CN108321131A - 具有高效散热结构的集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有高效散热结构的集成电路，其包括：表面设有衬底焊盘的第一衬底、设于第一衬底之上的半导体衬底、连接第一衬底的衬底焊盘和半导体衬底的底面的连接件、以及设于半导体衬底上的芯片，其中，所述半导体衬底包括设于芯片下部的绝缘层以及位于绝缘层下部的支撑衬底；所述支撑衬底上设有若干个阵列排列的贯穿通孔，各贯穿通孔交错分布且相互贯通，使支撑衬底形成蜂巢结构。本申请通过创新性的将半导体衬底的支撑衬底制成蜂巢结构，蜂巢结构上的各贯穿通孔相互贯通，可将位于半导体衬底上部的芯片所产生的热量迅速传递到边缘，以起到绝佳的散热效果。

Description

具有高效散热结构的集成电路

技术领域

本发明涉及微电子封装技术，具体是一种具有高效散热结构的集成电路。

背景技术

随着微电子芯片高速度、高密度、高性能的发展，散热管理成了微系统封装中的一个非常重要的问题。在半导体晶片上制造的大规模集成电路芯片中，电子信号由电流携带通过导体和晶体管。在集成电路芯片中由电流携带的能量以热量的形式沿电流流过集成电路的路径部分耗散。在集成电路中生成的热量P是动态功率PD和静态功率PS之和：

P=PD+PS=ACV2f+VIleak

其中A是栅极活性因数，C是全部栅极的总电容负载，V2是峰到峰电源电压摆动，f是频率，并且Ileak是泄漏电流。静态功率项PS=VIleak是由于泄漏电流Ileak耗散的静态功率。动态功率项PD=ACV2f是从集成电路的电容负载的充电和放电耗散的动态功率。

集成电路芯片的另一特性是芯片上温度的不均匀分布。越来越多的功能块集成在片上系统SOC设计的单芯片中，这样，较高的功率密度块产生不均匀的温度分布，并在集成电路芯片上导致“热点或过热点”，也称为“热块或过热块”。过热点能够导致跨芯片约5℃到大致30℃的温差。

现有技术中，一般是通过散热器、散热片和散热管来增强IC封装的热性能，另外，还有一种方法是将高导热率罩盖直接附加到芯片的后侧，从而改善散热。但是现有的这些方法在实践中，热点被定位的芯片前侧（例如，接近晶体管切换发生处）必须用于布线，并且在连接到散热装置之前，在操作期间生成的热必须通过集成电路芯片的衬底的整个厚度引出到它的底侧，因此散热效率低下。

为此，一篇申请号为201080065821.3的发明专利，公开了一种集成电路器件，其包括具有顶面的衬底，该顶面包括衬底焊盘；以及包括半导体衬底的贯穿衬底通孔芯片，半导体衬底包括具有有源电路的顶部半导体表面和底表面。顶部半导体表面包括在衬底顶表面上耦合到衬底焊盘的结合连接器。多个贯穿衬底通孔（TSV）包括从顶侧半导体表面延伸到凸出TSV尖端的内部金属芯，该TSV尖端从底表面向外延伸。多个TSV的至少一个是伪TSV，伪TSV具有其凸出TSV尖端，该凸出TSV尖端没有到其上的任何电气连接，并且提供另外表面积从而增强从TSV芯片的底侧散热。该方案虽然在一定程度上减轻了集成电路芯片的“热点或过热点”的现象的发生，但是其产生了另一个尖端——伪TSV的凸出TSV尖端，散热时，多个伪TSV的多个凸出TSV尖端之间形成进一步的热点，尤其是在集成电路芯片被二次封装（例如安装罩盖）之后，多个伪TSV的多个凸出TSV尖端之间的热量久久不能散发，进而导致整个集成电路器件的散热效率低下。另外，多个伪TSV的多个凸出TSV尖端均是固体材料，相邻凸出TSV尖端之间以及贯穿衬底通孔均存在空气间隙，空气导热性能极差，严重影响传热效率。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种具有高效散热结构的集成电路，对现有的集成电路芯片结构进行改进，将其半导体衬底中的贯穿通孔的贯穿结构进行设计，同时对贯穿通孔进行填充，降低集成电路芯片的“热点或过热点”的现象的发生，并大大提高传热效率。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种具有高效散热结构的集成电路，包括：表面设有衬底焊盘的第一衬底、设于第一衬底之上的半导体衬底、连接第一衬底的衬底焊盘和半导体衬底的底面的连接件、以及设于半导体衬底上的芯片，其中，所述半导体衬底包括设于芯片下部的绝缘层以及位于绝缘层下部的支撑衬底；所述支撑衬底上设有若干个阵列排列的贯穿通孔，各贯穿通孔交错分布且相互贯通，使支撑衬底形成蜂巢结构。通过创新性的将半导体衬底的支撑衬底制成蜂巢结构，蜂巢结构上的各贯穿通孔相互贯通，可将位于半导体衬底上部的芯片所产生的热量迅速传递到边缘，以起到绝佳的散热效果。

考虑到半导体衬底作为支撑芯片的使用用途，所述半导体衬底由贯穿通孔分割为多个十二面体结构，半导体衬底的横截面由多个阵列排列的五边形构成。其中，十二面体结构可以是正十二面体（由12个正五边形所组成），也可由非正五边形实现的非正十二面体实现。其中，12个正五边形最适合模拟球形的设计，因此，这里采用十二面体结构不仅保障了相邻十二面体结构之间具有足够的间隙构成贯穿通孔，而且还保证了其上表面作为支撑芯片的使用用途，同时还是作为制备工艺方面的考量。

此外，实际使用中，贯穿通孔中的空气导热性能较差，同样影响了传热效率，为此，本发明还对贯穿通孔进行填充，在制作半导体衬底过程中，首先采用水热法在基底上生长蜂窝结构的支撑衬底（由衬底材料来确定基底），然后在支撑衬底上注入离子形态的散热材料，也即将贯穿通孔内填充有高导热的散热材料。

其中的散热材料可以是现有技术中散热系数较高的材料，也可以是自行设计的散热材料。本申请中，优选的一种方案是：所述散热材料包括按照重量份计算的如下组分：石墨烯杂化粉体10-15份、第二溶剂55-80份、高分子聚合物50-70份以及附加剂8-10份；其中石墨烯杂化粉体的含量满足7.5wt%-11.7wt%；其中，石墨烯杂化粉体是由石墨烯混合粉在第一溶剂中超声共混后进行干燥而制成的，石墨烯混合粉包括如下按照重量份计算的组分：石墨烯15-20份、氧化石墨烯2-4份和纳米陶瓷5-8份。

本发明通过创新性的将半导体衬底的支撑衬底制成蜂巢结构，蜂巢结构上的各贯穿通孔相互贯通，可将位于半导体衬底上部的芯片所产生的热量迅速传递到边缘，以起到绝佳的散热效果。此外，采用本发明的蜂巢结构可大大减小半导体衬底的厚度，而且无需背面减薄复杂工艺，大大降低了超薄半导体衬底的生产难度。此外，蜂巢结构的半导体衬底，更进一步提高了整体的柔韧性，受外力冲击引起的应力也大大减小，增强了整体的强度。此外，本发明将石墨烯、氧化石墨烯与纳米陶瓷材料共混以制备石墨烯杂化粉体，并以较高的含量比掺杂到相应的高分子聚合物中作为散热材料，制备石墨烯杂化粉体过程中，是将石墨烯、氧化石墨烯、纳米陶瓷通过溶剂超声混合过程形成在微观上具有网状结构的石墨烯杂化粉体，其具有较低的界面热阻，且在溶液中有较好的溶解性和分散性，使其在与高分子聚合物以及溶剂中具有高的堆砌程度，从而更容易发挥石墨烯、以及Al2O3本征的特性，从而获得高导热的散热材料。

附图说明

图1为本发明的实施例在衬底上包含TSV芯片的IC器件的侧视图；

图2为本发明的一具体实施方式中的半导体衬底的支撑衬底的立体放大示意图；

图3为本发明的图2中的半导体衬底的支撑衬底的俯视放大示意图；

图4为本发明的图2中的半导体衬底的支撑衬底的正视放大示意图；

图5为图4中的A-A视图；

图6为本发明的图2中的半导体衬底的支撑衬底的侧视放大示意图；

图7为本发明的另一具体实施方式中的半导体衬底的支撑衬底的立体放大示意图；

图8为本发明的图7中的半导体衬底的支撑衬底的俯视放大示意图；

图9为本发明的图7中的半导体衬底的支撑衬底的正视放大示意图；

图10为图9中的A-A视图；

图11为本发明的图7中的半导体衬底的支撑衬底的侧视放大示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体的，本发明一种具有高效散热结构的集成电路，参见图1，包括：表面设有衬底焊盘的第一衬底100、设于第一衬底100之上的半导体衬底200、连接第一衬底100的衬底焊盘和半导体衬底200的底面的连接件300、以及设于半导体衬底200上的芯片。第一衬底100可以包含各种其它衬底，例如有机衬底、陶瓷衬底、硅衬底或硅中介板（siliconinterposer）等等。本实施例中，第一衬底100被显示为底部具有球栅阵列的（BGA）101的印刷电路板（PCB）衬底，第一衬底100的顶部具有衬底焊盘102，衬底焊盘102通过连接件300电性连接到半导体衬底200及其上的芯片。半导体衬底200可以包含各种衬底，例如含硅衬底（例如块硅衬底）、硅锗、碳化硅、GaN或绝缘体上硅（SOI）衬底。

本申请中，半导体衬底200包括设于芯片400下部的绝缘层210以及位于绝缘层210下部的支撑衬底220；支撑衬底220上设有若干个阵列排列的贯穿通孔221，各贯穿通孔221交错分布且相互贯通，使支撑衬底220形成蜂巢结构。通过创新性的将半导体衬底200的支撑衬底220制成蜂巢结构，蜂巢结构上的各贯穿通孔221相互贯通，可将位于半导体衬底200上部的芯片400所产生的热量迅速传递到边缘，以起到绝佳的散热效果。

参见图2-图6，考虑到半导体衬底200作为支撑芯片400的使用用途，以及方便制作，本实施例中介绍的半导体衬底200是由贯穿通孔221分割为多个十二面体结构，半导体衬底200的横截面由多个阵列排列的五边形构成。其中，十二面体结构可以是正十二面体（由12个正五边形所组成），也可由非正五边形实现的非正十二面体实现。其中，本实施例中的十二面体结构为正十二面体，或者说是类正十二面体（接近正十二面体）。

图2示出了半导体衬底的支撑衬底的立体放大示意图，多个十二面体结构阵列排列，由图3的俯视放大示意图以及图5中的截面视图可以看出，相邻十二面体结构之间具有贯穿通孔221，而在图2的立体图中，可以看出该贯穿通孔221是相互贯通的，这样，就可以迅速把中央的热量分散到周侧。

采用类正十二面体结构，12个正五边形（或者类正五边形，接近正五边形）最适合模拟球形的设计，因此，这里采用十二面体结构不仅保障了相邻十二面体结构之间具有足够的间隙构成贯穿通孔221，而且还保证了其上表面作为支撑芯片400的使用用途，同时还是作为制备工艺方面的考量——十二面体的蜂窝结构更容易生长。

现有先进的封装技术要求芯片的厚度不断减薄，已制作器件的半导体衬底200的背面减薄是封装制造过程中的极为重要的工序，减薄后的芯片可提高热发散效率、机械性能、电性能、减小芯片封装体积，减轻划片加工量。以硅衬底为例，目前，直径200mm的已制作器件的硅衬底可以被减薄至0.12-0.15mm。硅衬底上电路层的有效厚度一般为5-10μm，为保证其功能，并有一定的支撑厚度，因此硅衬底减薄的极限厚度为20-30μm。目前市场上直径300mm的硅衬底的平均厚度为775μm，直径200mm的硅衬底的平均厚度为725μm，如此厚的衬底是为保证在芯片制造、测试、运送过程中有足够的强度，因此，在电路层制作完成后，需要对硅衬底进行背面减薄，衬底越薄，其柔韧性越好，受外力冲击引起的应力也越小。半导体衬底200背面减薄工艺一般包括超精密磨削、研磨、抛光、腐蚀等复杂的过程。而采用本发明的结构，直接将半导体衬底200的支撑衬底220生长成为蜂巢结构（可以采用水热法），然后将支撑衬底220的表面制作绝缘层210即可获得整个半导体衬底200。因此，采用本发明的结构可大大减小半导体衬底200的厚度，而且无需背面减薄复杂工艺，大大降低了超薄半导体衬底200的生产难度。此外，蜂巢结构的半导体衬底200，更进一步提高了整体的柔韧性，受外力冲击引起的应力也大大减小，增强了整体的强度。

当然图2-图6为一种理想的状态，将支撑衬底无限薄化，使其只有一层，而在实际生长支撑衬底的过程中，支撑衬底一般是多层的结构，参见图7-图11，图7示出了半导体衬底的支撑衬底的立体放大示意图，多个十二面体结构阵列排列，由图8的俯视放大示意图以及图10中的截面视图可以看出，相邻十二面体结构之间具有贯穿通孔221，而在图8的立体图中，可以看出该贯穿通孔221是相互贯通的，这样，就可以迅速把中央的热量分散到周侧。实际实验中，实际生长的支撑衬底厚度可达μm 级别，例如5-10μm，然而，考虑衬底的支撑功能，可将支撑衬底的厚度控制在20-50μm。

此外，因为集成电路常常由多个材料构成，例如衬底、绝缘层、连接件均采用不同的材料，而由于使用的材料性质差异很大，热膨胀系数不一样，组合在一起时就会产生应力，该应力不仅会使不同材料间产生离层，影响产品可靠性，还会使芯片产生弯曲。硅晶格扭曲大量的模拟实验表明，对于本发明的封装结构，设置如上所述的蜂巢结构的支撑衬底，与常规额外设置的应力释放槽（例如网状应力释放槽）相比，本申请能够避免集成电路使用时温度变化以及外力作用应力矢量的叠加，从而能够有效避免硅晶格的扭曲，最大幅度的避免了应力对集成电路性能的影响。此外，为了进一步降低应力，支撑衬底220的底部的贯穿通孔还可开设为倒锥形结构。

此外，实际使用中，贯穿通孔221中的空气导热性能较差，同样影响了传热效率，为此，本发明还对贯穿通孔进行填充，在制作半导体衬底200过程中，首先采用水热法在基底上生长蜂窝结构的支撑衬底220（由衬底材料来确定基底），支撑衬底220可以是含硅衬底（例如块硅衬底）、硅锗、碳化硅、GaN或绝缘体上硅（SOI）衬底）等等，然后在支撑衬底220上注入离子形态的散热材料，也即将贯穿通孔内填充有高导热的散热材料。散热材料可以是现有技术中散热系数较高的材料，也可以是自行设计的散热材料。本发明中，采用申请人自行设计的复合散热材料。

本发明将石墨烯、氧化石墨烯与纳米陶瓷材料共混以制备石墨烯杂化粉体，并以较高的含量比掺杂到相应的高分子聚合物中作为散热层。具体的，本申请的复合散热材料包括按照重量份计算的如下组分：石墨烯杂化粉体10-15份、第二溶剂55-80份、高分子聚合物50-70份以及附加剂8-10份；其中石墨烯杂化粉体的含量满足7.5wt%-11.7wt%；其中，石墨烯杂化粉体是由石墨烯混合粉在第一溶剂中超声共混后进行干燥而制成的，石墨烯混合粉包括如下按照重量份计算的组分：石墨烯15-20份、氧化石墨烯2-4份和纳米陶瓷5-8份。

具体的，本申请的复合散热材料的制备包括如下过程：

步骤1：首先制备石墨烯杂化粉体：首先将石墨烯、氧化石墨烯、纳米陶瓷按照如下重量份计算的组分混合：石墨烯15-20份、氧化石墨烯2-4份和纳米陶瓷5-8份，获得石墨烯混合粉，其中氧化石墨烯的重量份少于纳米陶瓷的重量份，且氧化石墨烯的重量份是石墨烯的重量份的1/5以下，纳米陶瓷的重量份是是石墨烯的重量份的2/5以下；其中，纳米陶瓷包括Al2O3纳米陶瓷和氮化铝(AlN)纳米陶瓷，且Al2O3纳米陶瓷的重量和氮化铝(AlN)纳米陶瓷的重量满足5：3；将石墨烯混合粉在第一溶剂（例如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲苯、丙酮等溶剂）中超声搅拌混合，使石墨烯混合粉的各粒子相互接触，并形成网状结构，其在高分子聚合物中的分散性和相互接触的状态有利于声子导热通道的形成；在室温下混合预设时间后，将所得的悬浊液升温使其溶剂挥发或者大部分挥发，获得石墨烯杂化材料，然后在真空烘箱（或者其他干燥或者烘干设备）内以预设温度烘干预设时间，将石墨烯杂化材料完全干燥，制成石墨烯杂化粉体。此过程是为了在溶液混合前进行表面处理，使制得的石墨烯杂化粉体在溶液中有较好的溶解性和分散性，另外将各材料制成粉体形式，更容易并方便与相应的高分子材料混合。其中，由于石墨烯在制备过程中表面会被氧化一部分，试验中将氧化石墨烯的重量份保持在石墨烯的重量份的1/5及以下，可保证超声共混后形成的网状结构更加完整。

石墨烯混合粉中，各组分的重量比优选满足：石墨烯：氧化石墨烯：纳米陶瓷=5：1：2，此种比例下的导热填料能使最终掺杂后的复合材料的导热性能获得最大的提升。

其中，石墨烯单独作为导热填料时，微观结构上其在聚合物基体内容易发生团聚现象，这是因为石墨烯层与层之间具有较强的范德华力，容易产生聚集，因此，为降低团聚现象的发生首先将将石墨烯、氧化石墨烯、纳米陶瓷进行杂化共混。石墨烯采用Hummers法和热还原法制备，首先由Hummers法制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯热还原为石墨烯。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性，氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布，因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。而微观上，氧化石墨烯的石墨层与层之间的间距变大，且其堆砌的更加疏松，这种疏松的结构可以使得其在超声共混中与其他分子接触，以形成网状结构。氧化石墨烯可由制备石墨烯的过程中获得。纳米陶瓷是介于固体与分子之间的具有纳米数量级（0.1～100nm）尺寸的亚稳态中间物质，其具有纳米微观结构和纳米效应（小尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应），可选用现有生产技术纯熟的Al2O3纳米陶瓷颗粒以及氮化铝(AlN)纳米陶瓷颗粒实现。

步骤2：将石墨烯杂化粉体10-15份、第二溶剂55-80份、高分子聚合物50-70份以及附加剂8-10份通过超声共混获得散热材料；其中石墨烯杂化粉体的含量满足7.5wt%-11.7wt%（石墨烯杂化粉体的重量占整个散热材料的7.5wt%-11.7wt%）。

此外，在制备石墨烯杂化粉体过程中，是将石墨烯、氧化石墨烯、纳米陶瓷通过溶剂超声混合过程形成在微观上具有网状结构的石墨烯杂化粉体，其具有较低的界面热阻，且在溶液中有较好的溶解性和分散性，使其在步骤2中与高分子聚合物以及溶剂中具有高的堆砌程度，从而更容易发挥石墨烯、以及Al2O3本征的特性，从而获得高导热散热材料。

为了实现完全共混，优选的超声共混过程如下：将第二溶剂的一部分和高分子聚合物在35-60℃进行搅拌溶解，冷却至室温得到高分子溶液；将石墨烯杂化粉体加入剩余的第二溶剂，进行超声搅拌24小时，得到悬浊液，然后将悬浊液和高分子溶液混合，在35-60℃进行搅拌预设时间（一般要超过30min），即可得到散热材料。

上述步骤中，第二溶剂和第一溶剂可以相同，也可以不同，优选使用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲苯或者丙酮等溶剂。附加剂可包括引发剂、分散剂、酯交换催化剂、消泡剂、乳化剂、过滤助剂等其中的一种或几种。

高分子聚合物可选LDPE（低密度聚乙烯，导热系数0.33）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯，导热系数0.29）、PA-6（尼龙6，导热系数0.36）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物，导热系数0.34）、HDPE（高密度聚乙烯，导热系数0.45-0.52）、POM（聚甲醛，导热系数0.40）、PA-1010（尼龙1010，导热系数0.36）或者Pitch（沥青，导热系数0.70），也可以选择其他需要填充的物料中，例如制备胶体，可将上述石墨烯杂化粉体填充到胶体材料中，例如制备涂料，可在附加剂中增加高分子粘结剂。

虽然根据现有的研究结果，混杂的导热填料所占整体的百分比越高，其导热性能也越大，本研究中也发现，在高分子聚合物加入的导热填料（石墨烯杂化粉体）超过一定比例，虽然得到的复合材料的导热系数大大提高，但同时其机械性能、加工性能则大大降低，例如将导热填料加入涂料作为散热用途时，当超过一定阈值，涂料自身的性质完全被改变，无法实现涂料的功能，导致无法实际进行工业应用。另外，研究表明，根据导热填料单一的物理参数来预测聚合物复合体系的导热性能是不可取的，聚合物和填料各种因素的综合效应决定了聚合物复杂体系的导热性能。因此，本发明通过大量的科学分析以及实际实验，以此实现了高分散性的石墨烯杂化粉体，且通过对石墨烯、氧化石墨烯和纳米陶瓷的配比进行大量的试验，以使制备的石墨烯杂化粉体在高分子聚合物内的堆砌程度达到最大，因而导热系数得到较大程度提高。并得出石墨烯杂化粉体的含量占总体含量处于7.5wt%-11.7wt%区间时，既不改变高分子聚合物本身的性能，而且还能最大限度的达到优异的导热性能。

本发明通过创新性的将半导体衬底的支撑衬底制成蜂巢结构，蜂巢结构上的各贯穿通孔相互贯通，可将位于半导体衬底上部的芯片所产生的热量迅速传递到边缘，以起到绝佳的散热效果。此外，采用本发明的蜂巢结构可大大减小半导体衬底的厚度，而且无需背面减薄复杂工艺，大大降低了超薄半导体衬底的生产难度。此外，蜂巢结构的半导体衬底，更进一步提高了整体的柔韧性，受外力冲击引起的应力也大大减小，增强了整体的强度。

使用本申请的方案时，预先制备好散热材料。然后挑选衬底材料，例如衬底材料是碳化硅，然后采用水热法在基底上生长蜂窝结构的支撑衬底，在支撑衬底的蜂窝结构上注入离子形态的散热材料，然后在支撑衬底的表面制作绝缘层即可实现。此外，

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有高效散热结构的集成电路，其特征在于，包括：表面设有衬底焊盘的第一衬底、设于第一衬底之上的半导体衬底、连接第一衬底的衬底焊盘和半导体衬底的底面的连接件、以及设于半导体衬底上的芯片；

其中，所述半导体衬底包括设于芯片下部的绝缘层以及位于绝缘层下部的支撑衬底；

所述支撑衬底上设有若干个阵列排列的贯穿通孔，各贯穿通孔交错分布且相互贯通，使支撑衬底形成蜂巢结构。

2.根据权利要求1所述的具有高效散热结构的集成电路，其特征在于：所述半导体衬底由贯穿通孔分割为多个十二面体结构，半导体衬底的横截面由多个阵列排列的五边形构成。

3.根据权利要求2所述的具有高效散热结构的集成电路，其特征在于：所述十二面体结构是正十二面体。

4.根据权利要求1-3任一所述的具有高效散热结构的集成电路，其特征在于：所述贯穿通孔内填充有高导热的散热材料。

5.根据权利要求4所述的具有高效散热结构的集成电路，其特征在于：所述散热材料包括按照重量份计算的如下组分：石墨烯杂化粉体10-15份、第二溶剂55-80份、高分子聚合物50-70份以及附加剂8-10份；其中石墨烯杂化粉体的含量满足7.5wt%-11.7wt%；其中，石墨烯杂化粉体是由石墨烯混合粉在第一溶剂中超声共混后进行干燥而制成的，石墨烯混合粉包括如下按照重量份计算的组分：石墨烯15-20份、氧化石墨烯2-4份和纳米陶瓷5-8份。

6.根据权利要求5所述的具有高效散热结构的集成电路，其特征在于：所述纳米陶瓷包括Al2O3纳米陶瓷和氮化铝纳米陶瓷，且Al2O3纳米陶瓷的重量和氮化铝纳米陶瓷的重量满足5：3。

7.根据权利要求5所述的具有高效散热结构的集成电路，其特征在于：所述石墨烯混合粉中，氧化石墨烯的重量份少于纳米陶瓷的重量份，且氧化石墨烯的重量份是石墨烯的重量份的1/5以下，纳米陶瓷的重量份是是石墨烯的重量份的2/5以下。

8.根据权利要求5所述的具有高效散热结构的集成电路，其特征在于：所述石墨烯混合粉中，各组分的重量比满足：石墨烯：氧化石墨烯：纳米陶瓷=5：1：2。