[发明专利]一种浸没式散热的高频传输结构及其制造方法

说明书

本发明公开一种浸没式散热的高频传输结构，包括堆叠的第一晶圆及第二晶圆，其中，第一晶圆上台阶型的第一腔体与第二晶圆上的第二腔体形成深腔结构，深腔结构的表面设置有金属层，内部填充非导电液态媒质，形成传输波导或滤波器，芯片的部分表面贴装于深腔结构内，与金属层电连接，此外，第二晶圆上设置有通孔，一方面与泵、热交换器连通，另一方面可用作开口型天线。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种浸没式散热的高频传输结构及其制造方法。

背景技术

异质集成技术是将不同衬底材料的电路单元和芯片同时加工在一个衬底上，利用多层堆叠和垂直互联的方式将平面集成电路制作成三维集成电路，以解决系统小型化和高频的问题。

异质集成系统集成度高，多用于高频系统，这就使得其内部产生的热量较大。若热量无法快速散出，会导致封装结构内温度急剧上升，进而产生芯片性能下降、热失配、芯片烧毁、互连金属熔化等问题，带来系统性能下降和甚至系统失效。随着应用频率的增高，传统的金属互连已经不能满足传输需求，需采用波导形式进行电磁波的芯片间传输，以及封装天线结构进行对外传输。因此，如何实现有效散热和波导腔体结构制备，是异质集成技术中一个重要的研究课题。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明一方面提供一种浸没式散热的高频传输结构，包括：

第一晶圆，包括：

第一腔体，其设置于所述第一晶圆的第一表面，为台阶型；

硅通孔；

第一金属层，其设置于所述台阶型深孔表面，为图形化金属层，部分电连接至所述硅通孔；以及

第二金属层，其设置于所述第一晶圆的第二表面，与所述硅通孔电连接；

第二晶圆，其第二表面键合至所述第一晶圆的第一表面，包括：

第二腔体，其设置于所述第二晶圆的第二表面；

第一通孔，其设置于所述第二晶圆的第二表面，底部与所述第二腔体连通；

第二通孔，其设置于所述第二晶圆的第二表面，并贯穿所述第二晶圆，表面设置有第三金属层，形成开口型天线；

第三金属层，其设置于所述第一通孔、第二通孔、第二腔体的内壁以及所述第二晶圆的第二表面，与所述第一腔体构成深腔，形成传输波导或滤波器结构；

芯片，其部分贴装于所述第一腔体的台阶面上，并通过所述第一金属层电连接至所述硅通孔；以及

外置结构，包括泵及热交换器，所述泵及热交换器分别与所述第一通孔及第二通孔连通，用于向所述深腔内注入导热媒质，浸没所述芯片。

进一步地，所述芯片未贴装于台阶面上的部分设置有片上天线耦合结构。

进一步地，所述高频传输结构还包括外接焊球，所述外接焊球设置于所述第二金属层上。

进一步地，所述导热媒质为非导电液体。

进一步地，所述导热媒质为去离子水。

进一步地，所述外置结构通过管道与所述第一通孔及第二通孔连通，其中，所述管道的材料为PVC等非金属材料。

进一步地，所述管道的接口通过胶粘结的方式连接至所述第二晶圆的第一表面。

进一步地，所述管道的接口包括金属垫片，所述金属垫片焊接至所述第二晶圆的第一表面。

进一步地，所述芯片通过引线键合至所述第一金属层。

本发明另一方面提供一种浸没式散热的高频传输结构的制造方法，包括：