[发明专利]具有散热结构的SOI晶圆及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有散热结构的SOI晶圆及其制备方法，该SOI晶圆依次包括：体硅晶圆、埋氧层及硅器件层；埋氧层及硅器件层中形成有贯穿埋氧层及至少部分厚度的硅器件层的沟槽，沟槽中填充有高热导率材料，高热导率材料采用散热胶固定；硅器件层包括至少一个有源区，高热导率材料围绕在有源区外周。通过在埋氧层及硅器件层中设置将有源区包围的沟槽，并在沟槽中填充高热导率材料，则热量可通过高热导率材料实现对器件结构的精准散热；另外，随着现有集成电路的三维集成度提高及尺寸的不断减小，采用本发明的散热结构，可将每层集成电路器件产生的热量通过每层中的高热导率材料有效散出，从而有效解决三维集成电路中间层叠区域散热难的问题。

技术领域

本发明涉及绝缘体上半导体衬底技术领域，特别是涉及一种具有散热结构的SOI晶圆及其制备方法。

背景技术

由于低寄生结电容、埋氧层(Buried Oxid，BOX)隔离等优势，绝缘体上硅衬底技术(Silicon-on-Insulator，SOI)广泛应用于低功耗、高速和高可靠集成电路。然而，由于埋氧层的热导率比较低，造成高密度集成的SOI电路存在自加热效应，导致器件的沟道电流下降和负差分电阻的形成等，使绝缘体上半导体技术的应用受到很大限制。

因此，有必要提出一种具有散热结构的SOI晶圆及其制备方法，以有效提高绝缘体上硅晶圆的散热性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有散热结构的SOI晶圆及其制备方法，用于解决现有技术中的绝缘体上硅晶圆的散热性能及散热效率较低等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有散热结构的SOI晶圆，所述SOI晶圆依次包括：体硅晶圆、埋氧层及硅器件层；

所述埋氧层及所述硅器件层中形成有贯穿所述埋氧层及至少部分厚度的所述硅器件层的沟槽，所述沟槽中填充有高热导率材料，所述高热导率材料采用散热胶固定；

所述硅器件层包括至少一个有源区，所述高热导率材料围绕在所述有源区外周。

可选地，所述高热导率材料为碳纳米管或二硫化钼。

进一步地，所述高热导率材料为碳纳米管，所述碳纳米管在所述沟槽中沿所述沟槽的长度方向设置或沿所述沟槽的宽度方向设置或沿所述沟槽的深度方向设置，

可选地，所述高热导率材料为二硫化钼，所述二硫化钼在所述沟槽中沿所述沟槽的深度方向呈层状依次层叠，且相邻两层之间通过范德瓦尔斯力结合。

可选地，所述有源区与所述高热导率材料之间形成有环绕所述有源区的浅沟槽隔离。

可选地，所述体硅晶圆为P型掺杂或N型掺杂，掺杂浓度介于10¹⁴cm^-3～10¹⁶cm^-3之间。

本发明还提供一种具有散热结构的SOI晶圆的制备方法，所述制备方法包括：

提供硅器件晶圆，并于所述硅器件晶圆上形成埋氧层；

以所述埋氧层作为保护层，采用轻离子注入工艺，于所述硅器件晶圆的预设深度形成缺陷分离层；

依次刻蚀所述埋氧层及所述缺陷分离层上的至少部分厚度的所述硅器件晶圆，形成沟槽；

于所述沟槽中填充高热导率材料，并采用散热胶固定；

将填充有所述高热导率材料的所述硅器件晶圆倒置，并与提供的体硅晶圆键合；

基于所述缺陷分离层将所述硅器件晶圆减薄，保留在所述埋氧层上的部分所述硅器件晶圆形成为硅器件层，其中，所述硅器件层包括至少一个有源区，所述高热导率材料围绕在所述有源区外周。

可选地，采用湿法氧化工艺形成所述埋氧层。