堆叠器件以及相关的布局结构制造技术

本发明专利技术描述了堆叠器件和通过堆叠器件形成的电路。根据一些实施例，半导体柱从衬底垂直延伸。第一源极/漏极区域在半导体柱中。第一栅电极层横向环绕半导体柱并且垂直位于第一源极/漏极区域上方。第一栅极介电层夹置在第一栅电极层和半导体柱之间。第二源极/漏极区域在半导体柱中并且垂直位于第一栅电极层上方。第二源极/漏极区域连接至电源节点。第二栅电极层横向环绕半导体柱并且垂直位于第二源极/漏极区域上方。第二栅极介电层夹置在第二栅电极层和半导体柱之间。第三源极/漏极区域在半导体柱中并且垂直位于第二栅电极层上方。

【技术实现步骤摘要】
堆叠器件以及相关的布局结构优先权声明和交叉参考本申请要求于2015年1月16日提交的标题为“StackedDeviceandAssociatedLayoutStructure”的美国临时申请第62/104,373号的优先权和权益，其内容结合于此作为参考。
本专利技术总体涉及半导体领域，更具体地，涉及堆叠器件。
技术介绍
从集成电路专利技术开始，将越来越多的器件置于集成电路的这个目标在半导体制造中一直都非常重要。更高密度的传统电路在允许制造功率更大的器件的同时大大降低每个晶体管的成本。电路元件的传统结构是将它们横向形成在半导体衬底上。这使得制造简单且复杂度降低。然而，目前半导体设计工程师正在突破横向器件的诸多限制。一个强有力的挑战是光刻的限制。集成电路的层通常通过使用光刻来图案化各种部件来制造。在光刻中，称为光刻胶的光敏材料层被涂覆在器件上。然后，将光刻胶曝光于对应于特定层中的期望图案的光图案。然而，集成电路中的各部件变得如此之小，以至于它们的尺寸处于用于曝光光刻胶的光的波长的数量级。虽然使用各种技术来将该限制推动至所有合理预期之外，但在某一点处，该物理限制将变得难以超越。工程师们持续设计结构来克服这种限制和其他物理限制。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种结构，包括：第一半导体柱，从衬底处垂直延伸；第一源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中；第一栅电极层，横向环绕所述第一半导体柱并且垂直位于所述第一源极/漏极区域上方，第一栅极介电层夹置在所述第一栅电极层和所述第一半导体柱之间；第二源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中并且垂直位于所述第一栅电极层上方，所述第二源极/漏极区域连接至电源节点；第二栅电极层，横向环绕所述第一半导体柱并且垂直位于所述第二源极/漏极区域上方，第二栅极介电层夹置在所述第二栅电极层和所述第一半导体柱之间；以及第三源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中并且垂直位于所述第二栅电极层上方。优选地，该结构还包括：第一连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域并且从所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域横向延伸；第二连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第三源极/漏极区域并且从所述第一半导体柱中的所述第三源极/漏极区域横向延伸；以及接触件，从所述第二连接层延伸至所述第一连接层。优选地，该结构还包括：第二半导体柱，从所述衬底处垂直延伸；第四源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中，所述第四源极/漏极区域的导电类型与所述第一源极/漏极区域的导电类型相反；连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域和所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域，并且在所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域与所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域之间横向延伸；第三栅电极层，横向环绕所述第二半导体柱并且垂直位于所述第四源极/漏极区域上方，第三栅极介电层夹置在所述第三栅电极层和所述第二半导体柱之间；第五源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中并且垂直位于所述第二栅电极层上方；第四栅电极层，横向环绕所述第二半导体柱并且垂直位于所述第五源极/漏极区域上方，第四栅极介电层夹置在所述第四栅电极层和所述第二半导体柱之间；以及第六源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中并且垂直位于所述第四栅电极层上方。优选地，该结构还包括：第一连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域并且从所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域处横向延伸；以及接触件，从所述第二栅电极层延伸至所述第一连接层。优选地，该结构还包括：从所述第一栅电极层延伸至所述第二栅电极层的接触件。优选地，该结构还包括：从所述第二栅电极层延伸至所述第一栅电极层的接触件。优选地，该结构还包括：第二半导体柱，从所述衬底处垂直延伸；第四源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中，所述第一栅电极层横向环绕所述第二半导体柱并且垂直位于所述第四源极/漏极区域上方，所述第一栅极介电层夹置在所述第一栅电极层和所述第二半导体柱之间；连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域和所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域，并且在所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域和所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域之间横向延伸；以及第五源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中并且垂直位于所述第二栅电极层上方，所述第二半导体柱基本不在所述第五源极/漏极区域上方延伸。根据本专利技术的另一方面，提供了一种结构，包括：第一器件区域，位于半导体衬底上，第一半导体柱从所述第一器件区域中的所述半导体衬底处垂直延伸，所述第一器件区域包括：第一p型器件，垂直位于所述半导体衬底上方，所述第一p型器件包括：第一源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中；第一沟道区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第一源极/漏极区域上方，第一栅极在所述第一沟道区域处环绕所述第一半导体柱；和第二源极/漏极区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第一沟道区域上方；以及第二p型器件，垂直位于所述第一p型器件上方，所述第二p型器件包括：所述第二源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中；第二沟道区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第二源极/漏极区域上方，第二栅极在所述第二沟道区域处环绕所述第一半导体柱；和第三源极/漏极区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第二沟道区域上方；以及第二器件区域，位于所述半导体衬底上，第二半导体柱从所述第二器件区域中的所述半导体衬底处垂直延伸，所述第二器件区域包括：第一n型器件，垂直位于所述半导体衬底上方，所述第一n型器件包括：第四源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中；第三沟道区域，在所述第二半导体柱中垂直位于所述第四源极/漏极区域上方，所述第一栅极在所述第三沟道区域处环绕所述第二半导体柱；和第五源极/漏极区域，在所述第二半导体柱中垂直位于所述第三沟道区域上方；和第二n型器件，垂直位于所述第一n型器件上方，所述第二n型器件包括：所述第五源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中；第四沟道区域，在所述第二半导体柱中垂直位于所述第五源极/漏极区域上方，第三栅极在所述第四沟道区域处环绕所述第二半导体柱；和第六源极/漏极区域，在所述第二半导体柱中垂直位于所述第四沟道区域上方。优选地，该结构还包括：第一连接层，在所述第一源极/漏极区域处环绕所述第一半导体柱并且横向延伸至所述第四源极/漏极区域处的所述第二半导体柱并环绕所述第四源极/漏极区域处的所述第二半导体柱。优选地，该结构还包括：第二连接层，在所述第三源极/漏极处环绕所述第一半导体柱；以及接触件，从所述第二连接层延伸至所述第一连接层。优选地，该结构还包括：接触件，从所述第二栅极和所述第三栅极延伸至所述第一连接层，所述第二栅极和所述第三栅极是整体部件。优选地，该结构还包括：第二连接层，在所述第三源极/漏极区域处环绕所述第一半导体柱并且横向延伸至所述第六源极/漏极区域处的第二半导体柱并环绕所述第六源极/漏极区域处的第二半导体柱。优选地，该结构还包括：接触件，从所述第二栅极和所述第三栅极延伸至所述第一栅极，所述第二栅极和所述第三栅极是整体部件。优选地，该结构还包括：第三半导体柱，从所述第二器件区域中的所述半导体衬底处垂直延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：第一半导体柱，从衬底处垂直延伸；第一源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中；第一栅电极层，横向环绕所述第一半导体柱并且垂直位于所述第一源极/漏极区域上方，第一栅极介电层夹置在所述第一栅电极层和所述第一半导体柱之间；第二源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中并且垂直位于所述第一栅电极层上方，所述第二源极/漏极区域连接至电源节点；第二栅电极层，横向环绕所述第一半导体柱并且垂直位于所述第二源极/漏极区域上方，第二栅极介电层夹置在所述第二栅电极层和所述第一半导体柱之间；以及第三源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中并且垂直位于所述第二栅电极层上方。

【技术特征摘要】
2015.01.16 US 62/104,373;2015.08.14 US 14/827,0931.一种半导体结构，包括：第一半导体柱，从衬底处垂直延伸；第一源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中；第一栅电极层，横向环绕所述第一半导体柱并且垂直位于所述第一源极/漏极区域上方，第一栅极介电层夹置在所述第一栅电极层和所述第一半导体柱之间；第二源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中并且垂直位于所述第一栅电极层上方，所述第二源极/漏极区域连接至电源节点；第二栅电极层，横向环绕所述第一半导体柱并且垂直位于所述第二源极/漏极区域上方，第二栅极介电层夹置在所述第二栅电极层和所述第一半导体柱之间；以及第三源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中并且垂直位于所述第二栅电极层上方。2.根据权利要求1所述的结构，还包括：第一连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域并且从所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域横向延伸；第二连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第三源极/漏极区域并且从所述第一半导体柱中的所述第三源极/漏极区域横向延伸；以及接触件，从所述第二连接层延伸至所述第一连接层。3.根据权利要求1所述的结构，还包括：第二半导体柱，从所述衬底处垂直延伸；第四源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中，所述第四源极/漏极区域的导电类型与所述第一源极/漏极区域的导电类型相反；连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域和所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域，并且在所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域与所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域之间横向延伸；第三栅电极层，横向环绕所述第二半导体柱并且垂直位于所述第四源极/漏极区域上方，第三栅极介电层夹置在所述第三栅电极层和所述第二半导体柱之间；第五源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中并且垂直位于所述第二栅电极层上方；第四栅电极层，横向环绕所述第二半导体柱并且垂直位于所述第五源极/漏极区域上方，第四栅极介电层夹置在所述第四栅电极层和所述第二半导体柱之间；以及第六源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中并且垂直位于所述第四栅电极层上方。4.根据权利要求1所述的结构，还包括：第一连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域并且从所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域处横向延伸；以及接触件，从所述第二栅电极层延伸至所述第一连接层。5.根据权利要求1所述的结构，还包括：从所述第一栅电极层延伸至所述第二栅电极层的接触件。6.根据权利要求1所述的结构，还包括：从所述第二栅电极层延伸至所述第一栅电极层的接触件。7.根据权利要求1所述的结构，还包括：第二半导体柱，从所述衬底处垂直延伸；第四源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中，所述第一栅电极层横向环绕所述第二半导体柱并且垂直位于所述第四源极/漏极区域上方，所述第一栅极介电层夹置在所述第一栅电极层和所述第二半导体柱之间；连接层，横向环绕所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域和所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域，并且在所述第一半导体柱中的所述第一源极/漏极区域和所述第二半导体柱中的所述第四源极/漏极区域之间横向延伸；以及第五源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中并且垂直位于所述第二栅电极层上方，所述第二半导体柱基本不在所述第五源极/漏极区域上方延伸。8.一种半导体结构，包括：第一器件区域，位于半导体衬底上，第一半导体柱从所述第一器件区域中的所述半导体衬底处垂直延伸，所述第一器件区域包括：第一p型器件，垂直位于所述半导体衬底上方，所述第一p型器件包括：第一源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中；第一沟道区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第一源极/漏极区域上方，第一栅极在所述第一沟道区域处环绕所述第一半导体柱；和第二源极/漏极区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第一沟道区域上方；以及第二p型器件，垂直位于所述第一p型器件上方，所述第二p型器件包括：所述第二源极/漏极区域，位于所述第一半导体柱中；第二沟道区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第二源极/漏极区域上方，第二栅极在所述第二沟道区域处环绕所述第一半导体柱；和第三源极/漏极区域，在所述第一半导体柱中垂直位于所述第二沟道区域上方；以及第二器件区域，位于所述半导体衬底上，第二半导体柱从所述第二器件区域中的所述半导体衬底处垂直延伸，所述第二器件区域包括：第一n型器件，垂直位于所述半导体衬底上方，所述第一n型器件包括：第四源极/漏极区域，位于所述第二半导体柱中；第三沟道区域，在所述第二半导体柱中垂直位于所述第四源极/漏极区域上方，所述第一栅极在所述第三沟道区域处环绕所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭大鵬，卡洛斯·H·迪亚兹，王志豪，让皮埃尔·科林格，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71