[发明专利]半导体装置的形成方法

说明书

本发明实施例涉及半导体装置的形成方法，说明具有可调栅极高度与有效电容的装置的制作方法。方法包括形成第一金属栅极堆叠于半导体基板的虚置区中，且第一金属栅极堆叠包括第一功函数金属层；形成第二金属栅极堆叠于半导体基板的主动装置区中，第二金属栅极堆叠包括第二功函数金属层，且第一功函数金属层与第二功函数金属层不同；以及采用含电荷的多个研磨纳米颗粒的研磨液进行化学机械研磨制程。含电荷的研磨纳米颗粒在主动装置区中的第一浓度与在虚置区中的第二浓度不同，造成主动装置区与虚置区中的研磨速率不同。化学机械研磨制程之后的第一金属栅极堆叠具有第一高度而第二金属栅极堆叠具有第二高度，且第一高度与第二高度不同。

技术领域

本发明实施例涉及半导体装置的形成方法，更特别涉及以化学机械研磨制程控制不同区域的栅极高度的方法。

背景技术

半导体集成电路产业已经历指数成长。集成电路材料与设计中的技术进展，使每一代的集成电路比前一代具有更小且更复杂的电路。在集成电路演进中，功能密度(比如单位芯片面积的内连线装置数目)通常随着几何尺寸(比如采用的制作制程所能产生的最小构件或线路)缩小而增加。尺寸缩小的制程通常有利于增加产能并降低相关成本。尺寸缩小亦增加制造与处理集成电路的复杂度。

举例来说，已实施高介电常数的栅极介电层与金属栅极以减少栅极漏电流、多晶硅栅极空乏、与其他尺寸持续缩小相关的问题。然而采用切割多晶硅与切割多晶硅的化学机械研磨的方法，无法调整栅极高度。此外，切割多晶硅的化学机械研磨并非最终栅极高度的决定制程，而任何栅极高度变化或负载会影响置换金属栅极的制程容许范围。在置换金属栅极制程之后，额外制程步骤会影响局部形貌。在目前越来越小的装置中改善栅极高度的调整仍面临挑战。

发明内容

本发明一实施例提供半导体装置的形成方法，包括：提供半导体基板；形成第一金属栅极堆叠于半导体基板的虚置区中，且第一金属栅极堆叠包括第一功函数金属层；形成第二金属栅极堆叠于半导体基板的主动装置区中，第二金属栅极堆叠包括第二功函数金属层，且第一功函数金属层与第二功函数金属层不同；以及采用含电荷的多个研磨纳米颗粒的研磨液进行化学机械研磨制程，其中含电荷的研磨纳米颗粒在主动装置区中的浓度与在虚置区中的浓度不同，造成主动装置区与虚置区中的研磨速率不同，且其中化学机械研磨制程之后的第一金属栅极堆叠具有第一高度而第二金属栅极堆叠具有第二高度，且第一高度与第二高度不同。

本发明另一实施例提供半导体装置的形成方法，包括：提供半导体基板；形成第一金属栅极堆叠于半导体基板的虚置区中，且第一金属栅极堆叠包括第一功函数金属层；形成第二金属栅极堆叠于半导体基板的主动装置区中，第二金属栅极堆叠包括第二功函数金属层，且第一功函数金属层与第二功函数金属层不同；以及采用含负电荷研磨纳米颗粒的研磨液进行化学机械研磨制程，其中负电荷研磨纳米颗粒在主动装置区中的浓度高于在虚置区中的浓度，使主动装置区中的移除速率较快，且其中化学机械研磨制程之后的第一金属栅极堆叠的第一高度大于第二金属栅极堆叠的第二高度。

本发明又一实施例提供的半导体装置的形成方法，包括：提供半导体基板；形成第一金属栅极堆叠于半导体基板的虚置区中，并形成第二金属栅极堆叠于半导体基板的主动装置区中；形成第一切割金属栅极于虚置区中；形成第二切割金属栅极于主动装置区中，其中第一切割金属栅极与第二切割金属栅极的组成不同；以及采用研磨液进行化学机械研磨制程，其中化学机械研磨制程之后的第一金属栅极堆叠具有第一高度而第二金属栅极堆叠具有第二高度，且第一高度与第二高度不同。

附图说明

图1是一些实施例中，形成半导体结构的方法的流程图。

图2A、图2B、图2C、及图2D是一些实施例中，半导体结构于多种制作阶段的透视图。

图3A是一些实施例中，半导体结构的上视图。

图3B是一些实施例中，半导体结构的部分上视图。

图4A是一些实施例中，半导体结构在制作制程阶段中的侧面剖视图。