半导体结构及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供一种半导体结构及其制备方法，半导体结构包括：衬底；硅穿孔结构，所述硅穿孔结构位于所述衬底内部；第一散热层，所述第一散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁，且所述第一散热层的材料为金属半导体化合物；第二散热层，所述第二散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁且位于所述第一散热层与所述硅穿孔结构之间，所述第二散热层的导热率大于所述第一散热层的导热率。本发明专利技术实施例有利于提高半导体结构的散热率。体结构的散热率。体结构的散热率。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体领域，特别涉及一种半导体结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]三维集成技术是现代半导体工业中较为先进的电子封装技术，其中，高性能TSV(硅通孔，Through Silicon Via)制备技术是制约三维集成技术高速发展的关键因素。
[0003]TSV结构是由多层材料叠加而成的高功耗集成体，这造成热量的聚集且难以有效排出，而过高的热流密度会影响芯片的电学特性，从而导致TSV结构的可靠性和稳定性降低。
[0004]在保证TSV结构工作性能的前提下，如何提高TSV结构的散热率是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例解决的技术问题为提供一种半导体结构及其制备方法，有利于提高半导体结构的散热率。
[0006]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构，包括：衬底；硅穿孔结构，所述硅穿孔结构位于所述衬底内部；第一散热层，所述第一散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁，且所述第一散热层的材料为金属半导体化合物；第二散热层，所述第二散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁且位于所述第一散热层与所述硅穿孔结构之间，所述第二散热层的导热率大于所述第一散热层的导热率。
[0007]另外，所述第一散热层的导热率大于所述衬底的导热率。
[0008]另外，所述第一散热层包括：间隔分布的凸部和凹部，且所述凸部与所述凹部相连，且所述凸部朝向所述硅穿孔结构凸起，所述凹部朝向远离所述硅穿孔结构方向凹陷；所述第二散热层包括：多个连接部以及连接相邻所述连接部的凸起结构，且每一所述凸起结构内嵌于相应的所述凹部。
[0009]另外，所述凸部的厚度大于所述凹部的厚度。
[0010]另外，所述第二散热层的材料为金属。
[0011]另外，所述第二散热层材料的颗粒度大于所述第一散热层材料的颗粒度。
[0012]另外，还包括牺牲层，所述牺牲层至少位于所述硅穿孔结构的底部，且所述牺牲层位于所述第一散热层与所述硅穿孔结构之间。
[0013]另外，所述牺牲层还环绕所述硅穿孔结构的部分侧壁，且所述第二散热层位于所述牺牲层顶部且与所述牺牲层相接触。
[0014]另外，所述第二散热层还位于所述硅穿孔结构的底部，且位于所述硅穿孔结构底部的所述第二散热层与所述第一散热层相接触。
[0015]另外，所述第一散热层还位于朝向所述硅穿孔结构底部的所述衬底内部。
[0016]相应地，本专利技术实施例还提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供衬底，且所
述衬底内具有通孔；形成第一散热层，所述第一散热层至少位于所述通孔的侧面；在所述通孔内形成硅穿孔结构以及第二散热层，其中，所述第一散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁，且所述第一散热层的材料为金属半导体化合物；所述第二散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁且位于所述第一散热层与所述硅穿孔结构之间，所述第二散热层的导热率大于所述第一散热层的导热率。
[0017]另外，形成所述第一散热层的工艺步骤包括：在所述通孔的侧面形成金属层；进行退火处理，所述金属层与所述衬底发生反应，以将所述金属层转化为所述第一散热层。
[0018]另外，在形成所述第二散热层以及所述硅穿孔结构之前，还包括：在所述第一散热层表面形成初始牺牲层，且所述初始牺牲层还位于所述通孔的底部；形成所述第二散热层以及所述硅穿孔结构的工艺步骤包括：在所述牺牲层上形成所述硅穿孔结构，且所述硅穿孔结构填充满所述通孔；去除部分所述初始牺牲层，形成环绕所述硅穿孔结构侧壁的环形通孔，剩余所述初始牺牲层作为牺牲层；形成所述第二散热层，所述第二散热层填充所述环形通孔。
[0019]另外，形成所述第二散热层以及所述硅穿孔结构的工艺步骤包括：形成所述第二散热层，所述第二散热层位于所述第一散热层表面，且位于所述通孔的底部；形成所述硅穿孔结构，所述硅穿孔结构位于所述第二散热层表面，且填充满所述通孔。
[0020]与相关技术相比，本专利技术实施例提供的技术方案具有以下优点：
[0021]本专利技术实施例提供一种结构性能优越的半导体结构，衬底内部具有环绕于硅穿孔结构的第一散热层，且第一散热层的材料为金属半导体化合物，这使得位于衬底内部的硅穿孔结构能够通过第一散热层进行散热；且第一散热层表面还设置有第二散热层，第二散热层的导热率大于第一散热层的导热率，这会进一步增大半导体结构的散热率。也就是说，本专利技术实施例中，半导体结构的发热部分硅穿孔结构能够经由第一散热层和第二散热层所组成的散热结构进行散热，从而及时有效地将多余热量传输到远离硅穿孔结构的位置，提高半导体结构的散热率，改善半导体结构的可靠性和稳定性。
附图说明
[0022]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0023]图1为本专利技术实施例提供的半导体结构的一种剖面结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例提供的半导体结构的另一种剖面结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例提供的半导体结构的又一种剖面结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的半导体结构的再一种剖面结构示意图；
[0027]图5至图11为本专利技术实施例提供的半导体结构的制备方法中各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0028]由
技术介绍
可知，提高TSV结构的散热率是目前亟待解决的问题。
[0029]为解决上述问题，本专利技术实施提供一种半导体结构，第一散热层环绕于硅穿孔结构，且第一散热层的材料为金属半导体化合物，可以较为高效地将热量传输出去，从而降低
半导体结构的温度；第二散热层位于第一散热层的表面，且第二散热层的导热率大于第一散热层，这可以进一步增大半导体结构的散热量，保证半导体结构的稳定运行和延长其使用寿命。
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
[0031]以下将结合附图对本专利技术实施例提供的半导体结构进行详细说明。
[0032]参考图1，半导体结构包括：衬底101；硅穿孔结构102，硅穿孔结构102位于衬底101内部；第一散热层103，第一散热层103环绕于硅穿孔结构102的侧壁，且第一散热层103的材料为金属半导体化合物；第二散热层104，第二散热层104环绕于硅穿孔结构102的侧壁且位于第一散热层103与硅穿孔结构102之间，第二散热层104的导热率大于第一散热层103的导热率。
[0033]本专利技术实施例提供一种具有全新散热装置的半导体结构，可应用于存储器电路。该半导体结构包括第一散热层103和第二散热层104，第一散热层103位于衬底101的内部，第二散热层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：衬底；硅穿孔结构，所述硅穿孔结构位于所述衬底内部；第一散热层，所述第一散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁设置，且所述第一散热层的材料为金属半导体化合物；第二散热层，所述第二散热层环绕所述硅穿孔结构的侧壁设置，且位于所述第一散热层与所述硅穿孔结构之间，所述第二散热层的导热率大于所述第一散热层的导热率。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一散热层的导热率大于所述衬底的导热率。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一散热层包括：间隔分布的凸部和凹部，且所述凸部与所述凹部相连，所述凸部朝向所述硅穿孔结构凸起，所述凹部朝向远离所述硅穿孔结构方向凹陷；所述第二散热层包括：多个连接部以及连接相邻所述连接部的凸起结构，且每一所述凸起结构内嵌于相应的所述凹部。4.根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述凸部的厚度大于所述凹部的厚度。5.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二散热层的材料为金属。6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二散热层的材料的颗粒度大于所述第一散热层的材料的颗粒度。7.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：牺牲层，所述牺牲层至少位于所述硅穿孔结构的底部，且所述牺牲层位于所述第一散热层与所述硅穿孔结构之间。8.根据权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述牺牲层还环绕所述硅穿孔结构的部分侧壁，且所述第二散热层位于所述牺牲层顶部且与所述牺牲层相接触。9.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二散热层还位于所述硅穿孔结构的底部，且位于所述硅穿孔结构底部的所述第二散热层与所述第一散...

【专利技术属性】
技术研发人员：王路广，王晓玲，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：