[发明专利]具有微流道的半导体结构、芯片堆叠结构以及制备方法

说明书

本发明提供一种具有微流道的半导体结构、芯片堆叠结构以及制备方法，通过在半导体基板上形成阻挡层并对阻挡层进行刻蚀以得到填充槽，通过对部分厚度的半导体基板的进行刻蚀以得到初始微流道本体，之后通过对初始微流道本体侧部的半导体基板进行横向刻蚀以得到微流道本体，随后形成微流道进出口使微流道进出口与微流道本体连通，从而得到微流道，由于填充槽的宽度较小，因此容易在填充槽中形成密封层，且密封层并不会填充微流道本体。仅需一个半导体基板即可得到微流道，无需使用硅‑硅直接键合技术，降低了对半导体基板的表面清洁度要求和平整度要求，进而降低了制备难度和复杂度，制备方法简单。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种具有微流道的半导体结构、芯片堆叠结构以及制备方法。

背景技术

由于芯片集成度和封装密度不断提高，而体积却不断缩小，芯片单位面积的发热量不断增加，这极易引起其结区温度急剧升高，从而对芯片性能产生不良影响。芯片的散热问题已经成为电子设备正常运行的关键要素。微流道结构具有良好的散热效果。微流道结构适于通过冷却液，冷却液吸收芯片产生的热量并传输之外，从而达到器件散热的目的。目前，通常使用两个硅基板制备微流道结构。具体的，首先在两个硅基板上分别形成微流道单元，随后通过硅-硅直接键合技术将两个硅基板组合成一个整体，以使两个微流道单元形成密闭的微流道。

然而，现有微流道结构的制备方法对硅基板的表面清洁度要求和平整度要求极高，从而增加了制备难度和复杂度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有微流道结构的制备方法制备难度和复杂度较高的缺陷，从而提供一种具有微流道的半导体结构、芯片堆叠结构以及制备方法。

本发明提供一种具有微流道的半导体结构的制备方法，包括以下步骤：提供半导体基板；在所述半导体基板的一侧表面形成阻挡层；对所述阻挡层和部分厚度的所述半导体基板的进行刻蚀，形成贯穿所述阻挡层的填充槽以及位于所述半导体基板中的初始微流道本体；以所述阻挡层为掩膜横向刻蚀所述初始微流道本体侧部的半导体基板，使得所述初始微流道本体形成微流道本体，所述填充槽的宽度小于微流道本体的宽度；形成所述微流道本体之后，在所述填充槽中形成密封层；在所述阻挡层、密封层和半导体基板的正面、和/或所述阻挡层、密封层和半导体基板的背面形成微流道进出口，所述微流道进出口与微流道本体连通构成微流道。

可选的，对所述阻挡层和部分厚度的所述半导体基板的进行刻蚀的工艺包括反应离子刻蚀工艺；以所述阻挡层为掩膜横向刻蚀所述初始微流道本体侧部的半导体基板的工艺包括各向同性刻蚀工艺。

可选的，所述阻挡层的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮化镓、砷化镓或氮化铝；所述半导体基板为硅基板。

可选的，所述填充槽的宽度为1μm-10μm；所述微流道本体的宽度为10μm～500μm。

可选的，采用等离子体增强化学气相沉积工艺在所述填充槽内形成密封层；或者，在所述填充槽中形成密封层的步骤包括：在所述填充槽侧壁形成种子层；采用电镀工艺以所述种子层为生长基质在所述填充槽中形成密封本体层，所述密封本体层和所述种子层构成密封层。

可选的，所述具有微流道的半导体结构的制备方法还包括：在所述填充槽中形成密封层之后，且在形成微流道进出口之前，在所述半导体基板中形成贯穿所述半导体基板的导电连接件，所述导电连接件位于所述微流道本体的侧部；形成导电连接件之后，在所述阻挡层和密封层背向所述半导体基板的一侧形成第一重布线结构，在所述半导体基板背向所述阻挡层和密封层的一侧形成第二重布线结构，且所述第一重布线结构和第二重布线结构与所述导电连接件电学连接。