半导体结构及其制备方法与流程

1.本发明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。


背景技术：

2.三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。
3.tsv结构是由多层材料叠加而成的高功耗集成体，这造成较大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。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明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。
5.为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底包括衬底以及位于所述衬底内的第一散热结构，所述第一散热结构的导热率大于所述衬底的导热率，所述衬底具有相对的上表面以及下表面，且所述衬底上表面露出所述第一散热结构表面；第二散热结构，所述第二散热结构至少位于所述第一散热结构上表面；硅穿孔结构，所述硅穿孔结构贯穿所述第二散热结构的整个厚度且延伸至所述基底内，所述第二散热结构环绕所述硅穿孔结构，所述第一散热结构环绕所述硅穿孔结构。
6.可选地，所述第二散热结构还位于所述第一散热结构与所述硅穿孔结构之间。
7.可选地，所述半导体结构还包括：介质层，所述介质层位于所述衬底上表面；缓冲层，所述缓冲层至少位于所述硅穿孔结构朝向所述衬底下表面的底面。
8.可选地，所述缓冲层露出所述第一散热结构朝向所述硅穿孔结构的侧面，所述第二散热结构包括：导热金属层，所述导热金属层位于所述第一散热结构上表面、所述介质层朝向所述硅穿孔结构的侧面以及所述硅穿孔结构的侧面上，且还位于所述缓冲层露出的所述第一散热结构朝向所述硅穿孔结构的至少部分侧面；金属颗粒层，所述金属颗粒层填充满所述导热金属层围成的区域。
9.可选地，所述硅穿孔结构、所述第一散热结构以及所述缓冲层围成中空区域；所述导热金属层填充满所述中空区域。
10.可选地，所述导热金属层露出所述第一散热结构朝向所述硅穿孔结构的部分侧壁表面，且所述硅穿孔结构、所述第一散热结构、所述缓冲层以及所述导热金属层围成空隙。
11.可选地，所述第二散热结构为单膜层结构。
12.可选地，所述第二散热结构的材料包括w、ag、au、pt、al、co、ni和ru中的至少一种。
13.可选地，所述第一散热结构与所述衬底包括相同的半导体元素。
14.可选地，所述第一散热结构的材料包括碳化硅或者金属硅化物。
15.可选地，所述金属硅化物中的金属元素包括ni、al、w或者ti。
16.可选地，所述半导体结构还包括：第三散热结构，所述第三散热结构位于所述硅穿孔结构的侧面，且所述第三散热结构的材料的导热率大于所述硅穿孔结构的材料的导热率。
17.可选地，所述第三散热结构的材料包括tin、w、ag、au、pt、al、co、ni或者ru中的至少一种。
18.可选地，所述硅穿孔结构包括：导电体层，所述导电体层贯穿所述第二散热结构的整个厚度且延伸至所述基底内；籽晶层，所述籽晶层位于所述导电体层的侧面以及底面；阻挡层，所述阻挡层位于所述籽晶层远离所述导电体层的表面。
19.本发明还提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供初始衬底以及位于所述初始衬底上表面的初始介质层；图形化所述初始介质层以及所述初始衬底，形成盲孔，所述盲孔贯穿所述初始介质层的整个厚度且延伸至所述初始衬底内；形成硅穿孔结构，所述硅穿孔结构填充满所述盲孔；图形化所述初始介质层直至露出所述初始衬底，形成环绕所述硅穿孔结构的环形通孔，且所述环形通孔紧挨所述硅穿孔结构设置；对所述环形通孔正下方的所述初始衬底进行掺杂处理，以将所述环形通孔正下方的所述初始衬底转化为第一散热结构，剩余所述初始衬底作为衬底，且所述第一散热结构的导热率大于所述衬底的导热率；形成第二散热结构，所述第二散热结构至少填充满所述环形通孔。
20.可选地，所述半导体结构的制备方法还包括：在形成所述硅穿孔结构之前，还包括：形成缓冲层，所述缓冲层位于所述盲孔底面；形成所述缓冲层的工艺步骤包括：在形成所述硅穿孔结构之前，形成初始缓冲层，所述初始缓冲层覆盖所述盲孔的底部和侧壁；在形成所述环形通孔的工艺步骤中，对所述初始缓冲层进行刻蚀处理，剩余的所述初始缓冲层作为缓冲层，且所述缓冲层顶面低于所述初始衬底顶面。可选地，所述缓冲层露出所述第一散热结构朝向所述硅穿孔结构的侧面；形成所述第二散热结构的工艺步骤包括：采用沉积工艺形成导热金属层，所述导热金属层位于所述第一散热结构上表面、所述介质层朝向所述硅穿孔结构的侧面以及所述硅穿孔结构的侧面上；采用旋涂工艺形成金属颗粒层，所述金属颗粒层填充满所述导热金属层围成的区域。
21.可选地，在形成所述导热金属层的工艺步骤中，所述导热金属层覆盖所述缓冲层露出的所述第一散热结构朝向所述硅穿孔结构的全部侧面；或者，所述导热金属层露出所述第一散热结构朝向所述硅穿孔结构的部分侧面，且所述硅穿孔结构、所述第一散热结构、所述缓冲层以及所述导热金属层围成空隙。
22.可选地，形成所述第一散热结构的工艺步骤包括：采用离子注入工艺，对所述环形通孔正下方的所述初始衬底进行离子注入，所述离子注入采用的离子包括碳离子或者金属离子；进行退火处理，以将所述环形通孔正下方的所述初始衬底转化为第一散热结构。
23.本发明提供一种结构性能优越的半导体结构，衬底内具有导热率大于衬底导热率的第一散热结构，且第一散热结构环绕硅穿孔结构，使得位于衬底内的硅穿孔结构能够通过第一散热结构进行散热；且第一散热结构上表面还设置有第二散热结构，该第二散热结构环绕硅穿孔结构，使得凸出于衬底上方的硅穿孔结构能够通过第二散热结构进行散热。也就是说，本发明中，硅穿孔结构能够经由第一散热结构以及第二散热结构进行散热，从而防止硅穿孔结构出现过热的问题，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
24.一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。
25.图1为本发明实施例提供的半导体结构的一种剖面结构示意图；
26.图2为本发明实施例提供的半导体结构的一种俯视图；
27.图3为本发明实施例提供的半导体结构的另一种剖面结构示意图；
28.图4为本发明实施例提供的半导体结构的又一种剖面结构示意图；
29.图5至图13为本发明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
30.本发明提供一种半导体结构，半导体结构中，位于衬底内的硅穿孔结构由第一散热结构环绕，且第一散热结构的导热率大于衬底的导热率，该第一导热结构能够有效的将硅穿孔结构内的热量传输出去；且其余硅穿孔结构被第二散热结构环绕第一散热结构和第二散热结构有利于将硅穿孔结构内部的热量传递出去，降低硅穿孔结构的温度，改善半导体结构的散热率。
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本技术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，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
32.以下将结合附图对本发明实施例提供的半导体结构进行详细说明。
33.参考图1及图2，半导体结构包括：基底100，基底100包括第一散热结构101和衬底102，第一散热结构101的导热率大于衬底102，衬底102具有相对的上表面及下表面，且衬底102上表面露出第一散热结构101部分结构；第二散热结构103，第二散热结构103至少位于第一散热结构101表面；硅穿孔结构104，硅穿孔结构104贯穿第二散热结构103的整个厚度且延伸至基底100内，第二散热结构103环绕所述硅穿孔结构104，第一散热结构101环绕硅穿孔结构104。
34.本发明实施例提供一种具有全新结构的半导体结构，可应用存储器电路。该半导体结构包括第一散热结构101和第二散热结构103，第一散热结构101位于衬底102内部，且第二散热结构103位于第一散热结构101的上表面，第一散热结构101和第二散热结构103均环绕硅穿孔结构104，以使硅穿孔结构104的内部热量能够经由第一散热结构101和第二散热结构103传递出去，从而降低硅穿孔结构104内部热量。
35.以下将结合附图对本发明实施例提供的半导体结构进行详细说明。
36.半导体结构可以为晶圆、芯片或者封装结构。在一些实施例中，硅穿孔结构104用于作为半导体结构的散热通道，相应的，第一散热结构101和第二散热结构103的设置，有利于进一步提高散热通道的散热能力；在另一实施例中，硅穿孔结构104也可以作为半导体结构的导电通道，第一散热结构101和第二散热结构103的设置，有利于对导电通道进行散热，避免导电通过热，从而改善半导体结构的散热率。
37.硅穿孔结构104也可以为叠层结构，具体地，硅穿孔结构104包括：导电体层114，导
电体层114贯穿第二散热结构103的整个厚度且延伸至基底内；籽晶层113，籽晶层113位于导电体层114的侧面以及底面；阻挡层112，阻挡层112位于籽晶层113远离导电体层114的表面。
38.具体地，导电体层114的材料可以为cu、al或者w。通常的，可以采用电镀工艺形成导电体层114，则籽晶层113作为电镀工艺的电镀种子层，籽晶层113的材料可以与导电体层114的材料相同。阻挡层112的作用包括用于阻挡导电体层114内的金属离子扩散至衬底102内，且还可以用于提高衬底102与籽晶层113之间的粘附性。在一些实施例中，阻挡层112的材料可以为ta、ti、tan或者tin中的至少一种。此外，在另一些实施例中，硅穿孔结构104也可以仅包括阻挡层112和导电体层114。
39.可以理解的是，在其他实施例中，硅穿孔结构可以为单层结构，具体为导电体层，导电体层的材料可以为cu、al或者w等。此外，第一散热结构可以与硅穿孔结构表面直接相接触，第二散热结构可以与硅穿孔结构表面直接相接触。
40.在一些实施例中，衬底102为半导体衬底，即衬底102由半导体元素构成，半导体元素可以为硅或者锗中至少一种。半导体元素还可以包括碳。相应的，衬底102可以为硅衬底、锗衬底、锗化硅衬底或者碳化硅衬底等半导体衬底。衬底102可以包括有源区(aa，active area)以及隔离相邻有源区的隔离结构(sti，shallow trench isolation)。
41.在一些实施例中，第一散热结构101与衬底102包括相同的半导体元素，换句话说，第一散热结构101可以为对衬底102进行掺杂形成的，如此，第一散热结构101相较于衬底102而言其导热率更高，有利于提高散热能力，且第一散热结构101与衬底102可以为一体结构，有利于降低制造成本。
42.另外，第一散热结构101为包含半导体元素的非氧化物，即第一散热结构101不是氧化物，该氧化物例如为氧化硅，因此，硅穿孔结构104周围采用非氧化物来实现与衬底102之间的电隔离，因而不会产生金属-氧化物-半导体(mos，metal-oxide-semiconductor)电容，从而避免了mos电容带来的将硅穿孔结构104信号耦合到衬底102内或者周围的器件上的问题，进而避免信号失真和漏电流问题，有利于降低静态功耗。而相关技术中，硅穿孔结构周围一般采用氧化层来实现与衬底之间的电隔离，这就产生了mos电容，mos电容会导致硅穿孔结构上的信号耦合到衬底或者周围的器件如周围的硅穿孔结构上，从而导致信号失真或者漏电流，增加静态功耗。
43.具体地，第一散热结构101的材料可以为碳化硅。在另一些例子中，第一散热结构101的材料也可以为金属硅化物。此外，金属硅化物中的金属元素可以为ni、al、w或者ti，相应的，金属硅化物可以为硅化镍、硅化铝、硅化钨或者硅化钛。碳化硅和金属硅化物均具有较高的导热率，具有良好的导热效果。
44.可以理解的是，在其他实施例中，衬底材料为锗，则相应的，第一散热结构的材料可以为碳化锗或者金属锗化物。
45.图2及图3为半导体结构的几种不同的俯视结构示意图，为了便于图示和说明，图2及图3中未示意出第二散热结构。
46.参考图2，在一些实施例中，第一散热结构101为封闭环形结构，且第一散热结构101环绕硅穿孔结构104一圈设置。参考图3，在另一些实施例中，第一散热结构101可以包括若干相互分立的第一散热块115，且若干分立的第一散热块115绕硅穿孔结构104设置，相邻
的第一散热块115之间由部分衬底102隔开。
47.此外，为了进一步提高第一散热结构101对硅穿孔结构104的散热效果，第一散热结构101在衬底102内延伸的长度可以大于或等于硅穿孔结构104在衬底102内延伸的长度，即，第一散热结构101朝向下表面的底面与下表面之间的距离为第一距离，硅穿孔结构104朝向下表面的底面与下表面之间的距离为第二距离，则第一距离小于或等于第二距离。
48.可以理解的是，在其他实施例中，第一散热结构在衬底内延伸的长度也可以小于硅穿孔结构在衬底内延伸的长度，即第一距离大于第二距离。
49.在一些实施例中，第二散热结构103的导热率大于第一散热结构101的导热率，且第二散热结构103的材料可以为单金属或者金属合金。进一步地，第二散热结构103的材料可以为w、ag、au、pt、al、co、ni和ru中的至少一种。
50.此外，第二散热结构103还可以位于第一散热结构101与硅穿孔结构104之间，也就是说，位于衬底102内的硅穿孔结构104的至少部分区域与第二散热结构103相接触，相较于位于衬底102内的硅穿孔结构104与第一散热结构101相接触的方案而言，由于第二散热结构103的导热率大于第一散热结构101的导热率，使得位于衬底102内的硅穿孔结构104的散热效果可以得到进一步改善。
51.可以理解的是，在另一些实施例中，第一散热结构也可以与硅穿孔结构直接相接触。
52.第二散热结构103可以为封闭环形结构，且第二散热结构103环绕硅穿孔结构104一圈设置。此外，第二散热结构103也可以包括相互分立的第二散热块，且相互分立的第二散热块绕硅穿孔结构104设置，相邻的第二散热块之间由介质层间隔开。
53.另外，第二散热结构103可以位于第一散热结构101的整个上表面。在其他实施例中，第二散热结构也可以位于第一散热结构的部分上表面，即第二散热结构露出第一散热结构的部分上表面，该露出的部分上表面可以被介质层覆盖。
54.半导体结构还可以包括：介质层105，介质层105位于衬底102上表面；缓冲层106，缓冲层106至少位于硅穿孔结构104朝向衬底102下表面的底面。
55.在一些实施例中，介质层105还可以位于第一散热结构101的部分上表面。第二散热结构103位于介质层105朝向硅穿孔结构104的侧面；介质层105的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等绝缘材料。
56.缓冲层106的作用包括：一方面，缓冲层106可以作为衬底102与硅穿孔结构104之间的过渡层，起到应力缓解作用；另一方面，缓冲层106还可以提高衬底102与硅穿孔结构104之间的粘附性。
57.在一些实施例中，参考图4，缓冲层106除位于硅穿孔结构104的底面外，还可以位于硅穿孔结构104位于衬底102内的部分侧面，相应的，第一散热结构101与缓冲层106相接触。此外，半导体结构还可以包括：由第二散热结构103、第一散热结构101、缓冲层106以及硅穿孔结构104围成的中空区域，该中空区域可以作为散热区域。
58.在另一些实施例中，参考图1，缓冲层106还可以位于硅穿孔结构104全部侧面，其中，全部侧面可以指，硅穿孔结构104在衬底102内的全部侧面，也可以指，硅穿孔结构104在衬底102以及介质层105内的全部侧面。缓冲层106的材料可以为氧化硅。
59.在一些实施例中，缓冲层106露出第一散热结构101朝向硅穿孔结构104的侧面，第
二散热结构103可以包括：导热金属层111，导热金属层111位于第一散热结构101上表面，还位于介质层105朝向硅穿孔结构104的侧面，且还位于硅穿孔结构104的侧面上，且还位于缓冲层106露出的第一散热结构101朝向硅穿孔结构104的至少部分侧面；金属颗粒层110，金属颗粒层110填充满导热金属层111围成的区域。
60.其中，导热金属层111可以为采用沉积工艺形成的膜层。在一些实施例中，如图1所示，硅穿孔结构104、第一散热结构101以及缓冲层106围成中空区域，且导热金属层111填充满中空区域。如此，位于衬底102内的硅穿孔结构104与第一散热结构101均与导热金属层111相接触，且导热金属层111的导热率大于第一散热结构101的散热率，因而有利于进一步提高位于衬底102内的硅穿孔结构104的散热效果。
61.在另一些实施例中，如图4所示，导热金属层111露出第一散热结构101朝向硅穿孔结构104的部分侧壁表面，且硅穿孔结构104、第一散热结构101、缓冲层106以及导热金属层111围成空隙107。如此，位于衬底102内的导热金属层111可作为导热通道外，空隙107也能够作为散热区域，也有利于进一步提高位于衬底102内的硅穿孔结构104的散热效果。此外，半导体结构工作期间，硅穿孔结构104受到热应力影响产生膨胀或者收缩现象，该空隙107的设置，有利于消除硅穿孔结构104对衬底102或者介质层105施加的应力形变，从而防止衬底102或者介质层105发生形变。
62.导热金属层111的材料可以为w、ag、au、pt、al、co、ni或者ru中的至少一种。
63.可以理解的是，在其他实施例中，导热金属层111也可以仅位于第一散热结构101的上方。
64.金属颗粒层110可以为采用旋涂工艺形成的膜层，具体地，金属颗粒层110的颗粒粒径可以大于导热金属层111的颗粒粒径。
65.金属颗粒层110的材料可以为w、ag、au、pt、al、co、ni或者ru中；此外，在一些实施例中，金属颗粒层110的材料可以与导热金属层111的材料相同；在另一些实施例中，金属颗粒层110的材料也可以与导热金属层111的材料不同。
66.采用包括导热金属层111和金属颗粒层110的双膜层结构作为第二散热结构103，一方面，可以采用沉积工艺形成导热金属层111，使得导热金属层111能够更为容易的形成于第一散热结构101与硅穿孔结构104之间；且可以采用旋涂工艺形成金属颗粒层110，相较于沉积工艺而言，旋涂工艺能够更快地形成金属颗粒层110，且能够避免沉积工艺中存在的过早封口的问题。
67.位于衬底102内的导热金属层111的宽度在100nm～300nm范围内，例如150nm、200nm、250nm，其中，宽度指的是，第一散热结构101指向硅穿孔结构104方向上的宽度。在这一范围内，导热金属层111在沉积过程中能够形成致密的密封结构，以很好的密封第一散热结构101与硅穿孔结构104之间的开口区域，即导热金属层111能够形成良好的封口效果。可以理解的是，在其他实施例中，第二散热结构也可以为单膜层结构。
68.在一些实施例中，半导体结构还可以包括：第三散热结构108，第三散热结构108位于硅穿孔结构104的侧面，且第三散热结构108的材料的导热率大于硅穿孔结构104的材料的导热率。也就是说，第三散热结构108既位于第一散热结构101与硅穿孔结构104之间，还位于第二散热结构103与硅穿孔结构104之间，第三散热结构108一面与硅穿孔结构104相接触，另一面的部分区域与第二散热结构103相接触。第三散热结构108的设置，有利于进一步
增加半导体结构的散热通道，从而进一步提高半导体结构的散热效果，以便于更快速地传导出硅穿孔结构104内的热量。
69.此外，第三散热结构108还可以位于硅穿孔结构104朝向下表面的底面，即第三散热结构108为包围硅穿孔结构104的u型结构。另外，对于半导体结构具有缓冲层106的情形而言，第三散热结构108还位于缓冲层106与硅穿孔结构104之间。
70.第三散热结构108可以为单金属膜层或者金属化合物膜层。具体地，第三散热结构108的材料可以为co、w、ag、au、pt、ni、al、tin或者ru中的至少一种。此外，导热金属层111的宽度可以小于第三散热结构108的宽度。在一些实施例中，第三散热结构108的厚度可以为100nm-500nm，例如200nm，以保证预期的散热效果。
71.本发明实施例提供的半导体结构，由于第一散热结构101和第二散热结构103的特殊设置，能够及时有效地将硅穿孔结构104内产生的热量散发出去，避免半导体结构的工作温度上升，改善散热效果，避免热密度过高的问题，从而提升半导体结构的可靠性和稳定性。
72.此外，衬底102与硅穿孔结构104之间具有第一散热结构101，有利于避免衬底102与硅穿孔结构104之间构成mos电容，从而防止mos电容将信号耦合至衬底102或者周围的器件和硅穿孔结构上，进而避免信号失真和漏电流的问题，且有利于降低功耗。
73.另外，硅穿孔结构104与介质层105之间由第二散热结构103隔开，若硅穿孔结构104因热应力产生膨胀或者收缩，直接受到影响的是第二散热结构103而非介质层105，因此，有利于避免介质层105发生应力形变的问题，防止半导体结构受到破坏。
74.相应的，本发明实施例还提供一种半导体结构的制备方法，可用于制备上述的半导体结构，以下将结合附图对本发明实施例提供的制备方法进行详细说明，需要说明的是，与前述实施例相同或者相应的部分，可参考前述实施例的详细说明，以下将不做赘述。
75.图5至图12为本发明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。
76.参考图5，提供以及位于初始衬底12上表面的初始介质层15。
77.初始衬底12为后续形成衬底提供工艺基础，初始介质层15为后续形成介质层提供工艺基础。
78.初始衬底12的材料可以为半导体材料，例如为硅、锗、锗化硅或者碳化硅等。
79.参考图6，图形化初始介质层15以及初始衬底12，形成盲孔130，盲孔130贯穿初始介质层15的整个厚度且延伸至初始衬底12内。
80.盲孔130为后续形成硅穿孔结构提供工艺基础。具体地，形成盲孔130的工艺步骤可以包括：在初始介质层15表面形成图形化的光刻胶层；以图形化的光刻胶层为掩膜，采用各向异性刻蚀工艺刻蚀初始介质层15直至露出初始衬底12；接着，沿着图形继续刻蚀初始衬底12，直至形成预设深度的盲孔130；去除图形化的光刻胶层。
81.后续的工艺步骤包括：形成硅穿孔结构，且硅穿孔结构填充满盲孔，之后例如可以通过减薄的工艺，去除下层，形成需要的硅穿孔结构。在一些实施例中，在形成硅穿孔结构之前，还可以形成缓冲层，且缓冲层位于盲孔130底面。具体地，形成缓冲层以及硅穿孔结构包括如下步骤：
82.参考图7，形成初始缓冲层16，初始缓冲层16覆盖盲孔130的底部和侧壁。
83.具体地，初始缓冲层16为后续形成缓冲层提供工艺基础。初始缓冲层16的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。
84.初始缓冲层16的厚度不宜过薄，也不宜过厚。若初始缓冲层16的厚度过薄，则初始缓冲层16起到的应力缓冲的效果有限；若初始缓冲层16的厚度过厚，则不利于满足半导体结构小型化微型化的发展趋势。本实施例中，初始缓冲层16的厚度为100～300nm，例如为100nm、200nm或者250nm。需要说明的是，初始缓冲层16的厚度，指的是平行于初始衬底12表面且垂直于盲孔130侧壁方向上的厚度。
85.参考图8，在一些实施例中，还可以包括：在初始缓冲层16的表面形成第三散热结构108，第三散热结构108的导热率大于后续形成的硅穿孔结构的导热率。
86.本实施例中，第三散热结构108的厚度可以为100～500nm，例如为100nm、200nm、250nm或者300nm。需要说明的是，第三散热结构108的厚度，指的是平行于初始衬底12表面且垂直于所述盲孔130侧壁方向上的厚度。
87.本实施例中，第三散热结构108位于初始缓冲层16的底部和侧壁，在其他实施例中，第三散热结构可以仅位于初始缓冲层的侧壁。
88.参考图9，形成硅穿孔结构104，硅穿孔结构104填充满盲孔130(参考图8)。
89.具体地，硅穿孔结构104的形成步骤可以包括：采用沉积工艺形成阻挡层112，阻挡层112位于第三散热结构108表面；采用沉积工艺形成籽晶层113，籽晶层113位于阻挡层112表面；采用电镀工艺形成导电体层114，且导电体层114填充满盲孔130。
90.可以理解的是，在其他实施例中，硅穿孔结构也可以为单层结构或者包括阻挡层和导电体层的双层结构。
91.参考图10，图形化初始介质层15(参考图9)直至露出初始衬底12，形成环绕硅穿孔结构104的环形通孔140，且环形通孔140紧挨硅穿孔结构104设置。
92.在一些实施例中，环形通孔140露出第三散热结构108侧面；在另一些实施例中，前述步骤中未形成第三散热结构，则环形通孔140露出初始缓冲层16侧面。具体地，可以采用干法刻蚀工艺刻蚀初始介质层15，且剩余初始介质层15作为介质层105。
93.另外，在一些例子中，环形通孔140可以为绕硅穿孔结构104设置的封闭环形结构；在在另一些例子中，环形通孔140也可以包括：顺次绕硅穿孔结构104设置的多个子通孔，且相邻子通孔之间由介质层105间隔开；在又一些例子中，环形通孔140还可以为绕硅穿孔结构104设置的未封闭环形。
94.在形成环形通孔140的工艺步骤中，还可以对初始缓冲层16进行刻蚀处理，刻蚀去除位于初始衬底12正上方的初始缓冲层16，有利于减小后续形成的第二散热结构与硅穿孔结构104之间的间距，进一步提升散热效果。此外，还可以刻蚀去除位于初始衬底12内的部分初始缓冲层16，以露出初始衬底12朝向硅穿孔结构104的部分侧壁，剩余的初始缓冲层16作为缓冲层106，且缓冲层106顶面低于初始衬底12顶面，这样，为在后续形成的第一散热结构与硅穿孔结构104之间形成第二散热结构提供工艺基础。
95.参考图11，对环形通孔140正下方的初始衬底12进行掺杂处理，以将环形通孔140正下方的初始衬底12转化为第一散热结构101，剩余初始衬底12作为衬底102，且第一散热结构101的导热率大于衬底102的导热率。
96.形成第一散热结构101的工艺步骤可以包括：采用离子注入工艺，对环形通孔140
正下方的初始衬底12进行离子注入，离子注入采用的离子包括碳离子或者金属离子；进行退火处理，以将环形通孔140正下方的初始衬底12转化为第一散热结构101。
97.在一些实施例中，硅穿孔结构104或者介质层105也可以暴露在离子注入工艺环境内，则相应的，硅穿孔结构104或者介质层105内也可以具有碳离子或者金属离子。
98.具体地，在一些例子中，离子注入采用的离子为碳离子。在另一些例子中，离子注入采用的离子为金属离子，金属离子可以为镍离子、铝离子、钨离子或者钛离子。
99.另外，在一些实施例中，退火处理的工艺参数包括：在惰性氛围，例如n2下进行退火，且退火温度为400℃～800℃。
100.不难发现，衬底102和第一散热结构101为在同一初始衬底12(参考图10)基础上形成的，即衬底102和第一散热结构101为一体结构，有利于避免衬底102与第一散热结构101之间的界面缺陷。此外，本实施例中，缓冲层106露出第一散热结构101朝向硅穿孔结构104的侧面。
101.后续的工艺步骤包括：形成第二散热结构，第二散热结构至少填充满环形通孔140。以下将结合附图对第二散热结构的形成步骤进行详细说明。
102.参考图12，采用沉积工艺形成导热金属层111，导热金属层111位于第一散热结构101上表面、介质层105朝向硅穿孔结构104的侧面以及硅穿孔结构104的侧面上。
103.可以采用化学气相沉积、物理气相沉积工艺或者原子层沉积工艺形成导热金属层111。采用沉积工艺形成导热金属层111，有利于使得形成的导热金属层111填充于第一散热结构101与硅穿孔结构104之间的区域。
104.具体地，在一些实施例中，如图12所示，导热金属层111覆盖所述缓冲层106露出的第一散热结构101朝向硅穿孔结构104的全部侧面。在另一些实施例中，如图13所示，导热金属层111也可以露出第一散热结构101朝向硅穿孔结构104的部分侧面，且硅穿孔结构104、第一散热结构101、缓冲层106以及导热金属层111围成空隙107。
105.参考图1或者图4，采用旋涂工艺形成金属颗粒层110，金属颗粒层110填充满导热金属层111围成的区域。
106.具体地，旋涂工艺形成金属颗粒层110，不仅能够提高金属颗粒层110的形成速率，且还能够避免过早封口导致的金属颗粒层110内具有空洞，改善形成的金属颗粒层110填充导热金属层111围成的区域的填孔能力，从而进一步提升金属颗粒层110的散热效果。
107.在一些实施例中，金属颗粒层110的材料的粒径可以大于导热金属层111的材料的粒径。
108.可以理解的是，在其他实施例中，也可以采用单层膜层作为第二散热结构。
109.本实施例提供的半导体结构的制备方法中，对硅穿孔结构104周围的初始衬底12进行掺杂处理，以将部分初始衬底12转化为导热率更高的第一散热结构101，且在第一散热结构101正上方形成绕硅穿孔结构104设置的第二散热结构103；通过第一散热结构101和第二散热结构103可以及时将硅穿孔结构104内的热量传递出去，避免硅穿孔结构104内热量聚集，从而改善半导体结构的散热效果。
110.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发
明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。