【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，特别是涉及一种芯片散热结构及加工方法。
技术介绍
1、随着信息
的不断进步，电子产品的体积在不断变小，同时，其功耗在呈现逐渐增大的趋势，产热量随之显著增加。例如，现代雷达所使用的led（light emittingdiode，发光二极管）芯片和功率放大器芯片的热通量可达到100w/cm2和500w/cm2。在半导体
，从2006年至2019年，每平方厘米的晶体管数量从1亿个增长到103亿个。由于芯片散热面积变小，功耗增大，芯片热通量和工作温度的控制问题亟待解决，若热量无法及时散出，则将导致产品性能下降甚至发生损坏。
2、传统技术中通常采用风冷或液冷方式对于芯片散热，如使用导热胶将冷板或散热器与目标芯片进行贴附。
3、传统散热技术中，由于导热胶的存在，目标芯片与冷板或散热器之间存在接触热阻，会影响散热性能。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本申请实施例提供一种芯片散热结构及加工方法，以解决现有技术中目标芯片与冷板或散热器之间存在接触热阻，影响散热性能的问题。
2、本申请实施例提供了一种芯片散热结构，包括芯片衬底、孔板及供液夹具；
3、所述芯片衬底的第一表面具有刻蚀形成的多个换热柱及凹槽，多个所述换热柱呈阵列间隔分布形成换热空间，多个所述凹槽间隔分布形成流道，所述流道围设于所述换热空间的外侧，所述流道的一端与所述换热空间连通，另一端与外界连通，所述芯片衬底的第二表面上集成有电气元件，所述第一表面与所述第二表面
4、所述孔板具有刻蚀形成的多个流通孔，所述流通孔沿所述孔板的厚度方向贯穿所述孔板，所述孔板与所述芯片衬底的第一表面键合连接，所述流通孔对准所述换热柱；
5、所述供液夹具开设有贯通的夹持孔，所述供液夹具与所述孔板及所述芯片衬底密封连接，且所述供液夹具与所述芯片衬底的第二表面相互背离，所述夹持孔与所述流通孔连通，所述夹持孔用于夹持冷媒输送管道。
6、可选地，所述芯片衬底的第一表面的换热柱以及所述换热柱之间共形附着有多孔金属，所述多孔金属填充于所述换热空间中，所述多孔金属为三维微纳多孔金属。
7、可选地，所述流道包括第一流道及第二流道，所述第一流道与所述换热空间的第一侧连通，所述第二流道与所述换热空间的第二侧连通，所述第一侧与所述第二侧相邻，所述第一流道沿第一方向延伸，所述第二流道沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。
8、可选地，所述芯片衬底的第一表面还具有支撑平台；
9、沿所述芯片衬底的厚度方向且远离所述芯片衬底的第二表面，所述支撑平台的高度大于所述换热柱的高度，所述支撑平台位于所述第一流道与所述第二流道之间，所述支撑平台与所述孔板接触并键合连接。
10、可选地，所述供液夹具包括框体、第一夹持板及第二夹持板；
11、所述第一夹持板与所述第二夹持板间隔连接于所述框体内，所述夹持孔包括第一夹持孔及第二夹持孔，所述第一夹持板上开设有沿厚度方向贯通的所述第一夹持孔，所述第二夹持板上开设有沿厚度方向贯通的所述第二夹持孔，所述第一夹持孔的孔径大于所述第二夹持孔的孔径，所述第一夹持孔用于夹持冷媒输送管道。
12、本申请实施例还提供了一种芯片散热结构加工方法，所述方法包括：
13、在第一晶圆的第一表面刻蚀形成多个换热柱及凹槽，并将电气元件集成生长于所述第一晶圆的第二表面以形成芯片衬底，所述第一表面与所述第二表面相互背离；
14、在第二晶圆上刻蚀形成多个贯通的流通孔以形成孔板；
15、将所述孔板与所述芯片衬底进行共晶键合，形成硅基冷板后，在所述芯片衬底的第一表面制备出多孔金属；或，在所述芯片衬底的第一表面制备出多孔金属后，将所述孔板与所述芯片衬底进行共晶键合，形成硅基冷板；
16、制备出具有夹持孔的供液夹具，将所述供液夹具与所述硅基冷板压紧密封。
17、可选地，所述在第一晶圆的第一表面刻蚀形成多个换热柱及凹槽的步骤，包括：
18、在第一晶圆的第一表面通过化学气相沉积生长出二氧化硅掩膜；
19、使用第一光刻胶在所述二氧化硅掩膜表面形成一定图形，通过反应性离子刻蚀所述二氧化硅掩膜，随后去除所述第一光刻胶；
20、使用第二光刻胶在所述第一晶圆的第一表面及被刻蚀的所述二氧化硅掩膜表面形成一定图形，所述第一晶圆的第一表面刻蚀出所述换热柱及凹槽，形成芯片衬底的第一阶梯度，随后去除所述第二光刻胶；
21、在所述换热柱区域再次刻蚀所述第一晶圆的第一表面，形成芯片衬底的第二阶梯度，随后去除所述二氧化硅掩膜；
22、通过物理气相沉积在所述第一晶圆的第一表面生长出黏附层及种子层。
23、可选地，所述在第二晶圆上刻蚀形成多个贯通的流通孔以形成孔板的步骤，包括：
24、在第二晶圆的第一表面通过物理气相沉积生长出铝或二氧化硅掩膜；
25、使用第三光刻胶在所述铝或二氧化硅掩膜表面形成所述流通孔的图案，并刻蚀所述铝或二氧化硅掩膜；
26、刻蚀贯通所述铝或二氧化硅掩膜，形成所述流通孔阵列；
27、在所述第二晶圆的第二表面通过物理气相沉积生长出黏附层及用于与所述芯片衬底键合的中间介质层。
28、可选地，所述将所述孔板与所述芯片衬底进行共晶键合，形成硅基冷板后，在所述芯片衬底的第一表面制备出多孔金属的步骤，包括：
29、将所述孔板与所述芯片衬底的第一表面进行共晶键合，形成所述硅基冷板；
30、将所述硅基冷板在硫酸和过氧化氢体积比3：1的食人鱼溶液中浸泡五分钟进行清洗，或，使用氧等离子体清洗所述硅基冷板两分钟；
31、将清洗后的所述硅基冷板在3-巯基-1-丙磺酸钠溶液中浸泡两小时；
32、将聚苯乙烯微球溶液滴至露出的所述种子层表面，待所述聚苯乙烯微球溶液中的水分自行蒸发完成后，放至烘箱中进行烧结，控制烘箱温度在100℃至120℃，烘烤时间控制在15分钟至40分钟，烧结结束后形成蛋白石模板；
33、将所述蛋白石模板放入电镀液中进行电镀，电镀完成后，使用有机溶剂腐蚀所述蛋白石模板，形成所述多孔金属。
34、可选地，在所述芯片衬底的第一表面制备出多孔金属后，将所述孔板与所述芯片衬底进行共晶键合，形成硅基冷板的步骤，包括：
35、在所述第一晶圆的第一表面喷涂第四光刻胶，对于多孔金属待生长的区域进行过度曝光，再通过显影去除过度曝光部分的所述第四光刻胶；
36、将聚苯乙烯微球溶液滴至露出的所述种子层表面，待所述聚苯乙烯微球溶液中的水分自行蒸发完成后，放至烘箱中进行烧结，控制烘箱温度在100℃至120℃，烘烤时间控制在15分钟至40分钟，烧结结束后形成蛋白石模板；
37、将所述蛋白石模板放入电镀液中进行电镀，电镀完成后，使用有机溶剂腐蚀所述蛋白石模板以及第四光刻胶，形成所述多孔金属；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种芯片散热结构，其特征在于，包括芯片衬底、孔板及供液夹具；
2.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述芯片衬底的第一表面的换热柱以及所述换热柱之间共形附着有多孔金属，所述多孔金属填充于所述换热空间中，所述多孔金属为三维微纳多孔金属。
3.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述流道包括第一流道及第二流道，所述第一流道与所述换热空间的第一侧连通，所述第二流道与所述换热空间的第二侧连通，所述第一侧与所述第二侧相邻，所述第一流道沿第一方向延伸，所述第二流道沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。
4.根据权利要求3所述的芯片散热结构，其特征在于，所述芯片衬底的第一表面还具有支撑平台；
5.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述供液夹具包括框体、第一夹持板及第二夹持板；
6.一种芯片散热结构加工方法，其特征在于，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的芯片散热结构加工方法，其特征在于，所述在第一晶圆的第一表面刻蚀形成多个换热柱及凹槽的步骤，包括：
8.根据权
9.根据权利要求7所述的芯片散热结构加工方法，其特征在于，所述将所述孔板与所述芯片衬底进行共晶键合，形成硅基冷板后，在所述芯片衬底的第一表面制备出多孔金属的步骤，包括：
10.根据权利要求7所述的芯片散热结构加工方法，其特征在于，在所述芯片衬底的第一表面制备出多孔金属后，将所述孔板与所述芯片衬底进行共晶键合，形成硅基冷板的步骤，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种芯片散热结构，其特征在于，包括芯片衬底、孔板及供液夹具；
2.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述芯片衬底的第一表面的换热柱以及所述换热柱之间共形附着有多孔金属，所述多孔金属填充于所述换热空间中，所述多孔金属为三维微纳多孔金属。
3.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述流道包括第一流道及第二流道，所述第一流道与所述换热空间的第一侧连通，所述第二流道与所述换热空间的第二侧连通，所述第一侧与所述第二侧相邻，所述第一流道沿第一方向延伸，所述第二流道沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。
4.根据权利要求3所述的芯片散热结构，其特征在于，所述芯片衬底的第一表面还具有支撑平台；
5.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述供液夹具包...
【专利技术属性】
技术研发人员：张驰，石上阳，杜建宇，金玉丰，王玮，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。