧的散热管道700，聚集在混合键合层400的热量可以被散热通道500内流动的冷却气体或者冷却液体带走，而部分扩散至第一半导体结构200和第二半导体结构300以外的热量可以被散热管道700内流动的冷却气体或者冷却液体带走，从而可以进一步提高封装结构的散热效率。

在一些实施例中，继续参照图8，封装结构的形成方法还包括：在第一衬底201远离混合键合层400的一侧形成多个倒装焊微凸点803；将倒装焊微凸点803与塑封基板802连接；形成塑封体801，将第一半导体结构200和第二半导体结构300塑封在塑封基板802上；在塑封基板802远离倒装焊微凸点803的一侧形成多个键合凸点804。在形成塑封体801的过程中，还可以在塑封体801的表面形成多个散热沟槽，以增大塑封体801表面的散热面积。

基于与上述实施例类似的构思，本公开实施例还提供一种封装系统，该封装系统包括基板，例如印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，以及位于基板上的至少一个封装结构，这里，封装结构可以为上述任一提供的封装结构或者通过上述任一实施例提供的封装结构的形成方法得到的封装结构，上述任一实施例可以实现的技术效果该封装系统均能实现，此处不再一一赘述。

本公开所提供的几个装置实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的装置实施例。

本公开所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。