一种半导体芯片及其制作方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种半导体芯片及其制作方法。

背景技术：

1、高性能芯片在运行过程中会产生大量热量，过高的温度会降低芯片的性能和工作的稳定性。现有技术中，通常利用散热器来降低芯片温度，有空气散热，还有效率更高的液体散热。另外，通过集成电路热管理技术，包括芯片内置温度传感器、动态热管理、主动冷却技术等，也都有助于提高芯片的散热效率。

2、然而，芯片的高温发热仅发生在芯片的局部区域，现有技术的散热方式是对芯片整体进行散热，无法对芯片局部高温区域进行有效散热，导致散热性能仍需改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种半导体芯片及其制作方法，以解决现有技术中存在无法对芯片局部高温区域进行有效散热的技术问题。

2、本发明提供的一种半导体芯片，包括：

3、衬底，所述衬底顶部包括至少一个阱区，所述阱区顶部包括间隔设置的金属硅化物区；

4、埋氧层，设置在所述衬底的表面上；

5、有源硅层，设置在所述埋氧层的表面上；

6、多晶硅柱结构，所述多晶硅柱结构由所述埋氧层的表面延伸至所述金属硅化物区的表面，在一个所述阱区的顶部，间隔设置的所述金属硅化物区表面上的所述多晶硅柱结构的极性不同；以及

7、金属插塞，所述金属插塞由所述有源硅层的表面延伸至所述多晶硅柱结构的顶部；

8、其中，在所述阱区上，极性不同的所述多晶硅柱结构的顶端向外连接有电源，以形成一闭合导电回路，以将所述多晶硅柱结构顶端的热量传递至所述多晶硅柱结构底端。

9、在本发明的一个实施例中，所述半导体芯片还包括：

10、深沟槽隔离结构，设置在所述阱区的外侧，所述深沟槽隔离结构由所述有源硅层的表面延伸至所述衬底内；以及

11、浅沟槽隔离结构，设置在所述金属插塞的外侧，所述浅沟槽隔离结构由所述有源硅层的表面延伸至所述埋氧层的表面。

12、在本发明的一个实施例中，当所述阱区的数量为一个时，所述阱区的外侧设置所述深沟槽隔离结构；

13、当所述阱区的数量为至少两个时，相邻两个所述阱区之间共用同一所述深沟槽隔离结构，或者至少两个所述阱区的外侧分别设置所述深沟槽隔离结构。

14、在本发明的一个实施例中，所述半导体芯片还包括散热器，所述散热器设置于所述衬底的底部。

15、在本发明的一个实施例中，在同一所述阱区的相邻两个所述金属硅化物区表面上，一个所述金属硅化物区表面上的多晶硅柱结构为p型多晶硅柱结构，p型多晶硅柱结构的顶端向外连接有电流的输入端；

16、另一个所述金属硅化物区表面上的多晶硅柱结构为n型多晶硅柱结构，n型多晶硅柱结构的顶端向外连接有电流的输出端。

17、在本发明的一个实施例中，所述阱区顶部包括两个所述金属硅化物区，在至少两个所述阱区的相同一侧，所述金属硅化物区表面上的多晶硅柱结构为p型多晶硅柱结构；

18、在至少两个所述阱区的相同另一侧，所述金属硅化物区表面上的多晶硅柱结构为n型多晶硅柱结构。

19、本发明还提出一种半导体芯片的制作方法，包括：

20、提供一衬底，在所述衬底顶部形成至少一个阱区，在阱区顶部形成间隔设置的金属硅化物区；

21、在所述衬底的表面上形成埋氧层；

22、在所述金属硅化物区的表面至所述埋氧层的表面形成多晶硅柱结构，其中，于一个所述阱区顶部间隔设置的所述金属硅化物区表面上，形成极性不同的所述多晶硅柱结构；

23、在所述埋氧层的表面上形成有源硅层；

24、在所述多晶硅柱结构的顶部至所述有源硅层的表面形成金属插塞；

25、其中，在所述阱区上，将极性不同的所述多晶硅柱结构向外连接电源，形成一闭合导电回路，以将所述多晶硅柱结构顶端的热量传递至所述多晶硅柱结构底端。

26、在本发明的一个实施例中，所述在所述多晶硅柱结构的顶部至所述有源硅层的表面形成金属插塞的步骤之后，还包括：

27、在所述阱区的外侧，于所述有源硅层的表面至所述衬底内形成深沟槽隔离结构；

28、在所述金属插塞的外侧，于所述有源硅层的表面至所述埋氧层的表面形成浅沟槽隔离结构。

29、在本发明的一个实施例中，所述在所述阱区的外侧，于所述有源硅层的表面至所述衬底内形成深沟槽隔离结构的步骤，包括：

30、当所述阱区的数量为一个时，在该阱区的外侧，于所述有源硅层的表面至所述衬底内形成深沟槽隔离结构；

31、当所述阱区的数量为至少两个时，在至少两个所述阱区的外侧分别形成深沟槽隔离结构，或者在相邻两个所述阱区相靠近的一侧，形成同一深沟槽隔离结构，在相邻两个所述阱区相远离的一侧，分别形成不同深沟槽隔离结构。

32、在本发明的一个实施例中，所述在所述多晶硅柱结构的顶部至所述有源硅层的表面形成金属插塞的步骤之后，包括：

33、在所述衬底的底部设置散热器。

34、本发明的有益效果：本发明提出的一种半导体芯片及其制作方法，可改善芯片内具有隔热效应不利于散热的问题，将具有制冷效果的半导体芯片集成到了芯片内，以实现对芯片局部高温区域进行散热，另外还可减少对芯片进行散热处理所需的空间体积。

技术特征：

1.一种半导体芯片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述半导体芯片还包括：

3.根据权利要求2所述的半导体芯片，其特征在于，当所述阱区的数量为一个时，所述阱区的外侧设置所述深沟槽隔离结构；

4.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述半导体芯片还包括散热器，所述散热器设置于所述衬底的底部。

5.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，在同一所述阱区的相邻两个所述金属硅化物区表面上，一个所述金属硅化物区表面上的多晶硅柱结构为p型多晶硅柱结构，p型多晶硅柱结构的顶端向外连接有电流的输入端；

6.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述阱区顶部包括两个所述金属硅化物区，在至少两个所述阱区的相同一侧，所述金属硅化物区表面上的多晶硅柱结构为p型多晶硅柱结构；

7.一种半导体芯片的制作方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的半导体芯片的制作方法，其特征在于，所述在所述多晶硅柱结构的顶部至所述有源硅层的表面形成金属插塞的步骤之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的半导体芯片的制作方法，其特征在于，所述在所述阱区的外侧，于所述有源硅层的表面至所述衬底内形成深沟槽隔离结构的步骤，包括：

10.根据权利要求7所述的半导体芯片的制作方法，其特征在于，所述在所述多晶硅柱结构的顶部至所述有源硅层的表面形成金属插塞的步骤之后，包括：

技术总结本发明提供一种半导体芯片及其制作方法，半导体芯片包括：衬底，衬底顶部包括至少一个阱区，阱区顶部包括间隔设置的金属硅化物区；埋氧层，设置在衬底的表面上；有源硅层，设置在埋氧层的表面上；多晶硅柱结构，多晶硅柱结构由埋氧层的表面延伸至金属硅化物区的表面，在一个阱区的顶部，间隔设置的金属硅化物区表面上的多晶硅柱结构的极性不同；以及金属插塞，金属插塞由有源硅层的表面延伸至多晶硅柱结构的顶部；其中，在阱区上，极性不同的多晶硅柱结构的顶端向外连接有电源，以形成一闭合导电回路。本发明可实现对芯片局部高温区域进行散热，还可减少对芯片进行散热处理所需的空间体积。技术研发人员：莫鸿翔,王小珊,李宁,陈海波,吴露平,江聪受保护的技术使用者：杭州积海半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2