[发明专利]一种半导体散热结构及半导体芯片

说明书

本发明提出了一种半导体散热结构，包括：设置于半导体衬底内部的密封管道，密封管道内填充有吸热材料，吸热材料用于通过改变物质状态进行吸热。本发明的有益效果包括：本发明的半导体散热结构能够在保证芯片应对内部热量急速增长的同时，提升芯片的散热效率，并能够做到精准散热使得芯片内部温度均衡。

技术领域

本发明涉及半导体结构设计领域，尤其涉及一种半导体散热结构及半导体芯片。

背景技术

随着芯片性能的不断提升，电子设备的功能越来越强大，负荷的急剧变化成为常态，负荷的急剧变化将会导致短时间产生大量的热量，热量会削弱这些设备的性能，甚至减少使用寿命，严重时甚至导致芯片损坏。散热俨然成为电子行业中一项衡量产品性能的重要指标。如果要维持芯片的温度在正常的范围以内，就需要采取一定的方法使得芯片产生的热量迅速发散到环境中去。

现有芯片散热方式的共同点是通过芯片本身材料进行热量传导，将热量由芯片内部置换到芯片外部，加以外部的冷却系统，进行散热。现有散热方式的缺点包括：

1)散热效率低；

2)应对芯片内部热量急速增长的能力较差；

3)芯片内部的产热点并不均匀，不能做到精准散热；

4)冷却系统需要占用一定空间，导致芯片的封装体积较大。

因此，目前依然存在对如何将芯片内部短时间急速产生的热量迅速发散到环境中并精准散热的需求。

发明内容

为解决上述问题，在本发明的一个方面，提出了一种半导体散热结构，包括：设置于所述半导体衬底内部的密封管道，所述密封管道内填充有吸热材料，所述吸热材料用于通过改变物质状态进行吸热。

在本发明的一个或多个实施中，所述吸热材料包括：在大于等于第一温度阈值时，由固态转化为液态的吸热材料。

在本发明的一个或多个实施中，所述吸热材料包括：在大于等于第二温度阈值时，由液态转化为气态的吸热材料。

在本发明的一个或多个实施中，所述吸热材料包括：在大于等于第二温度阈值时，由液态转化为气态的吸热材料。

在本发明的一个或多个实施中，所述密封管道具有足够的使得所述吸热材料进行固液转化或气液转化的空间。

在本发明的一个或多个实施中，填充有所述吸热材料的密封管道均匀的设置在所述半导体衬底的内部。

在本发明的一个或多个实施中，填充有所述吸热材料的密封管道集中设置在半导体产热器件集中区域的衬底内部。

在本发明的一个或多个实施中，还包括：贯穿所述半导体衬底的散热孔道。

在本发明的一个或多个实施中，所述散热孔道内部填充有导热材料，并且填充有所述吸热材料的密封管道与所述散热孔道贯通连接。

在本发明的第二方面，提出了一种半导体芯片，所述半导体芯片内部具有一种半导体散热结构，包括：设置于所述半导体衬底内部的密封管道，所述密封管道内填充有吸热材料，所述吸热材料用于通过改变物质状态进行吸热。

在本发明的一个或多个实施中，所述吸热材料包括：在大于等于第一温度阈值时，由固态转化为液态的吸热材料。

在本发明的一个或多个实施中，所述吸热材料包括：在大于等于第二温度阈值时，由液态转化为气态的吸热材料。

在本发明的一个或多个实施中，所述吸热材料包括：在大于等于第二温度阈值时，由液态转化为气态的吸热材料。

在本发明的一个或多个实施中，所述密封管道具有足够的使得所述吸热材料进行固液转化或气液转化的空间。