在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的方法以及相關裝置的製作方法

2023-05-04 12:57:51

專利名稱：在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的方法以及相關裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及複雜半導體裝置以及此類裝置的製造，尤其涉及在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的多種方法以及具有此類柵極覆蓋層的多種裝置。
背景技術：
製造例如CPU (中央處理單元)、儲存裝置、ASIC (專用集成電路)等先進集成電路需要依據特定的電路布局及特定的流程操作在給定的晶片面積上形成大量電路組件，場效應電晶體(NM0S及PMOS電晶體)是製造此類集成電路產品中使用的一種重要類型的電路組件。場效應電晶體，無論是NMOS電晶體還是PMOS電晶體，通常由形成於半導體基板中由溝道區隔離的摻雜源極和漏極區組成。柵極絕緣層位於該溝道區上方，且導電柵極電極位於該柵極絕緣層上方。在該柵極電極施加適當的電壓使該溝道區導電，從而使電流在該源極區與該漏極區之間流動。在目前的超高密度集成電路產品中使用的電晶體的溝道長度，亦即源極區與漏極區之間的橫向間距，不斷縮小，以提升電晶體的性能以及包含此類電晶體的集成電路產品的總體功能。例如，隨著溝道長度的縮小，電晶體較前幾代電晶體具有更高的驅動電流能力以及更快的開關速度。迫於提升電晶體性能的持續壓力，裝置設計人員一直在努力縮小電晶體的溝道長度。不過，電晶體的溝道長度的不斷縮小以及該電晶體的其它特徵的尺寸的縮小導致一些特定的問題，其至少部分抵消縮小該裝置的溝道長度所獲得的優點。例如，隨著電晶體的溝道長度的縮小，相鄰晶體 管之間的間距也同樣縮小，從而限制設於相鄰電晶體之間的可用空間中的導電接觸組件(例如為電晶體提供電性連接的組件，例如接觸導孔等)的物理尺寸。由於此類導電接觸組件的橫截面積相應縮小，因此其電阻成為總體電晶體設計中的一個重要問題。而且，接觸導孔的橫截面積及其所包含材料的特性可對該些電路組件的有效電阻及總體性能產生顯著影響。另外，相鄰電晶體之間的小間距使精確定位並形成導電接觸組件於該集成電路產品上的適當位置變得更具挑戰性。例如，如導電接觸未對準，例如其部分形成於源極區及相鄰的柵極結構上，則裝置可能不會像設計的那樣工作。最壞的情況是，這樣的未對準可能形成短路，導致裝置完全失效。對於許多早期的裝置技術，大多數電晶體組件的柵極電極結構由矽基材料構成，例如二氧化矽和/或氮氧化矽柵極絕緣層結合多晶矽柵極電極。不過，隨著尺寸不斷縮小的電晶體組件的溝道長度的日益縮小，許多較新一代的裝置使用由替代材料組成的柵極電極堆疊，以避免與溝道長度縮小的電晶體中傳統矽基材料的使用關聯的短溝道效應。例如，在一些尺寸不斷縮小的電晶體組件中，溝道長度為約14至32納米，柵極電極堆疊包括高k介電/金屬電極(HK/MG)組態，以提供較此前最常用的二氧化矽/多晶矽(SiO/poly)組態顯著增強的操作特性。依據特定的總體裝置要求，數種不同的高k材料(亦即介電常數或k值約為10或更高的材料)作為HK/MG柵極電極結構中的柵極絕緣層具有不同程度的效果。例如，在一些電晶體組件設計中，高k柵極絕緣層可包括氧化鉭(Ta205)、氧化鉿(Hf02)、氧化鋯(Zr02)、氧化鈦(Ti02)、氧化鋁(A1203)、矽酸鉿(HfSiOx)等。另外，一種或多種非多晶矽金屬柵極電極材料(亦即金屬柵極堆疊)可用於HK/MG組態中，以控制電晶體的功函數。例如，該些柵極電極材料可包括一層或多層鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鈦-鋁(TiAl)、鋁(Al)、氮化鋁(A1N)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鑭等。—種用於形成具有高k/金屬柵極結構的電晶體的已知工藝方法稱作「後柵極」(gate last)或「替代柵極」技術。圖1A至ID簡單描述一種利用後柵極技術形成HK/MG替代柵極結構的已知方法。如圖1A所示，該工藝包括在由淺溝槽隔離結構11定義的主動區中的半導體基板10上方形成基本電晶體結構100。在圖1A所示的製造點，裝置100包括犧牲或虛假(dummy)柵極絕緣層12、虛假或犧牲柵極電極14、側間隙壁16、絕緣材料層17以及形成於基板10中的源極/漏極區18。可使用各種不同的材料並藉由執行各種已知技術形成裝置100的各種組件及結構。例如，犧牲柵極絕緣層12可由二氧化矽組成。犧牲柵極電極14可由多晶矽組成。側間隙壁16可由氮化矽組成。絕緣材料層17可由二氧化矽組成。源極/漏極區18可由注入的摻雜材料組成(針對NMOS裝置的N型摻雜物以及針對PMOS裝置的P型摻雜物)。藉由使用已知的掩蔽及離子注入技術而將該些摻雜材料注入基板中。當然，本領域的技術人員將意識到，出於清楚目的，附圖中未顯示電晶體100的其它特徵。例如，附圖中未顯示環狀(halo)注入區以及高性能PMOS電晶體中通常具有的不同矽鍺層或區。在圖1A所示的製造點已形成裝置100的不同結構並執行步驟序列以移除犧牲柵極電極14上方的任意材料(例如由氮化矽組成的保護柵極覆蓋層(未圖示))，從而使犧牲柵極電極14可以被移除。如圖1B所示，執行一個或多個蝕刻工藝以移除犧牲柵極電極14及犧牲柵極絕緣層12，從而定義柵極開口 20。後續將在該柵極開口中形成替代柵極結構。通常，如這裡所述，移除犧牲柵極絕緣層12作為部分替代柵極技術。不過，取決於該柵極絕緣層的構造材料，可能不會在所有的應用中都移除犧牲柵極絕緣層12。接著，如圖1C所示，在柵極開口 20中形成不同的材料層，其將構成替代柵極結構30。在一示例中，替代柵極結構30由高k柵極絕緣層30A、由金屬(例如氮化鈦層)組成的功函數調整層30B以及塊狀金屬層30C (例如鋁)組成。最後，如圖1D所示，執行化學機械拋光(chemical mechanical polishing ;CMP)工藝以移除位於柵極開口 20外部的柵極介緣層30A、功函數調整層30B以及塊狀金屬層30C，從而定義替代柵極結構30。 該替代柵極技術的一個重要方面包括在形成替代柵極結構30後，在替代柵極結構30上方形成保護介電層(未圖示)。這樣一保護層用於在後續工藝操作例如為形成至源極/漏極區18的導電接觸而執行的各種工藝操作中保護替代柵極結構30。隨著裝置尺寸的不斷縮小以及在形成至電晶體100的導電接觸中採用自對準接觸形成技術，替代柵極結構30的保護變得更加重要。過去已經採用的一種技術是利用已知的沉積技術在替代柵極結構30上方簡單形成另一材料層。不過，此類技術包括執行若干耗時的工藝操作，且可能需要硬掩模及圖案化。以當前的光刻對準能力此類技術不可行。最近，形成此類保護層的嘗試包括氧化、氮化或氟化替代柵極結構30的金屬部分。例如見美國專利公開號2011/0062501。不過，隨著裝置100的柵極長度的縮小，與構成替代柵極結構30的其它層相比，功函數調整層30B的比例變得較大。已經證明，難以藉由氧化或氮化由例如氮化鈦或氮化鉭組成的此類功函數調整層30B而形成含金屬絕緣材料。另外，氧化或氮化工藝的容許溫度常有嚴格限制，使金屬的氧化或氮化變得更加困難。氟化則難以形成足夠厚的氧化覆蓋層來保護下方的替代柵極結構30。本發明旨在提供在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的多種方法以及具有此類柵極覆蓋層的多種裝置，以解決或至少減輕上述一個或多個問題。

發明內容
下面提供本發明的簡要總結，以提供本發明的其中一些態樣的基本理解。本發明內容並非詳盡概述本發明。其並非意圖識別本發明的關鍵或重要組件或劃定本發明的範圍。其唯一目的在於提供一些簡化的概念，作為後面所討論的更詳細說明的前序。一般而言，本發明提供在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的多種方法以及具有此類柵極覆蓋層的裝置。在一示例中，本發明揭露的一種裝置包括具有凹入上表面的替代柵極結構，鄰近該替代柵極結構的側間隙壁以及位於該替代柵極結構上方的柵極覆蓋層。其中，該柵極覆蓋層的底部表面對應該替代柵極結構的該凹入上表面。本發明揭露的一種方法包括在替代柵極結構上執行第一化學機械拋光工藝以定義具有凹入上表面的拋光替代柵極結構，以及在該拋光替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層。其中，該柵極覆蓋層的底部表面對應該拋光替代柵極結構的該拋光凹入上表面。本發明揭露的另一種方法包括在由位於絕緣材料層中的側間隙壁定義的柵極開口中形成替代柵極結構；在至少該側間隙壁及該絕緣材料層上執行共同的蝕刻工藝，其中，在完成該共同的蝕刻工藝後，該側間隙壁的上表面相對該絕緣材料層的上表面凹入；執行第一化學機械拋光工藝以移除位於該絕緣材料層的該上表面上方的至少部分該替代柵極結構，從而定義拋光替代柵極結構；以及在執行該第一化學機械拋光工藝後，在該拋光替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層。


結合附圖參照下面的說明可理解本發明，該些附圖中類似的附圖標記代表類似的組件。圖1A至ID顯示利用後柵極或替代柵極方法形成半導體裝置的現有流程。圖2A至2F顯示本發明在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的流程。圖3A至3E顯示本發明在替代柵極結構上方形成形成柵極覆蓋層的另一流程。儘管這裡揭露的發明主題容許各種修改及替代形式，但附圖中以示例形式顯示其特定的實施例並在此進行詳細描述。不過，應當理解，這裡對特定實施例的說明並非意圖將本發明限於所揭露的特定形式，相反，意圖涵蓋落入由所附權利要求定義的本發明精神及範圍內的所有修改、等同及替代。
具體實施例方式下面描述本發明的不同實施例。出於清楚目的，並非實際實施中的全部特徵都描述於本說明書中。當然，應當了解，在任意此類實際實施例的開發中，必須作大量的特定實施決定以滿足開發者的特定目標，例如符合與系統相關及與商業相關的約束條件，該些約束條件因不同實施而異。而且，應當了解，此類開發努力可能複雜而耗時，但其仍然是本領域技術人員藉助本說明書所執行的常規程序。下面參照附圖描述本發明主題。附圖中示意各種結構、系統及裝置是出於解釋目的以及避免模糊本發明與本領域技術人員已知的細節。但是，本發明包括該些附圖以描述並解釋實施例。這裡所用的詞語和詞組的意思應當解釋為與相關領域技術人員對該些詞語及詞組的理解一致。這裡的術語或詞組的連貫使用並不意圖暗含特別的定義，亦即與本領域技術人員所理解的通常慣用意思不同的定義。若術語或詞組意圖具有特定意義，亦即不同於本領域技術人員所理解的意思，則此類特別定義會以直接明確地提供該術語或詞組的特定定義的定義方式明確表示於說明書中。本發明提供在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的流程以及具有此類柵極覆蓋層的裝置。在完整閱讀本申請後，本領域的技術人員很容易了解，可藉由例如NM0S、PM0S、CMOS等多種技術實施本發明的裝置，且本發明的裝置可包含於多種集成電路產品中。下面參照附圖詳細描述本發明的方法及裝置的不同實施例。應當理解，為便於揭露本發明，附圖中的各種特徵及層可能不按比例繪製。圖2A至2F顯示本發明在替代柵極結構上方形成保護覆蓋層的技術。圖2A顯示形成於半導體基板10上方處於早期 製造階段的半導體裝置200的簡單視圖。在圖2A所示的製造點，裝置200包括多個替代柵極結構202，其形成於由位於絕緣材料層206中的側間隙壁204定義的柵極開口 205中。採用與上述圖1A至ID所示的已知替代柵極技術類似的方式移除犧牲柵極絕緣層(未圖示)以及犧牲柵極電極(未圖示)，從而形成柵極開口 205。一般而言，在圖2A中，裝置200所處的製造點對應背景技術中裝置100在圖1D中所處的製造點，亦即在形成替代柵極結構之後。基板10可具有多種組態，例如所示的塊狀矽組態。基板10還可具有絕緣體上娃(silicon-on-1nsulator ;S0I)組態,其包括塊狀娃層、絕緣埋層以及主動層，其中，半導體裝置形成於該主動層之中及其上方。因此，術語基板或半導體基板應當理解為覆蓋所有形式的半導體結構。基板10還可由矽以外的材料構成。在本發明的實施例中，替代柵極結構202由高k絕緣層202A、第一金屬層202B以及第二金屬層202C組成。在更具體的示例中，第一金屬層202B可由功函數調整金屬(例如氮化鈦層)組成，而第二金屬層202C可為鋁層或鎢層等。在其它實施例中，可形成一個或多個額外的金屬層作為替代柵極結構202的一部分，不過圖中未顯示此類額外金屬層。本領域的技術人員在完整閱讀本申請後將意識到，作為替代柵極結構202 —部分的絕緣材料及金屬層可具有任意期望的架構，並由多種不同的材料組成。另外，與用於PMOS裝置的替代柵極結構202相比，用於NMOS裝置的替代柵極結構202可具有不同的材料組合。因此，替代柵極結構202的架構的特定細節以及替代柵極結構202的形成方式不應當被認為限制本發明。本發明的方法也可用於不使用高k柵極絕緣層的替代柵極結構202，不過可能在大多數應用中都使用高k柵極絕緣層。在本發明的一實施例中，當側間隙壁204與絕緣材料層206暴露於共同的蝕刻工藝時，組成側間隙壁204的材料與絕緣材料層206所使用的材料相比，具有較快的蝕刻速度。當然，由於替代柵極結構202的材料也可能暴露於該共同的蝕刻工藝中，因此應將該共同的蝕刻工藝設計為不損害替代柵極結構202的材料。在一實施例中，絕緣材料層206可由二氧化矽材料組成，例如基於TEOS的氧化物、可流動氧化物、HDP氧化物等，而側間隙壁204可由氮化矽或適於側間隙壁應用的其它介電材料構成。絕緣材料層206的厚度以及側間隙壁204的基本厚度可隨特定應用而變化。圖2B顯示執行該共同的蝕刻工藝以定義凹入側間隙壁204R以及凹入絕緣材料層206R之後的裝置200。由於側間隙壁204具有較高的蝕刻速度，因此凹入側間隙壁204R與凹入絕緣材料層206R之間具有高度差，如圖2B中的凹部208所示。換言之，側間隙壁204R的上表面204U相對凹入絕緣材料層206R的上表面206U凹入。凹部208的深度可依據側間隙壁204及絕緣材料層206所使用的材料以及蝕刻工藝而變化。在一示例中，凹部208的深度為約5至15納米。在絕緣材料層206由二氧化矽組成且側間隙壁204由氮化矽組成的特定實施例中，蝕刻工藝可為使用基於CxHyFz的化學蝕刻劑的乾式、非等向性蝕刻工藝。該化學蝕刻劑對於二氧化矽具有充分選擇性。在一實施例中，該共同的蝕刻工藝經調整以提供氮化矽與二氧化矽之間的蝕刻選擇性。蝕刻工藝的持續時間可依據架構的不同材料以及凹部208的期望深度而變化。接著，如圖2C所示，在 裝置200上執行化學機械拋光(CMP)工藝，從而定義拋光替代柵極結構202P。該CMP工藝用以移除在執行上述共同蝕刻工藝後暴露的柵極絕緣層202A、第一金屬層202B以及第二金屬層202C的多餘部分。該CMP工藝還可設計為移除至少部分初始的替代柵極結構202及側間隙壁204，以在拋光替代柵極結構202P上方定義凹部210。在一些情況下，可在該CMP工藝中使用更多或不同類型的磨料和/或化學製品以形成凹部210。在一實施例中，該CMP工藝可使至少部分該拋光替代柵極結構202P具有拋光凹入表面211。凹部210的深度及程度可依據絕緣材料層206、側間隙壁204及替代柵極結構202所使用的材料以及該CMP工藝的參數而變化。在一實施例中，凹部210的峰值深度為約5至15納米。該CMP工藝還可圓化絕緣材料層206的角落206C，如圖2C所示。然後，如圖2D所示，在裝置200上形成柵極覆蓋層212，使其過填充凹部210。在一實施例中，構成柵極覆蓋層212的材料應當能夠抵擋將要執行於絕緣材料層206上的蝕刻工藝。換言之，當在絕緣材料層206上執行蝕刻工藝時，組成柵極覆蓋層212的材料將保護下方的拋光替代柵極結構202P，下面將作詳細描述。在一些情況下，組成柵極覆蓋層212的材料可與側間隙壁204的材料相同，不過在所有的應用中並非必須。在一實施例中，柵極覆蓋層212可為藉由執行CVD (化學氣相沉積)工藝形成的厚度在約30至50納米範圍內的氮化娃層。接著，如圖2E所示，執行另一 CMP工藝以移除位於凹部210外部的柵極覆蓋層212的多餘部分，從而定義位於各拋光替代柵極結構202P上方的保護柵極覆蓋層212P。保護柵極覆蓋層212P具有拋光上表面212U以及對應拋光替代柵極結構202P的拋光凹入表面211的底部表面212S。如圖2E所示，柵極覆蓋層212P及側間隙壁204R包覆或保護拋光替代柵極結構202P。圖2F顯示執行數個工藝操作以形成裝置200的導電接觸216之後的裝置200。接觸216實質上意圖代表可形成於集成電路裝置上的任意類型的導電接觸結構。就形成導電接觸216包括形成一個或多個阻擋層而言，為不模糊本發明，圖中未顯示此類阻擋層。導電接觸216可由多種導電材料構成，例如鋁、鎢、銅等，且其可藉由傳統技術形成。例如，可利用自對準技術形成導電結構216。在該示例中，在裝置200上方形成絕緣材料層214，並利用已知的光刻工具及技術分別在絕緣材料層214、206R中形成多個開口 214A、206A。接著，執行一個或多個沉積工藝以在開口 214A、206A中形成一種或多種導電材料。接著，可執行CMP工藝以移除位於開口 214A外部的多餘導電材料，從而定義導電接觸216。在該示例中，形成導電接觸216以建立至兩拋光替代柵極結構202PP之間的基板10中的源極區或漏極區(未圖示)的電性連接。圖2F中顯示的導電接觸216稍微未對準，即部分導電接觸216形成於側間隙壁204R及部分拋光替代柵極結構202P上方。不過，柵極覆蓋層212P保護下方的拋光替代柵極結構202P免於在形成開口 214A、206A於絕緣材料層214、206的工藝中受損。圖3A至3E顯示本發明在替代柵極結構上方形成保護覆蓋層的另一技術。圖3A顯示與圖2A處於類似製造階段的裝置，亦即，已在由側間隙壁220定義的柵極開口 218中形成多個替代柵極結構202。與圖2A至2F所示的流程不同，在本流程中，當側間隙壁220與絕緣材料層206暴露於共同的蝕刻工藝時，不要求組成側間隙壁220的材料的蝕刻速度快於絕緣材料層206所使用的材料，不過如需要，可在該實施例中使用具有此類特徵的材料。更確切地說，側間隙壁220可簡單地由當執行後續蝕刻工藝以在絕緣材料層206中定義開口從而形成導電接觸時將保護拋光替代柵極結構202P的材料構成。接著，如圖3B所示，在裝置200上執行化學機械拋光(CMP)工藝，以定義多個拋光替代柵極結構202P。該CMP工藝用以移除部分柵極絕緣層202A、第一金屬層202B以及第二金屬層202C以及可能至少部分側間隙壁220，從而定義拋光柵極結構202P上方的凹部210。在一些情況下，可在該CMP工藝中使用更多或不同類型的磨料和/或化學製品，以形成凹部210。如前面所述，該CMP工藝可使至少部分拋光替代柵極結構202P具有拋光凹入表面221。凹部210的深度及程度可依據絕緣材料層206、側間隙壁220及替代柵極結構202所使用的材料以及該CMP工藝的參數而變化。在一實施例中，凹部210的峰值深度為約5至15納米。該CMP工藝還可圓化絕緣材料層206的角落206C，如圖3B所示。形成拋光替代柵極結構202P的該CMP工藝可 為獨立的CMP工藝，在執行初始CMP工藝以初始定義如圖3A所示的替代柵極結構202 (具有基本平坦的上表面)後執行；或為該初始CMP工藝的一部分，其中，可在該初始CMP工藝即將結束時修改該初始CMP工藝的工藝條件或材料，以定義如圖3B所示的拋光替代柵極結構202P。接著，如圖3C所示，在裝置200上方形成柵極覆蓋層212 (如上所述)，使其過填充凹部210。隨後，如圖3D所示，執行另一CMP工藝以移除位於凹部210外部的柵極覆蓋層212的多餘部分，從而定義位於各拋光替代柵極結構202P上方的前述保護柵極覆蓋層212P。如圖3D所示，柵極覆蓋層212P及側間隙壁220包覆或保護拋光替代柵極結構202P。圖3E顯示執行數個工藝操作以在絕緣材料層214、206中形成導電接觸216之後的裝置200，如上所述。圖3E中顯示的導電接觸216稍微未對準，亦即部分導電接觸216形成於側間隙壁220及部分拋光替代柵極結構202P上方。不過，柵極覆蓋層212P保護下方的拋光替代柵極結構202P免於在形成開口於絕緣材料層214、206的工藝中受損。由於本領域技術人員藉助這裡的教導可很容易地以不同但等同的方式修改並實施本發明，因此上述特定的實施例僅為說明性質。例如，可以不同的順序執行上述工藝步驟。而且，本發明並不限於這裡所示架構或設計的細節，而是如下面的權利要求所述。因此，顯然，可對上面揭露的特定實施例進行修改或變更，所有此類變更落入本發明的範圍及精神內。因此，本發明的保護範圍如下面的權利要求所述。
權利要求
1.一種裝置，包括: 替代柵極結構，具有凹入上表面； 側間隙壁，鄰近該替代柵極結構；以及 柵極覆蓋層，位於該替代柵極結構上方，其中，該柵極覆蓋層的底部表面對應該替代柵極結構的該凹入上表面。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該柵極覆蓋層接觸該側間隙壁。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該柵極覆蓋層的上表面為拋光表面。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該替代柵極結構的該凹入上表面為拋光表面。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該凹入上表面定義一凹部，其峰值深度在約5至15納米的範圍內。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該替代柵極結構由高k柵極絕緣層以及位於該高k柵極絕緣層上方的至少一金屬層組成。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該側間隙壁及柵極覆蓋層由氮化矽組成。
8.如權利要求7所述的裝置，進一步包括二氧化矽層，其中，該側間隙壁位於該二氧化矽層中。
9.一種裝置，包括: 替代柵極結構，具有凹入上表面，其中，該凹入上表面為拋光表面； 側間隙壁，鄰近該替代柵極結構；以及 柵極覆蓋層，位於該替代柵極結構上方，其中，該柵極覆蓋層接觸該側間隙壁，以及其中，該柵極覆蓋層的上表面為拋光表面，且該柵極覆蓋層的底部表面對應該替代柵極結構的該凹入上表面。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，該凹入上表面定義一凹部，其峰值深度在約5至15納米的範圍內。
11.如權利要求9所述的裝置，進一步包括二氧化矽層，其中，該側間隙壁位於該二氧化矽層中，以及其中，該側間隙壁及該柵極覆蓋層由氮化矽組成。
12.—種方法,包括: 執行第一化學機械拋光工藝，以定義具有凹入上表面的拋光替代柵極結構；以及在該拋光替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層，其中，該柵極覆蓋層的底部表面對應該拋光替代柵極結構的該拋光凹入上表面。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，形成該柵極覆蓋層包括: 在該拋光替代柵極結構上方形成柵極覆蓋材料層；以及 在該柵極覆蓋材料層上執行第二化學機械拋光工藝。
14.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，該第一化學機械拋光工藝獨立於用以初始定義具有基本平坦上表面的替代柵極結構的初始化學機械拋光工藝。
15.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，該第一化學機械拋光工藝是用以初始定義替代柵極結構的初始化學機械拋光工藝的一部分。
16.—種方法,包括: 在由位於絕緣材料層中的側間隙壁定義的柵極開口中形成替代柵極結構；在至少該側間隙壁及該絕緣材料層上執行共同的蝕刻工藝，其中，在完成該共同的蝕刻工藝後，該側間隙壁的上表面相對該絕緣材料層的上表面凹入； 執行第一化學機械拋光工藝，以移除位於該絕緣材料層的該上表面上方的至少部分該替代柵極結構，從而定義拋光替代柵極結構；以及 在執行該第一化學機械拋光工藝後，在該拋光替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，形成該柵極覆蓋層包括: 在該拋光替代柵極結構上方形成柵極覆蓋材料層；以及 在該柵極覆蓋材料層上執行第二化學機械拋光工藝。
18.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，該側間隙壁由氮化矽組成，且該絕緣材料層由二氧化矽組成。
19.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，利用基於CxHyFz的化學蝕刻劑執行該共同的蝕刻工藝。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，該共同的蝕刻工藝經調整而在氮化矽與二氧化矽之間提供蝕刻選擇性。
21.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，該替代柵極結構暴露於該共同的蝕刻工藝。
22.如權利要求16所述 的方法，其特徵在於，該拋光替代柵極結構具有拋光凹入上表面，且該柵極覆蓋層的底部表面對應該拋光替代柵極結構的該拋光凹入上表面。
23.—種方法,包括: 在由位於絕緣材料層中的側間隙壁定義的柵極開口中形成替代柵極結構； 在至少該側間隙壁及該絕緣材料層上執行共同的蝕刻工藝，其中，在完成該共同的蝕刻工藝後，該側間隙壁的上表面相對該絕緣材料層的上表面凹入； 執行第一化學機械拋光工藝，以移除位於該絕緣材料層的該上表面上方的至少部分該替代柵極結構，從而定義具有拋光凹入上表面的拋光替代柵極結構； 在執行該第一化學機械拋光工藝後，在該拋光替代柵極結構上方形成柵極覆蓋材料層；以及 在該柵極覆蓋材料層上執行第二化學機械拋光工藝，以定義位於該拋光替代柵極結構上方的柵極覆蓋層，其中，該柵極覆蓋層的底部表面對應該拋光替代柵極結構的該拋光凹入上表面。
24.如權利要求23所述的方法，其特徵在於，利用基於CxHyFz的化學蝕刻劑執行該共同的蝕刻工藝。
25.如權利要求23所述的方法，其特徵在於，該共同的蝕刻工藝經調整而在氮化矽與二氧化矽之間提供蝕刻選擇性。
26.如權利要求23所述的方法，其特徵在於，該側間隙壁及該柵極覆蓋層由氮化矽組成，且該絕緣材料層由二氧化矽組成。
全文摘要
本發明揭露在替代柵極結構上方形成柵極覆蓋層的方法以及相關裝置。在一示例中，本發明的裝置包括具有凹入上表面的替代柵極結構，鄰近該替代柵極結構的側間隙壁以及位於該替代柵極結構上方的柵極覆蓋層，其中，該柵極覆蓋層的底部表面對應該替代柵極結構的該凹入上表面。
文檔編號H01L29/423GK103219368SQ20131002034
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者G·格拉斯霍夫, C·拉貝爾 申請人:格羅方德半導體公司