[發明專利]一種用于氮化鎵功放芯片的玻璃微流道散熱器制備方法

有效

• 申請號: 202011208598.5
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112340694B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 王文博;向偉瑋;盧茜;張劍;秦躍利;王春富;李彥睿;李陽陽;蔣苗苗;張健
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81C3/00;H01L23/473
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 李想

本發明公開了一種用于氮化鎵功放芯片的玻璃微流道散熱器制備方法，該方法包括：準備至少3片可光刻玻璃圓片，分別為：A玻璃圓片、B玻璃圓片和C玻璃圓片；在A玻璃圓片上刻蝕TGV通孔，在B玻璃圓片上刻蝕微流道結構和B進出液口且兩者之間通過分流網絡連通，在C玻璃圓片上刻蝕C進出液口；對A玻璃圓片作實心電鍍工藝，以得到TGV實心互連結構；分別在A玻璃圓片的下表面、B玻璃圓片的兩側表面和C玻璃圓片的上表面設置連接膜層；將A玻璃圓片、B玻璃圓片和C玻璃圓片依次鍵合形成復合圓片；復合圓片通過分片工藝獲得單個微流道散熱器，以通過可光刻玻璃實現高深寬比微流道，通過玻璃通孔互聯(Through?Via?Glass,TGV)降低接觸熱阻，提高散熱能力。

技術領域

本發明屬于微電子散熱的技術領域，具體而言，涉及一種用于氮化鎵功放芯片的玻璃微流道散熱器制備方法。

背景技術

功率芯片是射頻微系統的核心部件，目前，以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導體技術具有寬禁帶的特點，可以承受更高的工作結溫，其功率密度可達30W/mm(遠高于GaAs的0.5W/mm)，可是在微波頻段，GaN器件自熱效應相當嚴重，一些多柵GaN基器件在微波頻段的輸出熱流密度甚至達到千瓦每平方厘米量級。因此，散熱問題已經成為嚴重制約GaN功放芯片性能發揮的瓶頸問題。

采用微流道器件進行散熱，通過微尺度的連續流體直接對芯片進行冷卻，可以最大限度降低遠程散熱模式中各熱沉間熱阻對散熱效率的影響，從而大幅度提升芯片的冷卻效率，已經成為大功率芯片最近端散熱的最佳途徑之一，獲得廣泛關注。

現有微流道器件通常采用硅、金屬或玻璃基材，其中，硅基器件性能優秀，但多采用如深硅刻蝕、硅-硅鍵合等半導體工藝，加工難度大、制備成本高；金屬基器件基材散熱良好，但受限于加工手段，微流道尺寸難以做到很小；玻璃基器件本身材料熱阻較大，散熱性能受到一定影響，不能滿足GaN功率放大器良好散熱的要求。

發明內容

鑒于此，為了解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種用于氮化鎵功放芯片的玻璃微流道散熱器制備方法以通過可光刻玻璃實現高深寬比微流道，通過玻璃通孔互聯(Through?Via?Glass,TGV)降低接觸熱阻，提高散熱能力。

本發明所采用的技術方案為：一種用于氮化鎵功放芯片的玻璃微流道散熱器制備方法，該方法包括：

S1：準備至少3片可光刻玻璃圓片，分別為：A玻璃圓片、B玻璃圓片和C玻璃圓片；

S2：在A玻璃圓片上刻蝕TGV通孔，在B玻璃圓片上刻蝕微流道結構和B進出液口且兩者之間通過分流網絡連通，在C玻璃圓片上刻蝕C進出液口；

S3：對A玻璃圓片作實心電鍍工藝，以得到TGV實心互連結構；

S4：分別在A玻璃圓片的下表面、B玻璃圓片的兩側表面和C玻璃圓片的上表面設置連接膜層；

S5：將A玻璃圓片、B玻璃圓片和C玻璃圓片依次鍵合形成復合圓片；

S6：復合圓片通過分片工藝獲得單個微流道散熱器。

進一步地，在步驟S2之前，分別對A玻璃圓片和C玻璃圓片進行減薄拋光。

進一步地，在步驟S3中，所述實心電鍍工藝包括：

S31：在A玻璃圓片上濺射擴散阻擋層和種子層；

S32：通過種子層導電以對A玻璃圓片的各個TGV通孔進行實心電鍍銅；

S33：對A玻璃圓片作表面化學機械拋光，以獲取TGV實心互連結構；

通過TGV實心互連結構的設置可降低接觸熱阻，有效提高散熱能力。