本公開涉及半導(dǎo)體，特別是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法、導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、金屬材料作為一種重要的材料，在半導(dǎo)體器件制造中有著重要作用。金屬材料可以用于制造半導(dǎo)體芯片的導(dǎo)線層。比如絕緣柵雙極型晶體管(insulated?gate?bipolartransistor，igbt)的集電極包括層疊設(shè)置的多層金屬層。金屬材料還可以用于半導(dǎo)體器件的封裝和連接。比如，實(shí)現(xiàn)芯片之間互連的硅轉(zhuǎn)接板中，tsv(through?silicon?via，硅通孔)使用金屬材料進(jìn)行填充。金屬材料的組織性能直接影響半導(dǎo)體芯片或半導(dǎo)體器件的性能，因此一直備受關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的第一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：

2、第一襯底；

3、第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，位于所述第一襯底中；所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱、以及圍繞所述導(dǎo)電柱的側(cè)壁設(shè)置的第一輔助層，其中，所述導(dǎo)電柱包括第一導(dǎo)電基體、以及分布在所述第一導(dǎo)電基體中的第一微粒子，所述第一微粒子的至少部分元素不同于所述第一導(dǎo)電基體的元素。

4、在一些實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)還包括：

5、第二輔助層，位于所述導(dǎo)電柱和所述第一輔助層之間，其中，所述第二輔助層用于提供形成所述第一微粒子的至少部分元素。

6、在一些實(shí)施例中，所述第二輔助層的成分包括：金屬硼化物；

7、其中，所述第一微粒子包括硼元素。

8、在一些實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電基體的成分包括以下至少一種：銅、鎢。

9、在一些實(shí)施例中，所述第一輔助層包括：

10、沿著所述導(dǎo)電柱的徑向?qū)盈B設(shè)置的阻擋層和粘附層，所述粘附層位于所述導(dǎo)電柱和所述阻擋層之間；其中，

11、所述粘附層包括粘附基體、以及分布在所述粘附基體中的第二微粒子，所述第二微粒子的至少部分元素不同于所述粘附基體的元素。

12、在一些實(shí)施例中，所述第一襯底為硅基底，所述硅基底具有相對設(shè)置的第一面和第二面，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)沿著垂直于所述第一面的方向延伸且貫穿所述硅基底；

13、所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括：

14、重布線層，位于所述硅基底的第一面，且與所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)連接；

15、凸塊，位于所述硅基底的第二面，且與所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)連接。

16、根據(jù)本公開的第二個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，所述制造方法包括：

17、提供第一襯底；

18、刻蝕所述第一襯底，以在所述第一襯底中形成孔；

19、在所述孔的側(cè)壁形成第一初始輔助層；

20、在所述第一初始輔助層的側(cè)壁形成第二初始輔助層；

21、在形成所述第二初始輔助層后，填充所述孔形成第一導(dǎo)電基體；

22、對所述第二初始輔助層和所述導(dǎo)電基體進(jìn)行熱處理；其中，所述第二初始輔助層中的至少部分元素遷移至所述第一導(dǎo)電基體形成第一微粒子。

23、在一些實(shí)施例中，所述對所述第二初始輔助層和所述導(dǎo)電基體進(jìn)行熱處理，包括：

24、對形成有所述第一初始輔助層、所述第二初始輔助層和所述第一導(dǎo)電基體的所述第一襯底進(jìn)行退火；其中，退火后的所述第一初始輔助層形成第一輔助層。

25、根據(jù)本公開的第三個(gè)方面，提供了又一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：

26、第二襯底，所述第二襯底內(nèi)形成有p區(qū)和n區(qū)；

27、第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，與所述p區(qū)或者所述n區(qū)接觸，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括多個(gè)導(dǎo)電層，至少一個(gè)所述導(dǎo)電層包括第二導(dǎo)電基體、以及分布在所述第二導(dǎo)電基體中的第三微粒子，所述第三微粒子的至少部分元素不同于所述第二導(dǎo)電基體的元素。

28、在一些實(shí)施例中，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)還包括：第三輔助層，所述第三輔助層設(shè)置在相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)電層之間或者最遠(yuǎn)離所述第二襯底的所述導(dǎo)電層遠(yuǎn)離所述第二襯底的一側(cè)；

29、所述第三輔助層用于向與所述第三輔助層相接觸的所述導(dǎo)電層提供用于形成所述第三微粒子的元素。

30、在一些實(shí)施例中，每相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)電層之間設(shè)置有所述第三輔助層。

31、在一些實(shí)施例中，所述第三輔助層的成分包括：金屬硼化物；

32、其中，所述第三微粒子包括硼元素。

33、在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)，其中，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為所述絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的集電極。

34、根據(jù)本公開的第四個(gè)方面，提供了一種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括：層疊設(shè)置的導(dǎo)電層和輔助層；

35、所述導(dǎo)電層包括導(dǎo)電基體、以及分布在所述導(dǎo)電基體中的微粒子；所述輔助層用于提供形成所述微粒子的至少部分元素。

36、在一些實(shí)施例中，所述輔助層的成分包括：金屬硼化物；

37、其中，所述微粒子包括硼元素。

38、根據(jù)本公開的第五個(gè)方面，提供了一種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的制造方法，所述制造方法包括：

39、形成層疊設(shè)置的導(dǎo)電基體和初始輔助層；

40、對所述導(dǎo)電基體和所述初始輔助層進(jìn)行熱處理，其中，所述初始輔助層中的至少部分元素遷移至所述導(dǎo)電基體形成微粒子。

41、在一些實(shí)施例中，所述輔助層的厚度范圍為：小于100nm。

42、本公開實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第一襯底和位于第一襯底中的第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱和包圍導(dǎo)電柱的第一輔助層，導(dǎo)電柱包括第一導(dǎo)電基體和分布在第一導(dǎo)電基體中的第一微粒子。第一微粒子是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在熱處理過程中形成的第二相粒子，第二相粒子是相對于第一導(dǎo)電基體的基體相而言的。第一微粒子能夠釘扎在第一導(dǎo)電基體中晶粒的晶界處，阻礙第一導(dǎo)電基體的晶粒在熱處理過程中長大，從而限制第一導(dǎo)電基體的熱膨脹系數(shù)發(fā)生變化，改善了導(dǎo)電柱與第一輔助層在熱處理后因熱膨脹系數(shù)匹配度差，導(dǎo)致的接觸界面剝離的問題，降低了產(chǎn)品良率損失。

43、此外，第一微粒子的至少部分元素和第一導(dǎo)電基體的元素不同。換言之，第一微粒子可以是第一導(dǎo)電基體中的元素和其它外來元素共同形成的。本公開實(shí)施例中，并沒有改變現(xiàn)有第一導(dǎo)電基體的成分和形成工藝，而是在第一導(dǎo)電基體形成后，從外界提供元素，使第一導(dǎo)電基體的元素和外來元素結(jié)合形成第一微粒子，對現(xiàn)有的第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的形成工藝的影響較小，能減少驗(yàn)證成本和時(shí)間，并且降低產(chǎn)品良率損失。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二輔助層的成分包括：金屬硼化物；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電基體的成分包括以下至少一種：銅、鎢。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一輔助層包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一襯底為硅基底，所述硅基底具有相對設(shè)置的第一面和第二面，所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)沿著垂直于所述第一面的方向延伸且貫穿所述硅基底；

7.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述對所述第二初始輔助層和所述導(dǎo)電基體進(jìn)行熱處理，包括：

9.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)還包括：第三輔助層，所述第三輔助層設(shè)置在相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)電層之間或者最遠(yuǎn)離所述第二襯底的所述導(dǎo)電層遠(yuǎn)離所述第二襯底的一側(cè)；

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，每相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)電層之間設(shè)置有所述第三輔助層。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三輔助層的成分包括：金屬硼化物；

13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)，其中，所述第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為所述絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的集電極。

14.一種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括：層疊設(shè)置的導(dǎo)電層和輔助層；

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助層的成分包括：金屬硼化物；

16.一種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述初始輔助層的厚度范圍為：小于100nm。

技術(shù)總結(jié)
本公開實(shí)施例提供了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法、導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第一襯底和第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)位于所述第一襯底中；所述第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱、以及圍繞所述導(dǎo)電柱的側(cè)壁設(shè)置的第一輔助層，其中，所述導(dǎo)電柱包括導(dǎo)電基體、以及分布在所述導(dǎo)電基體中的微粒子，所述微粒子的至少部分元素不同于所述導(dǎo)電基體的元素。

技術(shù)研發(fā)人員：王坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北江城芯片中試服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10