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如何提高热导率?——碳纳米管凸点的应用

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:除热导率外,CNT也具备很高的机械强度[28],且金属CNT还具有良好的电导率[29]。而且,CNT能按照普通技术预定义的小尺寸造型排成直线,这使精细间距互连结构的批量生产成为可能。图17.11 CNT互连结构制备过程图17.11给出了图形化CNT的简化制造过程。图17.12 生长在硅和铜上的CNT凸点互连扫描电子显微镜图像把CNT作为倒装芯片互连结构的一个重要问题是,CNT合成温度高,一般高于650℃。图17.13所示为通过印制的各项同性导电胶所转移的CNT束。

如何提高热导率?——碳纳米管凸点的应用

集成电路内转移热量的另一种重要途径是通过基底与芯片间的互连结构。因其高热导率[27],人们也提出把CNT作为倒装芯片的互连结构。除热导率外,CNT也具备很高的机械强度[28],且金属CNT还具有良好的电导率[29]。而且,CNT能按照普通技术预定义的小尺寸造型排成直线,这使精细间距互连结构的批量生产成为可能。

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图17.11 CNT互连结构制备过程

图17.11给出了图形化CNT的简化制造过程。采用光刻法把定义在光刻胶模上的图案转移到基底上。然后通过一个电子束蒸发器把催化剂沉淀在基底上。之后,进行剥离过程,以便把光刻胶和多余催化剂一起移除。通过使用一个直流-增强(标准)型等离子体化学气相淀积(DC-PEVCD)系统,CNT在图形化后的催化剂上生长,从而形成集成电路的互连结构。

在实际应用中,也有必要使CNT生长在金属层上。对不同金属层,通过增强(标准)型等离子体化学气相淀积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)CNT的生长过程会有显著的差异。且在生长过程[22]中,金属和催化剂颗粒之间的插入层扮演着关键角色。图17.12所示的扫描电子显微镜图是生长在硅和铜上的CNT凸点互连结构。

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图17.12 生长在硅和铜上的CNT凸点互连扫描电子显微镜图像

把CNT作为倒装芯片互连结构的一个重要问题是,CNT合成温度高,一般高于650℃。这样高的温度与一些对温度敏感的工艺和材料不兼容。因此,人们已经提出通过焊料[30]导电胶[31]来转移CNT互连结构。图17.13所示为通过印制的各项同性导电胶所转移的CNT束。这种技术由瑞典查尔姆斯(Chalmers University of Technology)工学院开发出来,被成功地用来在150℃时转移CNT结构,通过这项技术能够把CNT整合到不能承受CNT高合成温度的材料和工艺中[32]

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图17.13 通过印制的各项同性导电胶所转移的CNT束SEM图像

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