[發明專利]一種受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構及其制造方法

在審

• 申請號: 202211228121.2
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115527966A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 付融;陳釧;曹立強;王啟東;李君;蘇梅英
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;北方集成電路技術創新中心（北京）有限公司
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427;H01L21/48
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 馬天琪

本申請實施例提供了一種受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構及其制造方法，包括依次層疊設置的超親納米結構層、氣液分離膜層和流道結構層，當半導體芯片的熱量傳輸到超親納米結構層后，液膜開始沸騰并進行相變產生氣泡，利用對液體具有超親性的超親微納米結構層有效限制氣泡和超親微納米結構層的表面的接觸面積，減小氣泡附著力，利用氣液分離膜層的超疏水部分實現將氣泡中的氣體快速排出，防止液膜中的液體溢出，實現氣液分離強化，利用氣液分離膜層的超親水部分限制氣泡在氣液分離膜層的吸附擴張，降低液膜補液阻力，進而避免液膜干涸斷裂，本申請實施例提供的受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構能夠滿足半導體芯片的散熱需求。

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構及其制造方法。

背景技術

隨著半導體等相關技術的快速發展，針對半導體芯片進行散熱的需求也越來越大。

薄液膜核態沸騰傳熱技術可以借助泵輔助手段，在很薄的液膜內形成具有流動沸騰特點的新型相變傳熱機制，故而產生了極高的傳熱效率，是未來解決超高熱流密度散熱問題的重要途徑。

因此存在針對半導體芯片進行散熱的薄液膜核態沸騰相變冷卻結構的需求。

發明內容

有鑒于此，本申請的目的在于提供一種受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構及其制造方法，能夠滿足對半導體芯片的散熱的需求。

為實現上述目的，本申請有如下技術方案：

本申請實施例提供了一種受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構，包括依次層疊設置的超親納米結構層、氣液分離膜層和流道結構層；

所述氣液分離膜層靠近所述超親納米結構層的一側表面包括超疏水部分和超親水部分，所述超親水部分包圍所述超疏水部分，所述流道結構層包括進液通道和氣體排出通道；

液體通過所述流道結構層的進液通道進入所述受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構，在所述超親納米結構層和所述氣液分離膜層之間形成液膜，所述液膜相變產生的氣體利用所述氣體排出通道進行排出。

可選地，所述超疏水部分的形狀為多邊形、橢圓形或圓形。

可選地，所述超親水部分包括超親水涂層，所述超疏水部分包括超疏水涂層。

可選地，所述氣液分離膜層包括納米孔道結構，所述納米孔道結構遠離所述超親納米結構層的一側表面以及所述納米孔道結構的側壁覆蓋有超疏水涂層。

本申請實施例提供了一種受限薄液膜核態沸騰相變冷卻結構的制造方法，包括：

在第一襯底上形成超親納米結構層；

在第二襯底上形成氣液分離膜層，所述氣液分離膜層的一側表面包括超疏水部分和超親水部分，所述超親水部分包圍所述超疏水部分；

在第三襯底上形成流道結構層；

結合所述超親納米結構層、所述氣液分離膜層和所述流道結構層。

可選地，所述在第一襯底上形成超親納米結構層包括：

在第一襯底上生長超親水涂層；

對所述超親水涂層進行刻蝕形成超親納米結構層。

可選地，所述在第二襯底上形成氣液分離膜層包括：

在第二襯底上生長超親水涂層；

刻蝕所述超親水涂層和所述第二襯底，形成納米孔道結構；

在所述納米孔道結構的超疏水部分形成超疏水涂層，所述超疏水部分被超親水部分包圍，所述超親水部分包括所述超親水涂層。

可選地，所述在所述納米孔道結構的超疏水部分形成超疏水涂層包括：