集成微电子封装温度传感器制造技术

可以使用碳纳米管网络现场测量微电子集成电路封装和部件中的温度。可以使用在直立结构之间排成串的碳纳米管阵列来测量局部温度。由于碳纳米管的缘故，可以获得高度准确的温度测量结果。在某些情况下，可以将碳纳米管与直立结构固定到随后被连接到微电子封装的衬底。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术 一般地涉及测量与微电子封装和部件有关的温度。
技术介绍
温度对于微电子封装和部件的影响可以是各不相同的。许多封装 工艺包括施加升高的温度。这些被升高的温度可能对部件(包括封装 内的集成电路芯片)产生不良影响。此外，这些封装可能会暴露于各 种其他温度效应之下，这些效应可能会对被封装的部件产生影响。 而且，集成电路本身也会暴露于各种温度环境。已知如何将集成电路温度传感器集成到整个集成电路之中。可以 从弯曲的集成温度传感器获得温度读数。然而，在某些情况下，这 些测量结果的准确性是有限的。而且，这些温度传感器可能占据总 的可用的集成电路空间的相当大的百分比。而且，在某些情况下， 可以形成这类温度传感器的位置是有限的。也就是说，尺寸足以容 纳这样的集成元件的区域一^L是有限的。
技术实现思路
本专利技术提供一种方法，包括使用碳纳米管来测量微电子集成电 路上的温度。本专利技术提供一种微电子部件，包括微电子元件；和一对被支撑 在所述元件上的碳纳米管，用于测量所述元件的温度。本专利技术还提供一种系统，包括处理器；连接到所述处理器的动 态随机存取存储器；以及所述处理器包括微电子元件和一对被支撑 在所述元件上的、用于测量所述元件的温度的碳纳米管。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的被放得很大的局部横截面图2是图1中的实施例经过进一步加工后的被放得很大的横截面图3是图2的实施例位于集成电路或其他微电子封装部件上时的 俯视图4是根据本专利技术的一个实施例的封装的放大的横截面图； 图5是根据本专利技术的另 一个实施例的封装的放大的横截面图；和 图6是根据本专利技术的一个实施例的集成电路的放大的横截面图； 图7是本专利技术的使用两条彼此分开的金属线的又一个实施例的放大的4黄截面图；和图8是根据本专利技术的 一个实施例的系统图。 具体实施例方式参考图1，根据本专利技术的某些实施例，可以在集成电路衬底12 上形成温度传感器10。可以形成多个从衬底12向上延伸的金属结构 16。结构16可以由适于生长桥状碳纳米管18的材料制成。这些碳 纳米管18可用作温度传感器。也就是说，这些纳米管的电导率是温 度的函数。通过测量这些纳米管的电导率，通过让电流流经它们， 可以确定局部温度。在本专利技术的某些实施例中，可以形成大量的直立结构16。在某 些实施例中，可以使用众所周知的技术将它们形成为规则的阵列。 这些阵列可以由内柱14(可能为非金属材料)以及形成直立结构16的 金属涂层构成。碳纳米管18可以桥接在相邻的结构16之间。从而，可以将多个 碳纳米管18随机地排列成横贯直立结构16的一般为水平的结构。在本专利技术的某些实施例中，可以直接在衬底12上形成结构16。 在本专利技术的一个实施例中，这些结构16可包括被金属催化剂覆盖以 形成金属结构16的柱14。合适的金属催化剂包括铁、钴和镍。作为 示例，结构16的高度可以为约一微米。例如，可以通过掠射角淀积法形成这些结构。通过控制衬底12.的旋转运动(包括其角度和速度)，可以控制结构16的高度。尽管可以利用不同的金属催化剂来形成结构16，但镍可能是优选的，因为 它能提供与随后形成的纳米管18之间的更低的接触电阻。在本专利技术的某些实施例中，可以用衬底12上的一些直立结构16 来形成可分离单元20，如图2所示。可分离单元20可以由衬底12 的一部分形成，已减少该衬底的厚度，使得衬底的厚度不会对温度 测量结果产生不利影响。从而，可以减小衬底12的尺寸和厚度，以 便用该衬底上形成的更少数目的直立结构16来形成单元20。可以生长图1中所示的碳纳米管18,以使其桥接在结构16之间。 当提供排列成规则的行和列的结构16的大阵列时，这一点尤为有用。 在一个实施例中，可以用化学汽相淀积来生长这些碳纳米管。在本 专利技术的 一个实施例中，可以将曱烷用作碳的来源来生长碳纳米管。 结果，钠米管可以从一个直立结构延伸到另一个直立结构。在淀积 ^暖纳米管期间，可以提供氩气，以减少氧化。在一个实施例中，可 以利用约为500 Torr (托)的压力，且曱烷环境中的炉温处于包括但 不限于800至950摄氏度的范围内。有利地，将相邻的结构16设置为合理地彼此靠近，使得给定长 度的碳纳米管(图3)能够横跨这些结构。在一个实施例中，可通过在柱14上淀积催化剂来形成结构16。 例如，柱14可以是硅柱或二氧化石圭柱。例如，可以通过生长或淀积 柱材料，设置掩模和蚀刻以形成期望排列的柱来形成这些柱。在某 些实施例中，当衬底是晶体半导体时，可以将至少两个柱对准衬底12 的结晶平面。在催化剂膜淀积期间，可以将衬底12倾斜两次(约+/-45度)，以 将催化剂散布在柱14上来形成结构16。然后，在柱14的存在上述 催化剂的上部和侧壁形成^^纳米管18。在某些情况下，上述催化剂 未完全覆盖柱。在某些实施例中，可以生长柱的阵列(未示出)，但可以用上述催化剂仅活化其中的一些柱。例如，可以用催化剂仅活化两个柱，这 样，碳纳米管仅桥接这两个用催化剂予以活化的柱。可以使用掩模 或选择性的催化剂淀积来实现这种选择性的活化。尽管示出形成了圓柱形结构16,但是也可以使用其他形状。一般地，沿结构16从上到下近似水平地生长纳米管18。这些纳 米管如同桥那样横跨于村底12上方。在某些实施例中，随后可以将衬底12(图1)变薄来形成单元20(图 2),以使得该单元本身的厚度不会造成其温度正在被测量的管芯的温 度的变化。然后，可以将变薄的单元20粘结到任何聚合物或陶瓷表 面。参考图3,然后使用金属线30将纳米管18电连接到外部的温度 传感器(未示出)。具体地，可以将单元20以粘结的方式固定到其温 度将要被测量的结构32。然后，可以将金属线30淀积至(或以其他 方式形成至)结构16。然后，金属线30将碳纳米管18的阵列的每一 侧连接到合适的焊盘(未示出)，所述焊盘可连接温度感测电路。可以 使用传统工艺(如丝网印刷或电镀)印制金属线30和所述焊盘。在其他实施例中，可以使用高的柱形图案(如使用固定到衬底的 钉的柱形图案)来在衬底上准备纳米管。这里的"高"是指结构16具 有约为(但不限于)0.7厘米的高度。随后，生长纳米管并完成金属化。 也可利用其他结构16来生长桥形碳纳米管，包括电线杆和足球门取 向的钉书钉。确实，可以利用直立的钉书钉使用合适的粘合剂(如 碳带)将它们固定到硅晶圓。可以使这些钉书钉的尖端直立("电线杆，，) 或倒置("足球门")，并伸入衬底。然后，可以在约100mTorr的真空条件下，在温度为1373开尔 文的炉中，使用化学汽相淀积生长碳纳米管。将两个体积百分数的 p塞吩加入0.02g/ml的二茂铁溶液和10ml的己烷。己烷可用作碳的来 源，且二茂铁用作碳纳米管的气态扩散形成的催化剂。可以将上述 溶液加热到150°C,然后以每分钟O.lmls的平均速率将其引入水平管状石英炉(持续io分钟)。也可以使用其他工艺参数。已知噻吩可以促进在氢气气氛中形成单壁碳纳米管，且发现在不 具备氬气气氛时主要生成多壁万灰纳米管。通过控制炉中的氢气浓度 来控制纳米管生长条件，可以J吏用单壁碳纳米管或多壁碳纳米管(无 氢气气氛生成多壁碳纳米管，而氢气气氛有助于生成单壁碳纳米管)。尽管建议以上述配方和数量来生长碳纳米管，但是，所述生长条 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　　　　使用碳纳米管来测量微电子集成电路上的温度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NR拉拉维卡，N帕特尔，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]