專(zhuān)利名稱(chēng)：一種功率器件的散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有散熱微型溝道
(MicroChannel)的功率器件(Power Device)的散熱結(jié)構(gòu)及其制造方 法。
背景技術(shù)：
功率器件已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、醫(yī)療、航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域。隨 著功率器件向著微型化和高功率方向發(fā)展，如何高效的散熱已經(jīng)成為 制約功率器件發(fā)展的瓶頸。傳統(tǒng)電子設(shè)備的散熱裝置是利用翅片結(jié)構(gòu) 增加散熱面積并通過(guò)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)形成強(qiáng)迫對(duì)流帶走熱量，但是它存在噪 音大的問(wèn)題。熱泵是用于電子設(shè)備另外一種廣泛應(yīng)用的散熱裝置，其 原理是利用冷卻劑的蒸發(fā)與冷凝達(dá)到散熱的目的，但是它存在占用空 間大的問(wèn)題，無(wú)法微型化。
為了解決電子設(shè)備的散熱問(wèn)題，有人提出基于微型溝道結(jié)構(gòu)的射 流冷卻方法，已經(jīng)應(yīng)用于常規(guī)的集成電路晶片封裝。但是前人提出的 微型溝道結(jié)構(gòu)主要制作在芯片的硅層上，主要應(yīng)用在倒裝芯片(Flip Chip)和球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)(BGA)等。尚未見(jiàn)到基于微型溝道結(jié)構(gòu) 的冷卻方法應(yīng)用于功率芯片，如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服己有的用于功率器件散熱結(jié)構(gòu)存在的不能同時(shí)滿足微型 化和噪音小的不足，本發(fā)明提供一種能夠同時(shí)滿足微型化和噪音小、 且散熱效率高的功率器件的散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種功率器件的散熱結(jié)構(gòu)，所述功率器件散熱結(jié)構(gòu)包括漏極金屬 層與金屬覆蓋層，所述漏極金屬層沉積在功率裸晶圓片背面上，金屬 覆蓋層設(shè)有縱向與橫向貫穿的微型溝道，微型溝道設(shè)置有冷卻液的進(jìn) 口和出口，金屬覆蓋層與漏極金屬層鍵合焊接。
作為優(yōu)選的一種方案所述微型溝道通過(guò)蝕刻方法在金屬覆蓋層 上形成。
一種功率器件的散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，所述制造方法包括以下步
驟
(1) 、將功率裸晶圓片置于第一載體上，功率裸晶圓片背面朝上；
(2) 、對(duì)功率裸晶圓片背部進(jìn)行研磨，并進(jìn)行背面金屬化處理，形成 漏極；
(3) 、將與功率裸晶圓片縱、橫向尺寸相同的金屬圓片置于第二載體 上，在所述金屬片上蝕刻出縱向與橫向貫穿的微型溝道，最后蝕刻出 冷卻液的進(jìn)口和出口；
(4) 、將金屬化后的功率裸晶圓片翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，并與完成微型溝道制作 的金屬圓片進(jìn)行鍵合焊接；
(5) 、去除第一載體和第二載體，切割鍵合后的晶圓片，完成功率器
件的散熱結(jié)構(gòu)的安裝。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為冷卻液從進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)微型溝道，從出
口出去，形成了冷卻循環(huán)。通過(guò)冷卻液的流動(dòng)和循環(huán)帶走了熱量，起
到降溫作用。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在同時(shí)滿足微型化和噪音小、且散熱效率高。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的仰視圖。
圖3是圖1的左視圖。
圖4是圖1的微型溝道的剖視圖。 圖5是圖1的微型溝道的背面進(jìn)、出口位置示意圖。 圖6 (a) (e)是本發(fā)明制造過(guò)程示意圖。 圖7是本發(fā)明的具體應(yīng)用實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照?qǐng)D1 圖5， 一種功率器件的散熱結(jié)構(gòu)，所述功率器件散熱結(jié) 構(gòu)包含漏極金屬層3與金屬覆蓋層1，漏極金屬層3沉積在功率裸晶 圓片4背面上，金屬覆蓋層1設(shè)有縱向與橫向貫穿的微型溝道2，微 型溝道-2"^置有冷卻液的進(jìn)口 5和出口 6，金屬覆蓋層1與漏極金屬 層3鍵合焊接。
本實(shí)施例的功率裸晶圓片4包含源極41、柵極42、柵極總線43、
電介質(zhì)44、硅45、源極金屬46、柵極金屬47。 實(shí)施例2
參照?qǐng)D1 圖7， 一種一種功率器件的散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，所述 制造方法包括以下步驟 (l)將功率裸晶圓片4置于第一載體7上，功率裸晶圓片4背面朝上;(2) 對(duì)功率裸晶圓片4背部進(jìn)行研磨，并進(jìn)行背面金屬化處理，形成 漏極；
(3) 將與功率裸晶圓片4縱、橫向尺寸相同的金屬圓片置于第二載體 上，在所述金屬片上蝕刻出縱向與橫向貫穿的微型溝道，最后蝕刻出 冷卻液的進(jìn)口和出口；
(4) 將金屬化后的功率裸晶圓片翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，并與完成微型溝道制作的 金屬圓片進(jìn)行鍵合焊接；
(5) 去除第一載體7和第二載體8，切割鍵合后的晶圓片，完成功率
器件散熱結(jié)構(gòu)的安裝。
本實(shí)施例的具體操作過(guò)程為將功率裸晶圓片4置于粘性的塑料
薄膜(或相應(yīng)其他載體)的第一載體7上，功率裸晶圓片背面朝上，
如圖6(a)所示；對(duì)功率裸晶圓片背部進(jìn)行研磨，并進(jìn)行背面金屬化(如
沉積銅)處理，形成漏極金屬層，如圖6(b)所示；將一定厚度的與功
率裸晶圓片縱、橫向尺寸基本相同的金屬圓片(典型的材料為銅)置
于第二載體8上，在此金屬片1上蝕刻出縱向與橫向貫穿的微型溝道 2 (厚度方向不貫穿)，最后蝕刻出冷卻液的進(jìn)口 5和出口 6 (貫穿金 屬片的厚度)，過(guò)程如圖6(c)所示，微型溝道如圖4所示；將金屬化后 的功率裸晶圓片翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，并與完成微型溝道制作的金屬圓片進(jìn)行鍵 合焊接，如圖6(d)所示；去除第一載體7和第二載體8，完成后的結(jié) 構(gòu)如圖6(e)所示，然后對(duì)鍵合后的晶圓片進(jìn)行切割，完成功率器件散 熱結(jié)構(gòu)的安裝，進(jìn)一步需要芯片的封裝。
如圖7，冷卻液從外界進(jìn)口 9進(jìn)入，經(jīng)過(guò)微型溝道2，從外界出 口10出去，形成了冷卻循環(huán)。通過(guò)冷卻液的流動(dòng)和循環(huán)帶走了熱量， 起到降溫作用。
權(quán)利要求
1、一種功率器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述功率器件散熱結(jié)構(gòu)包括漏極金屬層與金屬覆蓋層，所述漏極金屬層沉積在功率裸晶圓片背面上，金屬覆蓋層設(shè)有縱向與橫向貫穿的微型溝道，微型溝道設(shè)置有冷卻液的進(jìn)口和出口，金屬覆蓋層與漏極金屬層鍵合焊接。
2、 如權(quán)利要求1所述的功率器件的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述微型 溝道通過(guò)蝕刻方法在金屬覆蓋層上形成。
3、 一種如權(quán)利要求1所述的功率器件的散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于所述制造方法包括以下步驟(1) 、將功率裸晶圓片置于第一載體上，功率裸晶圓片背面朝上；(2) 、對(duì)功率裸晶圓片背部進(jìn)行研磨，并進(jìn)行背面金屬化處理，形成 漏極；(3) 、將與功率裸晶圓片縱、橫向尺寸相同的金屬圓片置于第二載體 上，在所述金屬片上蝕刻出縱向與橫向貫穿的微型溝道，最后蝕刻出 冷卻液的進(jìn)口和出口；(4) 、將金屬化后的功率裸晶圓片翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，并與完成微型溝道制作 的金屬圓片進(jìn)行鍵合焊接；(5) 、去除第一載體和第二載體，切割鍵合后的晶圓片，完成功率器 件的散熱結(jié)構(gòu)的安裝。
全文摘要
一種功率器件的散熱結(jié)構(gòu)，所述功率器件散熱結(jié)構(gòu)包括漏極金屬層與金屬覆蓋層，所述漏極金屬層沉積在功率裸晶圓片背面上，金屬覆蓋層設(shè)有縱向與橫向貫穿的微型溝道，微型溝道設(shè)置有冷卻液的進(jìn)口和出口，金屬覆蓋層與漏極金屬層鍵合焊接。以及提供了功率器件的散熱結(jié)構(gòu)的制造方法。本發(fā)明同時(shí)滿足微型化和噪音小、且散熱效率高。
文檔編號(hào)H01L23/473GK101599471SQ20091010029
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者勇 劉, 梁利華 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)