[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010614580.5
• 申請(qǐng)日: 2010-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102157465A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 森本類
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): H01L23/38
• 分類號(hào): H01L23/38;H01L35/30;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 北京信慧永光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;武玉琴

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)包含與2010年1月13日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)2010-004991的公開(kāi)內(nèi)容相關(guān)的主題，在這里將該在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有諸如晶體管之類的有源部件的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展，晶體管的驅(qū)動(dòng)能力隨之增加，于是晶體管所產(chǎn)生的熱量成為問(wèn)題。

在MOS晶體管中，溫度每增加1℃，閾值電壓Vth則降低2mV，因此，與室溫狀態(tài)下相比，亞閾值(sub-threshold)電流在125℃狀態(tài)下增加兩個(gè)數(shù)位。所以，溫度控制在半導(dǎo)體裝置中非常重要。

在諸如CPU之類的高速邏輯裝置中，到目前為止，芯片一直通過(guò)安裝散熱片、風(fēng)扇等來(lái)散熱(例如，參照J(rèn)P-A-2000-307042(專利文獻(xiàn)1))。

上面的方法是從外部冷卻芯片的方法，當(dāng)發(fā)熱量隨著小型化的發(fā)展而進(jìn)一步增加時(shí)，這種方法可能導(dǎo)致待機(jī)電流、TDDB(介電質(zhì)層崩潰的時(shí)間依存性(Time?Dependent?Dielectric?Breakdown))、電遷移等的增加，可能在裝置穩(wěn)定性方面引起重大問(wèn)題。

另一方面，在通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)方法進(jìn)行平坦化所形成的半導(dǎo)體裝置中，由于層間絕緣膜的平坦化的原因而在半導(dǎo)體基板的表面上布置虛擬部件(例如，參照美國(guó)專利US7014955(專利文獻(xiàn)2))。

布置有虛擬部件的層是一種與CMP方法的平坦化有關(guān)的層，該層是有源區(qū)域、柵極、金屬虛擬部件等。但到目前為止還沒(méi)有考慮將虛擬部件作為有源部件使用。

于是，設(shè)計(jì)出了如下結(jié)構(gòu)，即，在形成有半導(dǎo)體裝置的基板自身中布置冷卻功能部件(例如，參照J(rèn)P-A-2008-166725(專利文獻(xiàn)3))。

然而，上面的方法需要增加形成冷卻功能部件的過(guò)程，不滿足成本效率的容許性。

為解決上述問(wèn)題，提出了如下一種嘗試，即，在明確不增加過(guò)程的情況下，通過(guò)使用還未曾用作有源部件的虛擬柵極制造具有冷卻功能部件的裝置(例如，參照J(rèn)P-A-2001-156228(專利文獻(xiàn)4))。

然而，在專利文獻(xiàn)4中，并未說(shuō)明熱量吸收部和熱量產(chǎn)生部的具體結(jié)構(gòu)，因此，此發(fā)明不具體、可行性不充分。

發(fā)明內(nèi)容

強(qiáng)烈期望提供一種能夠從基板表面進(jìn)行有效冷卻的具有冷卻裝置的半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種能夠?qū)Ξa(chǎn)生的熱量進(jìn)行有效冷卻的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置包括冷卻功能部件。

所述冷卻功能部件包括：有源區(qū)域，其是由雜質(zhì)區(qū)域制成，形成在半導(dǎo)體層的表面上；N型柵極，其是由包括N型雜質(zhì)的半導(dǎo)體制成；及P型柵極，其是由包括P型雜質(zhì)的半導(dǎo)體制成。所述冷卻功能部件還包括：第一金屬布線，其連接至所述N型柵極、所述P型柵極和所述有源區(qū)域；第二金屬布線，其連接至所述P型柵極和所述N型柵極；及散熱部，其連接至所述第二金屬布線，用于將熱量散發(fā)到外部。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體層上形成半導(dǎo)體膜以成為柵極；將N型雜質(zhì)注入所述半導(dǎo)體膜的一部分中；將P型雜質(zhì)注入所述半導(dǎo)體膜的另一部分中。所述方法還包括以下步驟：通過(guò)圖案化所述半導(dǎo)體膜分別形成N型柵極和P型柵極；及在所述半導(dǎo)體層的表面上形成由雜質(zhì)區(qū)域制成的有源區(qū)域。所述方法還包括如下步驟：形成連接至所述N型柵極、所述P型柵極和所述有源區(qū)域的第一金屬布線；形成連接至所述P型柵極和所述N型柵極的第二金屬布線；及形成連接至所述第二金屬布線的散熱部，所述散熱部用于將熱量散發(fā)到外部。

在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的所述半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)中，所述冷卻功能部件包括連接至所述N型柵極、所述P型柵極和所述有源區(qū)域的所述第一金屬布線和連接至所述P型柵極和所述N型柵極的所述第二金屬布線。因此，當(dāng)供應(yīng)電壓使得電流依次流過(guò)所述N型柵極、所述第一金屬布線、所述P型柵極、所述第二金屬布線和所述N型柵極時(shí)，在所述第一金屬布線處吸收熱量，在所述第二金屬布線處產(chǎn)生熱量。

由于吸收熱量的所述第一金屬布線連接至形成在所述半導(dǎo)體層的所述表面上的所述有源區(qū)域，所以能夠有效地冷卻熱的所述半導(dǎo)體層。

另外，由于產(chǎn)生熱量的所述第二金屬布線連接至用于將熱量散發(fā)到外部的所述散熱部，因此，能夠通過(guò)將熱量散發(fā)到外部有效地進(jìn)行冷卻。