半导体装置的制作方法

本技术实施例涉及一种半导体装置，尤其涉及一种利用含硅材料以降低负载效应的半导体装置。

背景技术：

1、半导体集成电路(integrated circuit,ic)工业已经历了指数性的成长。技术在ic材料与设计上的进步已产生了好几世代的ic，其中每一世代都具有比先前世代更小且更复杂的电路。在ic发展的过程中，功能密度(即：每单位芯片面积的互连装置的数量)通常会增加，而几何尺寸(即：使用制造工艺所能创建的最小组件(或线路))则会减少。这种微缩的过程通常通过增加生产效率或是降低相关成本的方式提供益处。这种微缩同时也增加了处理以及制造ic的复杂性。

2、举例来说，随着晶体管组件持续走向更小的尺寸，长通道晶体管与短通道晶体管之间的尺寸差异所造成的负载效应(loading effect)，可能会变得更加明显。如此一来，装置的性能可能会降低。

3、因此，尽管现行的半导体装置通常已足以满足其预期目的，但它们并非在所有方面都是完全令人满意的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提出一种半导体装置，以解决上述至少一个问题。

2、本公开实施例提供一种半导体装置。上述半导体装置包括有源区。设置于有源区上方的金属栅极电极。设置于金属栅极电极上方的导电层。设置于导电层的第一部分上方的含硅层。设置于导电层的第二部分上方的介电层。垂直地延伸穿过含硅层的栅极通孔。栅极通孔设置于金属栅极电极上方，并且电性耦接至金属栅极电极。

3、根据本实用新型其中的一个实施方式，上述含硅层与上述介电层具有不同的材料成分。

4、根据本实用新型其中的一个实施方式，上述金属栅极电极的一上方表面定义一凹槽；上述导电层的上述第一部分设置于上述凹槽中；以及上述导电层的上述第二部分设置于上述凹槽之外。

5、根据本实用新型其中的一个实施方式，还包括多个栅极间隔物，设置于上述金属栅极电极与上述介电层的多个侧壁上，其中至少上述介电层与上述栅极间隔物直接物理性地接触。

6、根据本实用新型其中的一个实施方式，上述金属栅极电极为一第一晶体管的一第一金属栅极电极；上述半导体装置还包括一第二晶体管，具有短于上述第一晶体管的通道，上述第二晶体管包括一第二金属栅极电极；以及上述第一金属栅极电极的一最上方表面，具有与上述第二金属栅极电极的一最上方表面实质上相似的垂直高度。

7、根据本实用新型其中的一个实施方式，上述导电层为一第一导电层，上述介电层为一第一介电层，且上述栅极通孔为一第一栅极通孔，并且上述第二晶体管还包括：一第二导电层，设置于上述第二金属栅极电极上方，上述第二导电层与上述第一导电层具有实质上相似的材料成分；一第二介电层，设置于上述第二导电层上方，上述第二介电层与上述第一介电层具有实质上相似的材料成分；以及一第二栅极通孔，设置于上述第二导电层上方，其中上述第二栅极通孔垂直地延伸穿过上述第二介电层，并与上述第二介电层直接物理性地接触。

8、本公开实施例提供一种半导体装置。上述半导体装置包括第一晶体管以及第二晶体管。第一晶体管包括包含一金属材料的第一栅极结构；设置于第一栅极结构上方的第一导电层；均设置于第一导电层上方的含硅结构以及第一介电结构；以及设置于第一导电层上方的第一栅极通孔。第一栅极通孔垂直地延伸穿过含硅结构。第二晶体管包括包含上述金属材料的第二栅极结构；设置于第二栅极结构上方的第二导电层；设置于第二导电层上方的第二介电结构；以及设置于第二导电层上方的第二栅极通孔。第二栅极通孔垂直地延伸穿过第二介电结构。第二栅极结构具有短于第一栅极结构的水平尺寸。

9、根据本实用新型其中的一个实施方式，上述含硅结构与上述第一介电结构具有不同的材料成分。

10、根据本实用新型其中的一个实施方式，比起上述第二栅极结构，上述第一栅极结构具有被掘入较多的一上方表面；或者比起上述第二导电层，上述第一导电层被掘入较多。

11、根据本实用新型其中的一个实施方式，上述第一导电层与上述第二导电层中的每一者，包含钨以及氯。

技术特征：

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述含硅层与上述介电层具有不同的材料成分。

3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括多个栅极间隔物，设置于上述金属栅极电极与上述介电层的多个侧壁上，其中至少上述介电层与上述栅极间隔物直接物理性地接触。

5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

6.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，上述导电层为一第一导电层，上述介电层为一第一介电层，且上述栅极通孔为一第一栅极通孔，并且上述第二晶体管还包括：

7.一种半导体装置，其特征在于，

8.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，上述含硅结构与上述第一介电结构具有不同的材料成分。

9.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，

技术总结
本公开实施例提供一种半导体装置。半导体装置包括有源区。设置于有源区上方的金属栅极电极。设置于金属栅极电极上方的导电层。设置于导电层的第一部分上方的含硅层。设置于导电层的第二部分上方的介电层。垂直地延伸穿过含硅层的栅极通孔。栅极通孔设置于金属栅极电极上方，并且电性耦接至金属栅极电极。

技术研发人员：王唯诚,丘诗航,刘冠廷,洪正隆,徐志安
受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司
技术研发日：20220705
技术公布日：2024/1/11