TWI427680B - 具有整合式微機械接點及冷卻系統之電子裝置 - Google Patents

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Description

具有整合式微機械接點及冷卻系統之電子裝置
本發明係有關於具有整合式微機械接點及冷卻系統之電子裝置。
 發明背景
已知在半導體材料中可製成整合式電子電路。通常，許多積體電路是在半導體晶圓片上製作成為晶粒，然後切下(singulate)晶粒成為個別的晶粒且用於電子裝置系統。本發明的目標是用於在電子裝置(例如，半導體晶粒)上製成微型結構的改良方法及其新穎用途與應用。
 發明概要
在本發明之一些具體實施例中，電子裝置可包含一可形成一微機械系統於其上的半導體晶粒。該微機械系統可包含多個導電長形的接點結構(contact structure)，可將彼等配置於該晶粒的輸入及/或輸出端子上。該微機械系統也可包含一配置於該晶粒上的冷卻結構。
在本發明之一些具體實施例中，一種在電子裝置上製成冷卻系統的方法可包含：在該電子裝置上形成微滴(droplet)的三維陣列。該陣列可包含形成一支撐結構的微滴。該方法可進一步包含：藉由沉積一組成流體通道的材料於該支撐結構上而在該電子裝置上形成該流體通道。
在本發明之一些具體實施例中，一種加工數個半導體晶粒的方法可包含：沉積多層微滴於數個在未分粒(unsingulated)半導體晶圓片上的晶粒上。該等微滴可包含：第一材料的微滴，其係經配置成可在該等晶粒中之每一個上形成多個支撐結構；以及，第二材料的微滴。該方法可進一步包含：去除該第二材料的微滴以暴露該等支撐結構，以及藉由沉積第三材料於該等支撐結構而在該等晶粒中之每一個上形成一微機械系統。形成於在各個晶粒上的微機械系統可包含一配置於該晶粒之表面上的流體通道以及多個配置於該晶粒之輸入及/或輸出端子上的接點結構。
圖式簡單說明
第1圖圖示其上製成數個示範晶粒的示範半導體晶圓片。
第2圖係根據本發明之一些具體實施例圖示具有示範微機械冷卻結構及電氣接點結構的第1圖示範晶粒。
第3圖為第2圖示範晶粒的橫截面圖。
第4圖係根據本發明之一些具體實施例圖示具有輸入/輸出端子及導電基底的晶粒。
第5圖係根據本發明之一些具體實施例圖示於沉積多層微滴以形成部份微滴陣列之後的第4圖晶粒。
第6圖為第5圖晶粒的橫截面圖。
第7圖係根據本發明之一些具體實施例圖示於沉積微滴之附加層以形成全部微滴陣列之後的第5圖晶粒。
第8圖及第9圖為第7圖晶粒的橫截面圖。
第10圖係根據本發明之一些具體實施例圖示在去除陣列中之充填微滴後的第7圖至第9圖晶粒。
第11圖為第10圖支撐結構的上視圖。
第12圖係根據本發明之一些具體實施例圖示有示範替代組態之第11圖支撐結構的上視圖。
第13圖至第15圖係根據本發明之一些具體實施例圖示示範佈線基板及晶粒。
第16圖係根據本發明之一些具體實施例圖示多個示範晶粒，彼等係耦合至一形成一整合式冷卻系統的佈線基板。
第17圖係根據本發明之一些具體實施例圖解說明一示範遮罩技術。
 較佳實施例之詳細說明
本專利說明書描述數個本發明的示範具體實施例及應用。然而，本發明不受限於該等示範具體實施例及應用，或該等示範具體實施例及應用的操作方式或描述於本文的方式。此外，附圖為簡圖或部份視圖，其中為了便於圖解說明或簡潔而誇大或以不按比例的方式繪製元件或附圖。
關於本文所用的術語“在...之上”，一物件(例如，材料、層、基板、等等)可在另一物件“上”，而不管該一物件是否是直接在該另一物件上還是在該一物件與該另一物件之間有一或更多中間物件。另外，本文是以相對方式提供作為例子以便於圖示及說明的方向(例如，上方、下方、上面、底面、側面、“x”、“y”、“z”、等等)，而不是用來限定本發明。
如本技藝所習知的，第1圖係根據本發明之一些具體實施例圖示其上製成多個晶粒5的示範半導體晶圓片1，而第2圖及第3圖圖示第1圖中之一個晶粒5，其上係已製成數個包含數個導電彈簧接點結構10及冷卻結構20的示範微機械結構。如吾等所知，晶粒5可包含半導體材料(例如，矽)製成的基底基板，其中係整合電子電路(或數個)(未圖示)。如圖示，晶粒5可包含多個導電輸入及/或輸出端子9(圖中有6個，但可使用更多或更少個)，彼等係提供訊號輸入及/或輸出給晶粒5的電路。端子9可為例如焊墊(bond pad)。
如第2圖及第3圖所示，形成於晶粒5上的微機械結構可包含數個長形彈簧接點結構10，彼等為導電且附著於端子9以使該晶粒電氣連接至其他的電子裝置(例如，佈線基板(wiring substrate)，例如印刷電路板)(未圖示)、其他的晶粒(未圖示)、等等。
形成於晶粒5上的微機械結構也可包含冷卻結構20。如圖示，冷卻結構20可包含端口15、16，彼等可組態成用整合腔室17流體連通的流入端口15與流出端口16。本發明有一些具體實施例能讓流體及/或氣體流進流入端口15通過整合腔室17並流出流出端口16來循環或流通。流體或氣體可用來冷卻晶粒5。事實上，由於可將腔室製作於晶粒5中有作用的部份(例如，晶粒5已製成電路的部份)上，流體或氣體可直接冷卻晶粒5上的所有或部份電路。例如，如第3圖所示，腔室17可部份形成於晶粒5表面的旁邊。例如，腔室17可部份形成於已整合電路於其中之晶粒5表面的旁邊。
在本發明未圖示的其他具體實施例中，流體或氣體可配置於整合腔室17內且密封端口15、16以防止流體或氣體逸出。因此在一些具體實施例中，可完全封閉整合腔室17。在其他具體實施例中，冷卻結構20可包含整合腔室17與一端口(例如，15、16)。在其他具體實施例中，冷卻結構20可包含整合腔室17與兩個以上的端口(例如，15、16)。
第4圖至第10圖係根據一些具體實施例圖示在晶粒5上製成第2圖及第3圖之彈簧接點結構10及冷卻結構20的示範方法。第4圖圖示有輸入及/或輸出端子9(圖中有6個，不過可多些或少些)的晶粒5。如上述，在由晶圓片1(請參考第1圖)切下晶粒5之前或之後，在晶粒5上製成接點結構10及冷卻結構20。因此，第4圖的晶粒5可為未分粒晶圓片1之一部份或可為由晶圓片1切下的個別晶粒5。如果晶粒5為未分粒晶圓片1之一部份，可在晶圓片1中之多個或所有的晶粒5上製成同時或依序相同的接點結構10及冷卻結構20及/或其他的微機械結構。同樣，如果晶粒5已切下，仍可加工晶粒5與其他的切單晶粒藉此可在多個晶粒5上同時或依序製成相同的接點結構10及冷卻結構20及/或其他的微機械結構。
如第4圖所示，在晶粒5上可加上或製成導電基底8。顯然，基底8可協助形成冷卻結構20之材料的電鍍。基底8可包含一或更多導電材料。例如，基底8可包含數條黏著(例如，用膠水)或以其他方式固定於晶粒5的導電材料。又如，可沉積形成基底8的材料於晶粒5上。例如，使用電鍍法、化學氣相沉積法、物理氣相沉積法、濺鍍沉積法、無電鍍法(electroless plating)、電子束沉積法、蒸鍍法(例如，熱蒸鍍法)、火焰噴塗法(flame spray coating)、電漿噴塗法、離子電鍍法、等等可沉積一或更多構成基底8的材料於晶粒5上。又如，基底8的形成可藉由沉積導電漿料(或數種)於晶粒5上，然後固化或以其他方式使漿料硬化及形成基底8。可沉積組成基底8的漿料(或數種)於晶粒5上使得基底8有想要的形狀，或在沉積於晶粒5之後可圖樣化該(等)漿料。例如，可部份去除沉積於晶粒5的該(等)漿料以使該(等)漿料在晶粒5上的部份會形成有想要樣式的基底8。
然後，如第5圖至第9圖所示，可沉積多層微滴於晶粒5上以形成微滴陣列。第5圖及第6圖圖示在沉積數層微滴而形成部份微滴陣列49後的晶粒5，而第7圖至第9圖圖示於沉積所有微滴層而在晶粒5上形成微滴之全部陣列70後的晶粒5。之後，可選擇性去除一些微滴，而留下形成支撐結構36、38的其他微滴，如第10圖所示。顯然，可在支撐結構36、38上製成第2圖及第3圖的接點10及冷卻結構20。
陣列70可包含由性質不同之不同材料構成的微滴。例如，諸層中有些微滴可包含可溶於特定溶劑的材料，而其他的微滴可包含大體不溶於該特定溶劑的材料。又如，有些微滴可包含導電材料(或數種)，而其他的微滴包含導電性不顯著的材料(或數種)。
在圖示於第4圖至第10圖的示範方法中，沉積於晶粒5的微滴層可包含由導電材料(或數種)構成的微滴(下文稱作“導電微滴”)，可溶於第一溶劑的微滴(下文稱作“充填微滴”)，以及明顯不溶於第一溶劑但可溶於第二溶劑的微滴(下文稱作“結構性微滴”)。導電微滴不需明顯溶於第一溶劑但可溶於第二溶劑或其他的溶劑。應注意，第5圖至第9圖未圖示個別的微滴。不過，第5圖至第9圖中包含結構性微滴的部份是畫上右斜粗影線。例如，第5圖、第6圖、及第7圖至第9圖的結構性特徵34、44包含結構性微滴。第5圖至第9圖包含導電微滴的部份是畫上較細的左斜影線。例如，第5圖、第6圖、及第7圖至第9圖的種子層32、42包含導電微滴。第5圖至第9圖包含充填微滴的部份則以加上小黑點來表示並用元件符號43表示。
導電微滴的適用材料例子包含(但不受限於)：任何可沉積於先前已沉積之微滴層上的導電流體，包含(但不受限於)：聚苯胺、聚噻吩(polythiophene)、以及包含彼等的混合物或材料。日本Harima Chemical公司或美國加州杜魯Harima Tec公司所售商標為Nanopaste的導電墨水可用來作為導電微滴的材料。其他適用於導電微滴的非限定性例子包含(但不受限於)：含有導電(例如，金屬)片或顆粒的聚合物(例如，環氧樹脂、矽樹脂、等等)。
充填微滴43的適用材料例子包含(但不受限於)：水性樹脂(例如，多環酸(polycyclic acid)、聚丙烯醯胺(polyacrylamide)、等等)以及其他包含上述材料的混合物。又如，充填微滴43可包含物件Geometries公司(以色列Rehovot)或Stratasys公司(Eden Prayne Minnesota)所售商標為Full Cure S－705的材料。用於溶解及去除充填微滴43的適用溶劑例子有(但不受限於)：水、加水有機溶劑(例如，甲醇、乙醇、冰丙醇(icepropanol)、等等。
結構性微滴的適用材料例子包含(但不受限於)：聚合物、聚苯硫醚(polyphenylene sulphide)、聚亞醯胺(polyimide)、聚二醯亞胺(polyphorimide)、聚醚酮酮(polyether－etherketone)、環氧樹脂、聚酮(polyetone)、、以及包含彼等的混合物或材料。
在圖示於第5圖至第10圖的示範方法中，陣列49、70包含導電微滴、結構性微滴及充填微滴。在其他具體實施例中，也可使用包含其他材料的微滴。如上述，第5圖及第6圖圖示已沉積一些而非全部微滴層於晶粒5上之後的晶粒5，而第7圖至第9圖圖示已沉積全部微滴層於晶粒5上之後的晶粒5。第10圖圖示已去除充填微滴43而露出支撐結構36、38之後的晶粒5，而第2圖及第3圖的彈簧接點10及冷卻結構20可形成於支撐結構36、38上。
由第5圖及第6圖可見，當沉積微滴的初始層於晶粒5上以在晶粒5上形成微滴的部份陣列49時，可在晶粒5上及部份陣列49的位置中沉積結構性微滴以形成界定第2圖及第3圖接點結構10之位置及形狀的結構性特徵34。可沉積導電微滴以形成導電種子層32於結構性特徵34上。顯然，結構性特徵34及種子層32可組成可製作第2圖及第3圖之接點結構10於其上的支撐結構36。
同樣，可在晶粒5上及部份陣列49的位置中沉積結構性微滴以形成另一個界定第2圖及第3圖冷卻結構20之位置及形狀的結構性特徵44。可沉積導電微滴以形成導電種子層42於結構性特徵44上。結構性特徵44與種子層42可組成另一個可製作第2圖及第3圖冷卻結構20於其上的支撐結構38。
也如第5圖及第6圖所示，在沒有形成結構性特徵34、44之結構性微滴或形成種子層32、42之導電微滴的的部份陣列49中可沉積充填微滴43。應注意，在第5圖及第6圖中，由於只沉積一些微滴層以形成部份微滴陣列49，因此只完成一部份的支撐結構36、38。
如第7圖至第9圖所示，當繼續沉積微滴層於晶粒5上以完成在晶粒5上形成全部的微滴陣列70，在晶粒5上及部份陣列49的位置中可繼續沉積結構性微滴以完成結構性特徵34的形成界定第2圖及第3圖接點結構10之位置及形狀的結構性特徵34，且可繼續沉積導電微滴以在結構性特徵34上完成導電種子層32的形成。如上述，結構性特徵34與種子層32係形成可製成第2圖及第3圖接點結構10於其上的支撐結構36。同樣，可在晶粒5上及部份陣列49的位置中繼續沉積結構性微滴以完成形成界定第2圖及第3圖冷卻結構20之位置及形狀的其他結構性特徵44，而且可繼續沉積導電微滴以在結構性特徵44上完成導電種子層42的形成。如上述，結構性特徵44與種子層42可組成另一可製成第2圖及第3圖冷卻結構20於其上的支撐結構38。在沒有形成結構性特徵34、44之結構性微滴或形成種子層32、42之導電微滴的陣列70中，可繼續沉積充填微滴43。
第7圖圖示沉積晶粒5之上的全部微滴陣列70，而第8圖為沿著部份晶粒5以及可形成支撐結構38之中間部份64的陣列70繪出的橫截面。顯然，第2圖及第3圖之冷卻系統20的整合腔室17可在支撐結構38的中間部份64上形成。如第8圖所示，在支撐結構36的中間部份64中可提供數個間隙80。間隙80使得充填微滴43可位於晶粒5與待溶解或洗去的結構性特徵44之間。
第9圖為沿著部份晶粒5以及可形成支撐結構38之末端部份62的陣列70繪出的橫截面。顯然，第2圖及第3圖冷卻結構20的端口16之一可在支撐結構38的末端部份62上形成。儘管在第8圖中看不見，陣列70可形成支撐結構38(請參考第10圖)的另一末端部份60，而在其上可形成另一個端口15。末端部份60(在第8圖看不見)大體可與支撐結構38的末端部份62類似。
可以任何適合用來沉積有不同材料之微滴成為三維陣列的方式在晶粒5上沉積構成微滴陣列70的結構性微滴、導電微滴及充填微滴。在一非限定性的例子中，自動噴頭(未圖示)可用來沉積該等微滴。例如，噴墨印刷頭(ink jet print head，未圖示)可用來沉積該等微滴。適合用來沉積微滴於基板(例如，晶粒)上之噴頭及裝置的非限定性例子在美國專利第11/306,291號(標題為三維微結構以及用於製成三維微結構的方法，申請於2005年12月21日)中有描述。
如第7圖至第9圖所示，一旦在晶粒5上沉積數層微滴以形成全部陣列70後，可去除該等充填微滴43。例如，如上述，藉由以可溶解充填微滴43的溶劑清洗陣列70，可去除充填微滴43。也如上述，可選定溶劑以免溶解或去除大量形成支撐結構36、38的結構性微滴或導電微滴。清洗或去除充填微滴43可留下如第10圖所示的支撐結構36、38，第10圖的透視圖係圖示去除充填微滴43之後的晶粒5。如圖示，在晶粒5的端子9上可留下各有結構性特徵34及種子層32的支撐結構36。如上述，可在各個支撐結構36上形成第1圖的接點10。也如圖示，也可在晶粒5上留下包含末端部份62、中間部份64以及另一末端部份60的支撐結構38，而第1圖的冷卻結構20可在支撐結構38上形成。例如，一端口16可在末端部份62上形成，腔室17可在中間部份64上形成，而另一端口15可在另一部份60上形成。
如第8圖及第10圖所示，以及如前述，可在支撐結構38的中間部份64加上數個間隙80以洗去位於支撐結構38、晶粒5之間的充填微滴43。第11圖的上視圖只圖示第10圖的支撐結構38。如第11圖所示，支撐結構38的中間部份64可包含數個像長條、板條或木板的結構82，彼等係相互分開而在結構82之間形成間隙80。第12圖圖示支撐結構38'的替代組態，其中中間部份64'係包含像柵格的結構84與間隙80'。作為支撐結構38的另一替代組態，中間部份64不需具有任何間隙80、80'。在支撐結構38的這種組態中，通過在支撐結構38的末端部份60、62中之一或兩者中的開口90、92，可去除位於中間部份64、晶粒5之間的充填微滴43。
如上述，支撐結構36的種子層32可包含導電微滴。可以電鍍法或無電鍍法沉積形成第2圖及第3圖接點結構10的材料於支撐結構38的種子層32以及端子9上。例如，藉由使種子層32連接至電鍍系統(未圖示)的陰極且浸泡晶粒5於電鍍槽(未圖示)中，可電鍍形成接點結構10的材料於種子層32及端子9上。
同樣，支撐結構38的種子層42可包含導電微滴，且可電鍍形成第2圖及第3圖之冷卻結構20的材料於種子層42及基底8上。當電鍍材料於支撐結構42時，材料通常會填滿圖示於第8圖、第10圖及第11圖的間隙80或第12圖的間隙80'。因此，儘管有間隙80(或80')，所得到的冷卻結構20通常不包含對應的間隙，大體如第2圖及第3圖所示的完成冷卻結構20。此外，例如，藉由使基底8或種子層42連接至電鍍系統(未圖示)的陰極且浸泡晶粒5於電鍍槽(未圖示)中，可電鍍形成冷卻結構20的材料於種子層42及基底8上。
當然，可同時電鍍形成接點結構10及冷卻結構20的材料於種子層32、42上。例如，可使種子層32、42和端子9及基底8電氣連接至電鍍系統(未圖示)的陰極且浸泡晶粒5於電鍍槽(未圖示)中，在這種情形下，槽中的材料可大體同時地鍍上種子層32、42和端子9及基底8。對於此一電鍍程序，為了減少晶粒5的電氣連接數，可暫時使端子9相互電氣連接以及連接至基底8。例如，可以電氣連接端子9及基底8的方式來沉積導電微滴於晶粒5上。例如，沉積於晶粒5上之微滴的陣列70(請參考第7圖至第9圖)可包含該等導電微滴。隨後，在形成接點結構10及冷卻結構20之後，可移除電氣連接至端子9及基底8的導電微滴。
一旦電鍍形成接點結構10及冷卻結構20(請參考第2圖及第3圖)的材料於端子9、基底8及支撐結構36、38後，藉由洗去或溶解形成結構性特徵34、44的結構性微滴可去除支撐結構36、38的結構性特徵34、44。同樣，藉由洗去或溶解形成種子層32、42的導電微滴可去除支撐結構36、38的種子層32、42。替換地，種子層32、42可留在原地。不管種子層32、42是洗掉還是留在原地，結果是晶粒5會與如第2圖及第3圖所示的接點結構10及冷卻系統20整合為一。
不需電鍍形成接點結構10及冷卻結構20的材料於支撐結構36、38上，而可用其他的方法來沉積。例如，可使用諸如化學氣相沉積法、物理沉積法、濺鍍沉積法、無電鍍法、電子束沉積法、蒸鍍法(例如，熱蒸鍍法)、火焰噴塗法、電漿噴塗法、離子電鍍法之類的方法來沉積形成接點結構10及冷卻結構20的材料。如果使用電鍍法以外的沉積方法，可省去種子層32、42，而且可直接沉積形成接點結構10及冷卻結構20的材料於結構性特徵34、44上。
如上述，可應用圖示於第4圖至第10圖的方法於晶圓片1藉此形成接點結構10及冷卻結構20於晶圓片1中所有的晶粒5。之後，可由晶圓片切下晶粒5且加以封裝或不予封裝。替換地，在由晶圓片1切下晶粒5後，可應用圖示於第4圖至第10圖的方法於個別晶粒5。
不管是在由晶圓片1切下晶粒5之前或之後形成接點結構10及冷卻結構20於晶粒5上，可使接點結構10(如上述，彼等有導電性)與可附著晶粒5於其上之佈線基板30(例如，印刷電路板)的端子58電氣連接。在第13圖至第15圖的實施例中，晶粒5可用停靠機構(docking mechanism)50來附著於佈線基板30。例如，停靠機構50可為運動型、彈性平均型、或其他類型的停靠機構。晶粒5的接點結構10可緊貼及/或附著(例如，藉由焊接)至佈線基板30的端子58。雖然在第13圖至第15圖中圖示4個停靠機構50，不過可使用更多或更少個停靠機構50，這取決於固定晶粒5於佈線基板30的大小及需要。在一些具體實施例中，停靠機構50可利用運動學、彈性平均法、或其他技術以精確定位晶粒5於佈線基板30。
作為停靠機構50的替代或添加，可把接點結構10的形狀製作成像夾子一樣(未圖示)。可將佈線板30組態成可接受該等夾子(未圖示)，而且該等夾子可使晶粒5固定於佈線板30。此外，在一些具體實施例中，冷卻系統20可充當能防止接點結構10(可為彈簧接點結構)過度壓縮的阻擋結構。
此外，由第15圖清楚可見，冷卻結構20在晶粒5上的端口15、16可與冷卻劑循環系統68的類似端口52、54連接，該冷卻劑循環系統68可包含用於使冷卻物質(例如，流體或氣體)循環通過晶粒5上之冷卻結構20的微幫浦(micropump)55。密封材料(未圖示)可用來密封在晶粒5上之冷卻結構20的端口15、16與在佈線板30上之端口52、54的機械連接。此類密封材料的非限定性例子包含環氧樹脂(例如，B階環氧樹脂)。可塗佈該密封材料於端口15、16的開口及/或端口52、54的開口而且可形成撓性密封件。
在使晶粒5附著於佈線基板30之前，可測試晶粒5。例如，可通過接點結構10使晶粒5電氣連接至測試裝置(未圖示)。例如，晶粒5的接點結構10可緊貼著佈線基板(例如，有或無冷卻劑循環系統68的30)的端子(例如，58)，這可提供測試裝置(未圖示)與晶粒5的電氣界定。然後，測試裝置(未圖示)可測試晶粒5，此係藉由寫入測試信號於晶粒5以及分析晶粒5回應測試信號所產生的回應信號以測定晶粒5的功能是否正確。在由晶圓片1切下之前或之後，可測試晶粒5。在測試完晶粒5以及由晶圓片1切下後，晶粒5可附著於佈線基板30，如在說明第13圖至第15圖時所述。
第16圖係根據一些本發明具體實施例圖示一種示範組態，其中多個各包含冷卻結構20的晶粒5可附著於佈線基板102(例如，印刷電路板)。如圖示，佈線基板102可包含多個流體通道104，彼等可與各個晶粒5的冷卻結構20連接以形成可使冷卻流體或液體循環越過數個附著於佈線基板102之晶粒5的冷卻劑通道106。雖然第16圖的組態顯示冷卻流體是以串聯方式流動通過晶粒5，然而可修改該組態使得冷卻流體會以並聯方式流動通過該等晶粒5。
第17圖圖示可用於本發明之一些具體實施例的示範遮罩技術。圖示於第17圖的是一部份的示範導電種子層204，如上述，它可用導電微滴來形成。因此，種子層204可與上述的種子層32、42一樣。在第17圖中，種子層204係直接沉積於元件202上，該元件202可為基板(例如，晶粒5)、用結構性微滴形成的結構性特徵(例如，結構性特徵34、44)、或其他元件。如第17圖所示，遮罩206係包含開口208(圖中為一個，但可更多)。遮罩206可用沉積成陣列70(請參考第7圖)的結構性微滴形成。作為另一非限定性例子，例如，如第17圖所示，在去除充填微滴、暴露種子層後，遮罩206可用沉積於種子層(或數個)的結構性微滴來形成。然而，大體可用上述用於形成結構性特徵34、44的材料及技術來形成遮罩206。遮罩206可遮罩部份或數個部份的種子層204使得電鍍法或無電鍍法不會沉積材料於整個種子層204而只沉積於種子層204通過遮罩206中之開口208(或數個)而暴露的部份或數個部份。遮罩206可為薄薄的一層結構性微滴(一層或只有幾層)。替換地，遮罩206可厚些，例如，如第17圖所示，從而形成模具結構(mold structure)於可用電鍍法(例如，電鍍)或無電鍍法沉積材料於其中的種子層204上。
儘管本文是以形成接點結構10及冷卻結構20於一或更多半導體晶粒5上的方式來圖示及描述第4圖至第10圖的方法，然而該方法可替換地應用於半導體晶粒以外的裝置而且可用來製作接點結構10及冷卻結構20以外的微機械結構。例如，可在晶粒以外的電子裝置上製成接點結構10及冷卻結構20。又如，圖示方法可用來製作生物鑑定晶片(bio－assay chip)。如果用作生物鑑定晶片，可電鍍該微機械結構於生醫金屬(bio－compatible metal，例如，白金)中。例如，生物酸晶片(bio－acid chip)的應用可包含利用微機械結構來製造葡萄糖感測器(glucose sensor)。又如，圖示方法可用來製作壓力感測器、微流量輸液泵(microfluidic pump)、電容感測器、用於微機電開關的雙穩態彈簧(bi－stable spring)、以及在半導體晶粒背面上的散熱片。又如，圖示於第4圖至第10圖的方法可用來製作圖示於第13圖至第16圖的停靠結構50，第15圖冷卻劑循環系統(例如，52、54、55)中之一部份或所有、以及第16圖的流體通道104。
1．．．半導體晶圓片
5．．．晶粒
8．．．導電基底
9．．．端子
10．．．導電彈簧接點結構
15,16．．．端口
17．．．整合腔室
20．．．冷卻結構
30．．．佈線板
32．．．種子層
34．．．結構性特徵
36,38,38’．．．支撐
42．．．種子層
43．．．充填微滴
44．．．結構性特徵
49．．．部份微滴陣列
50．．．停靠機構
52,54．．．端口
55．．．微幫浦
58．．．端子
60,62．．．末端部份
64．．．中間部份
68．．．冷卻劑循環系統
70．．．全部陣列
80,80’．．．間隙
82．．．結構
84．．．結構
90,92．．．開口
102．．．佈線基板
104．．．流體通道
106．．．冷卻劑通道
202．．．元件
204．．．導電種子層
206．．．遮罩
208．．．開口
第1圖圖示其上製成數個示範晶粒的示範半導體晶圓片。
第2圖係根據本發明之一些具體實施例圖示具有示範微機械冷卻結構及電氣接點結構的第1圖示範晶粒。
第3圖為第2圖示範晶粒的橫截面圖。
第4圖係根據本發明之一些具體實施例圖示具有輸入/輸出端子及導電基底的晶粒。
第5圖係根據本發明之一些具體實施例圖示於沉積多層微滴以形成部份微滴陣列之後的第4圖晶粒。
第6圖為第5圖晶粒的橫截面圖。
第7圖係根據本發明之一些具體實施例圖示於沉積微滴之附加層以形成全部微滴陣列之後的第5圖晶粒。
第8圖及第9圖為第7圖晶粒的橫截面圖。
第10圖係根據本發明之一些具體實施例圖示在去除陣列中之充填微滴後的第7圖至第9圖晶粒。
第11圖為第10圖支撐結構的上視圖。
第12圖係根據本發明之一些具體實施例圖示有示範替代組態之第11圖支撐結構的上視圖。
第13圖至第15圖係根據本發明之一些具體實施例圖示示範佈線基板及晶粒。
第16圖係根據本發明之一些具體實施例圖示多個示範晶粒，彼等係耦合至一形成一整合式冷卻系統的佈線基板。
第17圖係根據本發明之一些具體實施例圖解說明一示範遮罩技術。
5．．．晶粒
8．．．導電基底
9．．．端子
32．．．種子層
34．．．結構性特徵
36,38．．．支撐
42．．．種子層
44．．．結構性特徵
60,62．．．末端部份
64．．．中間部份
80．．．間隙
90,92．．．開口

Claims (20)

  1. 一種電子裝置，其係包含：一包含一主動表面之半導體晶粒，該晶粒之電路係位在該主動表面上；一整合形成且直接配置於該半導體晶粒上的微機械系統，其中該微機械系統包含：多個配置於該晶粒之端子上的導電長形接點結構；以及一配置於該晶粒上的冷卻系統，其中該冷卻系統包含一用於冷卻材料之腔室，且該主動表面之至少一部份包含部份的該腔室，其中該等端子係配置於該晶粒之該主動表面上，且於未壓縮時，該等接點結構延伸離開該主動表面一大於該冷卻系統延伸離開該主動表面之距離。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該冷卻系統包含一流體通道，且該流體通道包含該腔室。
  3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該流體通道包含一通至該腔室之流入端口與一出自該腔室流出端口。
  4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中該微機械系統係經組配成該流入端口與在一佈線基板上的第一流體端口連結，該流出端口與在該佈線基板上的第二流體端口連結，以及該等接點結構會在該佈線基板上的端子連結。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該晶粒係經組配成可停靠於該佈線基板。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其更包含一可防止該等導電接點結構彈簧超載壓縮的機械特徵。
  7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該可防止該等導電接點結構彈簧超載的機械特徵係包含該冷卻系統。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中：該腔室包含一用於該冷卻材料的通道，該通道包含配置於該晶粒之該主動表面上且延伸離開該主動表面之相對的側壁，且該通道更包含相對的上壁及下壁，該上壁係配置於遠離該主動表面之該等側壁上，該主動表面之該至少一部份係該下壁。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該等相對的側壁及該上壁係配置於該晶粒之該主動表面上的結構之一部份。
  10. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該冷卻系統更包含一流入端口，該冷卻材料係通過該流入端口進入該通道。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該冷卻系統更包含一流出端口，該冷卻材料係通過該流出端口離開該通道。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中該流入端口係位在該通道之一第一端，且該流出端口係位在該通道之一第二端。
  13. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該主動表面之該至少一部份係位在該晶粒之多數端子之間的該主動表面 之一部份。
  14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該等端子的每一者係一訊號輸入端子、一訊號輸出端子或一訊號輸入/輸出端子的其中一者。
  15. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等接點結構係彈簧結構，且至少部份的該冷卻系統限制該等彈簧結構的壓縮。
  16. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該冷卻材料係一流體或一氣體，其中該腔室係組配成用來容納該流體或該氣體。
  17. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中：該腔室包括一殼體，該殼體包含上、下及側壁，且該等壁的其中一者包含該晶粒之該主動表面。
  18. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中全部的該微機械系統係整體配置於該半導體晶粒上。
  19. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中至少部份的該主動表面係位在該晶粒之該等端子之間的該主動表面之一部份。
  20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中該等端子的每一者係一訊號輸入端子、一訊號輸出端子或一訊號輸入/輸出端子的其中一者。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6891385B2 (en) * 2001-12-27 2005-05-10 Formfactor, Inc. Probe card cooling assembly with direct cooling of active electronic components
US7064953B2 (en) * 2001-12-27 2006-06-20 Formfactor, Inc. Electronic package with direct cooling of active electronic components
US7658831B2 (en) * 2005-12-21 2010-02-09 Formfactor, Inc Three dimensional microstructures and methods for making three dimensional microstructures
US7444253B2 (en) * 2006-05-09 2008-10-28 Formfactor, Inc. Air bridge structures and methods of making and using air bridge structures
US20100104678A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Formfactor, Inc. Apparatus and method for making and using a tooling die
US7880489B2 (en) * 2008-11-04 2011-02-01 Formfactor, Inc. Printing of redistribution traces on electronic component
DE102019004450B4 (de) 2019-06-26 2024-03-14 Drägerwerk AG & Co. KGaA Mikropumpensystem und Verfahren zur Führung eines kompressiblen Fluids
US11573266B2 (en) * 2019-12-30 2023-02-07 Texas Instruments Incorporated Electronic device temperature test on strip film frames

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730665A (en) * 1983-07-14 1988-03-15 Technology Enterprises Company Apparatus for cooling high-density integrated circuit packages
US5150274A (en) * 1990-07-11 1992-09-22 Hitachi, Ltd. Multi-chip-module
US5436501A (en) * 1992-02-05 1995-07-25 Nec Corporation Cooling structure for integrated circuit
US6550263B2 (en) * 2001-02-22 2003-04-22 Hp Development Company L.L.P. Spray cooling system for a device
TW541416B (en) * 1996-09-17 2003-07-11 Meso Scale Technologies Llc Multi-array, multi-specific electrochemiluminescence testing
TW560238B (en) * 2001-09-28 2003-11-01 Univ Leland Stanford Junior Electroosmotic microchannel cooling system
US6664649B2 (en) * 2001-02-28 2003-12-16 Siliconware Precision Industries Co., Ltd. Lead-on-chip type of semiconductor package with embedded heat sink
US20040113265A1 (en) * 2002-12-17 2004-06-17 Intel Corporation Localized backside chip cooling with integrated smart valves
TW200525655A (en) * 2004-01-22 2005-08-01 Asm Tech Singapore Pte Ltd System for reducing oxidation of electronic devices

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6891385B2 (en) * 2001-12-27 2005-05-10 Formfactor, Inc. Probe card cooling assembly with direct cooling of active electronic components
US7064953B2 (en) 2001-12-27 2006-06-20 Formfactor, Inc. Electronic package with direct cooling of active electronic components
US7080897B2 (en) * 2003-10-31 2006-07-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System for delivering material onto a substrate
US7355277B2 (en) * 2003-12-31 2008-04-08 Intel Corporation Apparatus and method integrating an electro-osmotic pump and microchannel assembly into a die package
US7279847B2 (en) * 2005-03-31 2007-10-09 Nerone Louis R Pulse starting circuit
TWM285759U (en) * 2005-08-24 2006-01-11 Quanta Comp Inc Keyboard with recharge function
US7294926B2 (en) * 2005-09-22 2007-11-13 Delphi Technologies, Inc. Chip cooling system
US7658831B2 (en) * 2005-12-21 2010-02-09 Formfactor, Inc Three dimensional microstructures and methods for making three dimensional microstructures
US7444253B2 (en) * 2006-05-09 2008-10-28 Formfactor, Inc. Air bridge structures and methods of making and using air bridge structures

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730665A (en) * 1983-07-14 1988-03-15 Technology Enterprises Company Apparatus for cooling high-density integrated circuit packages
US5150274A (en) * 1990-07-11 1992-09-22 Hitachi, Ltd. Multi-chip-module
US5436501A (en) * 1992-02-05 1995-07-25 Nec Corporation Cooling structure for integrated circuit
TW541416B (en) * 1996-09-17 2003-07-11 Meso Scale Technologies Llc Multi-array, multi-specific electrochemiluminescence testing
US6550263B2 (en) * 2001-02-22 2003-04-22 Hp Development Company L.L.P. Spray cooling system for a device
US6664649B2 (en) * 2001-02-28 2003-12-16 Siliconware Precision Industries Co., Ltd. Lead-on-chip type of semiconductor package with embedded heat sink
TW560238B (en) * 2001-09-28 2003-11-01 Univ Leland Stanford Junior Electroosmotic microchannel cooling system
US20040113265A1 (en) * 2002-12-17 2004-06-17 Intel Corporation Localized backside chip cooling with integrated smart valves
TW200525655A (en) * 2004-01-22 2005-08-01 Asm Tech Singapore Pte Ltd System for reducing oxidation of electronic devices

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