半导体装置结构的形成方法与流程

本发明实施例涉及半导体制造技术，且特别有关于具有阻障层的半导体装置结构及其形成方法。

背景技术：

半导体集成电路工业已经历快速的成长，在集成电路的材料和设计上的技术进展产生多个集成电路世代，每一个世代比先前的世代具有更小且更复杂的电路。然而，这些进展已经增加在集成电路的工艺和制造上的复杂度。

在集成电路发展的过程中，随着几何尺寸(亦即利用制造过程可以产生的最小元件或线)缩减的同时，功能密度(亦即每一个芯片面积内互相连接的装置数量)通常也在增加。这种尺寸缩减的工艺通常通过增加生产效率和降低伴随之成本而提供好处。

然而，由于半导体装置的部件尺寸(例如接点结构的直径)持续缩减，其制造的工艺也持续变得更难以进行。因此，形成尺寸越来越小且可靠的半导体装置是一种挑战。

技术实现要素：

根据一些实施例，提供半导体装置结构的形成方法。此方法包含形成介电结构于晶体管上，以及形成第一凹陷于介电结构中。此方法还包含形成第一阻障层于第一凹陷的第一内壁上，第一阻障层具有第一开口在介电结构的第一部分上，且靠近第一凹陷的第一底表面的第一阻障层比靠近介电结构的顶表面的第一阻障层厚。此方法也包含经由第一开口移除第一部分，以形成第二凹陷于介电结构中，以及形成第二阻障层于第二凹陷的第二内壁上，第二阻障层具有第二开口在第二凹陷中。此方法还包含形成接点层在第一开口和第二开口中，接点层、第一阻障层和第二阻障层一起形成接点结构，且接点结构位于晶体管上方并电性连接至晶体管。

根据一些实施例，提供半导体装置结构的形成方法。此方法包含形成介电结构于晶体管上，以及形成第一凹陷于介电结构中。此方法也包含形成第一阻障层于第一凹陷的第一内壁上，第一阻障层具有第一开口，第一阻障层由第一含金属材料制成，且第一阻障层的厚度沿着从介电结构的顶表面到第一凹陷的底表面的方向增加。此方法还包含移除介电结构在第一开口底下的部分，以形成第二凹陷于介电结构中且在第一凹陷下方。此方法还包含形成第二阻障层于第一阻障层上和第二凹陷的第二内壁上，第二阻障层具有第二开口在第一凹陷和第二凹陷中，且第二阻障层由第二含金属材料制成。此方法还包含形成接点层在第二开口中，接点层、第一阻障层和第二阻障层一起形成接点结构，且接点结构位于晶体管上方并电性连接至晶体管。

根据一些实施例，提供半导体装置结构。此半导体装置结构包含晶体管在基底上，以及介电结构在基底之上且覆盖晶体管。此半导体装置结构还包含接点结构穿过介电结构且电性连接至晶体管。此接点结构包含接点层、第一阻障层和第二阻障层，第一阻障层围绕接点层，第二阻障层围绕第一阻障层的第一上部，第一阻障层的第一下方部分直接接触介电结构，且靠近晶体管的第二阻障层比靠近介电结构的顶表面的第二阻障层厚。

附图说明

为了让本发明实施例能更容易理解，以下配合附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件(feature)未必按照比例绘制。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。

图1a-1b为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。

图1b-1为根据本发明的一些实施例，图1b的半导体装置结构的上视图。

图2a-2o为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。

图2o-1为根据本发明的一些实施例，图2o的半导体装置结构的上视图。

图2o-2为根据本发明的一些实施例，图2o的半导体装置结构的上视图。

图3a-3b为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。

图4a-4b为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。

图5为根据本发明的一些实施例，半导体装置结构的剖面示意图。

图6为根据本发明的一些实施例，半导体装置结构的剖面示意图。

图7a-7g为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。

图7g-1为根据本发明的一些实施例，图7g的半导体装置结构的上视图。

图7g-2为根据本发明的一些实施例，图7g的半导体装置结构的上视图。

图8为根据本发明的一些实施例，半导体装置结构的剖面示意图。

图9为根据本发明的一些实施例，半导体装置结构的剖面示意图。

图10a-10b为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。

图11a-11b为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。

图12为根据本发明的一些实施例，半导体装置结构的剖面示意图。

图13为根据本发明的一些实施例，半导体装置结构的剖面示意图。

附图标记说明：

100、100a、100b、700、700a、700b～半导体装置结构；

110～基底；

112～基部；

114～鳍部；

116～掺杂区；

120～绝缘层；

130、210～栅极介电层；

140～半导体层；

150～硬遮罩层；

160～间隔物层；

170～源极/漏极结构；

180～蚀刻停止层；

190、250～介电层；

192、252、254～凹陷；

220～功函数层；

230～栅极电极层；

240～盖层；

251、264、274、284、292～顶表面；

260a、270a～阻障材料层；

260、260a、270、270a、280～阻障层；

262、272～孔洞；

266、276、282～开口；

290～接点层；

310、420～金属层；

320～金属氮化物层；

410～金属氮化物薄膜；

a～晶体管；

c～金属硅化物层；

d～介电结构；

g、g1～栅极堆叠；

s～接点结构；

th～贯穿孔洞；

tr1、tr2～沟槽；

b、192a、252a、254a～底表面；

n、192b、252b、254b、th1～内壁；

t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9～厚度；

d1、d2、d3～深度；

w1、w3～最小宽度；

w2、w4～最大宽度；

l1、l2、l3～长度。

具体实施方式

以下内容提供了许多不同实施例或范例，以实现本发明实施例所提供标的的不同部件(feature)。以下描述组件和配置方式的具体范例，以简化本发明实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本发明实施例。举例而言，在以下描述中提及于第二部件上方或其上形成第一部件，其可以包含第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包含在第一部件和第二部件之间形成额外的部件，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明实施例可在各个范例中重复参考标号及/或字母。此重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例及/或配置之间的关系。

另外，为了容易描述本发明实施例的附图中示出说明的一个元件或部件与另一个元件或部件之间的关系，在此可以使用空间相关用语，例如“在…下方”、“在…底下”、“较低”、“在…上方”、“之上”、“较高”等衍生的空间相关用语。这些空间相关用语意欲涵盖除了附图描绘的方向以外，在使用或操作中的装置的不同方位。设备可以用其他方向定位(旋转90度或在其他方向)，且在此描述中所使用的空间相关用语可以依此做相应的解读。可以理解的是，在此描述的方法之前、期间和之后可以提供额外的操作，并且在此描述的一些操作对于方法的其他实施例而言可以被置换或消除。

可使用任何合适的方法图案化出鳍结构，举例而言，可以使用一或更多的微影工艺图案化出鳍结构，其包含双重图案化或多重图案化工艺。一般而言，双重图案化或多重图案化工艺结合了微影和自对准工艺，举例而言，其使得产生的图案所具有的间距比其他使用单一直接的微影工艺能够获得的间距更小。举例而言，在一实施例中，形成牺牲层于基底上，并使用微影工艺将牺牲层图案化。使用自对准工艺在图案化牺牲层的侧面形成间隔物，然后将牺牲层移除，接着可使用留下来的间隔物图案化出鳍结构。

第1a-1b图为根据本发明的一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。如图1a所示，根据本发明的一些实施例，提供基底110。根据本发明的一些实施例，基底110具有基部112和鳍部114。根据本发明的一些实施例，鳍部114在基部112之上。在一些实施例中，基底110为块状(bulk)半导体基底，例如半导体晶圆。举例而言，基底110为硅晶圆。

基底110可包含硅或其他元素半导体材料，例如锗(ge)。在一些其他实施例中，基底110包含化合物半导体，化合物半导体可包含硅锗、砷化镓、碳化硅、砷化铟、磷化铟、其他合适的化合物半导体或前述的组合。

在一些实施例中，基底110包含绝缘体上的半导体(semiconductor-on-insulator，soi)基底。可以使用晶圆接合工艺、硅薄膜转移(siliconfilmtransfer)工艺、氧植入隔离(separationbyimplantationofoxygen，simox)工艺、其他可应用的方法或前述的组合制造soi基底。

在一些实施例中，在基底110中及/或其上形成各种装置元件，为了简化和清楚显示的目的，在附图中未示出这些装置元件。各种装置元件的范例包含晶体管、二极管、其他合适的元件或前述的组合。

举例而言，晶体管可以是金属氧化物半导体场效晶体管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistors，mosfet)、互补式金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)晶体管、双极性接合晶体管(bipolarjunctiontransistors，bjt)、高电压晶体管、高频晶体管、p通道及/或n通道场效晶体管(pfets/nfets)等。可进行各种工艺以形成各种装置元件，这些工艺包含沉积、蚀刻、布植、微影、退火、平坦化、一或更多其他可应用的工艺或前述的组合。

在一些实施例中，形成隔离部件(未示出)于基底110中。隔离部件用于定义主动区，以及电性隔离形成在基底110中及/或其上位于主动区中的各种装置元件。在一些实施例中，隔离部件包含浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，sti)部件、局部硅氧化(localoxidationofsilicon，locos)部件、其他合适的隔离部件或前述的组合。

如图1a所示，根据一些实施例，形成绝缘层120于基部112的上且围绕鳍部114。根据一些实施例，绝缘层120由氧化物制成(例如二氧化硅)。根据一些实施例，绝缘层120由化学气相沉积工艺和回蚀刻工艺形成。

如图1a所示，根据一些实施例，形成栅极介电层130于鳍部114和绝缘层120之上。根据一些实施例，栅极介电层130顺应性地(conformally)覆盖鳍部114和绝缘层120。栅极介电层130由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、具有高介电常数(high-k)的介电材料、其他合适的绝缘材料或前述的组合制成。根据一些实施例，使用化学气相沉积工艺形成栅极介电层130。

如图1a所示，根据一些实施例，形成半导体层140于栅极介电层130上。半导体层140由硅(例如多晶硅)或其他元素半导体材料例如锗制成。

在一些其他实施例中，半导体层140由化合物半导体制成。化合物半导体可包含硅锗、砷化镓、碳化硅、砷化铟、磷化铟、其他合适的化合物半导体或前述的组合。根据一些实施例，使用化学气相沉积工艺形成半导体层140。

如图1a所示，根据一些实施例，形成硬遮罩层150于半导体层140上。根据一些实施例，硬遮罩层150部分地覆盖半导体层140。硬遮罩层150包含氮化物(例如氮化硅)、氧化物(例如二氧化硅)或其他合适的材料。根据一些实施例，硬遮罩层150和半导体层140由不同材料制成。

根据一些实施例，使用沉积工艺和蚀刻工艺形成硬遮罩层150。根据一些实施例，沉积工艺包含化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。

图1b-1为根据本发明的一些实施例，图1b的半导体装置结构100的上视图。图1b为根据一些实施例，沿着图1b-1中的剖面线i-i’示出说明半导体装置结构100的剖面示意图。图2a为根据一些实施例，沿着图1b-1中的剖面线ii-ii’示出说明半导体装置结构100的剖面示意图。

如图1b、1b-1和2a所示，根据一些实施例，移除半导体层140和栅极介电层130未被硬遮罩层150覆盖的部分。根据一些实施例，半导体层140和栅极介电层130的上述部分的移除工艺包含蚀刻工艺，例如干蚀刻工艺。根据一些实施例，此移除工艺使用硬遮罩层150作为蚀刻遮罩。

如图1b、1b-1和2a所示，根据一些实施例，留下的半导体层140和留下的栅极介电层130一起形成栅极堆叠g。根据一些实施例，形成栅极堆叠g跨越鳍部114。

如图1b、1b-1和2a所示，根据一些实施例，形成间隔物层160于栅极堆叠g和硬遮罩层150的侧壁上。根据一些实施例，间隔物层160围绕栅极堆叠g和硬遮罩层150。根据一些实施例，间隔物层160包含绝缘材料，例如二氧化硅或氮化硅。根据一些实施例，使用化学气相沉积工艺和蚀刻工艺(例如干蚀刻工艺)形成间隔物层160。

如图2a所示，根据一些实施例，形成掺杂区116在鳍部114中。根据一些实施例，掺杂区116形成在被栅极堆叠g露出的鳍部114中。根据一些实施例，掺杂区116位于栅极堆叠g的两边。根据一些实施例，掺杂区116也称为轻掺杂区。

根据一些实施例，使用离子布植工艺形成掺杂区116。根据一些实施例，进行离子布植工艺以导入p型掺杂物(例如硼)或n型掺杂物(例如磷)至鳍部114中。

图2a-2o为根据一些实施例，形成半导体装置结构100的制造过程的各个阶段的剖面示意图。如图2b所示，根据一些实施例，形成源极/漏极结构170于鳍部114中。使用例如蚀刻工艺移除鳍部114的一部分，以及使用选择性外延成长(selectiveepitaxialgrowth，seg)工艺形成源极/漏极结构170。

根据一些实施例，使用源极/漏极结构170作为晶体管的源极结构和漏极结构。根据一些实施例，也使用源极/漏极结构170作为应力源(stressors)。在一些实施例中，源极/漏极结构170施加压缩应力至栅极堆叠g底下的鳍部114的通道区，且源极/漏极结构170包含硅锗(sige)或其他合适的材料。另外，在一些其他实施例中，源极/漏极结构170施加拉伸应力至栅极堆叠g底下的鳍部114的通道区，且源极/漏极结构170包含碳化硅(sic)或其他合适的材料。

如图2b所示，根据一些实施例，形成蚀刻停止层180于基底110之上，覆盖源极/漏极结构170。根据一些实施例，蚀刻停止层180还覆盖硬遮罩层150、栅极堆叠g、间隔物层160和绝缘层120。根据一些实施例，蚀刻停止层180包含介电材料。根据一些实施例，蚀刻停止层180包含氮化硅。

如图2b所示，根据一些实施例，形成介电层190于蚀刻停止层180上。根据一些实施例，介电层190包含二氧化硅、氮氧化硅、硼硅酸盐玻璃(borosilicateglass，bsg)、磷硅酸盐玻璃(phosphoricsilicateglass，psg)、硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicateglass，bpsg)、氟化硅酸盐玻璃(fluorinatedsilicateglass，fsg)、低介电常数材料、多孔介电材料或前述的组合。根据一些实施例，使用化学气相沉积工艺、高密度等离子体化学气相沉积工艺、旋转涂布工艺、溅镀工艺或前述的组合形成介电层190。

之后，如图2c所示，根据一些实施例，在介电层190上进行平坦化工艺，直到栅极堆叠g的顶表面露出。根据一些实施例，平坦化工艺包含化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing，cmp)工艺。

如图2d所示，根据一些实施例，移除栅极堆叠g。根据一些实施例，用于移除栅极堆叠g的移除工艺包含湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺或前述的组合。

如图2d所示，根据一些实施例，在移除栅极堆叠g之后，形成沟槽tr1于间隔物层160中。根据一些实施例，沟槽tr1穿过间隔物层160和介电层190。根据一些实施例，沟槽tr1部分地露出鳍部114。

如图2d所示，根据一些实施例，形成栅极介电层210于沟槽tr1的底表面b上。根据一些实施例，栅极介电层210还形成于介电层190、间隔物层160和沟槽tr1的内壁n上。

栅极介电层210包含介电材料，例如高介电常数(high-k)材料。高介电常数材料包含二氧化铪(hfo2)、氧化铪硅(hfsio)、氧氮化铪硅(hfsion)、氧化铪钽(hftao)、氧化铪钛(hftio)、氧化铪锆(hfzro)、其他合适的高介电常数介电材料或前述的组合。

根据一些实施例，高介电常数材料由金属氧化物、金属氮化物、金属硅酸盐、过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硅酸盐、金属氮氧化物、氧化铝、二氧化铪-氧化铝(hfo2-al2o3)合金、其他合适的材料或前述的组合制成。

根据一些实施例，栅极介电层210由任何合适的工艺沉积，例如原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、其他合适的工艺或前述的组合。在一些实施例中，栅极介电层210需要进一步退火。

如图2d所示，根据一些实施例，沉积功函数层220于栅极介电层210上。功函数层220提供晶体管期望的功函数，以提升装置效能，包含改善临界电压。

在形成n型鳍式场效晶体管(finfet)的实施例中，功函数层220可以是能够提供适合装置的功函数的n型金属，例如等于或小于约4.5ev。根据一些实施例，n型金属包含金属、金属碳化物、金属氮化物或前述的组合。举例而言，n型金属由钽、氮化钽或前述的组合制成。

另外，在形成p型鳍式场效晶体管的实施例中，功函数层220可以是能够提供适合装置的功函数的p型金属，例如等于或大于约4.8ev。根据一些实施例，p型金属包含金属、金属碳化物、金属氮化物、其他合适的材料或前述的组合。

举例而言，p型金属由钛、氮化钛、其他合适的材料或前述的组合制成。根据一些实施例，使用物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、电镀工艺、其他合适的方法或前述的组合沉积功函数层220。

如图2d所示，根据一些实施例，沉积栅极电极层230(也称为金属栅极电极层)于功函数层220之上，以填充沟槽tr1。根据一些实施例，栅极电极层230包含合适的金属材料，例如铝、钨、金、铂、钴、其他合适的金属、前述的合金或前述的组合。在一些实施例中，使用物理气相沉积工艺、电镀工艺、类似工艺或前述的组合沉积栅极电极层230。

如图2e所示，根据一些实施例，移除在沟槽tr1以外的栅极电极层230、功函数层220和栅极介电层210。根据一些实施例，此移除工艺包含平坦化工艺。根据一些实施例，平坦化工艺包含化学机械研磨(cmp)工艺。

根据一些实施例，在沟槽tr1中的栅极电极层230、功函数层220和栅极介电层210一起形成栅极堆叠g1。根据一些实施例，栅极堆叠g1、源极/漏极结构170和掺杂区116一起形成晶体管a。根据一些实施例，晶体管a包含鳍式场效晶体管。

如图2e所示，根据一些实施例，移除栅极堆叠g1的上部。根据一些实施例，栅极堆叠g1的上部的移除工艺包含蚀刻工艺，例如湿蚀刻工艺或干蚀刻工艺。根据一些实施例，在栅极堆叠g1的上部移除之后，形成沟槽tr2。根据一些实施例，剩余的间隔物层160围绕沟槽tr2和栅极堆叠g1。在一些实施例中，未移除栅极堆叠g1的上部。结果，栅极堆叠g1的顶表面大致上与间隔物层160的顶表面共平面。

如图2e所示，根据一些实施例，形成盖层240在沟槽tr2中。根据一些实施例，盖层240还形成在间隔物层160、蚀刻停止层180和介电层190上。根据一些实施例，盖层240包含介电材料。根据一些实施例，盖层240包含氮化硅。根据一些实施例，使用化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、或物理气相沉积工艺形成盖层240。

如图2f所示，根据一些实施例，移除在沟槽tr2以外的盖层240。根据一些实施例，盖层240用于保护栅极堆叠g1，使栅极堆叠g1免于在后续工艺期间受损。根据一些实施例，盖层240用于避免栅极堆叠g1与后续形成的接点结构之间发生短路。根据一些实施例，沟槽tr2以外的盖层240的移除工艺包含平坦化工艺。根据一些实施例，平坦化工艺包含化学机械研磨(cmp)工艺。

如图2f所示，根据一些实施例，形成介电层250在介电层190、蚀刻停止层180、间隔物层160和盖层240之上。根据一些实施例，介电层190和250一起形成介电结构d。

根据一些实施例，介电层250包含二氧化硅、氮氧化硅、硼硅酸盐玻璃(bsg)、磷硅酸盐玻璃(psg)、硼磷硅酸盐玻璃(bpsg)、氟化硅酸盐玻璃(fsg)、低介电常数材料、多孔介电材料或前述的组合。根据一些实施例，使用化学气相沉积工艺、高密度等离子体化学气相沉积工艺、旋转涂布工艺、溅镀工艺或前述的组合形成介电层250。

如图2g所示，根据一些实施例，移除介电层250的一些部分以形成多个凹陷252在介电层250中。根据一些实施例，凹陷252各自位于源极/漏极结构170的正上方。根据一些实施例，凹陷252未穿透介电结构d。根据一些实施例，凹陷252未穿透介电层250。根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如干蚀刻工艺移除介电层250的上述部分。

如图2h所示，根据一些实施例，形成阻障材料层260a于介电层250之上。根据一些实施例，阻障材料层260a覆盖凹陷252的底表面252a和内壁252b。根据一些实施例，阻障材料层260a还覆盖介电层250的顶表面251。

根据一些实施例，阻障材料层260a在顶表面251上具有厚度t1。根据一些实施例，阻障材料层260a在内壁252b上具有厚度t2。根据一些实施例，阻障材料层260a在底表面252a上具有厚度t3。根据一些实施例，厚度t1大于厚度t2，且大于厚度t3。

根据一些实施例，阻障材料层260a由含金属材料制成。根据一些实施例，含金属材料包含钛、氮化钛、钴、氮化钴、钌(ruthenium)、氮化钌、前述的组合或其他合适的材料。根据一些实施例，阻障材料层260a和介电层250由不同材料制成。在一些实施例中，阻障材料层260a为多层结构，例如两层结构。在一些实施例中，阻障材料层260a为单层结构。

根据一些实施例，使用沉积工艺或电镀工艺形成阻障材料层260a。根据一些实施例，沉积工艺包含化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、或物理气相沉积工艺，例如溅镀工艺。

如图2i所示，根据一些实施例，移除在底表面252a上的阻障材料层260a，以形成孔洞262在阻障材料层260a中。根据一些实施例，孔洞262各自形成在这些凹陷252中。根据一些实施例，孔洞262露出介电层250的一些部分。

根据一些实施例，具有孔洞262的阻障材料层260a形成阻障层260。根据一些实施例，阻障层260用于避免后续形成在孔洞262中的接点层(contactlayer)的金属材料扩散至介电层250中。根据一些实施例，阻障层260顺应性地覆盖顶表面251和全部内壁252b。

根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如非等向性蚀刻工艺移除在底表面252a上的阻障材料层260a。根据一些实施例，非等向性蚀刻工艺包含干蚀刻工艺，例如溅射(sputtering)蚀刻工艺。

根据一些实施例，由于在底表面252a上的阻障材料层260a比在顶表面251上的阻障材料层260a薄(如图2h所示)，非等向性蚀刻工艺移除在底表面252a上的阻障材料层260a，且薄化在顶表面251上的阻障材料层260a(如图2i所示)。

在一些实施例中，使用溅射沉积工艺形成阻障材料层260a，并且使用溅射蚀刻工艺移除在底表面252a上的阻障材料层260a。根据一些实施例，阻障材料层260a的形成和在底表面252a上的阻障材料层260a的移除在相同的腔室中进行，例如溅射腔室。

如图2j所示，根据一些实施例，经由孔洞262移除由孔洞262露出的介电层250的一些部分，以形成多个凹陷254在介电层250中。根据一些实施例，凹陷254延伸至介电层190中。根据一些实施例，凹陷254未穿透介电层190。

根据一些实施例，凹陷254位于对应的凹陷252正下方。在一些实施例中，凹陷254的深度d2大于凹陷252的深度d1。在一些实施例中，凹陷252的平均宽度大于凹陷254的平均宽度。此用语"平均宽度"是指沿着单一凹陷的深度所测量的宽度的平均值。在一些实施例中，凹陷252的最小宽度w1大于凹陷254的最大宽度w2。

根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如干蚀刻工艺移除由孔洞262所露出的介电层250的一些部分。根据一些实施例，在蚀刻工艺期间使用阻障层260作为蚀刻遮罩。

如图2j所示，根据一些实施例，形成阻障材料层270a于阻障层260及介电层190和250之上。根据一些实施例，阻障材料层270a覆盖凹陷254的底表面254a和内壁254b。

根据一些实施例，在顶表面251上的阻障材料层270a具有厚度t4。根据一些实施例，在内壁254b上的阻障材料层270a具有厚度t5。根据一些实施例，在底表面254a上的阻障材料层270a具有厚度t6。根据一些实施例，厚度t4大于厚度t5，且大于厚度t6。

根据一些实施例，阻障材料层270a由含金属材料制成。根据一些实施例，含金属材料包含钛、氮化钛、钴、氮化钴、钌、氮化钌、前述的组合或其他合适的材料。根据一些实施例，阻障材料层270a和介电层190由不同材料制成。在一些实施例中，阻障材料层270a为多层结构，例如两层结构。在一些实施例中，阻障材料层270a为单层结构。

根据一些实施例，使用沉积工艺或电镀工艺形成阻障材料层270a。根据一些实施例，沉积工艺包含化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、或物理气相沉积工艺，例如溅镀工艺。

如图2k所示，根据一些实施例，移除在底表面254a上的阻障材料层270a，以形成孔洞272在阻障材料层270a中。根据一些实施例，每一个孔洞272在对应的凹陷252和254中。根据一些实施例，孔洞272露出介电层190的一些部分。根据一些实施例，每一个孔洞272在对应的孔洞262中。

根据一些实施例，具有孔洞272的阻障材料层270a形成阻障层270。根据一些实施例，阻障层270直接接触介电层250。根据一些实施例，阻障层270用于避免后续形成在孔洞272中的接点层(contactlayer)的金属材料扩散至介电层190和250中。根据一些实施例，阻障层270顺应性地覆盖阻障层260和全部内壁254b。

根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如非等向性蚀刻工艺移除在底表面254a上的阻障材料层270a。根据一些实施例，非等向性蚀刻工艺包含干蚀刻工艺，例如溅射蚀刻工艺。

根据一些实施例，由于在底表面254a上的阻障材料层270a比在顶表面251上的阻障材料层270a薄(如图2j所示)，非等向性蚀刻工艺移除在底表面254a上的阻障材料层270a，且薄化在顶表面251上的阻障材料层270a(如图2k所示)。

在一些实施例中，使用溅射沉积工艺形成阻障材料层270a，并且使用溅射蚀刻工艺移除在底表面254a上的阻障材料层270a。根据一些实施例，阻障材料层270a的形成和在底表面254a上的阻障材料层270a的移除在相同的腔室中进行，例如溅射腔室。

如图2l所示，根据一些实施例，经由孔洞272移除由孔洞272露出的介电层190的一些部分，以形成凹陷192在介电层190中。根据一些实施例，凹陷192穿透介电层190，且露出源极/漏极结构170。

根据一些实施例，凹陷192位于对应的凹陷254正下方。在一些实施例中，凹陷254的平均宽度大于凹陷192的平均宽度。在一些实施例中，凹陷254的最小宽度w3大于凹陷192的最大宽度w4。在一些实施例中，凹陷192的深度d3大于凹陷254的深度d2。根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如干蚀刻工艺移除由孔洞272所露出的介电层190的一些部分。根据一些实施例，在蚀刻工艺期间使用阻障层270作为蚀刻遮罩。

如图2m所示，根据一些实施例，形成阻障层280于阻障层270和介电层190之上。根据一些实施例，阻障层280覆盖凹陷192的底表面192a和内壁192b。根据一些实施例，阻障层280顺应性地覆盖阻障层270、全部内壁192b和全部底表面192a。

根据一些实施例，阻障层280具有开口282。根据一些实施例，开口282也称为孔洞。根据一些实施例，阻障层280用于避免后续形成在开口282中的接点层(contactlayer)的金属材料扩散至介电层190和源极/漏极结构170中。

根据一些实施例，阻障层280由含金属材料制成。根据一些实施例，含金属材料包含钛、氮化钛、钴、氮化钴、钌、氮化钌、前述的组合或其他合适的材料。在一些实施例中，阻障层280为多层结构，例如两层结构。在一些实施例中，阻障层280为单层结构。

根据一些实施例，使用沉积工艺或电镀工艺形成阻障层280。根据一些实施例，沉积工艺包含化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、或物理气相沉积工艺，例如溅镀工艺。

在一些实施例中，如图2m所示，形成金属硅化物层c于源极/漏极结构170上。金属硅化物层c由硅化钛(titaniumdisilicide，tisi2)、硅化钴(cosi2)、硅化钌(rusi)或其他合适的导电材料制成。金属硅化物层c可在阻障层280形成之前或之后形成，金属硅化物层c的形成将在后续第3a-3b和4a-4b图的实施例中详细描述。

如图2n所示，根据一些实施例，形成接点层290于阻障层280之上。根据一些实施例，以接点层290填充开口282。在一些实施例中，接点层290的材料与阻障层260、270和280的材料不同。根据一些实施例，使用物理气相沉积工艺、电镀工艺、其他合适的方法或前述的组合形成接点层290。在一些实施例中，使用不同的方法形成接点层290。更确切的说，接点层290以有顺序的方式形成。

如图2o所示，根据一些实施例，移除在凹陷252、254和192以外的接点层290及阻障层260、270和280。根据一些实施例，此移除工艺包含平坦化工艺，例如化学机械研磨工艺。

根据一些实施例，在移除工艺之后，介电层250、阻障层260、270和280及接点层290的顶表面251、264、274、284和292大抵上共平面或大抵上互相对齐。根据一些实施例，叙述中的用语“大抵上共平面”可包含与共平面的几何形状的小偏差。

根据一些实施例，留在凹陷252、254和192中且在相同的源极/漏极结构170上的接点层290及阻障层260、270和280一起形成接点结构s。根据一些实施例，接点结构s位于源极/漏极结构170上，且电性连接至其底下的源极/漏极结构170。根据一些实施例，接点结构s穿透介电层190和250(或介电结构d)。

根据一些实施例，阻障层260的厚度t2大于阻障层270的厚度t5。根据一些实施例，阻障层270的厚度t5大于阻障层280的厚度t7。

根据一些实施例，凹陷252之间的距离小于凹陷254之间的距离，因此凹陷252之间的介电层250比凹陷254之间的介电层250更薄。根据一些实施例，较厚的阻障层260能够避免接点结构s之间发生电路短路，电路短路是由接点层290的金属材料扩散穿过凹陷252之间较薄的介电层250造成。

由于阻障层280的材料具有的电阻可能高于接点层290的材料的电阻，较薄的阻障层280可在接点层290与其底下的源极/漏极结构170之间提供较低的电阻。

第2o-1图为根据一些实施例，图2o的半导体装置结构100的上视图。图2o为根据一些实施例，沿着第2o-1图的剖面线i-i’，示出说明半导体装置结构100的剖面示意图。

如第2o和2o-1图所示，根据一些实施例，在一个接点结构s中，阻障层280连续地围绕整个接点层290。根据一些实施例，阻障层270连续地围绕阻障层280的上部。在一些实施例中，阻障层280的较低部分直接接触介电层190。根据一些实施例，阻障层260连续地围绕阻障层270的上部。在一些实施例中，阻障层270的较低部分直接接触介电层190和250。

根据一些实施例，每一个接点结构s位于源极/漏极结构170正上方，且电性连接至其底下的源极/漏极结构170。根据一些实施例，阻障层280在接点层290与源极/漏极结构170之间。根据一些实施例，阻障层280将接点层290与源极/漏极结构170、介电层190和250、阻障层260和270隔开。

在一些实施例中，阻障层280的电阻小于阻障层270的电阻。在一些实施例中，阻障层270的电阻小于阻障层260的电阻。

由于金属氮化物对于金属的扩散具有良好的阻障能力，根据一些实施例，相较于阻障层270和280，阻障层260含有较高比例的金属氮化物在阻障层260的材料中。由于金属氮化物可具有高电阻，阻障层260的电阻可能会高于阻障层270和280的电阻。

由于阻障层280的电阻可能会影响接点层290与源极/漏极结构170之间的电阻，阻障层280可含有具备良好导电性的阻障材料(例如co、con、ru及/或run)，或者在阻障层280的材料中含有低比例的金属氮化物。因此，阻障层280的电阻可小于阻障层270和260的电阻。

根据一些实施例，阻障层260具有长度l1。根据一些实施例，阻障层270具有长度l2。根据一些实施例，阻障层280具有长度l3。根据一些实施例，长度l3大于长度l2。根据一些实施例，长度l2大于长度l1。

如图2o和2o-1所示，根据一些实施例，凹陷252、254和192一起形成贯穿孔洞th穿透介电层190和250。根据一些实施例，贯穿孔洞th具有内壁th1。根据一些实施例，内壁th1包含内壁252b、254b和192b以及底表面252a和254a。根据一些实施例，内壁252b、254b和192b为非连续的。根据一些实施例，内壁th1为像阶梯状(step-like)的内壁。

使用三道蚀刻工艺形成贯穿孔洞th，其使用阻障层260和270作为蚀刻遮罩。因此，在蚀刻工艺期间，阻障层260和270可保护其底下的内壁th1免于被蚀刻。结果，阻障层260和270可避免贯穿孔洞th的宽度被蚀刻工艺扩大。更确切地说，阻障层260和270可以保持贯穿孔洞th的关键尺寸(例如宽度)。

如果蚀刻工艺的进行是为了形成具有高深宽比的凹陷，此高深宽比的凹陷可能会倾向于具有明显的颈部轮廓(neckprofile)，这是由蚀刻工艺期间扩大凹陷的宽度所产生。此用语“颈部轮廓”指的是凹陷的形状在剖面中具有狭窄的开口。

贯穿孔洞th是通过使用三道蚀刻工艺形成凹陷252、254和192而形成，每一个凹陷252、254和192的深宽比小于贯穿孔洞th的深宽比。因此，每一个凹陷252、254和192可以不具有颈部轮廓，或者具有轻微的颈部轮廓。结果，每一个阻障层260、270和280可大致上是顺应性地、均匀地且连续地沉积于内壁th1上。因此，可改善阻障层260、270和280的良率。

如第2o-1图所示，根据一些实施例，凹陷252、254和192具有大致上为圆形的形状。在一些其他实施例中，如图2o-2所示，根据一些实施例，凹陷252、254和192具有非圆形的形状。根据一些实施例，举例而言，凹陷252、254和192具有矩形、圆角(rounded)矩形或椭圆形的形状。

图3a-3b为根据一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。如图3a所示，根据一些实施例，在图2l的阶段之后，形成金属层310于阻障层270、介电层190和源极/漏极结构170之上。根据一些实施例，金属层310直接接触阻障层270、介电层190和源极/漏极结构170。

根据一些实施例，金属层310由ti、co、ru或其他合适的金属材料制成。使用沉积工艺，例如物理气相沉积工艺、电镀工艺、其他合适的方法、或前述的组合形成金属层310。

如图3a所示，根据一些实施例，在金属层310和源极/漏极结构170上进行退火工艺，使得金属层310与源极/漏极结构170反应，以形成金属硅化物层c在金属层310与源极/漏极结构170之间。根据一些实施例，金属硅化物层c包含tisi2(硅化钛)、cosi2或rusi。

如图3a所示，根据一些实施例，形成金属氮化物层320于金属层310上。在一些实施例中，金属硅化物层c在形成金属氮化物层320之前形成。在一些其他实施例中，金属硅化物层c在形成金属氮化物层320之后形成。

根据一些实施例，金属氮化物层320由在金属层310上进行氮化工艺，将金属层310的顶部氮化而形成。因此，金属氮化物层320和金属层310包含相同的金属材料，例如ti、co或ru。在一些其他实施例中，金属氮化物层320由在金属层310上进行沉积工艺而形成。

如图3b所示，根据一些实施例，进行图2n-2o的步骤。根据一些实施例，金属层310和金属氮化物层320一起形成阻障层280。根据一些实施例，留在凹陷252、254和192中位于相同的源极/漏极结构170上方的接点层290、阻障层260、270和280一起形成接点结构s。

根据一些实施例，金属层310直接接触金属硅化物层c。根据一些实施例，金属氮化物层320直接接触接点层290。根据一些实施例，接点层290由钨(w)制成。根据一些实施例，金属氮化物层320将接点层290与金属层310隔开，以避免接点层290中的钨与金属层310反应。

图4a-4b为根据一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。如图4a所示，根据一些实施例，在图2l的步骤之后，形成金属硅化物层c于源极/漏极结构170上。金属硅化物层c的形成包含沉积金属层(未示出)于源极/漏极结构170上；将金属层和源极/漏极结构170退火，以形成金属硅化物层c在金属层与源极/漏极结构170之间；以及移除金属层。

如图4a所示，根据一些实施例，形成金属氮化物薄膜410于阻障层270、介电层190和金属硅化物层c之上。根据一些实施例，金属氮化物薄膜410直接接触阻障层270、介电层190和金属硅化物层c。根据一些实施例，金属氮化物薄膜410由氮化钛、氮化钴、氮化钌、前述的组合或其他合适的材料制成。

如图4a所示，根据一些实施例，形成金属层420于金属氮化物薄膜410上。根据一些实施例，金属层420直接接触金属氮化物薄膜410，金属层420由ti、ru或其他合适的金属材料制成。根据一些实施例，使用沉积工艺，例如物理气相沉积工艺、电镀工艺、其他合适的方法或前述的组合形成金属层420。

如图4a所示，根据一些实施例，形成接点层290于金属层420上。根据一些实施例，接点层290由cu、co和其他合适的导电材料制成，接点层290不与金属层420反应。根据一些实施例，使用物理气相沉积工艺、电镀工艺、其他合适的方法或前述的组合形成接点层290。

如图4b所示，根据一些实施例，进行图2o的步骤。根据一些实施例，金属氮化物薄膜410和金属层420一起形成阻障层280。根据一些实施例，留在凹陷252、254和192中位于相同的源极/漏极结构170上方的接点层290、阻障层260、270和280一起形成接点结构s。在一些实施例中，阻障层260和270为金属氮化物薄膜。根据一些实施例，阻障层260比阻障层270厚，且阻障层270比阻障层280的金属氮化物薄膜410厚。图2o的阻障层280可以被图3b的阻障层280或图4b的阻障层280取代。

图5为根据一些实施例示出说明半导体装置结构100a的剖面示意图。如图5所示，根据一些实施例，半导体装置结构100a与图2o的半导体装置结构100相似，除了半导体装置结构100a的凹陷252、254和192的内壁252b、254b和192b为弧形的(curved)内壁。根据一些实施例，阻障层260、270和280顺应性地覆盖内壁252b、254b和192b。根据一些实施例，内壁252b、254b和192b为不连续的。

图6为根据一些实施例示出说明半导体装置结构100b的剖面示意图。如图6所示，根据一些实施例，半导体装置结构100b与图2o的半导体装置结构100相似，除了接点结构s形成于栅极堆叠g1正上方。根据一些实施例，接点结构s穿过介电层250和盖层240。根据一些实施例，接点结构s电性连接至栅极堆叠g1的栅极电极层230。

图7a-7g为根据一些实施例，形成半导体装置结构700的制造过程的各个阶段的剖面示意图。在图2h的步骤之后，如图7a所示，根据一些实施例，部分地移除或薄化在底表面252a上的阻障材料层260a，以形成阻障层260a。根据一些实施例，在底表面252a上的阻障层260a比图2h的底表面252a上的阻障材料层260a更薄。根据一些实施例，阻障层260a具有多个开口266分别在凹陷252中。在一些其他实施例中，如图8所示，完全移除在底表面252a上的阻障材料层260a。

如图2h和7a所示，根据一些实施例，在底表面252a上的阻障材料层260a的移除工艺期间，底表面252a上的阻障材料层260a的一部分从底表面252a移除，然后再度沉积于阻障材料层260a上覆盖内壁252b。因此，根据一些实施例，在内壁252b上，靠近底表面252a的阻障层260a比靠近顶表面251的阻障层260a更厚。

根据一些实施例，阻障层260a在内壁252b上的厚度t8沿着从顶表面251至底表面252a的方向增加。在一些实施例中，厚度t8沿着从顶表面251至底表面252a的方向连续增加。

根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如非等向性蚀刻工艺将在底表面252a上的阻障材料层260a薄化。根据一些实施例，非等向性蚀刻工艺包含干蚀刻工艺，例如溅射蚀刻工艺。

在一些实施例中，使用溅射沉积工艺形成阻障材料层260a，并且使用溅射蚀刻工艺移除底表面252a上的阻障材料层260a。根据一些实施例，阻障材料层260a的形成和底表面252a上的阻障材料层260a的移除在相同的腔室内进行，例如溅射腔室。

如图7b所示，根据一些实施例，经由开口266移除介电层250和阻障层260a在开口266底下的部分，以形成凹陷254在介电层250中。根据一些实施例，凹陷254延伸至介电层190中。根据一些实施例，凹陷254未穿透介电层190。

根据一些实施例，凹陷254在对应的凹陷252正下方。在一些实施例中，凹陷254的深度d2大于凹陷252的深度d1。在一些实施例中，凹陷252的平均宽度大于凹陷254的平均宽度。此用语"平均宽度"指的是沿着单一凹陷的深度测量到的宽度的平均值。在一些实施例中，凹陷252的最小宽度w1大于凹陷254的最大宽度w2。

根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如干蚀刻工艺移除在开口266底下的介电层250和阻障层260a的部分。根据一些实施例，于蚀刻工艺期间使用在内壁252b上的阻障层260a作为蚀刻遮罩。

如图7b所示，根据一些实施例，形成阻障材料层270a于阻障层260a及介电层190和250之上。根据一些实施例，阻障材料层270a覆盖凹陷254的底表面254a和内壁254b。

根据一些实施例，在顶表面251上的阻障材料层270a具有厚度t4。根据一些实施例，在内壁254b上的阻障材料层270a具有厚度t5。根据一些实施例，在底表面254a上的阻障材料层270a具有厚度t6。根据一些实施例，厚度t4大于厚度t5，且大于厚度t6。根据一些实施例，阻障材料层270a的材料和形成方法与图2j的阻障材料层270a的材料和形成方法相同。

如图7c所示，根据一些实施例，部分地移除(或薄化)在底表面254a上的阻障材料层270a，以形成阻障层270a。根据一些实施例，在底表面254a上的阻障层270a比在图7b的底表面254a上的阻障材料层270a更薄。在一些其他实施例中，如图9所示，完全移除底表面254a上的阻障材料层270a。

如图7c所示，根据一些实施例，阻障层270a具有开口276。根据一些实施例，每一个开口276在对应的凹陷252和254中。根据一些实施例，每一个开口276在对应的开口266中。

根据一些实施例，阻障层270a直接接触介电层250。根据一些实施例，阻障层270a用于避免后续形成在开口276中的接点层的金属材料扩散至介电层190和250中。根据一些实施例，阻障层270a(顺应性地)覆盖阻障层260a、全部内壁254b和全部底表面254a。

如图7b和7c所示，根据一些实施例，在底表面254a上的阻障材料层270a的移除工艺期间，从底表面254a移除在底表面254a上的阻障材料层270a的一部分，然后再度沉积于阻障材料层270a上覆盖内壁254b。因此，根据一些实施例，在内壁254b上，靠近底表面254a的阻障层270a比靠近顶表面251(或底表面252a)的阻障层270a更厚。

根据一些实施例，在内壁254b上的阻障层270a的厚度t9沿着从底表面252a到底表面254a的方向增加。在一些实施例中，厚度t9沿着从底表面252a到底表面254a的方向连续增加。

根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如非等向性蚀刻工艺薄化底表面254a上的阻障材料层270a。根据一些实施例，非等向性蚀刻工艺包含干蚀刻工艺，例如溅射蚀刻工艺。

在一些实施例中，使用溅射沉积工艺形成阻障材料层270a，并且使用溅射蚀刻工艺薄化或移除底表面254a上的阻障材料层270a。根据一些实施例，阻障材料层270a的形成和底表面254a上的阻障材料层270a的移除(或薄化)在相同的腔室内进行，例如溅射腔室。

如图7d所示，根据一些实施例，经由开口276移除开口276底下的介电层190和阻障层270a的部分，以形成凹陷192在介电层190中。根据一些实施例，凹陷192穿透介电层190且露出源极/漏极结构170。

根据一些实施例，凹陷192在对应的凹陷254正下方。在一些实施例中，凹陷254的平均宽度大于凹陷192的平均宽度。在一些实施例中，凹陷254的最小宽度w3大于凹陷192的最大宽度w4。在一些实施例中，凹陷192的深度d3大于凹陷254的深度d2。根据一些实施例，使用蚀刻工艺，例如干蚀刻工艺移除在开口276底下的介电层190的部分。根据一些实施例，于蚀刻工艺期间使用在内壁254b上的阻障层270a作为蚀刻遮罩。

如图7e所示，根据一些实施例，形成阻障层280在阻障层270a和介电层190上。根据一些实施例，阻障层280覆盖凹陷192的底表面192a和内壁192b。根据一些实施例，阻障层280顺应性地覆盖阻障层270a、全部内壁192b和全部底表面192a。

根据一些实施例，阻障层280具有开口282。根据一些实施例，开口282也称为孔洞或凹陷。根据一些实施例，阻障层280用于避免后续形成在开口282中的接点层的金属材料扩散至介电层190和源极/漏极结构170中。

根据一些实施例，阻障层280的材料和形成方法与图2m的阻障层280的材料和形成方法相同。在一些实施例中，阻障层280为多层结构，例如两层结构。在一些实施例中，阻障层280为单层结构。根据一些实施例，阻障层260a、270和280由相同材料制成。

在一些实施例中，如图7e所示，形成金属硅化物层c在源极/漏极结构170上。金属硅化物层c由tisi2(硅化钛)、cosi2、rusi或其他合适的导电材料制成。金属硅化物层c可在阻障层280形成之前或之后形成。金属硅化物层c的形成将在后面的图10a-10b和11a-11b的实施例中详细描述。

如图7f所示，根据一些实施例，形成接点层290在阻障层280上。根据一些实施例，以接点层290填充开口282。在一些实施例中，接点层290的材料与阻障层260a、270a和280的材料不同。根据一些实施例，使用物理气相沉积工艺、电镀工艺、其他合适的方法或前述的组合形成接点层290。

如图7g所示，根据一些实施例，移除在凹陷252、254和192以外的接点层290及阻障层260a、270a和280。根据一些实施例，移除工艺包含平坦化工艺，例如化学机械研磨工艺。

根据一些实施例，在移除工艺之后，介电层250、阻障层260a、270a和280及接点层290的顶表面251、264、274、284和292大抵上共平面或互相对齐。描述中的用语“大抵上共平面”可包含与共平面的几何形状的小偏差。

根据一些实施例，留在凹陷252、254和192中且在相同的源极/漏极结构170上的接点层290及阻障层260a、270a和280一起形成接点结构s。根据一些实施例，接点结构s位于源极/漏极结构170上，且电性连接至其底下的源极/漏极结构170。根据一些实施例，接点结构s穿透介电层190和250(或介电结构d)。

根据一些实施例，阻障层260a的平均厚度大于阻障层270a的平均厚度。根据一些实施例，阻障层270a的平均厚度大于阻障层280的平均厚度。

根据一些实施例，凹陷252之间的距离小于凹陷254之间的距离，因此凹陷252之间的介电层250比凹陷254之间的介电层250更薄。根据一些实施例，较厚的阻障层260a能够避免接点结构s之间发生电路短路，电路短路是由接点层290的金属材料扩散穿过凹陷252之间较薄的介电层250造成。

由于阻障层280的材料具有的电阻可高于接点层290的材料的电阻，较薄的阻障层280可在接点层290与其底下的源极/漏极结构170之间提供较低的电阻。

图7g-1为根据一些实施例，图7g的半导体装置结构700的上视图。图7g为根据一些实施例，沿着图7g-1的剖面线i-i’，示出说明半导体装置结构700的剖面示意图。

如图7g和7g-1所示，根据一些实施例，在一个接点结构s中，阻障层280连续地围绕整个接点层290。根据一些实施例，阻障层270a连续地围绕阻障层280的上部。在一些实施例中，阻障层280的较低部分直接接触介电层190。根据一些实施例，阻障层260a连续地围绕阻障层270a的上部。在一些实施例中，阻障层270a的较低部分直接接触介电层190和250。

根据一些实施例，每一个接点结构s位于源极/漏极结构170正上方，且电性连接至其底下的源极/漏极结构170。根据一些实施例，阻障层280在接点层290与源极/漏极结构170之间。根据一些实施例，阻障层280将接点层290与源极/漏极结构170、介电层190和250、阻障层260a和270a隔开。

在一些实施例中，阻障层280的电阻小于阻障层270a的电阻。在一些实施例中，阻障层270a的电阻小于阻障层260a的电阻。

由于金属氮化物对于金属的扩散具有良好的阻障能力，根据一些实施例，相较于阻障层270a和280，阻障层260a含有较高比例的金属氮化物在阻障层260a的材料中。由于金属氮化物可具有高电阻，阻障层260a的电阻可能会高于阻障层270a和280的电阻。

由于阻障层280的电阻可能会影响接点层290与源极/漏极结构170之间的电阻，阻障层280可含有具备良好导电性的阻障材料(例如co、con、ru及/或run)，或者在阻障层280的材料中含有低比例的金属氮化物。因此，阻障层280的电阻可小于阻障层270a和260a的电阻。

根据一些实施例，阻障层260a具有长度l1。根据一些实施例，阻障层270a具有长度l2。根据一些实施例，阻障层280具有长度l3。根据一些实施例，长度l3大于长度l2。根据一些实施例，长度l2大于长度l1。

如图7g和7g-1所示，根据一些实施例，凹陷252、254和192一起形成贯穿孔洞th穿透介电层190和250。根据一些实施例，贯穿孔洞th具有内壁th1。根据一些实施例，内壁th1包含内壁252b、254b和192b以及底表面252a和254a。根据一些实施例，内壁252b、254b和192b为非连续的。根据一些实施例，内壁th1为像阶梯状的内壁。

使用三道蚀刻工艺形成贯穿孔洞th，其使用阻障层260a和270a作为蚀刻遮罩。因此，在蚀刻工艺期间，阻障层260a和270a可保护其底下的内壁th1免于被蚀刻。结果，阻障层260a和270a可避免贯穿孔洞th的宽度被蚀刻工艺扩大。更确切地说，阻障层260a和270a可以保持贯穿孔洞th的关键尺寸(例如宽度)。

贯穿孔洞th是通过使用三道蚀刻工艺形成凹陷252、254和192而形成，每一个凹陷252、254和192的深宽比小于贯穿孔洞th的深宽比。因此，每一个凹陷252、254和192可不具有颈部轮廓，或者具有轻微的颈部轮廓。结果，每一个阻障层260a、270a和280可大致上是顺应性地、均匀地且连续地沉积于内壁th1上。因此，可改善阻障层260a、270a和280的良率。

如图7g-1所示，根据一些实施例，凹陷252、254和192具有大致上为圆形的形状。在一些其他实施例中，如图7g-2所示，根据一些实施例，凹陷252、254和192具有非圆形的形状。根据一些实施例，举例而言，凹陷252、254和192具有矩形的形状。

图10a-10b为根据一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。如图10a所示，根据一些实施例，在图7d的步骤之后，形成金属层310于阻障层270a、介电层190和源极/漏极结构170之上。根据一些实施例，金属层310直接接触阻障层270a、介电层190和源极/漏极结构170。根据一些实施例，金属层310的材料和形成方法与图3a的金属层310相同。

如图10a所示，根据一些实施例，在金属层310和源极/漏极结构170上进行退火工艺，使得金属层310与源极/漏极结构170反应，以形成金属硅化物层c在金属层310与源极/漏极结构170之间。根据一些实施例，金属硅化物层c包含tisi2(硅化钛)、cosi2或rusi。

如图10a所示，根据一些实施例，形成金属氮化物层320于金属层310上。在一些实施例中，金属硅化物层c在形成金属氮化物层320之前形成。在一些其他实施例中，金属硅化物层c在形成金属氮化物层320之后形成。根据一些实施例，金属氮化物层320的材料和形成方法与图3a的金属氮化物层320相同。

如图10b所示，根据一些实施例，进行第7f-7g图的步骤。根据一些实施例，金属层310和金属氮化物层320一起形成阻障层280。根据一些实施例，留在凹陷252、254和192中位于相同的源极/漏极结构170上方的接点层290、阻障层260a、270a和280一起形成接点结构s。

根据一些实施例，金属层310直接接触金属硅化物层c。根据一些实施例，金属氮化物层320直接接触接点层290。根据一些实施例，接点层290由钨(w)制成。根据一些实施例，金属氮化物层320将接点层290与金属层310隔开，以避免接点层290中的钨与金属层310反应。

图11a-11b为根据一些实施例，形成半导体装置结构的制造过程的各个阶段的剖面示意图。如图11a所示，根据一些实施例，在图7d的步骤之后，形成金属硅化物层c在源极/漏极结构170上。金属硅化物层c的形成包含沉积金属层(未示出)于源极/漏极结构170上；将金属层和源极/漏极结构170退火，以形成金属硅化物层c在金属层与源极/漏极结构170之间；以及移除金属层。

如图11a所示，根据一些实施例，形成金属氮化物薄膜410于阻障层270a、介电层190和金属硅化物层c之上。根据一些实施例，金属氮化物薄膜410直接接触阻障层270a、介电层190和金属硅化物层c。

如图11a所示，根据一些实施例，形成金属层420于金属氮化物薄膜410上。根据一些实施例，金属层420直接接触金属氮化物薄膜410。根据一些实施例，金属氮化物薄膜410和金属层420的材料和形成方法与图4a的金属氮化物薄膜410和金属层420相同。如图11a所示，根据一些实施例，形成接点层290于金属层420上。根据一些实施例，接点层290的材料和形成方法与图4a的接点层290相同。

如图11b所示，根据一些实施例，进行图7g的步骤。根据一些实施例，金属氮化物薄膜410和金属层420一起形成阻障层280。根据一些实施例，留在凹陷252、254和192中位于相同的源极/漏极结构170上方的接点层290、阻障层260a、270a和280一起形成接点结构s。在一些实施例中，阻障层260a和270a为金属氮化物薄膜。根据一些实施例，阻障层260a比阻障层270a厚，且阻障层270a比阻障层280的金属氮化物薄膜410厚。图7g的阻障层280可以被图10b的阻障层280或图11b的阻障层280取代。

图12为根据一些实施例示出说明半导体装置结构700a的剖面示意图。如图12所示，根据一些实施例，半导体装置结构700a与图7g的半导体装置结构700相似，除了半导体装置结构700a的凹陷252、254和192的内壁252b、254b和192b为弧形的内壁。根据一些实施例，阻障层260a、270a和280顺应性地覆盖内壁252b、254b和192b。根据一些实施例，内壁252b、254b和192b为不连续的。

图13为根据一些实施例示出说明半导体装置结构700b的剖面示意图。如图13所示，根据一些实施例，半导体装置结构700b与图7g的半导体装置结构700相似，除了接点结构s形成于栅极堆叠g1正上方。根据一些实施例，接点结构s穿过介电层250和盖层240。根据一些实施例，接点结构s电性连接至栅极堆叠g1的栅极电极层230。在一些实施例中，半导体装置结构700b没有盖层240，接点结构s与栅极堆叠g1之间的界面大抵上与介电层250的底表面共平面。

根据一些实施例，提供半导体装置结构及其形成方法。此方法(用于形成半导体装置结构)使用多道蚀刻工艺形成接点孔洞，其使用多个阻障层作为蚀刻遮罩。因此，此方法避免接点孔洞具有颈部轮廓，颈部轮廓是由使用单一蚀刻工艺形成接点孔洞造成。结果，形成在接点孔洞的内壁上的阻障层的良率得到改善。此阻障层在多道蚀刻工艺之间的时间间隔期间形成在接点孔洞的内壁上。此阻障层在后续的蚀刻工艺期间保护其底下的内壁免于被蚀刻，因此，阻障层避免接点孔洞的宽度被后续的蚀刻工艺扩大。

根据一些实施例，提供半导体装置结构的形成方法。此方法包含形成介电结构于晶体管上，此方法包含形成第一凹陷于介电结构中，此方法包含形成第一阻障层于第一凹陷的第一内壁上，第一阻障层具有第一开口在介电结构的第一部分上，且靠近第一凹陷的第一底表面的第一阻障层比靠近介电结构的顶表面的第一阻障层厚。此方法包含经由第一开口移除第一部分，以形成第二凹陷于介电结构中，此方法包含形成第二阻障层于第二凹陷的第二内壁上，第二阻障层具有第二开口在第二凹陷中。此方法包含形成接点层在第一开口和第二开口中，接点层、第一阻障层和第二阻障层一起形成接点结构，且接点结构位于晶体管上方并电性连接至晶体管。

在一些实施例中，靠近第二凹陷的第二底表面的第二阻障层比靠近第一凹陷的第一底表面的第二阻障层厚。

在一些实施例中，形成第一阻障层包含沉积阻障材料层于第一凹陷的第一内壁和第一底表面上；以及在第一底表面上的阻障材料层上进行蚀刻工艺，以移除第一底表面上的阻障材料层，其中移除在第一底表面上的阻障材料层的一部分，然后再度沉积于第一内壁上的阻障材料层上。

在一些实施例中，通过蚀刻工艺部分地移除在第一底表面上的阻障材料层。

在一些实施例中，第一阻障层和第二阻障层由相同材料制成。

在一些实施例中，晶体管包含源极/漏极结构，且接点结构在源极/漏极结构正上方，并电性连接至源极/漏极结构。

在一些实施例中，第二阻障层还形成于第一阻障层上。

在一些实施例中，第一阻障层的第一厚度大于第二阻障层的第二厚度。

在一些实施例中，第二凹陷的第一深度大于第一凹陷的第二深度。

在一些实施例中，第一阻障层连续地围绕第二阻障层的上部。

根据一些实施例，提供半导体装置结构的形成方法。此方法包含形成介电结构于晶体管上，此方法包含形成第一凹陷于介电结构中，此方法包含形成第一阻障层于第一凹陷的第一内壁上，第一阻障层具有第一开口，第一阻障层由第一含金属材料制成，且第一阻障层的厚度沿着从介电结构的顶表面到第一凹陷的底表面的方向增加。此方法包含移除介电结构在第一开口底下的一部分，以形成第二凹陷在介电结构中且位于第一凹陷底下。此方法包含形成第二阻障层于第一阻障层上和第二凹陷的第二内壁上，第二阻障层具有第二开口在第一凹陷和第二凹陷中，且第二阻障层由第二含金属材料制成。此方法包含形成接点层于第二开口中，接点层、第一阻障层和第二阻障层一起形成接点结构，且接点结构位于晶体管上方，并电性连接至晶体管。

在一些实施例中，接点层的第一材料与第一阻障层的第二材料及第二阻障层的第三材料不同，且第二材料和第三材料与介电结构的第四材料不同。

在一些实施例中，第一凹陷的第一平均宽度大于第二凹陷的第二平均宽度。

在一些实施例中，晶体管包含栅极堆叠，且接点结构位于栅极堆叠正上方，并电性连接至栅极堆叠。

在一些实施例中，第二阻障层直接接触介电结构。

根据一些实施例，提供半导体装置结构。此半导体装置结构包含晶体管在基底上，此半导体装置结构包含介电结构在基底之上且覆盖晶体管，此半导体装置结构包含接点结构穿透介电结构且电性连接至晶体管。接点结构包含接点层、第一阻障层和第二阻障层，第一阻障层围绕接点层，第二阻障层围绕第一阻障层的第一上部，第一阻障层的第一较低部分直接接触介电结构，且靠近晶体管的第二阻障层比靠近介电结构的顶表面的第二阻障层厚。

在一些实施例中，第一阻障层包含第一含金属材料，且第二阻障层包含第二含金属材料。

在一些实施例中，第一阻障层将接点层与晶体管隔开。

在一些实施例中，接点结构还包含第三阻障层围绕第二阻障层的第二上部，其中第二阻障层的第二较低部分直接接触介电结构，第三阻障层比第二阻障层厚，第二阻障层比第一阻障层厚，且靠近晶体管的第三阻障层比靠近介电结构的顶表面的第三阻障层厚。

在一些实施例中，第一阻障层具有第一长度，第二阻障层具有第二长度，第三阻障层具有第三长度，第一长度大于第二长度，且第二长度大于第三长度。

以上概述了数个实施例的部件，使得在本发明所属技术领域中技术人员可以更理解本发明实施例的概念。在本发明所属技术领域中技术人员应该理解，可以使用本发明实施例作为基础，来设计或修改其他工艺和结构，以实现与在此所介绍的实施例相同的目的及/或达到相同的好处。在本发明所属技术领域中技术人员也应该理解，这些等效的结构并不背离本发明的构思和范围，并且在不背离本发明的构思和范围的情况下，在此可以做出各种改变、取代和其他选择。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定为准。