[发明专利]化学机械研磨方法和半导体结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学机械研磨方法和半导体结构的形成方法。

背景技术

在半导体衬底上形成元件之后，会在半导体衬底上布金属互连线或者金属插塞，以使不同的元件按设计好的电路实现连接，获得所需的半导体器件。

现有工艺在形成半导体器件中的金属插塞时，通常包括如下步骤：

参考图1，提供内部形成有元件的半导体衬底10；

继续参考图1，对所述半导体衬底10进行刻蚀，在半导体衬底10中形成暴露出所述元件的沟槽，并通过物理气相沉积工艺或者化学气相沉积工艺在所述沟槽内以及沟槽两侧的半导体衬底10上形成金属材料层11a。

参考图2，对图1中所述金属材料层11a进行化学机械研磨，至暴露出所述半导体衬底10，形成金属互连线11b。

在形成金属材料层11a过程中，由于沟槽的底面与其两侧半导体衬底10的上表面存在高度差，形成于沟槽上方的金属材料层11a中存在与沟槽形状相应的凹槽12，该凹槽12会对后续的化学机械研磨工艺造成影响，导致所形成金属互连线11b的上表面不平整，金属互连线11b表面存在碟形凹陷（dishing）13，影响了所形成半导体器件的性能。

类似地，在其它化学机械研磨过程中，只要待研磨层中存在较大的凹槽，也必然存在上述问题。

更多金属互连线或者金属插塞的形成工艺请参考公开号为CN101937864A的中国专利申请。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种化学机械研磨方法和半导体结构的形成方法，提高化学机械研磨所形成功能层上表面的平整度，进而提高所形成半导体结构的性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种化学机械研磨方法，包括：

提供功能材料层，所述功能材料层中形成有若干凹槽；

在所述凹槽的底部和侧壁以及凹槽两侧的功能材料层上形成补偿层；

进行化学机械研磨，去除补偿层和部分所述功能材料层，形成上表面齐平的功能层；

其中，所述化学机械研磨对所述功能材料层的研磨率大于对所述补偿层的研磨率。

本发明还提供了一种半导体结构的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有通孔或者沟槽；

在所述通孔或者沟槽内以及通孔或者沟槽两侧的半导体衬底上形成功能材料层，所述功能材料层中形成有与通孔或者沟槽的位置和形状对应的凹槽；

在所述凹槽的底部和侧壁以及凹槽两侧的功能材料层上形成补偿层；

进行化学机械研磨，至暴露出所述半导体衬底，形成功能层；

其中，所述化学机械研磨对所述功能材料层的研磨率大于对所述补偿层的研磨率。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

对于包含若干凹槽的功能材料层，先在凹槽的底部和侧壁以及凹槽两侧的功能材料层上形成补偿层，然后进行化学机械研磨，去除补偿层和部分所述功能材料层，形成上表面齐平的功能层。在进行化学机械研磨时，在完全去除凹槽两侧功能材料层上补偿层之前，由于化学机械研磨对凹槽两侧补偿层的研磨率大于对凹槽底部补偿层的研磨率，能够在完全去除凹槽两侧功能材料层上补偿层时，保证凹槽底部仍被部分厚度的补偿层覆盖。在完全去除凹槽两侧功能材料层上补偿层之后、完全去除凹槽底部所述补偿层之前，由于化学机械研磨对所述功能材料层的研磨率大于对所述补偿层的研磨率，化学机械研磨能够逐步缩小凹槽底部补偿层上表面与凹槽两侧功能材料层上表面的高度差，最终在完全去除凹槽底部所述补偿层，形成功能层时，使功能层上表面各位置高度差较小，提高了所形成功能层上表面的平整度，进而提高了包含功能层的半导体结构的性能。

附图说明

图1~图2为现有工艺形成金属互连线的示意图；

图3为本发明化学机械研磨方法一个实施方式的流程示意图；

图4为本发明半导体结构的形成方法一个实施方式的流程示意图；

图5~图10为本发明半导体结构的形成方法一个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。