(57)【要約】  内部流体チャネルを有するウェハアセンブリを提供する。該アセンブリは、半導体ウェハの第１表面に１以上のチャネルを生成し、そして該第１半導体ウェハの該第１表面上に酸化物表面を生成させることによって製造される。第２半導体ウェハの第１表面上にも酸化物表面を生成させる。このアセンブリは、第２半導体ウェハの第１表面の酸化物表面に第１半導体ウェハの第１表面の酸化物表面を結合させてウェハアセンブリを生成し、そして該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で１以上のチャネルを密閉させることにより製造される。
2016512655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハアセンブリ内に流体チャネルを生成する方法であって、次の工程：
第１半導体ウェハの第１表面に１以上のチャネルを生成させ；
該第１半導体ウェハの該第１表面上に酸化物表面を生成させ；
第２半導体ウェハの第１表面上に酸化物表面を生成させ；及び
該第１半導体ウェハの該第１表面の該酸化物表面を該第２半導体ウェハの該第１表面の該酸化物表面に結合させてウェハアセンブリを生成し、そして該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で該１以上のチャネルを密閉すること
を含む方法。
【請求項２】
前記第２半導体ウェハの前記第１表面内において、前記第１半導体ウェハの前記第１表面内における前記１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを生成することを含み、ここで、該第２半導体ウェハの該第１表面の酸化物表面に該第１半導体ウェハの該第１表面の酸化物表面を結合させることで、該結合した第１表面及び第２表面によって画定される縁部で該第１半導体ウェハ及び該第２半導体ウェハ内に該１以上の整列チャネルを密閉する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウェハアセンブリをダイシングして、１以上の密閉チャネルを備える１個以上の半導体チップを製造することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１半導体ウェハの前記第１表面の前記酸化物表面と前記第２半導体ウェハの前記酸化物表面との間に、該第１表面と該第２表面とを結合させることによって無機共有結合線を生成させる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１又は第２半導体ウェハ内において、該第１半導体ウェハの前記１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
それぞれのビアが前記ウェハアセンブリの前記１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
内部流体チャネルを有するウェハアセンブリであって、
酸化物表面を備える、１以上のチャネルを画定する第１表面を有する第１半導体ウェハと、
酸化物表面を備える第１表面を有する第２半導体ウェハと
を備え、該第１半導体ウェハの該第１表面の該酸化物表面が該第２半導体ウェハの該第１表面の該酸化物表面に結合して、該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で該１以上のチャネルが密閉された、ウェハアセンブリ。
【請求項８】
前記第２半導体ウェハの前記第１表面が前記第１半導体ウェハの前記第１表面における前記１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを画定し、ここで、該第１半導体ウェハ及び第２半導体ウェハ内における該１以上の整列チャネルは、該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で密閉された、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記ウェハアセンブリは、該ウェハアセンブリがダイシングされたときにそれぞれが１以上の密閉されたチャネルを備える１個以上の半導体チップを生成するように構成される、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１半導体ウェハの前記第１表面の前記酸化物表面と前記第２半導体ウェハの前記酸化物表面との間に、該第１表面と該第２表面とを結合させることにより無機共有結合線が生成されている、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記第１半導体ウェハ又は前記第２半導体ウェハ内に、前記１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを備える、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
それぞれのビアが前記ウェハアセンブリの前記１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
アセンブリ内において流体チャネルを生成する方法であって、次の工程：
第１構成要素の第１表面に１以上のチャネルを生成し；
該第１構成要素の該第１表面上に酸化物表面を生成し；
第２構成要素の第１表面上に酸化物表面を生成し；及び
該第１構成要素の該第１表面の該酸化物表面を該第２構成要素の該第１表面の該酸化物表面に結合させてアセンブリを生成し、そして該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で１以上のチャネルを密閉すること
を含む方法。
【請求項１４】
前記第２構成要素の前記第１表面内において、前記第１構成要素の前記第１表面内における前記１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを生成することを含み、ここで、該第２構成要素の該第１表面の酸化物表面に該第１構成要素の該第１表面の酸化物表面を結合させることで、該結合した第１表面及び第２表面によって画定される縁部で該第１構成要素及び該第２構成要素内に該１以上の整列チャネルを密閉する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１構成要素の前記第１表面の前記酸化物表面と前記第２構成要素の前記酸化物表面との間に、該第１表面と該第２表面とを結合させることにより無機共有結合線を生成させる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１又は第２構成要素内において、該第１構成要素の前記１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを生成することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
それぞれのビアが前記アセンブリの前記１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
内部流体チャネルを有するアセンブリであって、
酸化物表面を備える、１以上のチャネルを画定する第１表面を有する第１構成要素と、
酸化物表面を備える第１表面を有する第２構成要素と
を備え、該第１構成要素の該第１表面の該酸化物表面が該第２構成要素の該第１表面の該酸化物表面に結合して、該結合した第１及び第２の表面によって画定される縁部で該１以上のチャネルが密閉された、アセンブリ。
【請求項１９】
前記第２構成要素の前記第１表面が前記第１構成要素の前記第１表面における前記１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを画定し、ここで、該第１構成要素及び第２構成要素内における該１以上の整列チャネルが該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で密閉されている、請求項１８に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１構成要素の前記第１表面の前記酸化物表面と前記第２構成要素の前記酸化物表面との間に、該第１表面と該第２表面とを結合させることにより無機共有結合線が生成されている、請求項１８に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記第１構成要素又は前記第２構成要素内において、前記１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを備える、請求項１８に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
それぞれのビアが前記ウェハアセンブリの前記１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である、請求項２１に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効果的な熱交換器システムを備える半導体アセンブリを製造することに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
電子機器の熱密度が絶えず増大している。というのは、新たな電子機器は、より高い電力消費とより高い実装密度とを必要とするからである。熱管理技術の方向性は、チップに対して又はチップの中に積極的な熱管理をもたらすことに向かっている。熱交換器埋設半導体デバイス及びチップスタックを信頼性の高い機械的、液圧（流体）及び電気的結合で低コストスケーラブル製造することが重要な課題である。具体的には、３次元半導体チップスタックでは、スタック内において一方のダイから他方のダイまで冷却剤を確実に塞ぎ、そしてチップスタックを組み立てるための技術が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
概要
本発明の技術は、効果的な熱交換器システムを備える半導体アセンブリを製造することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この技術の一実施形態は、ウェハアセンブリ内に流体チャネルを生成する方法である。この方法は、第１半導体ウェハの第１表面に１以上のチャネルを生成することを含む。また、この方法は、第１半導体ウェハの第１表面上に酸化物表面を生成することも含む。また、この方法は、第２半導体ウェハの第１表面上に酸化物表面を生成することも含む。また、この方法は、第１半導体ウェハの第１表面の酸化物表面を第２半導体ウェハの第１表面の酸化物表面に結合させてウェハアセンブリを生成し、そして該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で該１以上のチャネルを密閉することも含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では、この方法は、第２半導体ウェハの第１表面内において、第１半導体ウェハの第１表面内における１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを生成することを含み、ここで、該第２半導体ウェハの該第１表面の酸化物表面に第１半導体ウェハの第１表面の酸化物表面を結合させることで、該結合した第１表面及び第２表面によって画定される縁部で第１半導体ウェハ及び第２半導体ウェハ内に該１以上の整列チャネルが密閉される。いくつかの実施形態では、この方法は、ウェハアセンブリをダイシングして、１以上の密閉チャネルを備える１個以上の半導体チップを製造することを含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、第１半導体ウェハの第１表面の酸化物表面と第２半導体ウェハの酸化物表面との間には、第１表面と第２表面とを結合させることによって無機共有結合線が生成される。いくつかの実施形態では、この方法は、第１又は第２半導体ウェハ内において、第１半導体ウェハの１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを生成することを含む。いくつかの実施形態では、それぞれのビアは、ウェハアセンブリの１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である。
【０００７】
別の実施形態は、内部流体チャネルを有するウェハアセンブリである。このアセンブリは、酸化物表面を備える第１表面を有する第１半導体ウェハを含み、ここで、該第１半導体ウェハの第１表面は１以上のチャネルを画定する。アセンブリは、酸化物表面を備える第１表面を有する第２半導体ウェハを含む。第１半導体ウェハの第１表面の酸化物表面を第２半導体ウェハの第１表面の酸化物表面に結合させて、該結合した第１及び第２の表面によって画定される縁部で１以上のチャネルを密閉する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、第２半導体ウェハの第１表面は、第１半導体ウェハの第１表面における１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを画定し、ここで、該第１半導体ウェハ及び第２半導体ウェハ内における１以上の整列チャネルは、結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で密閉される。いくつかの実施形態では、ウェハアセンブリは、ウェハアセンブリがダイシングされたときに、それぞれが１以上の密閉されたチャネルを備える１個以上の半導体チップを生成するように構成される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、第１半導体ウェハの第１表面の酸化物表面と第２半導体ウェハの酸化物表面との間に、第１表面と第２表面とを結合させることにより無機共有結合線が生成される。いくつかの実施形態では、このアセンブリは、第１半導体ウェハ又は第２半導体ウェハ内において、１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを備える。いくつかの実施形態では、それぞれのビアは、ウェハアセンブリの１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である。
【００１０】
別の実施形態は、アセンブリ内に流体チャネルを生成する方法である。この方法は、第１構成要素の第１表面に１以上のチャネルを生成することを含む。また、この方法は、第１構成要素の第１表面上に酸化物表面を生成することも含む。また、この方法は、第２構成要素の第１表面上に酸化物表面を生成することも含む。また、この方法は、第１構成要素の第１表面の酸化物表面を第２構成要素の第１表面の酸化物表面に結合させてアセンブリを生成し、そして該結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で１以上のチャネルを密閉することも含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、この方法は、第２構成要素の第１表面内において、第１構成要素の第１表面内における１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを生成することを含み、ここで、該第２構成要素の該第１表面の酸化物表面に第１構成要素の第１表面の酸化物表面を結合させることで、該結合した第１表面及び第２表面によって画定される縁部で第１構成要素及び第２構成要素内に該１以上の整列チャネルが密閉される。いくつかの実施形態では、第１構成要素の第１表面の酸化物表面と第２構成要素の酸化物表面との間に、第１表面と第２表面とを結合させることにより無機共有結合線が生成される。
【００１２】
いくつかの実施形態では、この方法は、第１又は第２構成要素内において、第１構成要素の１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを生成することを含む。いくつかの実施形態では、それぞれのビアは、アセンブリの１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である。
【００１３】
別の実施形態は、内部流体チャネルを有するアセンブリである。このアセンブリは、酸化物表面を備える第１表面を有する第１構成要素を含み、ここで、該第１構成要素の第１表面は１以上のチャネルを画定する。また、アセンブリは、酸化物表面を備える第１表面を有する第２構成要素も含む。第１構成要素の第１表面の酸化物表面を第２構成要素の第１表面の酸化物表面に結合させて、該結合した第１及び第２の表面によって画定される縁部で１以上のチャネルを密閉する。
【００１４】
いくつかの実施形態では、第２構成要素の第１表面は、第１構成要素の第１表面における１以上のチャネルと整列する１以上のチャネルを画定し、ここで、該第１構成要素及び第２構成要素内における１以上の整列チャネルは、結合した第１及び第２表面によって画定される縁部で密閉される。いくつかの実施形態では、第１構成要素の第１表面の酸化物表面と第２構成要素の酸化物表面との間に、第１表面と第２表面とを結合させることにより無機共有結合線が生成される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、このアセンブリは、第１構成要素又は第２構成要素内において、１以上のチャネルと流体連通する１以上のビアを備える。いくつかの実施形態では、それぞれのビアは、アセンブリの１以上のチャネルに流体を入れる又は該チャネルから流体を出すための導管である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、この技術は、ウェハ間の共有結合を形成するために直接結合ハイブリダイゼーション（ＤＢＨ）を使用した積層ウェハアセンブリを含む。このマイクロチャネル設計は、環境保護のために気密（又はほぼ気密）シールを達成し、所望の流体チャネルを生成することができる無機共有結合線によって密閉される。薄い共有結合線は、比較的厚い有機結合と比較して耐熱性が低い。ここで説明するウェハアセンブリ法及びシステム（以下、「技術」）は、次の利点の１つ以上を与えることができる。この技術の利点の一つは、従来の方法よりも迅速かつ容易な構成及び組立プロセスを含むことである。別の利点は、応力集中領域が半導体ウェハの間に気密シールを達成するのに良好なコーティング被覆表面を与える流体チャネルでは減少することである。別の利点は、流体チャネルを様々な形状及びパターンで創り出して流体冷却循環中に最小の流体圧力降下で高効率冷却経路を実現することができることである。高電力冷却液ポンプは必要とされず、電力消費が低減され、低／中圧が使用され、これにより漏れの懸念が最小限に抑えられる。別の利点は、流体チャネルをそれぞれのダイ（又はウェハ）の背面側に配置することができることである。別の利点は、この技術により、流体チャネル内の様々望ましい位置で複数のノズル（例えば、ジェット衝突ノズル）を使用することにより均一かつ高い冷却効率が得られることである。また、この技術は、放熱が面内方向であるため、法線方向に沿った良好な熱伝導性を必要としない。
【００１７】
上記本発明の様々な実施形態の特徴は、添付図面において以下の詳細な説明を参照することによってより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】図１Ａは、ウェハアセンブリの組み立てられていない構成要素の概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、例示的実施形態に係る、図１Ａの構成要素を使用して製造されたウェハアセンブリの概略断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、例示的な実施形態に係るウェハアセンブリの概略断面図である。
【図２】図２は、例示的な実施形態に係る、内部流体チャネルを有するウェハアセンブリの分解概略断面図である。
【図３】図３は、例示的な実施形態に係る、内部チャネル及びビアを有するウェハアセンブリの分解概略図である。
【図４】図４は、例示的な実施形態に係るアセンブリ内に流体チャネルを生成するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
例示的実施形態の詳細な説明
ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）などの半導体素子は、航空宇宙センサアーキテクチャ及び／又は他の半導体アーキテクチャの一部として使用できる。ほとんどの場合、半導体素子のそれぞれは、主回路基板（例えば、マザーボード、アレイなど）にはんだ付けされ、半導体アレイが生じる。アレイ上の半導体素子のサイズ、間隔、放熱及び熱的特性のため、半導体冷却装置は、迅速かつ効率的にアレイから熱を伝達することが必要とされる。
【００２０】
図１Ａは、ウェハアセンブリの組み立てられていない構成要素の概略断面図である。３つの構成要素１０４、１０８、及び１１２が存在する。この実施形態では、構成要素は、半導体ウェハ（例えば、シリコン半導体ウェハ）である。しかしながら、ここに記載される概念及び技術を別の実施形態で他の種類の構成要素に適用して、アセンブリ内の半導体素子／構成要素を冷却するために冷却剤を輸送することができる１以上の流体チャネルを有する構成要素のアセンブリを製造することができるであろう。ウェハは、略平坦であり、第１表面１２４及び反対側の第２表面１２８を有する。
【００２１】
ウェハ１０４、１０８及び１１２のそれぞれは、２個のビア１１６ａ及び１１６ｂ（通常は１１６）を備える。ビア１１６は、流体（例えば、液体、気体、２相又はそれらの任意の組み合わせ）をそれぞれのウェハを通して流す（例えば、ウェハの一方の側からウェハの反対側に又は流体をウェハアセンブリ上若しくは該アセンブリ内の流体チャネルに入れる／該流体チャネルから出すための導管として）開放通路である。この実施形態では、ウェハ１０８及び１１２は、１以上の流体チャネル１２０も備える。ビア１１６は、チャネル１２０と流体連通している。ビア１１６及びチャネル１２０は、様々な半導体処理方法を使用してウェハ内に生成できる。例えば、いくつかの実施形態では、一連のフォトリソグラフィ及び化学処理を、ウェハから材料を除去するために実行してチャネル及びビアを生成する。いくつかの実施形態では、追加処理をウェハに追加の材料を追加するために使用してチャネル及びビアを生成する。また、ウェハ１０４、１０８、及び１１２は、ウェハが電気信号を伝送することを可能にする（例えば、所定のウェハ層内及び／又は隣接するウェハ層間の電気部品に）電気的相互接続部１４０も備える。
【００２２】
ウェハの当接表面を、ウェハアセンブリを生じさせるための結合用のウェハを製造するように処理する。この実施形態では、ウェハ１０４の第２表面１２８は、滑らかな表面を生じさせるように処理される。様々な技術を使用して滑らかな表面を生じさせることができる。例えば、ウェハ表面の化学的又は機械的平坦化を研磨、エッチング又はこれら２つの組合せによって達成して滑らかな表面を生成することができる。いくつかの実施形態では、ウェハの表面は、ウェハ表面と接触し、かつ、ウェハ表面に対して移動する研磨パッドと組み合わせて研磨剤及び／又は腐食性化学物質にウェハをさらすことによって平滑化される。いくつかの実施形態では、表面は、２５Å未満（例えば、１０〜２５Åの間、５〜１０Å、５Å未満）の表面粗さにまで平滑化される。
【００２３】
ウェハの第２表面１２８上に酸化物層が形成される。ケイ素が酸素（又は酸素を含む流体（例えば、空気））にさらされると二酸化ケイ素がシリコンウェハ表面上に形成される。ケイ素を周囲条件下で空気にさらすと表面上に酸化物の薄層（例えば、１０Å）を形成させることができる。様々な半導体処理技術を使用してシリコン表面上に二酸化ケイ素を生じさせる。これらの技術は、典型的には、シリコン上において二酸化ケイ素層を制御可能に成長させるように、より高い温度及び様々な環境（例えば、流体）を使用してシリコンウェハを処理することを含む。例えば、６００℃を超える温度をＯ2又はＨ2Ｏ環境で使用する場合が多い。しかし、３５０℃は、ウェハの性能劣化を回避するための活性シリコンウェハの限界であることが多い。
【００２４】
この実施形態では、平坦化された酸化物表面が同様にウェハ１０８の第１表面１２４及び第２表面１２８上に生成される。さらに、平坦化された酸化物表面は、同様にウェハ１１２の第１表面上にも生成される。
【００２５】
その後、図１Ｂに示すようにウェハ１０４、１０８及び１１２を互いに結合させてウェハアセンブリを形成させる。図１Ｂは、組み立てられたウェハアセンブリ１３２の断面図を示す。ウェハ１０４、１０８及び１１２を、それらの平坦化酸化物表面を互いに接触させることによって互いに結合させて、ウェハ１０４、１０８及び１１２の平坦化酸化物表面間に無機共有結合線１３６（例えば、約１μｍの結合線）を生成させる。共有結合線は、概して薄く、かつ、従来のウェハアセンブリにおいてウェハをまとめて結合するために現在使用されている有機的結合より耐熱性が低い。共有結合は比較的薄いため（例えば、はんだバンプ及びアンダーフィルよりも薄い）、電子部品は、ウェハ上に極めて近接して配置できる。さらに、流体相互接続部を、非常に高い空間密度でウェハ上に配置できる。
【００２６】
また、有機的結合は、結合が強力であることを確保するために、有機的結合を適用する前にバリア層の追加を必要とする。ここに記載された技術は、追加の障壁層の使用を必要としない。個々のダイの取り付けをアンダーフィルする際に使用される従来の有機的結合は、個々のチップ／ダイをアレイから切り取った後に実施されるのに対し、ここで説明する技術は、結合をウェハレベルで実施するのを可能にする。いくつかの実施形態では、共有結合線は、有機的結合線よりも１０倍薄い。
【００２７】
また、この結合プロセスは、ウェハの結合表面によって画定される縁部１３６でチャネル１２０をシールする。縁部１３６をシールすることで、気密シールを生じさせることができる。ウェハ１０４、１０８、及び１１２を、いかなる外部圧力も存在させずにそれらの表面を互いに接触させることによって結合させることができる。しかし、いくつかの実施形態では、追加の圧力を加えて表面を互いに接触させ、表面間に隙間が残る可能性を低減させる。
【００２８】
ウェハアセンブリ内のチャネル１２０は、結合プロセスの結果として密閉される。流体は、チャネル１２０と流体連通するビア１１６によりチャネル１２０に導入できる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ウェハ１０８の第１表面１２４とウェハ１０４の第２表面１２８の両方にチャネル１２０が設けられる。チャネル１２０は、ウェハを互いに結合してウェハアセンブリ１５０を形成するときに組み合わされてより大きな密閉チャネル１５６を形成する（図１Ｃにおいて別の実施形態で示されるように）。
【００３０】
図２は、例示実施形態に係る内部流体チャネル２０６及び流体ビア２０４を有するウェハアセンブリ２００の分解概略断面図である。アセンブリ２００は、４個のウェハ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ及び２０８ｄ（一般に２０８）と、半導体蓋又はキャップ２１２、蓋／キャップ取付層２１４と、基材２１６とを備える。ウェハ２０８ｄは、接着アンダーフィル２２０を介して基材２１６に電気的及び機械的に結合し、該アンダーフィルは、複数のはんだボールボンド２２４を備える。はんだボールボンド２２４は、ウェハ２０８ｄを基材２１６に電気的に結合させ、これにより、例えば、電気信号が基材２１６を介してウェハアセンブリ２００内のウェハに及びそれから通される。
【００３１】
アセンブリにおけるウェハ２０８の当接面は、ウェハ２０８を互いに結合させる前に平坦化酸化物表面により製造される（例えば図１Ａ及び図１Ｂに関連して説明したのと同様に）。さらに、蓋２１２、蓋取付層２１４及び基材２１６の当接面も、全ての構成要素（すなわち、蓋２１２、蓋取付層２１４、基材２１６及びウェハ２０８）を互いに結合させてアセンブリ２００を形成するように同様に製造される。全ての構成要素の縁部２２８は、実施される結合プロセスによってシールされる。この実施形態では、蓋２１２の流体ビア２０４は、ウェハアセンブリ２００に流体２３２を入れ、かつ、ウェハアセンブリ２００から流体２３６を出すために構成される。
【００３２】
図３は、例示的実施形態に係る、内部チャネル及びビアを有するウェハアセンブリ３００の分解概略図である。アセンブリ３００は、５個の半導体ウェハ３０８、３１２、３１６、３２０及び３２４を備える。図１Ａ、１Ｂ、及び２に関して説明したのと同様に、ウェハ（３０８、３１２、３１６、３２０、及び３２４）は互いに結合される。これらのウェハは、１以上の機能を実行するように構成された様々な集積回路部品及びトレース３３２を備える。ウェハ３０８は、２個のビア３２８ａ及び３２８ｂ（一般に３２８）を備える。ビア３２８ａは、アセンブリ３００に流体を入れるための入力導管である。ビア３２８ｂは、アセンブリ３００から流体を出すための出力導管である。
【００３３】
ウェハ３１２は、ウェハ３１２の上面にエッチングされ、そうでなければ形成された流体チャネルを備える。流体チャネル３３６（破線を使用して示される）は、冷却剤を受け取るように入力ビア３２８ａに接続される。冷却剤は、ウェハアセンブリ３００のその後の動作中にチャネル３３６を通って流れて構成要素及びトレース３３２を冷却する。その後、ウェハ３１２のチャネル３３６を流れる冷却剤は、ウェハ３１６のビア３５２を介してウェハ３２０の流体流路３４４（破線を使用して示される）に運ばれる。その後、冷却剤は、ウェハアセンブリ３００のその後の動作中に構成要素及びウェハ３２０内のトレース３３２を冷却する。
【００３４】
ウェハ３２０における流体チャネル３４８（実線で示される）は、チャネル３４８を流れる冷却剤をウェハ３１６のビア３５４に導く流体出力チャネルである。ビア３５４は、加熱された冷却剤をウェハ３１２の流体チャネル３４０（実線で示される）に導く。その後、加熱された冷却剤を、ウェハアセンブリ３００から出すようにウェハ３０８のビア３２８ｂに導いて、例えば、その後の再利用のために冷却剤冷凍機内で再度冷却する。
【００３５】
図４は、アセンブリ（例えば、図２のウェハアセンブリ２００）内に流体チャネルを生成させるための方法のフローチャート４００である。この方法は、ウェハアセンブリ（例えば、図２のアセンブリ２００）の製造に使用される半導体ウェハ上に回路（例えば、トレース、構成要素、電気的ビア）を生成させること（工程４０４）を含む。また、この方法は、ウェハに流体チャネル及び流体ビアをエッチングすることを含む（工程４０８）。例えば、図２のアセンブリ２００において、チャネル２０６及びビア２０４をウェハにエッチングする。また、この方法は、ウェハ上に平滑表面を生成させること（工程４１２）を含む（例えば、図１Ａ及び図１Ｂに関して上記したのと同様に）。
【００３６】
また、この方法は、結合用のウェハ表面を準備するためにウェハの当接表面上に酸化物表面を生成させること（工程４１６）を含む（例えば、図１Ａ及び１Ｂに関して上記したのと同様に）。また、この方法は、例えばウェハを、準備された酸化物表面が互いに接触し、それによってそれらの表面が共有結合を形成するよう互いに結合させることを含む（工程４２０）。ウェハアセンブリは、ウェハを互いに結合させるときに生じる。
【００３７】
また、この方法は、ウェハアセンブリをバンピングすることも含む（工程４２４）。バンピングは、ウェハアセンブリ内にある半導体ダイ上のボンドパッドにはんだボールを取り付ける半導体パッケージング技術である。その後、ウェハをダイシングして（工程４２８）半導体ウェハアセンブリから個々のチップを製造する。これらのチップは、それぞれ１個以上の密閉された流体チャネルを備える。チップを電子機器に設置したときに、流体入力及び流体出力を、動作中に冷却剤を供給してチップを冷却するためにチップに結合させる。
【００３８】
備える、含む及び／又はそれぞれの複数形は無制限であり、列挙された部品を包含し、また記載されていない追加の部品を包含することができる。「及び／又は」は、無制限であり、列挙された部品の１以上及び列挙された部品の組み合わせを包含する。
【００３９】
当業者であれば、本発明がその精神又は本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形態で具現化できることが分かるであろう。したがって、上記実施の形態は、本明細書に記載された発明を限定するのではなく、全ての点において例示であるとみなすべきである。そのため、本発明の範囲は、上記説明よりもむしろ、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び均等の範囲内での全ての変更がそこに包含されるものとする。
【符号の説明】
【００４０】
１０４  半導体ウェハ
１０８  半導体ウェハ
１１２  半導体ウェハ
１１６ａ  ビア
１１６ｂ  ビア
１２４  第１表面
１２８  第２表面
１３６  無機共有結合線
１４０  電気的相互接続部
２００  ウェハアセンブリ
２０４  流体ビア
２０６  内部流体チャネル
２０８  ウェハ
２１２  蓋
２１４  蓋／キャップ取付層
２１６  基材
２２４  はんだボールボンド
２２８  縁部
２３２  流体
３００  ウェハアセンブリ
３０８  半導体ウェハ
３１２  半導体ウェハ
３１６  半導体ウェハ
３２０  半導体ウェハ
３２４  半導体ウェハ
３２８  ビア
３３２  トレース
３３６  チャネル
３４８  流体チャネル
３５２  ビア
３５４  ビア
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2016512655.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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