形成插塞和制造半導(dǎo)體裝置的方法、拋光室和半導(dǎo)體裝置與流程
于2015年8月6日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的標(biāo)題為“形成插塞的方法、利用其制造半導(dǎo)體裝置的方法、用于制造半導(dǎo)體裝置的拋光室和半導(dǎo)體裝置”的韓國專利申請No.10-2015-0111094以引用方式整體并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
實施例涉及形成插塞的方法、利用其制造半導(dǎo)體裝置的方法、用于制造半導(dǎo)體裝置的拋光室和半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)形成鎢接觸插塞時，可在晶圓上的絕緣夾層中形成開口，可用鎢層填充所述開口，以及可執(zhí)行CMP工藝以對鎢層和絕緣夾層進(jìn)行平坦化。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
實施例涉及形成插塞的方法，利用其制造半導(dǎo)體裝置的方法、用于制造該半導(dǎo)體裝置的拋光室和半導(dǎo)體裝置。
實施例可通過提供一種形成插塞的方法來實現(xiàn)，所述方法包括：在襯底上的絕緣夾層圖案中形成開口；在絕緣夾層圖案上形成金屬層以填充開口；在將襯底按壓至第一臺板上的第一拋光墊上的同時，在第一時間段內(nèi)執(zhí)行第一CMP工藝直至暴露出絕緣夾層圖案的頂表面，來拋光金屬層；在將襯底按壓至第二臺板上的第二拋光墊上的同時，在比第一時間段更短的第二時間段內(nèi)執(zhí)行第二CMP工藝，以拋光金屬層和絕緣夾層圖案，從而在絕緣夾層圖案中形成金屬插塞；以及在保持襯底與第二臺板上的第二拋光墊間隔開的同時，對第二拋光墊執(zhí)行第一清潔處理。
金屬層可由鎢、銅或鋁形成。
金屬層可由鎢形成。
對第二拋光墊執(zhí)行的第一清潔處理可包括在第二拋光墊上提供去離子水。
對第二拋光墊執(zhí)行的第一清潔處理可在第三時間段內(nèi)執(zhí)行，并且第二時間段的長度與第三時間段的長度之和可實質(zhì)上等于第一時間段的長度。
可利用包括研磨顆粒和強酸溶液的漿料來執(zhí)行第一CMP工藝和第二CMP工藝中的每一個。
研磨顆?？砂ü枋?、氧化鋁或氧化鈰。
強酸溶液可包括過氧化氫。
在第一CMP工藝和第二CMP工藝中的每一個期間，由于強酸溶液可在金屬層上形成金屬氧化物層。
在執(zhí)行第一CMP工藝之后，所述方法還可包括：在保持襯底與第一臺板上的第一拋光墊間隔開的同時，清潔第一拋光墊。
清潔第一拋光墊可包括在第一拋光墊上提供去離子水。
可在第四時間段內(nèi)執(zhí)行清潔第一拋光墊，并且對第二拋光墊執(zhí)行第一清潔處理之后，所述方法還包括：在保持襯底與第二臺板上的第二拋光墊間隔開的同時，在第四時間段內(nèi)對第二拋光墊執(zhí)行第二清潔處理。
插塞相對于襯底具有正電勢。
在絕緣夾層圖案上形成金屬層之前，所述方法還包括：在開口的內(nèi)壁和絕緣夾層圖案上形成阻擋層，其中：金屬層和阻擋層通過第一CMP工藝被拋光，并且金屬層、阻擋層和絕緣夾層圖案通過第二CMP工藝被拋光。
阻擋層由金屬氮化物形成。
在絕緣夾層圖案中形成開口之前，所述方法還包括：在襯底上形成絕緣夾層；以及在將襯底按壓至第三臺板上的第三拋光墊上的同時，執(zhí)行第三CMP工藝，以拋光絕緣夾層，從而從絕緣夾層形成絕緣夾層圖案。
利用包括研磨顆粒和堿溶液的漿料執(zhí)行第三CMP工藝。
在襯底上形成絕緣夾層之前，所述方法還包括：在襯底上形成抗蝕圖案，其中襯底與絕緣夾層在抗蝕圖案上的部分的外表面之間的距離大于襯底與絕緣夾層的其它部分的外表面之間的距離。
金屬插塞形成為使得金屬插塞接觸抗蝕圖案。
在同一腔室中執(zhí)行第一CMP工藝、第二CMP工藝和第三CMP工藝。
在其中包括第一臺板和第二臺板的同一腔室中執(zhí)行第一CMP工藝和第二CMP工藝。
實施例可通過提供一種形成插塞的方法來實現(xiàn)，所述方法包括：在襯底上的絕緣夾層圖案中形成開口；在絕緣夾層圖案上形成金屬層以使得金屬層填充開口；在將襯底按壓至第一臺板上的第一拋光墊上的同時，執(zhí)行第一CMP工藝，以對金屬層進(jìn)行第一拋光；在保持襯底與第一臺板上的第一拋光墊間隔開的同時，清潔第一拋光墊；在將襯底按壓至第二臺板上的第二拋光墊上的同時，執(zhí)行第二CMP工藝直至暴露出絕緣夾層圖案的頂表面，來對金屬層進(jìn)行第二拋光；在保持襯底與第二臺板上的第二拋光墊間隔開的同時，清潔第二拋光墊；在將襯底按壓至第三臺板上的第三拋光墊上的同時，執(zhí)行第三CMP工藝，以拋光金屬層和絕緣夾層圖案，從而在絕緣夾層圖案中形成金屬插塞；以及在保持襯底與第三臺板上的第三拋光墊間隔開的同時，清潔第三拋光墊。
在實質(zhì)上相同的時間內(nèi)執(zhí)行第一CMP工藝、第二CMP工藝和第三CMP工藝。
在絕緣夾層圖案中形成開口之前，所述方法還包括：在襯底上形成抗蝕圖案；在襯底上形成絕緣夾層，以覆蓋抗蝕圖案，使得襯底與絕緣夾層在抗蝕圖案上的部分的外表面之間的距離大于襯底與絕緣夾層的其它部分的外表面之間的距離；以及在將襯底按壓至第四臺板上的第四拋光墊上的同時，執(zhí)行第四CMP工藝，以拋光絕緣夾層，從而從絕緣夾層形成絕緣夾層圖案。
在其中包括第一臺板至第四臺板的同一腔室中執(zhí)行第一CMP工藝、第二CMP工藝、第三CMP工藝和第四CMP工藝。
在其中包括第一臺板至第三臺板的同一腔室中執(zhí)行第一CMP工藝、第二CMP工藝和第三CMP工藝。
實施例可通過提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法來實現(xiàn)，所述方法包括：在襯底上形成晶體管；在襯底上形成第一絕緣夾層，以覆蓋晶體管；形成穿過第一絕緣夾層的第一插塞，以電連接至晶體管；在第一絕緣夾層和第一插塞上形成第二絕緣夾層圖案；形成穿過第二絕緣夾層圖案的第一開口，以暴露出第一插塞的頂表面；在第二絕緣夾層圖案上形成第一金屬層，以填充第一開口；在將襯底按壓至第一臺板上的第一拋光墊上的同時，在第一時間段內(nèi)執(zhí)行第一CMP工藝直至暴露出第二絕緣夾層圖案的頂表面，來拋光第一金屬層；在將襯底按壓至第二臺板上的第二拋光墊上的同時，在比第一時間段更短的第二時間段內(nèi)執(zhí)行第二CMP工藝，以拋光金屬層和第二絕緣夾層圖案，從而在第二絕緣夾層圖案中形成第二插塞；以及在保持襯底與第二臺板上的第二拋光墊間隔開的同時，清潔第二拋光墊。
第一金屬層由鎢形成。
形成穿過第一絕緣夾層第一插塞包括：形成穿過第一絕緣夾層的第二開口，以暴露出襯底的頂表面；在襯底和第一絕緣夾層上形成第二金屬層，以填充第二開口；在將襯底按壓至第一臺板上的第一拋光墊上的同時，在第三時間段內(nèi)執(zhí)行第三CMP工藝直至暴露出第一絕緣夾層的頂表面，來拋光第二金屬層；在將襯底按壓至第二臺板上的第二拋光墊上的同時，在比第一時間段更短的第四時間段內(nèi)執(zhí)行第四CMP工藝，以拋光第二金屬層和第一絕緣夾層，從而在第一絕緣夾層中形成第一插塞；以及在保持襯底與第二臺板上的第二拋光墊間隔開的同時，清潔第二拋光墊。
第二金屬層由鎢形成。
在第二絕緣夾層圖案中形成第一開口之前，所述方法還包括：在第一絕緣夾層上形成抗蝕圖案；在第一絕緣夾層上形成第二絕緣夾層以覆蓋抗蝕圖案；以及在將襯底按壓至第三臺板上的第三拋光墊上的同時，執(zhí)行第五CMP工藝，以拋光第二絕緣夾層，從而從第二絕緣夾層形成第二絕緣夾層圖案。
第一開口形成為暴露出抗蝕圖案的頂表面，并且第二插塞形成為接觸抗蝕圖案。
在第二絕緣夾層圖案中形成第二插塞之后，所述方法還包括：在第二絕緣夾層圖案和第二插塞上形成第三絕緣夾層；形成穿過第三絕緣夾層的第三開口，以暴露出第二插塞的頂表面；在第二插塞的暴露的頂表面和第三絕緣夾層上形成第三金屬層，以填充第三開口；在將襯底按壓至第一臺板上的第一拋光墊上的同時，在第五時間段內(nèi)執(zhí)行第五CMP工藝直至暴露出第三絕緣夾層的頂表面，來拋光第三金屬層；在將襯底按壓至第二臺板上的第二拋光墊上的同時，在比第五時間段更短的第六時間段內(nèi)執(zhí)行第六CMP工藝，以拋光第三金屬層和第三絕緣夾層，從而在第三絕緣夾層中形成布線；以及在保持襯底與第二臺板上的第二拋光墊間隔開的同時，清潔第二拋光墊。
第三金屬層由銅形成。
實施例可通過提供一種利用包括分別具有拋光墊的多個臺板的拋光室在多個襯底中的每一個上制造半導(dǎo)體裝置的方法來實現(xiàn)，所述方法包括：在將第一襯底按壓至第一臺板上的第一拋光墊上的同時，執(zhí)行第一CMP工藝直至暴露出第一襯底上的第一絕緣夾層圖案的頂表面，來拋光第一絕緣夾層圖案上的金屬層；在將第二襯底按壓至第二臺板上的第二拋光墊上的同時，執(zhí)行第二CMP工藝，以拋光第二襯底上的第二金屬層和第二絕緣夾層圖案，第二金屬層在第二絕緣夾層圖案中；以及在保持第二襯底與第二拋光墊間隔開的同時，對第二拋光墊執(zhí)行第一清潔處理。
分別在第一時間段和第二時間段內(nèi)執(zhí)行第一CMP工藝和第二CMP工藝，并且對第二拋光墊執(zhí)行的第一清潔處理在第三時間段內(nèi)執(zhí)行，并且第一時間段的長度實質(zhì)上等于第二時間段與第三時間段的長度之和。
在拋光第一絕緣夾層圖案上的第一金屬層之后，所述方法還包括：在保持第一襯底與第一拋光墊間隔開的同時，對第一拋光墊執(zhí)行清潔處理；以及對第二拋光墊執(zhí)行第一清潔處理之后，在保持第二襯底與第二拋光墊間隔開的同時，對第二拋光墊執(zhí)行第二清潔處理，其中對第一拋光墊執(zhí)行清潔處理和對第二拋光墊執(zhí)行第二清潔處理在實質(zhì)上相同的時間內(nèi)同時執(zhí)行。
第一金屬層也形成在第一絕緣夾層圖案中，并且在拋光第一絕緣夾層圖案上的第一金屬層之后，所述方法還包括：在將第一襯底按壓至第二拋光墊上的同時，執(zhí)行第三CMP工藝，以拋光第一襯底上的第一絕緣夾層圖案中的第一金屬層和第一絕緣夾層圖案；以及在保持第一襯底與第二拋光墊間隔開的同時，對第二拋光墊執(zhí)行第三清潔處理。
所述方法還包括：在執(zhí)行第三CMP工藝以及對第二拋光墊執(zhí)行第三清潔期間，在將第三襯底按壓至第一拋光墊上的同時，執(zhí)行第四CMP工藝直至暴露出第三襯底上的第三絕緣夾層圖案的頂表面，來拋光第三絕緣夾層圖案上的第三金屬層。
在拋光第二絕緣夾層圖案中的第二金屬層和第二襯底上的第二絕緣夾層圖案之前，所述方法還包括：在將第二襯底按壓至第一拋光墊上的同時，執(zhí)行第五CMP工藝直至暴露出第二襯底上的第二絕緣夾層圖案的頂表面，來拋光第二絕緣夾層圖案上的第二金屬層。
在拋光第一絕緣夾層圖案上的第一金屬層之前，所述方法還包括：在將其上具有第一絕緣夾層的第一襯底按壓至第三臺板上的第三拋光墊上的同時，執(zhí)行第六CMP工藝，以拋光第一絕緣夾層，從而從第一絕緣夾層形成第一絕緣夾層圖案。
實施例可通過提供一種拋光室來實現(xiàn)，所述拋光室包括：移動設(shè)備，其具有旋轉(zhuǎn)軸和多個旋轉(zhuǎn)臂，旋轉(zhuǎn)臂通過旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；分別位于旋轉(zhuǎn)臂下方的多個拋光頭，拋光頭中的每一個通過旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)而移動，并且能夠在其底部上具有晶圓的情況下旋轉(zhuǎn)或者沿著線運動；以及多個臺板，其上分別具有多個拋光墊，其中在多個拋光頭中的第一拋光頭將由第一拋光頭保持的第一晶圓按壓至多個拋光墊中的第一拋光墊上的同時執(zhí)行第一CMP工藝直至暴露出第一晶圓上的第一絕緣夾層圖案的頂表面來拋光第一絕緣夾層圖案上的金屬層的過程中：在多個拋光頭中的第二拋光頭將由第二拋光頭保持的第二晶圓按壓至多個拋光墊中的第二拋光墊上的同時，執(zhí)行第二CMP工藝，以拋光第二晶圓上的第二金屬層和第二絕緣夾層圖案，第二金屬層在第二絕緣夾層圖案中，以及在第二晶圓通過第二拋光頭與第二拋光墊間隔開的同時，對第二拋光墊進(jìn)行第一清潔處理。
拋光室還包括：第一漿料供應(yīng)臂，其用于在第一CMP工藝期間將第一漿料提供至第一拋光墊上，第一漿料包括研磨顆粒和強酸溶液；以及第二漿料供應(yīng)臂，其用于在第二CMP工藝期間將第二漿料提供至第二拋光墊上，第二漿料包括研磨顆粒和強酸溶液。
當(dāng)對第二拋光墊執(zhí)行第一清潔處理時，第二漿料供應(yīng)臂將去離子水提供至第二拋光墊上。
在拋光第一絕緣夾層圖案上的第一金屬層之后，在第一晶圓通過第一拋光頭與第一拋光墊間隔開的同時，清潔第一拋光墊，在第二拋光墊經(jīng)過第一清潔處理之后，在第二晶圓通過第二拋光頭與第二拋光墊間隔開的同時，第二拋光墊受到第二清潔處理，并且清潔第一拋光墊和對第二拋光墊進(jìn)行第二清潔處理在實質(zhì)上相同的時間內(nèi)同時執(zhí)行。
在多個拋光頭中的第三拋光頭將由第三拋光頭保持的第三晶圓按壓至多個拋光墊中的第三拋光墊上的同時，執(zhí)行第三CMP工藝，以拋光第三晶圓上的第三絕緣夾層，從而從第三絕緣夾層形成第三絕緣夾層圖案。
多個旋轉(zhuǎn)臂包括四個旋轉(zhuǎn)臂，多個拋光頭包括四個拋光頭，并且多個臺板包括三個臺板。
實施例可通過提供一種半導(dǎo)體裝置來實現(xiàn)，所述半導(dǎo)體裝置包括：襯底的第一區(qū)和第二區(qū)中的第一雜質(zhì)區(qū)和第二雜質(zhì)區(qū)；襯底上的第一絕緣夾層；以及穿過第一絕緣夾層的第一插塞和第二插塞，第一插塞和第二插塞分別電連接至第一雜質(zhì)區(qū)和第二雜質(zhì)區(qū)，其中第一插塞的頂表面的第一高度比第二插塞的頂表面的第二高度更低，第一高度與第二高度之間的差等于或小于從第二插塞的底部至第二插塞的頂表面的長度的約20％。
第一插塞和第二插塞分別直接接觸第一雜質(zhì)區(qū)和第二雜質(zhì)區(qū)的頂表面。
第一雜質(zhì)區(qū)摻有p型雜質(zhì)，第二雜質(zhì)區(qū)摻有n型雜質(zhì)。
第一接觸插塞的底部比第二接觸插塞的底部更低。
半導(dǎo)體裝置還包括：第一絕緣夾層以及第一插塞和第二插塞上的第二絕緣夾層；以及穿過第二絕緣夾層的第三插塞和第四插塞，第三插塞和第四插塞分別電連接至第一插塞和第二插塞，并且包括金屬，其中第三插塞的頂表面的第三高度低于第四插塞的頂表面的第四高度，第三高度等于或大于第四高度的約80％。
半導(dǎo)體裝置還包括第一絕緣夾層上的抗蝕圖案，抗蝕圖案被第二絕緣夾層覆蓋。
實施例可通過提供一種半導(dǎo)體裝置來實現(xiàn)，所述半導(dǎo)體裝置包括：襯底的第一區(qū)和第二區(qū)中的第一雜質(zhì)區(qū)和第二雜質(zhì)區(qū)；襯底上的第一絕緣夾層；以及延伸穿過第一絕緣夾層的第一插塞和延伸穿過第一絕緣夾層的第二插塞，第一插塞電連接至第一雜質(zhì)區(qū)，并且第二插塞電連接至第二雜質(zhì)區(qū)，其中從襯底至第一插塞的外表面的第一距離小于從襯底至第二插塞的外表面的第二距離，第一距離與第二距離之間的差等于或小于第二距離的約20％。
第一插塞直接接觸第一雜質(zhì)區(qū)的面對表面，并且第二插塞直接接觸第二雜質(zhì)區(qū)的面對表面。
第一雜質(zhì)區(qū)摻有p型雜質(zhì)，并且第二雜質(zhì)區(qū)摻有n型雜質(zhì)。
第一接觸插塞的面對襯底側(cè)比第二接觸插塞的面對襯底側(cè)更靠近襯底。
所述半導(dǎo)體裝置還包括：第一絕緣夾層以及第一插塞和第二插塞上的第二絕緣夾層；穿過第二絕緣夾層的第三插塞和第四插塞，第三插塞和第四插塞分別電連接至第一插塞和第二插塞，并且包括金屬，其中第三插塞的外表面與襯底相距第三距離，第三距離小于第四插塞的外表面相對于襯底的第四距離，第三距離等于或大于第四距離的約80％。
所述半導(dǎo)體裝置還包括第一絕緣夾層上的抗蝕圖案，抗蝕圖案被第二絕緣夾層覆蓋。
附圖說明
通過參照附圖詳細(xì)描述示例性實施例，特征將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言變得清楚，其中：
圖1示出了根據(jù)示例實施例的用于形成插塞的拋光室的平面圖，圖2示出了拋光室的區(qū)域X的立體圖；
圖3示出了根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法的多個階段的流程圖，圖4至圖11示出了形成插塞的方法的多個階段的剖視圖；
圖12示出了根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法的多個階段的流程圖，圖13至圖17示出了形成插塞的方法的多個階段的剖視圖；
圖18示出了根據(jù)示例實施例的用于形成插塞的拋光室的平面圖；
圖19示出了根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法的多個階段的流程圖；
圖20示出了通過根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法形成的插塞的剖視圖；以及
圖21至圖53示出了根據(jù)示例實施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法的多個階段的平面圖和剖視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在，將參照附圖在下文中更加完全地描述示例實施例；然而，它們可按照不同形式實現(xiàn)，而不應(yīng)理解為限于本文闡述的實施例。相反，提供這些實施例以使得本公開將是徹底和完整的，并且將把示例性實施方式完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
在附圖中，為了清楚起見，可夸大層和區(qū)的尺寸。相同標(biāo)號始終指代相同元件。
應(yīng)該理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作“位于”另一元件或?qū)印吧稀被颉爸g”、“連接至”或“耦合至”另一元件或?qū)訒r，其可直接位于所述另一元件或?qū)由匣蛑g、連接至或耦合至所述另一元件或?qū)?，或者也可存在中間元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱作“直接位于”另一元件或?qū)印吧稀被颉爸g”、“直接連接至”或“直接耦合至”另一元件或?qū)訒r，不存在中間元件或?qū)?。如本文所用，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項中的一個或多個的任何和所有組合。
應(yīng)該理解，雖然本文中可使用術(shù)語第一、第二、第三、第四等來描述多個元件、組件、區(qū)、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件、組件、區(qū)、層或部分與另一區(qū)、層或部分區(qū)分開。因此，不脫離本申請的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)、層或部分可稱作第二元件、組件、區(qū)、層或部分。
為了方便描述，本文中可使用諸如“在……下”、“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……之上”、“上”等的空間相對術(shù)語來描述附圖中所示的一個元件或特征與另一(些)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解，除圖中所示的取向之外，空間相對術(shù)語旨在還涵蓋使用或操作中的裝置的不同取向。例如，如果圖中的裝置顛倒，則描述為“在其它元件或特征下方”、“在其它元件或特征之下”或“在其它元件或特征下”的元件則將被取向為“在其它元件或特征之上”。因此，示例性術(shù)語“在……之下”可涵蓋在……之上和在……之下這兩個取向。裝置可按照其它方式取向(旋轉(zhuǎn)90度或位于其它取向)，將相應(yīng)地解釋本文所用的空間相對描述語。
本文所用的術(shù)語僅是為了描述特定示例實施例，而不意為限制性的。如本文所用，除非上下文清楚地指明不是這樣，否則單數(shù)形式“一個”、“一”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解，術(shù)語“包括”當(dāng)用于本說明書中時，指明存在所列特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。
本文參照作為理想示例實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的剖視圖描述示例實施例。這樣，作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果，可以預(yù)見附圖中的形狀的變化。因此，示例實施例不應(yīng)被理解為限于本文示出的區(qū)的具體形狀，而是包括例如由制造導(dǎo)致的形狀的偏差。例如，示為矩形的注入?yún)^(qū)將通常具有圓形或彎曲特征和/或在其邊緣具有注入濃度的梯度，而非從注入?yún)^(qū)至非注入?yún)^(qū)二值變化。同樣地，通過注入形成的掩埋區(qū)可在掩埋區(qū)與通過其進(jìn)行注入的表面之間的區(qū)中導(dǎo)致一些注入。因此，圖中示出的區(qū)實際上是示意性的，并且它們的形狀不旨在示出裝置的區(qū)的實際形狀，并且不旨在限制。
除非另外限定，否則本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。還應(yīng)該理解，除非本文中明確這樣定義，否則諸如在通用詞典中定義的術(shù)語之類的術(shù)語應(yīng)該被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義一致的含義，而不應(yīng)該按照理想化或過于正式的含義解釋它們。
圖1示出了根據(jù)示例實施例的用于形成插塞的拋光室的平面圖，圖2示出了拋光室的區(qū)X的立體圖。
參照圖1和圖2，例如，拋光室可包括移動設(shè)備100、第一拋光頭至第四拋光頭(122、124、126和128)、第一CMP單元至第三CMP單元、晶圓交換設(shè)備180和搬運機器人190。第一CMP單元至第三CMP單元可分別包括第一臺板至第三臺板(132、134和136)。
移動設(shè)備100可包括旋轉(zhuǎn)軸105以及耦合至旋轉(zhuǎn)軸105(例如，位于旋轉(zhuǎn)軸105下方)的第一旋轉(zhuǎn)臂至第四旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106和108)，它們可呈放射狀或者在徑向上延伸。
在示例實施例中，第一旋轉(zhuǎn)臂102和第三旋轉(zhuǎn)臂106可從旋轉(zhuǎn)軸105分別在第一方向和第三方向(可與第一方向相反)上延伸。第二旋轉(zhuǎn)臂104和第四旋轉(zhuǎn)臂108可從旋轉(zhuǎn)軸105分別在第二方向和第四方向(可與第二方向相反)上延伸。隨著旋轉(zhuǎn)軸105旋轉(zhuǎn)，第一旋轉(zhuǎn)臂至第四旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106和108)也可旋轉(zhuǎn)。
第一拋光頭至第四拋光頭(122、124、126和128)中的每一個可在它們的下方保持襯底，例如，其上可形成拋光目標(biāo)層的晶圓W。
例如，第一拋光頭122可通過位于第一旋轉(zhuǎn)臂102下方的第一驅(qū)動構(gòu)件112豎直地運動，由此可使晶圓W接觸第一臺板132上的第一拋光墊142的上表面。例如，第一拋光頭122可對晶圓W或第一拋光墊142施壓。在晶圓W接觸第一拋光墊142的同時，第一拋光頭122可通過第一驅(qū)動構(gòu)件112旋轉(zhuǎn)或者沿著線(例如，直線)運動，因此通過第一拋光頭122保持的晶圓W也可旋轉(zhuǎn)或者沿著線(例如，直線)運動。
與第一拋光頭122相似，第二拋光頭至第四拋光頭(124、126和128)可分別通過位于第二旋轉(zhuǎn)臂至第四旋轉(zhuǎn)臂(104、106和108)下方的第二驅(qū)動構(gòu)件至第四驅(qū)動構(gòu)件豎直地運動，或者可旋轉(zhuǎn)和/或沿著線(例如，直線)運動。
第一旋轉(zhuǎn)臂至第四旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106和108)可通過旋轉(zhuǎn)軸105的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，并且第一拋光頭至第四拋光頭(122、124、126和128)與第一臺板至第三臺板(132、134和136)之間的相對位置可根據(jù)時間而變化。當(dāng)?shù)谝粧伖忸^至第三拋光頭(122、124和126)分別布置在第一臺板至第三臺板(132、134和136)上時，在第一時間段的最后，第一旋轉(zhuǎn)臂至第四旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106和108)則可例如在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)，以使得在第二時間段，第四拋光頭128、第一拋光頭122和第二拋光頭124可分別布置在第一臺板132、第二臺板134和第三臺板136上。
第一CMP單元可包括第一驅(qū)動軸152、第一臺板132、第一拋光墊142和第一漿料供應(yīng)臂162。
第一驅(qū)動軸152可布置在第一臺板132下方，并且使第一臺板132旋轉(zhuǎn)，由此安裝在第一臺板132上的第一拋光墊142也可旋轉(zhuǎn)。
在示例實施例中，第一臺板132和第一拋光墊142中的每一個可為盤狀。第一拋光墊142可包括：凹槽，由第一漿料供應(yīng)臂162提供的第一漿料172可移動通過所述凹槽；以及微孔，其中可包含第一漿料172。
第一拋光墊142可為硬墊或者軟墊，并且例如，可包括聚氨酯。例如，第一漿料172可包括研磨顆粒和強酸溶液。研磨顆?？砂ɡ绻枋⒀趸X、氧化鈰等，而pH值等于或小于約2的強酸溶液可包括例如過氧化物(諸如過氧化氫)、鹽酸等。
除提供第一漿料172之外，第一漿料供應(yīng)臂162還可將例如去離子水(DIW)的清潔溶液提供至第一拋光墊142上。
當(dāng)通過第一CMP單元和第一拋光頭122執(zhí)行CMP工藝時，晶圓W上的拋光目標(biāo)層可通過由第一拋光頭122保持的晶圓W的旋轉(zhuǎn)和/或沿著(直)線的運動被機械地拋光，并且可通過由第一漿料供應(yīng)臂162提供的第一漿料172被化學(xué)地和/或機械地拋光。
在實施方式中，第一CMP單元還可包括第一拋光墊142上的第一墊修整器。墊修整器可通過額外的驅(qū)動構(gòu)件在豎直方向上運動，并且可接觸第一拋光墊142的上表面，以在其上施壓。在墊修整器接觸第一拋光墊142的同時，墊修整器可通過驅(qū)動構(gòu)件旋轉(zhuǎn)或者沿著線(例如，直線)運動，由此可去除留在第一拋光墊142上的拋光殘留物或者漿料殘留物，或者可將第一拋光墊142的粗糙度保持在最佳狀態(tài)。
與第一CMP單元相似，第二CMP單元可包括第二驅(qū)動軸、第二臺板134、第二拋光墊和第二漿料供應(yīng)臂164。
第二漿料供應(yīng)臂164可將包括研磨顆粒和強酸溶液的第二漿料以及例如去離子水(DIW)的清潔溶液提供至第二拋光墊上。
與第一CMP單元相似，第三CMP單元可包括第三驅(qū)動軸、第三臺板136、第三拋光墊和第三漿料供應(yīng)臂166。
第三漿料供應(yīng)臂166可將例如包括研磨顆粒和堿溶液的第三漿料和例如去離子水(DIW)的清潔溶液提供至第三拋光墊上。例如，堿溶液可包括氫氧化銨。
晶圓交換設(shè)備180可將晶圓W保持在其下方，并且可將晶圓W搬運至移動設(shè)備100，或者可從移動設(shè)備100接收晶圓W。搬運機器人190可從拋光室外部(例如，清潔室、沉淀室等)接收晶圓W，并且可將晶圓W搬運至拋光室的晶圓交換設(shè)備180。
圖3示出了根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法的多個階段的流程圖，圖4至圖11示出了形成插塞的方法的多個階段的剖視圖?？衫脜⒄請D1和圖2所示的拋光室執(zhí)行形成插塞的方法，因此在必要時可參照拋光室來說明所述方法。
參照圖3和圖4，在步驟S110中，絕緣夾層210可形成在襯底200上，并且可部分地去除絕緣夾層210，以形成暴露出襯底200的頂表面的開口220。
襯底200可包括半導(dǎo)體材料，例如硅、鍺、硅-鍺或者III-V半導(dǎo)體化合物(諸如GaP、GaAs、GaSb等)。在示例實施例中，襯底200可為絕緣體上硅(SOI)襯底或者絕緣體上鍺(GOI)襯底。
可在襯底200上形成例如柵極結(jié)構(gòu)、源極/漏極層等的各種類型的元件，并且這些元件可由絕緣夾層210覆蓋。因此，在實施方式中，開口220可形成為暴露出元件而不是襯底200的頂表面。
例如，絕緣夾層210可包括氧化硅。在實施方式中，絕緣夾層210可包括低k介電材料(例如，摻碳氧化硅(SiCOH)或者摻氟氧化硅(F-SiO2))、多孔氧化硅、自旋有機聚合物或者無機聚合物(例如，氫倍半硅氧烷(HSSQ)、甲基倍半硅氧烷(MSSQ))等。
可通過在絕緣夾層210上形成光致抗蝕圖案以及利用光致抗蝕圖案作為蝕刻掩模執(zhí)行蝕刻工藝來形成開口220。開口220可形成為穿過絕緣夾層210。
參照圖3和圖5，在步驟S120中，可在襯底200的暴露的頂表面、開口220的側(cè)壁和絕緣夾層210上形成阻擋層230，并且可在阻擋層230上形成金屬層240以填充開口220的其余部分。
阻擋層230可由例如氮化鉭、氮化鈦等的金屬氮化物和/或例如鉭、鈦等的金屬形成，并且金屬層240可由例如鎢、銅、鋁等的金屬形成。
在示例實施例中，金屬層240可形成為具有比絕緣夾層210的頂表面或外表面更高的頂表面或外表面，以充分填充開口220。例如，金屬層240可覆蓋絕緣夾層210并且填充開口220。
參照圖3、圖6和圖7，在步驟S130中，可在第一時間段內(nèi)執(zhí)行第一CMP工藝。第一CMP工藝可包括(經(jīng)第一拋光頭122)將襯底200按壓至安裝在第一臺板132上的第一拋光墊142的上表面(例如，拋光表面)上。
在示例實施例中，可執(zhí)行第一CMP工藝，直至暴露出絕緣夾層210的頂表面(例如，外表面)為止。因此，可將阻擋層230和金屬層240拋光，以分別形成初始阻擋圖案235和初始金屬圖案245。
在第一CMP工藝期間，第一拋光頭122可通過第一拋光頭122上的第一驅(qū)動構(gòu)件112將襯底200按壓至第一拋光墊142的上表面上，并且可根據(jù)第一驅(qū)動構(gòu)件112的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。因此，由第一拋光頭122保持的襯底200可接觸第一拋光墊142的上表面并旋轉(zhuǎn)。
在第一CMP工藝期間，第一漿料供應(yīng)臂162可將第一漿料172提供至第一拋光墊142的上表面上。例如，當(dāng)金屬層240包括鎢時，可通過包括在第一漿料172中的強酸溶液(例如，過氧化氫)在金屬層240上形成鎢的氧化物(WOx)層，并且可通過第一漿料172中的研磨顆粒將鎢的氧化物層去除。
參照圖3和圖8，在步驟S140中，可在第四時間段(比第一時間段短得多)內(nèi)清潔第一拋光墊142，并且在清潔第一拋光墊142時，襯底200可通過第一拋光頭122與第一臺板132上的第一拋光墊142保持間隔開的關(guān)系。
在示例實施例中，隨著第一驅(qū)動構(gòu)件112向上運動至第一拋光墊142的上表面上方或者遠(yuǎn)離第一拋光墊142的上表面，附著于第一驅(qū)動構(gòu)件112的第一拋光頭122和由第一拋光頭122保持的襯底200可運動至與第一拋光墊142的上表面間隔開。
可通過第一漿料供應(yīng)臂162將清潔溶液175(例如，去離子水(DIW))提供至第一拋光墊142的上表面(例如，拋光表面)上，對第一拋光墊142執(zhí)行清潔處理。襯底200(其上具有初始阻擋圖案235和初始金屬圖案245)可與第一拋光墊142的上表面間隔開，并且初始阻擋圖案235和初始金屬圖案245可不接觸DIW。因此，初始金屬圖案245上的鎢的氧化物層的酸度不會由于DIW而增大或改變，并且不會被第一拋光墊142的拋光表面上的剩余漿料殘留物和/或墊殘留物去除。
如果在襯底200與第一拋光墊142的拋光表面接觸的同時執(zhí)行清潔處理，則留在第一拋光墊142上的第一漿料172和初始金屬圖案245的酸度可由于DIW而增大或改變，因此鎢的氧化物層可轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸逆u的電解質(zhì)層，例如WO42-、WO52-等。氧化的鎢的電解質(zhì)層可容易地去除，因此包括鎢的初始金屬圖案245可被直接暴露出來，并且被第一拋光墊142去除，這樣可形成凹坑。
在示例實施例中，可在襯底200與第一拋光墊142的拋光表面間隔開的同時執(zhí)行清潔處理，因此鎢的氧化物層可不轉(zhuǎn)變或被去除，并且在包括鎢的初始金屬圖案245中可不形成凹坑。
在示例實施例中，在清潔處理中，第一拋光墊142和/或第一拋光頭122可不旋轉(zhuǎn)和/或可不移動。
參照圖3、圖9和圖10，在步驟S150中，在通過第一拋光頭122將襯底200按壓至安裝在第二臺板134上的第二拋光墊144的上表面(例如，拋光表面)上的同時，可在第二時間段(例如，可比第一時間段更短)內(nèi)執(zhí)行第二CMP工藝。
在示例實施例中，可對初始阻擋圖案235、初始金屬圖案245和絕緣夾層210執(zhí)行第二CMP工藝，由此可在絕緣夾層210中形成插塞257(包括阻擋圖案237和金屬圖案247)。
在示例實施例中，第一旋轉(zhuǎn)臂102可通過旋轉(zhuǎn)軸105的旋轉(zhuǎn)從第一臺板132運動至第二臺板134，因此，與第一旋轉(zhuǎn)臂102耦合(例如，在其下方)的第一驅(qū)動構(gòu)件112和附著至第一驅(qū)動構(gòu)件112的第一拋光頭122也可運動至第二臺板134。
在第二CMP工藝期間，第一拋光頭122可通過第一驅(qū)動構(gòu)件112將襯底200按壓至第二拋光墊144的拋光表面上，并且也可根據(jù)第一驅(qū)動構(gòu)件112的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。因此，通過第一拋光頭122保持的襯底200可接觸第二臺板134上的第二拋光墊144并且旋轉(zhuǎn)。
在第二CMP工藝期間，第二漿料供應(yīng)臂164可將第二漿料174提供至第二拋光墊144的上表面上。因此，當(dāng)初始金屬圖案245包括鎢時，可通過包括在第二漿料174中的強酸溶液(例如，過氧化氫)在初始金屬圖案245上形成鎢的氧化物(WOx)層，隨后可通過第二漿料174中的研磨顆粒將鎢的氧化物層去除。
參照圖3和圖11，在步驟S160中，在襯底200通過第一拋光頭122相對于第二臺板134上的第二拋光墊144保持間隔開的關(guān)系的同時，可在第三時間段(比第一時間段短得多)內(nèi)通過執(zhí)行第一清潔處理來對第二拋光墊144進(jìn)行第一清潔。
在示例實施例中，隨著第一驅(qū)動構(gòu)件112向上運動至第二拋光墊144的拋光表面上方或者遠(yuǎn)離第二拋光墊144的拋光表面，(附著于第一驅(qū)動構(gòu)件112的)第一拋光頭122以及(通過第一拋光頭122保持的)襯底200可運動至與第二拋光墊144的拋光表面間隔開。
可通過第二漿料供應(yīng)臂164將清潔溶液(例如，DIW)提供至第二拋光墊144的拋光表面上來對第二拋光墊144執(zhí)行第一清潔處理。襯底200(其上具有阻擋圖案237和金屬圖案247)可在清潔處理過程中與第二拋光墊144的拋光表面間隔開，并且阻擋圖案237和金屬圖案247可不接觸DIW。因此，金屬圖案247上的鎢的氧化物層的酸度不會由于DIW而改變或增大，并且不會通過第二拋光墊144的拋光表面上的剩余漿料殘留物和/或墊殘留物而被去除。因此，在包括鎢的金屬圖案247中可不形成凹坑。
在示例實施例中，在第一清潔處理期間，第二拋光墊144和/或第一拋光頭122可不旋轉(zhuǎn)或者可不移動。
在示例實施例中，第二時間段和第三時間段的長度之和可實質(zhì)上等于第一時間段的長度。例如，對襯底200執(zhí)行第一CMP工藝的時間長度可實質(zhì)上等于對襯底200執(zhí)行第二CMP工藝的時間長度與對第二拋光墊144執(zhí)行第一清潔處理的時間長度之和。
在步驟S170中，可對第二拋光墊144執(zhí)行第二清潔處理(與參照步驟S140所示的對第一拋光墊142執(zhí)行的清潔處理實質(zhì)上相同或相似)。
例如，在通過第一拋光頭122保持襯底200相對于第二臺板134上的第二拋光墊144處于間隔開的關(guān)系的同時，可在第四時間段(可比第一時間段短得多)內(nèi)清潔第二拋光墊144。
此時，已完成了對第二拋光墊144的第一清潔處理，因此附著于第一驅(qū)動構(gòu)件112的第一拋光頭122和通過第一拋光頭122保持的襯底200可與第二拋光墊144的上表面間隔開。因此，第二清潔處理可與額外的第一清潔處理實質(zhì)上相同，但其在第四時間段內(nèi)執(zhí)行。
通過以上處理，例如，通過在拋光室中執(zhí)行CMP工藝，可形成包括阻擋圖案237和金屬圖案247的插塞257。
如上所述，可在第一時間段內(nèi)在第一臺板132上對填充絕緣夾層210中的開口220的金屬層240執(zhí)行第一CMP工藝，可在第二時間段(比第一時間段更短)內(nèi)在第二臺板134上對金屬層240和絕緣夾層210執(zhí)行第二CMP工藝，并且可在第三時間段(比第一時間段更短)內(nèi)對第二臺板134上的第二拋光墊144執(zhí)行第一清潔處理。可在保持襯底200與第二拋光墊144的拋光表面間隔開的同時執(zhí)行第一清潔處理，因此在第一清潔處理過程中可不在金屬圖案247中形成凹坑。在第一CMP工藝和第一清潔處理之后，還可對分別布置在第一臺板132和第二臺板134上的第一拋光墊142和第二拋光墊144執(zhí)行第二清潔處理，并且可在襯底200與第一拋光墊142和第二拋光墊144的拋光表面間隔開的同時執(zhí)行第二清潔處理。因此，可不在金屬圖案247中形成凹坑。
現(xiàn)在為止，已經(jīng)描述了在一個襯底200上形成插塞257的方法。在實施方式中，可在拋光室中分別在多個襯底上形成多個插塞。
例如，可分別通過第一旋轉(zhuǎn)臂102和第二旋轉(zhuǎn)臂104將第一襯底和第二襯底分別裝載至第一拋光頭122和第二拋光頭124上。
在將第一襯底按壓至第一拋光墊142上的同時，可對布置在第一襯底上的第一絕緣夾層上的第一金屬層執(zhí)行第一CMP工藝，直至暴露出第一絕緣夾層的頂表面或外表面為止。
在第一CMP工藝期間，在將第二襯底按壓至第二臺板134上的第二拋光墊144上的同時，可對布置在第二襯底上的第二絕緣夾層中的第二金屬層和絕緣夾層執(zhí)行第二CMP工藝，以及可在保持第二襯底與第二拋光墊144間隔開的同時對第二拋光墊144執(zhí)行第一清潔處理。
在第一CMP工藝之后，可對第一臺板132上的第一拋光墊142執(zhí)行清潔處理。在第二CMP工藝和第一清潔處理之后，可對第二臺板134上的第二拋光墊144執(zhí)行第二清潔處理。
在實施方式中，可同時在第一臺板132和第二臺板134上執(zhí)行CMP工藝和清潔處理。在完成所述處理之后，例如，可通過第二旋轉(zhuǎn)臂104將第二襯底搬運至外部，第一襯底可通過第一旋轉(zhuǎn)臂102朝著第二臺板134運動，并且第三襯底可通過第四旋轉(zhuǎn)臂108從外部朝著第一臺板132運動。
圖12示出了根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法的多個階段的流程圖，圖13至圖17示出了形成插塞的方法的多個階段的剖視圖。可利用圖1和圖2所示的拋光室來執(zhí)行形成插塞的方法，因此在必要時可參照拋光室來進(jìn)行說明。另外，該方法可包括與參照圖3至圖11描述的處理實質(zhì)上相同或相似的處理，并且本文可省略對其的重復(fù)詳細(xì)描述。
參照圖12和圖13，在步驟S210中，可在襯底300上形成抗蝕圖案305，可在襯底300上形成絕緣夾層310以覆蓋抗蝕圖案305。
抗蝕圖案305可由金屬、金屬硅化物、摻雜多晶硅等形成。在示例實施例中，抗蝕圖案305可由硅化鎢形成。
由于抗蝕圖案305形成在襯底300上，因此絕緣夾層310在抗蝕圖案305上的部分的頂表面或外表面可比絕緣夾層310的其它部分更高(例如，距離襯底300更遠(yuǎn))。
在實施方式中，可在襯底300上形成例如柵極結(jié)構(gòu)、源極/漏極層、布線等的其它元件，并且絕緣夾層310可形成在襯底300上以覆蓋所述元件。
參照圖12、圖14和圖15，在步驟S220中，在(通過第三拋光頭126)將襯底300按壓至安裝在第三臺板136上的第三拋光墊146的上表面或拋光表面上的同時，可在第五時間段內(nèi)執(zhí)行第三CMP工藝。
在示例實施例中，可對絕緣夾層310執(zhí)行第三CMP工藝，因此可形成具有平頂表面的絕緣夾層圖案315。
第三拋光頭126可通過第三拋光頭126上的第三驅(qū)動構(gòu)件116將襯底300按壓至第三拋光墊146的拋光表面上，并且可在第三CMP工藝期間根據(jù)第三驅(qū)動構(gòu)件116的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。因此，通過第三拋光頭126保持的襯底300可接觸第三拋光墊146的上表面并旋轉(zhuǎn)。
在第三CMP工藝中，第三漿料供應(yīng)臂166可將第三漿料176提供至第三拋光墊146的拋光表面上。第三漿料176可包括例如氨水的堿溶液和研磨顆粒。
參照圖12和圖16，在步驟S230中，在通過第三拋光頭126保持襯底300與第三臺板136上的第三拋光墊146間隔開的同時，可在第六時間段(比第五時間段短得多)內(nèi)清潔第三拋光墊146。
在示例實施例中，隨著第三驅(qū)動構(gòu)件116向上運動至第三拋光墊146的拋光表面上方或者遠(yuǎn)離第三拋光墊146的拋光表面，第三拋光頭126(附著于第三驅(qū)動構(gòu)件116)和襯底300(由第三拋光頭126保持)可運動至與第三拋光墊146的拋光表面間隔開。
可通過第三漿料供應(yīng)臂166將清潔溶液(例如，DIW)提供至第三拋光墊146的拋光表面上來對第三拋光墊146執(zhí)行清潔處理。
在實施方式中，可在襯底300接觸第三臺板136上的第三拋光墊146的同時執(zhí)行清潔處理。
隨后可執(zhí)行與參照圖3至圖11描述的處理實質(zhì)上相同或相似的處理，以形成穿過絕緣夾層圖案315的第一插塞357和第二插塞359。
例如，第三旋轉(zhuǎn)臂106可通過旋轉(zhuǎn)軸105的旋轉(zhuǎn)運動遠(yuǎn)離第三臺板136，因此可通過晶圓交換設(shè)備180和搬運機器人190將由第三旋轉(zhuǎn)臂106下方或上的第三拋光頭126保持的襯底300搬運至拋光室之外。
在步驟S110和S120之后，可通過搬運機器人190和晶圓交換設(shè)備180將襯底300裝載至移動設(shè)備100的第一旋轉(zhuǎn)臂102下方或上的第一拋光頭122上。可執(zhí)行步驟S130至S170以形成第一插塞357和第二插塞359。
第一插塞357可接觸襯底300的頂表面，第二插塞359可接觸抗蝕圖案305的頂表面。第一插塞357可包括第一金屬圖案347和覆蓋第一金屬圖案347的底部和側(cè)壁的第一阻擋圖案337。第二插塞359可包括第二金屬圖案349和覆蓋第二金屬圖案349的底部和側(cè)壁的第二阻擋圖案339。
圖18示出了根據(jù)示例實施例的用于形成插塞的拋光室的平面圖。除了旋轉(zhuǎn)臂、拋光頭、臺板和漿料供應(yīng)臂的數(shù)量不同，該拋光室可與圖1和圖2中所示的實質(zhì)上相同或相似。因此，相同標(biāo)號指代相同元件，并且為了簡明起見，下面可省略對其的重復(fù)詳細(xì)描述。
參照圖18，拋光室可包括移動設(shè)備100、第一拋光頭至第四拋光頭(122、124、126和128)、第五拋光頭129、第一CMP單元至第三CMP單元、第四CMP單元、晶圓交換設(shè)備180和搬運機器人190。第一CMP單元至第三CMP單元可分別包括第一臺板至第三臺板(132、134和136)，并且第四CMP單元可包括第四臺板139。
移動設(shè)備100可包括旋轉(zhuǎn)軸105以及旋轉(zhuǎn)軸105下方的可呈放射狀延伸的第一旋轉(zhuǎn)臂至第四旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106和108)和第五旋轉(zhuǎn)臂109。
在示例實施例中，第一旋轉(zhuǎn)臂至第五旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106、108和109)可從旋轉(zhuǎn)軸105分別朝著正五邊形的頂點延伸，因此可在相鄰的旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106、108和109)之間形成約72度的角。
第一拋光頭至第五拋光頭(122、124、126、128和129)可分別布置在第一旋轉(zhuǎn)臂至第五旋轉(zhuǎn)臂(102、104、106、108和109)下方，并且第一拋光墊至第四拋光墊可分別安裝在第一臺板至第四臺板(132、134、136和139)上。
第一CMP單元至第三CMP單元可包括第一漿料供應(yīng)臂至第三漿料供應(yīng)臂(162、164和166)，第四CMP單元可包括第四漿料供應(yīng)臂169。在示例實施例中，第一漿料供應(yīng)臂至第三漿料供應(yīng)臂(162、164和166)可分別提供第一漿料至第三漿料，第一漿料至第三漿料中的每一個可包括研磨顆粒和強酸溶液，并且第四漿料供應(yīng)臂169可提供包括研磨顆粒和堿溶液的第四漿料。
圖19示出了根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法的多個階段的流程圖。該方法可包括與參照圖3至圖11描述的處理實質(zhì)上相同或相似的處理，因此本文可省略對其的重復(fù)詳細(xì)描述。
參照圖18和圖19，在步驟S310中，可部分地去除襯底上的絕緣夾層，以形成暴露出襯底的頂表面的開口。
在步驟S320中，可在襯底的暴露的頂表面、開口的側(cè)壁和絕緣夾層上形成阻擋層，并且可在阻擋層上形成金屬層以填充開口的其余部分。
在步驟S330中，在(通過第一拋光頭122)將襯底按壓至安裝在第一臺板132上的第一拋光墊的上表面或拋光表面上的同時，可在第一時間段內(nèi)執(zhí)行第一CMP工藝，從而可對金屬層和阻擋層進(jìn)行第一拋光。
在示例實施例中，可執(zhí)行第一CMP工藝，直至去除金屬層在絕緣夾層上的部分的約一半為止。
在步驟S340中，在通過第一拋光頭122保持襯底與第一臺板132上的第一拋光墊間隔開的同時，可在第四時間段(比第一時間段短得多)內(nèi)清潔第一拋光墊。
在示例實施例中，可通過第一漿料供應(yīng)臂162將清潔溶液(例如，DIW)提供至第一拋光墊的拋光表面上來對第一拋光墊執(zhí)行清潔處理。其上具有金屬層和阻擋層的襯底可與第一拋光墊的拋光表面間隔開，金屬層和阻擋層可不接觸DIW。
在步驟S350中，可旋轉(zhuǎn)第一旋轉(zhuǎn)臂102以將第一拋光頭122布置在第二臺板134上方或與之面對，并且在通過第一拋光頭122將襯底按壓至安裝在第二臺板134上的第二拋光墊的上表面或拋光表面上的同時可在第二時間段內(nèi)執(zhí)行第二CMP工藝，以可對金屬層和阻擋層進(jìn)行第二拋光。在示例實施例中，第二時間段的時長可實質(zhì)上與第一時間段的相等。
在示例實施例中，可對金屬層和阻擋層執(zhí)行第二CMP工藝，直至暴露出絕緣夾層的頂表面或外表面為止，因此可在絕緣夾層中形成初始金屬圖案和初始阻擋圖案。
在步驟S360中，在通過第一拋光頭122保持襯底與第二臺板134上的第二拋光墊間隔開的同時，可在第四時間段(比第二時間段短得多)內(nèi)清潔第二拋光墊。
可通過第二漿料供應(yīng)臂164將清潔溶液(例如，DIW)提供至第二拋光墊的拋光表面上來對第二拋光墊執(zhí)行清潔處理。其上具有初始金屬圖案和初始阻擋圖案的襯底可與第二拋光墊的拋光表面間隔開，并且初始金屬圖案和初始阻擋圖案可不接觸DIW。
在步驟S370中，可旋轉(zhuǎn)第一旋轉(zhuǎn)臂102以將第一拋光頭122布置在第三臺板136上方或與之面對，并且可在通過第一拋光頭122將襯底按壓至安裝在第三臺板136上的第三拋光墊的上表面或拋光表面上的同時(在第三時間段內(nèi))執(zhí)行第三CMP工藝，從而可將初始金屬圖案和初始阻擋圖案拋光。在示例實施例中，第三時間段的時長可與第一時間段的實質(zhì)上相等。
在示例實施例中，可對初始金屬圖案和初始阻擋圖案執(zhí)行第三CMP工藝，使得可在絕緣夾層中使包括金屬圖案和阻擋圖案的插塞形成至期望高度。
在步驟S380中，在通過第一拋光頭122將襯底與第三臺板136上的第三拋光墊保持間隔開的同時，可在第四時間段(比第三時間段短得多)內(nèi)清潔第三拋光墊。
可通過第三漿料供應(yīng)臂166將清潔溶液(例如，DIW)提供至第三拋光墊的拋光表面上來對第三拋光墊執(zhí)行清潔處理。襯底(其上具有金屬圖案和阻擋圖案)可與第三拋光墊的拋光表面間隔開，并且金屬圖案和阻擋圖案可不接觸DIW。
在步驟S310之前，還可在第四臺板139上執(zhí)行與參照圖12至圖17所示的處理實質(zhì)上相同或相似的處理，從而可形成具有平頂表面的絕緣夾層圖案。
如上所述，對金屬層在絕緣夾層上的部分執(zhí)行的CMP工藝可分為兩部分，并且可分別在第一臺板132和第二臺板134上執(zhí)行。因此，對金屬層的所述部分執(zhí)行CMP工藝(耗用或需要相對大量的時間)的步驟可分為兩部分，所述兩部分中的每一個可在實質(zhì)上等于或近似于對金屬層在開口中的部分和絕緣夾層的與其鄰近的部分的CMP工藝(耗用或需要相對少量的時間)所用的時間的時間段內(nèi)執(zhí)行。
因此，對臺板中的每一個在實質(zhì)上相同或相似的時間段內(nèi)可在拋光室中執(zhí)行用于分別在襯底上形成插塞的CMP工藝。例如，當(dāng)在第一臺板132上執(zhí)行第一CMP工藝時，襯底可不用在第二臺板134上等待至第一CMP工藝完成，或者可不執(zhí)行清潔處理。例如，設(shè)備的這種設(shè)計有利于不同CMP工藝的同時執(zhí)行。
圖20示出了通過根據(jù)示例實施例的形成插塞的方法形成的插塞的剖視圖。
參照圖20，第一插塞452和第二插塞454可形成在包括第一區(qū)I和第二區(qū)II的襯底400上。
在示例實施例中，第一區(qū)I和第二區(qū)II可分別為正溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)區(qū)和負(fù)溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)區(qū)。
第一雜質(zhì)區(qū)402可形成在襯底400的第一區(qū)I的上部，第二雜質(zhì)區(qū)404可形成在襯底400的第二區(qū)II的上部。第一雜質(zhì)區(qū)402和第二雜質(zhì)區(qū)404可分別摻有p型雜質(zhì)和n型雜質(zhì)。
絕緣夾層410可形成在襯底400上。第一插塞452和第二插塞454可穿過絕緣夾層410，并且可分別接觸第一雜質(zhì)區(qū)402和第二雜質(zhì)區(qū)404的頂表面。
在示例實施例中，第一插塞452可包括第一金屬圖案442和覆蓋第一金屬圖案442的底部和側(cè)壁的第一阻擋圖案432，第二插塞454可包括第二金屬圖案444和覆蓋第二金屬圖案444的底部和側(cè)壁的第二阻擋圖案434。第一金屬圖案442和第二金屬圖案444中的每一個可包括例如鎢、銅、鋁等的金屬，并且第一阻擋圖案432和第二阻擋圖案434中的每一個可包括例如氮化鈦、氮化鉭等的金屬氮化物或者例如鈦、鉭等的金屬。
在示例實施例中，第二插塞454的頂表面相對于襯底400的頂表面可具有第二高度H2，第一插塞452的頂表面相對于襯底400的頂表面可具有可比第二高度H2小差值D的第一高度H1。
第一插塞452和第二插塞454可通過參照圖3至圖11描述的形成插塞的方法來形成。如上所示，在通過以上方法形成的插塞中可不形成凹坑，因此當(dāng)形成多個插塞時，不管襯底400的區(qū)域如何，插塞都可具有恒定或均勻的高度。
在一些實施例中，插塞可根據(jù)各區(qū)域形成為具有彼此不同的高度，如圖20所示。
例如，當(dāng)對包括鎢的金屬層執(zhí)行CMP工藝以形成插塞時，金屬層上的鎢的氧化物層可接觸DIW，使得鎢的氧化物層的酸度可改變或增大。因此，鎢的氧化物層可轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸逆u的電解質(zhì)，例如，WO42-、WO52-等，具體地說，當(dāng)在金屬層中形成正電勢時，可容易地發(fā)生這種轉(zhuǎn)變。
如圖20所示，可在第一插塞452下方形成摻有p型雜質(zhì)的第一雜質(zhì)區(qū)402，并且當(dāng)與第二插塞454(下方形成有摻有n型雜質(zhì)的第二雜質(zhì)區(qū)404)比較時，可在第一插塞452中形成正電勢。因此，當(dāng)執(zhí)行用于形成第一插塞452的CMP工藝和清潔處理時，鎢的氧化物層可容易地轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸逆u的電解質(zhì)。
因此，可在第一插塞452的上部形成凹坑，并且第一插塞452的頂表面的第一高度H1可比第二插塞454的頂表面的第二高度H2更低或更矮。然而，根據(jù)示例實施例，可在襯底400與拋光墊間隔開的同時執(zhí)行清潔處理，并且可減少凹坑在第一插塞452的上部的形成。
在示例實施例中，第二插塞454的頂表面相對于襯底400的頂表面的第二高度H2可為約50nm，第一插塞452的頂表面相對于襯底400的頂表面的第一高度H1可等于或大于約40nm。因此，第一高度H1與第二高度H2之間的差值D可等于或小于第二高度H2的約20％。例如，第一高度H1可等于或大于第二高度H2的約80％。
圖21至圖53示出了根據(jù)示例實施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法的多個階段的平面圖和剖視圖。具體地說，圖21、圖23、圖26、圖29、圖32、圖35、圖38和圖41示出了平面圖，而圖22、圖24-25、圖27-28、圖30-31、圖33-34、圖36-37、圖39-40和圖42-53示出了剖視圖。
圖22、圖24和圖39示出了沿著對應(yīng)的平面圖的線A-A’截取的剖視圖，圖25、圖27、圖30、圖33、圖36、圖40、圖42、圖44、圖46-51和圖53示出了沿著對應(yīng)的平面圖的線B-B’截取的剖視圖，并且圖28、圖31、圖34、圖37、圖43、圖45和圖52示出了沿著對應(yīng)的平面圖的線C-C’截取的剖視圖。
該制造半導(dǎo)體裝置的方法可包括與參照圖1至圖11、圖12至圖17、圖18至圖19或圖20描述的處理實質(zhì)上相同或相似的處理，因此本文可省略對其的重復(fù)詳細(xì)描述。
參照圖21和圖22A，可將襯底500的上部部分地去除，以形成第一凹坑512和第二凹坑514，并且可形成隔離圖案520以填充第一凹坑512和第二凹坑514中的每一個的下部。
襯底500可包括第一區(qū)I和第二區(qū)II。在示例實施例中，第一區(qū)I和第二區(qū)II可分別為PMOS區(qū)和NMOS區(qū)。第一凹坑512和第二凹坑514可分別形成在襯底500的第一區(qū)I和第二區(qū)II的上部。
在示例實施例中，隔離圖案520可通過以下步驟形成：在襯底500上形成隔離層以充分填充第一凹坑512和第二凹坑514；將隔離層平坦化直至可暴露出襯底500的頂表面為止；以及將隔離層的上部去除，以暴露出第一凹坑512和第二凹坑514的上部。隔離層可由例如氧化硅的氧化物形成。
隨著隔離圖案520可形成在襯底500上，可在襯底500的第一區(qū)I和第二區(qū)II中分別限定頂表面被隔離圖案520覆蓋的場區(qū)和頂表面未被隔離圖案520覆蓋的第一有源區(qū)502和第二有源區(qū)504。第一有源區(qū)502和第二有源區(qū)504中的每一個可具有從襯底500突出的鰭形形狀，因此，可分別被稱作第一有源鰭和第二有源鰭。
在示例實施例中，第一有源鰭502和第二有源鰭504中的每一個可形成為在實質(zhì)上平行于襯底500的頂表面的第一方向上延伸，并且多個第一有源鰭502和多個第二有源鰭504可在實質(zhì)上平行于襯底500的頂表面并且實質(zhì)上垂直于第一方向的第二方向上形成。
在示例實施例中，第一有源鰭502可包括側(cè)壁可被隔離圖案520覆蓋的第一下有源圖案502b和從隔離圖案520的頂表面突出的第一上有源圖案502a。另外，第二有源鰭504可包括側(cè)壁可被隔離圖案520覆蓋的第二下有源圖案504b和從隔離圖案520的頂表面突出的第二上有源圖案504a。在示例實施例中，第一上有源圖案502a和第二上有源圖案504a中的每一個在第二方向上的寬度可稍小于第一下有源圖案502b和第二下有源圖案504b中的每一個在第二方向上的寬度。
參照圖22B，隔離圖案520可具有多層結(jié)構(gòu)。
具體地說，隔離圖案520可包括按次序堆疊在第一凹坑512和第二凹坑514中的每一個的內(nèi)壁上的第一襯墊522和第二襯墊524以及填充第二襯墊524上的第一凹坑512和第二凹坑514中的每一個的其余部分的填充絕緣層526。
第一襯墊522可由例如氧化硅的氧化物形成，第二襯墊524可由多晶硅或者例如氮化硅的氮化物形成。
參照圖23至圖25，可在襯底500的第一區(qū)I和第二區(qū)II上分別形成第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)。
可通過以下步驟形成第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)：在襯底500的第一有源鰭502和第二有源鰭504以及隔離圖案520上按次序形成偽柵極絕緣層、偽柵電極層和偽柵極掩模層；利用光致抗蝕圖案通過光刻工藝將偽柵極掩模層圖案化，以形成第一偽柵極掩模552和第二偽柵極掩模554；以及利用第一偽柵極掩模552和第二偽柵極掩模554作為蝕刻掩模按次序蝕刻偽柵電極層和偽柵極絕緣層。因此，第一偽柵極結(jié)構(gòu)可形成為包括按次序堆疊在襯底500的第一有源鰭502和隔離圖案520的在第二方向上鄰近于第一有源鰭502的部分上的第一偽柵極絕緣圖案532、第一偽柵電極542和第一偽柵極掩模552。第二偽柵極結(jié)構(gòu)可形成為包括按次序堆疊在襯底500的第二有源鰭504和隔離圖案520的在第二方向上鄰近于第二有源鰭504的部分上的第二偽柵極絕緣圖案534、第二偽柵電極544和第二偽柵極掩模554。
偽柵極絕緣層可由例如氧化硅的氧化物形成，偽柵電極層可由例如多晶硅形成，偽柵極掩模層可由例如氮化硅的氮化物形成。偽柵極絕緣層可通過CVD工藝、ALD工藝等形成。可替換地，偽柵極絕緣層可通過對襯底500的上部的熱氧化工藝來形成，并且在這種情況下，偽柵極絕緣層可不形成在隔離圖案520上，而是可僅形成在第一有源鰭502和第二有源鰭504上。偽柵電極層和偽柵極掩模層也可通過CVD工藝、ALD工藝等形成。
在示例實施例中，第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)中的每一個可形成為在第二方向上分別在襯底500的第一有源鰭502和第二有源鰭504中的每一個上以及隔離圖案520上延伸，并且多個第一偽柵極結(jié)構(gòu)和多個第二偽柵極結(jié)構(gòu)可在第一方向上形成。
還可執(zhí)行離子注入工藝以在分別鄰近第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)的第一有源鰭502和第二有源鰭504中的每一個的上部形成雜質(zhì)區(qū)。
參照圖26至圖28，第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564可分別形成在第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。另外，第一鰭間隔件572和第二鰭間隔件574可分別形成在第一有源鰭502和第二有源鰭504的側(cè)壁上。
在示例實施例中，第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564以及第一鰭間隔件572和第二鰭間隔件574可通過以下步驟形成：在第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)、第一有源鰭502和第二有源鰭504以及隔離圖案520上形成間隔件層；以及各向異性地蝕刻間隔件層。間隔件層可由例如氮化硅、碳氮化硅等的氮化物形成。
第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564中的每一個可形成在第一方向上彼此相對的第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)中的每一個的側(cè)壁上，并且第一鰭間隔件572和第二鰭間隔件574中的每一個可形成在第二方向上彼此相對的第一有源鰭502和第二有源鰭504中的每一個的側(cè)壁上。
參照圖29至圖31，可蝕刻分別鄰近第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)的第一有源鰭502和第二有源鰭504的上部，以分別形成第三凹坑582和第四凹坑584。
具體地說，可利用第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)以及第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564作為蝕刻掩模來蝕刻第一有源鰭502和第二有源鰭504的上部，以形成第三凹坑582和第四凹坑584。在蝕刻工藝中，也可去除第一鰭間隔件572和第二鰭間隔件574。圖29至圖31示出了分別在第一有源鰭502和第二有源鰭504中的第一上有源圖案502a和第二上有源圖案504a被部分地蝕刻，以分別形成第三凹坑582和第四凹坑584。例如，可通過部分地去除第一上有源圖案502a和第二上有源圖案504a中的每一個以暴露出第一下有源圖案502b和第二下有源圖案504b中的每一個來形成第三凹坑582和第四凹坑584中的每一個，另外，當(dāng)形成第三凹坑582和第四凹坑584中的每一個時，可去除第一下有源圖案502b和第二下有源圖案504b中的每一個的一部分。
參照圖32、圖33A和圖34A，可分別在第一有源鰭502和第二有源鰭504上形成第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604，以分別填充第三凹坑582和第四凹坑584。
在示例實施例中，可通過利用分別通過第三凹坑582和第四凹坑584暴露出的第一有源鰭502和第二有源鰭504的頂表面作為種子的選擇性外延生長(SEG)工藝來形成第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604。
在示例實施例中，可通過利用硅源氣(例如，二氯硅烷(SiH2Cl2)氣)和鍺源氣(例如，鍺烷(GeH4)氣)的SEG工藝來形成第一源極/漏極層602以形成單晶硅-鍺層。也可使用p型雜質(zhì)源氣(例如，二硼烷(B2H6)氣)來形成摻有p型雜質(zhì)的單晶硅-鍺層。因此，第一源極/漏極層602可用作PMOS晶體管的源極/漏極區(qū)。
在示例實施例中，可通過利用硅源氣(例如，二硅烷(Si2H6)氣)和碳源氣(例如，單甲基硅烷(SiH3CH3)氣)形成單晶碳化硅層的SEG工藝來形成第二源極/漏極層604?？商鎿Q地，可通過僅利用硅源氣(例如，二硅烷(Si2H6)氣)形成單晶硅層的SEG工藝來形成第二源極/漏極層604。也可使用例如磷化氫(PH3)氣的n型雜質(zhì)源氣來形成摻有n型雜質(zhì)的單晶碳化硅層或者摻有n型雜質(zhì)的單晶硅層。因此，第二源極/漏極層604可用作NMOS晶體管的源極/漏極區(qū)。
第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604中的每一個可在豎直方向和水平方向兩個方向上生長，因此，不僅可填充第三凹坑582和第四凹坑584中的每一個，而且可接觸第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564中的每一個的一部分。第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604中的每一個的上部的沿著第二方向截取的截面的形狀可為五邊形或六邊形。當(dāng)?shù)谝挥性傣?02或者第二有源鰭504在第二方向上以短的距離彼此間隔開時，在第二方向上鄰近的第一源極/漏極層602或者在第二方向上鄰近的第二源極/漏極層604可彼此合并以形成單層。圖32、圖33A和圖34A示出了由在鄰近的第一有源鰭502上生長的多個第一源極/漏極層602合并得到的一個第一源極/漏極層602，以及由在鄰近的第二有源鰭504上生長的多個第二源極/漏極層604合并得到的一個第二源極/漏極層604。
參照圖33B和圖34B，第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的頂表面的高度可彼此不同。
在示例實施例中，第一區(qū)I中的第一源極/漏極層602的頂表面可低于第二區(qū)II中的第二源極/漏極層604的頂表面。
參照圖35至圖37，可在第一有源鰭502和第二有源鰭504以及隔離圖案520上形成絕緣層610，以覆蓋第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)、第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564以及第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604，并且可將絕緣層610平坦化，直至可分別暴露出第一偽柵極結(jié)構(gòu)和第二偽柵極結(jié)構(gòu)的第一偽柵電極542和第二偽柵電極544的頂表面為止。還可去除第一偽柵極掩模552和第二偽柵極掩模554，并且還可去除第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564的上部。絕緣層610可不完全地填充合并的第一源極/漏極層602與隔離圖案520之間的第一空間或者合并的第二源極/漏極層604與隔離圖案520之間的第二空間，因此可分別在第一空間和第二空間中形成第一空氣間隙612和第二空氣間隙614。
絕緣層610可由例如東燃硅氮烷(TOSZ:Tonen SilaZene)的硅的氧化物形成。可通過CMP工藝和/或回蝕工藝來執(zhí)行平坦化工藝。
參照圖38至圖40，可去除暴露的第一偽柵電極542和第二偽柵電極544以及它們下方的第一偽柵極絕緣圖案532和第二偽柵極絕緣圖案534，以形成分別暴露出第一有源鰭502和第二有源鰭504的頂表面以及第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564的內(nèi)側(cè)壁的第一開口和第二開口?？尚纬傻谝粬艠O結(jié)構(gòu)662和第二柵極結(jié)構(gòu)664以分別填充第一開口和第二開口。
具體地說，在可分別對第一有源鰭502和第二有源鰭504的暴露的頂表面執(zhí)行熱氧化工藝以分別形成第一界面圖案622和第二界面圖案624之后，可在第一界面圖案622和第二界面圖案624、隔離圖案520、第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564以及絕緣層610上按次序形成柵極絕緣層和功函數(shù)控制層，并且可在功函數(shù)控制層上形成柵電極層，以分別填充第一開口和第二開口的其余部分。
柵極絕緣層可通過CVD工藝、PVD工藝、ALD工藝等由例如氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯等的具有高介電常數(shù)的金屬氧化物形成。功函數(shù)控制層可由金屬氮化物或者金屬合金(例如，氮化鈦、鈦鋁、鈦鋁氮化物、氮化鉭、鉭鋁氮化物等)形成，柵電極層可由具有低電阻的材料(例如，諸如鋁、銅、鉭等的金屬，或其金屬氮化物)形成。功函數(shù)控制層和柵電極層可通過CVD工藝、PVD工藝、ALD工藝等形成。在示例實施例中，還可對柵電極層執(zhí)行熱處理工藝，例如，快速熱退火(RTA)工藝、尖峰快速熱退火(尖峰RTA)工藝、閃光快速熱退火(閃光RTA)工藝或者激光退火工藝。
第一界面圖案622和第二界面圖案624可通過CVD工藝、PVD工藝、ALD工藝而非熱氧化工藝形成，在這種情況下，第一界面圖案622和第二界面圖案624可不僅分別形成在第一有源鰭502和第二有源鰭504的頂表面上，而且分別形成在隔離圖案520的頂表面以及第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564的內(nèi)側(cè)壁上。
可將柵電極層、功函數(shù)控制層和柵極絕緣層平坦化直至可暴露出絕緣層610的頂表面為止，以形成按次序堆疊在第一界面圖案622和隔離圖案520的頂表面和第一柵極間隔件562的內(nèi)側(cè)壁上的第一柵極絕緣圖案632和第一功函數(shù)控制圖案642以及填充第一功函數(shù)控制圖案642上的第一開口的其余部分的第一柵電極652。另外，可形成按次序堆疊在第二界面圖案624和隔離圖案520的頂表面和第二柵極間隔件564的內(nèi)側(cè)壁上的第二柵極絕緣圖案634和第二功函數(shù)控制圖案644以及填充第二功函數(shù)控制圖案644上的第二開口的其余部分的第二柵電極654。
因此，第一柵電極652和第二柵電極654中的每一個的底部和側(cè)壁可由第一功函數(shù)控制圖案642和第二功函數(shù)控制圖案644中的每一個覆蓋。在示例實施例中，可通過CMP工藝和/或回蝕工藝執(zhí)行平坦化工藝。
按次序堆疊的第一界面圖案622、第一柵極絕緣圖案632、第一功函數(shù)控制圖案642和第一柵電極652可形成第一柵極結(jié)構(gòu)662，并且第一柵極結(jié)構(gòu)662和第一源極/漏極層602可形成PMOS晶體管。另外，按次序堆疊的第二界面圖案624、第二柵極絕緣圖案634、第二功函數(shù)控制圖案644和第二柵電極654可形成第二柵極結(jié)構(gòu)664，并且第二柵極結(jié)構(gòu)664和第二源極/漏極層604可形成NMOS晶體管。
參照圖41、圖42A和圖43A，可在絕緣層610、第一柵極結(jié)構(gòu)662和第二柵極結(jié)構(gòu)664以及第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564上按次序形成封蓋層670和第一絕緣夾層680，并且第一接觸插塞722和第二接觸插塞724可穿過絕緣層610和第一絕緣夾層680形成，以分別接觸第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的頂表面。
第一絕緣夾層680可由例如正硅酸乙酯(TEOS)的硅的氧化物形成。
在示例實施例中，第一接觸插塞722和第二接觸插塞724可通過與參照圖1至圖11描述的工藝實質(zhì)上相同或相似的工藝形成。因此，第一接觸插塞722和第二接觸插塞724可在PMOS區(qū)和NMOS區(qū)中分別形成為具有彼此實質(zhì)上共面并且其上無凹坑的頂表面。
第一接觸插塞722可包括第一金屬圖案712和第一阻擋圖案702(覆蓋第一金屬圖案712的底部和側(cè)壁)。第二接觸插塞724可包括第二金屬圖案714和第二阻擋圖案704(覆蓋第二金屬圖案714的底部和側(cè)壁)。第一金屬圖案712和第二金屬圖案714中的每一個可由例如鎢、銅、鋁等的金屬形成，并且第一阻擋圖案702和第二阻擋圖案704中的每一個可由例如氮化鈦、氮化鉭等的金屬氮化物或者例如鈦、鉭等的金屬形成。
在示例實施例中，第一接觸插塞722和第二接觸插塞724中的每一個可與第一柵極結(jié)構(gòu)662和第二柵極結(jié)構(gòu)664的側(cè)壁中的每一個上的第一柵極間隔件562和第二柵極間隔件564中的每一個自對齊。
可通過部分地去除第一絕緣夾層680和絕緣層610形成的用于分別形成第一接觸插塞722和第二接觸插塞724的第一接觸孔和第二接觸孔可分別將第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的頂表面暴露出來，并且可在第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的暴露的頂表面上形成金屬層并對其進(jìn)行熱處理?？扇コ饘賹拥奈捶磻?yīng)部分以分別在第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604上形成第一金屬硅化物圖案692和第二金屬硅化物圖案694。例如，金屬層可由鈷、鎳、鈦、等形成。
參照圖42B和圖43B，還可分別在第一接觸插塞722和第二接觸插塞724上形成第一封蓋圖案725和第二封蓋圖案727。
在示例實施例中，第一封蓋圖案725和第二封蓋圖案727可分別形成在第一金屬圖案712和第二金屬圖案714上。第一封蓋圖案725和第二封蓋圖案727中的每一個可由例如，鈷、釕、鎢、鈷鎢磷等的金屬或金屬合金形成。
參照圖44A和圖45A，與圖20相似，用作PMOS區(qū)的第一區(qū)I中的第一接觸插塞722的頂表面的第一高度H1可比用作NMOS區(qū)的第二區(qū)II中的第二接觸插塞724的頂表面的第二高度H2低第一差值D1。在示例實施例中，第二高度H2可低于第一高度H1，并且第二高度H2可等于或大于第一高度H1的約80％。也就是說，第一高度H1與第二高度H2之間的第一差值D1可等于或小于第二高度H2的約20％。
參照圖44B和圖45B，與圖33B和圖34B相似，第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的頂表面可具有彼此不同的高度，因此分別接觸第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的頂表面的第一接觸插塞722和第二接觸插塞724的底部可具有彼此不同的高度。
在當(dāng)前實施例中，將從第二源極/漏極層604的頂表面至第一接觸插塞722和第二接觸插塞724的頂表面的距離分別定義為第一高度H1和第二高度H2。
第一高度H1與第二高度H2之間的第一差值D1可等于或小于第二高度H2的約20％，第二高度H2可等于或大于第一高度H1的約80％。
參照圖46，可在第一絕緣夾層680以及第一接觸插塞722和第二接觸插塞724上形成蝕刻停止層720，并且可執(zhí)行與參照圖13所示的工藝實質(zhì)上相同或相似的工藝。
因此，可在蝕刻停止層720上形成抗蝕圖案730，并且可在蝕刻停止層720上形成第二絕緣夾層740以覆蓋抗蝕圖案730。
例如，蝕刻停止層720可由例如氮化硅、氮氧化硅、氧碳氮化硅等的氮化物形成。
參照圖47，可執(zhí)行與參照圖14至圖16描述的工藝實質(zhì)上相同或相似的工藝。
因此，第二絕緣夾層740可轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙^緣夾層圖案745。
參照圖48，可部分地去除第二絕緣夾層圖案745和其下方的蝕刻停止層720，以形成分別暴露出第一接觸插塞722和第二接觸插塞724以及抗蝕圖案730的頂表面的第三開口753和第四開口755。
參照圖49，可執(zhí)行與參照圖5描述的工藝實質(zhì)上相同或相似的工藝。
因此，阻擋層760可形成在第一接觸插塞722和第二接觸插塞724以及抗蝕圖案730的暴露的頂表面、第三開口753和第四開口755的側(cè)壁、第二絕緣夾層圖案745的頂表面上，并且金屬層770可形成在阻擋層760上以填充第三開口753和第四開口755。
參照圖50A，可執(zhí)行與參照圖6至圖8描述的工藝實質(zhì)上相同或相似的工藝。
因此，第三接觸插塞787可形成在第一接觸插塞722和第二接觸插塞724之一的頂表面上，并且第四接觸插塞789可形成在抗蝕圖案730的頂表面上。不僅形成在NMOS區(qū)II中而且形成在PMOS區(qū)I中的第三接觸插塞787和第四接觸插塞789中的每一個上可不具有凹坑。
第三接觸插塞787可包括第三金屬圖案777和覆蓋第三金屬圖案777的底部和側(cè)壁的第三阻擋圖案767，并且第四接觸插塞789可包括第四金屬圖案779和覆蓋第四金屬圖案779的底部和側(cè)壁的第四阻擋圖案769。第三金屬圖案777和第四金屬圖案779中的每一個可由例如鎢、銅、鋁等的金屬形成，并且第三阻擋圖案767和第四阻擋圖案769中的每一個可由例如氮化鈦、氮化鉭等的金屬氮化物或者例如鈦、鉭等的金屬形成。
參照圖50B，與圖42B和圖43B中的相似，可分別在第三接觸插塞787和第四接觸插塞789上形成第三封蓋圖案786和第四封蓋圖案788。
參照圖51和圖52A，與圖20中的相似，PMOS區(qū)I中的第三接觸插塞787和第四接觸插塞789的頂表面的第三高度H3可比NMOS區(qū)II中的第三接觸插塞787和第四接觸插塞789的頂表面的第四高度H4低第二差值D2。在示例實施例中，第二差值D2可等于或小于第四高度H4的約20％。例如，第三高度H3可等于或大于第四高度H4的約80％。
參照圖52B，除PMOS區(qū)I中的第三接觸插塞787和第四接觸插塞789的頂表面的第三高度H3可低于NMOS區(qū)II中的第三接觸插塞787和第四接觸插塞789的頂表面的第四高度H4之外，與圖44B和圖45B中的相似，第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的頂表面可具有彼此不同的高度。因此，分別接觸第一源極/漏極層602和第二源極/漏極層604的頂表面的第一接觸插塞722和第二接觸插塞724的底部可具有彼此不同的高度。
參照圖53A，可在第二絕緣夾層圖案745以及第三接觸插塞787和第四接觸插塞789上形成第三絕緣夾層790，并且布線820可穿過第三絕緣夾層790形成，以完成半導(dǎo)體裝置。
例如，第三絕緣夾層790可由氧化硅形成?？商鎿Q地，第三絕緣夾層790可由低k介電材料(例如，摻碳氧化硅(SiCOH)或者摻氟氧化硅(F-SiO2))、多孔氧化硅、自旋有機聚合物或者無機聚合物(例如，氫倍半硅氧烷(HSSQ)、甲基倍半硅氧烷(MSSQ))等形成。
布線820可包括第五金屬圖案810和覆蓋第五金屬圖案810的底部和側(cè)壁的第五阻擋圖案800。第五金屬圖案810可由例如銅、鋁、鎢等的金屬形成，并且第五阻擋圖案800可由例如氮化鈦、氮化鉭等的金屬氮化物或者例如鈦、鉭等的金屬形成。
參照圖53B，與圖42B和圖43B中的相似，還可在布線820上形成第五封蓋圖案830。
通過總結(jié)和回顧的方式，可在將漿料噴灑至拋光墊上的同時通過將晶圓按壓至拋光墊上并且旋轉(zhuǎn)晶圓來執(zhí)行CMP工藝。在執(zhí)行CMP工藝之后，可利用去離子水清潔拋光墊以去除拋光墊中的殘留物。在清潔處理中，鎢接觸插塞的一部分可被去除而形成凹坑，并且包括該鎢接觸插塞的半導(dǎo)體裝置會具有差的可靠性。
實施例可提供一種形成具有良好的可靠性的插塞的方法。
實施例可提供一種制造具有良好的可靠性的半導(dǎo)體裝置的方法。
實施例可提供一種用于制造具有良好的可靠性的半導(dǎo)體裝置的拋光室。
實施例可提供一種具有良好的可靠性的半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)示例實施例，在可通過CMP工藝形成的金屬插塞上可不形成凹坑，因此包括該金屬插塞的半導(dǎo)體裝置可具有提高的可靠性。
以上半導(dǎo)體裝置及其制造方法可應(yīng)用于包括接觸插塞和/或布線的各種存儲器裝置及其制造方法。例如，半導(dǎo)體裝置可應(yīng)用于諸如中央處理單元(CPU)、主處理單元(MPU)或者應(yīng)用處理器(AP)等的邏輯裝置的接觸插塞和/或布線。另外，半導(dǎo)體裝置可應(yīng)用于諸如DRAM裝置或者SRAM裝置的易失性存儲器裝置的接觸插塞和/或布線，或者諸如閃速存儲器裝置、PRAM裝置、MRAM裝置、RRAM裝置等的非易失性存儲器裝置的接觸插塞和/或布線等。
本文公開了示例實施例，雖然采用了特定術(shù)語，但是應(yīng)該僅按照一般和描述性含義而不是為了限制的目的使用和解釋它們。在一些情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員之一應(yīng)該清楚，除非另外明確地指示不是這樣，否則隨著本申請的提交，結(jié)合特定實施例描述的特征、特性和/或元件可單獨使用或者與結(jié)合其它實施例描述的特征、特性和/或元件結(jié)合使用。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可作出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
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