[发明专利]微流制冷通道的制作方法以及芯片

说明书

本发明涉及一种微流制冷通道的制作方法，包括：在待制冷基材上形成牺牲层；根据微流制冷通道的设计形状，图形化牺牲层；在牺牲层上沉积盖面层；释放牺牲层，盖面层立于待制冷基材上并与待制冷基材围设形成微流制冷通道。另外还涉及基于该方法集成有微流制冷通道的芯片。本发明采用MEMS微加工工艺将微流制冷通道集成在待制冷基材上，工艺简单、易于实现，适于与传统的半导体工艺兼容，芯片与通道材料之间不会产生内应力、粘附力等以及不会对芯片造成电学等影响，保持芯片的正常功能和性能。制作的微流制冷通道更贴近发热源，能实现针对性地制冷设计，制冷效果可靠、能耗低，所需的空间较小，能较好地满足芯片制冷要求。

技术领域

本发明属于芯片制冷技术领域，具体涉及一种微流制冷通道的制作方法及基于该方法集成有微流制冷通道的芯片。

背景技术

随着半导体技术的高速发展，高集成小型化已成为电子产品最重要的发展方向之一。如今，在电子产品内，控制电流与存储信息的晶体管越来越小，单位芯片面积内集成的晶体管数量则越来越多，随之产生的高热量却限制了芯片的应用，虽然低功耗、低热量模式是芯片小型化研究过程中的重中之重，但芯片持续工作过程中的热量不容小觑，所以如何控制芯片所产生的热量是高集成小型化芯片应用的重大问题之一。

为了防止电子产品即芯片过热并保持其高效、长寿命的应用，传统的芯片一般采用液冷或风冷等散热方法，比如大型主机系统或者电脑内部采用的循环水冷装置或风扇风冷装置等。然而，传统的液冷和风冷技术都有自身的缺点：液冷技术需要耗费大量水资源；风冷技术难以获得可靠的制冷效果，会产生噪音并消耗额外电力；同时这些冷却装置都占据较大的体积空间，对高集成小型化的产品来说是极大的弊端。

中国专利CN109524373A公开了一种嵌入式微流道的三维主动散热封装结构及其制作工艺，其将尺寸在微米级别的微流道结构集成在功能芯片背面，引入冷却剂将芯片有源区的发热量带走，可提高芯片的散热效果；其微流道结构通过直接在芯片背面刻蚀形成，再在芯片背面键合微流道盖板，这种方式一方面需要较厚的芯片厚度，相应地增加了生产成本，另一方面，芯片刻蚀存在操作成本高、操作难度大等问题，而微流道盖板与芯片之间的键合连接可靠性难以保证。

发明内容

本发明涉及一种微流制冷通道的制作方法及基于该方法集成有微流制冷通道的芯片，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种微流制冷通道的制作方法，包括：

S1，在待制冷基材上形成牺牲层；

S2，根据微流制冷通道的设计形状，图形化所述牺牲层；

S3，在所述牺牲层上沉积盖面层；

S4，释放所述牺牲层，所述盖面层立于所述待制冷基材上并与所述待制冷基材围设形成微流制冷通道。

作为实施方式之一，所述盖面层采用氮化硅、碳化硅或氮氧化硅沉积形成。

作为实施方式之一，所述牺牲层采用硅基类牺牲材料、碳基类牺牲材料或聚酰亚胺类牺牲材料。

作为实施方式之一，所述牺牲层采用硅基类牺牲材料时，S4中，采用酸腐蚀方法对所述牺牲层进行释放；

所述牺牲层采用碳基类牺牲材料或聚酰亚胺类牺牲材料时，S4中，采用氧气高温反应或氧气微波方式对所述牺牲层进行释放。

作为实施方式之一，S2中，图形化所述牺牲层后，清洗去除光阻和刻蚀渣料。

作为实施方式之一，所述牺牲层的厚度为6～20μm。

作为实施方式之一，所述待制冷基材为芯片晶圆。

本发明还涉及一种芯片，包括芯片晶圆，采用如上所述的微流制冷通道的制作方法在芯片晶圆上集成有微流制冷通道。

本发明至少具有如下有益效果：