[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法及包括該器件的電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910108675.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN109801960B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱慧瓏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L29/41
• 分類號(hào): H01L29/41;H01L29/423;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 倪斌

公開了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法及包括該器件的電子設(shè)備。半導(dǎo)體器件包括：襯底；依次疊置在襯底上且彼此鄰接的第一源/漏區(qū)、溝道區(qū)和第二源/漏區(qū)，圍繞溝道區(qū)的外周形成有柵堆疊；其中，柵堆疊包括各自以不同的閾值電壓對(duì)不同的溝道層部分進(jìn)行控制的多個(gè)柵電極，溝道層包括在多個(gè)柵電極控制下能夠形成反型層的半導(dǎo)體層。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，涉及豎直型半導(dǎo)體器件及其制造方法以及包括這種半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。

背景技術(shù)

水平型半導(dǎo)體器件(例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET))被廣泛用于各種電子設(shè)備中。在水平型MOSFET中，晶體管的源極、柵極和漏極沿大致平行于襯底的頂部表面的方向布置，會(huì)導(dǎo)致器件沿水平方向的面積不易進(jìn)一步縮小的問題，因而不利于電子設(shè)備的集成，并使電子設(shè)備的制造成本難于降低，從而限制了器件的使用。為解決上述問題，已經(jīng)開始采用豎直型器件。在豎直型MOSFET中，晶體管的源極、柵極和漏極沿大致垂直于襯底的頂部表面的方向布置，因而豎直型器件更容易縮小。

現(xiàn)有技術(shù)中，在豎直型器件的使用方面主要存在如下問題，一方面，如果采用多晶的溝道材料，則將大大增加溝道電阻，從而難于在豎直方向上堆疊多個(gè)豎直型器件，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致過高的電阻。如果采用單晶的溝道材料，則存在柵長(zhǎng)和柵極與源/漏極的相對(duì)位置難于控制等問題。另一方面，隨著器件的縮小，器件的溝道長(zhǎng)度也會(huì)隨之減小。一般地，當(dāng)溝道長(zhǎng)度小于0.18μm時(shí)，短溝道效應(yīng)將表現(xiàn)得明顯，使半導(dǎo)體器件的性能變差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)的目的至少部分地在于提供一種能夠改善半導(dǎo)體器件的短溝道效應(yīng)并能夠降低器件電阻的豎直型半導(dǎo)體器件及其制造方法以及包括這種半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；依次疊置在襯底上且彼此鄰接的第一源/漏區(qū)、溝道區(qū)和第二源/漏區(qū)，圍繞溝道區(qū)的外周形成有柵堆疊；其中，柵堆疊包括各自以不同的閾值電壓對(duì)不同的溝道層部分進(jìn)行控制的多個(gè)柵電極，溝道層包括在多個(gè)柵電極控制下能夠形成反型層的半導(dǎo)體層。

根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在襯底上依次形成第一材料層和第二材料層；在襯底、第一材料層和第二材料層上限定半導(dǎo)體器件的有源區(qū)，有源區(qū)包括溝道區(qū)；在襯底和第二材料層上分別形成第一源/漏區(qū)和第二源/漏區(qū)；以及圍繞溝道區(qū)的外周形成柵堆疊；其中，在形成柵堆疊的過程中，還包括形成各自以不同的閾值電壓對(duì)不同的溝道層部分進(jìn)行控制的多個(gè)柵電極，溝道層包括在多個(gè)柵電極控制下能夠形成反型層的半導(dǎo)體層。

根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括由上述半導(dǎo)體器件形成的集成電路。

根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，通過提供具有多個(gè)柵電極的柵堆疊，并通過不同的柵電極以不同的閾值電壓對(duì)不同的溝道層部分進(jìn)行控制，從而能夠在減小源/漏結(jié)深，即改善短溝道效應(yīng)的同時(shí)降低器件的電阻，有利于提高器件的集成度。進(jìn)一步地，由于較低的閾值電壓有利于溝道層在導(dǎo)通時(shí)降低電阻，而較高的閾值電壓有利于可靠地關(guān)閉溝道層，因此本申請(qǐng)的實(shí)施例能夠使半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)溝道層的電阻更小或開態(tài)電流更大，同時(shí)能夠使半導(dǎo)體器件可靠地截止，減小關(guān)態(tài)時(shí)的漏電流，即改善半導(dǎo)體器件的開關(guān)性能。另外，半導(dǎo)體器件的溝道采用單晶的溝道材料，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中柵長(zhǎng)和柵極與源/漏極的相對(duì)位置難于控制的問題。

附圖說明

通過以下參照附圖對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的描述，本申請(qǐng)的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2至圖19示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的流程的示意圖。

貫穿附圖，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。

具體實(shí)施方式