專利名稱：制造半導(dǎo)體裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別涉及一種具有犧牲層三明治結(jié) 構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)，金屬和高介電常數(shù)(high-k)介電材料被用 以形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的金屬柵極堆疊。在形成金屬柵極堆疊時(shí)，會(huì)將 一層或多層金屬圖案化包括使用沉積和蝕刻工藝。于金屬蝕刻工藝的過程 中，此蝕刻工藝窗口裕度并不足夠，并且在蝕刻金屬的步驟時(shí)會(huì)造成光致抗 蝕劑剝離的問題。尤其是，使用干蝕刻工藝變成一種挑戰(zhàn)，此乃由于欲蝕刻 的材料為非常地薄且脆弱。被顯露出來的膜并無法完全地被蝕離，并且圖案 化的光致抗蝕劑層在干蝕刻工藝之后，也無法通過溶劑移除。而基底在經(jīng)歷 干蝕刻工藝之后也顯示遭受損傷。對(duì)于常用的濕蝕刻工藝，濕蝕刻溶液可滲 透至圖案化光致抗蝕劑層和金屬膜的界面處，并將位于圖案化光致抗蝕劑層 下方的金屬膜氧化，因此更進(jìn)一步地改變金屬膜且劣化元件的效能。更有甚 者，在濕蝕刻工藝中，圖案化光致抗蝕劑層可從下方的金屬膜玻璃。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種制造半導(dǎo)
體裝置的方法，包括形成一第一金屬層于一基底上；形成一第二層于該第 一金屬層上；形成一犧牲層于該第二層上，形成一圖案化光致抗蝕劑層于該 犧牲層上；施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層作為 一掩模，以圖案化該犧牲層，以形成一圖案化的犧牲層；施以一第二氫氧化 氨-過氧化氫-水混合(APM)溶液于該基底，以圖案化該第二層，以形成一圖 案化的第二層；施以一第三溶液于該基底，以圖案化該第一金屬層；以及施 以 一第四濕蝕刻工藝以移除該圖案化的犧牲層。本發(fā)明的實(shí)施例另提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括形成一第一
氧化鑭(LaO)層于一基底上；形成一氮化鈦(TiN)層于該LaO層上；形成一犧 牲層于該TiN層上，以構(gòu)成一三明治式結(jié)構(gòu)；形成一圖案化光致抗蝕劑層于 該犧牲層上；施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層作 為一掩模，以圖案化該犧牲層；施以一第二濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化 該TiN層；施以一第三濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化該第一LaO層；以及 施以一第四濕蝕刻工藝以移除該犧牲層。
本發(fā)明的實(shí)施例又提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括形成一第一 材料的一第一層于一基底上；形成一第二材料的一第二層于該第一層上；形 成一第三材料的一第三層于該第二層上；形成一圖案化光致抗蝕劑層于該第 三層上；施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層作為一 掩模，以圖案化該第三層；施以一第二濕蝕刻工藝具有一蝕刻劑于該基底， 以圖案化該第二層；施以一第三濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化該第一層； 以及施以一第四濕蝕刻工藝具有一蝕刻劑以移除該第三層。
各種不同的優(yōu)點(diǎn)可呈現(xiàn)于本發(fā)明所揭示方法的各種應(yīng)用中。如一范例 中，蝕刻時(shí)間可變得較長(zhǎng)而不會(huì)發(fā)生剝離的問題。圖案化第三層的蝕刻持續(xù) 時(shí)間可降低，并且可因此而消除光致抗蝕劑玻璃的問題。在另一實(shí)施例中， 該第三材料層包括金屬氧化物，并且也可用以作為終止層，以消除第一層的 H202氧化問題。在另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙雍偷谌龑有纬捎诘谝粚由蠒r(shí)，該 第一層會(huì)具有較佳的側(cè)向蝕刻控制。
為使本發(fā)明能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明 如下。


圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明所揭示方式的一實(shí)施例的具有金屬柵極堆疊的半 導(dǎo)體裝置制造方法的流程圖2為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于形成第一層、第二層、和 第三層于半導(dǎo)體基底上步驟的剖面示意圖3為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于形成圖案化光致抗蝕劑層 于該基底上步驟的剖面示意5圖4為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于施以清潔材料于該圖案化 光致抗蝕劑層步驟的剖面示意圖5為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于施以濕蝕刻工藝于該半導(dǎo)
體基底以蝕刻第三和第二層步驟的剖面示意圖6為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于施以脫除溶液以移除該圖 案化光致抗蝕劑層步驟的剖面示意圖7為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于施以第三濕蝕刻工藝，通 過該第三蝕刻溶液以圖案化該第一層步驟的剖面示意圖；以及
圖8為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)于施以第二濕蝕刻工藝以移 除該圖案化的第二層步驟的剖面示意圖。
上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下
100 半導(dǎo)體裝置的制造方法；
102-116 工藝步驟；
200 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；
210~半導(dǎo)體基底；
212 第一層；
214 第二層；
215 第三層；
216 圖案化光致抗蝕劑層；
218 清潔材料。
具體實(shí)施例方式
以下以各實(shí)施例詳細(xì)說明并伴隨著

的范例，作為本發(fā)明的參考 依據(jù)。在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。且在 附圖中，實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，并以簡(jiǎn)化或是方便標(biāo)示。再者，附 圖中各元件的部分將以分別描述說明，值得注意的是，圖中未示出或描述的 元件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，另外，特定的實(shí)施例僅 為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。
圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明所揭示方式的一實(shí)施例的具有金屬柵極堆疊的半
導(dǎo)體裝置制造方法100的流程圖。圖2至圖S為本發(fā)明所揭示的實(shí)施例的半
6導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200于各工藝階段的剖面示意圖。由上述方法100制造半導(dǎo)體裝置
通過圖2至圖8詳細(xì)描述如下。
請(qǐng)參閱圖1和圖2，所述方法100始于工藝步驟102，于其中提供一半 導(dǎo)體基底210包括硅。另可供選擇地，此基底210包括鍺、硅鍺或其他適合 的半導(dǎo)體材料，例如鉆石、碳化硅或砷化鎵。此基底210可進(jìn)一步地包括額 外的構(gòu)造和/或材料層，例如形成于基底中的各種隔離構(gòu)造。此基底210可包 括各種p-型摻雜區(qū)和/或n-型摻雜區(qū)組成或耦合成各種裝置或功能性構(gòu)造。 所有的摻雜構(gòu)造都可通過適當(dāng)?shù)墓に噷?shí)現(xiàn)，例如于各種步驟及技術(shù)中的離子 注入法。此基底210可包括其他構(gòu)造，例如淺溝槽隔離物(STI)。
上述基底210還可包括各種介電-金屬-柵極-堆疊材料層。于一實(shí)施例中， 一高介電常數(shù)(high-k)介電材料層形成于該半導(dǎo)體基底210上。所述高介電常 數(shù)材料層由適合的工藝形成，例如原子層沉積法(ALD)。其他形成高介電常 數(shù)材料層的方法包括有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)、物理氣相沉積法 (PVD)、 UV-臭氧氧化法、及分子束外延法(MBE)。于一實(shí)施例中，所述高介 電常數(shù)材料層包括Hf02。另可供選擇地，所述高介電常數(shù)材料層包括金屬氮 化物、金屬硅化物、或其他金屬氧化物。
一頂蓋層還可進(jìn)一步地形成于該高介電常數(shù)材料層上。在一實(shí)施例中， 該頂蓋層包括氧化鑭。在另一實(shí)施例中，該頂蓋層包括氮化鈦。該頂蓋層可 另擇一地包括其他適合的材料。
一界面層(IL)可夾置于該半導(dǎo)體基底210與該高介電常數(shù)材料層之間。 該界面層(IL)可包括一薄的氧化硅層，并且在形成該高介電常數(shù)材料層之前， 形成于該半導(dǎo)體基底210上。所述薄氧化硅層可通過原子層沉積法(ALD)或 熱氧化法形成。
再請(qǐng)參閱圖1和圖2，繼續(xù)進(jìn)行方法100的步驟104，形成一第一材料 的第一層212于該基底210上，形成一第二材料(或犧牲層)的第二層214于 該第一層212上，以及形成一第三材料的第三層215于該第二層214上。該 第一材料包括一金屬。在一實(shí)施例中，該第一材料包括氮化鈦。另可供選擇 地，所述第一材料可包括氧化鑭、氮化鉭(TaN)、氮化鉬(MoN)、氮化鎢(WN)、 碳化鉭(TaC)、碳氮化鉭(TaCN)、氮化鈦鋁(TiAlN)、鋁(A1)、氧化鋁(AIO)。 所述第一、第二、和第三層單獨(dú)地通過物理氣相沉積法(PVD)、原子層沉積法(ALD)、或其他適合的方法形成。該第三層215為一犧牲材料層，此犧牲 材料層使用在所揭示的工藝以圖案化第一和第二層的過程中，并在上述過程 之后移除。該第二材料包括氮化鈦或氧化鑭。該第二層可通過物理氣相沉積 法或其他適合的方法形成。該第三材料包括氧化鑭、氧化硅(SiO)、硅、或氧 化鋁。在一實(shí)施例中，所述第一、第二、和第三層單獨(dú)地具有厚度小于約100 埃(A)。在另一實(shí)施例中，所述第一、第二、和第三層單獨(dú)地具有厚度范圍大 抵介于5埃至500埃。在一具體范例中，該第一層具有厚度約IO埃(A)。在 另一具體范例中，該第二層具有厚度的范圍大抵介于20埃至90埃。在另一 具體范例中，該第三層具有厚度的范圍大抵介于8埃至200埃。
請(qǐng)參閱圖1和圖3，繼續(xù)進(jìn)行方法100的步驟106，形成一圖案化光致 抗蝕劑層216于該基底上。所述圖案化光致抗蝕劑層216是用來作為掩模， 以圖案化該三明治結(jié)構(gòu)，其包括第一、第二、和第三層。尤其是，該圖案化 光致抗蝕劑層216是形成于第三層上，如圖3所示。此圖案化光致抗蝕劑層 是利用光刻工藝形成。所述光刻工藝的具體范例可包括光致抗蝕劑涂布、軟 烤、光掩模對(duì)準(zhǔn)、曝光、曝光后烘烤、光致抗蝕劑顯影、及硬烤等工藝步驟。 上述光刻工藝可借氪氟(KrF)準(zhǔn)分子激光、氬氟(ArF)準(zhǔn)分子激光、ArF浸潤(rùn)式 光刻、極端子外光(EUV)、或電子束(e-beam)寫入法實(shí)施。該光刻曝光工藝也 可通過其他適當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)施或取代，例如無光掩模光刻、離子束(ion-beam) 寫入、或分子移印法。另外，在涂布光致抗蝕劑層的步驟之前，可將一稀釋 的氫氧化氨-過氧化氫-水混合(NH40H/H202/H20，或簡(jiǎn)稱APM)溶液施于該 第二層，并且將一氫氧化四甲基銨(TMAH)溶液施于該第三層，以強(qiáng)化光致 抗蝕劑層的黏著桂。如一具體范例所示，該稀釋的APM溶液的組成NH40H:
H202: H20比例范圍大抵介于1: 1: 2至1: 1: 150。該稀釋的APM溶液
在施于第二層時(shí)的溫度范圍大抵介于2(TC至75°C。在一實(shí)施例中，該圖案 化光致抗蝕劑層216定義出各種開口，顯露出下方的犧牲材料層。該圖案化 光致抗蝕劑層定義出各種柵極區(qū)域，并且由該圖案化光致抗蝕劑層的開口所 定義的區(qū)域，在其中該三明治結(jié)構(gòu)將在以后被移除。
請(qǐng)參閱圖1和圖4，在形成該圖案化光致抗蝕劑層之后，所述方法100 可包括一額外的清潔步驟。在此步驟中，將一清潔材料218施于該圖案化光 致抗蝕劑層，以清潔有機(jī)殘留物或其他殘留物。所述清潔材料是具有移除有
8機(jī)殘留物的能力。如一具體范例所示，該清潔材料包括一頂抗反射(TARC)
涂層。在此例中，該頂抗反射(TARC)涂層涂布于該基底上，并且將其更進(jìn)一
步地烘烤和洗滌。另擇一地或額外地，該清潔材料包括溶劑、界面活性劑、
或高分子組成。在另一實(shí)施例中，所述清潔方法包括UV-臭氧處理。該UV 燈包含184.9nm和253.7nm波長(zhǎng)的能量。在另一實(shí)施例中，所述清潔方法包 括臭氧水洗滌。在另一實(shí)施例中，所述清潔方法包括氨-過氧化氫(APM)洗滌。 請(qǐng)參閱圖1和圖5，繼續(xù)進(jìn)行方法100的步驟108，施以一第一蝕刻溶 液至該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，通過該圖案化光致抗蝕劑層作為一掩模，以圖案化該第 三層215。于更進(jìn)一步的實(shí)施例中，該第三層215包括氧化鑭、硅、氧化物、 氧化鋁(AIO)、氮化鈦(TiN)。若第三層為氮化鈦，以APM溶液蝕刻的時(shí)間范 圍大抵介于5秒至5分鐘，需視第三層的厚度和工藝條件而定。若第三層為 氧化物則蝕刻溶液為HF溶液，并且該HF溶液的濃度范圍大抵介于1: 5至 1: 1000 (HF: H20)，此蝕刻的時(shí)間范圍大抵介于5秒至5分鐘。蝕刻溫度 的范圍大抵介于20度至50度。于另一實(shí)施例中，若第三層為硅，所述蝕刻 溶液可使用氫氧化四甲基銨(tetramethylammonia hydroxide,簡(jiǎn)稱TMAH)溶 液。該TMAH溶液的濃度范圍大抵介于in/。至30y。。蝕刻溫度的范圍大抵介 于20度至50度。若第三層為氧化鑭，所述蝕刻溶液可使用鹽酸(HC1)溶液，
濃度的范圍大抵介于l: 5至1: 1000 (HC1: H20)，此蝕刻的時(shí)間范圍大抵
介于3秒至5分鐘，蝕刻溫度的范圍大抵介于20度至50度。在另一實(shí)施例 中，所述蝕刻溶液可使用SC2溶液。所述SC2溶液的組成為HC1/H202/H20，
組成濃度的范圍大抵介于1: 1: 5至1: 1: 500，此蝕刻的時(shí)間范圍大抵介
于3秒至5分鐘，蝕刻溫度的范圍大抵介于20度至50度。在另一實(shí)施例中， 用于氧化鑭的蝕刻溶液也可使用C02水溶液。此C02水溶液的電阻低于15 百萬歐姆-公分(mega ohm-cm)。此C02水溶液蝕刻的時(shí)間范圍大抵介于2秒 至5分鐘，蝕刻溫度的范圍大抵介于20度至50度。在另一范例中，該第一 蝕刻溶液包括醋酸溶液、檸檬酸、硼酸、或磷酸。在另一實(shí)施例中，該蝕刻 溶液包括一高分子溶液。該高分子溶液具有pH值低于7。例如，該高分子 溶液包含酸化合物。此酸化合物包括perfluorooctanesulfonic酸(簡(jiǎn)稱PFOS)。 此PFOS溶液的溶度范圍大抵介于0.1%至5%，蝕刻溫度的范圍大抵介于20 度至130度，蝕刻的時(shí)間范圍大抵介于10秒至5分鐘。
9再請(qǐng)參閱圖1和圖5，繼續(xù)進(jìn)行方法100的步驟110，施以一第二濕蝕
刻工藝于該半導(dǎo)體基底以蝕刻該第二層214。通過第二濕蝕刻工藝將位于圖 案化光致抗蝕劑層的開口內(nèi)的第二層移除，此后第一層212便顯露出于上述 開口內(nèi)。在一實(shí)施例中，是使用TiN作為該第二層的第二材料，且第二濕蝕 刻工藝是使用氨-過氧化氫(APM)混合溶液。例如，該第一濕蝕刻溶液包括
NH40H、 H202、和水(H20)。該NH40H/H202/H20比例范圍大抵介于1: 1: 3至1: 1: 1000，蝕刻的時(shí)間范圍大抵介于5秒至5分鐘。在另一實(shí)施例中，
所述第二蝕刻溶液包括一弱酸。在另一實(shí)施例中，該第二層的第二材半斗包括
Al203,且該第二濕蝕刻劑包括一光致抗蝕劑顯影劑。例如， 一氫氧化四甲
基銨(TMAH)溶液用于移除該Al203犧牲層。在上述更進(jìn)一步的實(shí)施例中， 將一濕蝕刻溶液，其具有pH值低于7用于蝕刻該LaO犧牲層材料層。將一 濕蝕刻溶液，其具有pH值高于9可用于蝕刻該Al203犧牲層材料層。在一 實(shí)施例中，是使用LaO作為該第二層的第二材料，并且該第二濕蝕刻工藝是 使用HC1溶液。例如，該第二蝕刻溶液包括HC1和水(H20)。該HC1/H20比 例范圍大抵介于l: 3至1: 1000，蝕刻的時(shí)間范圍大抵介于5秒至5分鐘。
請(qǐng)參閱圖1和圖6，繼續(xù)進(jìn)行方法100的步驟112，施以一脫除溶液以 移除該圖案化光致抗蝕劑層216。本方法是使用脫除溶液，而非使用等離子 體灰化(plasma ashing)法。在各種實(shí)施例中，所述脫除溶液包括N-甲基吡咯 酮(NMP)、環(huán)己醇、環(huán)戊醇、丙二醇甲醚(PGME)、及丙二醇甲醚醋酸酯 (PGMEA)。另擇一地，借該脫除溶液以移除該圖案化光致抗蝕劑層的步驟112 可實(shí)施于步驟108 (施以一第一濕蝕刻溶液以圖案化該第三層)和步驟IIO(施 以第二濕蝕刻溶液以圖案化該第二層)之間。在此例中，該圖案化的第三層是 用于圖案化第二層的掩模。
請(qǐng)參閱圖1和圖7，繼續(xù)進(jìn)行方法100的步驟114，施以一第三濕蝕刻 工藝，通過該第三蝕刻溶液以圖案化該第一層212。若該第一層和該第三層 215為相同的材料，在第三濕蝕刻工藝中，第三和第一層可同時(shí)被移除。在 一實(shí)施例中，所述蝕刻時(shí)間范圍可持續(xù)大抵介于5秒至5分鐘。
請(qǐng)參閱圖1和圖8，繼續(xù)進(jìn)行方法100的步驟116，施以第二濕蝕刻工 藝以移除該圖案化的第二層214。該第二濕蝕刻工藝不同于使用在步驟108 的第一濕蝕刻工藝以圖案化該第二材料層。在一實(shí)施例中，該圖案化的第二層包括TiN，且該第二蝕刻劑包括氨-過氧化氫(APM)混合溶液。在此范例中，
該第一層包括LaO。例如，第一濕蝕刻溶液包括HC1和水(H20)。該HC1/H20
比例范圍大抵介于1: 1至1: 1000，蝕刻的時(shí)間范圍大抵介于5秒至5分鐘。
在另一實(shí)施例中，該第一濕蝕刻溶液包括一弱酸。在一具體范例中，該弱酸
溶液包括二氧化碳(C02)水。在另一范例中，該第一濕蝕刻溶液包括醋酸溶
液、檸檬酸、硼酸、及磷酸。在另一實(shí)施例中，該圖案化犧牲材料層(該第三
層)包括Al203，且該第一濕蝕刻劑包括一光致抗蝕劑顯影劑或堿性溶液。例
如， 一氫氧化四甲基銨(TMAH)溶液用于移除該犧牲材料層(該第三層)。
各種不同的優(yōu)點(diǎn)可呈現(xiàn)于本發(fā)明所揭示方法的各種應(yīng)用中。如一范例 中，通過使用所揭示的三明治結(jié)構(gòu)，所述對(duì)該第二層的APM蝕刻及所述對(duì) 第一層的濕蝕刻工藝并非必需使用光致抗蝕劑層作為濕蝕刻的硬掩模。因 此，蝕刻時(shí)間可變得較長(zhǎng)而不會(huì)發(fā)生剝離的問題。該第三層(氧化物基的材料 如氧化鑭)具有高度的蝕刻選擇性相對(duì)于第二層具有可調(diào)整的化學(xué)配方。因 此，該第三層并非必須使用較厚的LaO層。圖案化第三層的蝕刻持續(xù)時(shí)間可 降低，并且可因此而消除光致抗蝕劑玻璃的問題。在使用該濕蝕刻工藝于該 第二層時(shí)，可使用第三層作為蝕刻掩模，該第二層的殘留問題也可因此消除。 通過使用第二層和第三層作為蝕刻掩模而無光致抗蝕劑黏著和剝離等問題， 可預(yù)期的是具有較清晰的圖案化第一層。在另一實(shí)施例中，該第三材料層包 括金屬氧化物，并且也可用以作為終止層，以消除第一層的H202氧化問題。 在另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙雍偷谌龑有纬捎诘谝粚由蠒r(shí)，該第一層會(huì)具有較 佳的側(cè)向蝕刻控制。
然而未顯示的是，其他工藝步驟可表示形成各種摻雜區(qū)域如源極和漏極 區(qū)域，元件構(gòu)造如多層內(nèi)連線(MLI)。在一范例中，該第一材料層可另擇一 地包括被圖案化的其他材料。例如，該第一材料層包括高介電常數(shù)(high-k) 介電層，例如氧化鑭或氧化鋁。在另一范例中，該第二材料層可包括其他適 合的氧化物，以實(shí)施于本濕蝕刻制造流程，以圖案化金屬柵極堆疊。在另一 范例中，該第三材料層可以是犧牲層，以降低或消除光致抗蝕劑剝離的問題。 在另一范例中，可實(shí)施額外的圖案化步驟于該基底，以更進(jìn)一步地圖案 化該柵極堆疊。在另一范例中，在形成該柵極堆疊之后，可形成一輕摻雜漏 極(LDD)區(qū)域。 一柵極間隙子可形成于該金屬柵極堆疊的側(cè)壁上。接著，形成源極與漏極區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上地對(duì)準(zhǔn)于柵極間隙子的外緣。該柵極間隙子可具有 多層結(jié)構(gòu)，并且可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其他介電材料。所述
摻雜的源極與漏極區(qū)域和LDD區(qū)域?yàn)閚-型摻雜或p-型摻雜之一，可通過傳 統(tǒng)的摻雜工藝形成，例如離子注入。用于形成對(duì)應(yīng)區(qū)域的n-型摻雜物可包括 磷、砷、和/或其他材料。p-型摻雜物可包括硼、銦、和/或其他材料。
更進(jìn)一步地形成該多層內(nèi)連線。該多層內(nèi)連線包括垂直的內(nèi)連結(jié)構(gòu)，例 如傳統(tǒng)的導(dǎo)孔或接觸，及水平的內(nèi)連結(jié)構(gòu)，例如金屬線。各種內(nèi)連線構(gòu)造可 通過各種導(dǎo)電材料實(shí)施包括銅、鎢、和硅化物。在一范例中，可使用一鑲嵌 工藝以形成銅相關(guān)的多層內(nèi)連線結(jié)構(gòu)。在另一范例中，可使用鎢以形成鎢插 塞于接觸孔中。
該半導(dǎo)體基底還可包括額外的隔離構(gòu)造以自其他裝置相互隔離。該隔離 構(gòu)造可包括不同的構(gòu)造，并且可通過各種不同的工藝技術(shù)形成。例如， 一隔 離構(gòu)造可包括淺溝槽隔離物(STI)構(gòu)造。形成STI的方法包括于該低底中蝕刻 形成一溝槽，以及將絕緣材料填入該溝槽中，例如氧化硅、氮化硅、或氮氧 化硅。此填入的溝槽可具有多層構(gòu)造，例如一熱氧化襯墊層伴隨氮化硅填入 該溝槽中。在一實(shí)施例中，該STI構(gòu)造可通過工藝步驟形成，依序?yàn)槌砷L(zhǎng) 一墊氧化層，以低溫化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)形成一氮化硅層，使用光致抗 蝕劑極掩模圖案化一STI開口，蝕刻一溝槽于該基底中，選擇性地成長(zhǎng)一熱 氧化層于溝槽的內(nèi)襯以改善構(gòu)槽的界面，以CVD氧化物填入該構(gòu)槽，采用 化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)回蝕刻，以及通過剝除該氮化物使其脫離該STI結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所揭示內(nèi)容并非限定于上述應(yīng)用，于其中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一 MOS晶體管，并且可延伸拓展至其他集成電路具有金屬柵極結(jié)構(gòu)。例如，一 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200可包括一動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)胞、 一單電子晶體管 (SET)、和/或其他微電子裝置(在此整體通稱為微電子裝置)。在另 一實(shí)施例中， 該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)。當(dāng)然，本發(fā)明所揭示的方式 也可應(yīng)用于和/或可改用于其他型式的晶體管，包括單柵極式晶體管、多重柵 極式晶體管，應(yīng)變半導(dǎo)體基底、異質(zhì)半導(dǎo)體裝置，以及可應(yīng)用于許多不同的 應(yīng)用，包括感應(yīng)器胞、存儲(chǔ)器胞、邏輯胞及其他應(yīng)用。
雖然本發(fā)明所揭示的實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)地描述，本發(fā)明所屬領(lǐng)域中普通技 術(shù)人員應(yīng)可理解的是，在此可通過各種改變、取代或修改而不悖離本發(fā)明所
12揭示的精神和范圍內(nèi)。在一范例中，本發(fā)明所揭示的方法使用以形成一個(gè)或
多個(gè)的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFETs)。在另一實(shí)施例中，本 發(fā)明所揭示的方法使用于形成一金屬柵極堆疊于先柵極工藝(gate-first process),于其中該金屬柵極堆疊以本發(fā)明所揭示的方法形成，且存留于最終 結(jié)構(gòu)中。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明所揭示的方法使用于形成一金屬柵極堆疊 于一復(fù)合工藝(hybrid process),于其中第一型金屬柵極堆疊(例如NMOS金屬 柵極堆疊)以本發(fā)明所揭示的方法形成，且存留于最終結(jié)構(gòu)中。該第二型金屬 柵極堆疊(例如PMOS金屬柵極堆疊)以一虛置柵極結(jié)構(gòu)，致使源極/漏極離 子注入工藝和退火工藝得以順利實(shí)施。此后，將一部分的虛置柵極堆疊移除， 并且將虛置柵極溝槽重新填入適當(dāng)?shù)牟牧?。在另一?shí)施例中，本發(fā)明所揭示 的方法使用于形成一金屬柵極堆疊于后柵極工藝(gate-last process),于其中一 虛置柵極堆疊是以本發(fā)明所揭示的方法形成，并且接著在形成源極與漏極構(gòu) 造之后，整體地或分別地對(duì)NMOS和PMOS取代以最終金屬層。
在另一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體基底可包括一外延層。例如，該基底可具有 一外延層于一半導(dǎo)體塊材之上。再者，該基底可受應(yīng)變以促進(jìn)其效能。例如， 該外延層可包括一半導(dǎo)體材料不同于所述半導(dǎo)體塊材，例如一硅鍺層設(shè)置于 硅塊材之上，或者一硅層設(shè)置于一硅鍺塊材之上，通過半導(dǎo)體工藝包括選擇 性外延成長(zhǎng)(SEG)。更有甚者，該基底可包括一絕緣層上有半導(dǎo)體 (semiconductor-on-insulator，簡(jiǎn)稱SOI)結(jié)構(gòu)例如一埋藏介電層。
因此，本發(fā)明所揭示的內(nèi)容提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。本方法包 括形成一第一金屬層于一基底上；形成一第二金屬層于該第一材料層上；形 成一第三犧牲層于該第二層上，其中該第一金屬層和第二犧牲層包括相同的 材料；形成一圖案化光致抗蝕劑層于該第三層上；施以一第二氫氧化氨-過氧 化氫-水混合(APM)溶液于該基底，通過該圖案化的第三層(犧牲層)作為一蝕 刻掩模，以圖案化該第二金屬層，導(dǎo)致一圖案化的第二金屬層；施以一第一 濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化該犧牲層，導(dǎo)致一圖案化的犧牲層；施以一 第三溶液于該基底，以圖案化該第一金屬層且移除該圖案化的第二金屬層； 以及施以一第四濕蝕刻工藝以移除該圖案化的犧牲層。
本發(fā)明所揭示的方法還可包括施以一濕化學(xué)劑于該基底，以移除該圖案 化的光致抗蝕劑層，在施以該第一蝕刻溶液之后且在施以第二蝕刻溶液之前。上述施以濕化學(xué)劑于該基底的步驟可于施以該第一濕蝕刻工藝之前實(shí) 施。該第一和第二金屬層可包括氮化鈦(TiN)。在一實(shí)施例中，該犧牲層包括 氧化鑭。在此例中，該第一濕蝕刻工藝可包括一蝕刻劑具有一鹽酸。該第一 濕蝕刻工藝可包括施以二氧化碳水。在另一實(shí)施例中，該犧牲第一材料層可 包括氧化鋁(Al203)。在此例中，該第一濕蝕刻工藝可包括施以一氫氧化四甲
基銨(TMAH)溶液。該第一濕蝕刻工藝可包括施以一堿性溶液于該基底，該 弱堿性溶液擇自一組包含TMAH水、APM溶液、或銨水(ammonium water)。 上述方法，于形成該圖案化的光致抗蝕劑層之前，還包括施以一氧化工藝或 一氫氧化四甲基銨溶液于該第三層。該氧化工藝包括施以一 02等離子體處 理、UV-臭氧處理、03水洗滌、H202洗滌。上述方法，在施以該第一濕蝕 刻溶液之前，還可包括施以一清潔材料于該圖案化的光致抗蝕劑層。
本發(fā)明所揭示的內(nèi)容另提供制造半導(dǎo)體裝置的方法的另一實(shí)施例。該方 法包括形成一第一氧化鑭；形成一氮化鈦(TiN)層于該LaO層上；形成一第 二LaO于該TiN層上，導(dǎo)致一三明治式結(jié)構(gòu)；形成一圖案化光致抗蝕劑層于 該第二LaO層上；施以一第一酸溶液于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層 作為一掩模，以圖案化該犧牲層，或通過該第三材料層作為硬掩模，脫除該 圖案化光致抗蝕劑層；施以一第二 APM濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化該 TiN層；施以一第三酸溶液于該基底，以圖案化該第一LaO層并移除該第三 LaO層。
本發(fā)明所揭示的方法還可包括施以一濕化學(xué)劑于該基底，以移除該圖案 化的光致抗蝕劑層，在施以該第一蝕刻工藝之后且在施以第二 APM濕蝕刻 溶液之前。本發(fā)明所揭示的方法還可包括施以一濕化學(xué)劑于該基底，以移除 該圖案化的光致抗蝕劑層，在施以該酸溶液之后且在施以第二 APM濕蝕刻 溶液之前。該濕化學(xué)劑于各種范例中擇自一組包含N-甲基吡咯酮(NMP)、環(huán) 己醇、環(huán)戊醇、丙二醇甲醚(PGME)、及丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。該第 一和第三濕蝕刻工藝包括一蝕刻劑具有鹽酸和水。該第一濕蝕刻工藝可另擇 一地包括一蝕刻劑具有一光致抗蝕劑顯影劑。該第一濕蝕刻工藝可包括施以 一弱酸溶液于該基底，該弱酸溶液擇自一組包含二氧化碳水、醋酸溶液、檸 檬酸、硼酸、及磷酸。
本發(fā)明所揭示的內(nèi)容另提供制造半導(dǎo)體裝置的方法的又一實(shí)施例。該方
14法包括形成一第一材料的一第一層于一基底上；形成一第二材料的一第二層
于該第一層上；形成一第三材料的一第三層于該第二層上；形成一圖案化光 致抗蝕劑層于該第三層上；施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光 致抗蝕劑層作為一掩模，以圖案化該第三層；施以一第二濕蝕刻工藝具有一 蝕刻劑于該基底，以圖案化該第二層；施以一第三濕蝕刻工藝于該基底，以 圖案化該第一層；以及施以一額外的蝕刻工藝具有一蝕刻劑以移除該第三 層。
于此方法的實(shí)施例中，該第一材料包括氧化鑭。該第一材料可另擇一地 包括一材料擇自一組包含MoN、 TaC、 TiAlN、 TaN、 LaAlO、 BaZrO、 ZrO、 AIO、 ZiC2、 Al203及Al。所述施以一第三蝕刻步驟包括圖案化該第一層以 形成一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的一金屬柵極。在一實(shí)施例中，該第二材料包括 氮化鈦(TiN)。在此例中，所述第三濕蝕刻工藝分別包括施以一化學(xué)溶液具有 一 pH值大抵小于7。該蝕刻劑于一范例中可包括鹽酸和水。在另一實(shí)施例 中，該第二材料包括氮化鈦。在此例中，該蝕刻劑可包括一化學(xué)溶液具有一 pH值大抵大于7。如一范例所示，該蝕刻劑包括一氫氧化四甲基銨溶液或一 氨溶液(ammonia solution)。
本發(fā)明雖以各種實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任 何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做 些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為 準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括形成一第一金屬層于一基底上；形成一第二層于該第一金屬層上；形成一犧牲層于該第二層上，形成一圖案化光致抗蝕劑層于該犧牲層上；施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層作為一掩模，以圖案化該犧牲層，以形成一圖案化的犧牲層；施以一第二氫氧化氨-過氧化氫-水混合溶液于該基底，以圖案化該第二層，以形成一圖案化的第二層；施以一第三溶液于該基底，以圖案化該第一金屬層；以及施以一第四濕蝕刻工藝以移除該圖案化的犧牲層。
2. 如權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，在實(shí)施第一蝕刻工藝之后且在施以第二 APM溶液之前，還包括施以一濕式化學(xué)劑于該基底，以移除該圖案化光致抗蝕劑層。
3. 如權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中該第二層包括氮化鈦，及其中該犧牲層包括氧化鑭。
4. 如權(quán)利要求3所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中該第一和第三濕蝕刻工藝分別包括一蝕刻劑具有一鹽酸。
5. 如權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中該犧牲層包括氧化鋁。
6. 如權(quán)利要求5所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中該第一濕蝕刻工藝包括施以一氫氧化四甲基銨溶液，或者施以一弱酸溶液于該基底，該弱酸溶液擇自一組包含二氧化碳水、醋酸溶液、檸檬酸、硼酸、及磷酸。
7. 如權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，于實(shí)施該第一蝕刻工藝之前，還包括施以一清潔材料于該圖案化光致抗蝕劑層。
8. —種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括形成一第一氧化鑭層于一基底上；形成一氮化鈦層于該氧化鑭層上；形成一犧牲層于該氮化鈦層上，以構(gòu)成一三明治式結(jié)構(gòu)；形成一圖案化光致抗蝕劑層于該犧牲層上；施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層作為一掩模，以圖案化該犧牲層；施以一第二濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化該氮化鈦層；施以一第三濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化該第一氧化鑭層；以及施以一第四濕蝕刻工藝以移除該犧牲層。
9. 如權(quán)利要求8所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，在施以第一蝕刻工藝之后且在施以第二濕蝕刻工藝之前，還包括移除該圖案化光致抗蝕劑層，其中該濕式化學(xué)劑擇自一組包含N-甲基吡咯酮、環(huán)己醇、環(huán)戊醇、丙二醇甲醚、及丙二醇甲醚醋酸酯。
10. —種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括形成一第一材料的一第一層于一基底上；形成一第二材料的一第二層于該第一層上；形成一第三材料的一第三層于該第二層上；形成一圖案化光致抗蝕劑層于該第三層上；施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層作為一掩模，以圖案化該第三層；施以一第二濕蝕刻工藝具有一蝕刻劑于該基底，以圖案化該第二層；施以一第三濕蝕刻工藝于該基底，以圖案化該第一層；以及施以一第四濕蝕刻工藝具有一蝕刻劑以移除該第三層。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括形成一第一金屬層于一基底上，形成一第二層于該第一金屬層上，形成一犧牲層于該第二層上，形成一圖案化光致抗蝕劑層于該犧牲層上。施以一第一蝕刻工藝于該基底，通過該圖案化光致抗蝕劑層作為一掩模，以圖案化該犧牲層，以形成一圖案化的犧牲層。施以一第二氫氧化氨-過氧化氫-水混合(APM)溶液于該基底，以圖案化該第二層，以形成一圖案化的第二層。施以一第三溶液于該基底，以圖案化該第一金屬層，以及施以一第四濕蝕刻工藝以移除該圖案化的犧牲層。本發(fā)明的蝕刻時(shí)間可變得較長(zhǎng)而不會(huì)發(fā)生剝離的問題。圖案化第三層的蝕刻持續(xù)時(shí)間可降低，并且可因此而消除光致抗蝕劑玻璃的問題。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101677064SQ20091017352
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月15日
發(fā)明者張慶裕 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司