三维集成电路的碳化硅微流道散热结构及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种三维集成电路的碳化硅微流道散热结构及其制作方法，主要解决现有技术微流道壁材料热导率低和液体与微流道壁接触面积小的问题。其包括上层芯片(1)和下层芯片(2)，每层芯片自上而下包括电路层(3)、硅衬底(4)、硅流道壁(5)、碳化硅流道壁(6)、微流道(7)和硅微流道帽(8)，其中，电路层位于芯片正面的顶部，硅衬底紧邻电路层并位于其下方；硅流道壁紧邻硅衬底并位于其下方；碳化硅流道壁其外延生长在硅流道壁的下方；微流道其横截面采用上部为半椭圆形下部为矩形的一体结构，位于硅流道壁的下方；本发明专利技术增加了电路层附近的散热接触面积，缩短了与电路层的距离，提升了微流道散热结构的散热性能。

Silicon carbide microchannel radiating structure of three-dimensional integrated circuit and manufacturing method thereof

The invention relates to a silicon carbide microchannel heat dissipation structure of a three-dimensional integrated circuit and a manufacturing method thereof, which mainly solves the problems of low thermal conductivity of a microchannel wall material and small contact area between a liquid and a microchannel wall in the prior art. It includes upper and lower chip chip (1) (2), each layer of the chip is composed of a circuit layer (3), (4) silicon substrate, silicon, silicon carbide runner wall (5) channel wall (6), micro channel (7) and the silicon micro channel cap (8), among them, the top layer of the circuit in the chip of the front, close to the silicon substrate and the circuit layer which is positioned below the wall adjacent to the channel; silicon silicon substrate and located below the bottom wall of the channel; silicon carbide epitaxial growth on silicon micro channel channel wall; the cross section by the upper semi elliptical lower rectangular integral structure, is located below the silicon flow channel wall; the invention increases the contact area near the cooling circuit layer, shorten the distance with the circuit layer, enhance the thermal performance of micro channel heat sink structure.

【技术实现步骤摘要】
三维集成电路的碳化硅微流道散热结构及其制作方法
本专利技术属于微电子
，特别涉及一种碳化硅微流道散热结构，可用于对三维集成电路的散热。技术背景在过去的几十年中，微电子器件的尺寸按照摩尔定律不断缩小,电子产品的性能不断提高。集成度密度越来越大，芯片上集成的晶体管的数目成倍的增加；随着电子产品多功能化、小型化，使得单位芯片功耗迅速增加，单位体积内的热流量增大，芯片温度迅速提高。由于温度对芯片的影响，使得芯片的寿命降低；不同区域的温度不同，过高的温度还可能导致芯片发生形变。由于半导体制作工艺尺寸缩小到深亚微米量级后，工艺技术逐渐达到物理极限，量子效应、短沟道效应等小尺寸效应越来越凸显，使得二维集成电路的发展遇到瓶颈问题。此外，随着二维集成电路的集成度不断提高，每片芯片上的器件单元数量急剧增加，芯片面积增大，单元间连线的增长既影响电路工作速度又占用很多面积，严重影响集成度和工作速度的进一步提高。为解决上述问题产生了三维集成电路，它通过在“Z轴”方向垂直集成多个芯片达到延伸摩尔定律的目的。三维集成电路能够大幅度得降低全局互连线的长度；提高数据传输带宽；减小芯片面积，提高集成度；实现异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维集成电路的碳化硅微流道散热结构，包括上层芯片(1)和下层芯片(2)，每层芯片包括电路层(3)、硅衬底(4)、流道壁、微流道(7)和硅流道帽(8)，其特征在于：所述流道壁，其包括硅流道壁(5)和碳化硅流道壁(6)，且碳化硅流道壁外延生长在硅流道壁的下方；所述微流道，其横截面采用上部为半椭圆形下部为矩形的一体结构，位于硅流道壁(5)的下方，且上部的半椭圆形与硅流道壁(5)相邻，下部的矩形与碳化硅流道壁(6)相邻。

【技术特征摘要】
1.一种三维集成电路的碳化硅微流道散热结构，包括上层芯片(1)和下层芯片(2)，每层芯片包括电路层(3)、硅衬底(4)、流道壁、微流道(7)和硅流道帽(8)，其特征在于：所述流道壁，其包括硅流道壁(5)和碳化硅流道壁(6)，且碳化硅流道壁外延生长在硅流道壁的下方；所述微流道，其横截面采用上部为半椭圆形下部为矩形的一体结构，位于硅流道壁(5)的下方，且上部的半椭圆形与硅流道壁(5)相邻，下部的矩形与碳化硅流道壁(6)相邻。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的硅流道壁(5)的形状为半椭圆形，且位于电路层(3)的下方，其顶部与电路层(3)的距离为20～50μm。3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的硅衬底(4)位于电路层(3)与硅流道壁(5)中间，其厚度为20～50μm。4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的碳化硅流道壁(6)的宽度Ws为30～200μm，高度Hc为50～200μm。5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，微流道(7)下部的矩形截面，其宽度Wc为30～200μm，高度Hc为50～200μm；微流道(7)上部的半椭圆形截面，其长直径Wt为(Wc+0.2Ws)～(Wc+0.4Ws)，高度Ht为20～50μm。6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，硅流道帽(8)位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：董刚，李秀慧，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61