[发明专利]具有高散热性能的SOI晶圆及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有高散热性能的SOI晶圆及其制备方法，SOI晶圆依次包括：体硅晶圆、埋氧层及硅器件层；体硅晶圆靠近埋氧层的一侧形成有预设深度的沟槽，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，高热导率材料为碳纳米管或二硫化钼。通过在体硅晶圆中设置沟槽，并在沟槽中填充材料为碳纳米管或二硫化钼的高热导率材料，基于碳纳米管及二硫化钼具有高的热导率，可有效提高SOI电路的散热性能，使SOI晶圆的尺寸做的更大；另外高热导率材料设置于体硅晶圆中，不影响硅器件层的面积，提高有源区利用率，降低成本，提高集成度。

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高散热性能的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高散热性能的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高散热性能的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高散热性能的SOI晶圆，所述SOI晶圆依次包括：体硅晶圆、埋氧层及硅器件层；

所述体硅晶圆靠近所述埋氧层的一侧形成有预设深度的沟槽，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，所述高热导率材料为碳纳米管或二硫化钼。

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

可选地，所述沟槽在所述体硅晶圆中沿相同方向平行设置。

可选地，所述沟槽在所述体硅晶圆中为周向连通的连通槽。

进一步地，所述连通槽互相间隔设置或互相嵌套设置。

本发明还提供一种具有高散热性能的SOI晶圆的制备方法，所述制备方法包括：

提供体硅晶圆，并对所述体硅晶圆进行刻蚀，以在所述体硅晶圆中形成自其表面向内延伸的沟槽；

于所述沟槽中填充高热导率材料，并采用散热胶固定，所述高热导率材料为碳纳米管或二硫化钼；

于所述高热导率材料所在面的所述体硅晶圆上形成硅器件晶圆；

于所述硅器件晶圆上形成保护层；

采用注氧隔离工艺，于所述硅器件晶圆底部形成预设厚度的埋氧层，剩余厚度的所述硅器件晶圆形成为硅器件层。

可选地，采用外延工艺形成所述硅器件晶圆。

可选地，所述保护层为氧化硅层。