半導體裝置的製造方法與流程
2023-08-06 19:41:06
本發明涉及一種集成電路的製造方法，且特別涉及一種具有溝槽切口的半導體的製造方法。
背景技術：
半導體集成電路(integrated circuit；IC)工業已經歷快速成長。IC設計及材料的技術進步已產生數代IC，其中每一代具有與上一代相比的更小及更複雜的電路。在IC演進過程中，功能性密度(亦即，單位晶片面積的互連裝置的數目)通常已增加，同時幾何學尺寸(亦即，使用製造工藝可生成的最小元件(或接線))已減小。
通常，此按比例縮減的過程藉由提高生產效率且降低關聯成本來提供益處。此按比例縮減亦已增加IC處理及製造的複雜性。為實現這些進步，IC處理及製造需要類似的發展。當諸如金屬-氧化物-半導體場效電晶體(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor；MOSFET)的半導體裝置經由各技術節點按比例縮減時，促進電晶體與其他裝置之間布線的導電接線及關聯介電材料的互連在IC性能中起重要作用。儘管製造IC裝置的現有方法通常已滿足其期望的目的，但未在各個方面完全令人滿意。舉例而言，在IC裝置的製造期間，形成溝槽且隨後將溝槽切割至子溝槽時出現了挑戰。
技術實現要素：
本發明提供許多製造半導體裝置的不同實施例，這些實施例提供優於現有方法的一或更多個改良。在一實施例中，用於製造半導體裝置的方法包括在材料層上方形成硬質遮罩(HM)堆疊。HM堆疊包括安置於材料層上方的第一HM層、安置於第一HM層上方的第二HM層、安置於第二HM層上方的第三HM層以及安置於第三HM層上方的第四HM層。方法亦包括在第四HM層中形成第一溝槽，在第一溝槽中形成第一間隔墊，移除與第一間隔墊相鄰的第四HM層以形成第 二溝槽，藉由使用第三HM層作為蝕刻終止層移除第一間隔墊的至少一部分以形成切口，移除由第一溝槽、第二溝槽及切口所曝露的第三HM層及第二HM層的一部分以分別形成延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口。方法亦包括在延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口中形成第二間隔墊，移除第二HM層的另一部分以形成第三溝槽，且分別移除由延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽、延伸的切口及第三溝槽所曝露的第一HM層的一部分。
在另一實施例中，方法包括在材料層上方形成硬質遮罩(HM)堆疊。HM堆疊包括安置於材料層上方的第一HM層、安置於第一HM層上方的第二HM層、安置於第二HM層上方的第三HM層以及安置於第三HM層上方的第四HM層。方法亦包括在第四HM層中形成第一溝槽，沿著第一溝槽的側壁形成第一間隔墊，在第四HM層中形成第二溝槽以使得第一間隔墊安置在第一溝槽與第二溝槽之間，且藉由使用第三HM層作為蝕刻終止層在第一溝槽與第二溝槽之間切割第一間隔墊以形成切口。
在另一實施例中，裝置包括在材料層上方形成第一硬質遮罩(HM)，在第一HM層上方形成第二HM層。第二HM層具有與第一HM層相比的不同蝕刻選擇性。方法亦包括在第二HM層上方形成第三HM層。第三HM層具有與第二HM層相比的不同蝕刻選擇性。方法亦包括在第三HM層上方形成第四HM層。第四HM層具有與第三HM層不同的蝕刻選擇性。方法亦包括在第四HM層中形成多個第一溝槽，沿著多個第一溝槽的側壁形成第一間隔墊，在第四HM層中形成第二溝槽，藉由使用第三HM層作為蝕刻終止層切割第一間隔墊的一者以形成切口，經由多個第一溝槽、第二溝槽及切口蝕刻第二HM層以分別形成延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口。方法亦包括沿著延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口的側壁形成第二間隔墊，在兩個相鄰的第二間隔墊之間蝕刻第二HM層以形成第三溝槽，經由延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及第三溝槽蝕刻第一HM層以形成圖案化第一HM層，且藉由使用圖案化第一HM層作為蝕刻遮罩來蝕刻材料層。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
附圖說明
當結合隨附的附圖閱讀時，自以下詳細描述將很好地理解本發明的態樣。應注意，根據工業中的標準實務，附圖中各特徵並非按比例繪製。事實上，出於論述清晰的目的，可任意增加或減小圖示特徵的尺寸。
圖1根據一些實施例，用於製造半導體裝置的方法的示意流程圖；
圖2根據一些實施例的半導體裝置的示意橫截面視圖；
圖3A、圖4A、圖4C、圖5A、圖6A、圖7A、圖7C、圖8A、圖9A、圖9C、圖10A、圖11A、圖12A、圖13A、圖14A、圖14C、圖15A、圖15C及圖16A根據一些實施例的半導體裝置的示意頂部視圖；
圖3B、圖4B、圖4D、圖5B、圖6B、圖7B、圖7D、圖8B、圖9B、圖9D、圖10B、圖11B、圖12B、圖13B、圖14B、圖14D、圖15B、圖15D及圖16B根據一些實施例，分別沿著圖3A、圖4A、圖4C、圖5A、圖6A、圖7A、圖7C、圖8A、圖9A、圖9C、圖10A、圖11A、圖12A、圖13A、圖14A、圖14C、圖15A、圖15C及圖16A中的線A-A的半導體裝置的示意橫截面視圖。
其中，附圖標記
100 方法
102 步驟
104 步驟
106 步驟
108 步驟
110 步驟
112 步驟
114 步驟
116 步驟
118 步驟
120 步驟
122 步驟
124 步驟
126 步驟
128 步驟
130 步驟
200 半導體裝置
210 基板
220 材料層
300 硬質遮罩(hard mask；HM)堆疊
310 第一HM層
310' 圖案化第一HM層
320 第二HM層
330 第三HM層
340 第四HM層
405 第一底部層(bottom layer；BL)
406 第一中間層(middle layer；ML)
410 第一圖案化抗蝕層
415 第一接線式開口
420 第一溝槽
420' 延伸的第一溝槽
420」 進一步延伸的第一溝槽
430 第一側壁間隔墊
430' 延伸的第一側壁間隔墊
505 第二BL層
506 第二ML層
510 第二圖案化抗蝕層
515 第二接線式開口
520 第二溝槽
520' 延伸的第二溝槽
520」 進一步延伸的第二溝槽
530 第一接線式特徵
530' 延伸的第一接線式特徵
530A 第一接線式特徵
530AA 第一子接線式特徵
530AA' 延伸的第一接線式特徵
530AB 第一子接線式特徵
530AB' 延伸的第一接線式特徵
602 無
605 第三BL層
606 第三ML層
610 第三圖案化抗蝕層
615 第一切口開口
620 第一切口
620' 延伸的第一切口
740 第二側壁間隔墊
805 第四BL層
806 第四ML層
810 第四圖案化抗蝕層
815 第二切口開口
820 第二切口
825 第三溝槽
825' 延伸的第三溝槽
825AA 第三溝槽
825AA' 延伸的第三溝槽
825AB 第三溝槽
825AB' 延伸的第三溝槽
A-A 線A-A
X X軸
Y Y軸
具體實施方式
以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以便實施本發明的不同特徵。下文描述組件及排列的特定實例以簡化本發明。當然，這些實例僅為示例且並不意欲為限制性。舉例而言，以下描述中在第二特徵上方或第二特徵上形成第 一特徵可包括以直接接觸形成第一特徵及第二特徵的實施例，且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵及第二特徵可不處於直接接觸的實施例。另外，本發明可在各實例中重複元件符號及/或字母。此重複出於簡明性及清晰的目的，且本身並不指示所論述的各實施例及/或配置之間的關係。
進一步地，為了便於描述，本文可使用空間相對性術語(諸如「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及類似者)來描述諸圖中所圖示一個元件或特徵與另一元件(或多個元件)或特徵(或多個特徵)的關係。除了諸圖所描繪的定向外，空間相對性術語意欲包含使用或操作中裝置的不同定向。設備可經其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且因此可同樣解讀本文所使用的空間相對性描述詞。
圖1根據一些實施例的製造一或更多個半導體裝置的方法100的流程圖。下文請參看圖2至圖16B中所示的半導體裝置200以詳細了解將於後詳細論述的方法100。
參閱圖1及圖2，方法100於步驟102處開始，此步驟為在基板210上方形成材料層220且在材料層220上方形成硬質遮罩(hard mask；HM)堆疊300。基板210可為塊體矽基板。或者，基板210可包含諸如晶態結構的矽(silicon；Si)或鍺(germanium；Ge)的基本半導體；諸如鍺化矽(silicon germanium；SiGe)、碳化矽(silicon carbide；SiC)、砷化鎵(gallium arsenic；GaAs)、磷化鎵(gallium phosphide；GaP)、磷化銦(indium phosphide；InP)、砷化銦(indium arsenide；InAs)及/或銻化銦(indium antimonide；InSb)的合成半導體；或上述的組合。基板210亦可能包括絕緣體上矽(silicon-on-insulator；SOI)基板。SOI基板是使用注氧分離(separation by implantation of oxygen；SIMOX)、晶圓黏接及/或其他適宜的方法製造。
一些示範性基板210亦包括絕緣體層。絕緣體層包含任何適宜的材料，包括氧化矽、藍寶石及/或上述的組合。示範性絕緣體層可為氧化埋層(buried oxide layer；BOX)。絕緣體是由任何適宜的工藝形成，諸如注入(例如，SIMOX)、氧化、沉積及/或其他適宜工藝。在一些示範性半導體裝置200中，絕緣體層是絕緣體上矽基板的元件(例如，層)。
基板210亦可包括由諸如離子注入及/或擴散工藝所實施的各p型摻雜區 域及/或n型摻雜區域。彼等摻雜區域包括n型阱、p型阱、輕微摻雜區域(light doped region；LDD)、摻雜源極及汲極(source and drain；S/D)，且各通道的摻雜剖面經配置以形成各集成電路(IC)裝置，諸如互補型金屬-氧化物-半導體場效電晶體(complimentary metal-oxide-semiconductor field-effect transistor；CMOSFET)、成像感測器及/或發光二極體(light emitting diode；LED)。基板210可進一步包括諸如在基板中及基板上形成的電阻器或電容器的其他功能性特徵。
基板210亦可包括各隔離特徵。隔離特徵將基板210中各裝置區域分離。隔離特徵包括使用不同處理技術形成的不同結構。舉例而言，隔離特徵可包括淺溝槽隔離(shallow trench isolation；STI)特徵。STI的形成可包括在基板210中蝕刻溝槽，且以諸如氧化矽、氮化矽或氧氮化矽的絕緣體材料填充溝槽。所填充溝槽可具有諸如由氮化矽來填充溝槽的熱氧化襯墊層的多層結構。可執行化學機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)以研磨去多餘的絕緣體材料，且平坦化隔離特徵的頂表面。
基板210亦可包括由介電層及電極層所形成的柵極堆疊。介電層可包括由適宜技術所沉積的介面層(interfacial layer；IL)及高介電常數(high-k；HK)介電層，這些適宜技術諸如化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)、原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition；PVD)、熱氧化、上述技術的組合或其他適宜的技術。電極層可包括諸如由ALD、PVD、CVD及/或其他適宜工藝所形成的金屬層、襯墊層、溼化層及黏著層的單層或多層。
基板210亦可包括多個層間介電(inter-level dielectric；ILD)層及導電特徵，經整合以形成經配置以將各p型及n型摻雜區域與其他功能性特徵(諸如柵電極)耦接的互連結構，從而生成功能性集成電路。
材料層220可包括諸如氧化矽、氮化矽或氧氮化矽、低介電常數介電材料及/或其他適宜材料的介電層。HM堆疊300分別包括第一HM層310、第二HM層320、第三HM層330及第四HM層340。HM堆疊330可包括氧化矽、氮化矽、氮氧化物、碳化矽、氧化鈦、氮化鈦、氧化鉭、氮化鉭及/或任何適宜的材料。在本實施例中，為在後續蝕刻工藝期間實現蝕刻選擇性，第二HM層320可包括與第一HM層310不同的材料，第三HM層330可包括與第二 HM層320不同的材料，且第四HM層340可包括與第三HM層330不同的材料。在一實施例中，第一HM層310及第三HM層330包括氮化鈦，同時第二HM層320及第四HM層340包括氮化矽。一個或多個的層220、層310、層320、層330、層340可由適宜的技術沉積於上方，諸如CVD、ALD、PVD、熱氧化、上述技術的組合或其他適宜的技術。
在本實施例中，多個特徵(例如溝槽)在材料層220中形成。一般來說，藉由於材料層220上方形成硬質遮罩(HM)層來在材料層220中形成溝槽，然後圖案化HM層，且隨後經由圖案化的HM層蝕刻材料層220。溝槽通常具有所需的各種長度。尤其當裝置尺寸按比例縮減時。一般來說，經執行以將一個溝槽切割至兩個子溝槽的程序被稱作形成切口。然而，當形成切口時，在HM層上將工藝引起的缺陷降至最低是具有難度的。在本實施例中，方法100在形成切口時，將HM層300上的工藝引起的的傷害降至最低。
參閱圖1、圖3A及圖3B，方法100進行步驟104，此步驟為在第四HM層340上方形成第一圖案化抗蝕層410。第一圖案化抗蝕層410界定沿著第一方向(亦即，垂直於X軸的Y軸方向)的多個第一接線式開口415。第四HM層340的相應部分是曝露於第一接線式開口415中。在一些實施例中，第一圖案化抗蝕層410是藉由使用三層材料的第一微影術工藝(三層微影術)形成。此三層為第一底部層(bottom layer；BL)405，第一中間層(middle layer；ML)406，及第一抗蝕層410。在後續蝕刻工藝中，第一BL層405保護第四HM層340。在一些實施例中，第一BL層405包括不含矽的有機聚合物。第一ML層406可包括經設計以從第一BL層405提供蝕刻選擇性的含矽層。在一些實施例中，第一ML層406亦經設計以充當在微影術曝光工藝期間降低反射的底部抗反射塗層，從而增加成像對比度且增強成像解析度。第一BL層405沉積於第四HM層340上方，第一ML層406沉積於BL層405上方，而抗蝕層410則沉積於第一ML層406上方。
第一抗蝕層410藉由第一微影術工藝圖案化，以在其中界定第一接線式開口415。示範性微影術工藝可包括形成光阻劑層，藉由微影術曝光工藝以曝露光阻劑層，執行後曝光烘烤工藝，且顯影光阻劑層以形成圖案化抗蝕層。
參閱圖1、圖4A及圖4B，方法100進行步驟106，此步驟為經第一接線式開口415蝕刻第一ML層406、第一BL層405及第四HM層340，以在第 四HM層340中形成第一溝槽420。蝕刻工藝可包括溼式蝕刻、乾式蝕刻及/或上述的組合。例如，乾式蝕刻工藝可實施含氟氣體(例如，CF4、SF6、CH2F2、CHF3及/或C2F6)，含氯氣體(例如，Cl2、CHCl3、CCl4及/或BCl3)，含溴氣體(例如，HBr及/或CHBr3)，含碘氣體，其他適宜氣體及/或等離子體，及/或上述的組合。蝕刻工藝可包括多步驟蝕刻，以獲得選擇性、可撓性蝕刻及所需蝕刻剖面。在一些實施例中，蝕刻工藝經選擇在實質上未蝕刻第三HM層330的情況下，選擇性地蝕刻第一ML層406、第一BL層405及第四HM層340。如先前已提及，在具有充分蝕刻選擇性的情況下，第三HM層330作為蝕刻終止層改進了蝕刻工藝視窗及剖面控制。如圖4C及圖4D所示，在形成第一溝槽420之後，藉由諸如溼剝離及/或等離子體灰化的另一蝕刻工藝將第一圖案化抗蝕層410、第一ML層406及第一BL層405的剩餘部分移除。
參閱圖1、圖5A及圖5B，方法100進行步驟108，此步驟為沿第一溝槽420的側壁形成第一側壁間隔墊430。在本實施例中，第一側壁間隔墊430包括與第四HM層340不同的材料，以在後續蝕刻期間實現蝕刻選擇性。第一側壁間隔墊430可藉由在第一溝槽420上方沉積間隔墊層而形成，且接著藉由間隔墊蝕刻以各向異性地蝕刻間隔墊層。間隔墊層可包括氧化矽、氮化矽、氮氧化物、碳化矽、氧化鈦、氮化鈦、氧化鉭、氮化鉭及/或任何適宜的材料。間隔墊層可藉由CVD、ALD、PVD及/或其他適宜的技術沉積。在一實施例中，間隔墊層是藉由ALD沉積，以沿著第一溝槽420的側壁實現合適的薄膜覆蓋。在一實施例中，間隔墊層是藉由各向異性乾式蝕刻進行蝕刻，以形成垂直剖面。
參閱圖1、圖6A及圖6B，方法100進行步驟110，此步驟為在第四HM層340上方、包括在第一溝槽420上方形成第二圖案化抗蝕層510。第二圖案化抗蝕層510界定平行於第一溝槽420的第二接線式開口515。第四HM層340的一部分是定位在兩個相鄰的第一溝槽420之間，且在第二接線式開口515內對準。在一些實施例中，第二圖案化抗蝕層510是藉由第二個三層微影術形成。此三層包括第二BL層505、第二ML層506及第二抗蝕層510。第二個三層微影術在許多方面類似於結合圖3A及圖3B的上文所論述的第一個三層微影術，包括其中所論述的材料。
參閱圖1、圖7A及圖7B，方法100進行步驟112，此步驟為經第二接線式開口515蝕刻第二ML層506、第二BL層505及第四HM層340，以在第 四HM層340中形成第二溝槽520。蝕刻工藝在許多方面類似於結合圖4A-圖4B的上文所論述的蝕刻工藝。如圖7C及圖7D所示，在形成第二溝槽520之後，藉由諸如溼剝離及/或等離子體灰化的另一蝕刻工藝將第二圖案化抗蝕層510、第二ML層506及第二BL層505的剩餘部分移除。結果是，由第一溝槽420與第二溝槽520共用的第一側壁間隔墊430，沿著第一方向(亦即，垂直於X軸的Y軸方向)及相互平行地形成第一接線式特徵530。
參閱圖1、圖8A及圖8B，方法100進行步驟114，此步驟為在第四HM層340及第一接線式特徵530上方形成第三圖案化抗蝕層610。第三圖案化抗蝕層610界定第一切口開口615，第一切口開口615與指定的第一接線式特徵530重疊，現將其標記為元件符號530A。在一些實施例中，第三圖案化抗蝕層610藉由第三個三層微影術形成。此三層包括第三BL層605、第三ML層606及第三抗蝕層610。第三個三層微影術在許多方面類似於結合圖3A及圖3B的上文所論述的第一個三層微影術，包括其中所論述的材料。
參閱圖1、圖9A及圖9B，方法100進行步驟116，此步驟為經第一切口開口615蝕刻第三ML層406、第三BL層605及第一接線式特徵530A的一部分以形成第一切口620。蝕刻工藝可包括溼式蝕刻、乾式蝕刻及/或上述的組合。在一些實施例中，蝕刻工藝經選擇在實質上未蝕刻第三HM層330的情況下，選擇性地蝕刻第一接線式特徵530，以使得第三HM層330作為蝕刻終止層。因此，藉由第三HM層330的保護，在形成第一切口620期間，第二HM層320及第一HM層310保持未受損。對於第一HM層310所重要的是，此HM層是將界定於材料層220上方形成的特徵，在形成第一切口620的蝕刻工藝期間，將諸如非均衡厚度損耗的工藝引起的損傷降至最低。
如圖9C及圖9D所示，在形成第一切口620之後，藉由諸如溼剝離及/或等離子體灰化將第三圖案化抗蝕層610、第三ML層606及第三BL層605的剩餘部分移除。結果是，第一接線式特徵530A被切割成兩個第一子接線式特徵530AA及530AB。
參閱圖1、圖10A及圖10B，方法100進行步驟118，此步驟為使用第一側壁間隔墊430及第四HM層340作為蝕刻遮罩，將第一溝槽420及第二溝槽520以及第一切口620延伸至第二HM層320。在具有第一側壁間隔墊430的情況下，延伸的第一溝槽420』形成了與第一溝槽420相比的較小寬度。在第一 側壁間隔墊430下方的第二HM層320的部分保持未受損，且其形成延伸的第一側壁間隔墊430』(分別包括延伸的第一接線式特徵530』、530AA』及530AB』)。第二溝槽520延伸至經延伸的第二溝槽520』，且第一切口620延伸至經延伸的第一切口620』。
蝕刻工藝可包括溼式蝕刻、乾式蝕刻及/或上述的組合。在本實施例中，蝕刻工藝經選擇在實質上未蝕刻第一側壁間隔墊430、第四HM層340及第一HM層310的情況下，選擇性地蝕刻第三HM層330及第二HM層320。結果是，第一HM層310作為蝕刻終止層改進蝕刻工藝視窗及剖面控制。
參閱圖1、圖11A及圖11B，方法100進行步驟120，此步驟為移除第四HM層340及第三HM層330及第一側壁間隔墊430的剩餘部分。蝕刻工藝可包括溼式蝕刻、乾式蝕刻及/或上述的組合。在一些實施例中，蝕刻工藝經選擇在實質上未蝕刻第二HM層320及第一HM層310的情況下，選擇性地移除第四HM層340及第三HM層330，以及第一側壁間隔墊430。結果是，在第二HM層320中形成延伸的第一溝槽420』、延伸的第二溝槽520』、延伸的第一側壁間隔墊430』(包括延伸的第一接線式特徵530』、530AA』及530AB』)及延伸的第一切口620』。
參閱圖1、圖12A及圖12B，方法100進行步驟122，此步驟為沿著延伸的第一溝槽420'及延伸的第二溝槽520'的側壁，包括沿著延伸的第一間隔墊430'的側壁形成第二側壁間隔墊740。在本實施例中，第二側壁間隔墊740經形成以使得延伸的第一切口620』亦由第二側壁間隔墊740填充。在一些實施例中，第二側壁間隔墊740經形成以在許多方面類似於結合第5A圖及第5B圖的上文所論述的第一側壁間隔墊430。在本實施例中，第二側壁間隔墊740包括與第二HM層320不同的材料，以實現在後續蝕刻期間的蝕刻選擇性。
參閱圖1、圖13A及圖13B，方法100進行步驟124，此步驟為在第一HM層310、第二HM層320及第二側壁間隔墊740的上方形成第四圖案化抗蝕層810。第四圖案化抗蝕層810界定第二切口開口815。在本實施例中，第二切口開口815具有矩形形狀，以使得延伸的第一接線式特徵530』、530AA』及530AB』、延伸的第一切口620』在第二切口開口815內對準。另外，第二切口開口815的邊緣沿著第一方向(亦即，垂直於X軸的Y軸方向)對準於第二側壁間隔墊740的中間。
在一些實施例中，第四圖案化抗蝕層810是由第四個三層微影術形成。此三層為第四BL層805、第四ML層806及第四抗蝕層810。第四個三層微影術在許多方面類似於結合圖3A及圖3B的上文所論述的第一個三層微影術，包括其中所論述的材料。
參閱圖1、圖14A及圖14B，方法100進行步驟126，此步驟為經第二切口開口815蝕刻延伸的第一接線式特徵530』、530AA』及530AB』(由第二HM層320製成)，以在第二切口820內分別形成第三溝槽825、825AA及825AB。蝕刻工藝可包括溼式蝕刻、乾式蝕刻及/或上述的組合。在一些實施例中，蝕刻工藝經選擇在實質上未蝕刻第二側壁間隔墊740及第一HM層310的情況下，選擇性地蝕刻第二HM層320，以使得第二間隔墊740作為子蝕刻遮罩且第一HM層310作為蝕刻終止層。由第二側壁間隔墊740所填充的延伸的第一切口620』在蝕刻工藝期間保持未受損。
如圖14C及圖14D所示，在形成第二切口820之後，藉由諸如溼剝離及/或等離子體灰化的另一蝕刻工藝將第四圖案化抗蝕層810、第四ML層806及第四BL層805的剩餘部分移除。結果是，第一HM層310在延伸的第一溝槽420』、延伸的第二溝槽520』，以及第三溝槽825、825AA及825AB內曝露。
參閱圖1、圖15A及圖15B，方法100進行步驟128，此步驟為蝕刻曝露的第一HM層310以將延伸的第一溝槽420』、延伸的第二溝槽520』及第三溝槽825、825AA及825AB延伸至第一HM層310。結果是，延伸的第一溝槽420』延伸至進一步延伸的第一溝槽420」，延伸的第二溝槽520進一步延伸形成進一步延伸的第二溝槽520」，且第三溝槽825、825AA及825AB分別延伸至延伸的第三溝槽825』、825AA』及825AB』。蝕刻工藝可包括溼式蝕刻、乾式蝕刻及/或上述的組合。在一些實施例中，蝕刻工藝經選擇在實質上未蝕刻第二HM層320及第二側壁間隔墊740的情況下，選擇性地蝕刻HM層310。結果是，第二HM層320及第二側壁間隔墊740作為蝕刻遮罩。
如圖15C及圖15D所示，在蝕刻曝露的第一HM層310之後，藉由諸如溼剝離及/或等離子體灰化的另一蝕刻工藝將第二HM層320及第二側壁間隔墊740移除。結果是，進一步延伸的第一溝槽420」、進一步延伸的第二溝槽520」以及第三溝槽825』、825AA』及825AB』轉移至第一HM層310，以形成圖案化第一HM層310』。如圖所示，延伸的第三溝槽825AA』對準於延伸的第三 溝槽825AB』且被延伸的第一切口620』分離開。
參閱圖1、圖16A及圖16B，方法100進行步驟130，此步驟為使用圖案化第一HM層310』作為蝕刻遮罩來蝕刻材料層220，以將進一步延伸的第一溝槽420」、進一步延伸的第二溝槽520」以及延伸的第三溝槽825』、825AA』及825AB』轉移至材料層220。蝕刻工藝可包括溼式蝕刻、乾式蝕刻及/或上述的組合。
額外步驟可提供於方法100之前、期間及之後，且對於方法100的額外實施例，所描述步驟的一些可被替換、剔除及/或來回移動。在不脫離本發明的精神及範疇的情況下，可呈現其他替代方法或實施例。
基於上文可見，本發明提供形成溝槽切口的方法。此方法使用硬質遮罩堆疊以在頂部兩個HM層形成切口，且避免底部HM層曝露於形成溝槽切口的蝕刻工藝。此方法論證由改進工藝視窗控制形成溝槽及溝槽切口的穩固工藝。
本發明提供許多製造半導體裝置的不同實施例，這些實施例提供優於現有方法的一或更多個改良。在一實施例中，用於製造半導體裝置的方法包括在材料層上方形成硬質遮罩(HM)堆疊。HM堆疊包括安置於材料層上方的第一HM層、安置於第一HM層上方的第二HM層、安置於第二HM層上方的第三HM層以及安置於第三HM層上方的第四HM層。方法亦包括在第四HM層中形成第一溝槽，在第一溝槽中形成第一間隔墊，移除與第一間隔墊相鄰的第四HM層以形成第二溝槽，藉由使用第三HM層作為蝕刻終止層移除第一間隔墊的至少一部分以形成切口，移除由第一溝槽、第二溝槽及切口所曝露的第三HM層及第二HM層的一部分以分別形成延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口。方法亦包括在延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口中形成第二間隔墊，移除第二HM層的另一部分以形成第三溝槽，且分別移除由延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽、延伸的切口及第三溝槽所曝露的第一HM層的一部分。
在另一實施例中，方法包括在材料層上方形成硬質遮罩(HM)堆疊。HM堆疊包括安置於材料層上方的第一HM層、安置於第一HM層上方的第二HM層、安置於第二HM層上方的第三HM層以及安置於第三HM層上方的第四HM層。方法亦包括在第四HM層中形成第一溝槽，沿著第一溝槽的側壁形成第一間隔墊，在第四HM層中形成第二溝槽以使得第一間隔墊安置在第一溝槽 與第二溝槽之間，且藉由使用第三HM層作為蝕刻終止層在第一溝槽與第二溝槽之間切割第一間隔墊以形成切口。
在另一實施例中，裝置包括在材料層上方形成第一硬質遮罩(HM)，在第一HM層上方形成第二HM層。第二HM層具有與第一HM層相比的不同蝕刻選擇性。方法亦包括在第二HM層上方形成第三HM層。第三HM層具有與第二HM層相比的不同蝕刻選擇性。方法亦包括在第三HM層上方形成第四HM層。第四HM層具有與第三HM層不同的蝕刻選擇性。方法亦包括在第四HM層中形成多個第一溝槽，沿著多個第一溝槽的側壁形成第一間隔墊，在第四HM層中形成第二溝槽，藉由使用第三HM層作為蝕刻終止層切割第一間隔墊的一者以形成切口，經由多個第一溝槽、第二溝槽及切口蝕刻第二HM層以分別形成延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口。方法亦包括沿著延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及延伸的切口的側壁形成第二間隔墊，在兩個相鄰的第二間隔墊之間蝕刻第二HM層以形成第三溝槽，經由延伸的第一溝槽、延伸的第二溝槽及第三溝槽蝕刻第一HM層以形成圖案化第一HM層，且藉由使用圖案化第一HM層作為蝕刻遮罩來蝕刻材料層。
上文概述若干實施例的特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本發明的態樣。熟習此項技術者應了解，可輕易使用本發明作為設計或修改其他工藝及結構的基礎，以便實施本文所介紹的實施例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本發明的精神及範疇，且可在不脫離本發明的精神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。