[发明专利]一种微通道换热器及其制作方法

说明书

本发明公开一种微通道换热器及其制作方法，属于半导体结构制造领域。该微通道换热器包括第一衬底和第二衬底，第一衬底和第二衬底均具有相对的第一表面和第二表面，第一衬底具有贯穿其第一表面和第二表面的微通道，第二衬底在其第一表面上形成一定深度的通道；第一衬底的第一表面、第二表面以及微通道内设有第一绝缘层、导电层和第二绝缘层，导电层介于第一绝缘层和第二绝缘层之间；第一衬底的第一表面设有再布线层；第一衬底的第二表面和第二衬底的第一表面设有键合层，第一衬底和第二衬底通过键合层键合在一起。本发明的微通道兼具传热和导电的功能，能够提高微通道的散热效率和整个系统的热学可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体结构制造领域，尤其涉及一种微通道换热器及其制作方法。

背景技术

微通道换热器的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。随着半导体技术不断朝着多功能、高性能、小型化等方向的不断发展，高速电子器件的热密度已达5～10MW/m²，散热问题已经成为其发展的主要“瓶颈”，并成为了学术界和工业界研究和关注的重点热点。

除了采用新材料来增加系统的散热效率外，在系统内集成微通道换热器也成为了主要研究方向之一，微通道换热器取代传统换热装置已成必然趋势。不仅如此，某种意义上讲，微通道换热器的性能/可靠性对未来整个集成模块的性能好坏具有决定性影响。在嵌入式技术及高性能运算依赖程度较高的微电子、航空航天、现代医疗、化学生物工程等诸多领域，微通道换热器将有具广阔的应用前景。

但由于需要集成微通道换热器，对系统的高密度、小型化集成带来了很大的困难。而且为了达到最佳的散热性能，需要将微通道散热器集成在散热最显著的地方，对系统的这个设计又带来了很大的困难。如何有效地集成微通道换热器，并解决上述存在的问题，是目前学术界和工业界研究关注的重点热点和难点。

发明内容

针对上述所存在的各种问题，本发明的目的在于提供一种能同时兼具传热和导电功能的微通道换热器。由于导电层自身为热源，将其集成在微通道外侧，不仅可以提高集成密度，还可以提高微通道的散热效率，进行提高整个系统的热学性能和可靠性。

本发明的微通道换热器，其包括第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底均具有相对的第一表面和第二表面，所述第一衬底具有贯穿其第一表面和第二表面的微通道，所述第二衬底在其第一表面上形成一定深度的通道；所述第一衬底的第一表面、第二表面以及微通道内设有第一绝缘层、导电层和第二绝缘层，所述导电层介于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间；所述第一衬底的第一表面设有再布线层；所述第一衬底的第二表面和所述第二衬底的第一表面设有键合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述键合层键合在一起。

进一步地，所述第一衬底和/或所述第二衬底为硅、玻璃、或者聚合物材料。

进一步地，所述导电层为电学性能良好的材料，保型覆盖所述贯穿第一衬底的微通道的侧壁；所述第一绝缘层和或所述第二绝缘层为二氧化硅、聚酰亚胺、parylene材料中的一种。

进一步地，所述第二衬底为硅，所述第二衬底的第一表面和微通道内制作绝缘层，所述绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅。

进一步地，通过控制键合层工艺，使第一衬底和第二衬底上的微通道直径一致或者不一致。

进一步地，所述第一衬底的第一表面和第二表面都设有再布线层，并通过贯穿第一衬底的微通道侧壁的导电层进行连接。

相应地，本发明公开了该微通道换热器的制作方法，该制作方法包括以下几个主要步骤：

a)提供第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底均具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一衬底制作贯穿其第一表面和第二表面的微通道，在所述第二衬底的第一表面上制作形成一定深度的通道；