[发明专利]形成集成电路冷却系统的选择性焊料密封连接结构的方法

说明书

在连接结构中形成冷却通道以焊接到半导体结构的方法。该方法包括：在基板的表面上形成金属种晶层；将所述种晶层图案化为覆盖所述基板的某些部分且暴露基板的其它部分的图案化的镀覆用种晶层；使用所述图案化的镀覆用种晶层形成穿过所述基板的暴露部分的通道；以及用焊料镀覆所述图案化的镀覆用种晶层。在其中具有冷却通道的换热器被附连到连接结构的一个表面而半导体结构被焊接到连接结构的相反表面。换热器的冷却通道与连接结构中的通道对齐。

技术领域

本申请总体上涉及集成电路冷却系统，并且更具体涉及其中微通道连接结构(interface)被焊接到半导体结构的背侧的微通道冷却系统。

背景技术

如本领域内已知的，用于冷却集成电路的一项技术是形成在其中具有液体冷却剂微通道的连接结构以及将该连接结构焊接到半导体结构的背面，所述半导体结构比如是单片微波集成电路(MMIC)或高功率半导体放大器器件。形成这种连接结构的一个方法是首先在连接结构中形成微通道，然后将焊料选择性地沉积在终止于形成这些微通道的连接结构侧壁处的连接结构的两端。这种在定义了蚀刻特征之后进行的选择性沉积通常通过喷溅或沉积金属到整个表面上、包括喷溅或沉积金属到蚀刻特征内然后必须除去它或覆盖它以防止焊料材料的沉积来实现的。这些典型的方法步骤需要厚膜的复杂起升或深腐蚀不需要的材料。这需要复杂的厚光刻步骤或很难控制蚀刻步骤。

发明内容

根据本公开，一种在连接结构中形成冷却通道以焊接到半导体结构的方法被提供。该方法包括：在基板的表面上形成种晶层；将所述种晶层图案化为覆盖所述基板的某些部分且暴露基板的其它部分的图案化的镀覆用种晶层；使用所述图案化的镀覆用种晶层形成穿过所述基板的暴露部分的通道；以及在所述图案化的镀覆用种晶层上镀覆焊料。在其中具有冷却通道的换热器被附连到所述连接结构的一个表面并且所述半导体结构被焊接到所述连接结构的相反表面。所述换热器的冷却通道与所述连接结构中的通道对齐。

利用这种方法，该图案化的镀覆用种晶层与蚀刻剂掩膜的形成同时形成。

在一个实施例中，该方法包括：在基板的表面上形成种晶层；以光刻形式形成第一材料的图案化层，所述第一材料的图案化层在其中具有暴露种晶层的被选区域的窗口；在种晶层的表面的、位于第一材料的窗口内的各部分上形成蚀刻剂掩膜；除去第一材料，留下位于种晶层该表面的那些部分上的蚀刻剂掩膜，然后，该方法包括，利用所述蚀刻剂掩膜，将蚀刻剂施加到所述蚀刻剂掩膜，以：蚀刻种晶层的暴露部分而形成图案化的镀覆用掩膜，以及蚀刻基板的下面部分的上部分，留下基板的下面部分的下部分。接着，该方法包括，利用所述蚀刻剂掩膜，除去基板的表面在基板的下部分和基板的位于蚀刻剂掩膜下面的相邻部分之间的部分，在基板的下部分和基板的位于蚀刻剂掩膜下面的相邻部分之间形成穿过基板的狭槽；除去所述蚀刻剂掩膜，留下种晶层的未蚀刻部分作为设置于基板上的图案化的镀覆用种晶层；以及将焊料镀覆在所述图案化的镀覆用种晶层上。

在一个实施例中，换热器被焊接到连接结构；

在一个实施例中，换热器被离子键合到连接结构。

在一个实施例中，提供了一种结构，包括：半导体结构；具有多个换热器冷却通道的换热器；和设置于半导体结构和换热器之间的连接结构。

连接结构具有与所述多个换热器冷却通道对齐的多个连接结构通道。连接结构包括：导热基板；设置于所述导热基板上的种晶层。连接结构通道穿过所述导热基板和下面的所述种晶层。连接结构包括镀覆在所述种晶层上的焊料层。

本公开的一个或多个实施例的细节在下面的附图和说明中进行了阐述。本发明的其它特征、目的和优势从本说明和附图以及从权利要求中变得显而易见。

附图说明

图1A-1I是在根据本公开的冷却结构制造过程的各步骤中冷却结构的简化截面图；和

图2A是根据本公开的设置于MMIC和换热器之间的图1H的冷却用连接结构的分解图；和