[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置的形成方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011622803.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN113130313A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫明璋;張長昀;陳耿堯;戴振宇;傅依婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L21/306
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷

本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體裝置的形成方法，說明具有可調(diào)柵極高度與有效電容的裝置的制作方法。方法包括形成第一金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的虛置區(qū)中，且第一金屬柵極堆疊包括第一功函數(shù)金屬層；形成第二金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的主動(dòng)裝置區(qū)中，第二金屬柵極堆疊包括第二功函數(shù)金屬層，且第一功函數(shù)金屬層與第二功函數(shù)金屬層不同；以及采用含電荷的多個(gè)研磨納米顆粒的研磨液進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨制程。含電荷的研磨納米顆粒在主動(dòng)裝置區(qū)中的第一濃度與在虛置區(qū)中的第二濃度不同，造成主動(dòng)裝置區(qū)與虛置區(qū)中的研磨速率不同。化學(xué)機(jī)械研磨制程之后的第一金屬柵極堆疊具有第一高度而第二金屬柵極堆疊具有第二高度，且第一高度與第二高度不同。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體裝置的形成方法，更特別涉及以化學(xué)機(jī)械研磨制程控制不同區(qū)域的柵極高度的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷指數(shù)成長。集成電路材料與設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)展，使每一代的集成電路比前一代具有更小且更復(fù)雜的電路。在集成電路演進(jìn)中，功能密度(比如單位芯片面積的內(nèi)連線裝置數(shù)目)通常隨著幾何尺寸(比如采用的制作制程所能產(chǎn)生的最小構(gòu)件或線路)縮小而增加。尺寸縮小的制程通常有利于增加產(chǎn)能并降低相關(guān)成本。尺寸縮小亦增加制造與處理集成電路的復(fù)雜度。

舉例來說，已實(shí)施高介電常數(shù)的柵極介電層與金屬柵極以減少柵極漏電流、多晶硅柵極空乏、與其他尺寸持續(xù)縮小相關(guān)的問題。然而采用切割多晶硅與切割多晶硅的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，無法調(diào)整柵極高度。此外，切割多晶硅的化學(xué)機(jī)械研磨并非最終柵極高度的決定制程，而任何柵極高度變化或負(fù)載會(huì)影響置換金屬柵極的制程容許范圍。在置換金屬柵極制程之后，額外制程步驟會(huì)影響局部形貌。在目前越來越小的裝置中改善柵極高度的調(diào)整仍面臨挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一實(shí)施例提供半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體基板；形成第一金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的虛置區(qū)中，且第一金屬柵極堆疊包括第一功函數(shù)金屬層；形成第二金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的主動(dòng)裝置區(qū)中，第二金屬柵極堆疊包括第二功函數(shù)金屬層，且第一功函數(shù)金屬層與第二功函數(shù)金屬層不同；以及采用含電荷的多個(gè)研磨納米顆粒的研磨液進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨制程，其中含電荷的研磨納米顆粒在主動(dòng)裝置區(qū)中的濃度與在虛置區(qū)中的濃度不同，造成主動(dòng)裝置區(qū)與虛置區(qū)中的研磨速率不同，且其中化學(xué)機(jī)械研磨制程之后的第一金屬柵極堆疊具有第一高度而第二金屬柵極堆疊具有第二高度，且第一高度與第二高度不同。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體基板；形成第一金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的虛置區(qū)中，且第一金屬柵極堆疊包括第一功函數(shù)金屬層；形成第二金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的主動(dòng)裝置區(qū)中，第二金屬柵極堆疊包括第二功函數(shù)金屬層，且第一功函數(shù)金屬層與第二功函數(shù)金屬層不同；以及采用含負(fù)電荷研磨納米顆粒的研磨液進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨制程，其中負(fù)電荷研磨納米顆粒在主動(dòng)裝置區(qū)中的濃度高于在虛置區(qū)中的濃度，使主動(dòng)裝置區(qū)中的移除速率較快，且其中化學(xué)機(jī)械研磨制程之后的第一金屬柵極堆疊的第一高度大于第二金屬柵極堆疊的第二高度。

本發(fā)明又一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體裝置的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體基板；形成第一金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的虛置區(qū)中，并形成第二金屬柵極堆疊于半導(dǎo)體基板的主動(dòng)裝置區(qū)中；形成第一切割金屬柵極于虛置區(qū)中；形成第二切割金屬柵極于主動(dòng)裝置區(qū)中，其中第一切割金屬柵極與第二切割金屬柵極的組成不同；以及采用研磨液進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨制程，其中化學(xué)機(jī)械研磨制程之后的第一金屬柵極堆疊具有第一高度而第二金屬柵極堆疊具有第二高度，且第一高度與第二高度不同。

附圖說明

圖1是一些實(shí)施例中，形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。

圖2A、圖2B、圖2C、及圖2D是一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于多種制作階段的透視圖。

圖3A是一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上視圖。

圖3B是一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的部分上視圖。

圖4A是一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在制作制程階段中的側(cè)面剖視圖。