用于beol热管理的散热器的集成的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子装置领域。更具体地，本发明涉及微电子装置中的热管理结构。
【背景技术】
[0002]具有局部发热组件的半导体装置经历热点，这会导致降低的可靠性。去除热量同时保持期望的成本和结构形式因素已经成为问题。
【发明内容】
[0003]下面提供简单的概述以提供对本发明的一个或更多方面的基本理解。此概述不是本发明的广泛综述，并且并不旨在确定本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘其范围。相反，该概述的主要目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为之后呈现的【具体实施方式】的前序。
[0004]一种微电子装置包括组件的电极上的散热器层和散热器层上的金属互连件。散热器层被布置在半导体装置的基板的顶表面上方。散热器层的厚度为100纳米至3微米、具有至少150瓦特/ (米.开尔文)的面向热导率以及小于100微欧姆.厘米的电阻率。
【附图说明】
[0005]图1是包括散热器层的一个示例性微电子装置的截面。
[0006]图2是包括散热器层的另一个示例性微电子装置的截面。
[0007]图3是包括散热器层的一个进一步示例性微电子装置的截面。
[0008]图4是包括散热器层的另一个示例性微电子装置的截面。
[0009]图5描绘用于在微电子装置上形成散热器层的一个示例性方法。
[0010]图6A和图6B描绘用于在微电子装置上形成散热器层的另一个示例性方法。
[0011]图7A和图7B描绘用于在微电子装置中图案化散热器层的一个示例性方法。
[0012]图8描绘用于在微电子装置上形成散热器层的一个进一步示例性方法。
[0013]图9是包括散热器层的一个进一步示例性微电子装置的截面。
[0014]图10描绘图案化的散热器层的示例性构型。
【具体实施方式】
[0015]下列未决专利申请是相关的并且通过引用纳入本文:美国专利申请12/XXX，XXX (德州仪器案卷号T1-73379与此申请同时提交)。
[0016]参照附图描述本发明。这些附图不是按比例绘制的并且提供它们仅为了说明本发明。以下参照用于说明的多个示例性应用描述本发明的一些方面。应当理解，阐述许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的理解。然而，相关领域的技术人员将容易理解，能够在没有这些具体细节中的一个或更多或者使用其他方法来实现本发明。在其他实例中，没有详细示出已知结构或操作以避免混淆本发明。本发明不受所示的动作或者事件的顺序所限制，因为某些动作可以以不同的顺序发生和/或与其他动作或者事件同时发生。此外，并不要求所有示出的动作或者事件实现根据本发明的方法。
[0017]图1是包括散热器层的一个示例性微电子装置的截面。在基板102(诸如半导体基板102)上形成微电子装置100。微电子装置100包含组件104，该组件104在当前示例中被描绘成金属氧化物半导体(M0S)晶体管104，其形成在基板102中和基板102上。在其他示例中，组件104可以是电阻器、二极管、双极型晶体管、另外类型的晶体管或者在微电子装置100的操作期间生成热量的其他组件。微电子装置100可以包括在基板102上方的电介质层106以将节点(诸如M0S晶体管104的源极108、漏极110和栅极112)电气隔离。微电子装置100包括接触源极108的源极电极114和接触漏极110的漏极电极116。源极电极114和漏极电极116可以包括例如钛或钛钨的衬垫和在该衬垫上、具有少量百分比的钛、铜和/或硅的铝层，并且源极电极114和漏极电极116可以被同时形成。微电子装置100包括形成在源极电极114上的第一散热器层118以及形成在漏极电极116上的第二散热器层120。第一散热器层118和第二散热器层120可以同时形成，并且被分离以在源极电极114和漏极电极116之间提供电隔离。在第一散热器层118上形成第一金属互连件122以及在第二散热器层120上形成第二金属互连件124。第一金属互连件122和第二金属互连件124可以同时形成，并且可以包括，例如钛或钛钨的粘合层、在该粘合层上方、具有少量百分比的钛、铜和/或硅的铝层和铝层上方的钛、钛钨或氮化钛的覆盖层。微电子装置100包括电耦合到第一金属互连件122的第一键合结构126并且包括电耦合到第二金属互连件124的第二键合结构128。在当前示例中，第一键合结构126和第二键合结构128是凸块键合柱126和凸块键合柱128。在其他示例中，第一键合结构126和第二键合结构128可以是线键合、梁式引线、贯穿基板通孔或条带键合(clip)。
[0018]第一散热器层118和第二散热器层120具有相同的构成和结构。第一散热器层118和第二散热器层120的厚度为100纳米至3微米。散热器层118和散热器层120具有至少150瓦特/(米?开尔文)的面向热导率以及小于100微欧姆?厘米的电阻率。术语面向热导率是指散热器层中的横向热导率，g卩，平行于基板的顶表面。散热器层118和散热器层120可以包括，例如石墨、纳米碳管(CNT)层和/或多层石墨烯。在当前示例中，第一散热器层118和第二散热器层120分别与源极电极114和漏极电极116基本相连(coterminous)，并且第一金属互连件122和第二金属互连件124分别与第一散热器层118和第二散热器层120基本相连。在微电子装置100操作期间，可以在组件104中生成热量。散热器层118和散热器层120横向地将热量传导远离组件104，到达第一键合结构126和第二键合结构128，相比于没有散热器层的微电子装置，有利地降低组件104中的温度上升。在当前示例的一个替代版本中，微电子装置100可以包括在源极电极114和漏极电极116以及第一散热器层118和第二散热器层120之间的金属互连件的一个或更多附加级。在一个进一步版本中，微电子装置100可以包括在第一散热器层118和第二散热器层120以及第一键合结构126和第二键合结构128之间的金属互连件的一个或更多附加级。
[0019]图2是包括散热器层的另一个示例性微电子装置的截面。在基板202(诸如半导体基板202)上形成微电子装置200。微电子装置200包含组件204，该组件204被描述为在基板202中具有扩散层212的电阻器204。微电子装置200包括在基板202上方、在电阻器204的第一头部208和第二头部210处具有开口的第一电介质层206。微电子装置200包括接触第一头部208的第一电极214和接触第二头部210的第二电极216。第一电极214和第二电极216可以包括与图1的源极电极114和漏极电极116相似的层和构成。微电子装置200包括形成在第一电极214上的第一散热器层218和形成在第二电极216上的第二散热器层220。第一散热器层218和第二散热器层220可以同时形成，并且被分开以在第一电极214和第二电极216之间提供电气隔离。微电子装置200包括在第一散热器层218和第二散热器层220上具有开口的第二电介质层230。在第二电介质层230上方形成第一金属互连件222，与第一散热器层218进行接触；在第二电介质层230上方形成第二金属互连件224，与第二散热器层220进行接触。第一金属互连件222和第二金属互连件224可以同时形成并且可以具有与图1的第一金属互连件122和第二金属互连件124相似的层和构成。在第一金属互连件222上形成第三散热器层232以及在第二金属互连件224上形成第四散热器层234。在第三散热器层232上形成第三金属互连件236以及在第四散热器层234上形成第四金属互连件238。第三金属互连件236和第四金属互连件238可以具有与第一金属互连件222和第二金属互连件224相似的层和构成。替代地，第三金属互连件236和第四金属互连件238可以包括至少5微米厚的电镀铜。微电子装置200包括电耦合到第三金属互连件236的第一键合结构226并且包括电耦合到第四金属互连件238的第二键合结构228。在当前示例中，第一键合结构226和第二键合结构228是梁式引线(beam lead) 226和梁式引线228。
[0020]第一散热器层218、第二散热器层220、第三散热器层232以及第四散热器层234具有如参照图1的第一散热器层118和第二散热器层120所描述的相同的性质。在微电子装置200操作期间，可以在组件204中生成热量。散热器层218、220、232和234横向地将热量传导远离组件204到达第一键合结构226和第二键合结构228，相比于没有散热器层的微电子装置，有利地降低组件204中的温度上升。在金属互连件的第一级(即，第一金属互连件222和第二金属互连件224)上和金属互连件的第二级(即，第三金属互连件236和第四金属互连件238)上形成散热器层218、220、232和234，相比于散热器层在仅一级金属互连件上的微电子装置而言，可以有利地进一步降低组件204中的温度上升。
[0021]图3是包括散热器层的一个进一步示例性微电子装置的截面。在基板302上形成微电子装置300。微电子装置300包含形成在基板302中和/或基板302上的组件304。微电子装