[发明专利]半导体结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制备工艺技术领域，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术

在现有半导体工艺中，使用物理气相沉积工艺(PVD)沉积铝膜等金属层是很多半导体工艺中必须的步骤。在现有的工艺中，一般是通过将晶圆置于真空反应室内加热至一定温度，采用溅射方法沉积的一步工艺。

然而，随着器件小型化的不断深入，半导体结构的尺寸越来越小，尤其是当半导体产品的关键尺寸缩小到30nm以下时，致使填充沟槽及通孔的难度越来越大。在使用现有的沉积工艺进行高深宽比的沟槽10(譬如接触孔)进行金属层11(譬如铝层)填充时，很容易使得所述金属层11不能填满所述沟槽10(如图1所示，所述沟槽10内的所述金属层11内侧有间隙12)或在所述沟槽10内填充的所述金属层11中形成孔洞12，而如果所述金属层11不能填满所述沟槽10或填充于所述沟槽10内的所述金属层11中有所述孔洞12存在，必然会导致半导体器件性能的下降，甚至导致半导体器件的失效。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体结构及其制备方法，用于解决现有技术中采用现有沉积工艺对沟槽进行金属填充时会在填充的金属层内形成孔洞，从而导致半导体器件性能下降，甚至导致半导体器件失效的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体结构制备方法，所述半导体结构的制备方法包括如下步骤：

1)提供一半导体衬底，所述半导体衬底内形成有沟槽；

2)于所述沟槽内及所述半导体衬底上表面沉积金属层；及，

3)将所述金属层进行真空环境下的高温回流处理，使得所述金属层发生回流以形成回流金属层填满所述沟槽。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)与步骤2)之间还包括步骤：将所述半导体衬底进行加热，以去除所述半导体衬底表面水汽。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)与步骤2)之间还包括步骤：形成浸润层于所述半导体衬底的上表面、所述沟槽的底部及侧壁，步骤2)中，所述金属层沉积于所述浸润层的外表面。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中形成的所述金属层包括铝层。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述半导体衬底内所述沟槽的数量为多个，多个所述沟槽于所述半导体衬底内间隔排布。

作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，在高温回流处理过程总持续进行除气。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，采用物理气相沉积工艺于所述沟槽内及所述半导体衬底上表面沉积所述金属层。

作为本发明的一种优选方案，所述金属层的沉积温度小于或等于100℃，所述金属层的厚度为5000埃～6000埃，沉积时间为1分钟～5分钟。

作为本发明的一种优选方案，步骤3)之后还包括如下步骤：

4)将高温回流处理后的所述半导体衬底冷却至室温；及，

5)去除位于所述半导体衬底上表面的所述回流金属层。

作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，将所述沟槽内及上表面形成有所述金属层的所述半导体衬底置于真空反应腔室内，于大于400℃的反应温度条件下进行高温处理，以使得所述金属层发生回流以形成所述回流金属层填满所述沟槽。

作为本发明的一种优选方案，所述反应温度为440℃～550℃，所述反应时间为30秒～180秒，所述真空反应腔室内的真空度大于10^-8Pa。

本发明还提供一种半导体结构，所述半导体结构包括：

半导体衬底，所述半导体衬底内形成有沟槽；及

回流金属层，填充于所述沟槽内。

作为本发明的一种优选方案，所述回流金属层的材质包括铝。

作为本发明的一种优选方案，所述回流金属层的上表面与所述半导体衬底的上表面相平齐。

作为本发明的一种优选方案，所述沟槽的深宽比小于等于2。

作为本发明的一种优选方案，所述半导体结构还包括浸润层，位于所述沟槽内，以作为所述回流金属层与所述半导体衬底之间的结合内衬。

作为本发明的一种优选方案，所述浸润层的材质包括钛或氮化钛的其中之一。

作为本发明的一种优选方案，所述半导体衬底的底部设有晶体管结构，所述晶体管结构具有栅结构，所述半导体结构还包括：

电容器结构，位于所述半导体衬底上；