发明名称 热传导加强型半导体结构及其制造方法
摘要 于经选择的电子组件制造期间,矽形成于基材上的经选定位置。电介质分隔区形成于顶矽层之间,且使用热传导材料填补。衬垫材料可于沈积热传导材料前选择性地沈积。第二具体实施例中,热传导材料水平层也沈积于顶矽层下方之氧化物层或本体矽层。
申请公布号 TW480567 申请公布日期 2002.03.21
申请号 TW090103706 申请日期 2001.02.19
申请人 万国商业机器公司 发明人 罗伯特J 葛瑟 二世;多明尼克J 史兹皮斯;威廉R 东堤;史蒂文H 渥德曼
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种半导体结构,包含:一基材;形成于该基材之产热装置;于基材接近产热装置之凹渠区,凹渠区包括一种仅用于热耗散的热传导材料以及一种介于该热传导材料与基材间的绝缘材料。2.如申请专利范围第1项之半导体结构,其中该凹渠区系形成于毗邻产热装置间。3.如申请专利范围第1项之半导体结构,其中该基材为绝缘体上矽(SOI)型基材;以及该凹渠区向下伸展至少至SOI之绝缘层内部。4.如申请专利范围第1项之半导体结构,其中该热传导材料系选自重度掺杂矽、铝、铜、钨及钛组成的组群。5.如申请专利范围第1项之半导体结构,其中该产热装置系位在热传导材料之3倍热扩散长度以内。6.如申请专利范围第1项之半导体结构,其中该产热装置系完全被耗尽。7.如申请专利范围第1项之半导体结构,其中该产热装置系部份被耗尽。8.一种半导体结构,包含:一层具有嵌置氧化物之基材;存在于基材之产热电子装置;形成于基材内部之多个凹渠隔离区;以及一种合于凹渠隔离区及用于热耗散之热传导材料,其中该基材、凹渠隔离区、及热传导材料形成实质上共面表面。9.如申请专利范围第8项之半导体结构,其中该凹渠隔离区系设置于毗邻产热装置间。10.如申请专利范围第8项之半导体结构,其中该热传导材料系伸展至嵌置氧化物。11.如申请专利范围第10项之半导体结构,其中该热传导材料系选自重度掺杂矽、多晶矽、铝、铜、钨、耐熔金属及钛组成的组群。12.如申请专利范围第11项之半导体结构,其中该产热装置系位在热传导材料之3倍热扩散长度以内。13.如申请专利范围第8项之半导体结构,其中该产热装置系完全被耗尽。14.如申请专利范围第8项之半导体结构,其中该产热装置系部份被耗尽。15.如申请专利范围第11项之半导体结构,其中热传导材料系伸展至嵌置氧化物下方之一本体矽层。16.如申请专利范围第15项之半导体结构,其中该产热装置系位在热传导材料之3倍热扩散长度以内。17.如申请专利范围第15项之半导体结构,其中该产热装置系完全被耗尽。18.如申请专利范围第15项之半导体结构,其中该产热装置系部份被耗尽。19.如申请专利范围第15项之半导体结构,其中该热传导材料系选自重度掺杂矽、多晶矽、铝、铜、钨、耐熔金属及钛组成的组群。20.如申请专利范围第8项之半导体结构,进一步包含一种于凹渠隔离区内部之衬垫材料其系接触嵌置氧化物及本体矽层。21.如申请专利范围第8项之半导体结构,进一步之含一种于凹渠隔离区内部之衬垫材料其接触嵌置氧化物。22.一种半导体结构,包含:一具有嵌置氧化物之基材;存在于基材之产热电子装置;含于嵌置氧化物内部之第一热传导材料;含于基材内部之多数凹渠隔离区;以及含于凹渠隔离区内部仅用于热耗散之第二热传导材料,其中矽膜、凹渠隔离区、以及第二热传导材料形成实质共面表面。23.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中部份第一热传导材料接触部份第二热传导材料。24.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中凹渠隔离区系形成于毗邻产热装置间。25.如申请专利范围第24项之半导体结构,其中该产热装置系位在第一热传导材料之3倍热扩散长度以内。26.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中该产热装置系完全被耗尽。27.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中该产热装置系部份被耗尽。28.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中该第热传导材料系选自重度掺杂矽、多晶矽、铝、铜、钨、耐熔金属及钛组成的组群。29.如申请专利范围第19项之半导体结构,其中该第二热传导材料系选自重度掺杂矽、多晶矽、铝、铜、钨、耐熔金属及钛组成的组群。30.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中该产热装置系位在第二热传导材料之3倍热扩散长度以内。31.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中至少部份第一热传导材料系含于嵌置氧化物内部。32.如申请专利范围第22项之半导体结构,进一步包含一种于凹渠隔离区内部之衬垫材料其接触嵌置氧化物。33.如申请专利范围第22项之半导体结构,其中第一热传导材料为一种产热装置之嵌置闸极结构。34.一种制造半导体结构之方法,包含下列步骤:一基材系由藉一绝缘体分隔的本体矽及表面矽组成,隔离该基材之表面矽各区而产生藉一隔离区隔开之至少表面矽之第一区及第二区,该隔离区具有顶面实质上系与该至少第一及第二区顶面共面具系伸展至绝缘体,施用一种罩盖图样至隔离区表面,该罩盖图样具有开口暴露出至少部份隔离区;添加一种仅用于热耗散之热传导材料至隔离区于罩盖样界定的开口,因此热传导材料顶面实质系与第一及第二区顶而其面;以及去除罩盖图样。35.如申请专利范围第34项之方法,其中热传导材料系添加于毗邻产热装置间。36.如申请专利范围第35项之方法,其中产热装置系位在热传导材料之3倍热扩散长度以内。37.如申请专利范围第34项之方法,其中产热装置系被完全耗尽。38.如申请专利范围第34项之方法,其中产热装置系被部份耗尽。39.如申请专利范围第34项之方法,其中产热装置系位在热传导材料之3倍热扩散长度以内。40.如申请专利范围第34项之方法,进一步包含添加一种衬垫材料于隔离区内部其系接触嵌置氧化物。41.如申请专利范围第34项之方法,进一步包含添加一种衬垫材料于凹渠隔离区内部其系接触本体矽及嵌置氧化物之步骤。42.如申请专利范围第34项之方法,其中隔离区为凹渠隔离。43.如申请专利范围第34项之方法,其中隔离区为MESA隔离。44.一种制造一种半导体结构之方法,包含下列步骤:形成一凹渠于形成于一本体矽层上的一第一绝缘体层内部俾产生绝缘体之至少第一及第二区;于凹渠沈积一种第一热传导材料其具有顶面实质上系与该至少第一及第二区顶面共面;沈积一第二绝缘体层于第一绝缘体层及第一热传导材料上;沈积一表面矽层于第二绝缘体层上方;隔离表面矽各区而产生藉一隔离区分隔的表面矽之至少第一及第二区,该隔离区具有顶面实质上系与该表面矽之至少第一及第二区顶而共面;施用一罩盖图样至该隔离区表面,该罩盖图样具有开口暴露出至少部份隔离区;蚀刻隔离区内部开口;沈积一种仅用于热耗散之第二热传导材料于该开口,故第二热传导材料顶面实质上系与该表面矽之第一及第二区顶面共面;以及去除该罩盖图样。45.如申请专利范围第44项之方法,其中部份第二热传导材料接触部份第一热传导材料。46.如申请专利范围第44项之方法,其中第一热传导材料系作为产热装置之闸极。47.如申请专利范围第44项之方法,其中产热装置系位在第一热传导材料之3倍热扩散长度以内。48.如申请专利范围第44项之方法,其中产热装置系被完全耗尽。49.如申请专利范围第44项之方法,其中产热装置系被部份耗尽。50.如申请专利范围第44项之方法,其中第二热传导材料系添加于毗邻产热装置间。51.如申请专利范围第44项之方法,进一步包含添加一种衬垫材料于凹渠隔离区内部其接触嵌置氧化物及第一热传导材料顶面之步骤。52.如申请专利范围第44项之方法,其中该隔离区为渠隔离。53.如申请专利范围第44项之方法,其中该隔离区为MESA隔离。54.如申请专利范围第44项之方法,其中该第一热传导材料为产热装置之嵌置闸极结构。55.一种制造一种具有较高热耗散性质之半导体装置之方法,该方法包括下列步骤:于一基材形成一凹部,使用一种热传导材料填补该凹部而形成一插塞,形成主动装置于该基材毗邻插塞之表面,施用一绝缘体层于该主动装置及插塞上方,以及形成一热传导路径,该路径系由该插塞通过绝缘体层至绝缘体层表面。56.如申请专利范围第55项之方法,包括形成绝缘体层于凹部内部之进一步步骤。57.如申请专利范围第56项之方法,包括于凹部底部将位于凹部之绝缘层开口的进一步步骤。58.如申请专利范围第56项之方法,循序包括下列进步步骤形成一个开口于基材表面上之研磨挡止层位在主动装置位置,形成一闸极氧化物于基材上及于研磨挡止层之开口,进行填补步骤;以及平面化于该填补步骤沈积的材料至该研磨挡止层。59.如申请专利范围第57项之方法,循序包括下列进一步步骤形成一个开口于基材表面上之研磨挡止层位在主动装置位置,形成一闸极氧化物于基材上及于研磨挡止层之开口,进行填补步骤;以及平面化于该填补步骤沈积的材料至该研磨挡止层。60.一种半导体装置,包含一基材,其具有一热屏障位于一主动装置区下方,一覆于该主动装置区上方之绝缘体层,一热传导插塞,其系与该主动装置区隔离且伸展贯穿热屏障,以及一热导体结构,其系由该热传导插塞伸展贯穿覆于该主动区上方之绝缘体层。61.如申请专利范围第60项之半导体装置,进一步包括一环绕该热导体之绝缘体层。62.如申请专利范围第60项之半导体装置,进一步包括一环绕该热导体外侧之绝缘体层。63.如申请专利范围第61项之半导体装置,其中该绝缘体层系与主动装置之闸极绝缘体同时形成且使用闸极绝缘体之相同材料形成。图式简单说明:图1a-1d为根据本发明之第一具体实施例用以制造热传导加强型SOI之方法步骤之循序剖面图;图1e为提供与背侧本体矽连结之结构以及具有改良热性能之变化例之剖面图;图1f为本发明之另一具体实施例之剖面图;图2a-2i为根据本发明之第二具体实施例用以制造热传导加强型SOI之方法步骤之循序剖面图;图3为代表性单闸MOSFET;图4为代表性SOI电容器(或闸控电阻器);图5为代表性SOI电阻器(使用矽化物段罩盖解除闸控);图6为代表性单闸/双闸SOI MOSFET;图7为代表性SOI电容器(或闸控电阻器);图8为代表性SOI电阻器(使用矽化物段罩盖解除闸控);图9为附有热阱(接点超出平面)之代表性双闸SOIMOSFET;图10为带有热阱(接点超出平面)之代表性SOI电容器(或闸控电阻器);图11为代表性SOI电阻器(使用矽化物段罩盖解除闸控,接点超出平面)。
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