[發明專利]一種微通道換熱器及其制作方法

有效

• 申請號: 201710385095.7
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107275299B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 官勇;馬盛林;曾清華;孟偉;陳兢;金玉豐
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H01L23/498;H01L21/48
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發明公開一種微通道換熱器及其制作方法，屬于半導體結構制造領域。該微通道換熱器包括第一襯底和第二襯底，第一襯底和第二襯底均具有相對的第一表面和第二表面，第一襯底具有貫穿其第一表面和第二表面的微通道，第二襯底在其第一表面上形成一定深度的通道；第一襯底的第一表面、第二表面以及微通道內設有第一絕緣層、導電層和第二絕緣層，導電層介于第一絕緣層和第二絕緣層之間；第一襯底的第一表面設有再布線層；第一襯底的第二表面和第二襯底的第一表面設有鍵合層，第一襯底和第二襯底通過鍵合層鍵合在一起。本發明的微通道兼具傳熱和導電的功能，能夠提高微通道的散熱效率和整個系統的熱學可靠性。

技術領域

本發明涉及半導體結構制造領域，尤其涉及一種微通道換熱器及其制作方法。

背景技術

微通道換熱器的工程背景來源于上個世紀80年代高密度電子器件的冷卻和90年代出現的微電子機械系統的傳熱問題。隨著半導體技術不斷朝著多功能、高性能、小型化等方向的不斷發展，高速電子器件的熱密度已達5～10MW/m²，散熱問題已經成為其發展的主要“瓶頸”，并成為了學術界和工業界研究和關注的重點熱點。

除了采用新材料來增加系統的散熱效率外，在系統內集成微通道換熱器也成為了主要研究方向之一，微通道換熱器取代傳統換熱裝置已成必然趨勢。不僅如此，某種意義上講，微通道換熱器的性能/可靠性對未來整個集成模塊的性能好壞具有決定性影響。在嵌入式技術及高性能運算依賴程度較高的微電子、航空航天、現代醫療、化學生物工程等諸多領域，微通道換熱器將有具廣闊的應用前景。

但由于需要集成微通道換熱器，對系統的高密度、小型化集成帶來了很大的困難。而且為了達到最佳的散熱性能，需要將微通道散熱器集成在散熱最顯著的地方，對系統的這個設計又帶來了很大的困難。如何有效地集成微通道換熱器，并解決上述存在的問題，是目前學術界和工業界研究關注的重點熱點和難點。

發明內容

針對上述所存在的各種問題，本發明的目的在于提供一種能同時兼具傳熱和導電功能的微通道換熱器。由于導電層自身為熱源，將其集成在微通道外側，不僅可以提高集成密度，還可以提高微通道的散熱效率，進行提高整個系統的熱學性能和可靠性。

本發明的微通道換熱器，其包括第一襯底和第二襯底，所述第一襯底和所述第二襯底均具有相對的第一表面和第二表面，所述第一襯底具有貫穿其第一表面和第二表面的微通道，所述第二襯底在其第一表面上形成一定深度的通道；所述第一襯底的第一表面、第二表面以及微通道內設有第一絕緣層、導電層和第二絕緣層，所述導電層介于所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之間；所述第一襯底的第一表面設有再布線層；所述第一襯底的第二表面和所述第二襯底的第一表面設有鍵合層，所述第一襯底和所述第二襯底通過所述鍵合層鍵合在一起。

進一步地，所述第一襯底和/或所述第二襯底為硅、玻璃、或者聚合物材料。

進一步地，所述導電層為電學性能良好的材料，保型覆蓋所述貫穿第一襯底的微通道的側壁；所述第一絕緣層和或所述第二絕緣層為二氧化硅、聚酰亞胺、parylene材料中的一種。

進一步地，所述第二襯底為硅，所述第二襯底的第一表面和微通道內制作絕緣層，所述絕緣層的材料為氧化硅或氮化硅。

進一步地，通過控制鍵合層工藝，使第一襯底和第二襯底上的微通道直徑一致或者不一致。

進一步地，所述第一襯底的第一表面和第二表面都設有再布線層，并通過貫穿第一襯底的微通道側壁的導電層進行連接。

相應地，本發明公開了該微通道換熱器的制作方法，該制作方法包括以下幾個主要步驟：

a)提供第一襯底和第二襯底，所述第一襯底和所述第二襯底均具有相對的第一表面和第二表面，在所述第一襯底制作貫穿其第一表面和第二表面的微通道，在所述第二襯底的第一表面上制作形成一定深度的通道；