[實用新型]用于全環柵晶體管的設備、導電路徑、集成電路及器件

有效

• 申請號: 201620683994.6
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN206148424U
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: J·H·張
• 申請（專利權）人: 意法半導體公司
• 主分類號: H01L23/535
• 分類號: H01L23/535;H01L27/088;H01L29/08;H01L29/423;H01L29/786;H01L21/768;H01L21/8234;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本披露總體上涉及用于在半導體襯底上構建的全環柵晶體管器件的各種幾何結構，并且更具體地涉及豎直定向的全環柵晶體管，在該全環柵晶體管中電流在橫向于半導體襯底的表面的方向上流動。

背景技術

全環柵FET(或GAA FET)是一種非平面金屬氧化物半導體(MOS)晶體管設計，其中，柵極完全包繞導電溝道以便對其中的電流進行最大化的控制。在GAA FET中，溝道被配置成由柵極氧化物環繞的圓柱形納米線。柵極然后環繞氧化物。

源極區域和漏極區域位于溝道的任一端上。一些現有的GAA FET是水平GAA FET，被定向為使得納米線在基本上平行于半導體襯底的表面的水平方向上延伸。在例如IBM公司的授予常(Chang)等人的美國專利申請公開號2013/0341596中以及在意法半導體公司(STMicroelectronics)的授予劉(Liu)等人的美國專利申請號2015/0372104中描述了這種水平GAA FET。

還已經開發出豎直GAA FET結構，其中，載流納米線被定向為基本上垂直于硅襯底的頂部表面。納米線被外延地生長并且被適當地摻雜以便以堆疊安排形成源極區域、溝道區域和漏極區域。豎直GAA FET旨在滿足7nm技術集成電路生成的設計和性能標準。在轉讓給與本專利申請相同的受讓人的美國專利申請號14/588,337和14/675,536中描述了這種器件。

豎直GAA FET堆疊的一個具體的挑戰性方面是互連結構。具體地，與豎直GAA FET的最下部端子(即，源極或漏極)進行電接觸會是笨拙的，因為一旦形成了豎直GAA FET就無法從半導體襯底的頂側接入下部端子。在之前的設計中，經由襯底的背側進行與GAA FET的下部端子的一些電接觸。

實用新型內容

披露了一種適用于豎直全環柵FET的模塊化互連結構。該模塊化互連結構包括到晶體管端子的環形金屬觸點、采用堆疊盤的徑向扇區的形式從豎直納米線向外延伸的金屬互連、以及采用耦合徑向扇區的導電桿形式的過孔。安裝到徑向扇區互連上的延伸接片進一步增加了可接入連接過孔的表面積，因此允許信號從每個晶體管端子扇出。可以通過線性區段聯接相鄰互連。不像常規的集成電路(其中，在“前段”加工期間在半導體襯底中形成晶體管，并且然后在完全形成晶體管之后，在“后段”加工期間在硅襯底的頂部構造互連結構)，在此描述的模塊化互連與晶體管同時形成。因此，當使用在此所披露的模塊化互連方法制造集成電路時，前段加工和后段加工之間沒有區別。這種發展為未來若干代工藝技術呈現了非常新的范例。

模塊化互連結構促進由豎直GAA FET構建復雜還緊湊的集成電路。披露了豎直與非門和或非門設計，這些豎直與非門和或非門設計可以用作用于創建所有類型的邏輯門的構建塊，并且因此用于使用豎直GAA FET架構實施任何期望的布爾邏輯函數。在一些配置中，有利的是在彼此頂部上堆疊豎直GAA FET。該模塊化互連結構使得堆疊的豎直GAA FET成為可能。另外，呈現了專用晶體管的豎直GAA FET版本，包括豎直GAA隧穿場效應晶體管(VGAA TFET)、豎直GAA氧化硅氮氧化硅(VGAA SONOS)器件、豎直GAA絕緣體上硅(VGAA SOI)器件以及豎直GAA靜態感應晶體管(VGAA SIT)。在此所披露的模塊化互連準許使用標準的CMOS工藝在硅襯底上集成這些VGAA器件中的任一種。

通過豎直地堆疊器件并且通過使用在此所披露的徑向模塊化互連結構增加晶體管密度促進了制造包含微處理器芯片和混合信號芯片的先進的消費者電子產品。這些產品可以包括平板計算機、智能電話、桌上計算機和服務器、游戲機、游戲控制臺、互聯網視頻流控制臺、自動微控制器、高密度存儲器裝置等等。所披露的結構的芯片制造可以采用更老的加工設備，因為豎直晶體管和徑向互連結構更加緊湊，并且因此它們更加空間高效。

本公開的第一方面公開了一種用于全環柵晶體管的設備，包括：襯底，該襯底具有襯底表面；多個晶體管，每個晶體管具有在橫向于該襯底表面的方向上從該襯底向外延伸的源極端子、柵極端子和漏極端子；以及模塊化互連結構，該模塊化互連結構耦合到該多個晶體管中的所選晶體管的所選端子，該模塊化互連結構包括：多個環形觸點，每個環形觸點與該多個晶體管中的該所選晶體管的該端子中的一個端子對準并耦合到其上；多個徑向扇區，每個徑向扇區耦合到該環形觸點中的一個環形觸點并且在與該端子中的對應端子對準的平面中形成導電域；以及多個過孔，該多個過孔耦合到該導電域中的所選導電域，該過孔基本上橫向于該襯底表面對準。

根據本公開的實施例，該襯底是摻雜的。