[发明专利]一种半导体表面平坦化的方法及制得的半导体和用途

说明书

本发明提供一种半导体表面平坦化的方法，所述方法包括：在半导体至少两层互连结构的第n段制造工艺中，覆盖第n段初始介质层后，所述第n段初始介质层先经厚度方向上的平坦化处理，得到第n段介质层，再进行后续工序；所述第n段初始介质层的厚度大于第n段介质层的厚度，n≥2。所述方法克服了至少两层互连结构中前段制造工艺产生的蝶形凹陷在后段工艺叠加的影响，使蝶形大小得到了有效控制。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体表面平坦化的方法及制得的半导体和用途。

背景技术

在半导体制造工艺中，Cu的化学机械抛光主要是用于后段大马士革金属铜表面的平坦化。

金属铜化学机械研磨主要通过三个研磨盘进行，第一研磨盘进行大压力铜的去除，去除沟槽上方大部分的铜；第二研磨盘用相对小的压力去除沟槽上方剩余的金属铜；第三研磨盘对沟槽和旁边的氧化层进行减薄到工艺需求的厚度。

现有技术通常在第二研磨盘探测到研磨终点时仍然继续研磨，以确保完全去除沟槽上方剩余的金属铜，探测到研磨终点后一般会有一段过抛过程来确保沟槽上方金属铜去除干净。而在过抛过程中会形成具有铜凹陷的蝶形结构，而过抛时间越长蝶形深度越大。

在半导体多层互连结构中，具有严重的碟形凹陷的不平坦的硅片表面将会产生一系列问题，其中最为严重的就是无法在硅片表面进行图形制作，从而导致后续制程的稳定性降低，影响多层互连结构中金属铜化学机械抛光的工艺窗口。

另一方面，对铜进行化学机械抛光时进行的过度研磨所产生的碟形凹陷还会导致铜互连线的电阻过大，造成半导体器件的处理速度变慢，甚至由于发热过大而将铜互连线熔断，从而发生半导体器件的断路。

CN108682650A公开了一种表面平坦化方法及半导体多层互连结构，该方法包括：第一化学机械抛光工序，对半导体多层互连结构中沉积于深孔的金属进行化学机械抛光；第二介质层形成工序，在半导体多层互连结构中阻挡层的表面形成第二介质层；以及第二化学机械抛光工序，对第二介质层及阻挡层进行化学机械抛光。但该方法新增第二介质层的形成工序和化学机械抛光程序，成本高。诸如CN1855417A和CN1855420A的方法同样存在成本较高，工艺较为复杂的问题。

因此，需要成本较低的、能够控制蝶形凹陷的大小的半导体表面平坦化工艺。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种半导体表面平坦化的方法及制得的半导体和用途，所述方法在不改变原有沉积工艺的基础上，仅通过增加一道平坦化处理工序，就解决了多层互连结构中蝶形凹陷的叠加问题，提高了多层互连结构半导体的性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种半导体表面平坦化的方法，所述方法包括：

在半导体至少两层互连结构的第n段制造工艺中，覆盖第n段初始介质层后，所述第n段初始介质层先经厚度方向上的平坦化处理，得到第n段介质层，再进行后续工序；

所述第n段初始介质层的厚度大于第n段介质层的厚度，n≥2。

本发明所述方法通过在覆盖第n段初始介质层时，使第n段初始介质层的厚度比现有技术的介质层厚度厚，再通过增设平坦化处理步骤，使处理后的第n段初始介质层不再具有蝶形凹陷，为平坦表面，从而解决了多层互连结构中半导体表面蝶形凹陷的叠加问题。

本发明所述n的取值范围为≥2的自然数，例如可以是2、3、4、5或6等，可根据实际工艺进行调整，只要是在第1段制造工艺基础上叠加的制造工艺即可。

优选地，所述平坦化处理的方法包括化学机械抛光方法。