[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

本發明公開了一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，具體包括如下步驟：101)散熱轉接板制作步驟、102)涂布石墨烯層步驟、103)鍵合步驟；本發明通過結合設置薄層石墨烯做散熱材質，使發熱芯片與石墨烯涂層充分接觸，將表面發熱部分的熱量能快速的被石墨烯傳導到整個表面，避免芯片局部過熱的問題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。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，更具體的說，它涉及一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法。

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。

對于大功率射頻芯片來講，芯片的散熱是一個重要的問題，目前業內一般都是采用在芯片底部設置液相微流道散熱技術來實現芯片和模組的整體散熱。但是芯片表面產生熱的器件主要集中在發射和接收部分，如果液相散熱在這兩個部分不及時就會出現芯片發熱部分局部過熱提前失效的問題，進而影響整個模組的壽命。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于石墨烯做散熱涂層的三維異構模組的制作方法，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。

進一步的，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。

進一步的，石墨烯涂層厚度范圍在100nm到1000μm之間。

進一步的，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。

進一步的，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；