一种半导体结构及其制造方法与流程
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种半导体结构及其制造方法。
背景技术：
1、随着半导体相关领域的技术发展，半导体器件的制造工艺也在不断提升。半导体器件的制造工艺包括金属互连线的制造工艺，半导体结构中包括金属互连线，利用金属互连线实现电连接。在半导体结构中还包括凹槽，可以将金属材料填充在凹槽中，以实现上下金属层之间的电连接。但是当前在凹槽中填充金属材料时，会出现金属材料未能填满凹槽，金属材料中出现孔洞(viod)的情况，导致金属互连线的电阻率变大，最终影响制造得到的半导体器件的性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种半导体结构的制造方法，能够降低金属在填充凹槽时出现孔洞的概率，降低金属互连线的电阻率，提高制造得到的半导体器件的性能。
2、本申请实施例提供一种半导体结构的制造方法，所述方法包括：
3、提供衬底；
4、形成凹槽，所述凹槽至少贯穿部分所述衬底；
5、溅射金属粒子，利用所述金属粒子轰击所述衬底，使得所述衬底升温至目标温度区间；在所述目标温度区间，利用所述金属粒子填充所述凹槽，形成种子层，所述种子层覆盖所述凹槽的侧壁，且填充所述凹槽的底部；
6、通入还原气体，利用所述还原气体对所述阻挡层以及所述种子层中形成的氧化物进行还原。
7、可选地，所述在所述目标温度区间，利用所述金属粒子填充所述凹槽，形成种子层包括：
8、在所述目标温度区间，沉积在所述阻挡层的表面以及所述凹槽侧壁上的所述金属粒子，回流到所述凹槽内，从所述凹槽的底部开始填充至目标高度；
9、在所述衬底的另一侧利用背吹气体进行降温，在降温过程中，继续利用所述金属粒子在所述凹槽的侧壁以及所述阻挡层的表面进行沉积，形成所述种子层。
10、可选地，所述在所述衬底的另一侧利用背吹气体进行降温包括：利用背吹气体将所述衬底的温度降温至所述目标温度区间以下。
11、可选地，所述溅射金属粒子，利用所述金属粒子轰击所述衬底，使得所述衬底升温至目标温度区间包括：
12、利用物理气相沉积工艺使金属靶溅射出金属粒子，通过负偏压值调整所述金属粒子轰击所述衬底获得的动能，以控制所述衬底的升温速率。
13、可选地，所述负偏压值和所述升温速率呈正相关关系。
14、可选地，所述利用还原气体对所述阻挡层以及所述种子层中形成的氧化物进行还原，包括：
15、在溅射所述金属粒子之前，利用所述还原气体对所述阻挡层中形成的氧化物进行还原；
16、在溅射所述金属粒子时，利用所述还原气体对所述阻挡层以及所述金属粒子形成的氧化物进行还原。
17、可选地，所述目标温度区间为[75℃，150℃]。
18、本申请实施例提供了一种半导体结构，所述半导体结构根据上述实施例中任意一项所述的方法制备得到，所述半导体结构包括：
19、衬底，以及位于所述衬底一侧的介质层；
20、凹槽，所述凹槽贯穿所述介质层，并暴露所述衬底；
21、阻挡层，所述阻挡层覆盖所述介质层的一侧表面，且覆盖所述凹槽的底部和侧壁；
22、种子层，所述种子层填充所述凹槽的底部，且覆盖所述凹槽的顶部侧壁。
23、可选地，所述种子层包括第一部分和第二部分，所述第一部分填充所述凹槽的底部，所述第二部分覆盖所述凹槽的顶部侧壁，且沿着所述凹槽底部向上的方向上，所述第二部分的厚度逐渐降低。
24、可选地，沿着所述凹槽底部向上的方向上，所述第一部分的高度大于所述第二部分的高度。
25、本申请实施例提供了一种半导体结构的制造方法，该方法包括：提供衬底，形成贯穿部分衬底的凹槽，之后形成阻挡层，此时阻挡层覆盖衬底的一侧表面，且覆盖凹槽的底部和侧壁。溅射金属粒子，利用金属粒子轰击衬底使得衬底升温至目标温度区间，也就是利用金属粒子轰击衬底产生的热量对衬底进行升温，在升温至目标温度区间时利用金属粒子填充凹槽，即利用金属材料的高温回流效应，使得金属材料从凹槽底部开始逐渐填充，最终形成金属材料构成的种子层，该种子层作为金属互连线的一部分，在凹槽中由于高温回流效应并未出现孔洞，解决由于孔洞而导致的电阻率变大的问题。最终利用高温回流效应制造得到的种子层覆盖凹槽的侧壁以及填充凹槽的底部。此外，本申请还通入还原气体，利用还原气体对阻挡层以及种子层中形成的氧化物进行还原，这样就能够降低半导体结构中金属材料和阻挡层被氧化的概率，进一步降低金属互连线的电阻率，提高最终制造得到的半导体器件的性能。
技术特征：
1.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述目标温度区间，利用所述金属粒子填充所述凹槽，形成种子层包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底的另一侧利用背吹气体进行降温包括：利用背吹气体将所述衬底的温度降温至所述目标温度区间以下。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溅射金属粒子，利用所述金属粒子轰击所述衬底，使得所述衬底升温至目标温度区间包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述负偏压值和所述升温速率呈正相关关系。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用还原气体对所述阻挡层以及所述种子层中形成的氧化物进行还原，包括：
7.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述目标温度区间为[75℃，150℃]。
8.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构根据权利要求1-7任意一项所述的方法制备得到，所述半导体结构包括：
9.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述种子层包括第一部分和第二部分，所述第一部分填充所述凹槽的底部，所述第二部分覆盖所述凹槽的顶部侧壁，且沿着所述凹槽底部向上的方向上，所述第二部分的厚度逐渐降低。
10.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，沿着所述凹槽底部向上的方向上，所述第一部分的高度大于所述第二部分的高度。
技术总结
本申请提供一种半导体结构及其制造方法，该方法包括：提供衬底，形成贯穿部分衬底的凹槽，之后形成阻挡层。利用物理气相沉积工艺使金属靶溅射出金属粒子，金属粒子轰击衬底使得衬底升温至目标温度区间，在升温至目标温度区间时利用金属粒子填充凹槽，即利用金属材料的高温回流效应，使得金属材料从凹槽底部开始逐渐填充，最终形成金属材料构成的种子层，该种子层在凹槽中由于高温回流效应并未出现孔洞，解决由于孔洞而导致的电阻率变大的问题。利用还原气体对阻挡层以及种子层形成的氧化物进行还原，这样就能够降低半导体结构中金属材料和阻挡层被氧化的概率，进一步降低金属互连线的电阻率，提高最终制造得到的半导体器件的性能。
技术研发人员：陈家宝,兰玥,余玉,毕浩
受保护的技术使用者：武汉楚兴技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5