【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及半导体器件领域，更具体地，涉及一种冷却插入层和在冷却插入层中形成微流体沟道的方法。
技术介绍
1、通常，在高性能计算(high-performance computing，hpc)应用中，需要多个核心、多个存储器和多个网络芯片。此外，在高性能计算应用中还需要堆叠高能效互连，以克服功耗问题，例如，通过减少寄生电容效应，以及支持低延迟和高能效互连。此外，在高性能计算应用中，可以将多个半导体芯片(或小芯片)聚合并堆叠在一起以形成重构晶圆，从而降低多个网络芯片(或大芯片)的整体制造成本。由于半导体芯片的堆叠，这种多个网络芯片会产生大量热量，这不合乎期望。在传统的多个网络芯片中，已知键合界面会引入热阻，因此需要最大限度地减少这些键合界面以获得有效冷却。因此，需要管理多个网络芯片产生的热量。
2、已经进行许多研究来管理多个计算芯片产生的热量，例如通过使用微流体沟道，在半导体芯片被封装之后，这些微流体沟道与焊球和聚合物底部填充物键合。但是，这会产生非常厚的键合界面，导致半导体芯片热阻较高。此外，在键合之前需要将半导体芯片减薄，以便更接近自热区。相反，为了减少冷却过程中的压降，在微流体沟道中构建了复杂的微电极，这些微电极在封装工艺结束时使用半导体芯片的介电键合进行键合。但是，这种工艺还需要将重构晶圆和堆叠的半导体芯片减薄，以便接近自热源，这继而会在错误处理的情况下引入良率损失的风险。此外，复杂的微电极会导致空腔的形成，这不合乎期望。此外，传统的微流体沟道最终导致在半导体芯片的后续键合界面中形成空隙，并且这种空隙可
3、因此，根据上述讨论，需要克服与传统的芯片制造技术相关联的上述缺点。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种冷却插入层和一种在冷却插入层中形成微流体沟道的方法。本专利技术提供了一种如下现有问题的技术方案：如何将半导体芯片堆叠在传统的多个网络芯片中而不会在半导体芯片中产生空隙和损坏。本专利技术的目的是提供一种技术方案，其至少部分地克服现有技术中遇到的问题，并提供一种改进的冷却插入层和一种在冷却插入层中形成微流体沟道的改进方法，所述改进方法与直接键合和芯片堆叠兼容。
2、本专利技术的一个或多个目的通过所附独立权利要求中提供的技术方案来实现。本专利技术的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。
3、在一个方面，本专利技术提供了一种在冷却插入层中形成微流体沟道的方法，所述方法包括以下步骤：通过将聚合物抗蚀剂掩模施加到第一晶圆并蚀刻所述第一晶圆以形成空腔而在所述第一晶圆中形成第一组微流体沟道。所述第一晶圆包括掩埋蚀刻停止层，使得所述蚀刻在所述掩埋蚀刻停止层处停止。所述方法还包括：在形成空腔之后通过氧化所述第一晶圆来产生氧化物内衬；用填充材料填充一个或多个剩余空腔，所述一个或多个剩余空腔是没有通过所述氧化封闭的一个或多个空腔。所述方法还包括：通过抛光所述第一晶圆来平坦化所述第一晶圆的表面；在所述第一晶圆的平坦化表面上沉积键合电介质；通过熔融键合将第二晶圆键合到所述第一晶圆；在所述第二晶圆中形成第二组微流体沟道。
4、所述方法有益于在冷却插入层中形成微流体沟道，例如在第一晶圆中形成第一组微流体沟道和在第二晶圆中形成第二组微流体沟道。第一组微流体沟道和第二组微流体沟道填充有填充材料，所述填充材料直到堆叠芯片的组装结束才被释放。此外，在堆叠芯片(或小芯片)的组装工艺结束之前，在第一晶圆和第二晶圆的键合界面上不存在空隙，因此冷却插入层支持改进堆叠芯片的堆叠。所述方法还可以在冷却插入层与堆叠晶圆(例如第一晶圆和第二晶圆)之间形成极薄的键合界面，从而获得更好的冷却效率。冷却插入层可以用作芯片，以形成重构的扇出型晶圆级封装(fan-out wafer-level package，fowlp)，并将芯片减薄到极限尺寸，而不会出现任何与热膨胀系数(thermal expansion coefficient，cte)失配和化学机械抛光(chemical and mechanical polishing，cmp)工艺相关的问题。
5、在一种实现方式中，所述填充材料是或包括多晶硅。
6、有益的是，多晶硅可以被选择性蚀刻，并且可以维持高热预算。
7、在另一种实现方式中，在分别蚀刻第一晶圆和第二晶圆之后，第一组微流体沟道和第二组微流体沟道中的一者或两者保持被填充材料完全填充。
8、在这种实现方式中，堆叠芯片存在低热阻，以便耗散冷却插入层内产生的热量。此外，在第一晶圆和第二晶圆的键合界面上不存在空隙。
9、在另一种实现方式中，所述方法还包括通过湿法和干法顺序的组合去除所述聚合物抗蚀剂掩模的步骤。
10、湿法和干法(例如，等离子体)顺序的组合有利于以改进的蚀刻速率选择性去除聚合物抗蚀剂掩模。
11、在另一种实现方式中，所述氧化所述第一晶圆的步骤包括以下各项中的一种或多种：湿式或干式炉氧化、物理气相沉积、双离子束溅射、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、等离子体增强层沉积和阳极氧化。
12、在这种实现方式中，在第一晶圆上存在均匀的氧化物内衬沉积。
13、在另一种实现方式中，所述方法还包括在沉积所述键合电介质之前实现基准点。
14、基准点有利于在第一晶圆上选择性地键合(或适当地对准和定位)一组小芯片的第二晶圆。
15、在另一方面，本专利技术还提供了一种用于堆叠芯片组装工艺的冷却插入层，包括：用一个或多个基准点图案化的晶圆；在所述晶圆中形成的多个预形成微流体沟道，其中，所述微流体沟道在所述组装工艺结束时释放。
16、冷却插入层实现了本专利技术方法的所有优点和技术效果。
17、应当理解，可组合所有上述实现方式。
18、需要说明的是，本申请中描述的所有设备、元件、电路、单元和模块可以在硬件元件或其任何类型的组合中实现。本申请中描述的各种实体所执行的所有步骤以及所描述的各种实体要执行的功能均意在指相应实体用于执行相应步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件元件或其任何组合实现。应当理解，本专利技术的特征易于以各种组合进行组合，而不偏离由所附权利要求书定义的本专利技术的范围。
19、本专利技术的附加方面、优点、特征和目的从附图和结合以下所附权利要求书解释的说明性实现方式的详细描述中变得显而易见。
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1.一种在冷却插入层(200、300)中形成微流体沟道的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述填充材料是/包括多晶硅(218、226)。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述第一组微流体沟道(212)和所述第二组微流体沟道(222)中的一者或两者是通过分别蚀刻所述第一晶圆(204)和所述第二晶圆(228)的正面和背面形成的。
4.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，在分别蚀刻所述第一晶圆(204)和所述第二晶圆(228)之后，所述第一组微流体沟道(212)和所述第二组微流体沟道(222)中的一者或两者保持被所述填充材料完全填充。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，还包括通过湿法和干法顺序的组合去除所述聚合物抗蚀剂掩模(210)的步骤。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述氧化所述第一晶圆(204)的步骤包括以下各项中的一种或多种：湿式或干式炉氧化
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，还包括在沉积所述键合电介质之前实现基准点。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，还包括通过执行晶圆翻转从所述冷却插入层(200、300)的背面限定入口和出口连接。
9.根据权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，还包括通过氧化物干法蚀刻在所述入口和出口连接处在氧化物层上开口。
10.一种用于堆叠芯片组装工艺的冷却插入层(200、300)，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的冷却插入层(200、300)，其特征在于，所述微流体沟道是通过蚀刻工艺在所述晶圆的正面和背面形成的，其中，所述微流体沟道的中心部分未被蚀刻。
12.根据权利要求10所述的冷却插入层(200、300)，其特征在于，所述微流体沟道是在完成有源晶片组装、减薄和互连工艺之后，通过在微流体内衬内部完全蚀刻形成的。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的冷却插入层(200、300)，其特征在于，所述晶圆由硅制成。
14.根据权利要求13所述的冷却插入层(200、300)，其特征在于，所述微流体沟道的所述释放通过基于XeF2或NF3的等离子体执行。
15.根据权利要求10至12中任一项所述的冷却插入层(200、300)，其特征在于，所述晶圆由玻璃制成。
16.根据权利要求15所述的冷却插入层(200、300)，其特征在于，所述微流体沟道的所述释放通过玻璃结构的激光改性来执行。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种在冷却插入层(200、300)中形成微流体沟道的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述填充材料是/包括多晶硅(218、226)。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述第一组微流体沟道(212)和所述第二组微流体沟道(222)中的一者或两者是通过分别蚀刻所述第一晶圆(204)和所述第二晶圆(228)的正面和背面形成的。
4.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，在分别蚀刻所述第一晶圆(204)和所述第二晶圆(228)之后，所述第一组微流体沟道(212)和所述第二组微流体沟道(222)中的一者或两者保持被所述填充材料完全填充。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，还包括通过湿法和干法顺序的组合去除所述聚合物抗蚀剂掩模(210)的步骤。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述氧化所述第一晶圆(204)的步骤包括以下各项中的一种或多种：湿式或干式炉氧化、物理气相沉积、双离子束溅射、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、等离子体增强层沉积和阳极氧化。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，还包括在沉积所述键合电介质之前实现基准点。
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·穆勒，阿夫塔卜·纳齐尔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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