TWI254380B - Semiconductor device and manufacturing method for the same - Google Patents

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TWI254380B TW092134166A TW92134166A TWI254380B TW I254380 B TWI254380 B TW I254380B TW 092134166 A TW092134166 A TW 092134166A TW 92134166 A TW92134166 A TW 92134166A TW I254380 B TWI254380 B TW I254380B
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Description

1254380 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領.域】 本舍明係關於一種半導體梦詈 千导體衷置及+導體裝置之製造方 法0 【先前技術】 例如，可使用日本特開平4_123 9所揭不之金屬鑲嵌式 閘極電晶體形成步驟而製造金屬閘極電晶體。 圖23 (a)〜圖23(c)係顯示以往之全屬 · 〜孟屬鑲嵌式閘極電晶體 之部份製程的剖面圖。 如圖23⑷所示’首先，在形成有作為元件分離膜之 STI(Shallow Trench Isolation： ^氧化膜33形成偽閘極34a、勵。該偽閘極州的圖中橫向 寬度係比偽閘極34a大而構成。其次，將偽閘極％、3⑽ 為光罩而將雜質植入矽基板31 ’以形成源極.汲極區域 35a 35b接著，沈積例如作為氧化膜之層間絕緣膜36， 以覆蓋偽閘極3 4 a、3 4 b。 其次，如圖23(b)所示，使用化學機械研磨（CMp: chemical Mechanical P〇lishing)將層間絕緣膜％平坦化，使偽閘極 34a、34b的表面露出。 接著，如圖23(c)所示，藉由例如化學乾餘刻（cde ··
Chemical Dry Etching)等將偽閘極34a、34b蝕刻去除，以形 成閘極溝37a、37b。之後，在閘極溝37a、37b埋入並形成 作為閘極之金屬（未圖示）。 [特許文獻1]
O:\89\89837.DOC 1254380 曰本特開平12-2945 5 7號公報 [特許文獻2] 曰本特開平4-123439號公報 但是，如圖23⑷所示，上述金屬鑲栽式閑極的形成步驟 中，偽閘極34b上的層間絕緣膜36與偽閘極34&上相比，係廣 範圍沈積。如此’ CMP中’偽閘極34b上的研磨速度比偽ς 極34a上慢，於CMP結束時，如圖23(b)所示，在偽問極州 上會產生研磨殘留36bl。如此，如圖23⑷所示，即使將偽問 極3 4 b蝕刻去除，所殘留的層間絕緣膜3 6，會形成阻擋層而無 法促進蝕刻。因此，考慮藉由更長時間進行CMp，事先確實 地去除偽閘極34b上的層間絕緣膜36i。但是，CMp時間過長 時，沒有偽閘極之圖場的層間絕緣膜36會過份拋光，導致過 薄。 為避免偽閘極34b上之研磨殘留的問題，如後述之圖24(勾 及圖24(b)所示，考慮先在CMp步驟將偽閘極上的部份層 間絕緣膜36選擇性蝕刻去除。根據該方法，如圖24(b)所示， 可使偽閘極34a上與偽閘極34b上的拋光速度為相同程度，並 可全體均等地實施拋光。因此，不會產生前述之過份拋光的 問題。但是，使用該方法時，會引起所謂的凹狀扭曲研磨問 題。以下，詳述說明之。 圖24(a)〜圖24(c)、圖25(a)及圖25(b)係由上述方法顯示金 屬鑲肷式閘極電晶體之形成程序的步驟別剖面圖。 圖中左側的區域A1係表示用以形成金屬鑲嵌式閘極電晶
O:\89\89837.DOC 1254380 體等裝置之裝置形成區域。圖中右側的區域A2係表示例 如’用以形成定位用靶或定位偏移檢查用靶之靶區域。在 此，A3係表示所謂的標記區域。該標記區域A3係指微影製 程中光罩與基板定位時，用以對應光柵（光罩）的定位用標記 或定位偏移檢查用靶形成用標記之光阻膜區域。此係於使 用有光罩之曝光時，轉印有該光罩的定位用標記等圖案之 光阻膜區域。 以下，詳述該金屬鑲嵌式閘極的形成程序。 首先，如圖24(a)所示，利用熱氧化等在事先形成有作為 元件分離膜之STI 32及定位用靶40(1 )(2)(3)等之基板31上 形、成氧化膜3 3後，沈積多晶石夕，並將其圖案化，以形成偽 閘極34a、34b。其次，將偽閘極34a、3仆作為離子植入光 罩而離子植入雜質，並使之擴散’以形成源極.汲極區域 35a、35b。接著，沈積矽氧化膜等的層間絕緣膜％，以覆 蓋偽閘極34a、34b。其次’藉由自旋式塗敷法等形成光阻 膜，並使用微影技術，形成用以選擇性㈣去除層間絕緣 膜36之光阻膜38的圖案。 進一步詳述光阻膜38之圖案形成步驟如下。 首先:將形成有應形成圖案之光罩（未圖示）與基板定位。 該定位係藉由形成於光罩之定位用標記與形成於基板叫 乾區域A2之㈣(2)等的^位而進行。在^位狀態下進行曝 光，並進—步進行顯像處理。如此，可形成用以選擇性姓 刻去除偽閘極34b上的層間絕緣膜36之光阻臈圖案。藉由曝 先及顯像處理等，在㈣心中，#然可形成對應有上述
O:\89\89837.DOC 1254380 定位用標寄的圖案之光阻膜圖案（CMP輔助光罩）39。圖26 係顯示CMP輔助光罩39的平面圖。圖26D—D線之CMP輔助 光罩39的剖面係作為圖24(勾之CMp輔助光罩39而顯示。 其次’如圖24(b)所示，使用光阻膜38，藉由RIE等各向 異性蝕刻將偽閘極34b上的層間絕緣膜36選擇性去除。此 時，當然可選擇性蝕刻標記區域A3下侧的層間絕緣膜36, 待蝕刻去除層間絕緣膜36後，露出矽基板31(或氧化膜33)。 接著，如圖24(c)所示，藉由CMP將層間絕緣膜36平坦化， 使偽閘極34a、34b的表面露出。 其次，如圖25(a)所示，將所露出的偽閘極34a、3仆蝕刻 除、去以形成向極溝42a、42b。 之後，如圖25(b)所示，將矽基板31表面所露出的氧化膜 3 0蝕刻去除後，在蝕刻去除後的矽基板3丨上形成例如氧化 物所構成之閘極絕緣膜50 ,並在閘極溝42a、42b埋入多晶 發或金屬專’以形成閘極43a、43b。 然而，上述CMP步驟（圖24(c))中，除了標記區域A3正下 方的部分矽基板31外，也可對標記區域八3周邊部之部分層 間絕緣膜36進行拋光。換言之，會導致標記區域A3周邊部 之層間絕緣膜36的圖案（膜厚）改變。此即稱作凹狀扭曲研磨 41 °當層間絕緣膜3 6的膜厚改變時，例如，於層間絕緣膜 36上幵》成別層之步驟等中，例如使用乾4〇(i)(3)等作為定位 靶時，該等靶40(1)(3)的讀取誤差會增大。若靶4〇(1)(3)等 的讀取誤差增大，則在基板上引起各層間定位偏移等的危 險性亦增加。 .
〇：\89\89837.D〇C 1254380 本發明係鑑於上述問題點而成者，其目的在於提供一種 半導體裝置及半導體裝置之製造方法，其係可減少標記區 域周邊部之層間絕緣膜的凹狀扭曲研磨。 【發明内容】 本發明之半導體裝置之製造方法，其構成係在半導體基 板上的第-區域形成第一圖案，在與前述半導體基板上的 二：域不同之區域形成第二圖案，並沈積層間絕緣膜以 覆盍别述第-及第二圖案，再於前述層間絕緣膜上形成走 阻膜，並對前述光阻膜進行步進機曝光及顯像處理，形成 ^阻圖案’以使光罩的農置圖案對應前述第一圖案，且使 前述光罩的定位用標記對應前述第二圖案，再使用前述光 阻圖案將前述第一及望-岡安^ ^ 弟一圖案上之刖述層間絕緣膜選擇性 姓刻去除’待去除前述光阻圖案後，將前述層間絕緣膜平 坦化處理’以使前述第一及第二圖案的表面露出。 導=板=明之半導體褒置之製造方法，其構成係在半 板的成區域形成偽閉極，並在前述半導體基 /域形士防止凹陷圖案，再形成層間絕緣膜以覆蓋 ^偽閘極及雨述防止凹陷圖案’在前述層間絕緣膜上形 光阻膜後’使光罩之定位用標記或 成用沪~^疋议侷移檢查用靶形 理，二用述防止凹陷圖案，再藉由曝光及顯像處 刻去除==述偽閘極上的前述層間絕緣膜選擇性# 光阻圖宰，將應丽述標記之光阻圖案，使用前述 間絕二： 及前述防止凹陷圖案上的前述層 ^ 1虫刻去除’待去除前述光阻圖案後，利用
O:\89\89837.DOC 1254380 化學機械研磨將前述層間絕緣膜平坦化，使前述偽閘極及 前述防止凹陷圖案的表面露出，再去除前述偽閘極，即構 成掩埋並形成閘極者。 再者，本發明之半導體裝置之製造方法，其構成係在半 v體基板的裝置形成區域形成偽閘極，並在前述半導體基 板的靶區域形成防止凹陷圖案，再形成第一氮化膜以覆蓋 前述偽閘極及前述防止凹陷圖案，在前述偽閘極兩側形成 含有氮化膜之側壁，並全面形成層間絕緣膜，在前述層間 矣巴緣膜上形成光阻膜後，使光罩之定位用標記或定位偏移 檢查用靶形成用標記對應前述防止凹陷圖案，再藉由曝光 及、顯像處理’ “用以將前述偽閘極上的前述層間絕緣膜 選擇性蚀刻去除之光阻圖案及對應前述標記之光阻圖案， 使：前述光阻圖案，將前述偽閘極及前述防止凹陷圖案上 的前料間絕緣膜選擇性姓刻去除，待去除前述光阻圖案 後丄將前述層間絕緣膜及前述第一氮化膜化學機械研磨， 使可述偽間極及前述防止凹陷圖案的表面露出，再去除前 述偽閘極，即構成掩埋並形成閘極者。 又’本發明之半導體裝置之製造方法，其構成係在半導 體基板的裝置形成區域形成偽閘極，並在前述半導體基板 的輕區域形成防止凹陷圖案’將前述防止凹陷圖案選擇性 制而形成圖案溝，再沈積層間絕緣膜以覆蓋前述偽閉極 =别迷防止凹陷圖案’藉由將層間絕緣膜埋人前述圖案 阻膜Γ成與光罩定位用乾，並在前述層間絕緣膜上形成光 、使光罩之疋位用標記或定位偏移檢查用乾形成用
O:\89\89837.DOC 1254380 標記對應形成於前述防止凹陷阁安 乂 陷圖案之則述靶，再藉由曝光 及顯像處理’形成用以將前述偽閘極上的前述層間絕緣膜 選擇性關去除之光阻圖案及對應前錢記之光阻圖案，、 使用前述光關案，將前述偽閉極及前述防止凹陷圖案上 的前述層間絕緣膜選擇性_去除，待去除前述光阻圖案 後，利用化膜化學機械研磨將前述層間絕緣膜平坦化，使 前述偽閘極及前述防止日陷圖案的表面冑出，$去除前述 偽閘極，即構成閘極埋入且形成於前述閘極㈣。，、月,卜 此外，本發明之半導體裝置，係具有半導體基板之半導 體裝置，該半導體基板具備形成有半導體元件之第—區 (及形成禮光罩定位_之第二區域，其構成係具備 形成於前述第-區域上之第一圖案；形成於前述第二區域 上之第二圖案·，形成於前述第__及第二圖案周圍之表面的 平坦層間絕緣膜·，及作為前述第二圖案周邊，且形成於前 述半導體基板内部之定位用乾。 【實施方式】 以下，芩照圖面詳細說明本發明之實施形態。 (第一實施形態） 本實施形態中，係使用圖面說明一種形態，其顯示用以 防止標記區域周邊部之層間絕緣膜的凹狀扭曲研磨之基本 原理。 圖 1(a)〜圖 1(c)、圖 2(a)及圖 2(b)、圖 3(a)及圖 3(b)、圖 4(&) 及圖4(b)係使用本發明第一實施形態顯示金屬鑲嵌式閘極 電晶體製程的步驟別剖面圖。
O:\89\89837.DOC -11 - 1254380 該等圖1⑷〜圖4(b)中，圖中左側的區域A1係表示裝置形 成區域A1，其可形成金屬㈣式閘極電晶體等裝置。圖中 右側的區域A2係表示㈣域，其可形成與光罩（光拇）定位 用靶或定位偏移檢查用靶等。 以下，說明該金屬鑲嵌式閘極電晶體之製程。 首先，如圖1⑷所示，利用熱氧化等在形成有作為元件分 離膜之STI(Shall〇w Trench Is〇lati〇n)7a之石夕基板⑽裝置形 成區域A1形成緩衝氧化膜％後，沈積多晶發，並將其圖案 化，以形成偽閘極（第一圖案）3a、3b。此時，在靶區域Μ 的標記區域A3(參照圖2⑷）下方，形成用卩防止標記區域A3 周、邊部之層間Μ緣媒4的凹狀扭曲研磨之偽閘極（防止凹陷 圖案、第二圖案)3c。偽閘極扑的圖中橫向寬度係比偽閘極 3狂大。 上述標記區域A3在微影步驟中進行光罩與基板的定位 時’係指用以對應光罩的定位偏移檢查用靶形成用標記或 疋位用私纪之光阻膜區域。此係於使用有光罩之曝光時， 可轉印該光罩之定位用標記等圖案之光阻膜區域。 、，接著，將偽閘極3a、3b作為離子植入光罩而將雜質植入 半v體基板1，並使之擴散，以形成源極·汲極區域心、。 其-人，如圖1(b)所示，沈積層間絕緣膜4，以覆蓋偽閘極 3a、3 b及防止凹陷圖案3c。 接著，如圖1(c)所不，利用自旋式塗敷法等在層間絕緣膜 4的全面形成光阻膜5。 其次，如圖2(a)所示，進行光罩（未圖示）與基板之定位再
O:\89\89837.DOC -12- 1254380 進行步進機曝光及顯像處理，並在大面積的偽閘極扑上之 光阻膜形成光罩的裝置圖案。光罩與基板之定位係指光罩 的疋位偏移檢查用乾形成用標記或定位用標記對應防止凹 陷圖案3c之狀態。如此，上述曝光及顯像處理中，在防止 凹陷圖案（偽圖案）3c上方，當然可形成用以對應光罩的定位 偏和檢查用靶形成用標記或定位用標記之光阻膜圖案 辅助光罩）6。圖5係顯示CMP輔助光罩6及標記區域八3的平 面圖。如圖5所示，CMP輔助光罩6係具有大致十字形的平 面圖案。圖5A—A線之CMP辅助光罩6的剖面係對應圖2(a) 之CMP輔助光罩6。 v其次’如圖2(b)所示，使用光阻膜5及cmp輔助光罩6，進 行各向異性蝕刻之例如反應性離子蝕刻（RIE : Reactive Ion Etching)，以選擇性去除層間絕緣膜4。 接著，如圖3(a)所示，將用於蝕刻之光阻膜5及〇：]^1>輔助 光罩6去除。 其次，如圖3(b)所示，藉由將層間絕緣膜4化學機械研磨 (CMP · Chemical Mechanical Polishing)而平坦化，使偽閘極 3a、3b及防止凹陷圖案孔的表面露出。此時，由於可在層 間絕緣膜4全體均等地進行CMP，故可儘量減少偽閘極扑及 防止凹陷圖案3c上之拋光殘留。 接著，如圖4(a)所示，將偽閘極3a、3b及防止凹陷圖案“ 及该4下側之緩衝氧化膜7b予以姓刻去除，並形成閘極溝 9a、9b、9c 〇 其次’如圖4(b)所示，在閘極溝9a、9b、9c底側所露出之 O:\89\89837.DOC -13- 1254380 石夕基板1表面形成氧化物等所構成之閘極絕緣膜20。接著， 在閘極溝9a、9b、9c内埋入且形成閘極l〇a、i〇b(第三圖案） 及閘極10c。具體而言，將構成閘極之金屬材料以埋入閘極 溝9a、9b、9c方式沈積後，利用CMp將該金屬材料平坦化， 以形成閘極l〇a、10b、10c。但是，於閘極9(：也可依目的埋 入其他材料。 如上所述，根據本實施形態，由於先在層間絕緣膜之形 成步驟前’於標記區域下方形成防止凹陷圖案，故層間絕 緣膜沈積後，即使將該層間絕緣膜CMP，也不會使標記區 域周邊部之層間絕緣膜產生凹狀扭曲研磨。換言之，可儘 1、減少對標記奩域周邊部之圖案的影響，並可將金屬鎮礙 式閘極埋入且形成於層間絕緣膜。 另外’由於標記區域下方所形成之防止凹陷圖案的圖案 (偽圖案）形狀，係使用一種光罩，其具備對應有用以進行光 阻膜的圖案處理之掃描器（曝光裝置）的對準式樣之定位用 才示§己’故可得到本實施形態所示之十字形以外的形狀。 (第二實施形態） 本實施形態中，係說明更具體使用第一實施形態之情 況。亦即，說明一種形態，其在形成於矽基板的耙區域之 定位用靶，經由與形成於光罩之定位用標記對準而進行曝 光及顯像處理之步驟而形成金屬鑲嵌式閘極時，防止標記 區域周邊部之凹狀扭曲研磨。 圖6(a)〜圖6(c)、圖7(a)及圖7(b)、圖8(a)及圖8(b)、圖9(勾 及圖9(b)係使用本發明第二實施形態顯示金屬鑲嵌式閘極 O:\89\89837.DOC -14- 1254380 電晶體製程的剖面圖。 以下，說明該金屬鑲嵌式閘極電晶體之製程。 首先，如圖6(a)所示，利用埶 7a^ - …虱化4在形成有作為元件分 及疋位用靶2⑴〜(3)等 氧化膜7b，並沈積多曰石夕，腺甘θ 久上巾成緩衝 ……4曰曰矽將其圖案化，以形成偽閘極3a、 3b。此％，在標記區域A3(參 闰安1 U PM下方，形成防止凹陷 圖案接者’將偽間極3a、3b作為離子植入光罩而植入 雜質，並使之擴散，以形成源極1極區域8a、8b。 其次，如圖6(b)所示，沈積層間絕緣膜4,以覆蓋偽閑極 3a、3b及防止凹陷圖案3c。 、接著如圖6(c)所不，矛ij用自旋式塗敷法等在層間絕緣膜 4的全面形成光阻膜5。 八人如圖7(a)所示，使用微影技術，形成用以選擇性去 除偽閘極3b上的層間絕緣膜4之圖案。更詳言之，例如，在 一個光罩定位用標記與形成於標記區域八3下方之靶2(2)相 定位之狀態下，進行曝光及顯像處理等。此時，在光阻膜5 的標記區域A3，當然可對應光罩的定位用標記的圖案而形 成CMP輔助光罩6。 之後，經由與第一實施形態相同之步驟，完成金屬鑲嵌 式閘極電晶體。 亦即，如圖7(b)所示，使用光阻膜5及CMP輔助光罩6，將 偽閘極3b及防止凹陷圖案3c上之層間絕緣膜4選擇性蝕刻。 接著，如圖8(a)所示，將用於餘刻之光阻膜5及CMP辅助 光罩6去除。 O:\89\89837.DOC -15- 1254380 其次，如圖8(b)所示，藉由CMP將層間絕緣膜4平坦化， 使偽閘極3a、3b及防止凹陷圖案3c的表面露出。 接著，如圖9(a)所示，將偽閘極3a、3b及防止凹陷圖案3(： 及該等下側之緩衝氧化膜7b予以去除，以形成閘極溝％、 9b 、 9c 〇 其次，如圖9(b)所示，在閘極溝9a、9b、9c底側所露出之 石夕基板1表面形成閘極絕緣膜20。接著，在閘極溝9a、9b、 9c内埋入且形成閘極i〇a、i〇b、i〇c。 如上所述，根據本實施形態，由於先在層間絕緣膜之形 成步驟前，於標記區域下方形成防止凹陷圖案，故層間絕 緣、膜沈積後，卽使對該層間絕緣膜實施CMP，也不會使標 記區域周邊部之層間絕緣膜產生凹狀扭曲研磨。如此，例 如’於後步驟中進行光罩與基板之定位，即使在使用圖9(b) 之乾2(1)、2 (3)之情況，如上所述，由於可防止乾2(1)、2(3) 上之層間絕緣膜的凹狀扭曲研磨，故可高精度地讀取該等 輕2(1)、2(3)。如此’由於可南精度地讀取該等革巴2(1)、2(3)， 故可減少引起基板上之各層間定位偏移等之可能性。 (第三實施形態） 本實施形態中，係說明一種形態，其在形成具有側壁部 之金屬鑲嵌式閘極時，防止標記區域周邊部之凹狀扭曲研 磨。 圖 10(a)〜圖 10(c)、圖 11(a)及圖 11(b)、圖 12(a)及圖 12(b)、 圖13(a)及圖13(b)、圖14(a)及圖14(b)係使用本發明第三實施 形態顯示金屬鑲嵌式閘極電晶體製程的剖面圖。 O:\89\89837.DOC -16- 1254380 以下，說明該金屬鑲嵌式閘極電晶體之製程。 首先，如圖10⑷所示，與第一實施形態相同，利用熱氧 化等在形成有作為元件分離膜之STI 7a之梦基板1±形成緩 衝氧化膜7b，再沈積多晶梦，並將其圖案&，以形成偽閘 極h、3b及防止凹陷圖案3ee接著，將雜質植人石夕基板i， 並使之擴散，以形成源極.汲極區域8a、8b。 其-人，如圖10⑷所示，全面形成用以規定金屬鎮嵌式間 極溝之橫寬之氮化矽膜11。 · 接著，如圖10(b)及圖10⑷所示，形成偽閘極3a、3b及防 止凹陷圖案3e的侧壁部。更詳言之，利用CVD法等全面沈 積、氧化膜，並kRIE將氧化膜與氮化膜⑽刻，如圖尋) 所不，分別在偽閘極3&、3b及防止凹陷圖案化兩側形成矽 虱化膜12。之後，沈積氮化矽膜，如圖10(c)所示，形成氮 化矽膜13。 之後，經由與第一實施形態相同之步驟，完成金屬鑲嵌 式閘極電晶體。 亦即，如圖11(a)所示，全面沈積層間絕緣膜4。 接著，如圖11(b)所示，利用自旋式塗敷法等在層間絕緣 膜4的全面形成光阻膜5。 4 其次，如圖12(a)所示，使用微影技術，形成用以選擇性 去除偽閘極3b上的層間絕緣膜4之圖案。此時，在光阻膜$ 的標記區域A3，當然可形成CMP辅助光罩6。 接著，如圖12(b)所示，使用光阻膜5及cmp辅助光罩6， 將偽閘極3b及防止凹陷圖案3c上之層間絕緣膜4選擇性蝕
O:\89\89837.DOC -17- 1254380 刻。 其次’如圖13(a)所示，將用於蝕刻之光阻膜5及cmp輔助 光罩6去除。 接著，如圖13(b)所示，藉由CMP將層間絕緣膜4平坦化， 使偽閘極3a、3b及防止凹陷圖案孔的表面露出。 其次’如圖14(a)所示，將偽閘極3a、3b及防止凹陷圖案 3c及該等下側之緩衝氧化膜7b予以去除，以形成閘極溝 9a 、 9b 、 9c 〇 接者’如圖14(b)所示，在閘極溝9a、9b、9c底侧所露出 之石夕基板1表面形成閘極絕緣膜2〇。然後，在閘極溝9a、9b、 9c、内埋入且形咸閘極1〇a、i〇b、i〇c。 圖15(a)及圖15(b)係在靶區域A2中顯示構成本發明以前 所實施之具有側壁部的金屬鑲嵌式閘極的部份形成步驟 者。如圖15(b)所示，在CMP步驟中，於靶區域A3周邊的層 間絕緣膜4形成凹狀扭曲研磨41，會對靶區域A3周邊的圖案 造成影響。 如上所述’根據本實施形態，於形成具有側壁部的金屬 鑲散式閘極時，可防止標記區域周邊之層間絕緣膜的凹狀 扭曲研磨。 (第四實施形態） 本實施形態中，係說明一種形態，其在與偽閘極同一層 上於革巴區域形成與光罩定位用乾，且將該定位用乾用於與 光罩的定位時，防止標記區域周邊之凹狀扭曲研磨。 圖 16(a)〜圖 16(c)、圖 17(a)及圖 17(b)、圖 18(a)及圖 18(b)、 〇：\89\89837.DOC -18 - 1254380 圖19(a)及圖19(b)係使用本發明第四實施形態顯示金屬镶 嵌式閘極電晶體製程的剖面圖。 以下，說明該金屬鑲嵌式閘極電晶體之製程。 首先，如圖16(a)所示，在形成有m 7a之石夕基板以，經 由緩衝氧化膜7b，形成偽閘極3a、补及防止凹陷圖案孔。 接著，將制極3a、3b作為光罩而將雜質植人⑦基板i，以 形成源極·汲極區域8a、8b。 其次，如圖16(a)所示，使用微影技術，在防止凹陷圖案 3c形成用以形成與光罩定位用靶之溝圖案14。 接著，如圖16(b)所示，沈積層間絕緣膜4,以覆蓋偽閘極 3av 3b及防止曲陷圖案3C。此時，在防止凹陷圖案3c的溝圖 案14埋入層間絕緣膜4，以形成定位用靶15(參照圖2〇)。 八人如圖16(c)所示，在層間絕緣膜4的全面形成光阻膜 5 〇 接著，如圖17(a)所示，使用微影技術，形成用以選擇性 去除偽閘極3b上的層間絕緣膜4之圖案。換言之，使一個形 成於光罩的定位用標記與形成於防止凹陷圖案3c之靶15對 準而進行光罩與基板之定位。在該定位狀態下進行曝光， 並進一步進行顯像處理等。此時，如圖丨7(a)所示，在光阻 膜5的標記區域A3，對應光罩的定位用標記，可形成cmp輔 助光罩16 °圖20係顯示包含該CMP輔助光罩16之標記區域 A3的平面圖。圖2〇B_B線之CMp辅助光罩“的剖面係對應 圖17(a)之CMP辅助光罩16。 之後’經由與第一實施形態相同之步驟，完成金屬鑲嵌
0:\89\89837.D0C -19- 1254380 式閘極電晶體。 亦即’如圖17(b)所示，使用光阻膜5及cmP辅助光罩6 , 將偽閘極3b及防止凹陷圖案3c上之層間絕緣膜4選擇性蝕 刻。 接著，如圖18(a)所示，將用於蝕刻之光阻膜5及（：]^1>辅助 光罩16去除。 其次，如圖18(b)所示，藉由CMP將層間絕緣膜4平坦化， 使偽閘極3a、3b及防止凹陷圖案3c的表面露出。 接著，如圖19(a)所示，將偽閘極3a、3b及防止凹陷圖案 3c及該等下側之緩衝氧化膜7b予以去除，以形成閘極溝 9a、、9b、9c。 其次，如圖19(b)所示，在閘極溝9a、9b、9c底側所露出 之矽基板1表面形成閘極絕緣膜20。接著，在閘極溝％、％、 9c内埋入且形成閘極！〇&、i〇b、i〇c。 圖21(a)〜圖21(d)係在靶區域A2中顯示用以構成本發明 以m所實施之金屬鑲嵌式閘極的部份形成步驟者。 圖22係顯示圖21(a)之靶43及CMp辅助光罩16之平面圖。 圖22C — C線之靶43及CMP輔助光罩16的剖面係與圖21(句 之乾43及CMP辅助光罩16相對應。 如圖21(d)所示，在標記區域A3周邊的層間絕緣膜*形成 凹狀扭曲研磨37，會對層間絕緣膜4的圖案造成影響。另 外，本例中，如圖21(a)所示，相對於構成靶杓（對準胃線）作 為正像者，本實施形態中’如圖19〇3)所示，係作為反 案而構成。 β
O:\89\89837.DOC -20- 1254380 如上所述，根據本實施形態，可防止標記區域周邊部之 層間絕緣膜的凹狀扭曲研磨。此外，由㈣以定位用乾埋 入防止凹陷圖案方式而形成，故即使實施CMp步驟，所埋 入的輕也不會消失。如此，即使於後步驟中，也可為定位 而進一步使用所埋入的靶。本發明並不侷限於上述實施形 態，在不脫離本發明之要旨的範圍内可作各種變更。 例如，對應光罩的標記而形成之CMP辅助光罩的形狀， 並不侷限於上述實施形態所示的形狀。此外，形成於與偽 閘極相同層之偽圖案的形狀（防止凹陷圖案）亦不侷限於上 述實施形態。 v再者，疋位·定位偏移檢查用靶的圖案，除了機械檢查 用圖案外，可包含用以目視檢查的游標圖案。 又，本實施形態不限於形成金屬鑲嵌式閘極的情形，也 可使用於形成STI或配線等裝置圖案之情況。 此外，本實施形態中，係構成偽閘極作為只由多晶矽膜 構成的單層構造，但例如也可構成多晶矽膜與氮化石夕膜之 雙層構造。 再者，本實施形態中，係使用CMP形成用以埋入且形成 於閘極溝之閘極，但例如，也可視使用微影技術及RIE等各 向異性钱刻而形成。又，如本實施形態所示，不需只用單 一種類金屬構成閘極，也可作為混合及反應複數金屬者而 形成。此外，形成於基板上之複數閘極不需全作為相同構 造’也可將複數種閘極形成於一件基板上。 又，本實施形態中，係使用氧化膜作為閘極絕緣膜，但 〇：\89\89837.DOC -21 - 1254380 閘極絕緣膜方面，除了氧化膜外，也可使用沈積膜、高電 介質膜等。 【發明之效果】 根據本舍明者’藉由將標記區域周邊之層間絕緣膜的凹 狀扭曲研磨減少，使積層於基板上之各層間的定位偏移減 少，而可提升良率。 【圖式簡單說明】 圖1(a)〜圖1(c)係由本發明第一實施形態顯示金屬鑲嵌 式閘極電晶體之製程途中的剖面圖。 圖2(a)及圖2(b)係本發明第一實施形態之圖1(c)的金屬鑲 炙式·閘極電晶艟製程的剖面圖。 圖3(a)及圖3(b)係本發明第一實施形態之圖2(1))的金屬鑲 肷式閘極電晶體製程的剖面圖。 圖4(a)及圖4(b)係本發明第一實施形態之圖3(1))的金屬鑲 嵌式閘極電晶體製程的剖面圖。 圖5係圖2(a)之標記區域的平面圖。 圖6(a)〜圖6(c)係由本發明第二實施形態顯示金屬鑲嵌 式閘極電晶體之製程途中的剖面圖。 圖7(a)及圖7(b)係本發明第二實施形態之圖6(勹的金屬鑲 嵌式閘極電晶體製程的剖面圖。 圖8(a)及圖8(b)係本發明第二實施形態之圖7(b)的金屬鑲 嵌式閘極電晶體製程的剖面圖。 圖9(a)及圖9(b)係本發明第二實施形態之圖8(b)的金屬鑲 嵌式閘極電晶體製程的剖面圖。
0:\89\89837.D0C -22- 1254380 剖面圖。 圖22係圖21 (a)之標記區域的平面圖。 圖23⑷〜圖23⑷係顯示以往之金屬鎮嵌式閑極電晶體 之部份製程的剖面圖。 圖24⑷〜圖24(c)係顯示以往之其他金屬鎮嵌式間極電 晶體之製程途中的剖面圖。 圖25(a)及圖25(b)係顯示圖24(b)之以往之其他金屬鑲嵌 式閘極電晶體製程的剖面圖。 圖26係圖24(a)之標記區域的平面圖。 【圖式代表符號說明】 卜 矽基板 2(1) 、 2(2) 、 2(3) 3a、3b 偽閘極（第一圖案） 3c 偽閘極（第二圖案、凹狀扭曲研 磨防止圖案） 4 層間絕緣膜 5 光阻膜 6 CMP辅助光罩 7a STI 7b 緩衝氧化膜 8a、8b 源極·汲極區域 9a、9b、9c 閘極溝 l〇a、l〇b 閘極（第三圖案） 10c 閘極 O:\89\89837DOC -24- 1254380 11、13 矽氮化膜 12 石夕氧化膜 15 靶 16 CMP輔助光罩 0:\89\89837.D0C -25-

Claims (1)

  1. 舛年/>月（曰修(氡)正本 I254S^@134i66號專利申請案 中文申請專利範園替換本(94年12月） 拾、申請專利範園·· .1 ·種半導體裝置之製造方法，其係： 在半導體基板上的第一區域形成第一圖案； 在與前述半導體基板上的第一區域不同之區域形 二圖案； 沈積層間絕緣膜以覆蓋前述第一及第二圖案； 於前述層間絕緣膜上形成光阻膜； 於别述光阻膜，以光罩的元件圖案對應前述第一圖 案’前述光罩的定位用標記對應前述第^圖案之方式進 行步進曝光及顯影處理，形成光阻圖案； 使用前述光阻圖案，將前述第一及第二圖案上之前述 層間絕緣膜選擇性蝕刻去除； 去除前述光阻圖案後，將前述層間絕緣膜平坦化處 理，以使前述第一及第二圖案的表面露出。 2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中利用化學機械 研磨將前述層間絕緣膜平坦化處理。 3. 如請求項_之半導體裝置之製造方法，其中在前述光 罩形成定位偏移檢查㈣形成用標記，在前述層間絕緣 膜的沈積步驟前’對應前述定位偏移檢查用靶形成用標 記而形成前述第二圖案。 T 4·:請求項_中任一項之半導體農置之製造方法… 前述平坦化處理後’去除前述第-圖案，並在前述第- 圖案去除後的溝埋入形成第三圖案。 5·如請求項4之半導體裝置之製造 、万法，其中埋入且形成電 O:\89\89837-941216.DOC 1254380 日日體的閘極以作為前述第三圖案。 6. 如請求項5之半導體裝置之製造方法， 膜沈積前，將前述第-圖案作為遮罩間絕緣 述半導體基板，以形成前述電晶體的=將:貝植入前 7. 如請求項4之半導體裝置之製造方法，其中、在及盘=域: 圖案去除步驟相同之步驟中，絲Ί'〔弟- 前述第二圖宰去除後的1 ^苐—圖案後，於 料。⑽去时㈣以與前述第^案相同之材 m或2中任一項之半導體裝置之製造方法， ^二圖=驟，使用相同材料形成前述第—圖案與前述 9·如明求項1或2中任一項之半導體裝置之 前述第二圖案上的光 ：。方法，其中 案。 口茱係具有大致十字形的平面圖 10. 一種半導體裳置之製造方法，其特徵在於·· 在半導體基板的元件形成區域形成偽閘極 半導體基板的無區域形成防止凹陷圖案； 别迷 宰形成層間絕緣膜以覆蓋前述偽間極及前述防止凹陷圖 ^述層間絕緣臈上形成光阻膜後1光罩 述偽，前述光罩之定位用標記或定位偏: 巴形成用；^ §己對應前述防止凹陷圖案之方 步進曝光及顯像處理形成光阻圖帛； "曰由 使用則述光阻圖案，將前述偽閘極及前述防止凹陷圖 O:\89\89837-941216.DOC 1254380 案上的前述層間絕緣膜選擇性蝕刻去除； 去除刖述光阻圖案後，利用化學機械研磨將前述層間 、邑，膜平坦化，使前述偽閘極及前述防止凹陷圖案的表 面露出； 去除前述偽閘極，以掩埋形成閘極。 11. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於： /在半導體基板的元件形成區域形成偽閘極，並在前述 半導體基板的靶區域形成防止凹陷圖案，· f成氮化膜以覆蓋前述偽閘極及前述防止凹陷圖案， 在前述偽閘極兩側形成含有氮化膜之側壁； 全面形成層間絕緣膜； 在前述層間絕緣膜上形成光阻膜後，以光罩之元件圖 案對應前述偽閘極’前述光罩之定位用標記或定位偏移 檢查用乾形成用標記對應前述防止凹陷圖案之方式藉由 步進曝光及顯影處理形成光阻圖案，· 使用則述光阻圖案，將前述偽間極及前述防止凹陷圖 案上的前述層間絕緣膜選擇性蝕刻去除； 述光_錢’將前述層間絕緣膜及前述氮化 膜化學機械研磨，使前述偽閘極及前述防止凹陷圖案的 表面露出； 去除前述偽閘極，以掩埋形成閘極。 α-種半導體裝置之製造方法，其特徵在於： 、=半導體基板的元件形成區域形成偽閘極，並在前述 半導體基板的靶區域形成防止凹陷圖案； O:\89\89837-941216.DOC 1254380 沈積：ηΓ凹陷圖案選擇性㈣而形成圖案溝， 案，再緣臈以覆蓋前述偽閘極及前述防止凹陷圖 凹陷圖宰^^間絕緣膜埋人前述圖案溝，於前述防止 ~圖案形成與光罩定位用乾； 在則述層間絕緣膜上形成光阻膜後，以光罩之元 案對應前述儒間搞 Α、+、， 牛圖 檢查用乾形成…定位用標記或定位偏移 述輕之方切士 於前述防止凹陷圖案之前 、，式糟由步進曝光及顯像處理形成光阻圖案； 使用别述光阻圖案’將前述偽閘極及前述防止凹陷圖 案上的前述層間絕緣膜選擇性蝕刻去除； 去除前述光阻圖案後，利用化學機械研磨將前述層間 絶緣膜平坦化’使前述偽間極及前述防止凹陷圖案 面露出； i 去除珂述偽閘極，以於前述閘極溝形成閘極。 13. 14. 種半‘體I置，其特徵為具備半導體基板，該半導體 基板具有形成有半導體元件的第—區域及形成有與光罩 定位用靶的第二區域；且具備： 第一圖案，其係形成於前述第一區域上； 苐一圖案’其係形成於前述第二區域上； 表面平坦之層間絕緣膜，其係形成於前述第一及第二 圖案周圍；及 疋位用革巴，其係如述弟一圖案周邊且形成於前述半導 體基板内部。 如請求項13之半導體裝置，其中前述第一圖案係配線。 O:\89\89337-941216.DOC -4-
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