专利名称：导热增强的半导体结构和制造过程的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及半导体设备中的热耗散，更具体地，涉及一种结构和制造过程，它在半导体设备中提供一个或多个导热柱，以便耗散其中的热量。
由于存在来自半导体元件的本身加热的热量，导热和热耗散是半导体设备中最需要的。
授权给Chi等的、题目为“On-chip Peltier Cooling Devices ona Micromachined Membrane Structure(在微机械加工的膜片结构上芯片上Peltier致冷设备)”的美国专利号5,714,791，揭示了Peltier致冷设备，通常在致冷电子设备中有用的Peltier致冷设备，特别是由高的Tc超导材料形成的那些致冷电子设备。Peltier设备被形成在微机械加工的薄膜结构上，以便确保良好的热绝缘和把致冷设备与要冷却的电子设备紧密地结合在一起。薄膜是通过选择的、控制的蚀刻诸如硅的材料那样的体基片而形成的。Peltier设备是通过选择地掺入或沉积适当的掺杂质，以便在薄膜上形成n掺杂的和p掺杂的段，在薄膜的近似的中点处形成不同的掺杂段之间的结，而形成的。
授权给Miyaguchi等的、题目为“Solid-State Imaging DeviceHaving Temperature Sensor(具有温度传感器的固态图象设备)”的美国专利号5,508,740，揭示了固态图象传感器，包括在封装中的一个芯片。图象传感器被形成在芯片上。封装具有具有一个主体，固定在该主体上的光接收玻璃板，和被安排在主体和光接收玻璃板之间的缓冲元件。缓冲元件被固定在光接收玻璃板和主体上。缓冲元件的热扩散系数基本上等于光接收玻璃板的热扩散系数，这样即使图象设备的温度改变时，光接收玻璃板也被固定在主体上。所以，主体与光接收玻璃板之间的粘接被保持，以及也保持封装中的密封性。
授权给Nakanishi等的、题目为“Integrated Circuit SubstrateWith Cooling Accelerator Substrate(带有致冷加速器基片的集成电路基片)”的美国专利号5,403,783，揭示了包括集成电路设备的电子设备，具有包括集成的电子半导体电路的第一基片和具有包括致冷加速器的第二基片，其用于加速在集成的电子半导体电路与冷却液体之间的热能交换。
授权给Farnworth的、题目为“Process for ManufacturingSemiconductor Device Structures Cooled by Peltier Junctions andElectrical Interconnect Assemblies Therefor(用于制造由Peltier结冷却的半导体设备结构的处理过程及其电子互联组件)”的美国专利号5,229,327，揭示了一种利用单个串联运行电路的方法，用于提供运行功率给电子设备而同时与电子设备的功率消耗和热耗散的增加和减小成正比地增加或减小冷却。电子设备被连接到第一电源端子，以及Peltier冷却结被连接到电子设备的一端。Peltier加热结被连接到远离电子设备的、Peltier冷却结的一端，以及散热片被连接在Peltier加热结与第二电源端子之间。以此方式，单个串联电路可被使用于同时提供运行功率到电子设备，以及正比于热耗散需要冷却电子设备。有利地，Peltier冷却结和加热结可被做成为在半导体小片的表面上的平板方式，以及可用来冷却被制做在该小片内的集成电路。
授权给Hazen的、题目为“Apparatus for Cooling Circuits(用于冷却电路的装置)”的美国专利号5,040,381，揭示了通过使用热电设备而冷却电路模块的装置，该热电设备包括一系列半导体区域和蚀刻的铜导体，被设计来借助于Peltier效应以特定的方向传导热量。热电设备被夹心在两层聚合物基的、导热介质之间，诸如在制造Thermal CladTM时使用的介质。Thermal CladTM时的热层(即，接收热量的层)被直接叠层为散热片。Thermal CladTM时的冷层被直接叠层为冷却板，它又被耦合到电路模块。
所以，本发明的一个目的是提供一种结构和制造过程，它用来改善半导体设备中的热耗散。
本发明的另一个目的是提供一种结构和制造过程，它给予半导体设备以改善的静电放电(ESD)稳健度。
第一组结构把导热柱放置在绝缘结构内。绝缘结构最好是单个深度浅沟槽绝缘或双深度沟槽绝缘区域。总的来说，本发明的方法适合于技术上熟知的沟槽绝缘处理(例如，双深度)。
在浅薄沟槽绝缘(STI)区域上形成一个开孔。一个蚀刻，优选地反应离子蚀刻(RIE)，形成一个凹槽，它可延伸到隐埋氧化物(BOX)层，或体硅片上。凹槽可任选地填充以相当薄的衬垫材料层，然后填充以导热材料，它最好被抛光，以使得它与结构的顶面基本上是共面的。导热材料最好是以下材料之一重掺杂的硅，多晶硅，铝，铜，钨，难熔金属，或钛，虽然也可以使用其它的材料。导热柱的形成可以早在半导体处理过程时和在线的尾端(BEOL)处完成。导热柱最好被放置在热产生设备(HGD)(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，双极性设备，二极管，以及如果想要的话，甚至互联)的三个热扩散长度内。
第二组结构包括在BOX层中的第一导热柱和以上关于第一实施例描述的在管理1结果中的第二导热柱。第一热柱可以是待用的，或与BOX层和HGD相结合的，形成双栅格SOI结构的隐埋栅格结构。第一热柱，与第二热柱相结合，允许横向的和垂直的热量输送到顶面和体基片。
第一和第二结构可以是覆盖的或暴露的。导热区域(例如，其中传导热量的区域)可以延伸到隐埋氧化物或体基片。在第二实施例中，和第一实施例一样，最好导热柱被放置在任何的HGD的三个热扩散长度内。
与利用Peltier设备的现有技术参考文献相对照，本发明提供一种系统和方法，它无源地给出集成电路芯片中的热耗散。与现有技术文献的另一个对照，本发明把热传输结构集成到双栅的绝缘体上的硅(SOI)工艺中，由此提供了双栅SOI工艺中的热耗散。
通过以下参照附图对本发明的优选实施例的详细说明，将更好地了解上述的和其它的目的、方面以及优点。
图1a-1d是按照本发明的第一实施例、用于产生导热增强的SOI的、处理步骤的顺序截面图；图1e是提供到体硅的反面的连接的结构的、和改进的热性能的变例的截面图；图1f是本发明的另一个实施例的截面图；图2a-2i是按照本发明的第二实施例、用于产生导热增强的SOI的、处理步骤的顺序截面图；图3是典型的单个栅极的MOSFET；图4是典型的SOI电容(或选通的电阻)；图5是典型的SOI电阻(带有水杨酸(salicide)黑掩膜的非选通的)；图6是典型的单个栅极/双栅极SOI MOSFET；图7是典型的SOI电容(或选通的电阻)；图8是典型的SOI电阻(带有水杨酸黑掩膜的非选通的)；图9是带有散热片(在平面外接触)的代表的单个栅极/双栅极SOIMOSFET；图10是带有散热片(在平面外接触)的代表的SOI电容(或选通的电阻)；图11是带有散热片(在平面外接触)的代表的SOI电阻(带有水杨酸黑掩膜的非选通的)。
图1a-1d是按照本发明的制造过程的一个实施例。从基片开始，诸如晶片10，如图1所示，具有BOX层12，把体基片14与表面硅膜16分开，介质绝缘18，诸如沟槽绝缘或MESA绝缘，被形成在BOX层12上，以便分开和绝缘区域20和22。晶片10是用于技术上熟知的、绝缘体上的硅(SOI)和硅上的硅(SOS)设备的起始材料的代表，以及绝缘结构18可以通过任何数目的熟知的技术被产生，并用来提供在晶片10上的结构20和22。BOX层12是在绝缘体上的硅技术中存在的。本领域技术人员应当很容易看到，本发明并不限于SOI设备。事实上，本发明同样可以用硅上的硅设备来实施的。
图1a显示结构20和22，用于说明的目的，本领域技术人员将会看到，晶片10在其表面上将具有几种绝缘结构20和22，每种结构被介质区域18分开。HGD 11,13被放置在绝缘结构20,22中。本领域技术人员也将会容易看到，美国绝缘结构20,22可以包含一个以上的HGD。而且，本领域技术人员将看到，HGD 13是完全耗尽的HGD，其中HGD 13的结接触BOX层12的顶面，以及HGD 11是部分耗尽的HGD，其中HGD 11的结不接触BOX层11的顶面。绝缘结构20、22也可以是超薄膜SOI结构。
总的来说，本发明并不打算限于任何类型的HGD。可被使用于本发明的典型的HGD包括，但不限于，单栅极和双栅极SOI MOSFET,SOI电容和选通的电阻，以及带有水杨酸(salicide)黑掩膜的、选通的和非选通的SOI电阻，图3到11显示了典型性的HGD。
图1b显示了在绝缘结构18和隐埋氧化物层12被蚀刻后最终的结构。最终的凹槽24优选地借助于通过由照相干板印刷形成的掩膜(未示出)进行的反应离子蚀刻(RIE)而形成的。在本实施例中，蚀刻延伸到氧化物层12。蚀刻可以任选地延伸到体硅片14。
图1c显示凹槽24被填充以导热材料26，以便形成将变成为热柱的东西。优选地导热的材料26包括，但不限于，重掺杂的硅，多晶硅，铝，铜，钨，难熔金属，和钛。重掺杂的硅应当被掺杂到至少1018原子/cm3。传导材料的选择大大地取决于集成的热处理步骤和材料的粘接性质。凹槽24在沉积材料26以前也可以任选地被填充以衬垫材料28。衬垫材料28用作为扩散势垒。特定的衬垫材料可以对于它们的粘接性质以及电子迁移考虑而被选择。因此最好，但不是必须，从难熔金属组(例如，钛，钽，钨等)中选择衬垫材料。
图1d显示了导热材料26被抛光(它导致热柱30)以后最终的结构。热柱30的形成可以早先在半导体处理过程时和在BEOL中被完成。热柱30可以在二氧化硅12内的任何地方终结，如图1d所示，或在体硅基片层14内终结。这种结构可以被覆盖(例如，被填充以绝缘材料和被抛光)或透露的。
应当看到，热柱30是待用的；它不被连接到基片16的HGD。所以，HGD 30的功能是耗散热量。
也应当看到，HGD 11,13可被放置在任何的x,y,z方向和相对于热柱30的任何距离。因此，例如，本领域技术人员将看到，HGD 11和或13可以位于相对于热柱30的平面以外。然而，为了热耗散最大化，最好，但不是必须，HGD 11和13位于热柱30的三个热扩散长度内。
在图1e所示的SOI结构10中，抗蚀层26被施加在ILD(层间介质)层18上或抛光终止层22上，如果使用的话，以及执行平板印刷曝光和显影，以便形成阻挡图案，表示为28。SOI结构然后通过本领域技术人员熟知的多种处理过程被蚀刻，以便提供在体硅片12的SOI结构上的凹口。蚀刻体硅是在返回的检测信号(例如，光谱随蚀刻材料的改变而改变)从ILD改变到体硅以后作为定时的蚀刻进行的。定时蚀刻可被最佳化，增加在体硅与热芯棒20之间的交界面的表面积。薄绝缘层24然后各向同性地沉积，或优选地在凹口内热生长。然后，可以任选地施加间隔装置蚀刻处理过程，以便去除在凹口(表示为25)的底部的氧化物，允许热芯棒20的底部与体硅的背面直接接触，如图1e所示。这可以通过掩蔽或暴露的处理过程来进行，取决于在层22和24的材料之间的蚀刻的选择。在本发明的优选实施例中，对于技术上熟知的处理过程，可以提供在氮化物与氧化物之间的相当大的选择。
足以填充凹口的厚度的多晶硅层然后被沉积，以及通过抛光到抛光终止层22或ILD层18，而被形成图案，它也用来把结构的表面平面化。抛光终止层22然后可以通过进一步处理而被去除，或形成图案，以便在围绕热芯棒20(例如，图1的右面和左面)的激活层16上形成有源设备。在形成有源设备以后，可以施加绝缘层或钝化层30，以及在对于形成到有源设备的连接所必须的地方把它打开。
应当指出，这样形成的热芯棒在图1e的那一页的平面的前面和后面具有在硅激活层16和ILD层18内的基本上横向的面积。而且，薄的绝缘体24，特别是如果热成长的，可被限制于几百埃(Angstrom)或更小的厚度，只足以保持在硅激活层16和体硅基片12之间的电绝缘，因此，只是绝缘层14的厚度的非常小的一部分。所以，低的热阻的热输送路径被形成在硅激活层16与体硅基片12之间，有效地旁路通过厚的绝缘层14的高的热阻路径。这个路径的低的热阻可以通过最佳化热芯棒/体硅交界面的区域，减小侧壁绝缘体24的厚度和或去除热芯棒的底部的绝缘体，而被增强。
现在参照图1f，将描述本发明的另一个实施例的形成。具体地，和前面一样，从SOI晶片12开始，氮化硅层22被沉积成厚度大约为有源设备的栅极多晶硅的想要的最后的厚度，通常是500到3000埃的范围(它比栅极绝缘体厚度大)。然后，沉积一个光阻掩膜层26，以及做成只在热芯棒20的位置处的开孔的图案。氮化物层和晶片然后被蚀刻到背面体硅上，和前面一样。然后去除阻挡物，以及形成另一个阻挡掩膜，在栅极激活区域处开孔，氮化物层被蚀刻穿过有源硅层的SOI晶片面。
绝缘体(通常是氧化物)24’然后被沉积或优选地生长到对于栅极绝缘体想要的厚度，同时形成栅极绝缘体和热塞孔内的绝缘层。(如果想要在热塞孔的底部处把绝缘体开孔，如在图1e，另一个掩膜和蚀刻处理过程必须在这时进行。)然后多晶硅20,20’被沉积成填充热塞孔，它也填充氮化物层的栅极开孔的其余部分。多晶硅层然后被做成平面(例如，通过抛光氮化物层)，以便完成图1f所示的结构，以及按照氮化物层抛光终止的厚度确定栅极多晶硅的厚度(例如，氮化物层的厚度小于栅极绝缘体的厚度)。
在本发明的第二实施例中，图2i上显示了该实施例的优选的最后的结构，在BOX层12’(由氧化物层12和32组成)中安装有第一热柱26。在优选实施例中，第一热柱44将接触第二热柱42，以便热耗散最大化。然而，根据设计考虑，本发明也可以实施为柱44与42互相不接触。
在本实施例中，如果想要的话，热柱44可具有功能性应用。例如，本领域技术人员将会看到，热柱44可以是隐埋栅极结构，其中HGD 11和或13是双栅极SOI门控制结构。热柱44当然也可以是没有功能性应用的掩盖薄膜。热柱44允许横向和垂直热量输送到介质绝缘物18的顶面或到体基片14。这种结构也可以是覆盖的或未覆盖的。
图2a显示处理过程的起始步骤，其中氧化物层12被沉积在体基片14上。晶片10再次代表技术上熟知的、用于制造集成电路的起始材料。在图2a上，晶片10被掩膜以及被蚀刻形成凹槽24，这可以通过任何数目的熟知的技术来产生，以及用来提供在晶片10上的结构20和22。
在图2c上，通过用导热材料填充凹槽24，来形成热柱44。这些材料再次地最好是以下材料之一重掺杂的硅，多晶硅，铝，铜，钨，难熔金属，或钛，虽然也可以使用其它的材料。重掺杂的硅应当掺杂到至少1018原子/cm3。导热材料然后被抛光，以便形成热柱44，它具有与氧化物层12基本上共面的表面。本领域技术人员应当看到，晶片10可以具有几个热柱44。
在步骤2d，另一个氧化物层32被沉积在氧化物层12和热柱44上。氧化物层32也可以按照已知的技术被旋压制作。
在图2e上，第二硅层34被粘接在氧化物层32上。第二硅层的一部分，相应于图2f显示的介质绝缘18，然后被“快速折断”或被蚀刻到氧化物32的顶面。折断在技术上是熟知的，典型地通过首先注入氢以便削弱氧化物层32。在第二硅层34被粘接在氧化物层32上以后，第二层34的一部分被“折断”，形成凹槽，其中形成介质绝缘区域18，如图2f所示。如果想要的话，也可以使用水喷射或其它已知技术来开始分割第二层。
在图2f，介质绝缘18，诸如凹槽绝缘或MESA绝缘被形成在硅层34上分开区域36和38。为了说明目的，图2f显示结构36和38，本领域技术人员应当看到，晶片10在其表面上将具有几个绝缘的结构36和38，每个结构被介质区域18分开。
图2g显示，在一部分绝缘结构18被蚀刻以后的最终的结构。凹槽40优选地是通过反应离子蚀刻(RIE)形成的，虽然也可以使用其它蚀刻方法。在本实施例中，蚀刻是到热柱44的顶面43。
图2h显示，凹槽40被填充以附加的导热材料26，以便形成将变成为热柱42的东西，如图2i所示。应当看到，根据设计考虑，热柱42和44不一定包括相同的导热材料。例如，对于热柱42，可以使用铜，以及对于热柱44，可以使用钨。当然，也可以使用其它的组合。如图2i所示，凹槽40也可任选地在形成热柱42以前填充以衬垫材料28。导热材料优选地是以下材料之一选择性硅，多晶硅，铝，铜，钨，难熔金属，和钛，虽然也可以使用其它材料。
图2i显示了导热材料26被抛光(它导致热柱42)以后的最终的结构。热柱42的形成可以早先在半导体处理过程和在BEOL中被完成。热柱42可以在二氧化硅12内的任何地方终结。在优选实施例中，当不使用衬垫材料28时，热柱42应当直接接触热柱44；当使用衬垫材料28时，它应当直接接触热柱24和44。
也应当看到，HGD 11,13可被放置在任何的x,y,z方向和相对于热柱30的任何距离。因此，例如，本领域技术人员将看到，HGD 11和/或13可以位于相对于热柱42和44的平面以外。然而，为了热耗散最大化，HGD 11和13最好位于热柱42和44的三个热扩散长度内。
图3是典型性的单个栅极MOSFET 100，具有放置在其上的多晶硅薄膜106，以及接触多晶硅薄膜106的间隔装置102。绝缘体18,BOX12,和基片14是如图1所示的。
图4显示典型性的SOI电容(或选通的电阻)200，具有放置在其上的多晶硅薄膜106，接触多晶硅薄膜106的间隔装置102，以及第一(104)和第二(102)电极。绝缘体18,BOX12，和基片14是如图1所示的。
图5显示典型性的SOI电阻(带有水杨酸黑掩膜的非选通的)300。绝缘体18,BOX 12，和基片14是如图1所示的。
图6显示典型性的单栅极/双栅极SOI MOSFET 600，具有放置在其上的多晶硅薄膜106，以及接触多晶硅薄膜106的间隔装置102。绝缘体18,BOX12’，基片14，第一导热材料44和第二导热材料42是如图2所示的。
图7显示典型性的SOI电容(或选通的电阻)500，具有放置在其上的多晶硅薄膜106，以及接触多晶硅薄膜106的间隔装置102。绝缘体18,BOX 12’，基片14，第一导热材料44和第二导热材料42是如图2所示的。
图8显示典型性的SOI电阻(带有水杨酸黑掩膜的非选通的)600。绝缘体18,BOX 12’，基片14，第一导热材料44和第二导热材料42是如图2所示的。
图9显示典型性的、带有散热片(在平面外接触)的双栅极SOIMOSFET 700。绝缘体18,BOX 12’，基片14，和第一导热材料44是如图2所示的。
图10显示典型性的、带有散热片(在平面外接触)的SOI电容(或选通的电阻)800，具有沉积在其上的多晶硅薄膜106，以及接触多晶硅薄膜106的间隔装置102。绝缘体18,BOX12’，基片14，第一导热材料44和第二导热材料42是如图2所示的。
图11显示典型性的SOI电阻(带有水杨酸黑掩膜的非选通的，在平面外接触)900。绝缘体18,BOX 12’，基片14，和第一导热材料44是如图2所示的。
虽然根据两个优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会看到，本发明可以用附属权利要求的精神和范围内的修正方案来实施。
权利要求
1．一种半导体结构，包括基片；在基片上形成的热产生设备；在基片上靠近热产生设备的凹槽区域，凹槽区域包括只用于热耗散的导热材料以及在导热材料与基片之间的绝缘材料。
2．如权利要求1中所述的半导体结构，其特征在于，其中凹槽区域被形成在相邻的热产生设备之间。
3．如权利要求1中所述的半导体结构，其特征在于，其中基片是绝缘体上的硅(SOI)类型的基片，以及凹槽区域向下延伸至少到SOI的绝缘层。
4．如权利要求1中所述的半导体结构，其特征在于，其中导热材料是从重掺杂硅，铝，铜，钨和钛的组中选择的。
5．如权利要求1中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备位于导热材料的三个热扩散长度内。
6．如权利要求1中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是完全耗尽的。
7．如权利要求1中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是部分耗尽的。
8．一种半导体结构，包括具有隐埋氧化物的基片；在基片上存在的热产生设备；在基片内形成的多个凹槽绝缘区域；以及被包含在凹槽绝缘区域内的、只用于热耗散的导热材料，其中基片、凹槽绝缘区域、和导热材料形成基本上共面的表面。
9．如权利要求8中所述的半导体结构，其特征在于，其中凹槽绝缘区域被形成在相邻的热产生设备之间。
10．如权利要求8中所述的半导体结构，其特征在于，其中导热材料延伸到隐埋氧化物。
11．如权利要求10中所述的半导体结构，其特征在于，其中导热材料是从重掺杂硅，铝，铜，钨，难熔金属和钛的组中选择的。
12．如权利要求11中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备位于导热材料的三个热扩散长度内。
13．如权利要求8中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是全部耗尽的。
14．如权利要求8中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是部分耗尽的。
15．如权利要求11中所述的半导体结构，其特征在于，其中导热材料延伸到在隐埋氧化物下面的体硅片。
16．如权利要求15中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备位于导热材料的三个热扩散长度内。
17．如权利要求15中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是全部耗尽的。
18．如权利要求15中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是部分耗尽的。
19．如权利要求15中所述的半导体结构，其特征在于，其中导热材料是从重掺杂硅，铝，铜，钨，难熔金属和钛的组中选择的。
20．如权利要求8中所述的半导体结构，其特征在于，还包括在凹槽绝缘区域内的衬垫材料，它接触隐埋氧化物和体硅片。
21．如权利要求8中所述的半导体结构，其特征在于，还包括在凹槽绝缘区域内的衬垫材料，它接触隐埋氧化物。
22．一种半导体结构，包括具有隐埋氧化物的基片；在基片上存在的热产生设备；被包含在隐埋氧化物内的第一导热材料；被包含在基片内的多个凹槽绝缘区域；以及被包含在凹槽绝缘区域内的、只用于热耗散的第二导热材料，其中硅薄膜、凹槽绝缘区域、和第二导热材料形成基本上共面的表面。
23．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中第一导热材料的一部分接触第二导热材料的一部分。
24．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中凹槽绝缘区域被形成在相邻的热产生设备之间。
25．如权利要求24中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备位于第一导热材料的三个热扩散长度内。
26．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是全部耗尽的。
27．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备是部分耗尽的。
28．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中第一导热材料是从重掺杂硅，铝，铜，钨，难熔金属和钛的组中选择的。
29．如权利要求19中所述的半导体结构，其特征在于，其中导热材料是从重掺杂硅，铝，铜，钨，难熔金属和钛的组中选择的。
30．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中热产生设备位于第二导热材料的三个热扩散长度内。
31．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中第一导热材料的至少一部分被包含在隐埋氧化物内。
32．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，还包括在凹槽绝缘区域内的衬垫材料，它接触隐埋氧化物。
33．如权利要求22中所述的半导体结构，其特征在于，其中第一导热材料是热产生设备的隐埋栅极结构。
34．用于制造半导体结构的方法，包括以下步骤将由体硅组成的基片的表面硅区域与由绝缘体分开的表面硅区域绝缘，以便产生由绝缘区域分开的至少第一和第二区域，绝缘区域具有一个与至少第一和第二区域的顶面相共面的顶面，并且它延伸到绝缘体；把掩膜图案施加到绝缘区域的表面上，掩膜图案具有开孔，它暴露至少一部分绝缘区域；在掩膜图案中规定的开孔处，把只用来热耗散的导热材料加到绝缘区域，这样，导热材料的顶面与第一和第二区域的顶面基本上共面；以及去除掩膜图案。
35．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，其中导热材料被加到相邻的热产生设备之间。
36．如权利要求35中所述的方法，其特征在于，其中热产生设备位于导热材料的三个热扩散长度内。
37．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，其中热产生设备是全部耗尽的。
38．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，其中热产生设备是部分耗尽的。
39．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，其中热产生设备位于导热材料的三个热扩散长度内。
40．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，还包括在凹槽绝缘区域内加上衬垫材料，它接触隐埋氧化物。
41．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，还包括在凹槽绝缘区域内加上衬垫材料，它接触体硅片和隐埋氧化物。
42．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，其中绝缘区域是凹槽绝缘。
43．如权利要求34中所述的方法，其特征在于，其中绝缘区域是MESA绝缘。
44．用于制造半导体结构的方法，包括以下步骤在体硅片上形成的第一绝缘层内形成一个凹槽，以便产生至少第一和第二绝缘体区域；在凹槽中沉积第一导热材料，具有一个与至少第一和第二区域的顶面共面的顶面；在第一绝缘层和第一导热材料上沉积第二绝缘层；在第二绝缘层上沉积表面硅层；绝缘表面硅区域，以便产生由绝缘区域分开的表面硅的至少第一和第二区域，绝缘区域具有一个与至少第一和第二区域的顶面共面的顶面；把掩膜图案施加到绝缘区域的表面上，掩膜图案具有开孔，它暴露至少一部分绝缘区域；在绝缘区域内蚀刻一个开孔；在开孔处沉积只用来热耗散的第二导热材料，这样，第二导热材料的顶面与表面硅的第一和第二区域的顶面基本上共面；以及去除掩膜图案。
45．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中第二导热材料的一部分接触第一导热材料的一部分。
46．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中第一导热材料用作为热产生设备的栅极。
47．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中热产生设备位于第一导热材料的三个热扩散长度内。
48．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中热产生设备是全部耗尽的。
49．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中热产生设备是部分耗尽的。
50．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中第二导热材料被加到相邻的热产生设备之间。
51．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，还包括在凹槽绝缘区域内加上衬垫材料的步骤，它接触隐埋氧化物和第一导热材料的顶面。
52．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中绝缘区域是凹槽区域。
53．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中绝缘区域是MESA区域。
54．如权利要求44中所述的方法，其特征在于，其中第一导热材料是热产生设备的隐埋栅极结构。
55．用于制造具有增加的热耗散特性的半导体设备的方法，所述方法包括以下步骤在基片上形成一个凹口，用导热材料填充所述凹口，形成一个芯棒，在所述芯棒附近的所述基片的表面处形成有源的设备，在所述有源的设备和所述芯棒上加上绝缘层，以及形成从所述芯棒通过所述绝缘层到所述绝缘层的表面的导热路径。
56．如权利要求55中所述的方法，其特征在于，包括形成在所述凹口的内部的绝缘层的另一个步骤。
57．如权利要求56中所述的方法，其特征在于，包括在所述凹口的底部在所述凹口处把所述绝缘层开孔的另一个步骤。
58．如权利要求56中所述的方法，其特征在于，顺序地包括以下步骤在有源的设备位置处，在所述基片的表面上抛光终止层形成一个开孔，在所述基片上和在所述抛光终止层在所述开孔处，形成栅极氧化物，执行所述填充步骤，以及把在所述填充步骤沉积的材料做成与所述抛光终止层相齐的平面。
59．如权利要求57中所述的方法，其特征在于，顺序地包括以下步骤在有源的设备位置处，在所述基片的表面上抛光终止层形成一个开孔，在所述基片上和在所述抛光终止层在所述开孔处，形成栅极氧化物，执行所述填充步骤，以及把在所述填充步骤沉积的材料做成与所述抛光终止层相齐的平面。
60．一种半导体设备，包括基片，具有在有源设备区域下面的绝热层；与所述有源设备区域重叠的绝缘层；与所述有源设备区域绝缘的导热芯棒，延伸通过所述绝热层，以及导热结构，从所述导热芯棒延伸到与所述有源设备区域重叠的所述绝缘层。
61．如权利要求60中所述的半导体设备，其特征在于，还包括围绕所述热导体的绝缘层。
62．如权利要求60中所述的半导体设备，其特征在于，还包括围绕所述热导体的侧面的绝缘层。
63．如权利要求61中所述的半导体设备，其特征在于，其中所述绝缘层同时地以及用与有源设备的栅极绝缘体相同的材料形成。
全文摘要
在制造选择的电子元件期间,硅被形成在基片的选择的位置处。介质分开的区域被形成在顶部硅层内,以及被填充以导热材料。垫在沉积导热材料之前,衬垫材料可任选地被沉积。在第二实施例中,导热材料的水平层也被沉积在氧化物层或在硅的顶层下面的体硅片上。
文档编号H01L21/763GK1319888SQ0111086
公开日2001年10月31日 申请日期2001年2月27日 优先权日2000年2月28日
发明者小R·J·戈捷, D·J·谢皮斯, W·R·通蒂, S·H·沃德曼 申请人:国际商业机器公司