经过附加处理的热引导沟槽制造技术

技术编号:18140632 阅读:54 留言:0更新日期:2018-06-06 13:13
本申请涉及经过附加处理的热引导沟槽,其中公开了一种集成电路(100),其具有包括半导体材料(104)的衬底(102)以及设置在衬底(102)之上的互连区(106)。该集成电路(100)包括衬底(102)中的热引导沟槽(130)。热引导沟槽(130)包括其中相邻纳米颗粒(135)彼此粘附的粘附纳米颗粒膜(134)。热引导沟槽(130)具有比接触热引导沟槽(130)的半导体材料(104)更高的热导率。粘附纳米颗粒膜(134)通过附加工艺来形成。

【技术实现步骤摘要】
经过附加处理的热引导沟槽
本公开涉及集成电路领域。更具体地,本专利技术涉及集成电路中的热管理。
技术介绍
集成电路在一些有源部件中经常产生不期望的热量。有时所期望的是,通过散热器或其他无源结构来移除热量。有时所期望的是,将热量从集成电路中的热敏部件转移。管理集成电路中过剩的热量已经变得越来越成问题。
技术实现思路
以下内容呈现了简化概述以便提供本专利技术的一个或多个方面的基本理解。本概述不是本专利技术的广泛综述,并且既不旨在标识本专利技术的关键或重要元素也不旨在描绘其范围。相反,本概述的主要目的是为了以一种简化形式呈现本专利技术的一些概念,以作为下文呈现的更详细描述的序言。集成电路具有包括半导体材料的衬底以及设置在衬底之上的互连区。集成电路包括衬底中的热引导沟槽(thermalroutingtrench)。热引导沟槽包括其中相邻纳米颗粒彼此附接的粘附纳米颗粒膜。热引导沟槽具有比接触热引导沟槽的半导体材料更高的热导率。粘附纳米颗粒膜通过包括附加工艺(additiveprocess)的方法来形成。附图说明图1A和图1B是根据本专利技术的实施例的包含热引导沟槽的示例集成电路的截面。图2A至图2H描绘了根据本专利技术的实施例的形成具有热引导沟槽的集成电路的示例方法。图3A和图3B是根据本专利技术的实施例的包含热引导沟槽的另一个示例集成电路的截面。图4A至图4G描绘了根据本专利技术的实施例的形成参考图3A和图3B描述的类型的具有热引导沟槽的集成电路的示例方法。图5A和图5B是根据本专利技术的实施例的包含热引导沟槽的又一个示例集成电路的截面。图6A至图6I描绘了根据本专利技术的实施例的形成参考图5A和图5B描述的类型的具有热引导沟槽的集成电路的示例方法。图7是根据本专利技术的实施例的包含热引导沟槽的进一步示例集成电路的截面。图8是根据本专利技术的实施例的包括组合热引导沟槽的示例集成电路的截面。具体实施方式参考附图来描述本专利技术。附图未按比例绘制,并且仅为了说明本专利技术而提供所述附图。本专利技术的若干方面在下文参考用于说明的示例应用进行描述。应了解,阐述众多具体细节、关系和方法以便提供对本专利技术的了解。然而,本领域的普通技术人员将容易认识到,本专利技术可在没有一个或多个所述具体细节下或利用其他方法来实践。在其他情况下,为了避免使本专利技术模糊,并未详细示出众所周知的结构或操作。本专利技术不受行为或事件的所示次序限制,因为一些行为可以以不同次序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外,并非所有示出的行为或事件均需要用于实施本专利技术的方法。以下共同在审的专利申请是相关的并且通过引用并入本文:美国专利申请号15/361,390、美国专利申请号15/361,394、美国专利申请号15/361,399、美国专利申请号15/361,401、美国专利申请号15/361,403,其全部与本申请同时提交。在本节中对其提及的情况下,这些专利申请不被认为是相对于本专利技术的现有技术。在本公开中可以使用诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“上方”、“之上”、“下方”、“下”等的术语。这些术语不应被解释为限制结构或元件的位置或取向,但应该用于提供结构或元件之间的空间关系。为了本公开的目的,集成电路的术语“瞬时(instant)顶表面”被理解为指在所公开的特定步骤中存在的集成电路的顶表面。在集成电路的形成中,瞬时顶表面可逐步改变。为了本公开的目的,术语“横向”被理解为指代平行于集成电路的瞬时顶表面的平面的方向,并且术语“垂直”被理解为指代垂直于集成电路的瞬时顶表面的平面的方向。图1A和图1B是根据本专利技术的实施例的包含热引导沟槽的示例集成电路的截面。参考图1A,集成电路100包括衬底102,所述衬底102包括半导体材料104。半导体材料104可以是IV型半导体(诸如硅、硅锗或碳化硅)。其他半导体材料在本实例的范围内。集成电路100还包括设置在衬底102之上的互连区106。集成电路100的产热部件108(在图1A中被描绘为金属氧化物半导体(MOS)晶体管)设置在衬底102中,可能延伸到互连区106中、接近衬底102与互连区106之间的边界110。产热部件108的其他表现形式(诸如双极结型晶体管、结型场效应晶体管(JFET)、电阻器和可控硅整流器(SCR))在本实例的范围内。在本实例中,集成电路100还可以包括热敏部件112(在图1A中被描绘为MOS晶体管)。热敏部件112的其他表现形式在本实例的范围内。部件可以通过在衬底102与互连区106之间的边界110处的场氧化物114横向分开。例如,场氧化物114可以具有如图1A所描绘的浅沟槽隔离(STI)结构,或者可以具有硅局部氧化(LOCOS)结构。互连区106可以包括设置在介电层堆叠122中的触点116、互连件118和通孔120。触点116与产热部件108和热敏部件112进行电连接。互连件118设置在多个互连级中。第一互连级中的互连件118与触点116电连接。通孔120设置在连续互连级之间并且与互连件电连接。互连区106的顶表面124位于互连区106的与衬底102和互连区106之间的边界110相对的表面处。互连件118可以包括铝互连件、镶嵌铜互连件和/或电镀铜互连件。铝互连件可以包括具有少量百分比的硅、钛和/或铜的铝层,其可能位于包括钛的粘合层上,并且在铝层上可能具有氮化钛抗反射层。镶嵌铜互连件可以包括在钽和/或氮化钽的阻挡层上的铜,所述阻挡层设置在介电层堆叠122中的沟槽中。电镀铜互连件可以在互连件底部处包括粘合层,并且可以具有设置在互连件侧面上的阻挡层。保护性外涂层126可以设置在互连区106的顶表面124上方。保护性外涂层126可以包括一层或多层介电材料,诸如二氧化硅、氮化硅、氧化硅氮化物和/或聚酰亚胺。接合焊盘结构128可以设置在保护性外涂层126中和/或上,并且可以电耦合到互连件118。热引导沟槽130设置在衬底102中。在本实例中,热引导沟槽130可以至少向上延伸到衬底102与互连区106之间的边界110。本实例的热引导沟槽130占据边界110的一部分但非全部。热引导沟槽130具有比衬底102中的接触热引导沟槽130的半导体材料104更高的热导率。热导率可以被理解为材料的性质,并且可以以瓦特/米℃为单位表示。在本实例中,热引导沟槽130包括二氧化硅衬垫132,其接触衬底102的半导体材料104。如图1A所描绘的,衬垫132可以延伸到场氧化物114上直到边界110。可替代地,衬垫132可以延伸直到场氧化物114,但未延伸到边界110。热引导沟槽130包括粘附纳米颗粒膜134,其通过衬垫132与半导体材料104分开。粘附纳米颗粒膜134主要包括图1B中更详细地示出的纳米颗粒135。相邻的纳米颗粒135彼此粘附。在纳米颗粒135的表面上可以存在无机功能性分子,例如包括硅和氧的硅烷基分子。热引导沟槽130基本上不含有机粘结剂材料(诸如粘合剂或聚合物)。如图1A所示,热引导沟槽130可以从接近产热部件108的区域延伸到集成电路100的热量移除区136。如图1A所示,热引导沟槽130可以被配置成远离热敏部件112延伸,从而在集成电路100的操作期间有利地转移来自产热部件108的热量以远离热敏部件112。图1A是用于更清楚地示出热引导沟槽130相对于产热部件108、热本文档来自技高网...
经过附加处理的热引导沟槽

【技术保护点】
一种集成电路,其包括:衬底,其包括半导体材料;互连区,其设置在所述衬底之上;产热部件,其设置在所述衬底中;以及热引导沟槽,其设置在所述衬底中,其中所述热引导沟槽被定位成邻近所述产热部件,所述热引导沟槽包括粘附纳米颗粒膜,所述粘附纳米颗粒膜包括纳米颗粒,其中相邻的纳米颗粒彼此粘附,并且其中所述热引导沟槽具有比接触所述热引导沟槽的所述半导体材料更高的热导率。

【技术特征摘要】
2016.11.26 US 15/361,3971.一种集成电路,其包括:衬底,其包括半导体材料;互连区,其设置在所述衬底之上;产热部件,其设置在所述衬底中;以及热引导沟槽,其设置在所述衬底中,其中所述热引导沟槽被定位成邻近所述产热部件,所述热引导沟槽包括粘附纳米颗粒膜,所述粘附纳米颗粒膜包括纳米颗粒,其中相邻的纳米颗粒彼此粘附,并且其中所述热引导沟槽具有比接触所述热引导沟槽的所述半导体材料更高的热导率。2.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述热引导沟槽包括与邻近所述热引导沟槽的所述半导体材料相接触的介电材料衬垫,其中所述粘附纳米颗粒膜通过所述衬垫与所述半导体材料分开。3.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述粘附纳米颗粒膜包括选自包括以下项的组的材料的纳米颗粒:氧化铝、金刚石、六方氮化硼、立方氮化硼、氮化铝、金属、石墨烯、嵌入金属中的石墨烯、石墨、石墨碳和碳纳米管。4.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述粘附纳米颗粒膜包括纳米颗粒,所述纳米颗粒包括选自包括以下项的组的金属:铜、镍、钯、铂、铱、铑、铈、锇、钼和金,并且其中所述热引导沟槽包括设置在所述粘附纳米颗粒膜上的石墨材料层。5.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述热引导沟槽延伸到所述集成电路的热量移除区。6.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述热引导沟槽远离所述集成电路的热敏部件延伸。7.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述热引导沟槽接近所述集成电路的匹配部件延伸。8.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述热引导沟槽延伸到所述衬底与所述互连区之间的边界。9.根据权利要求1所述的集成电路,所述热引导沟槽延伸到所述互连区中。10.根据权利要求1所述的集成电路,其还包括选自包括以下项的组的热引导部件:高热导率通孔、互连区热引导结构、设置在所述互连区之上的顶级热导率结构、高热导率贯穿封装管道和石墨通孔;其中:所述高热导率通孔包括粘附纳米颗粒膜,所述高热导率通孔设置在所述互连区之上;所述互连区热引导结构包括粘附纳米颗粒膜,所述互连区热引导结构设置在所述互连区中;设置在所述互连区之上的所述顶级热导率结构包括粘附纳米颗粒膜;所述高热导率贯穿封装管道包括粘附纳米颗粒膜,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:B·S·库克A·维诺戈帕L·哥伦布R·R·多林
申请(专利权)人:德克萨斯仪器股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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