专利名称：用于微电子立体封装的制冷结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及上述用于微电子立体封装的制冷结构的制备方法，包括以下步骤 第一步确认上叠层芯片l热点区，在其背面对应区域采用光刻图形化工艺形成已述
孔阵列图形，后采用干湿法刻蚀工艺加工成深孔，在孔内壁和表面溅射金属薄膜作为电镀
的种子层，并在其内部采用电化学镀方法填充金属，即可形成纵向金属散热通道阵列5;
所述的热点区是指上叠层芯片1中功率输出为5W以上的芯片区域。 所述的填充金属是指Cu和Ni 。第二步在纵向金属散热通道4的底部，即上叠层芯片l的下表面上，采用溅射种子层 、光刻图形化和电化学镀方法制备横向金属散热通道6，使热量在绕开芯片工作区的前提 下，以最短的散热路径到达最外围的散热系统；
第三步、重复第二步采用的方法对下叠层芯片2非工作区7进行横向金属散热通道6的 制备，实现上叠层芯片1至下叠层芯片2至散热系统的散热路径。
所述的散热路径中纵向金属散热通道阵列5中每一个纵向金属散热通道7其底部或顶部 ，与横向金属散热通道6表面直接相连，形成固体散热通道，热量从芯片局部热点区3到达 纵向金属散热通道阵列5，后通过纵向金属散热通道阵列5与横向金属散热通道6的连接到 达横向金属散热通道6，后到达横向金属散热通道6的另一端，经由与之连接的散热通道( 可以继续是纵向金属散热通道8)到达次一级的横向金属散热通道、或直接到达外围散热 系统ll，最终完成热量散逸；由纵向金属散热通道阵列5和横向金属散热通道6组成的针对 芯片局部热点区3的热量散热路径，代表了从芯片局部热点区3到达外围散热系统11，并保 证在传热过程中避免经过可能导致芯片无法正常工作的区域的最短路径。
权利要求
1.一种用于微电子立体封装的制冷结构，其特征在于包括两块叠层芯片、两个纵向金属散热通道阵列和一个横向金属散热通道阵列，其中上叠层芯片的下表面和下叠层芯片的上表面分别各设有一个纵向金属散热通道阵列，横向金属散热通道阵列连通于两个纵向金属散热通道阵列之间。
2 根据权利要求l所述的用于微电子立体封装的制冷结构，其特征 是，所述的纵向金属散热通道阵列由多个纵向金属散热通道组成，位于所述上叠层芯片局 部热点区下方以及所述的下叠层芯片的非工作区上方，多个纵向金属散热通道的最小间距在lCTl00000y m范围内。
3 根据权利要求1或2所述的用于微电子立体封装的制冷结构，其特 征是，所述的纵向金属散热通道为矩形柱结构或圆柱结构，其中矩形柱的对角线尺寸或 圆柱为直径在10 200 y m范围内，矩形柱或圆柱高在l(TlOOO y m范围内。
4 根据权利要求l所述的用于微电子立体封装的制冷结构，其特征 是，所述的横向金属散热通道由若干个横向金属散热通道组成，其厚度在l 500um范围内 ，横向最大截面宽度在l(TlOOOOOum范围内，横向最大截面长度在10(Tl00000um范围内
5 根据权利要求1或2或4所述的用于微电子立体封装的制冷结构， 其特征是，所述的横向金属散热通道和纵向金属散热通道均为Cu、 Au、 Zn、 Ag或Ni中的一 种或其组合制成。
6 一种根据权利要求l所述的用于微电子立体封装的制冷结构的制 备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步确认上叠层芯片热点区，在其背面对应区域采用光刻图形化工艺形成已述孔 阵列图形，后采用干湿法刻蚀工艺加工成深孔，在孔内壁和表面溅射金属薄膜作为电镀的 种子层，并在其内部采用电化学镀方法填充金属，即形成纵向金属散热通道阵列；第二步在纵向金属散热通道的底部，即上叠层芯片的下表面上，采用溅射种子层、光刻图形化和电化学镀方法制备横向金属散热通道，使热量在绕开芯片工作区的前提下， 以最短的散热路径到达最外围的散热系统；第三步、重复第二步采用的方法对下叠层芯片局部热点区进行横向金属散热通道的制 备，实现上叠层芯片至下叠层芯片至散热系统的散热路径。
7.根据权利要求6所述的用于微电子立体封装的制冷结构的制备方 法，其特征是，所述的热点区是指上叠层芯片中功率输出为5W以上的芯片区域。
8.根据权利要求6所述的用于微电子立体封装的制冷结构的制备方 法，其特征是，所述的填充金属是指Cu、 Au、 Zn、 Ag或Ni中的一种或其组合。
全文摘要
一种微电子封装领域的用于微电子立体封装的制冷结构及其制备方法，包括两块叠层芯片、两个纵向金属散热通道阵列和一个横向金属散热通道阵列，其中上叠层芯片的下表面和下叠层芯片的上表面分别各设有一个纵向金属散热通道阵列，横向金属散热通道阵列连通于两个纵向金属散热通道阵列之间。本发明针对局部热点区的散热通道的制备方法，一方面可以有选择的采用高热导率金属材料作为散热通道，另一方面针对局部热点区采用可行的最短散热路径，最大程度的提高了叠层高集成度芯片的散热效率。并且工艺集成度高，易于实现。
文档编号H01L25/00GK101667568SQ20091030830
公开日2010年3月10日 申请日期2009年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者丁桂甫, 孙舒婧, 艳 王 申请人:上海交通大学