CN101071756A - 形成金刚石微通道结构的方法和所得到的器件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种设置在管芯上的金刚石微通道结构以及形成该金刚石微通道结构的方法。每个通道的一个或多个壁可以由金刚石(或者其它类金刚石材料)构成。该微通道结构可以形成用于管芯的流体冷却系统的一部分。介绍其它实施例并要求其权利。

Description

形成金刚石微通道结构的方法和所得到的器件
技术领域
公开的实施例一般涉及集成电路器件的冷却，更具体地涉及形成金刚石微通道结构的方法以及包括该结构的冷却系统和器件。
背景技术
在集成电路器件的性能和功能随着每一代设计而改进时，半导体器件制造商正面临着这些器件功耗也相应增长的问题。因此，下一代集成电路器件包括例如多核构架，这可能对冷却方案提出更高的要求，并因此可能需要提供更高热耗散的热解决方案。已经为当前集成电路器件和下一代集成电路器件而提出的热解决方案包括液体冷却解决方案以及其它方案。集成电路管芯的液体冷却系统可以包括邻近该管芯设置的一个或多个小的通道(例如微通道)，并且流体可以流经这些通道以从管芯中带走热量。
附图说明
图1是示出用于形成金刚石微通道结构的方法的实施例的框图；
图2A-2I是示出图1所示方法的实施例的示意图；
图3是示出根据公开的实施例形成的晶片的实施例的示意图；
图4是示出形成用于金刚石生长的成核位置的方法的实施例的框图；
图5A-5C是示意图，每个示意图示出根据公开的实施例形成的通道的图案的实施例；
图6是示出包括金刚石微通道结构的集成电路器件的实施例的示意图；
图7是示出液体冷却系统的实施例的示意图；
图8是示出其中可以包括根据公开实施例形成的部件的计算机系统的实施例的示意图。
具体实施方式
现在参考图1，其示出了形成金刚石微通道结构的方法100的实施例。图1所示方法100的实施例将在图2A到图2I的示意图中进一步说明，并且应该参照下文中使用的这些附图。
参考图1中的方框110，在半导体衬底的背面形成一个或多个沟槽。这在图2A和图2B中示出。首先参考图2A，提供了衬底210。衬底210可以看作为具有正面211和相对的背面212。然而，应该理解，标记“正面”和“背面”是任意的，并且还可以利用适当的惯例来引用衬底210的各个面。在一个实施例中，衬底210包括半导体晶片，在该半导体晶片上将要(或者已经)形成用于大量管芯的集成电路。例如，如图2A-2I所示，衬底210包括管芯205a和205b。半导体晶片可以由任意适当的材料构成，例如硅、绝缘体上硅(SOI)、砷化镓，或者其它材料或者材料的组合。根据一个实施例，该衬底的厚度达到600μm。
为了便于说明，图2A到图2G所示的衬底210包括有限数量的管芯205a、205b(以及有限数量的将要形成的金刚石通道结构，如下所述)。然而，应该理解，公开的实施例一般是在晶片级实施的并且这种晶片可以包括用于任意适当数量管芯的集成电路。这将在图3中进一步说明，其中图3示出了晶片300的俯视图。参照该图，晶片300包括衬底310，在该衬底310上将要(或者已经)形成用于大量管芯305的集成电路，并且最终将晶片300切割成这些独立的管芯305。如下所述，在一个实施例中，衬底310包括许多形成于其上的金刚石通道结构。实际上，每个管芯305可以包括亿万个电路元件(例如，晶体管等)，并且每个管芯305也可以包括任意期望数量和图案的金刚石通道结构。
继续参考图2A，在一个实施例中，通过首先在衬底210的背面212上沉积一层光刻胶220以形成沟槽。然后，对光刻胶层220图案化以形成具有开口225的掩模，如图2A所示。现在参考图2B，实施蚀刻工艺以产生沟槽230，其形成在掩模开口225所限定的位置。可以利用任何适当的蚀刻技术(或者蚀刻工艺的组合)来产生沟槽230。例如，可以使用等离子体蚀刻工艺或者深度反应离子蚀刻工艺(DRIE)来形成沟槽230。在一个实施例中，沟槽的深度达到了500μm，而宽度达到了100μm。
返回图1，如方框120所述，在沟槽的表面上形成成核位置。一般地，成核位置包括其中可以生长或沉积一定量金刚石的沟槽的表面上的任何区域。然而，应该理解，成核位置可以包括从中生长或沉积一定量其他材料(例如类金刚石碳或其它类金刚石材料)的区域。实质上，成核位置可以提供用于金刚石生长的晶种层。根据一个实施例，金刚石将在沟槽230内选择性地生长，并且将成核位置的形成限制在沟槽230的表面235上。然而，应该理解，在一些实施例中，金刚石生长可以是非选择性的，并且在其它实施例中，成核位置可以形成在衬底210的其它表面上。
可以利用任何适当的技术以在沟槽230的表面235上提供成核位置。在一个实施例中，使用含有金刚石颗粒的浆液来形成金刚石成核位置。图2C结合图4对此进行了说明。参考图4中的方框410，将金刚石浆液沉积在沟槽230中(并且可能在衬底210的其它表面上)。这在图2C中示出，其中已经将浆液240沉积在沟槽230中(和衬底210的其它表面上)。根据一个实施例，浆液包括溶剂、金刚石颗粒和表面活性剂(例如，用来促进润湿)。可以使用任何适当的溶剂，并且在一个实施例中，该溶剂包括水。在一个实施例中，金刚石颗粒的大小可以从0.05μm到10μm，并且金刚石颗粒的含量可以达到浆液体积的50％。如方框420所述，摇动浆液(和衬底)以促进金刚石颗粒附着到沟槽表面。在一个实施例中，摇动是通过将超声波振动引入到浆液240(和衬底210)中产生的。然后，如方框430所述，蒸发掉溶剂，留下沉积在沟槽230的表面235上的金刚石颗粒，这些金刚石颗粒为金刚石生长提供了成核位置。可以通过将浆液暴露在热、干燥空气和/或真空环境中来实现溶剂的蒸发。
在另一个实施例中，可以通过使沟槽230的表面235(或者至少这些表面的一部分)变得粗糙来产生成核位置。该粗糙表面上的表面特征(例如小的突出部分和凹部以及其它表面缺陷)可以用作金刚石生长的成核位置。在一个实施例中，使用深度反应离子蚀刻(DRIE)工艺来使沟槽表面235变得粗糙。因此，在使用DRIE工艺形成沟槽230的情况下，期望的表面粗糙度可以是沟槽形成的自然结果。然而，在使用可选的蚀刻技术形成沟槽230的情况下，随后可以实施DRIE工艺(除沟槽形成的最初蚀刻外)以提供期望的表面粗糙度。根据一个实施例，粗糙的沟槽表面235的特征尺寸范围从10nm到600nm。
虽然上面介绍了金刚石浆液的使用或者粗糙表面的产生，但是应该理解，公开的实施例并不局限于这些用于形成成核位置的方法，此外，也可以采用其它可选的方法。然而，不管成核位置(或其它晶种层)以哪一种方法形成，结果都是大量的成核位置分布在沟槽230的表面235上(参见图2D)。另外，在金刚石生长之前，可以从衬底210上清除任何残留的光刻胶(例如，光刻胶层220)，同样如图2D所示。
再次返回图1，如方框130所述，将金刚石(或者其它类金刚石材料)沉积在沟槽中。这在图2E中示出，其中金刚石250已经生长在每一个沟槽230中。根据一个实施例，使用化学气相沉积(CVD)工艺来生长金刚石250，其中先前形成的成核位置作为用于CVD金刚石生长的晶种层。在一个实施例中，使用包括甲烷和氢气的混合物或者乙炔(C2H2)和氢气的混合物的前体来进行金刚石CVD生长，其中甲烷(或者乙炔)大约占混合物的1％到2.5％。在以50到200每分钟标准毫升(sccm)的流速引入气体前体混合物、温度在700-800摄氏度之间并且气压为10到300 Torr之间的情况下，可以发生金刚石CVD生长。根据另一个实施例，使用等离子体加强CVD工艺来进行金刚石生长。等离子体加强CVD沉积可以在频率约为2.43GHz、功率约为1000W、温度在700-900摄氏度之间并且气压在1到100 Torr之间的条件下实现。然而，应该理解，上述只是可以用来进行金刚石的CVD生长的工艺参数的几个实例，并且此外，根据形成的金刚石结构的期望特性，可以使用任何其它适当的工艺参数。同样，应该理解，公开的实施例不限于CVD金刚石生长，并且还可以利用其它沉积金刚石(或者其它类金刚石材料，例如类金刚石碳)的方法。
在一个实施例中，如图1的方框140所述，然后在衬底上形成电路。这在图2F中示出，其中在衬底210的正面211上形成电路290a、290b(分别对应于管芯205a、205b)。电路290a、290b可以包括一系列的电路元件，包括晶体管、电容器、电阻器、二极管、电感器等。虽然为了便于说明在附图中仅示出了有限数量的电路元件，但是应该理解，每个管芯205a、205b实际上可能包括亿万个晶体管和其它电路元件。
同样，如图2F所示，互联结构295可以形成在正面211之上(并且在有源电路290a，290b之上)。该互联结构295可以包括很多金属化级，每个金属化级包括电介质材料层，其中已经形成了大量的导线(例如迹线)。电介质材料将任意给定金属化级中的导线与邻近级的导线分开，并且邻近级的导线通过延伸在这些级之间的导电过孔电气互联。导线和过孔可以由任何适当的导电材料构成，例如铜、铝、金、银，或者这些与其它金属的合金。电介质材料可以由任何适当的电介质或者绝缘材料构成，例如二氧化硅(SiO2)、SiOF、碳掺杂氧化物(CDO)、玻璃、或者聚合物材料。
在金刚石生长发生的温度(例如，等于800摄氏度)超过用于集成电路的热预算(例如，等于450摄氏度)的情况下，可以期望在金刚石生长后形成集成电路。然而，在一些实施例中，可以采用较低温度(例如，小于与集成电路有关的热预算)的金刚石生长工艺(例如，低温CVD金刚石生长工艺)。因此，在另一个实施例中，如果在不超过集成电路的热预算的温度下发生金刚石生长，则电路可以在沟槽形成和金刚石生长之前形成，如图1中的方框145所述。
现在参考图1中的方框150，去除衬底的邻近金刚石结构的部分以形成通道。这在图2G中示出，在该图中，已经去除了衬底210的部分，从而形成通道260。以前形成的金刚石结构250形成了通道260的一个或多个壁(例如，至少一个侧壁)，并且衬底210也提供了一个或多个通道的壁(例如，每个通道的下壁，并且可能为通道的侧壁)。可以采用任何适当的工艺(例如湿法蚀刻工艺)来去除衬底210的部分。根据一个实施例，如图2G所示，蚀刻的深度小于金刚石结构250的高度，使得金刚石结构250的一部分嵌在衬底210中。在一个实施例中，金刚石结构的20％-30％延伸到衬底210中。将金刚石结构250的剩下部分嵌在衬底中可以带来很多优点，包括提高了金刚石与下面衬底210的附着力并且增强了热性能。
在一个实施例中，通道260按照形成用于集成电路管芯的流体冷却系统的部分的图案来布置。金刚石具有高的热传导率(例如，2000W/mK)以及低的热膨胀系数(例如，0.8ppm/K)。因此，设置在管芯一侧的流体冷却系统包括通道，其至少部分由金刚石(或者其他类金刚石材料)构成并且具有嵌在管芯衬底中的金刚石壁，该流体冷却系统可以高效地除去位于管芯另一面上的电路所产生的热量。在一个实施例中，通道260的高度和宽度尺寸从数十微米到数百微米，并且可以将这些通道称为“微通道”。然而，应该理解，可以根据具有任意合适尺寸的公开实施例来形成该结构。
通道260的图案可以具有任意适当的布置，并且图5A-5C示出了一些实例。首先参考图5A，管芯505上的图案501包括许多在入口端流体贮存器582和出口端流体贮存器586之间延伸的通道560(由金刚石结构550隔开)。入口端流体贮存器582包括流体入口583，而出口端流体贮存器586包括流体出口587。可以将流体通过入口583引入到入口端流体贮存器582，该流体流经通道560并穿过管芯505(由此带走了管芯上的电路所产生的热量)，并且进入出口端流体贮存器586。然后，流体可以通过出口587流出并且可能通过闭合回路流体冷却系统进行再循环，这将在下面介绍。
在图5A的实施例中，通道560的图案501基本覆盖了管芯505的部分。然而，在其它实施例中，通道可以在管芯的特定部分上延伸，例如管芯上的“热点”，其中该管芯的其它部分可以没有通道，并且图5B示出了这种实施例的实例。参考图5B，管芯505上的通道的图案502包括具有入口583的入口端流体贮存器582和具有出口587的出口端流体贮存器586。延伸在入口端流体贮存器582和和出口端流体贮存器586之间的是通道560(其中通道560的壁的至少部分包括金刚石结构)。然而，通道560穿过管芯505的对应于“热点”589a、589b和589c的部分，而管芯505的其它部分没有通道。
在图5A和图5B的实施例中，设置在管芯上的通道的图案包括入口端流体贮存器和出口端流体贮存器。然而，在其它实施例中，可以将入口端流体贮存器和出口端流体贮存器(以及流体入口和出口)设置在另一个部件(例如，盖板、集成散热器等)上，并由此，这些元件可以不形成在管芯上。例如，图5C示出了这样的实施例。参考图5C，管芯505上的通道的图案503包括许多延伸穿过管芯的通道560(由金刚石结构550隔开)。通道560基本延伸了管芯的长度，并且通道的图案不包括入口端流体贮存器和出口端流体贮存器。
现在返回图1，可以将衬底切割成单个的管芯，如方框160所述。这在图2H中示出，该图示出对衬底210的剩余部分单一化后的管芯205a。管芯205a包括可以形成用于管芯的流体冷却系统的部分的通道260的图案。再次，如上所述，虽然为了便于说明图2A-2G仅示出了两个管芯，但是衬底210可以包括任意期望数量(例如，几百个)的管芯的电路(和通道260)。
如图1的方框170所述，可以将盖板附着到管芯上。这在图2I中示出，该图示出了盖板270，其已经附着到管芯205a，从而形成集成电路器件200。盖板270设置在通道260(和管芯205a的衬底210)上以形成闭合的流体通路。盖板可以由任意的材料构成，并且具有任意适当的形状和结构，这能够和金刚石结构250的上端(以及管芯衬底210的向上延伸的部分218)形成密封。可以用来构成盖板270的材料包括例如金刚石、硅、玻璃、金属、陶瓷等。可以使用任何适当的粘接技术将盖板270附着到管芯205a上。例如，可以使用扩散粘结、附着粘结，或者使用再流焊工艺将盖板附着到管芯上。
在一个实施例中，集成电路器件(例如，图2I中的器件200)可以附着到封装衬底(或者可选地，附着到下一级部件，例如母板或者其它印刷电路板)。例如，这在图6中示出，该图示出了装置600。装置600包括集成电路(IC)器件200，其具有根据公开的实施例中的任意一个形成的通道260。装置600还包括封装衬底(或者其它板)610，并且IC器件200设置在该衬底610上。IC器件200通过互联618的阵列(例如，导电凸块或柱等)电耦合于封装衬底610的第一面611，互联618的阵列与设置在衬底的第一面611上的互联的相应阵列(例如，导电连接盘、焊盘、凸块或柱等)结合。也可以将一层底部填料(图中未示出)沉积在IC器件200和衬底610之间。衬底610将来自互联618的信号线路路由到设置在衬底610的相对第二面612上的互联619的阵列(例如，导电凸块，柱或者引脚等)。可以使用互联619将装置600电(和机械)耦合到下一级部件(例如，母板或者其它电路板)。另外，装置600可以包括流体入口683和流体出口687以将该装置与流体冷却系统耦合，这种流体冷却系统如图7所示并且将在下面对其进行介绍。这种流体冷却系统的部分可以设置在封装衬底610的部分上和/或在下一级部件(例如，母板或者其它板)上。
接着参考图7，其示出了集成电路器件(例如，图6的装置600或者图2I的器件200)的流体冷却系统700的实施例。该流体冷却系统700包括管芯705或者其它热源，并且该管芯与微通道热交换器710热耦合。在一个实施例中，微通道热交换器710包括许多设置在管芯上并且具有由金刚石构成的壁的通道，这些通道是根据上述任意实施例形成的。流体供应管路720耦合到微通道热交换器710的入口，而流体回流管路730耦合到微通道热交换器的出口。回流管路730耦合到另一个热交换器740的入口，而该热交换器包括与供应管路720耦合的出口。冷却系统700还包括设置在供应管路720(或在某个其它位置，例如回流管路730)中的泵750以使冷却流体通过冷却系统循环(大量流体运动的方向由箭头一般性地表示)。
在一个实施例中，微通道热交换器710、流体供应管路720、流体回流管路730、热交换器740以及泵750形成了闭合回路流体冷却系统。在泵750产生的压力下，促使冷却流体流入微通道热交换器710。在微通道热交换器710中，冷却流体接收管芯705所产生的热量，从而使管芯冷却。然后，经加热的流体通过回流管路730流到热交换器740，其将来自流体的热量排放到周围环境中，以此冷却流体。然后，经冷却的流体返回到供应管路720并回流到微通道热交换器710。在一个实施例中，流体冷却系统700的至少一些(或者可能全部)的部件，例如流体供应管路720和回流管路730、热交换器740和泵750，可以设置在与管芯705和微通道热交换器710相同的板(或者其它衬底或部件)上。正如读者所理解的那样，以上所述的流体冷却系统700只是流体冷却系统的一个实例，并且此外，公开的实施例可以应用其它类型的冷却系统。
参考图8，其示出了计算机系统800的实施例。计算机系统800包括耦合了多个部件的总线805。总线805用来代表一条或多条总线的集合，例如系统总线、外围部件接口(PCI)总线、小型计算机系统接口(SCSI)总线等，其将系统800的部件互联。为了便于理解，将这些总线用单个总线805代表，并且应该理解的是，系统800并不因此受限。本领域一般技术人员将会理解，该计算机系统800可以具有任何适当的总线架构并且可以包括任意数量和组合方式的总线。
处理器件(或者多个器件)810与总线805耦合。该处理器件810可以包括任何适当的处理器件或系统，包括微处理器(例如，单核或多核处理器)、网络处理器、专用集成电路(ASIC)，或者现场可编程门阵列(FPGA)，或者类似器件。应该理解，虽然图8只示出了单个处理器件810，但是计算机系统800可以包括两个或多个处理器件。
计算机系统800还包括耦合于总线805的系统存储器820，该系统存储器例如包括任何适当类型和数量的存储器，例如静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)，或者双数据率DRAM(DDRDRAM)。在计算机系统800运行的过程中，操作系统和其它应用程序可以驻留在该系统存储器820中。
计算机系统800可以还包括与总线805耦合的只读存储器(ROM)830。该ROM 830可以存储处理器件810的指令。系统800也可以包括与总线805耦合的存储器件(或多个器件)840。该存储器件840包括任何适当的非易失性存储器，例如硬盘驱动器。操作系统和其它程序可以储存在该存储器件840中。此外，用来存取可移动存储介质的器件850(例如，软盘驱动器或者CD ROM驱动器)可以与总线805耦合。
计算机系统800还可以包括一个或多个与总线805耦合的I/O(输入/输出)设备860。常用的输入设备包括键盘、指点器(例如鼠标)以及其它数据输入设备，而常用的输出设备包括视频显示器、打印设备以及音频输出设备。应该意识到，这些只是几个可以与计算机系统800耦合的I/O设备的类型的实例。
计算机系统800可以还包括与总线805耦合的网络接口870。该网络接口870包括能够将系统800与网络(例如网卡)耦合的任意适当的硬件、软件或者硬件和软件的组合。该网络接口870可以通过任何适当的诸如无线、铜导线、光纤或者他们的组合等介质建立与网络(或多个网络)的链接，其通过任何适当的协议，例如TCP/IP(传输控制协议/网际协议)、HTTP(超文本传输协议)以及其它协议支持信息的交换。
应该理解的是，图8所示的计算机系统800用来表示该系统的示例性实施例，并且该系统还可以包括很多附加部件，为了清楚和便于理解将其省略。例如，系统800可以包括DMA(直接内存存取)控制器、与处理器件810相关的芯片组、附加存储器(例如，高速缓冲存储器)以及附加信号线和总线。同样应该理解，计算机系统800可以不包括图8所示的所有部件。该计算机系统800可以包括任意类型的计算设备，例如台式计算机、笔记本电脑、服务器、手持计算设备(例如，个人数字助理，或PDA)、无线通讯设备、娱乐系统等。
在一个实施例中，计算机系统800包括根据上述任意实施例构造的部件。例如，系统800的处理器件810可以包括具有通道的管芯，如上所述，这些通道具有由金刚石构成的壁。这些通道可以形成用来冷却处理器件810的流体冷却系统的部分。然而，应该理解，系统800的其它部件(例如，网络接口870等)可以包括根据任意公开的实施例所形成的器件。
前面的具体说明和附图都只是说明性的而非限制性的。前面提供的主要是为了清楚而深刻地理解所公开的实施例，并且不应从中理解出不必要的限制。在不偏离公开的实施例的精神和所附权利要求的范围的情况下，本领域的技术人员可以设计出许多针对此处所述实施例的添加、删除和修改以及可选的布置。

Claims (28)

1、一种方法，包括：
在衬底上形成沟槽，所述衬底由半导体材料构成；
在该沟槽中形成热传导结构，所述热传导结构由金刚石或者类金刚石材料构成；以及
去除所述衬底的邻近所述热传导结构的部分以形成通道，所述热传导结构形成所述通道的壁。
2、权利要求1所述的方法，其中所述热传导结构的一部分嵌在所述衬底中。
3、权利要求1所述的方法，其中所述通道的壁由所述衬底提供。
4、权利要求1所述的方法，其中所述半导体材料包括硅。
5、权利要求1所述的方法，其中所述类金刚石材料包括类金刚石碳。
6、权利要求1所述的方法，其中在所述沟槽中形成热传导结构包括：
在所述沟槽的表面上形成晶种层；以及
使用化学气相沉积(CVD)工艺从所述晶种层生长金刚石。
7、权利要求6所述的方法，其中所述晶种层包括许多设置在所述沟槽表面上的金刚石颗粒。
8、权利要求6所述的方法，其中所述晶种层包括所述沟槽表面上的粗糙化的部分。
9、一种方法，包括：
在晶片的一面形成许多沟槽，所述晶片包括硅；
在所述沟槽的表面上形成多个成核位置；
从所述成核位置生长金刚石以在所述沟槽中形成金刚石结构；
去除所述衬底的部分以形成许多通道，其中每个通道的至少一个壁由所述金刚石结构中的一个提供。
10、权利要求9所述的方法，其中每个金刚石结构的一部分嵌在所述晶片中。
11、权利要求9所述的方法，其中每个通道的至少一个下壁包括所述晶片。
12、权利要求9所述的方法，还包括在所述晶片的相对面上为许多集成电路管芯形成电路。
13、权利要求12所述的方法，其中所述电路在所述金刚石结构形成之后形成。
14、权利要求12所述的方法，其中所述电路在所述沟槽形成之前形成。
15、权利要求12所述的方法，还包括将所述晶片切割成许多集成电路管芯。
16、权利要求15所述的方法，还包括将盖板附着到所述集成电路管芯中的一个，所述盖板覆盖形成在所述一个管芯上的所述通道。
17、权利要求9所述的方法，其中在所述沟槽的表面上形成多个成核位置包括：
在所述沟槽中沉积浆液，所述浆液含有分散在溶剂中的金刚石颗粒；
摇动所述浆液以促进所述金刚石颗粒附着到所述沟槽表面；以及
蒸发所述溶剂，留下附着到所述沟槽表面的金刚石颗粒。
18、权利要求9所述的方法，其中在所述沟槽的表面上形成多个成核位置包括使所述沟槽表面上的至少部分粗糙。
19、权利要求18所述的方法，其中使用深度反应离子蚀刻(DRIE)工艺来使所述沟槽表面粗糙。
20、权利要求9所述的方法，其中使用化学气相沉积(CVD)工艺从所述成核位置生长所述金刚石。
21、一种器件，包括：
由硅构成的管芯，所述管芯具有设置在前面上的电路；
设置在所述管芯的相对的背面上的许多通道，其中每个所述通道的壁由许多金刚石结构中的一个提供；以及
附着到所述管芯的盖板，所述盖板覆盖所述通道。
22、权利要求21所述的器件，其中所述通道中的每一个的壁由硅管芯提供。
23、权利要求21所述的器件，其中所述金刚石结构嵌在所述硅管芯中。
24、一种系统，包括：
板；
设置在所述板上的存储器件；
设置在所述板上并且与所述存储器件耦合的处理器件，所述处理器件包括其中在正面上设置电路并且在相对的背面上设置许多通道的管芯，其中所述通道中的每一个的壁由许多金刚石结构中的一个提供，所述处理器件还包括附着到所述管芯并且覆盖所述通道的盖板；以及
与所述许多通道耦合的闭合回路流体冷却系统。
25、权利要求24所述的系统，其中所述通道的每一个的壁由所述管芯提供，所述管芯包括硅。
26、权利要求24所述的系统，其中所述金刚石结构嵌在所述管芯中。
27、权利要求24所述的系统，其中所述许多通道包括图案，其包括与所述闭合回路流体冷却系统耦合的流体入口和与所述流体冷却系统耦合的流体出口。
28、权利要求27所述的系统，其中所述闭合回路流体冷却系统包括：
耦合于所述流体入口的流体供应管路；
耦合于所述流体出口的流体回流管路；
耦合于所述供应管路和回流管路中的每一个的热交换器；以及
使冷却的流体移动通过所述闭合回路流体冷却系统的泵。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593314A (zh) * 2011-01-13 2012-07-18 吴耀铨 散热基板
CN103168339A (zh) * 2010-09-13 2013-06-19 法国甫托尼公司 具有纳米金刚石层的电子倍增器设备
WO2013091142A1 (zh) * 2011-12-21 2013-06-27 武汉飞恩微电子有限公司 用于髙功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
CN108682662A (zh) * 2018-05-21 2018-10-19 北京科技大学 一种超高热流密度散热用金刚石微通道热沉的制备方法
CN109068538A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 西安交通大学 一种基于金刚石微流通道的液冷散热器结构及其制作方法
WO2022027222A1 (zh) * 2020-08-04 2022-02-10 华为技术有限公司 多芯片堆叠封装、电子设备及制备方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7323111B1 (en) * 2004-01-30 2008-01-29 Metadigm Llc Angle control of multi-cavity molded components for MEMS and NEMS group assembly
JP5220049B2 (ja) * 2010-03-09 2013-06-26 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
FR3001466B1 (fr) * 2013-01-29 2016-05-27 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'elements en diamant monocristallin ou a tres faible densite de joints de grain de tailles micro, submicro ou nanometriques
JP5534067B1 (ja) * 2013-03-06 2014-06-25 日本電気株式会社 電子部品、および電子部品冷却方法
US9982664B2 (en) * 2015-07-31 2018-05-29 Tel Fsi, Inc. Systems and methods for metering a dose volume of fluid used to treat microelectronic substrates
GB201621690D0 (en) 2016-12-20 2017-02-01 Element Six Tech Ltd A heat sink comprising synthetic diamond material
WO2019226850A1 (en) * 2018-05-25 2019-11-28 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Diamond on nanopatterned substrate
CN109518160B (zh) * 2018-12-26 2021-10-01 深圳市爱能森科技有限公司 一种表面处理工艺
CN113267082B (zh) * 2021-04-19 2022-03-04 北京科技大学 一种歧管式全金刚石微通道散热器的制备方法
CN113257757B (zh) * 2021-05-21 2022-11-04 北京大学 一种硅基扇出型封装结构及其制备方法
CN117642840A (zh) * 2021-06-03 2024-03-01 洛桑联邦理工学院 金刚石装置或结构以及用于生产金刚石装置或结构的方法
CN117219518B (zh) * 2023-11-07 2024-04-23 之江实验室 微流道基板及其制造方法、晶上封装结构及其制造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642779A (en) * 1909-06-30 1997-07-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Heat sink and a process for the production of the same
US5126206A (en) * 1990-03-20 1992-06-30 Diamonex, Incorporated Diamond-on-a-substrate for electronic applications
US5124179A (en) * 1990-09-13 1992-06-23 Diamonex, Incorporated Interrupted method for producing multilayered polycrystalline diamond films
DE69531390T2 (de) * 1994-11-30 2004-05-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrat, Halbleiteranordnung, Anordnung für Elementmontage
DE19514548C1 (de) * 1995-04-20 1996-10-02 Daimler Benz Ag Verfahren zur Herstellung einer Mikrokühleinrichtung
JP4048579B2 (ja) * 1997-08-28 2008-02-20 住友電気工業株式会社 冷媒流路を含む熱消散体とその製造方法
US5955781A (en) * 1998-01-13 1999-09-21 International Business Machines Corporation Embedded thermal conductors for semiconductor chips
US6117797A (en) * 1998-09-03 2000-09-12 Micron Technology, Inc. Attachment method for heat sinks and devices involving removal of misplaced encapsulant
US6521149B1 (en) * 2000-06-06 2003-02-18 Gerald T. Mearini Solid chemical vapor deposition diamond microchannel plate
CN1365169A (zh) 2001-06-21 2002-08-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 有源大通道金刚石厚膜热沉及制备方法
US20030183368A1 (en) * 2002-04-02 2003-10-02 Paradis Leo Richard Diamond heat sink
US7126822B2 (en) * 2003-03-31 2006-10-24 Intel Corporation Electronic packages, assemblies, and systems with fluid cooling
US7109581B2 (en) * 2003-08-25 2006-09-19 Nanoconduction, Inc. System and method using self-assembled nano structures in the design and fabrication of an integrated circuit micro-cooler
US6919231B1 (en) * 2004-03-24 2005-07-19 Intel Corporation Methods of forming channels on an integrated circuit die and die cooling systems including such channels

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103168339A (zh) * 2010-09-13 2013-06-19 法国甫托尼公司 具有纳米金刚石层的电子倍增器设备
CN102593314A (zh) * 2011-01-13 2012-07-18 吴耀铨 散热基板
WO2013091142A1 (zh) * 2011-12-21 2013-06-27 武汉飞恩微电子有限公司 用于髙功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
CN103988295A (zh) * 2011-12-21 2014-08-13 武汉飞恩微电子有限公司 用于高功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
CN103988295B (zh) * 2011-12-21 2016-08-17 南京皓赛米电力科技有限公司 用于高功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
CN108682662A (zh) * 2018-05-21 2018-10-19 北京科技大学 一种超高热流密度散热用金刚石微通道热沉的制备方法
CN108682662B (zh) * 2018-05-21 2020-05-19 北京科技大学 一种超高热流密度散热用金刚石微通道热沉的制备方法
CN109068538A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 西安交通大学 一种基于金刚石微流通道的液冷散热器结构及其制作方法
WO2022027222A1 (zh) * 2020-08-04 2022-02-10 华为技术有限公司 多芯片堆叠封装、电子设备及制备方法

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