一种射频芯片液冷散热工艺制造技术

本发明专利技术提供一种射频芯片液冷散热工艺，包括以下步骤：(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV底部露头，得到第一衬底；(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使TSV底部金属露出，在空腔内嵌入芯片，在第一衬底背面制作RDL和焊盘；(c)、在芯片背面的衬底面刻蚀空腔到芯片底部，继续刻蚀使空腔达到芯片的内部，使空腔直达芯片的散热区域，得到第一衬底；(d)、形成具有微流道散热的最终结构。本发明专利技术的射频芯片液冷散热工艺，通过在衬底底部开凹槽的方式，把凹槽直接开到芯片发热器件的底部，通过液冷散热通道使芯片的热量能够快速的传递出去，大大增加了系统的散热能力。

【技术实现步骤摘要】
一种射频芯片液冷散热工艺
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种射频芯片液冷散热工艺。
技术介绍
微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。但是对于高频率的微系统，天线阵列的面积越来越小，且天线之间的距离要保持在某个特定范围，才能使整个模组具备优良的通信能力。但是对于射频芯片这种模拟器件芯片来讲，其面积不能像数字芯片一样成倍率的缩小，这样就会出现特高频率的射频微系统将没有足够的面积同时放置PA/LNA，需要把PA/LNA堆叠或者竖立放置。这样散热结构就要采用更先进的液冷或者相变制冷工艺，一般都是用金属加工的方式做射频模组的底座，底座里面设置微流通道，采用焊接的工艺使模组固定在金属底座上完成芯片的放置。但是这种堆叠技术，功率芯片上面的热量需要通过几层介质才能传递给散热液体，效率较低。为了进一步的减小散热微流道跟发热芯片之间的距离，现在的趋势是利用半导体做微流道，把半导体跟散热芯片通过键合工艺做互联，能大大增加芯片的散热效率，但是现在绝大多数工艺在做微流道时，微流道离发热点仍然有较长距离，不利于芯片的散热。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种射频芯片液冷散热工艺，增加了芯片的散热能力。本专利技术采用的技术方案是：一种射频芯片液冷散热工艺，其中，包括以下步骤：(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV底部露头，得到第一衬底；(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出，在空腔内嵌入芯片，在第一衬底背面制作RDL和焊盘；(c)、拆衬底正面的临时键合，在衬底背面做临时键合，在芯片背面的衬底面刻蚀空腔到芯片底部，继续刻蚀使空腔达到芯片的内部，使空腔直达芯片的散热区域，得到第二衬底；(d)、形成具有微流道散热的最终结构。优选的是，所述的射频芯片液冷散热工艺，其中，所述步骤（a）的具体步骤为：（a1）通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV；（a2）在衬底正面沉积绝缘层，在绝缘层上制作种子层；（a3）电镀铜，使铜金属充满TSV，去除衬底表面铜，使衬底表面只剩下填铜；（a4）通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘；（a5）对衬底正面做临时键合，然后减薄衬底背面，使TSV露出，在背面做钝化层，抛光使TSV金属露出，然后制作RDL和焊盘，得到第一衬底。优选的是，所述的射频芯片液冷散热工艺，其中，所述步骤（b）的具体步骤为：（b1）通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出；通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层，使金属露出；（b2）沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；（b3）去除光刻胶，清洗衬底，解键合；（b4）在空腔底部涂布粘贴层，焊锡或者融化金锡焊料片，嵌入芯片，然后用胶体填充芯片跟空腔的缝隙部分；（b5）在第一衬底背面制作RDL和焊盘。优选的是，所述的射频芯片液冷散热工艺，其中，所述步骤（c）的具体步骤为：（c1）拆衬底正面的临时键合，在芯片背面涂临时键合胶，然后做临时键合；（c2）在芯片背面的衬底面刻蚀空腔到芯片底部，刻蚀空腔深度为10um到1000um；（c3）继续刻蚀芯片底部钝化层和粘贴层使空腔直达芯片底部；（c4）继续刻蚀使空腔达到芯片的内部，直达芯片的散热区域，得到第二衬底。优选的是，所述的射频芯片液冷散热工艺，其中，所述步骤（c）的具体步骤为：（c1）拆衬底正面的临时键合，在芯片背面涂临时键合胶，然后做临时键合；（c2）在芯片背面的衬底面刻蚀空腔到芯片底部，刻蚀空腔深度为10um到1000um；（c3）继续刻蚀芯片底部钝化层和粘贴层使空腔直达芯片底部；（c4）在芯片以外的区域继续刻蚀空腔，并继续刻蚀芯片底部的空腔使其达到芯片的内部，直达芯片的散热区域，得到第二衬底。优选的是，所述的射频芯片液冷散热工艺，其中，所述步骤（c）的具体步骤为：（c1）拆衬底正面的临时键合，在芯片背面涂临时键合胶，然后做临时键合；（c2）在芯片背面的衬底面刻蚀空腔到芯片底部，刻蚀空腔深度为10um到1000um；（c3）继续刻蚀使空腔达到芯片的表面并横穿整个芯片，得到第二衬底。优选的是，所述的射频芯片液冷散热工艺，其中，所述步骤（d）的具体步骤为：（d1）提供带有凹槽和焊盘结构的TSV转接板，将TSV转接板和第二衬底做键合，形成密闭微流道区域；（d2）在TSV转接板的底部刻蚀液体出入口，使密闭微流道区域和外界联通，得到第三衬底；（d3）切割第三衬底得到单一模组，将模组固定在基板上，形成具有微流道散热的最终结构。优选的是，所述的射频芯片液冷散热工艺，其中，所述步骤（d）的具体步骤为：（d1）制作带有微流道的金属模块；（d2）将第二衬底的空腔内嵌入带有微流道的金属模块，使金属模块的表面跟空腔的底部接触，然后在第一衬底正面焊盘植球得到第三衬底，将第三衬底和基材做焊接，形成具有微流道散热的最终结构。本专利技术的优点在于：本专利技术的射频芯片液冷散热工艺，通过在衬底底部开凹槽的方式，把凹槽直接开到芯片发热器件的底部，然后通过连接具有强导热能力的材质以及其形成的液冷散热通道使芯片的热量能够快速的传递出去，大大增加了系统的散热能力。附图说明图1为本专利技术的衬底刻蚀TSV孔示意图。图2为本专利技术的金属填满TSV的示意图。图3为本专利技术的第一衬底示意图。图4为本专利技术的第一衬底背面刻蚀空腔的示意图。图5为本专利技术的TSV底部金属露出示意图。图6为本专利技术的实施例1衬底背面临时键合示意图。图7为本专利技术的实施例1衬底面刻蚀空腔到芯片底部的示意图。图8为本专利技术的实施例1空腔直达芯片底部的示意图。图9为本专利技术的实施例1第二衬底示意图。图10为本专利技术的实施例1TSV转接板和第二衬底做键合示意图。图11为本专利技术的实施例1第三衬底示意图。图12为本专利技术的实施例1具有微流道散热的最终结构示意图。图13为本专利技术的实施例2衬底面刻蚀空腔到芯片底部示意图。图14为本专利技术的实施例2空腔直达芯片底部示意图。图15为本专利技术的实施例2第二衬底示意图。图16为本专利技术的实施例2的TSV转接板和第一衬底做键合示意图。图17为本专利技术的实施例2的具有微流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频芯片液冷散热工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV低部露头，得到第一衬底；/n(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出，在空腔内嵌入芯片，在第一衬底背面制作RDL和焊盘；/n(c)、拆衬底正面的临时键合，在衬底背面做临时键合，在芯片背面的衬底面刻蚀空腔到芯片底部，继续刻蚀使空腔达到芯片的内部，使空腔直达芯片的散热区域，得到第二衬底；/n(d)、形成具有微流道散热的最终结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种射频芯片液冷散热工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV低部露头，得到第一衬底；
(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出，在空腔内嵌入芯片，在第一衬底背面制作RDL和焊盘；
(c)、拆衬底正面的临时键合，在衬底背面做临时键合，在芯片背面的衬底面刻蚀空腔到芯片底部，继续刻蚀使空腔达到芯片的内部，使空腔直达芯片的散热区域，得到第二衬底；
(d)、形成具有微流道散热的最终结构。


2.如权利要求1所述的射频芯片液冷散热工艺，其特征在于，所述步骤（a）的具体步骤为：
（a1）通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV；
（a2）在衬底正面沉积绝缘层，在绝缘层上制作种子层；
（a3）电镀铜，使铜金属充满TSV，去除衬底表面铜，使衬底表面只剩下填铜；
（a4）通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘；
（a5）对衬底正面做临时键合，然后减薄衬底背面，使TSV露出，在背面做钝化层，抛光使TSV金属露出，然后制作RDL和焊盘，得到第一衬底。


3.如权利要求1所述的射频芯片液冷散热工艺，其特征在于，所述步骤（b）的具体步骤为：
（b1）通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出；通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层，使金属露出；
（b2）沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；
（b3）去除光刻胶，清洗衬底，解键合；
（b4）在空腔底部涂布粘贴层，焊锡或者融化金锡焊料片，嵌入芯片，然后用胶体填充芯片跟空腔的缝隙部分；
（b5）在第一衬底背面制作RDL和焊盘。


4.如权利要求1所述的射频芯片液冷散热工艺，其特征在于，所述步骤（c）的具体步骤为：
（c...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雷，冯光建，高群，郭西，顾毛毛，
申请(专利权)人：浙江集迈科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33