專利名稱：形成金剛石微通道結(jié)構(gòu)的方法和所得到的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開的實施例一般涉及集成電路器件的冷卻，更具體地涉及形成金剛石微通道結(jié)構(gòu)的方法以及包括該結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)和器件。
背景技術(shù)：
在集成電路器件的性能和功能隨著每一代設(shè)計而改進(jìn)時，半導(dǎo)體器件制造商正面臨著這些器件功耗也相應(yīng)增長的問題。因此，下一代集成電路器件包括例如多核構(gòu)架，這可能對冷卻方案提出更高的要求，并因此可能需要提供更高熱耗散的熱解決方案。已經(jīng)為當(dāng)前集成電路器件和下一代集成電路器件而提出的熱解決方案包括液體冷卻解決方案以及其它方案。集成電路管芯的液體冷卻系統(tǒng)可以包括鄰近該管芯設(shè)置的一個或多個小的通道(例如微通道)，并且流體可以流經(jīng)這些通道以從管芯中帶走熱量。


圖1是示出用于形成金剛石微通道結(jié)構(gòu)的方法的實施例的框圖；圖2A-2I是示出圖1所示方法的實施例的示意圖；圖3是示出根據(jù)公開的實施例形成的晶片的實施例的示意圖；圖4是示出形成用于金剛石生長的成核位置的方法的實施例的框圖；圖5A-5C是示意圖，每個示意圖示出根據(jù)公開的實施例形成的通道的圖案的實施例；圖6是示出包括金剛石微通道結(jié)構(gòu)的集成電路器件的實施例的示意圖；
圖7是示出液體冷卻系統(tǒng)的實施例的示意圖；圖8是示出其中可以包括根據(jù)公開實施例形成的部件的計算機(jī)系統(tǒng)的實施例的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1，其示出了形成金剛石微通道結(jié)構(gòu)的方法100的實施例。圖1所示方法100的實施例將在圖2A到圖2I的示意圖中進(jìn)一步說明，并且應(yīng)該參照下文中使用的這些附圖。
參考圖1中的方框110，在半導(dǎo)體襯底的背面形成一個或多個溝槽。這在圖2A和圖2B中示出。首先參考圖2A，提供了襯底210。襯底210可以看作為具有正面211和相對的背面212。然而，應(yīng)該理解，標(biāo)記“正面”和“背面”是任意的，并且還可以利用適當(dāng)?shù)膽T例來引用襯底210的各個面。在一個實施例中，襯底210包括半導(dǎo)體晶片，在該半導(dǎo)體晶片上將要(或者已經(jīng))形成用于大量管芯的集成電路。例如，如圖2A-2I所示，襯底210包括管芯205a和205b。半導(dǎo)體晶片可以由任意適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成，例如硅、絕緣體上硅(SOI)、砷化鎵，或者其它材料或者材料的組合。根據(jù)一個實施例，該襯底的厚度達(dá)到600μm。
為了便于說明，圖2A到圖2G所示的襯底210包括有限數(shù)量的管芯205a、205b(以及有限數(shù)量的將要形成的金剛石通道結(jié)構(gòu)，如下所述)。然而，應(yīng)該理解，公開的實施例一般是在晶片級實施的并且這種晶片可以包括用于任意適當(dāng)數(shù)量管芯的集成電路。這將在圖3中進(jìn)一步說明，其中圖3示出了晶片300的俯視圖。參照該圖，晶片300包括襯底310，在該襯底310上將要(或者已經(jīng))形成用于大量管芯305的集成電路，并且最終將晶片300切割成這些獨立的管芯305。如下所述，在一個實施例中，襯底310包括許多形成于其上的金剛石通道結(jié)構(gòu)。實際上，每個管芯305可以包括億萬個電路元件(例如，晶體管等)，并且每個管芯305也可以包括任意期望數(shù)量和圖案的金剛石通道結(jié)構(gòu)。
繼續(xù)參考圖2A，在一個實施例中，通過首先在襯底210的背面212上沉積一層光刻膠220以形成溝槽。然后，對光刻膠層220圖案化以形成具有開口225的掩模，如圖2A所示?，F(xiàn)在參考圖2B，實施蝕刻工藝以產(chǎn)生溝槽230，其形成在掩模開口225所限定的位置?？梢岳萌魏芜m當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù)(或者蝕刻工藝的組合)來產(chǎn)生溝槽230。例如，可以使用等離子體蝕刻工藝或者深度反應(yīng)離子蝕刻工藝(DRIE)來形成溝槽230。在一個實施例中，溝槽的深度達(dá)到了500μm，而寬度達(dá)到了100μm。
返回圖1，如方框120所述，在溝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長或沉積一定量金剛石的溝槽的表面上的任何區(qū)域。然而，應(yīng)該理解，成核位置可以包括從中生長或沉積一定量其他材料(例如類金剛石碳或其它類金剛石材料)的區(qū)域。實質(zhì)上，成核位置可以提供用于金剛石生長的晶種層。根據(jù)一個實施例，金剛石將在溝槽230內(nèi)選擇性地生長，并且將成核位置的形成限制在溝槽230的表面235上。然而，應(yīng)該理解，在一些實施例中，金剛石生長可以是非選擇性的，并且在其它實施例中，成核位置可以形成在襯底210的其它表面上。
可以利用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)以在溝槽230的表面235上提供成核位置。在一個實施例中，使用含有金剛石顆粒的漿液來形成金剛石成核位置。圖2C結(jié)合圖4對此進(jìn)行了說明。參考圖4中的方框410，將金剛石漿液沉積在溝槽230中(并且可能在襯底210的其它表面上)。這在圖2C中示出，其中已經(jīng)將漿液240沉積在溝槽230中(和襯底210的其它表面上)。根據(jù)一個實施例，漿液包括溶劑、金剛石顆粒和表面活性劑(例如，用來促進(jìn)潤濕)?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)娜軇?，并且在一個實施例中，該溶劑包括水。在一個實施例中，金剛石顆粒的大小可以從0.05μm到10μm，并且金剛石顆粒的含量可以達(dá)到漿液體積的50％。如方框420所述，搖動漿液(和襯底)以促進(jìn)金剛石顆粒附著到溝槽表面。在一個實施例中，搖動是通過將超聲波振動引入到漿液240(和襯底210)中產(chǎn)生的。然后，如方框430所述，蒸發(fā)掉溶劑，留下沉積在溝槽230的表面235上的金剛石顆粒，這些金剛石顆粒為金剛石生長提供了成核位置?？梢酝ㄟ^將漿液暴露在熱、干燥空氣和/或真空環(huán)境中來實現(xiàn)溶劑的蒸發(fā)。
在另一個實施例中，可以通過使溝槽230的表面235(或者至少這些表面的一部分)變得粗糙來產(chǎn)生成核位置。該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)可以用作金剛石生長的成核位置。在一個實施例中，使用深度反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)工藝來使溝槽表面235變得粗糙。因此，在使用DRIE工藝形成溝槽230的情況下，期望的表面粗糙度可以是溝槽形成的自然結(jié)果。然而，在使用可選的蝕刻技術(shù)形成溝槽230的情況下，隨后可以實施DRIE工藝(除溝槽形成的最初蝕刻外)以提供期望的表面粗糙度。根據(jù)一個實施例，粗糙的溝槽表面235的特征尺寸范圍從10nm到600nm。
雖然上面介紹了金剛石漿液的使用或者粗糙表面的產(chǎn)生，但是應(yīng)該理解，公開的實施例并不局限于這些用于形成成核位置的方法，此外，也可以采用其它可選的方法。然而，不管成核位置(或其它晶種層)以哪一種方法形成，結(jié)果都是大量的成核位置分布在溝槽230的表面235上(參見圖2D)。另外，在金剛石生長之前，可以從襯底210上清除任何殘留的光刻膠(例如，光刻膠層220)，同樣如圖2D所示。
再次返回圖1，如方框130所述，將金剛石(或者其它類金剛石材料)沉積在溝槽中。這在圖2E中示出，其中金剛石250已經(jīng)生長在每一個溝槽230中。根據(jù)一個實施例，使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來生長金剛石250，其中先前形成的成核位置作為用于CVD金剛石生長的晶種層。在一個實施例中，使用包括甲烷和氫氣的混合物或者乙炔(C2H2)和氫氣的混合物的前體來進(jìn)行金剛石CVD生長，其中甲烷(或者乙炔)大約占混合物的1％到2.5％。在以50到200每分鐘標(biāo)準(zhǔn)毫升(sccm)的流速引入氣體前體混合物、溫度在700-800攝氏度之間并且氣壓為10到300 Torr之間的情況下，可以發(fā)生金剛石CVD生長。根據(jù)另一個實施例，使用等離子體加強(qiáng)CVD工藝來進(jìn)行金剛石生長。等離子體加強(qiáng)CVD沉積可以在頻率約為2.43GHz、功率約為1000W、溫度在700-900攝氏度之間并且氣壓在1到100 Torr之間的條件下實現(xiàn)。然而，應(yīng)該理解，上述只是可以用來進(jìn)行金剛石的CVD生長的工藝參數(shù)的幾個實例，并且此外，根據(jù)形成的金剛石結(jié)構(gòu)的期望特性，可以使用任何其它適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)。同樣，應(yīng)該理解，公開的實施例不限于CVD金剛石生長，并且還可以利用其它沉積金剛石(或者其它類金剛石材料，例如類金剛石碳)的方法。
在一個實施例中，如圖1的方框140所述，然后在襯底上形成電路。這在圖2F中示出，其中在襯底210的正面211上形成電路290a、290b(分別對應(yīng)于管芯205a、205b)。電路290a、290b可以包括一系列的電路元件，包括晶體管、電容器、電阻器、二極管、電感器等。雖然為了便于說明在附圖中僅示出了有限數(shù)量的電路元件，但是應(yīng)該理解，每個管芯205a、205b實際上可能包括億萬個晶體管和其它電路元件。
同樣，如圖2F所示，互聯(lián)結(jié)構(gòu)295可以形成在正面211之上(并且在有源電路290a，290b之上)。該互聯(lián)結(jié)構(gòu)295可以包括很多金屬化級，每個金屬化級包括電介質(zhì)材料層，其中已經(jīng)形成了大量的導(dǎo)線(例如跡線)。電介質(zhì)材料將任意給定金屬化級中的導(dǎo)線與鄰近級的導(dǎo)線分開，并且鄰近級的導(dǎo)線通過延伸在這些級之間的導(dǎo)電過孔電氣互聯(lián)。導(dǎo)線和過孔可以由任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料構(gòu)成，例如銅、鋁、金、銀，或者這些與其它金屬的合金。電介質(zhì)材料可以由任何適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)或者絕緣材料構(gòu)成，例如二氧化硅(SiO2)、SiOF、碳摻雜氧化物(CDO)、玻璃、或者聚合物材料。
在金剛石生長發(fā)生的溫度(例如，等于800攝氏度)超過用于集成電路的熱預(yù)算(例如，等于450攝氏度)的情況下，可以期望在金剛石生長后形成集成電路。然而，在一些實施例中，可以采用較低溫度(例如，小于與集成電路有關(guān)的熱預(yù)算)的金剛石生長工藝(例如，低溫CVD金剛石生長工藝)。因此，在另一個實施例中，如果在不超過集成電路的熱預(yù)算的溫度下發(fā)生金剛石生長，則電路可以在溝槽形成和金剛石生長之前形成，如圖1中的方框145所述。
現(xiàn)在參考圖1中的方框150，去除襯底的鄰近金剛石結(jié)構(gòu)的部分以形成通道。這在圖2G中示出，在該圖中，已經(jīng)去除了襯底210的部分，從而形成通道260。以前形成的金剛石結(jié)構(gòu)250形成了通道260的一個或多個壁(例如，至少一個側(cè)壁)，并且襯底210也提供了一個或多個通道的壁(例如，每個通道的下壁，并且可能為通道的側(cè)壁)?？梢圆捎萌魏芜m當(dāng)?shù)墓に?例如濕法蝕刻工藝)來去除襯底210的部分。根據(jù)一個實施例，如圖2G所示，蝕刻的深度小于金剛石結(jié)構(gòu)250的高度，使得金剛石結(jié)構(gòu)250的一部分嵌在襯底210中。在一個實施例中，金剛石結(jié)構(gòu)的20％-30％延伸到襯底210中。將金剛石結(jié)構(gòu)250的剩下部分嵌在襯底中可以帶來很多優(yōu)點，包括提高了金剛石與下面襯底210的附著力并且增強(qiáng)了熱性能。
在一個實施例中，通道260按照形成用于集成電路管芯的流體冷卻系統(tǒng)的部分的圖案來布置。金剛石具有高的熱傳導(dǎo)率(例如，2000W/mK)以及低的熱膨脹系數(shù)(例如，0.8ppm/K)。因此，設(shè)置在管芯一側(cè)的流體冷卻系統(tǒng)包括通道，其至少部分由金剛石(或者其他類金剛石材料)構(gòu)成并且具有嵌在管芯襯底中的金剛石壁，該流體冷卻系統(tǒng)可以高效地除去位于管芯另一面上的電路所產(chǎn)生的熱量。在一個實施例中，通道260的高度和寬度尺寸從數(shù)十微米到數(shù)百微米，并且可以將這些通道稱為“微通道”。然而，應(yīng)該理解，可以根據(jù)具有任意合適尺寸的公開實施例來形成該結(jié)構(gòu)。
通道260的圖案可以具有任意適當(dāng)?shù)牟贾?，并且圖5A-5C示出了一些實例。首先參考圖5A，管芯505上的圖案501包括許多在入口端流體貯存器582和出口端流體貯存器586之間延伸的通道560(由金剛石結(jié)構(gòu)550隔開)。入口端流體貯存器582包括流體入口583，而出口端流體貯存器586包括流體出口587?？梢詫⒘黧w通過入口583引入到入口端流體貯存器582，該流體流經(jīng)通道560并穿過管芯505(由此帶走了管芯上的電路所產(chǎn)生的熱量)，并且進(jìn)入出口端流體貯存器586。然后，流體可以通過出口587流出并且可能通過閉合回路流體冷卻系統(tǒng)進(jìn)行再循環(huán)，這將在下面介紹。
在圖5A的實施例中，通道560的圖案501基本覆蓋了管芯505的部分。然而，在其它實施例中，通道可以在管芯的特定部分上延伸，例如管芯上的“熱點”，其中該管芯的其它部分可以沒有通道，并且圖5B示出了這種實施例的實例。參考圖5B，管芯505上的通道的圖案502包括具有入口583的入口端流體貯存器582和具有出口587的出口端流體貯存器586。延伸在入口端流體貯存器582和和出口端流體貯存器586之間的是通道560(其中通道560的壁的至少部分包括金剛石結(jié)構(gòu))。然而，通道560穿過管芯505的對應(yīng)于“熱點”589a、589b和589c的部分，而管芯505的其它部分沒有通道。
在圖5A和圖5B的實施例中，設(shè)置在管芯上的通道的圖案包括入口端流體貯存器和出口端流體貯存器。然而，在其它實施例中，可以將入口端流體貯存器和出口端流體貯存器(以及流體入口和出口)設(shè)置在另一個部件(例如，蓋板、集成散熱器等)上，并由此，這些元件可以不形成在管芯上。例如，圖5C示出了這樣的實施例。參考圖5C，管芯505上的通道的圖案503包括許多延伸穿過管芯的通道560(由金剛石結(jié)構(gòu)550隔開)。通道560基本延伸了管芯的長度，并且通道的圖案不包括入口端流體貯存器和出口端流體貯存器。
現(xiàn)在返回圖1，可以將襯底切割成單個的管芯，如方框160所述。這在圖2H中示出，該圖示出對襯底210的剩余部分單一化后的管芯205a。管芯205a包括可以形成用于管芯的流體冷卻系統(tǒng)的部分的通道260的圖案。再次，如上所述，雖然為了便于說明圖2A-2G僅示出了兩個管芯，但是襯底210可以包括任意期望數(shù)量(例如，幾百個)的管芯的電路(和通道260)。
如圖1的方框170所述，可以將蓋板附著到管芯上。這在圖2I中示出，該圖示出了蓋板270，其已經(jīng)附著到管芯205a，從而形成集成電路器件200。蓋板270設(shè)置在通道260(和管芯205a的襯底210)上以形成閉合的流體通路。蓋板可以由任意的材料構(gòu)成，并且具有任意適當(dāng)?shù)男螤詈徒Y(jié)構(gòu)，這能夠和金剛石結(jié)構(gòu)250的上端(以及管芯襯底210的向上延伸的部分218)形成密封?？梢杂脕順?gòu)成蓋板270的材料包括例如金剛石、硅、玻璃、金屬、陶瓷等?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)恼辰蛹夹g(shù)將蓋板270附著到管芯205a上。例如，可以使用擴(kuò)散粘結(jié)、附著粘結(jié)，或者使用再流焊工藝將蓋板附著到管芯上。
在一個實施例中，集成電路器件(例如，圖2I中的器件200)可以附著到封裝襯底(或者可選地，附著到下一級部件，例如母板或者其它印刷電路板)。例如，這在圖6中示出，該圖示出了裝置600。裝置600包括集成電路(IC)器件200，其具有根據(jù)公開的實施例中的任意一個形成的通道260。裝置600還包括封裝襯底(或者其它板)610，并且IC器件200設(shè)置在該襯底610上。IC器件200通過互聯(lián)618的陣列(例如，導(dǎo)電凸塊或柱等)電耦合于封裝襯底610的第一面611，互聯(lián)618的陣列與設(shè)置在襯底的第一面611上的互聯(lián)的相應(yīng)陣列(例如，導(dǎo)電連接盤、焊盤、凸塊或柱等)結(jié)合。也可以將一層底部填料(圖中未示出)沉積在IC器件200和襯底610之間。襯底610將來自互聯(lián)618的信號線路路由到設(shè)置在襯底610的相對第二面612上的互聯(lián)619的陣列(例如，導(dǎo)電凸塊，柱或者引腳等)。可以使用互聯(lián)619將裝置600電(和機(jī)械)耦合到下一級部件(例如，母板或者其它電路板)。另外，裝置600可以包括流體入口683和流體出口687以將該裝置與流體冷卻系統(tǒng)耦合，這種流體冷卻系統(tǒng)如圖7所示并且將在下面對其進(jìn)行介紹。這種流體冷卻系統(tǒng)的部分可以設(shè)置在封裝襯底610的部分上和/或在下一級部件(例如，母板或者其它板)上。
接著參考圖7，其示出了集成電路器件(例如，圖6的裝置600或者圖2I的器件200)的流體冷卻系統(tǒng)700的實施例。該流體冷卻系統(tǒng)700包括管芯705或者其它熱源，并且該管芯與微通道熱交換器710熱耦合。在一個實施例中，微通道熱交換器710包括許多設(shè)置在管芯上并且具有由金剛石構(gòu)成的壁的通道，這些通道是根據(jù)上述任意實施例形成的。流體供應(yīng)管路720耦合到微通道熱交換器710的入口，而流體回流管路730耦合到微通道熱交換器的出口?；亓鞴苈?30耦合到另一個熱交換器740的入口，而該熱交換器包括與供應(yīng)管路720耦合的出口。冷卻系統(tǒng)700還包括設(shè)置在供應(yīng)管路720(或在某個其它位置，例如回流管路730)中的泵750以使冷卻流體通過冷卻系統(tǒng)循環(huán)(大量流體運(yùn)動的方向由箭頭一般性地表示)。
在一個實施例中，微通道熱交換器710、流體供應(yīng)管路720、流體回流管路730、熱交換器740以及泵750形成了閉合回路流體冷卻系統(tǒng)。在泵750產(chǎn)生的壓力下，促使冷卻流體流入微通道熱交換器710。在微通道熱交換器710中，冷卻流體接收管芯705所產(chǎn)生的熱量，從而使管芯冷卻。然后，經(jīng)加熱的流體通過回流管路730流到熱交換器740，其將來自流體的熱量排放到周圍環(huán)境中，以此冷卻流體。然后，經(jīng)冷卻的流體返回到供應(yīng)管路720并回流到微通道熱交換器710。在一個實施例中，流體冷卻系統(tǒng)700的至少一些(或者可能全部)的部件，例如流體供應(yīng)管路720和回流管路730、熱交換器740和泵750，可以設(shè)置在與管芯705和微通道熱交換器710相同的板(或者其它襯底或部件)上。正如讀者所理解的那樣，以上所述的流體冷卻系統(tǒng)700只是流體冷卻系統(tǒng)的一個實例，并且此外，公開的實施例可以應(yīng)用其它類型的冷卻系統(tǒng)。
參考圖8，其示出了計算機(jī)系統(tǒng)800的實施例。計算機(jī)系統(tǒng)800包括耦合了多個部件的總線805?？偩€805用來代表一條或多條總線的集合，例如系統(tǒng)總線、外圍部件接口(PCI)總線、小型計算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)總線等，其將系統(tǒng)800的部件互聯(lián)。為了便于理解，將這些總線用單個總線805代表，并且應(yīng)該理解的是，系統(tǒng)800并不因此受限。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將會理解，該計算機(jī)系統(tǒng)800可以具有任何適當(dāng)?shù)目偩€架構(gòu)并且可以包括任意數(shù)量和組合方式的總線。
處理器件(或者多個器件)810與總線805耦合。該處理器件810可以包括任何適當(dāng)?shù)奶幚砥骷蛳到y(tǒng)，包括微處理器(例如，單核或多核處理器)、網(wǎng)絡(luò)處理器、專用集成電路(ASIC)，或者現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，或者類似器件。應(yīng)該理解，雖然圖8只示出了單個處理器件810，但是計算機(jī)系統(tǒng)800可以包括兩個或多個處理器件。
計算機(jī)系統(tǒng)800還包括耦合于總線805的系統(tǒng)存儲器820，該系統(tǒng)存儲器例如包括任何適當(dāng)類型和數(shù)量的存儲器，例如靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)，或者雙數(shù)據(jù)率DRAM(DDRDRAM)。在計算機(jī)系統(tǒng)800運(yùn)行的過程中，操作系統(tǒng)和其它應(yīng)用程序可以駐留在該系統(tǒng)存儲器820中。
計算機(jī)系統(tǒng)800可以還包括與總線805耦合的只讀存儲器(ROM)830。該ROM 830可以存儲處理器件810的指令。系統(tǒng)800也可以包括與總線805耦合的存儲器件(或多個器件)840。該存儲器件840包括任何適當(dāng)?shù)姆且资源鎯ζ?，例如硬盤驅(qū)動器。操作系統(tǒng)和其它程序可以儲存在該存儲器件840中。此外，用來存取可移動存儲介質(zhì)的器件850(例如，軟盤驅(qū)動器或者CD ROM驅(qū)動器)可以與總線805耦合。
計算機(jī)系統(tǒng)800還可以包括一個或多個與總線805耦合的I/O(輸入/輸出)設(shè)備860。常用的輸入設(shè)備包括鍵盤、指點器(例如鼠標(biāo))以及其它數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，而常用的輸出設(shè)備包括視頻顯示器、打印設(shè)備以及音頻輸出設(shè)備。應(yīng)該意識到，這些只是幾個可以與計算機(jī)系統(tǒng)800耦合的I/O設(shè)備的類型的實例。
計算機(jī)系統(tǒng)800可以還包括與總線805耦合的網(wǎng)絡(luò)接口870。該網(wǎng)絡(luò)接口870包括能夠?qū)⑾到y(tǒng)800與網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)卡)耦合的任意適當(dāng)?shù)挠布?、軟件或者硬件和軟件的組合。該網(wǎng)絡(luò)接口870可以通過任何適當(dāng)?shù)闹T如無線、銅導(dǎo)線、光纖或者他們的組合等介質(zhì)建立與網(wǎng)絡(luò)(或多個網(wǎng)絡(luò))的鏈接，其通過任何適當(dāng)?shù)膮f(xié)議，例如TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)、HTTP(超文本傳輸協(xié)議)以及其它協(xié)議支持信息的交換。
應(yīng)該理解的是，圖8所示的計算機(jī)系統(tǒng)800用來表示該系統(tǒng)的示例性實施例，并且該系統(tǒng)還可以包括很多附加部件，為了清楚和便于理解將其省略。例如，系統(tǒng)800可以包括DMA(直接內(nèi)存存取)控制器、與處理器件810相關(guān)的芯片組、附加存儲器(例如，高速緩沖存儲器)以及附加信號線和總線。同樣應(yīng)該理解，計算機(jī)系統(tǒng)800可以不包括圖8所示的所有部件。該計算機(jī)系統(tǒng)800可以包括任意類型的計算設(shè)備，例如臺式計算機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器、手持計算設(shè)備(例如，個人數(shù)字助理，或PDA)、無線通訊設(shè)備、娛樂系統(tǒng)等。
在一個實施例中，計算機(jī)系統(tǒng)800包括根據(jù)上述任意實施例構(gòu)造的部件。例如，系統(tǒng)800的處理器件810可以包括具有通道的管芯，如上所述，這些通道具有由金剛石構(gòu)成的壁。這些通道可以形成用來冷卻處理器件810的流體冷卻系統(tǒng)的部分。然而，應(yīng)該理解，系統(tǒng)800的其它部件(例如，網(wǎng)絡(luò)接口870等)可以包括根據(jù)任意公開的實施例所形成的器件。
前面的具體說明和附圖都只是說明性的而非限制性的。前面提供的主要是為了清楚而深刻地理解所公開的實施例，并且不應(yīng)從中理解出不必要的限制。在不偏離公開的實施例的精神和所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計出許多針對此處所述實施例的添加、刪除和修改以及可選的布置。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在襯底上形成溝槽，所述襯底由半導(dǎo)體材料構(gòu)成；在該溝槽中形成熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)由金剛石或者類金剛石材料構(gòu)成；以及去除所述襯底的鄰近所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的部分以形成通道，所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成所述通道的壁。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的一部分嵌在所述襯底中。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述通道的壁由所述襯底提供。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料包括硅。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述類金剛石材料包括類金剛石碳。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述溝槽中形成熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括在所述溝槽的表面上形成晶種層；以及使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝從所述晶種層生長金剛石。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述晶種層包括許多設(shè)置在所述溝槽表面上的金剛石顆粒。
8.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述晶種層包括所述溝槽表面上的粗糙化的部分。
9.一種方法，包括在晶片的一面形成許多溝槽，所述晶片包括硅；在所述溝槽的表面上形成多個成核位置；從所述成核位置生長金剛石以在所述溝槽中形成金剛石結(jié)構(gòu)；去除所述襯底的部分以形成許多通道，其中每個通道的至少一個壁由所述金剛石結(jié)構(gòu)中的一個提供。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中每個金剛石結(jié)構(gòu)的一部分嵌在所述晶片中。
11.權(quán)利要求9所述的方法，其中每個通道的至少一個下壁包括所述晶片。
12.權(quán)利要求9所述的方法，還包括在所述晶片的相對面上為許多集成電路管芯形成電路。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述電路在所述金剛石結(jié)構(gòu)形成之后形成。
14.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述電路在所述溝槽形成之前形成。
15.權(quán)利要求12所述的方法，還包括將所述晶片切割成許多集成電路管芯。
16.權(quán)利要求15所述的方法，還包括將蓋板附著到所述集成電路管芯中的一個，所述蓋板覆蓋形成在所述一個管芯上的所述通道。
17.權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述溝槽的表面上形成多個成核位置包括在所述溝槽中沉積漿液，所述漿液含有分散在溶劑中的金剛石顆粒；搖動所述漿液以促進(jìn)所述金剛石顆粒附著到所述溝槽表面；以及蒸發(fā)所述溶劑，留下附著到所述溝槽表面的金剛石顆粒。
18.權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述溝槽的表面上形成多個成核位置包括使所述溝槽表面上的至少部分粗糙。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中使用深度反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)工藝來使所述溝槽表面粗糙。
20.權(quán)利要求9所述的方法，其中使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝從所述成核位置生長所述金剛石。
21.一種器件，包括由硅構(gòu)成的管芯，所述管芯具有設(shè)置在前面上的電路；設(shè)置在所述管芯的相對的背面上的許多通道，其中每個所述通道的壁由許多金剛石結(jié)構(gòu)中的一個提供；以及附著到所述管芯的蓋板，所述蓋板覆蓋所述通道。
22.權(quán)利要求21所述的器件，其中所述通道中的每一個的壁由硅管芯提供。
23.權(quán)利要求21所述的器件，其中所述金剛石結(jié)構(gòu)嵌在所述硅管芯中。
24.一種系統(tǒng)，包括板；設(shè)置在所述板上的存儲器件；設(shè)置在所述板上并且與所述存儲器件耦合的處理器件，所述處理器件包括其中在正面上設(shè)置電路并且在相對的背面上設(shè)置許多通道的管芯，其中所述通道中的每一個的壁由許多金剛石結(jié)構(gòu)中的一個提供，所述處理器件還包括附著到所述管芯并且覆蓋所述通道的蓋板；以及與所述許多通道耦合的閉合回路流體冷卻系統(tǒng)。
25.權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述通道的每一個的壁由所述管芯提供，所述管芯包括硅。
26.權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述金剛石結(jié)構(gòu)嵌在所述管芯中。
27.權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述許多通道包括圖案，其包括與所述閉合回路流體冷卻系統(tǒng)耦合的流體入口和與所述流體冷卻系統(tǒng)耦合的流體出口。
28.權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述閉合回路流體冷卻系統(tǒng)包括耦合于所述流體入口的流體供應(yīng)管路；耦合于所述流體出口的流體回流管路；耦合于所述供應(yīng)管路和回流管路中的每一個的熱交換器；以及使冷卻的流體移動通過所述閉合回路流體冷卻系統(tǒng)的泵。
全文摘要
公開了一種設(shè)置在管芯上的金剛石微通道結(jié)構(gòu)以及形成該金剛石微通道結(jié)構(gòu)的方法。每個通道的一個或多個壁可以由金剛石(或者其它類金剛石材料)構(gòu)成。該微通道結(jié)構(gòu)可以形成用于管芯的流體冷卻系統(tǒng)的一部分。介紹其它實施例并要求其權(quán)利。
文檔編號H01L23/34GK101071756SQ20071008937
公開日2007年11月14日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者托馬斯·多里 申請人:英特爾公司