CN111769087A - 一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构，包括TSV转接板、GaN器件、壳体和电路板，其中TSV转接板设有输入微流道、输出微流道和导流结构，GaN器件装配于TSV转接板上且背面设有第一开放微流道，第一开放微流道水平方向的两侧分别通过导流结构与输入微流道和输出微流道导通；TSV转接板装配于壳体内且设有与输入微流道和输出微流道导通的流道，电路板设于壳体的侧壁顶部并与TSV转接板电气连接。本发明在提高GaN器件衬底微流道散热效能的同时不降低GaN器件体的机械强度、并解决GaN器件电气接地与异质集成问题。另外，本发明还提出了实现上述结构的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及微电子封装领域，更具体的涉及一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构及制作方法。
背景技术
GaN材料具有高功率密度、宽禁带、高导热率、高击穿场强和高电子饱和速度等特点，适合大功率、高频等应用，被广泛应用于雷达系统、通信系统、5G、新能源汽车等军事和商业领域。随着GaN器件应用发展，GaN HEMT器件的局部热流密度将超过1000W/cm2。若这些芯片内产生热量不能及时散出，将会影响芯片的使用性能，使其功能失效。
目前，GaN器件散热主要通过将芯片装置于铜钼载体、金刚石载体等高导热载体上，再装载至冷板散热器上，进行散热。这种方式属于被动式散热，热源至散热器之间的热传导路径热阻大，限制了终端散热器散热能力的发挥。近年来，学术界提出在GaN HEMT器件有源区表面制作石墨烯，或将GaN器件的衬底全替换或局部替换为金刚石等高导热衬底的方式进行散热优化。这种方式，也属于被动散热，相比前者，热传导路径热阻大为降低，局部热点得到抑制，但是仍面临着如何将局限在芯片体尺度范围的高密度热流高效散出的问题，必须缩小短终端散热器至GaN器件体距离。
微流道散热技术是一种主动的散热方式，具有高散热效率、极低的热阻，有望成为解决大功率GaN器件散热需求的关键途径。2006年，美国海军实验室提出了采用微流道热沉对大功率GaN器件散热方案，利用导电胶或共晶键合工艺将GaN器件装配在制作有开放式平行槽Si、AlN、铜等衬底底面(开放槽道相对的一面)上，附以夹具闭合微流道热沉开放面，微流道宽度500±25μm、高度1.4±0.025mm、间距1mm，利用GaN器件有源层制作模拟热源对微流道散热效率进行测试分析，验证了平行槽道式微流道散热效率。但是，这种方案本质上是通过模块夹具和具有开放平行槽微流道构成的微流道热沉对分立GaN器件进行散热，热源距离散热微流道包括GaN器件衬底层，Si、AlN、铜等衬底开放式平行槽底至底面的距离，以及两者之间的粘接层，热传导路径长，同时未考虑GaN器件集成化需求。
近年来，业界已提出在高性能封装基板内嵌微流道对装配其上的大功率GaN器件进行散热，如北京大学研发了内嵌散热微流道的LTCC基板技术，演示了三种内嵌于LTCC基板的微流道结构的换热性能；四川省压电与声光技术研究所提出了在微波印制电路板内嵌微流道技术，演示了S波段10W连续波功率放大器模块的封装，在解决GaN器件集成同时进行散热。就高频电学表现而言，LTCC具有优秀的高频、高Q特性和高速传输特性，能耐高温、适应大电流的特点，是一种优秀的多芯片RF封装基板材料。但是，LTCC导热率仅有2-5W/m·K，而Si为150W/m·K，SiC为490W/m·K，与前述Si等平行槽道微流道散热技术方案相似，这导致装配其上的GaN器件热源区-也即是器件有源层至LTCC内嵌微流道之间路径存在较大热阻，散热效率难以提升，不能充分发挥微流道散热技术优点。而且，LTCC基板内嵌微流道尺寸、深宽比、最小间距等也难以进一步缩小以充分发挥微流道散热技术优势。2018年，厦门大学马盛林等提出了一种内嵌微流道的TSV转接板，用于GaN器件等2.5D集成与散热，演示了基于内嵌微流道TSV转接板的2-6GHz GaN功放模块，展示了400W/cm2的散热能力。与LTCC内嵌微流道技术相比，TSV转接板内嵌微流道不论是GaN器件热源至散热微流体之间的热阻还是微流道特征尺寸等都有大幅提升。
但是，随着GaN器件应用水平发展，热流密度上升，热源区至散热微流体路径上的热阻急需进一步缩小。2015年美国Raytheon研究团队提出了利用键合工艺闭合GaN器件金刚石衬底内嵌开放式微流道和硅衬底内嵌微流道的技术路线，进一步降低GaN器件有源区至散热微流体的热阻、提高微流体散热效能。但是，该方案首先需要解决GaN-On-Diamond工艺问题，不论是直接在金刚石衬底上生长GaN器件层还是通过转移技术将GaN器件层转移至金刚石衬底上，与SiC基GaN器件或Si基GaN器件相比，此技术路线本身难度大，不成熟。其次是在金刚石衬底上制作微槽道，以及其与具有硅微流道基板键合工艺，不论是直接键合还是采用焊料键合，均面临热应力问题，技术复杂，难度大。2016年Lockheed Martin研发团队提出局部减薄GaN器件有源区的SiC衬底，SiC衬底厚度为100μm，有源区刻蚀减薄至30μm，在其下装配分流歧管式散热器，工作时歧管式散热器正对悬空的SiC衬底喷射冷却工质，演示试验显示可将GaN单片微波集成电路放大器的增益提高4dB以上，其最大输出功率提高了8dB以上，并提高了3％至5％的功率。该方案中，GaN器件有源层衬底局部减薄，周围边框键合至歧管式散热器上，键合工艺难度降低，但是局部减薄的GaN器件有源层悬空设置，工作时冷却工质垂直悬空面喷射，悬空薄膜上的GaN器件有源区将面临性能退化与可靠性风险，需要在悬空薄膜厚度、冷却工质喷射速度、器件性能之间协同设计，难以进一步缩小GaN器件有源层与冷却工质之间距离。而且，与前述方案类似，此种方案只适合单片GaN器件散热，不能满足GaN器件集成尤其是与异质微电子芯片集成需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构及制作方法。
为了实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构，所述一体化结构包括
TSV转接板，所述TSV转接板的上、下表面分别设有金属布线层，上表面设有导流结构，体内设有分别沿厚度方向延伸的互连结构、输入微流道和输出微流道，所述输入微流道分别于所述TSV转接板的上、下表面设有第一出口和第一入口，所述输出微流道分别于所述TSV转接板的上、下表面设有第二入口和第二出口，且所述第一入口和第二出口分别位于所述第一出口和第二入口的外侧；
GaN器件，设于所述TSV转接板之上，所述GaN器件的衬底背面设有第一开放微流道，所述第一开放微流道水平方向的两侧分别通过所述导流结构与所述第一出口和第二入口导通；
壳体，所述壳体设有流道，所述流道包括设于所述壳体的底部上表面的第三入口和第三出口，所述TSV转接板装配于所述壳体内且所述第三入口与所述第一入口导通，所述第三出口与所述第二出口导通；
电路板，设于所述壳体的侧壁顶部并与所述TSV转接板电气连接。
可选的，所述第一开放微流道的底面距离器件有源层的距离为100微米以下，所述第一开放微流道的特征尺寸为10-100微米。
可选的，所述第一开放微流道是平行槽型、扰流柱型或翅片型。
可选的，所述输入微流道和输出微流道的口径由所述TSV转接板的上表面至下表面方向阶梯式渐次扩大，且于阶梯变化处向外侧偏移。
可选的，所述互联结构包括设于所述GaN器件装配区域之外的CPW、微带线或TSV互连的传输线形式的互连线，且所述互连线与所述TSV转接板的基底之间设有一保型连续的绝缘层。
可选的，所述TSV转接板上表面还设有至少一个用于设置其他微电子芯片的区域以及用引线键合或倒装焊的焊盘。
可选的，所述TSV转接板上表面还设有与所述第一开放微流道对应的的第二开放微流道。
上述大功率GaN器件散热与集成一体化结构的制作方法包括以下步骤：
1)于GaN器件的衬底背面刻蚀第一开放微流道；
2)提供高阻硅圆片作为TSV转接板的基底，制作互连结构、输入微流道、输出微流道、导流结构以及金属布线层；
3)在GaN器件的衬底表面和TSV转接板上表面制作相对应的图形化粘接密封层，通过图形化粘接密封层将GaN器件的衬底粘接在TSV转接板之上，所述图形化粘接密封层使所述第一开放微流道和所述第一出口和第二入口密封连接，通过键合将GaN器件的电气信号引出；
4)通过键合将其他微电子芯片装配在TSV转接板之上；
5)将TSV转接板通过低温焊料、纳米银浆或导电胶装配在壳体底部上，并使所述第三入口与所述第一入口密封连接，所述第三出口与所述第二出口密封连接，于壳体侧壁顶部装配电路板，将TSV转接板的电气信号引出。
可选的，步骤2)中，制作所述输入微流道和输出微流道的步骤包括：(1)提供第一高阻硅圆片，在所述第一高阻硅圆片的上表面形成一对具有一定深度的第一孔槽，在所述第一高阻硅圆片的下表面形成一对与所述第一孔槽一一连通的第二孔槽；(2)提供第二高阻硅圆片，在第二高阻硅圆片的上表面形成一对具有一定深度的第三孔槽，在所述第二高阻硅圆片的下表面形成一对与所述第三孔槽一一连通的第四孔槽；(3)把第一高阻硅圆片和第二高阻硅圆片对准键合连接，使得第三孔槽和第二孔槽一一对应拼合，其中所述第一孔槽形成所述第一出口和第二入口，所述第四孔槽形成所述第一入口和第二出口。
可选的，步骤2)中，还包括于所述TSV转接板上表面制作第二开放微流道，所述第二开放微流道与所述第一开放微流道对应。
相较于已公开技术方案，本发明技术方案具有如下的有益效果：
(1)在GaN器件SiC衬底或Si衬底上制作第一开放微流道，装配在内嵌微流道的TSV转接板上，两者共同构成闭合微流道系统，TSV转接板同时提供GaN器件电气接地、以及与其他芯片互连的布线层，在不降低器件体机械强度同时可将GaN器件有源层与内嵌微流道之间路径缩小至70微米以下，微流道尺寸可以缩小至10微米量级，有效提高散热效能的同时解决GaN器件电气接地与异质集成问题。
(2)在实现GaN器件有源层内嵌微流体散热同时实现其与其他芯片异质集成；
(3)GaN器件SiC衬底或Si衬底直接RIE刻蚀制作微流道，可嵌入目前GaN器件圆片制作工艺，难度大为降低，兼容性好；
(4)GaN器件SiC衬底或Si衬底微流道中冷却工质流动方向平行于器件有源层，而非目前公开技术中的垂直喷射，避免了冷却工质对GaN器件有源层力学冲击与电学性能影响，根据前期模拟试验预期可实现热流密度高达1000W/cm2热点的散热能力。
附图说明
图1是实施例1的一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构的整体结构示意图；
图2是实施例1的背面制作有第一开放微流道的GaN器件的示意图；
图3是实施例1的TSV转接板的结构示意图；
图4是图3中沿a-a’、b-b’、c-c’、d-d’方向上的俯视截面图；
图5是实施例1的TSV转接板的流道连接关系的俯视示意图；
图6是实施例1的TSV转接板的制作工艺示意图；
图7是实施例1的大功率GaN器件散热与集成一体化结构在流速80ml/min、热流密度865.24W/cm2下的测试结构表面FLIR图像；
图8是实施例1的大功率GaN器件散热与集成一体化结构流速80ml/min下热源表面温度与热流密度的关系示意图；
图9是实施例2的背面制作有第一开放微流道的GaN器件的示意图；
图10是实施例3的TSV转接板的结构示意图；
图11是图10中沿a-a’方向上的俯视截面图；
图12是实施例3的一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释。本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系以及正面/背面的定义，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。
实施例1
一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构1如图1所示，主要包括GaN器件000、TSV转接板130、壳体210、电路板400和其他微电子芯片300。
参考图2，GaN器件000包括SiC或Si衬底，衬底上设有平行槽式的第一开放微流道011。GaN器件的有源层与衬底的第一开放微流道011之间最小路径，也即悬空GaN器件层厚度100微米以下，例如50微米。平行槽特征尺寸10-100微米，这里所述的特征尺寸，是指平行槽的宽度。优选的，平行槽位于GaN器件000栅指正下方，两者平行设置。
参考图3至图5，TSV转接板130为高阻硅基底，电阻率≥1000Ω·Cm，上、下表面分别设有金属布线层134，上表面设有导流结构137以及用引线键合或倒装焊的焊盘135，体内设有分别沿厚度方向延伸的互连结构、输入微流道113和输出微流道114，所述输入微流道113分别于所述TSV转接板的上、下表面设有第一出口113a和第一入口113b，所述输出微流道114分别于所述TSV转接板的上、下表面设有第二入口114a和第二出口114b，且所述第一入口113b和第二出口114b分别位于所述第一出口113a和第二入口114a的外侧。更具体，输入微流道113和输出微流道114的口径由TSV转接板的上表面至下表面方向阶梯式渐次扩大，且于突变处向外侧偏移。本实施例中，形成阶梯式变大的四层流道111、112、121和122，并通过层层偏移使得最终第一入口113b和第二出口114b分别位于所述第一出口113a和第二入口114a的外侧。互连结构包括贯穿高阻硅基底上下表面的通孔131、设于通孔131之内及顶部和底部表面的金属互连线132以及位于通孔131和互连线132之间的保型覆盖绝缘层133。
结合图1至图5，GaN器件000设于TSV转接板130之上，第一开放微流道011的平行槽的两端分别通过导流结构137与第一出口113a和第二入口114a导通。壳体210设有流道，所述流道包括设于所述壳体210的底部上表面的第三入口210a和第三出口210b，TSV转接板130装配于壳体210内且所述第三入口210a与所述第一入口113b导通，所述第三出口210b与所述第二出口114b导通，从而流体经由壳体210的第三入口210a经过第一入口113b进入输入微流道113，然后由第一出口113a经过导流结构137进入第一开放微流道011的平行槽，沿水平方向流动，再通过导流结构137通过第二入口114a流向输出微流道114，进而由第二出口114b流向第三出口210b回向壳体210，形成连通的微流道系统。
电路板400设于壳体210的侧壁顶部并与TSV转接板130电气连接。其他微电子芯片300或无源元件通过倒装焊或引线键合技术装配于TSV转接板130上。
参考图1至图6，以下具体说明其制作方法。
1)GaN器件000
参考图2，利用光刻和RIE刻蚀工艺在GaN器件000背面SiC或Si衬底刻蚀第一开放微流道011。上述GaN器件000背面衬底上微流道结构制作以圆片形态进行光刻加工，也可通过将GaN器件000临时键合至辅助圆片上，由此形成的再组合GaN器件圆片进行加工。优选的，上述GaN器件000背面衬底上微流道结构制作步骤也可直接嵌入至GaN器件圆片背面减薄、接地孔刻蚀与金属化过程中一并完成，微流道内部可以一并进行金属化，形成金属层012，也可在金属化过程中予以覆盖保护，不进行金属化。
2)TSV转接板130：参考图6并结合图3至5，
2.1)提供双面抛光的第一高阻硅圆片110和第二高阻硅圆片120，电阻率≥1000Ω·cm，如图2所示，通过光刻和深硅刻蚀工艺(DRIE)、激光等工艺在第一高阻硅圆片110的上表面制作一对带有一定深度的第一孔槽111，作为TSV转接板110上表面的微流道出/入口；采用相同的工艺在第一高阻硅圆片110的上表面制作导流结构137，与第一孔槽111相对应；第一高阻硅圆片110的下表面制作一对第二孔槽112，并且，第二孔槽112与第一孔槽111一一对应相连通；第二高阻硅圆片120的上表面制作一对带有一定深度的第三孔槽121，第二高阻硅圆片120的下表面制作一对第四孔槽122，第三孔槽121和第四孔槽122一一对应相连通。
2.2)所述第一高阻硅圆片110下表面和第二高阻硅圆片120上表面通过圆片级键合工艺连接形成TSV转接板130，使得第一高阻硅圆片110的第二孔槽112和第二高阻硅圆片120的第三孔槽121一一对应拼合，从而形成输入微流道113和输出微流道114，所述键合工艺为硅-硅键合、聚合物键合、金金键合、金锡键合、铜锡键合等工艺。其中第一孔槽111、第二孔槽112、第三孔槽121和第四孔槽122的口径依次扩大，且依次向外侧偏移，第一孔槽111形成所述第一出口113a和第二入口114a，所述第四孔槽形成所述第一入口113b和第二出口114b。
2.3)通过机械减薄、研磨、化学抛光等工艺在所述TSV转接板130进行减薄工艺，以此减少基板整体厚度，为后续互连通孔131的金属化制作降低工艺难度。
2.4)在所述TSV转接板130上利用光刻和DRIE刻蚀工艺或激光打孔等技术制作互连通孔131，通孔131内以及表面的金属互连线132；所述互连通孔131可嵌入在步骤1至步骤3过程中制作完成，也可在完成上述步骤单独制作；所述通孔131及互连线132之前可通过氧化、LPCVD或PECVD等技术手段在通孔131内表面及双表面制作保型覆盖绝缘层133；所述互连线132可通过光刻胶双面掩护条件下电镀铜工艺制作，具体包括阻挡层与种子层沉积、光刻胶掩膜制作、电镀铜等，也可双面电镀铜结合光刻湿法腐蚀工艺实现，具体包括阻挡层与种子层沉积、电镀铜、光刻胶掩膜制作、湿法腐蚀等步骤；其中所述绝缘层133为氧化硅、氮化硅、氧化铝、BCB、聚酰亚胺、玻璃、聚丙烯或聚对二甲苯的一种，所述扩散阻挡层是Ta、TaN、TiW的至少一种，所述导电金属层是Cu、Al、Au、W的至少一种；
所述互连线132提供贯穿TSV转接板130两个表面的电气互连通路，所述互连线132提供平面布线以供电学信号传输，由所述通孔131和/或互连线132可构成传输电源低频电学传输通路，也可构成类似CPW、微带线等高频传输线；
优选的，在TSV转接板130上局部制作金层形成与待装配芯片面积相同形式的金属布线层134和焊盘135，以为其他微电子芯片或无源元件提供装配衬底。
3)至少在所述GaN器件000背面衬底表面和TSV转接板130表面制作相对应的第一图形化粘接密封层013和第二图形化粘接密封层136，可通过图形化电镀Cu/Sn、Au/Sn、Ag/Sn焊料或者涂覆BCB等有机物图形化、或者印刷玻璃浆料等方式实现，通过图形化粘接密封层至少包围并使之闭合TSV转接板130的第一出口113a和第二入口114a以及GaN器件000背面衬底的第一开放微流道011，形成封闭的流道系统。
4)将所述GaN器件000背面对准利用第一图形化粘接密封层013和第二图形化粘接密封层136安装在TSV转接板130上，GaN器件000电学信号通过引线键合至互连线132上焊盘135。
5)TSV转接板134部分区域通过共晶键合和或倒装键合等方式装配其他微电子芯片300；
6)利用导电胶、焊料、纳米银浆等将TSV转接板130键合体一面装配至铝合金壳体210并使所述第三入口210a与所述第一入口113b密封连接，所述第三出口210b与所述第二出口114b密封连接，于壳体210侧壁顶部装配PCB电路板400，将TSV转接板130的电气信号引出。
参考图7至图8，本实施例得到的大功率GaN器件散热与集成一体化结构预期可实现热流密度高达1000W/cm2热点的散热能力。
上述GaN器件000、TSV转接板130、其他微电子芯片300或无源元件、以及所述壳体210之间装配次序可根据工艺温度进行调整。
实施例2
参考图9，本实施例中，第一开放微流道011是扰流柱型，扰流柱特征尺寸为10-100微米，这里所述的特征尺寸是指扰流柱的直径。其余参考实施例1。
实施例3
参考图10至图12，本实施例与实施例1的差别在于，步骤2.2)中，所述第一高阻硅圆片110的上表面除了制作第一孔槽111和导流结构137外，同时制作具有一定深度的第二开放微流道118，第二开放微流道118与GaN器件000的第一开放微流道011一一对应；第二开放微流道118表面的微流道待键合区横截面较GaN器件000背面衬底所对应的第一开放微流道011大，以降低GaN器件000背面衬底与TSV转接板130表面的键合难度，并进一步提高微流道的深宽比。
实施例4
本实施例与实施例1的差别在于，步骤2.2)中，只提供一个高阻硅圆片，通过双面光刻和深硅刻蚀工艺(DRIE)、激光等工艺在高阻硅圆片的两面制作带有一定深度并连通的孔槽，作为微流道出/入口，该高阻硅圆片构成TSV转接板130，形成2层流道结构。即，本实施例中，仅以第一高阻硅圆片110或第二高阻硅圆片120形成TSV转接板130。
此外，也可根据实际需求设置大于2层的其他多层流道结构。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构及制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种大功率GaN器件散热与集成一体化结构，其特征在于：包括
TSV转接板，所述TSV转接板的上、下表面分别设有金属布线层，上表面设有导流结构，体内设有分别沿厚度方向延伸的互连结构、输入微流道和输出微流道，所述输入微流道分别于所述TSV转接板的上、下表面设有第一出口和第一入口，所述输出微流道分别于所述TSV转接板的上、下表面设有第二入口和第二出口，且所述第一入口和第二出口分别位于所述第一出口和第二入口的外侧；
GaN器件，设于所述TSV转接板之上，所述GaN器件的衬底背面设有第一开放微流道，所述第一开放微流道水平方向的两侧分别通过所述导流结构与所述第一出口和第二入口导通；
壳体，所述壳体设有流道，所述流道包括设于所述壳体的底部上表面的第三入口和第三出口，所述TSV转接板装配于所述壳体内且所述第三入口与所述第一入口导通，所述第三出口与所述第二出口导通；
电路板，设于所述壳体的侧壁顶部并与所述TSV转接板电气连接。
2.根据权利要求1所述的大功率GaN器件散热与集成一体化结构，其特征在于：所述第一开放微流道的底面距离器件有源层的距离为100微米以下，所述第一开放微流道的特征尺寸为10-100微米。
3.根据权利要求1所述的大功率GaN器件散热与集成一体化结构，其特征在于：所述第一开放微流道是平行槽型、扰流柱型或翅片型。
4.根据权利要求1所述的大功率GaN器件散热与集成一体化结构，其特征在于：所述输入微流道和输出微流道的口径由所述TSV转接板的上表面至下表面方向阶梯式渐次扩大，且于阶梯变化处向外侧偏移。
5.根据权利要求1所述的大功率GaN器件散热与集成一体化结构，其特征在于：所述互联结构包括设于所述GaN器件装配区域之外的CPW、微带线或TSV互连的传输线形式的互连线，且所述互连线与所述TSV转接板的基底之间设有一保型连续的绝缘层。
6.根据权利要求1所述的大功率GaN器件散热与集成一体化结构，其特征在于：所述TSV转接板上表面还设有至少一个用于设置其他微电子芯片的区域以及用引线键合或倒装焊的焊盘。
7.根据权利要求1所述的大功率GaN器件散热与集成一体化结构，其特征在于：所述TSV转接板上表面还设有与所述第一开放微流道对应的的第二开放微流道。
8.权利要求1～7任一项所述的大功率GaN器件散热与集成一体化结构的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
1)于GaN器件的衬底背面刻蚀第一开放微流道；
2)提供高阻硅圆片作为TSV转接板的基底，制作互连结构、输入微流道、输出微流道、导流结构以及金属布线层；
3)在GaN器件的衬底表面和TSV转接板上表面制作相对应的图形化粘接密封层，通过图形化粘接密封层将GaN器件的衬底粘接在TSV转接板之上，所述图形化粘接密封层使所述第一开放微流道和所述第一出口和第二入口密封连接，通过键合将GaN器件的电气信号引出；
4)通过键合将其他微电子芯片装配在TSV转接板之上；
5)将TSV转接板通过低温焊料、纳米银浆或导电胶装配在壳体底部上，并使所述第三入口与所述第一入口密封连接，所述第三出口与所述第二出口密封连接，于壳体侧壁顶部装配电路板，将TSV转接板的电气信号引出。
9.权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤2)中，制作所述输入微流道和输出微流道的步骤包括：(1)提供第一高阻硅圆片，在所述第一高阻硅圆片的上表面形成一对具有一定深度的第一孔槽，在所述第一高阻硅圆片的下表面形成一对与所述第一孔槽一一连通的第二孔槽；(2)提供第二高阻硅圆片，在第二高阻硅圆片的上表面形成一对具有一定深度的第三孔槽，在所述第二高阻硅圆片的下表面形成一对与所述第三孔槽一一连通的第四孔槽；(3)把第一高阻硅圆片和第二高阻硅圆片对准键合连接，使得第三孔槽和第二孔槽一一对应拼合，其中所述第一孔槽形成所述第一出口和第二入口，所述第四孔槽形成所述第一入口和第二出口。
10.权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤2)中，还包括于所述TSV转接板上表面制作第二开放微流道，所述第二开放微流道与所述第一开放微流道对应。
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