[發明專利]一種射頻微系統中大功率組件的雙層相變散熱器制作方法

有效

• 申請號: 201811595174.1
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN110010565B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 馮光建;馬飛;程明芳;王永河;郁發新
• 申請（專利權）人: 浙江集邁科微電子有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/42
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 董世博

本發明公開了一種用于射頻微系統中大功率組件的雙層相變散熱器及其制作方法，具體處理包括如下步驟：101）散熱轉接板制作步驟、102）射頻芯片轉接板制作步驟、103）鍵合步驟；本發明提供新的帶走大量熱量，達到降低芯片溫度的一種用于射頻微系統中大功率組件的雙層相變散熱器及其制作方法。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，更具體的說，它涉及一種用于射頻微系統組件的相變散熱器及其制作方法。

背景技術

微波毫米波射頻集成電路技術是現代國防武器裝備和互聯網產業的基礎，隨著智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互聯網+”經濟的快速興起，承擔數據接入和傳輸功能的微波毫米波射頻集成電路也存在巨大現實需求及潛在市場。

但是對于大功率芯片來講，只做底部的散熱配置，射頻芯片產生的熱會聚集在芯片的底部金屬塊附近，造成局部溫度過高，而周圍轉接板因為沒有金屬，把熱量導出效果有限。同時芯片將熱量傳遞至PCB板上的鑲銅，需要通過芯片跟底座的焊接面、焊接面跟TSV銅柱以及銅柱跟微系統底部鑲銅等界面，距離長，傳熱效果差。依靠PCB板鑲銅散熱，是把芯片的熱量傳導給了殼體，單純的Z軸方向的熱傳導如果碰到PCB板傳熱效果不好，會對匹配更大功率的芯片不利。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供新的帶走大量熱量，達到降低芯片溫度的一種用于射頻微系統中大功率組件的雙層相變散熱器。

本發明的技術方案如下：

一種用于射頻微系統中大功率組件的雙層相變散熱器的制作方法，具體處理包括如下步驟：

101）散熱轉接板制作步驟：散熱轉接板上表面通過光刻、刻蝕工藝制作TSV孔，TSV孔的底部呈倒圓臺或倒圓錐形；散熱轉接板上表面采用沉積氧化硅、沉積氮化硅或者直接熱氧化方法中的一種，形成絕緣層；絕緣層上通過物理濺射，磁控濺射或者蒸鍍工藝中的一種，制作種子層；

減薄散熱轉接板下表面，露出TSV孔的底部；CMP工藝或減薄工藝去除TSV孔的部分底部形成開口，開口大小在0.1μm到100μm之間；散熱轉接板下表面通過光刻電鍍工藝制作鍵合焊盤；

散熱轉接板下表面的TSV孔區域通過光刻、刻蝕工藝制作空腔，空腔包裹TSV孔區域；通過光刻和刻蝕工藝在空腔底部靠近內側壁處制作盲孔；減薄散熱轉接板上表面將盲孔變成通孔；

102）射頻芯片轉接板制作步驟：射頻芯片轉接板上表面通過光刻和電鍍工藝制作焊接焊盤；射頻芯片轉接板上表面通過光刻、刻蝕工藝制作凹槽，凹槽深度小于轉接板厚度；射頻芯片轉接板上表面采用沉積氧化硅、沉積氮化硅或者直接熱氧化方法中的一種，形成絕緣層；將射頻芯片用共晶鍵合工藝設置在凹槽中；

減薄射頻芯片轉接板下表面，射頻芯片轉接板的厚度控制在10μm到500μm；射頻芯片轉接板下表面通過光刻、電鍍工藝制作焊接焊盤；射頻芯片轉接板下表面對應凹槽的位置通過光刻、刻蝕工藝設置凹坑，凹坑的寬度小于凹槽的寬度；

103）鍵合步驟：散熱轉接板包括頂層散熱轉接板和底層散熱轉接板，頂層散熱轉接板、底層散熱轉接板與射頻芯片轉接板鍵合，鍵合溫度控制在100到300度；用刀片切割或者干法刻蝕工藝得到雙層相變散熱結構；通過微型針孔把相變材料注入到TSV孔內。

進一步的，TSV孔直徑范圍在1μm到1000μm，深度在10μm到1000μm之間；種子層厚度范圍在1nm到100μm，其本身結構為一層或多層，材質采用鈦、銅、鋁、銀、鈀、金、鉈、錫、鎳中的一種；空腔截面為圓形、方形或三角形，空腔的邊長或者直徑范圍在1μm到10000μm，其深度在10nm到500μm。

進一步的，焊接焊盤厚度為10nm到1000μm，焊接焊盤本身結構為一層或多層，其材質采用鈦、銅、鋁、銀、鈀、金、鉈、錫、鎳中的一種。