集成電路散熱系統及製作方法
2023-05-09 00:51:11
專利名稱：集成電路散熱系統及製作方法
技術領域：
本發明涉及微電子封裝技術，MEMS技術以及三維集成技術領域，具體是一種集成電路散熱系統及製作方法。
背景技術：
隨著微電子晶片高速度、高密度、高性能的發展，熱管理成了微系統封裝中的一個非常重要的問題，所以集成電路中的散熱問題在許多計算機應用中是很重要的。在高性能計算機器中，例如伺服器、大型機和超級電腦，多晶片組件的散熱效率將會直接影響計算機的設計和操作性能。晶片的熱量是由電流流經電阻產生的。電阻生熱是由晶片上信號沿著金屬線進行傳輸和功率傳送的過程產生，也會由個體電晶體偏置電流通過集成電路襯底洩漏和電晶體電平轉換過程中產生。另一種熱量的產生發生在多晶片組件或與母板之間進行信號和功率傳遞的導線電阻上。集成電路中的散熱一般是通過晶片向一個具有高導熱係數的熱擴散器來傳遞，最終通過大表面積的散熱片消散於對流氣體中。為了增強散熱效果，對流氣流可能被冷卻，其中集成電路通過流體管道進行液體散熱成為現在晶片封裝系統熱管理的熱點。多晶片組件一般由多層內嵌互連網絡的電絕緣材料組成，絕緣材料通常是陶瓷。 高性能多晶片組件一般可以包含80 120層金屬和電絕緣層，6 8釐米厚。陶瓷電氣絕緣材料的導熱係數相當於矽的1/30，銅的1/80。集成電路晶片通常連接到晶片表面二維布置的電連接凸點上。多晶片組件結構一般包括垂直連接的襯底，和通過凸點連接的集成電路晶片。由此形成的結構通常被稱為「疊層」。多個「疊層」和單一的集成電路晶片也可以被連接到凸點上，在傳統的二維布置的多晶片組件表面之上，除非實施適當的冷卻措施，否則多個晶片堆疊將會由於熱累積而帶來晶片溫度的不斷升高。因此，高性能計算機系統在實現向多晶片組件提供必要的互連網絡布線密度的同時，僅僅依靠晶片的傳統的散熱方法，很難達到其設計性能的滿足。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種散熱效果好的集成電路散熱系統。根據本發明的一個方面提供一種集成電路散熱系統，包括至少三層基板上層基板、夾層基板及下層基板，相鄰基板間形成微通道；所述三層基板均內設導電通路，其中上層基板通過所述導電通路與集成電路晶片電連接，相鄰基板間通過所述導電通路穿過微通道電連接，下層基板通過所述導電通路與外部電連接。其中，所述上層基板為半導體基板，夾層基板為金屬基板，下層基板為半導體基板。
其中，所述上層基板的導電通路包括設置於所述上層基板的上表面以與所述集成電路晶片電連接的凸點，及設置於所述上層基板的下表面並位於與所述夾層基板形成的所述微通道中且與所述夾層基板的導電通路電連接的凸點，還包括設置於所述上層基板內並電連接所述上表面和下表面的凸點的導電體。其中，所述上層基板的表面設有絕緣層，該絕緣層內設置導線網絡，該導線網絡作為所述上層基板的導電通路的一部分電連接所述集成電路晶片和所述導電體。其中，所述夾層基板的導電通路包括設置於該夾層基板的上表面和/或下表面的凸點，該凸點位於與相鄰基板形成的微通道中且與所述相鄰基板的導電通路電連接，還包括設置於所述夾層基板內並電連接所述凸點的導電體。其中，所述夾層基板的表面設置絕緣層，該絕緣層內設置導線網絡，該導線網絡作為所述夾層基板的導線通路的一部分電連接所述上層基板的導電通路和所述夾層基板的導電體。其中，所述下層基板的導電通路包括設置於該下層基板的上表面和下表面的凸點，以及設置於所述下層基板內電連接所述上表面和下表面的凸點的導電體；其中，所述設置於上表面的凸點位於與相鄰基板形成的微通道中且與所述相鄰基板的導電通路電連接；所述設置於下表面的凸點與外部電連接。其中，所述下層基板的表面設置絕緣層，該絕緣層內設置導線網絡，該導線網絡作為所述下層基板的導電通路的一部分電連接所述夾層基板的導電通路和該下層基板的導電體。其中，所述凸點和/或導電體通過電沉積金屬工藝形成或者通過電沉積多元金屬工藝形成。其中，所述導電體位於對應基板所形成的電連接通孔中，該電連接通孔外圍設置絕緣層和阻擋層。其中，所述三層基板中至少一層基板內部設置微通道。其中，還包括外部散熱片或者外部流體散熱結構。其中，該散熱系統通過密封件與外部環境隔離。其中，該散熱系統應用於多晶片組件的散熱，所述集成電路晶片為多晶片組件。本發明另一個方面還提供一種集成電路散熱系統中夾層基板的製作方法，包括以下步驟步驟A 沉積鈍化層於基板層，塗光敏材料於鈍化層，在掩模版的掩模下進行曝光；步驟B 去除所述掩模版掩模區域外的光敏材料；步驟C 沉積種子層於所述光敏材料和鈍化層的暴露部分的表面；步驟D 沉積金屬層於種子層上；步驟E 減薄和平坦化處理所述金屬層得到平坦的表面；步驟F 去除剩餘光敏材料得到金屬結構；步驟G 製作絕緣層和種子層於所述金屬結構和鈍化層的暴露表面；步驟H 沉積金屬層於上一步中所述種子層；步驟I 減薄和平坦化處理上一步中所述金屬層得到平坦的表面，製作鈍化層於該表面；步驟J 去除基板層，在上述步驟得到的結構的背面塗光敏材料，通過光刻工藝和鈍化層的刻蝕工藝獲得連通所述步驟H中沉積的金屬層的孔洞，於該孔洞的暴露表面上製作種子層；步驟K 製作金屬層於步驟J所述的種子層上面；步驟L 減薄和平坦化處理步驟K中的金屬層得到平坦的表面；步驟M 去除步驟J中剩餘的光敏材料得到凸點結構。其中，步驟M之後還包括步驟N 以步驟M中形成的夾層基板為基礎，在其一面製作連接凸點，另一面製作包含有內置導電網絡的絕緣層，得到重複單元；將若干個相同的所述重複單元進行疊層；其中，一個重複單元的絕緣層與另一重複單元的凸點相連接。本發明提出的集成電路散熱系統及方法提高集成電路散熱效率。
圖1是本發明集成電路散熱系統的一個實施例的剖視示意圖；圖2是圖1所示實施例中夾層金屬基板的製作過程A-H步的流程圖；圖3是接續圖2I-N步的流程圖；圖4是本發明集成電路散熱系統的另一個實施例的示意圖；圖5是本發明集成電路散熱系統的第三個實施例的示意圖；圖6是本發明集成電路散熱系統的第四個實施例的示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的，技術方案和優點描述的更清晰，以下結合具體的實例及附圖加以說明。本發明中所描述的多晶片組件不同於現有的多晶片組件模型，它不但提供了一個電互連網絡，而且還提供多晶片組件以及連接多晶片組件的集成電路散熱結構。本發明中的多晶片組件模型利用在微通道中流動的可壓縮流體，並通過結構控制流體的流速進行散熱。同時本發明中的多晶片組件結構也通過高熱導率的材料形成的流體通道對封裝系統中的熱進行管理。另外，還可以通過在外部增加與內部流道耦合的不可壓縮流體的通道或者添加其他類型的冷卻方式對系統進行散熱。另外本發明所描述的方法、材料以及製作工藝也可以應用於單一集成電路和單個晶片模型中的散熱。本發明主要應用於高密度的電連接網絡(包括路由集成電路和開關集成電路)， 比如多核的處理器以及內存電路。多晶片組件是用來傳送集成電路裸片之間電子信號、電信號和地信號，這些集成電路的裸片主要是用來執行特定的功能，比如邏輯比較，加法，存儲器，開關以及路由的數位訊號。在正常工作狀態下，每一個集成電路都產生一定量熱，這些熱量主要是由電流通路材料的電阻所產生的。如果熱量不能高速向外界進行散發，那麼集成電路的溫度就會不斷的上升，在某些溫度下集成電路的工作將受到不利的影響。因此散熱對於集成電路變得非常重要，本發明為集成電路和多晶片組件的整體系統提供比較高的散熱速率，主要是因為這種結構能夠帶走儘可能靠近熱源的熱量。在當今科技中，為了減少熱阻，裸片已經被減的很薄。現在主要應用的是在裸片的背部通過熱導的方式進行散熱，在裸片的前面一般採用陶瓷基片或者密封材料。熱傳導主要是通過密封材料和與接線網絡相連接的嵌入到陶瓷的金屬進行，其中陶瓷基片材料的導熱係數與玻璃和陶瓷基片內的冷卻通道材料導熱係數比較接近。在陶瓷基板材料內的微通道冷卻將很難獲得比較好的散熱效果，主要是由於陶瓷材料本身的熱導率很小。因此儘可能的接近電晶體的發熱源和儘可能高效的散熱是非常有必要的。為了達到這一目的，本發明中提出了多晶片組件散熱結構，該散熱結構儘可能的接近集成電路的電晶體層，並通過採用具有高熱導率的混合材料以及通過直接在多晶片組件的內部進行散熱的方式進行散熱。參考圖1，圖示了包含本發明集成電路散熱系統的多晶片組件封裝結構一個實施例的剖視示意圖。多晶片組件封裝結構包括三層基板結構，分別為上層基板150、夾層基板 170和下層基板180。為了更加清晰的闡述，在這裡基板結構上面的其他附加層被忽略。並且，相鄰基板間形成了用於供流體通過而散熱的微通道165。這三個基板結構的包含了兩類不同熱導率的材料，上層基板150和下層基板180 使用的是半導體基板，夾層基板170使用的是金屬基板。在所述三個基板的上表面均在分布有包含有內置金屬導線網絡的絕緣層120。其中，絕緣層120中的導線132和導線柱130功能組成所述導線網絡，該導線網絡也作為了相應的導電通路的一部分，這部分導電通路與對應基板中設置的電連接通孔140、 190或155中的導電體共同構成與所述基板對應的導電通路。並且，對於上層基板來說，其導電通路還包括在絕緣層120與基板150之間的凸點 135，目的是實現絕緣層120中導線再分布層與基板150的電連接通孔140中導電體的電連接。而且，在絕緣層120的上表面，也就是上層基板整個導電通路的上端也設有凸點125，其作用實現與集成電路裸片115和105電連接，其中集成電路105也可能是有多層堆疊的集成電路110。而在基板150的下表面，也就是上層基板導電通路的下端，在微通道165中設有凸點145，該凸點145提供了通道的空間，提供了通過微通道的導熱途徑，調節流體的平均流速，並且也提供了穿過微通道165的電連接。同理，在夾層基板與下層基板的之間的微通道165也設有凸點145，而絕緣層120 與基板170之間也設有凸點135，絕緣層120與基板180之間也設有凸點135，與作用與上文相同。並且，基板180的下表面設有凸點160以與外部連接接口 185電連接。如此，三層基板中的導電通路及各個凸點便實現了集成電路裸片105和115與外部連接接口 185的電連接。而微通道165中通過流體時，便可以帶走熱量，而且微通道165 中的凸點145起到了調節流速的作用，增加了導熱率，提高了散熱效果。優選的，在導線的上面再分布一層電絕緣材料，這種材料具有比較低的導熱率和比較好的電絕緣性能。基板結構150、170和180是用來增大內部導熱係數，而絕緣層120內置導線和導電柱組成部分的信號和配電網絡。基板結構180具有比較厚的基板層，能夠為整個封裝結構提供比較強的機械支持和提供與基板平臺的進行電連接的接口。在各層之間形成的微通道165為可壓縮的流體提供流通的通道，這些流體一般具有低的表面張力，低的粘度和高的比熱容。圖2和圖3分別示出了圖1所示實施例中夾層金屬基板的製作過程A-H及I-N步的流程圖(其中，A-M步得到的是一層的情形，N步則表明了多層層疊的情形)。主要對金屬基板結構170中的導電通孔和導電導線的製作工藝流程進行了詳細的說明。如圖2所示， 主要闡述了在形成導電結構之前的製作流程。如圖2A步驟所示，其闡述了光刻工藝的應用，利用一個具有平面圖形的光刻版圖 205，對光刻膠或具有光敏性的材料210進行光刻。在基板層220的上面形成一層包含有 SiO2或者是SiNh的鈍化層215。鈍化層主要是應用於電化學機械拋光的自停止層。利用適當的光經過對光刻膠層210曝光後，利用光刻膠溼法腐蝕溶液或者幹法等離子體刻蝕工藝去除暴露的材料，從而得到如2B步驟所示的結構210。如圖2C步驟所示，在結構210的表面上沉積一層金屬沉積的種子層225。其中一種具體實現的例子是銅可以作為銅金屬沉積的種子層，也可以是其他的金屬沉積，但要應用其他對應的種子層，比如鎳和金等。如圖2D步驟所示，金屬層230需要利用特定的工藝沉積一定的厚度，比如應用電化學或化學沉積工藝方法。金屬層230需要具有比較高的熱導率，可以使多晶片組件的內部更好的進行散熱。如圖2E步驟所示，金屬層230在沉積後需要減薄到所要求的厚度，形成一個比較平坦的平面，一定厚度並且表面質量比較好的金屬層能夠保證更好進行上層的半導體集成電路的工藝；步驟2E可以應用常規化學機械拋光工藝實現，一方面減薄沉積金屬層的厚度達到要求另一方面可以使表面平坦。圖2E步驟描述了平坦的金屬層230結構，金屬層230 的厚度和光刻膠210的厚度相同。如圖2F步驟所示，去除光刻膠層210後根據使用的光刻膠的性質就可以形成所要求的金屬結構。具體的去除光刻膠層的工藝可以應用有機的溶劑溼法腐蝕也可能應用氣相化學等離子體幹法刻蝕。如圖2G步驟所示，在如圖2F步驟所示的金屬結構層230表面沉積一層電絕緣層 225，在絕緣層225的上面沉積一層種子層223 ；如圖2H步驟所示，沉積一層金屬層232在種子層的上面，其中金屬層230和金屬層232可以由不同的金屬材料構成，彼此被絕緣層225隔離。如圖31步驟所示，金屬層232減薄和平坦化工藝達到絕緣層225的表面，在其最上面的表面上沉積一層與鈍化層215相似的鈍化層216。如圖3J步驟所示，然後去除基板層220直到接近鈍化層215和金屬層232。基板層220可能採用的是玻璃材料、半導體材料、金屬材料或者是多種材料的組合材料。去除基板220的工藝方法包括有水溶液溼法或者等離子體幹法刻蝕、機械研磨和拋光。去除方法不能破壞鈍化層215。在去除基板層220後在鈍化層215的表面旋塗一層光刻膠層235，此層光刻膠與光刻膠210相似，然後利用光刻掩膜版並結合適合參數進行光刻工藝，並且利用腐蝕溶液去除可以去除的部分，形成所需要的圖形，另外為了更好去除包括在鈍化層下面的光刻膠可以適當調整腐蝕工藝的參數。
剩餘的光刻膠作為掩模應用常規的半導體製造工藝去除下面的一層絕緣層215。 其後形成在金屬層上面的光刻膠的孔洞236 ；然後為了實現與金屬層232導電，在孔洞236中填充一種導體材料。與圖2G所示金屬沉積工藝相似，那麼就得到如圖3J步驟所示的結構，其中金屬種子層240沉積在暴露的表面上，主要是在孔洞236和光刻膠235的表面上。如圖I步驟所示，然後可以採用電化學沉積工藝在種子層240上沉積金屬233，得到如圖3K步驟所示的結果；如圖3L步驟所示，然後採用平坦化工藝比如機械化拋光工藝是金屬層233具有一個平坦的平面，得到如圖3L步驟所示的結構；如圖3M步驟所示，去除光刻膠然後得到與232連接的如圖3M步驟所示的凸點結構沈0，該凸點由金屬層233組成。以上所介紹的製作方法過程如圖2所示，第A至M的工藝過程得到的結構，通過這些工藝和過程的組合就可以得到本發明中夾層基板只有一層的情形，當所述夾層基板包括多層以形成本發明主要部分多晶片組件結構的疊層結構時，則可以重複上述過程將得到的夾層金屬基板層疊(一個實施例可以參考圖3N)；它是一種具有高導熱性的熱傳導渠道的疊層結構。如圖3N步驟所示，主要說明了帶有內部氣體通道的多晶片組件疊層部分，也是本發明的主要部分。所述的部分包含有結構I、II、III、IV，結構I對應於圖2所示的圖3M部分，在圖31步驟中的結構通過連接凸點265與系統的其他的結構連接。如圖所示的導電金屬凸點260作用是增加結構的機械強度和增加通過通道165的熱傳導性能，凸點結構沈0 在結構I和結構II形成了微通道165，凸點260和261還有調節通過多晶片組件的散熱的作用，實現兩種途徑為(1)通過阻塞通道中流體的流動從而調節在整個管道中氣態流體在局部的平均流動速度；( 通過其具有比較好的熱傳導性能而調節在管道中的熱傳導性能。結構II表面的電絕緣材料中形成了水平的電連接嵌入式的導線網絡和垂直的電連接嵌入式的導線柱。結構255和269代表了形成的導線，而結構250則代表了形成的導線柱。 結構III與結構I相似，通過凸點260和凸點沈5與層IV實現電和機械的連接，結構III 和結構IV通過凸點260形成了微通道165。其中結構IV可能包含有帶有由電晶體和金屬導線組成的集成電路半導體晶片。也就是說，步驟N中在步驟M中形成的結構的一面製作連接凸點，另一面製作包含有內置導電網絡的絕緣層，然後將得到的兩個相同的金屬基板結構進行疊層；其中一層的導電網絡面與另一層的凸點面相連接，並將該疊層結構的凸點面與另一個較厚的金屬基板相連，形成具有三層金屬板並包含有流體通道的疊層散熱結構。其中，I和III相當於兩層夾層金屬基板的層疊，其是兩個重複單元，而II部分則相當於絕緣層，其內設置導電網絡(可參考上文相關部分)，而IV部分則相當於所述較厚的金屬基板。圖4示出了包含本發明集成電路散熱裝置和的散熱系統的另一個實施例示意圖； 圖4A說明了一種封裝系統的橫截面，封裝系統包含帶有微通道165(也就是流體通道)和流體入口和連接通道305的多晶片組件330。連接結構305利用密封結構(包括密封件 310、315和317)與外界環境進行隔離。其中密封件310實現連接結構305和基板340之間的密封，密封件315和317實現連接結構305和多晶片組件330之間的密封。兩個集成電路裸片325的散熱片320作為內部散熱結構被放置在耦合散熱結構 330的內部，基板340提供了整個系統的機械支撐，系統與電路板的電連接是通過接觸觸點 343和345實現。流體在連接結構305的入口 350處的特徵參數分別為第一溫度Tl，在通過微通道165的第一流速Vl和第一壓力，在出口 360處的特徵參數分別為第二溫度T2 > Tl，第二流速V2和第二壓力P2 > P1。如圖4B所示，說明了封裝系統和密封部件310、315 和317的截面，這個截面是在如圖4A圖所示370的位置通過剖切線A-B進行觀察得到的。圖5示出了包含本發明集成電路散熱裝置和的散熱系統的第三實施例示意圖；圖 5A說明的是一個包含有多晶片組件330，組件中微通道165(也就是流體通道)和設置與基板結構的內部的流體通道467(也可以說是微通道)。連接結構420中的流體在入口 350處的特徵參數分別為第一溫度Tl，以及在微通道165和467中的氣體第一流速Vl和第一壓力P1，另外還在出口 450處的特徵參數分別為第二溫度T2 > Tl，以及在微通道165 (也就是流體通道)和467中的氣體第二流速V2和第二壓力P2 >P1。其中出口 450和入口 350 隔離是通過標準的密封結構(包括密封件319、315和317)實現的。微通道467 (也就是流體通道)使氣體/液體的在管道內均勻性流動。在流體冷卻耦合結構420的外部結構410包含有液態流體的微通道415 (也就是流體通道)。其中，微通道415中流動的散熱介質是一種不可壓縮的流體，這種散熱結構可以對電路晶片325進行散熱。接觸觸點430為集成電路晶片325和在流體冷卻耦合結構420 中的冷卻結構410之間提供熱傳導的通道。集成電路晶片與電路板的通過連接結構343和 345以及在流體冷卻耦合結構420中的開口 460實現電連接。如圖5B所示，說明了封裝系統和密封部件315和317的截面，這個截面是在如圖5A圖所示470的位置通過剖切線A-B 進行觀察得到的。圖6示出了包含本發明集成電路散熱裝置和的散熱系統的第四實施例示意圖。圖 6A部分詳細的闡述了該實施例的截面圖，包括多晶片組件330和流體的傳輸通道(與圖5 實施例相似略)。這個視圖是通過在570的位置觀看在圖6C部分沿著A-C線的剖視圖，可以看到其流體通道的耦合散熱結構420和基板340之間的密封結構315。通過連接結構343 和345實現與電路板電連接，其中流體耦合散熱結構420通過開口 460部分與外界是相通的。圖6B部分是本實施例的橫截面圖，同樣包含有多晶片組件330和流體的傳輸通道。第二個視圖是通過在570的位置觀看在圖6C部分沿著B-C線的剖視圖。圖6C所示的是本實施例的水平截面視圖，可以看到基板340和耦合散熱結構420 之間的密封結構315。同時也能看到集成電路的裸晶片325，以及在基板340上的開放的空間460通過一些電連接實現與電路板的結合。冷卻氣體的入口為圖中350所示。本發明可以用於冷卻集成電路垂直或平面互連的多晶片組件。本發明能增強管道熱傳導率。本發明可以進一步用於處理器與處理器外延伸的，多核晶片載體上最近的一級緩存進行數據傳輸。外部緩存與多處理器晶片通過多核模塊中多位寬專用總線進行高速數據傳輸。外部的緩存可以被放置靠近多核晶片。本發明可以進一步用於高性能系統中。具體的說，這些高性能系統配置三維綜合靜態隨機存取存儲器(SDRAM)或嵌入式動態隨機存取存儲器(EDRAM)。這兩種類型的存儲器一般都集成於有限空間的多處理器晶片之中。伴隨著處理器的數量的增加，它將可以放置在急需的高速緩存附近，但在處理器之外。這種策略需要在多晶片組件上進行緩存堆疊和流道冷卻。本發明還體現在用多晶片組件通過管道內部流體冷卻來提高處理器和其他集成電路晶片的總體散熱速率，此外，外部液體冷卻和熱傳導性的途徑可以幫助提高散熱效率。本發明還體現在用於多晶片組件通過有內嵌通孔的金屬和半導體層傳導冷卻來提高處理器熱導率。本發明中多晶片組件通過更短的通孔來改善效能。依照本發明的構造，多晶片組件的整體厚度預計會比具有相同數量的金屬層的陶瓷多晶片組件要小得多。這可以致使寄生電感、電容、電阻減少，因而需要更少的緩衝器來修正時鐘偏差和信號失真。相對於陶瓷多晶片組件本發明採用的更小的通孔導致更短的傳播延遲和更少的存儲器訪問延遲。在另一個方面，由於材料和結構的因素，陶瓷多晶片組件達到符合未來技術要求的布線密度是不可行的。本發明的多晶片組件的設計和結構使用的布線方式通過氣動冷卻管道，可以用於實現集成電路高布線密度。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種集成電路散熱系統，其特徵在於，包括至少三層基板上層基板、夾層基板及下層基板，相鄰基板間形成微通道；所述三層基板均內設導電通路，其中上層基板通過所述導電通路與集成電路晶片電連接，相鄰基板間通過所述導電通路穿過微通道電連接，下層基板通過所述導電通路與外部電連接。
2.根據權利要求1所述的散熱系統，其特徵在於，所述上層基板為半導體基板，夾層基板為金屬基板，下層基板為半導體基板。
3.根據權利要求1所述的散熱系統，其特徵在於，所述上層基板的導電通路包括設置於所述上層基板的上表面以與所述集成電路晶片電連接的凸點，設置於所述上層基板的下表面並位於與所述夾層基板形成的所述微通道中且與所述夾層基板的導電通路電連接的凸點，及設置於所述上層基板內並電連接所述上表面和下表面的凸點的導電體。
4.根據權利要求3所述的散熱系統，其特徵在於，所述上層基板的表面設有絕緣層，所述絕緣層內設置導線網絡，所述導線網絡作為所述上層基板的導電通路的一部分電連接所述集成電路晶片和所述導電體。
5.根據權利要求1所述的散熱系統，其特徵在於，所述夾層基板的導電通路包括設置於該夾層基板的上表面和/或下表面的凸點，所述凸點位於與相鄰基板形成的微通道中且與所述相鄰基板的導電通路電連接，及設置於所述夾層基板內並電連接所述凸點的導電體。
6.根據權利要求5所述的散熱系統，其特徵在於，所述夾層基板的表面設置絕緣層，所述絕緣層內設置導線網絡，所述導線網絡作為所述夾層基板的導線通路的一部分電連接所述上層基板的導電通路和所述夾層基板的導電體。
7.根據權利要求1所述的散熱系統，其特徵在於，所述下層基板的導電通路包括設置於所述下層基板的上表面和下表面的凸點，以及設置於所述下層基板內電連接所述上表面和下表面的凸點的導電體；其中，所述設置於上表面的凸點位於與相鄰基板形成的微通道中且與所述相鄰基板的導電通路電連接；所述設置於下表面的凸點與外部電連接。
8.根據權利要求7所述的散熱系統，其特徵在於，所述下層基板的表面設置絕緣層，該絕緣層內設置導線網絡，所述導線網絡作為所述下層基板的導電通路的一部分電連接所述夾層基板的導電通路和該下層基板的導電體。
9.根據權利要求3至8中任一項所述的散熱系統，其特徵在於，所述凸點和/或導電體通過電沉積金屬工藝形成或者通過電沉積多元金屬工藝形成。
10.根據權利要求3至8中任一項所述的散熱系統，其特徵在於，所述導電體位於對應基板所形成的電連接通孔中，所述電連接通孔外圍設置絕緣層和阻擋層。
11.根據權利要求1至8中任一項所述的散熱系統，其特徵在於，所述三層基板中至少一層基板內部設置微通道。
12.根據權利要求1至8中任一項所述的散熱系統，其特徵在於，還包括外部散熱片或者外部流體散熱結構。
13.根據權利要求1至8中任一項所述的散熱系統，其特徵在於，該散熱系統通過密封件與外部環境隔離。
14.根據權利要求1至8中任一項所述的散熱系統，其特徵在於，該散熱系統應用於多晶片組件的散熱，所述集成電路晶片為多晶片組件。
15.一種權利要求1所述集成電路散熱系統中夾層基板的製作方法，包括以下步驟 步驟A 沉積鈍化層於基板層，塗光敏材料於鈍化層，在掩模版的掩模下進行曝光； 步驟B 去除所述掩模版掩模區域外的光敏材料；步驟C 沉積種子層於所述光敏材料和鈍化層的暴露部分的表面； 步驟D 沉積金屬層於種子層上； 步驟E 減薄和平坦化處理所述金屬層得到平坦的表面； 步驟F 去除剩餘光敏材料得到金屬結構；步驟G 製作絕緣層和種子層於所述金屬結構和鈍化層的暴露表面； 步驟H 沉積金屬層於步驟G中所述種子層；步驟I 減薄和平坦化處理上一步中所述金屬層得到平坦的表面，製作鈍化層於該表面；步驟J 去除基板層，在上述步驟得到的結構的背面塗光敏材料，通過光刻工藝和鈍化層的刻蝕工藝獲得連通所述步驟H中沉積的金屬層的孔洞，於該孔洞的暴露表面上製作種子層；步驟K 製作金屬層於步驟J所述的種子層上面；步驟L 減薄和平坦化處理步驟K中的金屬層得到平坦的表面；步驟M 去除步驟J中剩餘的光敏材料得到凸點結構。
16.根據權利要求15所述的製作方法，其特徵在於，步驟M之後還包括步驟N:以步驟M中形成的夾層基板為基礎，在其一面製作連接凸點，另一面製作包含有內置導電網絡的絕緣層，得到重複單元；將若干個相同的所述重複單元進行疊層；其中，一個重複單元的絕緣層與另一重複單元的凸點相連接。
全文摘要
公開了一種集成電路散熱系統，包括至少三層基板上層基板、夾層基板及下層基板，相鄰基板間形成微通道；所述三層基板均內設導電通路，其中上層基板通過所述導電通路與集成電路晶片電連接，相鄰基板間通過所述導電通路穿過微通道電連接，下層基板通過所述導電通路與外部電連接。本發明解決了三維集成封裝模型中的熱量無法帶出的問題，而且極大的提高了晶片的散熱性能，提高了晶片的可靠性和壽命，具有工藝簡單，成本低等特點。
文檔編號H01L23/473GK102569227SQ20101060662
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者丹尼爾.吉多蒂, 張靜, 郭學平 申請人:中國科學院微電子研究所