[發(fā)明專利]半導體器件及其制造方法和晶體管結構

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• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN114388607A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 黃寅燦;全輝璨;洪炳鶴
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L29/78;H01L27/088
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王新華

本公開提供了半導體器件及其制造方法和晶體管結構。一種半導體器件包括：基板；第一晶體管，形成在基板之上并具有第一晶體管堆疊，該第一晶體管堆疊包括多個第一溝道結構、圍繞第一溝道結構的第一柵極結構以及在第一晶體管堆疊的在第一溝道長度方向上的兩端處的第一源極/漏極區(qū)和第二源極/漏極區(qū)；以及第二晶體管，在垂直方向上形成在第一晶體管之上并具有第二晶體管堆疊，該第二晶體管堆疊包括多個第二溝道結構、圍繞第二溝道結構的第二柵極結構以及在第二晶體管堆疊的在第二溝道長度方向上的兩端處的第三源極/漏極區(qū)和第四源極/漏極區(qū)，其中第三源極/漏極區(qū)不與第一源極/漏極區(qū)或第二源極/漏極區(qū)垂直地重疊，并且第四源極/漏極區(qū)不與第一源極/漏極區(qū)或第二源極/漏極區(qū)垂直地重疊。

技術領域

與本發(fā)明構思的示例實施方式一致的裝置和方法涉及半導體器件結構，更具體地，涉及具有交叉的多堆疊(multi-stack)納米片結構的半導體器件結構。

背景技術

對半導體器件的小型化的日益增長的需求已經引入納米片晶體管，納米片晶體管的特征在于：多個納米片層，橋接形成在其兩端處的源極/漏極區(qū)；以及柵極結構，完全地環(huán)繞納米片層的所有側面。這些納米片層用作電流在納米片晶體管的源極/漏極區(qū)之間流動的多個溝道。由于這種結構，除了在包括納米片晶體管的半導體器件中更高的器件密度之外，還能夠改善對流過所述多個溝道的電流的控制。納米片晶體管也被稱為各種不同的名稱，諸如多橋溝道FET(MBCFET)、納米束、納米帶、疊加溝道器件等。

圖1示出用于半導體器件的相關技術的納米片結構。圖1所示的納米片結構100包括兩個或更多個納米片層110，該兩個或更多個納米片層110在D3方向上以重疊的方式垂直地堆疊在基板105之上。用作由納米片結構100形成的晶體管的溝道的納米片層110被柵極結構115完全圍繞，除了在其形成在柵極結構115的相反兩側的敞開端部之外，源極/漏極區(qū)將生長在所述敞開端部處以完成作為單個晶體管的納米片結構100，諸如納米片金屬氧化物半導體FET(MOSFET)。也就是，與具有單層或單鰭溝道結構的常規(guī)平面FET或finFET不同，圖1的納米片結構使在源極/漏極區(qū)之間具有多個溝道的單個晶體管成為可能。在圖1中，源極/漏極區(qū)從納米片結構100有意地省略，僅是為了示出納米片層110如何采取在作為納米片結構100的溝道長度方向的D2方向上分別穿透柵極結構115的形式。

基板105可以是半導體材料的塊體基板，例如硅(Si)或絕緣體上硅(SOI)基板，納米片層110也可以由Si形成，柵極結構115可以由導體金屬和柵極電介質層形成。導體金屬可以是鎢(W)或鋁(Al)，并且柵極電介質層可以包括用于與納米片層110電絕緣的硅氧化物(SiO)或金屬硅酸鹽。

然而，即使晶體管由像納米片層110一樣的多個溝道層形成，用于減小單個晶體管的尺寸的技術也受到限制。

在本背景技術部分中公開的信息在實現(xiàn)本申請的實施方式之前已經為發(fā)明人知曉，或者是在實現(xiàn)實施方式的過程中獲取的技術信息。因此，它可能包含不構成公眾已知的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內容

本公開提供具有擁有不同溝道方向的兩個或更多個納米片堆疊的多堆疊納米片結構以及制造該多堆疊納米片結構的方法。

根據(jù)實施方式，提供一種半導體器件，該半導體器件可以包括：基板；第一晶體管，形成在基板之上并具有第一晶體管堆疊，該第一晶體管堆疊包括多個第一溝道結構、圍繞所述多個第一溝道結構的第一柵極結構以及在第一晶體管堆疊的在第一溝道長度方向上的兩端處的第一源極/漏極區(qū)和第二源極/漏極區(qū)；以及第二晶體管，在垂直方向上形成在第一晶體管之上并具有第二晶體管堆疊，該第二晶體管堆疊包括多個第二溝道結構、圍繞所述多個第二溝道結構的第二柵極結構以及在第二晶體管堆疊的在第二溝道長度方向上的兩端處的第三源極/漏極區(qū)和第四源極/漏極區(qū)，其中第三源極/漏極區(qū)不與第一源極/漏極區(qū)或第二源極/漏極區(qū)垂直地重疊，并且第四源極/漏極區(qū)不與第一源極/漏極區(qū)或第二源極/漏極區(qū)垂直地重疊。