[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体工艺技术领域。半导体装置包括鳍片式ESD元件，方法包括：提供衬底结构，衬底结构包括半导体衬底、半导体衬底上的用于ESD元件的半导体鳍片和包绕鳍片的一部分的电极结构；在衬底结构上形成第二电介质层以覆盖电极结构，在第二电介质层中形成到电极的顶部的沟槽，沟槽在电极之上，沿着电极的纵向，并且沟槽的横向宽度小于等于电极的顶部的横向宽度；以金属材料填充沟槽，以形成在电极顶部之上并且与电极耦接的金属散热片。本发明对现有的ESD元件结构进行改进，金属散热片能够有效提高器件的散热效果，从而提高器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及包括鳍片式(Fin)ESD元件的装置及其制造方法。

背景技术

随着半导体器件的几何尺寸不断减小，它们变得更容易被静电损坏。因此，对集成电路芯片的ESD(Electro-Static Discharge，静电放电)保护变得越来越重要。

图1和图2分别示出了现有技术中包括鳍片式ESD元件的半导体器件的平面图和沿垂直于鳍片方向的截面图。如图1所示，包括半导体衬底100和衬底上用于ESD元件的半导体鳍片，以及包绕鳍片的电极结构104，电极结构104具有包绕鳍片102的电介质层1042以及在其上的电极1044，还包括如图2所示的有源区电极105。

然而伴随元件尺寸持续减小，其工作时产生的热量对元件性能的影响也越来越显著，对于鳍片式ESD元件尤为重要。鳍片式ESD元件的散热问题越来越受到更多的关注。

因此，需要对现有的鳍片式ESD元件结构进行改进，以进一步改善器件的散热效果，从而提高器件的性能。

发明内容

本发明的发明人发现了上述现有技术中存在问题，并针对上述问题中的至少一个问题提出了本发明。

根据本发明的一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，半导体装置包括鳍片式ESD元件，方法包括：提供衬底结构，衬底结构包括半导体衬底、半导体衬底上的用于ESD元件的半导体鳍片和包绕鳍片的一部分的电极结构，电极结构包括包绕鳍片的部分的第一电介质层以及在第一电介质层上的电极；在衬底结构上形成第二电介质层以覆盖电极结构，在第二电介质层中形成到电极的顶部的沟槽，沟槽在电极之上，沿着电极的纵向，并且沟槽的横向宽度小于等于电极的顶部的横向宽度；以金属材料填充沟槽，以形成在电极顶部之上并且与电极耦接的金属散热片。

在一个实施例中，衬底结构还包括在半导体衬底上的隔离结构，隔离结构的上表面低于鳍片的上表面，电极结构在隔离结构之上。

在一个实施例中，第二电介质层还包括用于形成电极互连的开口，开口与沟槽彼此隔离；以及以金属材料填充沟槽的步骤包括以金属材料填充开口，以在开口形成电极互连。

在一个实施例中，金属散热片和电极互连相互分离，且上表面基本平齐。

在一个实施例中，金属散热片的数量为至少一片。

在一个实施例中，形成的各沟槽的间距大于0.04微米，并且各沟槽距离电极两侧边缘的距离大于0.05微米。

在一个实施例中，形成金属散热片的材料包括钨或铜。

根据本发明的另一方面，提供一种半导体装置，包括鳍片式ESD元件，还包括：衬底结构，衬底结构包括半导体衬底、半导体衬底上的用于ESD元件的半导体鳍片和包绕鳍片的一部分的电极结构，电极结构包括包绕鳍片的部分的第一电介质层以及在第一电介质层上的电极；在衬底结构上的第二电介质层；在第二电介质层中的在电极顶部之上并且与电极耦接的金属散热片，金属散热片沿着电极的纵向，并且金属散热片的横向宽度小于定于电极的顶部的横向宽度。

在一个实施例中，衬底结构还包括在半导体衬底上的隔离结构，隔离结构的上表面低于鳍片的上表面，电极结构在隔离结构之上。