[發(fā)明專利]用于三維集成晶圓系統(tǒng)散熱的流量可測的微流道制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310052799.8
• 申請(qǐng)日: 2023-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN115863183B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉冠東;王偉豪;李潔;王傳智;張汝云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): H01L21/48
• 分類號(hào): H01L21/48;G01F1/56;G01P5/08;G01K7/16;G01K7/18;H01L23/473
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種用于三維集成晶圓系統(tǒng)散熱的流量可測的微流道制造方法，其特征在于，包括：

壓阻式流量計(jì)制造步驟：在絕緣體上硅晶圓的上表面構(gòu)造第一力敏應(yīng)變結(jié)構(gòu)并構(gòu)造力敏電阻和測溫電阻；

埋氧層二氧化硅釋放步驟：在所述絕緣體上硅晶圓的上表面刻蝕釋放孔，并用濕法腐蝕所述釋放孔下方的埋氧層二氧化硅，形成微流道；

釋放孔電鍍銅封閉步驟：在所述絕緣體上硅晶圓的上表面和所述釋放孔的側(cè)壁沉積種子層金屬，基于所述種子層電鍍銅形成銅柱封閉所述微流道的上表面；

微流道內(nèi)壁無機(jī)鍍銅步驟：使用化學(xué)法在所述微流道的內(nèi)壁上下表面鍍上銅散熱層；

其中，所述埋氧層二氧化硅釋放步驟包括：

在所述絕緣體上硅晶圓的上表面光刻刻蝕釋放孔和冷卻液進(jìn)出孔；

在所述冷卻液進(jìn)出孔的外側(cè)側(cè)壁和所述絕緣體上硅上表面的第一鈍化層二氧化硅上涂布厚光刻膠，其中所述厚光刻膠的厚度≥10微米；

通過所述釋放孔和冷卻液進(jìn)出孔將所述釋放孔下方的埋氧層二氧化硅濕法腐蝕，形成供冷卻液水平方向流動(dòng)的微流道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述絕緣體上硅晶圓為帶有有源集成電路的背面或已完成硅垂直通孔和重布線層的硅晶圓轉(zhuǎn)接板的背面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓阻式流量計(jì)制造步驟包括：

在所述絕緣體上硅晶圓的上表面光刻刻蝕形成第一力敏應(yīng)變結(jié)構(gòu)，所述第一力敏應(yīng)變結(jié)構(gòu)為懸臂梁、折疊梁-平板或帶孔薄膜；

在所述第一力敏應(yīng)變結(jié)構(gòu)上通過離子注入形成半導(dǎo)體力敏電阻；

在所述力敏電阻的附近通過沉積金屬形成測溫電阻；

濺射鉻/金形成所述力敏電阻的歐姆接觸電極及所述測溫電阻的互連線，等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積沉積第一鈍化層二氧化硅。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述釋放孔電鍍銅封閉步驟包括：

在所述絕緣體上硅晶圓的上表面和所述釋放孔的側(cè)壁沉積鉻/銅種子層；

通過電鍍的方法在所述釋放孔中生長銅形成銅柱熱沉；

剝離表面的厚光刻膠，其中所述厚光刻膠的厚度≥10微米；

在所述絕緣體上硅晶圓的下表面沉積第二鈍化層二氧化硅。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微流道內(nèi)壁無機(jī)鍍銅步驟包括：

將所述絕緣體上硅晶圓浸入化學(xué)鍍銅溶液中，則在所述微流道的內(nèi)壁的上下表面形成上表面銅沉積層和下表面銅沉積層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)鍍銅溶液包括激活液和反應(yīng)溶液，所述絕緣體上硅晶圓先浸入所述激活液中激活，再浸入所述反應(yīng)溶液中鍍銅，其中所述激活液的成分包括去離子水、氫氟酸和氯化鈀，所述反應(yīng)溶液的成分包括硫酸銅和甲醛。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括震動(dòng)補(bǔ)償步驟，所述震動(dòng)補(bǔ)償步驟設(shè)置在所述埋氧層二氧化硅釋放步驟之前，該步驟包括：

在所述微流道外側(cè)，在所述絕緣體上硅晶圓的上表面構(gòu)造第二力敏應(yīng)變結(jié)構(gòu)，以消除震動(dòng)對(duì)流體壓力測量產(chǎn)生的誤差。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述微流道內(nèi)壁無機(jī)鍍銅步驟之后，去除所述第二鈍化層二氧化硅。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法制造得到的用于三維集成晶圓系統(tǒng)散熱的流量可測的微流道的應(yīng)用，其特征在于，用于制備帶有硅垂直通孔或重布線層的硅晶圓轉(zhuǎn)接板，以用于多層集成電路芯片或晶圓的三維垂直堆疊集成。