芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法及制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体技术领域，具体为一种芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法及制备装置，包括：通过在半导体衬底片的第一表面制备间隔排列的多个掩膜，将生成所述掩膜层的半导体衬底片浸泡入刻蚀液中，基于三电极体系并采用包含小于所述半导体衬底片对应的吸收光波长临界值的入射光照射在所述半导体衬底片的第一表面，从而对所述半导体衬底片的第一表面上未覆盖所述掩膜的半导体暴露部分进行刻蚀，刻蚀完成后得到嵌入式微流体冷却沟道，将包含嵌入式微流体冷却沟道作为冷却剂的流经通道用于对芯片进行降温。本发明专利技术能够在半导体衬底片上实现宽度和深度均可控的嵌入式微流体冷却沟道，操作简单，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法及制备装置


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体为一种芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法及制备装置。

技术介绍

[0002]目前，电子功率器件被大量用于日常应用中，从计算机到电池充电器、混合动力电动汽车，甚至是卫星。随着电子功率器件的功率密度不断提高，传统的散热方法已经不能满足系统的需求，而微流体冷却散热系统具有降低电子设备温度的巨大潜力，因为热量可以高效地传递到这些系统进行散热。
[0003]对于目前先进的微流体冷却散热系统，主要有三种微流体冷却设计方案：第一种是通过微流体冷却板对芯片外围的金属保护外壳进行散热；第二种是芯片没有外面的金属保护外壳，微流体冷却板对芯片背面进行冷却；第三种使冷却剂直接与芯片背面接触，进行直接冷却；由于冷却板与芯片之间的界面存在较高的热阻，这成为前两种散热方案的主要散热瓶颈，而第三种方案是在半导体芯片背面形成微米级/亚微米级的平行微流体沟道，这大大缩短了液态冷却剂和芯片发热源之间的距离，已经成为提高电子系统性能非常有潜力的散热方法，但是，目前半导体芯片背面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供半导体衬底片，在所述半导体衬底片的第一表面制备掩膜层，所述掩膜层包括间隔排列的多个掩膜，所述半导体衬底片的第一表面上未被所述掩膜覆盖的半导体暴露部分用于后续形成嵌入式微流体冷却沟道；将生成有所述掩膜层的半导体衬底片浸泡入刻蚀液中，基于三电极体系将所述半导体衬底片作为阳极并在所述刻蚀液中设置阴极和参比电极，其中，所述刻蚀液包含氧化剂和半导体氧化物腐蚀液；采用包含小于所述半导体衬底片对应的吸收光波长临界值的入射光照射在所述半导体衬底片的第一表面，在所述半导体衬底片的第一表面上未覆盖所述掩膜的半导体暴露部分形成光生空穴
‑
电子对；在照射的过程中，向所述半导体衬底片提供正恒电位，所述半导体暴露部分的光生电子沿电流转移到所述阴极上与所述氧化剂发生反应，所述半导体氧化物腐蚀液对具有光生空穴的所述半导体暴露部分进行选择性刻蚀，刻蚀完成后得到嵌入式微流体冷却沟道。2.根据权利要求1所述的芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法，其特征在于，在所述半导体衬底片的第一表面制备间隔排列的多个掩膜的步骤包括：对所述半导体衬底片的第一表面进行涂胶，涂胶之后根据激光直写技术或光刻技术在所述半导体衬底片的第一表面形成特征图案，再通过显影技术得到具有特征图案的掩膜层，其中，所述掩膜层的特征图案即为后续形成嵌入式微流体冷却沟道的特征图案。3.根据权利要求1所述的芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法，其特征在于，每个掩膜的厚度为0.5μm
‑
2μm，每个掩膜的宽度为2μm
‑
100μm，相邻掩膜之间的间隔为2μm
‑
100μm。4.根据权利要求1所述的芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法，其特征在于，发射所述入射光的光源为氙灯、汞灯或led紫外光灯。5.根据权利要求1所述的芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法，其特征在于，所述半导体衬底片为宽禁带半导体衬底片或窄禁带半导体衬底片，所述宽禁带半导体衬底片为碳化硅衬底片和氮化镓衬底片其中的一种，所述窄禁带半导体衬底片为单晶硅衬底片，所述碳化硅衬底片为半绝缘型碳化硅衬底片或n型碳化硅衬底片，所述氮化镓衬底片为半绝缘型氮化镓衬底片或n型氮化镓衬底片，所述单晶硅衬底片为半绝缘型单晶硅衬底片或n型单晶硅衬底片。6.根据权利要求1所述的芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法，其特征在于，所述半导体氧化物腐蚀液对具有光生空穴的所述半导体暴露部分进行选择性刻蚀，刻蚀完成后得到嵌入式微流体冷却沟道的过程中还包括：通过控制发射的入射光的光照强度、所述半导体氧化物腐蚀液的浓度、向所述半导体衬底片提供正恒电位的电压强度以及刻蚀时间四个因素来控制刻蚀得到的嵌入式微流体冷却沟道的深度。7.根据权利要求1所述的芯片背面嵌入式微流体冷却沟道的制备方法，其特征在于，所述半导体暴露部分的光生电子沿电流转移到所述阴极上与所述氧化剂发生反应，所述半导体氧化物腐蚀液对具有光生空穴的所述半导体暴露部分进行选择性刻蚀的步骤具体包括：当所述半导体衬底片为碳化硅衬底片时，所述碳化硅衬底片的半导体暴露部分的光生电子沿电流转移到所述阴极上与所述氧化剂发生还原反应，所述碳化硅衬底片的半导体暴
露部分剩余的光生空穴与所述碳化硅衬底片的半导体暴露部分的SiC发生反应生成SiO2，所述半导体氧化物腐蚀液与SiO2发生反应，从而对所述碳化硅衬底片的半导体暴露部分进行选择性刻蚀；当所述半导体衬底片为氮化镓衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蓉，耿文浩，皮孝东，陆军亮，吴赞，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：