[發明專利]一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法

有效

• 申請號: 202010588583.X
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111653534B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 馮光建
• 申請（專利權）人: 浙江集邁科微電子有限公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L21/50
• 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

1.一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

101)散熱轉接板制作步驟：通過光刻，刻蝕工藝在散熱轉接板的下表面制作TSV孔，在散熱轉接板下表面沉積氧化硅或者氮化硅，或者直接熱氧化形成絕緣層，通過物理濺射，磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層，電鍍金屬，使金屬填滿TSV孔形成金屬柱，在200到500度溫度下密化金屬；通過CMP工藝使散熱轉接板下表面金屬去除，使散熱轉接板下表面只剩下填充的金屬柱；

102)涂布石墨烯層步驟：通過旋涂，氣相沉積工藝在TSV孔的開口面涂布石墨烯涂層；通過光刻和刻蝕工藝去除覆蓋在金屬柱上的石墨烯涂層，其中刻蝕工藝包括干法刻蝕、濕法刻蝕和電子束刻蝕中的一種或多種；

用臨時載片與散熱轉接板設置石墨烯圖層的面進行臨時鍵合，通過研磨工藝減薄散熱轉接板的正面，使金屬柱的底部露出；對散熱轉接板的正面通過沉積氧化硅或者氮化硅，或者直接熱氧化形成鈍化層覆蓋，再CMP工藝使金屬柱露出，拆除臨時載片；

103)鍵合步驟：在發熱芯片表面制作微凸點，通過熱壓鍵合的工藝把發熱芯片鍵合在散熱轉接板的下表面上，使芯片底部跟散熱轉接板上的石墨烯涂層直接接觸，形成三維異構模組。

2.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，其特征在于：TSV孔直徑范圍在1um到1000um，深度在10um到1000um之間；絕緣層厚度范圍在10nm到100um之間；種子層厚度范圍在1nm到100um，其本身結構為一層或多層結構，其材質采用鈦、銅、鋁、銀、鈀、金、鉈、錫、鎳中的一種或多種混合。

3.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，其特征在于：石墨烯涂層厚度范圍在100nm到1000μm之間。

4.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，其特征在于：散熱轉接板采用4、6、8、12寸中的一種尺寸，厚度范圍為200um到2000um之間，材質采用硅、玻璃、石英、碳化硅、氧化鋁、環氧樹脂、聚氨酯中的一種。

5.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，其特征在于：還包括底板，通過光刻、刻蝕工藝在底板下表面制作微流溝槽，通過光刻和電鍍工藝在底板該表面制作RDL和焊盤；

對步驟102)散熱轉接板的上表面制作與底板下表面相對應的微流溝槽，通過光刻和電鍍工藝在該面制作RDL和焊盤；

把散熱轉接板的上表面和底板的下表面做鍵合，形成具有散熱微流通道的轉接板，其中鍵合溫度控制在150到500度范圍；鍵合方式采用熱壓共晶鍵合或膠粘方式；通過研磨工藝減薄轉接板未設置石墨烯涂層的表面，使金屬柱露出，并對該面通過沉積氧化硅或者氮化硅，或者直接熱氧化形成鈍化層覆蓋，再CMP工藝使金屬柱露出。

6.根據權利要求5所述的一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，其特征在于：微流溝槽寬度范圍在1um到1000um，深度在10um到1000um之間。