[發明專利]具有高散熱性能的SOI晶圓及其制備方法

有效

• 申請號: 202111303138.5
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113764366B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 劉森;劉海彬;關宇軒;劉興龍;班桂春
• 申請（專利權）人: 微龕（廣州）半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L27/12;H01L23/373;H01L21/762
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 賀妮妮

本發明提供一種具有高散熱性能的SOI晶圓及其制備方法，SOI晶圓依次包括：體硅晶圓、埋氧層及硅器件層；體硅晶圓靠近埋氧層的一側形成有預設深度的溝槽，溝槽中填充有高熱導率材料，高熱導率材料采用散熱膠固定，高熱導率材料為碳納米管或二硫化鉬。通過在體硅晶圓中設置溝槽，并在溝槽中填充材料為碳納米管或二硫化鉬的高熱導率材料，基于碳納米管及二硫化鉬具有高的熱導率，可有效提高SOI電路的散熱性能，使SOI晶圓的尺寸做的更大；另外高熱導率材料設置于體硅晶圓中，不影響硅器件層的面積，提高有源區利用率，降低成本，提高集成度。

技術領域

本發明涉及絕緣體上半導體襯底技術領域，特別是涉及一種具有高散熱性能的SOI晶圓及其制備方法。

背景技術

由于低寄生結電容、埋氧層（Buried Oxid，BOX）隔離等優勢，絕緣體上硅襯底技術（Silicon-on-Insulator，SOI）廣泛應用于低功耗、高速和高可靠集成電路。然而，由于埋氧層的熱導率比較低，造成高密度集成的SOI電路存在自加熱效應，導致器件的溝道電流下降和負差分電阻的形成等，使絕緣體上半導體技術的應用受到很大限制。

因此，有必要提出一種具有高散熱性能的SOI晶圓及其制備方法，以有效提高絕緣體上硅晶圓的散熱性能。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有高散熱性能的SOI晶圓及其制備方法，用于解決現有技術中的絕緣體上硅晶圓的散熱性能及散熱效率較低等的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種具有高散熱性能的SOI晶圓，所述SOI晶圓依次包括：體硅晶圓、埋氧層及硅器件層；

所述體硅晶圓靠近所述埋氧層的一側形成有預設深度的溝槽，所述溝槽中填充有高熱導率材料，所述高熱導率材料采用散熱膠固定，所述高熱導率材料為碳納米管或二硫化鉬。

可選地，所述高熱導率材料為碳納米管，所述碳納米管在所述溝槽中沿所述溝槽的長度方向設置或沿所述溝槽的寬度方向設置或沿所述溝槽的深度方向設置。

可選地，所述高熱導率材料為二硫化鉬，所述二硫化鉬在所述溝槽中沿所述溝槽的深度方向呈層狀依次層疊，且相鄰兩層之間通過范德瓦爾斯力結合。

可選地，所述體硅晶圓為P型摻雜或N型摻雜，摻雜濃度介于10¹⁴ cm^-3~10¹⁶cm^-3之間。

可選地，所述溝槽在所述體硅晶圓中沿相同方向平行設置。

可選地，所述溝槽在所述體硅晶圓中為周向連通的連通槽。

進一步地，所述連通槽互相間隔設置或互相嵌套設置。

本發明還提供一種具有高散熱性能的SOI晶圓的制備方法，所述制備方法包括：

提供體硅晶圓，并對所述體硅晶圓進行刻蝕，以在所述體硅晶圓中形成自其表面向內延伸的溝槽；

于所述溝槽中填充高熱導率材料，并采用散熱膠固定，所述高熱導率材料為碳納米管或二硫化鉬；

于所述高熱導率材料所在面的所述體硅晶圓上形成硅器件晶圓；

于所述硅器件晶圓上形成保護層；

采用注氧隔離工藝，于所述硅器件晶圓底部形成預設厚度的埋氧層，剩余厚度的所述硅器件晶圓形成為硅器件層。

可選地，采用外延工藝形成所述硅器件晶圓。

可選地，所述保護層為氧化硅層。