本技术涉及半导体领域,尤其涉及一种堆叠叉板晶体管的制备方法、堆叠叉板晶体管、及器件。
背景技术:
1、在摩尔定律不断深化的当下,继续推进晶体管尺寸微缩是当前业界研发的热点问题。堆叠晶体管通过将两层或多层晶体管在垂直空间内集成,实现进一步提升晶体管集成密度,成为延续集成电路尺寸微缩的重要技术之一。
2、在采用传统的单片方案制备堆叠叉板晶体管(stacked transistor)时,存在以下技术难点:难以提高晶体管的集成密度。
技术实现思路
1、本技术提供一种堆叠叉板晶体管的制备方法、堆叠叉板晶体管及器件,以提高晶体管的集成密度。
2、第一方面,本技术实施例提供一种堆叠叉板晶体管的制备方法,上述方法包括:提供一衬底,衬底包括依次堆叠设置的顶部衬底、中间牺牲层和底部衬底;在顶部衬底的第一区域中沉积第一半导体材料,以形成相对设置的一对心轴结构;第一区域位于顶部衬底远离底部衬底的表面上,并设置在顶部衬底的两端;在一对心轴结构的内侧沉积第二半导体材料,以形成相对设置的一对侧墙结构;一对侧墙结构中间具有间隔;以心轴结构和侧墙结构为掩模,刻蚀衬底,以形成第一凹槽;在第一凹槽中沉积介质材料,以形成介质叉板结构;去除心轴结构,并以侧墙结构和介质叉板结构为掩模,刻蚀衬底,以形成正面有源结构和背面有源结构,正面有源结构沿第一方向对称设置在介质叉板结构的两侧,背面有源结构沿第一方向对称设置在介质叉板结构的两侧,第一方向为垂直于衬底的方向;基于正面有源结构和背面有源结构,分别形成第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管;其中,所述第一堆叠晶体管和所述第二堆叠晶体管沿所述第一方向对称设置在所述介质叉板结构的两侧,第一堆叠晶体管包括在第一方向上自对准的第一正面晶体管和第一背面晶体管,第二堆叠晶体管包括在第一方向上自对准的第二正面晶体管和第二背面晶体管。
3、在一些可能的实施方式中,去除心轴结构,并以侧墙结构和介质叉板结构为掩模,刻蚀衬底,以形成正面有源结构和背面有源结构,包括:去除心轴结构,并以侧墙结构和介质叉板结构为掩模,依次刻蚀顶部衬底、中间牺牲层和底部衬底,以形成正面有源结构、第一中间牺牲层和背面有源结构。
4、在一些可能的实施方式中,在基于正面有源结构和背面有源结构,分别形成第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管之前,上述方法还包括:去除侧墙结构和介质叉板结构中凸出正面有源结构的一部分,并在正面有源结构、第一中间牺牲层和背面有源结构上沉积绝缘材料,以形成浅槽隔离结构;浅槽隔离结构包裹正面有源结构、第一中间牺牲层和背面有源结构;去除浅槽隔离结构中包裹正面有源结构和第一中间牺牲层的一部分,以暴露正面有源结构和第一中间牺牲层;在正面有源结构和第一中间牺牲层上沉积第三半导体材料,以形成第一正面晶体管和第二正面晶体管的正面伪栅结构;去除第一中间牺牲层,以形成第二凹槽;在第二凹槽中沉积绝缘材料,以形成中间隔离层;中间隔离层用于隔离正面有源结构和背面有源结构。
5、在一些可能的实施方式中,基于正面有源结构和背面有源结构,分别形成第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管,包括:基于正面有源结构,形成第一正面晶体管和第二正面晶体管;将载片晶圆与第一正面晶体管和第二正面晶体管远离背面有源结构的第一表面键合;倒片并去除底部衬底的一部分,直至暴露浅槽隔离结构远离正面有源结构的第二表面;去除浅槽隔离结构中包裹背面有源结构的一部分,以暴露背面有源结构,并形成浅槽隔离层,浅槽隔离层用于隔离第一正面晶体管和第一背面晶体管以及隔离第二正面晶体管和第二背面晶体管;基于背面有源结构,形成第一背面晶体管和第二背面晶体管。
6、在一些可能的实施方式中,基于正面有源结构,形成第一正面晶体管和第二正面晶体管,包括:基于正面有源结构,依次形成第一正面晶体管和第二正面晶体管的正面间隙壁、正面源漏结构和正面层间介质层;去除正面伪栅结构,以暴露第一正面晶体管和第二正面晶体管的正面栅极区域;在正面栅极区域中的第一部分沉积隔离材料,以形成第一隔离结构;第一部分对应于介质叉板结构;在正面栅极区域中除第一部分之外的其他区域沉积金属材料,以形成第一正面晶体管和第二正面晶体管的正面栅极结构,正面栅极结构对称设置在第一隔离结构的两侧;在正面层间介质层上进行后道工艺,以形成第一正面晶体管和第二正面晶体管的正面金属互连层。
7、在一些可能的实施方式中,基于背面有源结构,形成第一背面晶体管和第二背面晶体管,包括:在背面有源结构上沉积第三半导体材料,以形成第一背面晶体管和第二背面晶体管的背面伪栅结构;基于背面有源结构,依次形成第一背面晶体管和第二背面晶体管的背面间隙壁、背面源漏结构和背面层间介质层;去除背面伪栅结构,以暴露第一背面晶体管和第二背面晶体管的背面栅极区域;在背面栅极区域中的第二部分沉积隔离材料,以形成第二隔离结构;第二部分对应于介质叉板结构;在背面栅极区域中除第二部分之外的其他区域沉积金属材料,以形成第一背面晶体管和第二背面晶体管的背面栅极结构,背面栅极结构对称设置在第二隔离结构的两侧;在背面层间介质层上进行后道工艺,以形成第一背面晶体管和第二背面晶体管的背面金属互连层。
8、第二方面,本技术实施例提供一种堆叠叉板晶体管,包括:第一堆叠晶体管;第一堆叠晶体管包括第一正面晶体管和第一背面晶体管;第二堆叠晶体管;第二堆叠晶体管包括第二正面晶体管和第二背面晶体管,第一正面晶体管和第一背面晶体管在垂直于沟道的方向上自对准,第二正面晶体管和第二背面晶体管在垂直于沟道的方向上自对准;介质叉板结构;第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管沿垂直于沟道的方向对称设置在介质叉板结构的两侧。
9、在一些可能的实施方式中,堆叠叉板晶体管还包括:第一隔离结构;第一隔离结构设置于介质叉板结构中远离第一背面晶体管和第二背面晶体管的表面上,第一正面晶体管的第一正面栅极结构和第二正面晶体管的第二正面栅极结构对称设置在第一隔离结构的两侧;第二隔离结构;第二隔离结构设置于介质叉板结构中远离第一正面晶体管和第二正面晶体管的表面上,第一背面晶体管的第一背面栅极结构和第二背面晶体管的第二背面栅极结构对称设置在第二隔离结构的两侧。
10、第三方面,本技术实施例提供一种半导体器件,该半导体器件包括:如上述实施例的堆叠叉板晶体管。
11、第四方面,本技术实施例提供一种电子设备,该电子设备包括:电路板以及如上述实施例的半导体器件,半导体器件设置于电路板。
12、在本技术中,通过将正面有源结构对称设置在介质叉板结构的两侧,背面有源结构对称设置在介质叉板结构的两侧,并且,第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管沿第一方向对称设置在介质叉板结构的两侧,介质叉板结构可以通过隔离第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管,实现缩小介质叉板结构两侧对称放置的器件之间的间距,提高集成密度。
13、进一步的,堆叠叉板晶体管实现了堆叠晶体管和叉板晶体管的结合,在实现第一正面晶体管和第一背面晶体管自对准以及第二正面晶体管和第二背面晶体管自对准的同时,进一步提高集成密度。
14、进一步地,本技术中的堆叠叉板晶体管的制备方法,在提高集成密度的基础上,可以简化工艺流程。
15、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本技术。
1.一种堆叠叉板晶体管的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述去除所述心轴结构,并以所述侧墙结构和所述介质叉板结构为掩模,刻蚀所述衬底,以形成正面有源结构和背面有源结构,包括:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述基于所述正面有源结构和所述背面有源结构,分别形成第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管之前,所述方法还包括:
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述正面有源结构和所述背面有源结构,分别形成第一堆叠晶体管和第二堆叠晶体管,包括:
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于所述正面有源结构,形成第一正面晶体管和第二正面晶体管,包括:
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述背面有源结构,形成所述第一背面晶体管和所述第二背面晶体管,包括:
7.一种堆叠叉板晶体管,其特征在于,包括:
8.根据权利要求7所述的堆叠叉板晶体管,其特征在于,所述堆叠叉板晶体管还包括:
9.一种半导体器件,其特征在于,包括:如权利要求7所述的堆叠叉板晶体管。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:电路板以及如权利要求9所述的半导体器件,所述半导体器件设置于所述电路板。
