碳纳米管微通道冷却器系统的制备方法

摘要

本发明公开了一种于超大规模集成电路芯片散热的碳纳米管微通道冷却器系统的制备方法，该方法是：首先通过光刻和剥离工艺，制成要求的细微尺度的图案，其间通过蒸镀方法得到的催化剂薄膜就附着在图案的表面。其次将带有催化剂薄膜的硅片置于碳纳米管生长机器的加热炉中，在高温化学气相沉淀模式下生长得到所要求的碳纳米管簇。最后通过喷涂在碳纳米管表面的金属涂层，使用转移工艺将碳纳米管簇转移到发热芯片表面，加装密封盖，碳纳米管微通道冷却器的制备工艺就完成了。之后通过导口流入的冷却液实现散热，至此碳纳米管微通道冷却系统制备完成。本发明显著地提高了散热性能，为集成电路芯片的散热提供了一种更高效的散热方法。

主权项

一种碳纳米管微通道冷却器系统的制备方法，其特征在于该方法具有以下的工艺步骤：a. 在硅片上旋涂上一层剥离胶，加热这层剥离胶以后，在其上再旋涂一层标准的正光刻胶，经过紫外线曝光30秒，MF319显影45秒之后，剥离胶形成底切结构，采用蒸镀工艺在整个表面覆盖一层催化剂薄膜，然后硅片将置于光刻胶去除剂中，剥离掉剥离胶、光刻胶和附着在光刻胶上的催化剂薄膜，在硅片上形成和光刻掩模同样图案的催化剂图案，催化剂薄膜由10纳米厚的三氧化二铝和1纳米厚的铁构成；b. 将载有催化粒子薄膜图案的芯片放置在石英管中，将石英管抽真空后再在常压下通以900 cm3/min的氩气和100 cm3/min的氢气；加热整个化学气相沉积系统至725℃，稳定15分钟后，将氩气和氢气气流都调整至500 cm3/min，再加以30 cm3/min的乙炔作为合成碳纳米管的原料气体；15分钟后，切断乙炔供应，并停止加热；再将氩气和氢气流分别调整为900 cm3/min和100 cm3/min，保持这样的气流供应直至系统冷却至200 oC左右，然后自然冷却至室温，从而得到按照设计图案定向生长的碳纳米管阵列样品；c. 在得到的碳纳米管簇的表面喷涂一层20纳米厚的钛和100纳米厚的金涂层，待转移的芯片表面喷涂一层钛/金/铟涂层，使用芯片倒装键合仪将碳纳米管倒置安放在待转移的芯片表面，在170℃温度下，接触表面的铟熔化，按压压强为6.4×106 Pa，持续2分钟，自然空气冷却，分离掉碳纳米管生长的衬底，低温冷却转移工艺完成；d. 给表面集成有碳纳米管的芯片加装密封盖，碳纳米管微通道冷却器制备完成；e. 将碳纳米管微通道冷却器加装在热测试平台上，在微通道的前后两端安装一段金属管，作为冷却液的导入导出口，最后使用聚二甲基硅氧烷将系统密封。