[發明專利]形成集成電路冷卻系統的選擇性焊料密封連接結構的方法

有效

• 申請號: 201480024041.2
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN105164803B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: W·J·戴維斯;D·H·阿爾特曼
• 申請（專利權）人: 雷聲公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/473;H01L21/48;H05K1/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王麗軍

在連接結構中形成冷卻通道以焊接到半導體結構的方法。該方法包括：在基板的表面上形成金屬種晶層；將所述種晶層圖案化為覆蓋所述基板的某些部分且暴露基板的其它部分的圖案化的鍍覆用種晶層；使用所述圖案化的鍍覆用種晶層形成穿過所述基板的暴露部分的通道；以及用焊料鍍覆所述圖案化的鍍覆用種晶層。在其中具有冷卻通道的換熱器被附連到連接結構的一個表面而半導體結構被焊接到連接結構的相反表面。換熱器的冷卻通道與連接結構中的通道對齊。

技術領域

本申請總體上涉及集成電路冷卻系統，并且更具體涉及其中微通道連接結構(interface)被焊接到半導體結構的背側的微通道冷卻系統。

背景技術

如本領域內已知的，用于冷卻集成電路的一項技術是形成在其中具有液體冷卻劑微通道的連接結構以及將該連接結構焊接到半導體結構的背面，所述半導體結構比如是單片微波集成電路(MMIC)或高功率半導體放大器器件。形成這種連接結構的一個方法是首先在連接結構中形成微通道，然后將焊料選擇性地沉積在終止于形成這些微通道的連接結構側壁處的連接結構的兩端。這種在定義了蝕刻特征之后進行的選擇性沉積通常通過噴濺或沉積金屬到整個表面上、包括噴濺或沉積金屬到蝕刻特征內然后必須除去它或覆蓋它以防止焊料材料的沉積來實現的。這些典型的方法步驟需要厚膜的復雜起升或深腐蝕不需要的材料。這需要復雜的厚光刻步驟或很難控制蝕刻步驟。

發明內容

根據本公開，一種在連接結構中形成冷卻通道以焊接到半導體結構的方法被提供。該方法包括：在基板的表面上形成種晶層；將所述種晶層圖案化為覆蓋所述基板的某些部分且暴露基板的其它部分的圖案化的鍍覆用種晶層；使用所述圖案化的鍍覆用種晶層形成穿過所述基板的暴露部分的通道；以及在所述圖案化的鍍覆用種晶層上鍍覆焊料。在其中具有冷卻通道的換熱器被附連到所述連接結構的一個表面并且所述半導體結構被焊接到所述連接結構的相反表面。所述換熱器的冷卻通道與所述連接結構中的通道對齊。

利用這種方法，該圖案化的鍍覆用種晶層與蝕刻劑掩膜的形成同時形成。

在一個實施例中，該方法包括：在基板的表面上形成種晶層；以光刻形式形成第一材料的圖案化層，所述第一材料的圖案化層在其中具有暴露種晶層的被選區域的窗口；在種晶層的表面的、位于第一材料的窗口內的各部分上形成蝕刻劑掩膜；除去第一材料，留下位于種晶層該表面的那些部分上的蝕刻劑掩膜，然后，該方法包括，利用所述蝕刻劑掩膜，將蝕刻劑施加到所述蝕刻劑掩膜，以：蝕刻種晶層的暴露部分而形成圖案化的鍍覆用掩膜，以及蝕刻基板的下面部分的上部分，留下基板的下面部分的下部分。接著，該方法包括，利用所述蝕刻劑掩膜，除去基板的表面在基板的下部分和基板的位于蝕刻劑掩膜下面的相鄰部分之間的部分，在基板的下部分和基板的位于蝕刻劑掩膜下面的相鄰部分之間形成穿過基板的狹槽；除去所述蝕刻劑掩膜，留下種晶層的未蝕刻部分作為設置于基板上的圖案化的鍍覆用種晶層；以及將焊料鍍覆在所述圖案化的鍍覆用種晶層上。

在一個實施例中，換熱器被焊接到連接結構；

在一個實施例中，換熱器被離子鍵合到連接結構。

在一個實施例中，提供了一種結構，包括：半導體結構；具有多個換熱器冷卻通道的換熱器；和設置于半導體結構和換熱器之間的連接結構。

連接結構具有與所述多個換熱器冷卻通道對齊的多個連接結構通道。連接結構包括：導熱基板；設置于所述導熱基板上的種晶層。連接結構通道穿過所述導熱基板和下面的所述種晶層。連接結構包括鍍覆在所述種晶層上的焊料層。

本公開的一個或多個實施例的細節在下面的附圖和說明中進行了闡述。本發明的其它特征、目的和優勢從本說明和附圖以及從權利要求中變得顯而易見。

附圖說明

圖1A-1I是在根據本公開的冷卻結構制造過程的各步驟中冷卻結構的簡化截面圖；和

圖2A是根據本公開的設置于MMIC和換熱器之間的圖1H的冷卻用連接結構的分解圖；和