本揭露內(nèi)容是關(guān)于半導(dǎo)體裝置，特別是半導(dǎo)體裝置的柵極置換制程。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體集成電路(ic)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了指數(shù)級成長。在ic材料和設(shè)計技術(shù)上的進(jìn)展，造就了一代又一代越發(fā)縮小和復(fù)雜電路的ic。在ic演化的歷程中，功能密度(如，晶片單位面積上互連裝置的數(shù)目)逐漸地增加，而幾何尺寸(如：使用的制程所能創(chuàng)造的最小組件(或線路))則減小。這樣的尺寸微縮的過程，一般有益于增加生產(chǎn)效率和降低相關(guān)的成本。如此的尺寸縮小亦增加了處理和制造ic上的復(fù)雜度，而且對于要實現(xiàn)這些進(jìn)展，也需要在ic處理和制造上得到類似的發(fā)展。

在ic設(shè)計中實現(xiàn)的一個進(jìn)展是將典型的多晶硅柵極以金屬柵極取代，用以在縮小特征尺寸時改良裝置的性能。一形成金屬柵極電極的制程稱為柵極-置換或是“柵極-后(gate-last)”制程，其是經(jīng)由置換多晶硅柵極“后”，才制造金屬柵極電極。這使得后續(xù)制程的數(shù)目減少，包括高溫制程，其是在形成最終柵極之后執(zhí)行。然而，實施這等ic制造程序具有挑戰(zhàn)性，特別是在進(jìn)階的制程世代中，縮小ic特征，諸如20納米(nm)，16nm，和更小于此的世代。例如，ic的不同區(qū)域可能有不同的柵極長度，和/或在柵極形成和柵極以金屬柵極置換之間，其經(jīng)歷不同的制造步驟。在ic的不同區(qū)域中，將多晶硅柵極之間維持在一致的高度是很具挑戰(zhàn)性的。多晶硅柵極高度上的變異，會對于后續(xù)的柵極置換制程引發(fā)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一示例的觀點中，本揭露內(nèi)容是針對于形成半導(dǎo)體裝置的一方法。此方法包含提供一前驅(qū)物，其具有基板和位于基板上的柵極堆疊。柵極堆疊的各者包含一電極層、一硬罩層(hm)層在電極層上，和一第二hm層在第一hm層上。此方法更進(jìn)一步地包含沉積一介電層在基板和柵極堆疊上，且填充介于柵極堆疊之間的空間。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第一化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)制程，以部分地移除介電層；并且執(zhí)行一蝕刻制程，以移除第二hm層，和部分地移除介電層，借以暴露第一hm層。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二cmp制程直到至少部分地移除第一hm層。

在另一示例的觀點中，本揭露內(nèi)容是針對于形成半導(dǎo)體裝置的一方法。此方法包含提供一前驅(qū)物，其具有基板和位于基板上的柵極堆疊，其中柵極堆疊的各者包含一電極層、一硬罩層(hm)層在電極層上，和一第二hm層在第一hm層上。此方法更進(jìn)一步地包含沉積一蝕刻停止層(esl)在基板上并且覆蓋柵極堆疊的上部和側(cè)壁，且沉積一層間介電層(ild)在esl上，并且填充介于柵極堆疊之間的空間。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第一化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)制程，以部分地移除ild層；執(zhí)行干蝕刻制程以部分地移除esl、ild層，和第二hm層，借以暴露第一hm層。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二cmp制程直到至少部分地移除第一hm層。

在另一示例的觀點中，本揭露內(nèi)容是針對于形成半導(dǎo)體裝置的一方法。此方法包含提供一前驅(qū)物，其具有基板和位于基板上的柵極堆疊。柵極堆疊的各者包含一復(fù)合多層、一氮化物硬罩層(hm)層在此復(fù)合多層上，和一氧化物hm層在氮化物hm層上。此方法更進(jìn)一步地包含形成一蝕刻停止層(esl)在柵極堆疊的上部和側(cè)壁。此esl包含氮化物。此方法更進(jìn)一步地包含沉積一層間介電層(ild)，其覆蓋esl和柵極堆疊，并且填充介于柵極堆疊之間的空間。此ild層包含氧化物。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第一化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)制程，以部分地移除至少此esl，此ild層，和此氧化物hm層；在執(zhí)行第一蝕刻制程之后，此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二蝕刻制程，以選擇性調(diào)適來蝕刻此ild層和此氧化物hm層，而此氮化物hm層維持基本上不變的，借以暴露此氮化物hm層。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二cmp制程，以選擇性地移除此氮化物hm層，而此ild層維持基本上不變的。

附圖說明

當(dāng)與所附附圖一起閱讀時，本揭露內(nèi)容可自以下詳細(xì)的描述而得到最好的理解。要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)做法，各個特征并不按尺寸繪制，而僅用來說明目的。事實上，為了清楚地討論，各個特征的尺寸可任意地增加或減小。

附圖圖1是根據(jù)本揭露內(nèi)容的各不同的觀點，形成半導(dǎo)體裝置的方法的流程圖；

附圖圖2和圖3是根據(jù)一些實施例，在附圖圖1中的方法的一些步驟的實施例；

附圖圖4、5、6、7、8、9、10、13、14是根據(jù)一實施例，和根據(jù)附圖圖1的方法，繪示形成目標(biāo)半導(dǎo)體裝置的剖面圖；

附圖圖11和圖12是根據(jù)一實施例，和根據(jù)附圖圖1的方法，繪示形成目標(biāo)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的俯視圖。

具體實施方式

以下的揭露內(nèi)容提供許多不同的實施例或示例，以實現(xiàn)所提供標(biāo)的的不同特征。為了簡化本揭露內(nèi)容，成分和配置的不同示例如后描述。這些當(dāng)然僅是示例，目的不在于限制。例如，在描述中提及，形成第一特征，其高于或在第二特征之上，之后可能包括實施例，其中形成第一和第二特征其為直接接觸，也可能包括實施例，其中額外的特征可能形成在第一和第二特征之間，因此第一和第二特征不是直接接觸。此外，在各不同的示例中，本揭露內(nèi)容可能重復(fù)標(biāo)號和/或字母。這樣的重復(fù)目的在于簡化和清楚，并不指稱在所討論的各實施例和/或配置之間有關(guān)系存在。

更進(jìn)一步地，空間上的相關(guān)用語，諸如“下”、“低于”、“較低”、“高于”、“上方”，和類似者，在此使用以易于描述在所繪示的附圖中，一元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系?？臻g上的相關(guān)用語目的在于，除了描繪于附圖中的方位以外，包含使用或操作中的裝置的不同位向。這些設(shè)施可能是不同的位向(旋轉(zhuǎn)90度或其他位向)，而在此使用的空間上的相關(guān)用語可據(jù)此解釋。

參看附圖圖1，其中所示是根據(jù)本揭露內(nèi)容的各不同觀點，形成半導(dǎo)體裝置的方法10。如后將討論，此裝置將經(jīng)歷柵極置換制程，以最終(金屬)柵極置換典型的多晶硅柵極。方法10的一些實施例中的一個目標(biāo)，是為提供在被置換前具有一致性高度的柵極，因而消除或減少典型“柵極-后”制程的問題，諸如晶粒內(nèi)柵極高度裝載問題，和不完全的多-切問題。方法10是一示例，目的不在于限制本揭露內(nèi)容在申請專利范圍所明確列舉的事項。對于此方法的額外的實施例，可提供額外的操作于方法10之前、之中、之后，而且所描述的一些操作可以取代、刪除，或移位。方法10描述如后，連結(jié)以附圖圖4至圖14，其為根據(jù)本揭露內(nèi)容的各觀點，裝置100的剖面圖和俯視圖。

所示的裝置100，可能是為一ic或其一部分，于制造過程中的中間物裝置，其可能包含靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體(sram)和/或其他邏輯電路，被動元件，諸如電阻、電容、誘導(dǎo)器，和主動元件，諸如p-型場效晶體管(pfet)、n-型fet(nfet)，金屬-氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(mosfet)，互補(bǔ)式金屬-氧化物半導(dǎo)體(cmos)晶體管，雙極型晶體管，高電壓晶體管、高頻率晶體管，其他記憶單元，和其組合。更進(jìn)一步地，晶體管可能是多-柵極晶體管，諸如finfets。

在操作12，方法10(圖1)提供此裝置100的前驅(qū)物。為了便于討論，此前驅(qū)物也稱為裝置100。參看附圖圖4，裝置100包含基板102，和柵極堆疊104其沉積于基板102之上。在本實施例中，基板102是硅晶基板。另擇地，基板102可能包含另一個元素半導(dǎo)體，諸如鍺；化合物半導(dǎo)體，包含碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦，和/或銻化銦；合金半導(dǎo)體包含sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp，和/或gainasp；或其組合。在又另擇者，基板102是絕緣層上覆半導(dǎo)體(soi)。即使未附圖，基板102可能包含由隔離特征所分隔的主動區(qū)域。例如，主動區(qū)域可能是n-型摻雜主動區(qū)域和/或p-型摻雜主動區(qū)域，且可能是平面型主動區(qū)域和/或非平面型主動區(qū)域(如：鰭式)。此隔離特征可能是淺溝槽隔離(sti)特征、場氧化物、局部硅氧化(locos)，和/或其他合適的結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步地，基板102可能包含磊晶特征。

在所示的實施例中，柵極堆疊104的各者包含電極層106，第一硬罩(hm)層108于電極層106之上，和第二hm層110于第一hm層108之上。在一實施例中，電極層106包含多晶硅。形成電極層106可能由合適的沉積制程，例如低壓化學(xué)氣相沉積(lpcvd)和等離子促進(jìn)cvd(pecvd)。在一實施例中，第一hm層108包括介電材料其包含氮化物，例如氮化硅或氮氧化硅；且第二hm層110包括介電材料其包含氧化物，例如氧化硅。例如，形成氮化硅hm層108可能經(jīng)由cvd，其使用化合物包括：六氯乙硅烷(hcd或si2cl6)、二氯硅烷(dcs或sih2cl2)、雙第三丁基胺基硅烷(bis(tertiarybutylamino)silane)(btbas或c8h22n2si)和乙硅烷(ds或si2h6)。例如，可經(jīng)由熱氧化，形成氧化硅hm層110。在各實施例中，第一hm層108和第二hm層110包含不同的介電材料。第一和第二hm層的各者，108和110，其形成可經(jīng)由合適的沉積方法，諸如化學(xué)氧化、熱氧化、原子層沉積(ald)、化學(xué)氣相沉積(cvd)、和/或其他合適的方法。柵極堆疊104可能包含其他的分層，例如介于電極層106和基板102之間的介面層。

在實施例中，柵極堆疊104的各層，可能首先沉積為基板102上的毯覆層，之后圖案化，利用包含一個或多個光刻程序和一個或多個蝕刻程序的制程。典型的光刻制程包含涂覆光阻層在目標(biāo)層上，軟烤此光阻層，和使用遮罩(光罩)向此光阻層暴露輻射。光刻制程更進(jìn)一步地包含曝光后烘烤，顯影，和硬烤，借以移除光阻層的部分，且留下與遮罩元件同樣的圖案化光阻層。遮罩元件提供各個開口，經(jīng)由這些開口，利用干蝕刻、濕蝕刻，或其他合適的蝕刻方法，蝕刻此目標(biāo)層。例如，干蝕刻制程可能使用含氧氣體，含氟氣體(如，cf4、sf6、ch2f2、chf3，和/或c2f6)，含氯氣體(如，cl2、chcl3、ccl4，和/或bcl3)，含溴氣體(如，hbr和/或chbr3)，含碘氣體，其他合適的氣體和/或等離子，和/或其組合。例如，濕蝕刻制程可能包含蝕刻在稀釋的氫氟酸(dhf)；氫氧化鉀(koh)溶液；氨；含氫氟酸(hf)的溶液，硝酸(hno3)，和/或醋酸(ch3cooh)；或其他合適的濕蝕刻劑。在一實施例中，對于蝕刻第一和第二hm層，110和108，利用光阻作為遮罩元件。隨后，對于蝕刻電極層106，利用第一和第二hm層，110和108，作為遮罩元件。此一個或多個蝕刻制程移除目標(biāo)層的部分，使得柵極堆疊104立于基板102上。

雖然未圖示，裝置100可能更進(jìn)一步地包含柵極間隔物在柵極堆疊104的側(cè)壁上。例如，柵極間隔物可能包含介電材料，例如氧化硅、氮化硅，或氮氧化硅，且可能經(jīng)由一個或多個沉積和反蝕刻技術(shù)形成。

柵極堆疊104可能形成在基板102的不同范圍或區(qū)域。在所示的實施例中，形成柵極堆疊在基板區(qū)域102a、102b、102c，和102d。在附圖圖4至圖14所示的在每一個區(qū)域中，基板區(qū)域的數(shù)目和柵極堆疊的數(shù)目，這是為了簡化和易于理解，并不必要限制實施例于任何裝置的型式、任何裝置的數(shù)目、任何區(qū)域的數(shù)目，或任何結(jié)構(gòu)或區(qū)域的配置。對于形成不同的裝置型式，例如sram裝置或邏輯裝置，可利用不同的基板區(qū)域102a-d。在不同基板區(qū)域的柵極堆疊104可能具有沿著“x”方向的不同圖案化的間距和/或不同圖案化的寬度。例如在圖4中所示，相較于基板區(qū)域102c的柵極堆疊，在基板區(qū)域102b的柵極堆疊104具有較窄的圖案化的寬度和較小的圖案化的間距。在一實施例中，基板區(qū)域102b是為了形成sram單元，而基板區(qū)域102c是為了形成輸入/輸出(io)單元。

仍然參看附圖圖4，在一些實施例中，柵極堆疊104可能具有沿著“z”方向的不同高度。具體而言，hm層110的高度(或厚度)可能在不同的基板區(qū)域間有變異。例如，在基板區(qū)域102a的柵極堆疊104具有高度h1，h1小于在基板區(qū)域102b的柵極堆疊104的高度h2，h2小于在基板區(qū)域102c的柵極堆疊104的高度h3。再一次而言，在附圖圖4的高度h1、h2、h3，是為了說明的目的。在柵極高度的差異可能肇因于不同的因素。例如，對于蝕刻電極層106，當(dāng)利用hm層110和108作為遮罩元件，蝕刻劑在裝置100的表面上不平均地分布，原因在于圖案化的密度、圖案化的寬度、和/或圖案化的間距之間的變異。因此，hm層110可能在某些區(qū)域耗蝕地較多(如，區(qū)域102a)，在某些區(qū)域耗蝕地較少(如，區(qū)域102d)。其他的示例，一些基板區(qū)域，相較于其他基板區(qū)域，在形成柵極堆疊104后可能進(jìn)行較多的制造過程。例如，一些基板區(qū)域，可能在其中的源極/漏極區(qū)域進(jìn)行磊晶成長制程，且此磊晶成長制程可能是n-型磊晶或p-型磊晶。在這些額外的制造過程中，hm層110可能不平均地耗蝕。

在柵極置換制程，hm層110和108須要被移除，以暴露要置換的電極層106。然而，對于典型的柵極置換制程，不同的柵極高度帶來了挑戰(zhàn)。例如，在典型的柵極置換制程中，柵極層106可能在基板區(qū)域102a過度地蝕刻，和/或hm層108在基板區(qū)域102d不完全地蝕刻，留下介電質(zhì)殘留物在電極層106的上部。對于后續(xù)的置換制程，電極層106的過度蝕刻，和hm層108未足的蝕刻，二者皆會造成問題。本揭露內(nèi)容的一個目標(biāo)是完全地移除hm層110和108，和提供具有一致高度的電極層106，以讓后續(xù)置換制程容易進(jìn)行。

參看附圖圖1，在操作14，方法10形成蝕刻停止層(esl)112在基板102和柵極堆疊104上。參看附圖圖5，形成esl112在柵極堆疊104的上部和側(cè)壁表面，以及基板102的上表面。在一實施例中，形成esl112至具有保形的橫截面剖面(在“x-z”平面)。在一替換性的實施例中，esl112不具有保形的橫截面剖面。在一實施例中，esl112包含一氮化物，其可能相同或不同于第一hm層108的氮化物。形成esl可能經(jīng)由cvd、pecvd、ald，或其他合適的沉積技術(shù)。在一些實施例中，esl112是選擇性的，如：方法10，可能略過操作14，而從操作12進(jìn)行至操作16。

在操作16，方法10(圖1)沉積一層間介電(ild)層在基板102、柵極堆疊104、esl112之上。參看附圖圖6，ild層114覆蓋各個結(jié)構(gòu)，包含柵極堆疊104和esl112，且填充基板102上的各結(jié)構(gòu)之間的空間。在一實施例中，ild層114包含氧化物，例如四乙基正硅酸鹽氧化物，未摻雜硅酸鹽玻璃、摻雜硅氧化物，諸如硼磷硅玻璃、融合硅玻璃、磷硅玻璃、硼摻雜硅玻璃，或其他合適的氧化物材料。沉積ild層114可能經(jīng)由pecvd制程，可流式cvd(fcvd)制程，或其他合適的沉積技術(shù)。例如，fcvd制程可能包含沉積一可流動的材料(例如液態(tài)化合物)在基板102上，以填充各結(jié)構(gòu)之間的空間，且經(jīng)由合適的技術(shù)，例如退火，將可流動的材料轉(zhuǎn)變成固態(tài)的材料。ild層114可能具有或不具有如沉積般的平坦上表面。

在操作18，方法10(圖1)執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)制程116，以部分地移除ild層114。參看附圖圖7，在此實施例中，cmp制程116部分地移除ild層114直到暴露esl112的上表面，借以將裝置100的上表面平坦化。在一實施例中，利用esl112作為cmp制程116的終止點。對于沒有esl112包含在裝置100中的實施例，可利用第二hm層110作為cmp制程116的終止點。例如，cmp制程116可能運(yùn)用cmp研磨液在ild層114上，之后研磨拋光裝置100，直至原位探測到終止點(此esl112)。在一些實施例中，cmp研磨液可懸浮在溫和的蝕刻劑中，例如氫氧化鉀或氫氧化銨。cmp研磨液可能包含硝酸鐵、過氧化物、碘酸鉀、氨、氧化硅、氧化鋁，和/或其他可用的研磨液材料。在一些實施例中，cmp研磨液可能包含有機(jī)添加劑以在cmp制程116之后，提供較好的構(gòu)形。

在操作20，方法10(圖1)蝕刻ild層114，esl112，和第二hm層110以暴露第一hm層108。在一實施例中，操作20包含第一蝕刻118(操作26)，后隨第二蝕刻(操作28)，如在附圖圖2、圖8、圖9所繪示。

同時參看附圖圖2和圖8，對于ild層114、esl112、第二hm層110的材料，第一蝕刻118(操作26)沒有蝕刻選擇性，或是低選擇性。換言之，第一蝕刻118以同樣的速度蝕刻(或移除)ild層114、esl112、第二hm層110。因此，裝置100的上表面，在第一蝕刻118過程中，仍然大約是平坦的。在此實施例中，由計時器控制第一蝕刻制程118的持續(xù)，計時器的設(shè)定是根據(jù)第二hm層110和esl112的厚度，且是同樣的蝕刻速率，因而第一蝕刻118剛好停止在第一hm層108暴露前。如附圖圖8所繪示，在一實施例中，第二hm層110的薄層仍然位于第一hm層108上。在另一實施例中，第一蝕刻118完全地移除第二hm層110，且也輕微地蝕刻第一hm層108。比較在附圖圖7和圖8中的裝置100，在執(zhí)行第一蝕刻118之前，即使柵極堆疊104在不同的區(qū)域a至d具有不同的高度(圖7)，在完成第一蝕刻118之后，現(xiàn)在它們具有幾乎一致的高度(圖8)。

同時參看附圖圖2和圖9，完成第一蝕刻118之后，裝置100進(jìn)行第二蝕刻120(操作28)。第二蝕刻120使用不同于第一蝕刻118的蝕刻劑。第二蝕刻，對于ild層114和第二hm層110，是高度選擇性的。換言之，第二蝕刻120移除ild層114和第二hm層110，以較高的速率，相較于移除esl112和第一hm層108。因此，第二hm層110完全地移除，ild層114部分地移除，esl112和第一hm層108保持基本上不變的(雖然也可能移除一些少量的esl112和第一hm層108)。在一實施例中，由終止點探測控制第二蝕刻制程118的持續(xù)?！敖K止點探測”探測一元件，例如氮化物，其被包含入第一hm層108，但不在第二hm層110和ild層114。當(dāng)完成第二蝕刻120，暴露第一hm層108和部分的esl112，如附圖圖9所示。圖9顯示裝置100的上表面是不平均的，esl112和第一hm層108高于ild114。附圖圖9更進(jìn)一步地顯示，在此實施例中，esl112高于第一hm層108。在各實施例中，根據(jù)在第二蝕刻120中，蝕刻此二層面的選擇性，第一hm層108可能高于或低于esl112，或是它們可能位于大約相同的水平面。

在一實施例中，第一蝕刻118和第二蝕刻120二者皆是干蝕刻制程。干蝕刻制程可能使用含氧氣體，含氟氣體(如，cf4、sf6、ch2f2、chf3，和/或c2f6)，含氯氣體(如，cl2、chcl3、ccl4，和/或bcl3)，含溴氣體(如，hbr和/或chbr3)，含碘氣體，其他合適的氣體和/或等離子，和/或其組合。在更進(jìn)一步的實施例中，執(zhí)行第一蝕刻118和第二蝕刻120二者皆在同樣的干蝕刻制程處理室。例如，供應(yīng)制程處理室第一蝕刻氣體(或氣體混合物)，其對于ild層114、esl112、第二hm層108的材料，不具蝕刻選擇性，或是具有低的蝕刻選擇性。以第一蝕刻氣體執(zhí)行第一蝕刻118，持續(xù)時間如上述討論。之后，第一蝕刻氣體轉(zhuǎn)換成第二蝕刻氣體(或氣體混合物)，其對于ild層114、esl112、第二hm層108的材料，具有高度選擇性。以第二蝕刻氣體執(zhí)行第二蝕刻120，持續(xù)時間如上述討論。

在一實施例中，方法10(圖1)可能執(zhí)行一退火制程以促進(jìn)操作20后續(xù)的ild層114的品質(zhì)。

在操作22，方法10(圖1)執(zhí)行第二cmp制程122直到至少部分地移除第一hm層108。參看圖10，在此揭露內(nèi)容，cmp制程122完全地移除第一hm層108，借以暴露電極層106。cmp制程122亦部分地移除esl112，借以平坦化裝置100的上表面。在一實施例中，cmp制程122運(yùn)用cmp研磨液，其對于esl112和第一hm層108具有選擇性。換言之，在cmp制程122的拋光或研磨期間，移除esl112和第一hm層108以相較于移除ild層114高的速率。在一實施例中，后續(xù)可能執(zhí)行一清潔制程，以移除任何cmv殘留物。例如，清潔制程可能使用去離子水(diw)。

參看圖10，在操作18、20、22之后，所提供的裝置100具有一平坦的上表面，且電極層106具有一致的高度，沒有過蝕刻，且沒有來自hm層108/110的殘留物。這對于后續(xù)的柵極置換制程是好的基礎(chǔ)。

在操作24，方法10(圖1)執(zhí)行更進(jìn)一步的制程，以制造最終的ic裝置。在此實施例中，操作24包含一個或多個步驟，其以最終柵極堆疊置換電極層106。操作24的一實施例顯示于圖3，其包含操作30，后隨操作32。在操作30，方法10切割電極層106的至少一些部分，成為多個電極片段。這稱為“切多”步驟，在操作32，方法10以最終柵極堆疊置換電極和電極片段。操作30和32結(jié)合附圖圖11至圖14，簡短地討論如下。

附圖圖11顯示操作22之后，裝置100的俯視圖(在“x-y”平面)。參看圖11，電極層106包含多個長條型(電極106)，其方向?qū)挾仍凇皒”方向，長度在“y”方向。電極106的各者由esl112圍繞在它的側(cè)壁表面上。操作30的“切多”步驟可能包含光刻和蝕刻制程。例如，光刻制程形成一遮罩元件(如：一圖案化的光阻)其覆蓋電極106的部分且暴露電極106的其余部分。蝕刻制程經(jīng)由遮罩元件，蝕刻電極106的暴露部分，因此把電極切成片段。附圖圖12繪示“切多”步驟的結(jié)果。參看附圖圖12，在區(qū)域102a和102b內(nèi)的電極106的各者，被切成由空隙124所分隔的二片段106’。在一實施例中，空隙124后續(xù)以隔離材料填充，以電性隔離這些片段。在實施例中，在任何區(qū)域102a至d的電極106可能被切成兩個或多個片段。在更先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點，例如16nm或更小的節(jié)點，經(jīng)由使用一個光罩形成規(guī)律的圖案，并且利用另一光罩切割此規(guī)律的圖案，此“切多”步驟有助于達(dá)成較高的裝置密度。根據(jù)本揭露內(nèi)容的實施例制備的電極106，特別適合“切多”步驟，因為它們具有一致的高度，并且不含氧化物和氮化物的殘留物于它們的上表面(圖10)。根據(jù)傳統(tǒng)方法所制備的電極可能具有氧化物和氮化物的殘留物在它們的上表面。結(jié)果為電極在“切多”步驟可能無法完全切割和分離。

在操作32，以最終柵極堆疊置換電極106和電極片段106’(一起稱為106”)。這可能涉及一個或多個蝕刻和沉積制程。例如，一個或多個蝕刻制程移除電極106，以形成開口126(圖13)，并且一個或多個沉積制程，形成最終柵極堆疊128于開口126內(nèi)(圖14)。在一示例中，最終柵極堆疊128包含一介面層，一柵極介電層，一功函數(shù)金屬層，和一金屬填充層。介面層可能包含介電材料，例如氧化硅或氮氧化硅，形成可能經(jīng)由化學(xué)氧化、熱氧化、ald、cvd，和/或其他合適的介電質(zhì)。柵極介電層可能包含高-k介電材料，例如氧化鉿、氧化鋯、氧化鑭、氧化鈦、氧化釔、氧化鍶，其他合適的金屬-氧化物，或其組合。形成柵極介電層可能經(jīng)由ald和/或其他合適的方法。功函數(shù)金屬層可能為p-型或n-型功函數(shù)層。p-型功函數(shù)層包含具有足夠大的有效功函數(shù)的金屬，例如氮化鈦、氮化鉭、釕、鉬、鎢，或其組合。n-型功函數(shù)層包含具有足夠低的有效功函數(shù)的金屬，例如鈦、鋁、碳化鉭、氮碳化鉭、氮硅化鉭，或其組合。功函數(shù)層可能包含多個層面，且沉積可通過cvd、pvd，和/或其他合適的制程。金屬填充層可能包含鋁、鎢、鈷、銅，和/或其他合適的材料。形成金屬填充層可能經(jīng)由cvd、pvd、電鍍，和/或其他合適的制程。

操作24可能包含更進(jìn)一步的步驟，例如形成源極/漏極/柵極接觸點和形成金屬互連，以完成裝置100的制造。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法包含提供一前驅(qū)物，其具有基板和位于基板上的柵極堆疊。柵極堆疊的各者包含一電極層、一硬罩層(hm)層在電極層上，和一第二hm層在第一hm層上。此方法更進(jìn)一步地包含沉積一介電層在基板和柵極堆疊上，且填充介于柵極堆疊之間的空間。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第一化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)制程，以部分地移除介電層；并且執(zhí)行一蝕刻制程，以移除第二hm層，和部分地移除介電層，借以暴露第一hm層。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二cmp制程直到至少部分地移除第一hm層。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法還包含其中的電極層包含晶硅，第一hm層包含一氮化物，第二hm層包含一氧化物，以及第一介電層包含另一氧化物。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法更進(jìn)一步包含在沉積該第一介電層前，形成一蝕刻停止層(esl)在該柵極堆疊的上部和側(cè)壁，其中利用該esl作為該第一cmp制程的終止點。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的蝕刻制程包含第一蝕刻，后隨第二蝕刻。對于介電層、第二hm層、esl層的材料，第一蝕刻具有一低的蝕刻選擇性。第二蝕刻選擇性地移除介電層和第二hm層，而在第二蝕刻中，第一hm層維持基本上不變。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法中的第一蝕刻和第二蝕刻二者皆是干蝕刻。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法還包含，執(zhí)行第一蝕刻和第二蝕刻于同樣的制程處理室。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法還包含，藉一計時器控制該第一蝕刻，通過探測一元件其被包在在第一hm層但不在第二hm層和介電層，以控制第二蝕刻。

在一些實施例中，形成本導(dǎo)體裝置的方法還包含其中第二cmp制程運(yùn)用研磨液其選擇性地調(diào)諧，以移除第一hm層，而介電層維持基本上不變的。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法還包含提供一前驅(qū)物，其具有基板和位于基板上的柵極堆疊，其中柵極堆疊的各者包含一電極層、一硬罩層(hm)層在電極層上，和一第二hm層在第一hm層上。此方法更進(jìn)一步地包含沉積一蝕刻停止層(esl)在基板上并且覆蓋柵極堆疊的上部和側(cè)壁，且沉積一層間介電層(ild)在esl上，并且填充介于柵極堆疊之間的空間。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第一化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)制程，以部分地移除ild層；執(zhí)行干蝕刻制程以部分地移除esl、ild層，和第二hm層，借以暴露第一hm層。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二cmp制程直到至少部分地移除第一hm層。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法更進(jìn)一步包含，其中干蝕刻制程包含第一蝕刻，后隨第二蝕刻。第一蝕刻以大約同樣的速率，移除ild層和第二hm層。第二蝕刻以一相較于移除第一hm層為高的速率移除ild層和第二hm層。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法更進(jìn)一步包含，其中在第一hm層暴露之前，第一蝕刻轉(zhuǎn)換至第二蝕刻。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置的方法，更進(jìn)一步包含，其中第二cmp制程運(yùn)用研磨液，其移除第一hm層以高于移除ild層的速率。

在一些實施例中，形成本導(dǎo)體裝置的方法更進(jìn)一步地包含，在柵極堆疊的一者內(nèi)，切割一電極層至多個片段。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置方法，包含提供一前驅(qū)物，其具有基板和位于基板上的柵極堆疊。柵極堆疊的各者包含一復(fù)合多層、一氮化物硬罩層(hm)層在此復(fù)合多層上，和一氧化物hm層在氮化物hm層上。此方法更進(jìn)一步地包含形成一蝕刻停止層(esl)在柵極堆疊的上部和側(cè)壁。此esl包含氮化物。此方法更進(jìn)一步地包含沉積一層間介電層(ild)，其覆蓋esl和柵極堆疊，并且填充介于柵極堆疊之間的空間。此ild層包含氧化物。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第一化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)制程，以部分地移除至少此esl，此ild層，和此氧化物hm層；在執(zhí)行第一蝕刻制程之后，此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二蝕刻制程，以選擇性調(diào)適來蝕刻此ild層和此氧化物hm層，而此氮化物hm層維持基本上不變的，借以暴露此氮化物hm層。此方法更進(jìn)一步地包含執(zhí)行一第二cmp制程，以選擇性地移除此氮化物hm層，而此ild層維持基本上不變的。

在一些實施例中，形成半導(dǎo)體裝置方法更進(jìn)一步包含，在柵極堆疊的一者切割一合多層成為多重的復(fù)合多片段。

雖然目的不在于限制，本揭露內(nèi)容的一個或多個實施例提供許多對于半導(dǎo)體裝置和其形成的益處。本揭露內(nèi)容的一實施例使用一制造流程，其包含一cmp制程、一干蝕刻制程、和另一個cmp制程，以在柵極置換前，完全地移除復(fù)合多層上的硬罩層。該等制程產(chǎn)生此復(fù)合多層的近乎一致的高度。這提供了對于后續(xù)柵極置換一個良好的基礎(chǔ)。在更先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點中，本揭露內(nèi)容可以容易地與現(xiàn)有的制造過程整合。

上述內(nèi)容列出數(shù)個實施例的特征，所以本領(lǐng)域具通常知識者可更能理解本揭露內(nèi)容的觀點。本領(lǐng)域具通常知識者應(yīng)體會他們可快速地利用本揭露內(nèi)容作為設(shè)計和修改其他制程的基礎(chǔ)，以實現(xiàn)與在此介紹的實施例中的相同目的，或是獲得同樣的優(yōu)點。本領(lǐng)域具通常知識者亦應(yīng)理解該等相應(yīng)的建構(gòu)并不背離本揭露內(nèi)容的精神和范圍，并且他們可做各式變化、取代、改造而不背離本揭露內(nèi)容的精神和范圍。