晶体管结构、半导体结构及制作晶体管结构的方法技术

一种公开的晶体管结构包括栅极电极、有源层、源极电极、漏极电极、将栅极电极与有源层隔开的绝缘层以及载流子改变装置，载流子改变装置通过减小有源层中的载流子浓度变化而减小短沟道效应。载流子改变装置可包括与有源层接触的顶盖层，顶盖层用于增大有源层中的载流子浓度。作为另外一种选择，载流子改变装置可包括：第一注入层，与源极电极及有源层接触，将源极电极与有源层隔开；以及第二注入层，与漏极电极及有源层接触，将漏极电极与有源层隔开。第一及第二注入层可用于减小有源层内的在源极电极及漏极电极附近的载流子浓度。极电极及漏极电极附近的载流子浓度。极电极及漏极电极附近的载流子浓度。

【技术实现步骤摘要】
晶体管结构、半导体结构及制作晶体管结构的方法


[0001]本专利技术的实施例是有关于晶体管结构、半导体结构及制作晶体管结构的方法。

技术介绍

[0002]在半导体及集成电路(integrated circuit，IC)工业中，一直希望减小集成电路的大小，从而增大数字电路的面积及体积密度。为此，单个晶体管、内连线及相关结构已经变得越来越小，且持续需要开发半导体装置及内连线的新材料、工艺及设计，以使得能够进一步发展。

技术实现思路

[0003]根据一些实施例，一种晶体管结构包括栅极电极、有源层、绝缘层、源极电极、漏极电极及载流子改变装置。有源层包含非晶硅、InGaZnO、 InGaO、InWO、InZnO、InSnO、ZnO、GaO、InO及它们的合金中的一种或多种。绝缘层与栅极电极及有源层接触且将栅极电极与有源层隔开。载流子改变装置与有源层接触，其中载流子改变装置被配置成减小有源层中的载流子浓度变化。
[0004]根据一些实施例，一种半导体结构包括衬底、内连线结构及薄膜晶体管结构。衬底包括多个互补金属氧化物半导体晶体管。内连线结构具有多个金属内连线层级结构。薄膜晶体管结构形成在金属内连线层级结构中的一者中。薄膜晶体管结构包括栅极电极、有源层、绝缘层、源极电极、漏极电极以及载流子改变装置。有源层包含非晶硅、InGaZnO、InGaO、InWO、 InZnO、InSnO、ZnO、GaO、InO及它们的合金中的一种或多种。绝缘层与栅极电极及有源层接触且将栅极电极与有源层隔开。载流子改变装置与有源层接触，其中载流子改变装置被配置成减小有源层中的载流子浓度变化。
[0005]根据一些实施例，一种制作晶体管结构的方法包括：形成栅极电极；形成有源层；形成绝缘层，绝缘层与栅极电极及有源层接触且将栅极电极与有源层隔开；形成源极电极；形成漏极电极；以及形成与有源层接触的载流子改变装置，其中载流子改变装置通过减小有源层中的载流子浓度变化而减小短沟道效应。
附图说明
[0006]结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并未按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
[0007]图1是根据各种实施例，用于构造具有减小的短沟道效应的晶体管结构的中间结构的垂直剖面图。
[0008]图2是根据各种实施例，在图1的中间结构上形成顶盖层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0009]图3是根据各种实施例，在图2的中间结构之上形成有源层之后的另一中间结构的
垂直剖面图。
[0010]图4是根据各种实施例，在图3的中间结构之上形成图案化层间介电层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0011]图5是根据各种实施例，在图4的中间结构的通孔腔中形成源极电极及漏极电极之后的实施例晶体管结构的垂直剖面图。
[0012]图6是根据各种实施例，用于构造具有减小的短沟道效应的另一晶体管结构的中间结构的垂直剖面图。
[0013]图7是根据各种实施例，在图7的中间结构之上形成有源层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0014]图8是根据各种实施例，在图6的中间结构上形成顶盖层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0015]图9是根据各种实施例，在图8的中间结构之上形成图案化层间介电层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0016]图10是根据各种实施例，在图9的中间结构的通孔腔中形成源极电极及漏极电极之后的实施例晶体管结构的垂直剖面图。
[0017]图11是根据各种实施例，用于构造具有减小的短沟道效应的另一晶体管结构的中间结构的垂直剖面图。
[0018]图12是根据各种实施例，在图11的中间结构之上形成有源层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0019]图13是根据各种实施例，在图12的中间结构之上形成图案化层间介电层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0020]图14是根据各种实施例，在图13的中间结构的通孔腔中形成第一注入层及第二注入层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0021]图15是根据各种实施例，在图14的中间结构的第一注入层及第二注入层之上分别形成源极电极及漏极电极之后的实施例晶体管结构的垂直剖面图。
[0022]图16是根据各种实施例，用于构造具有减小的短沟道效应的晶体管结构的中间结构的垂直剖面图。
[0023]图17是根据各种实施例，在图16的中间结构之上形成有源层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0024]图18是根据各种实施例，在图17的中间结构之上形成绝缘层及栅极电极之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0025]图19是根据各种实施例，在图18的中间结构之上形成图案化层间介电层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0026]图20是根据各种实施例，在图19的中间结构的通孔腔中形成源极电极及漏极电极之后的实施例晶体管结构的垂直剖面图。
[0027]图21是根据各种实施例，用于构造具有减小的短沟道效应的另一晶体管结构的中间结构的垂直剖面图。
[0028]图22是根据各种实施例，在图21的中间结构之上形成绝缘层及栅极电极之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0029]图23是根据各种实施例，在图22的中间结构之上形成图案化层间介电层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0030]图24是根据各种实施例，在图23的中间结构的通孔腔中形成源极电极及漏极电极之后的实施例晶体管结构的垂直剖面图。
[0031]图25是根据各种实施例，用于构造具有减小的短沟道效应的另一晶体管结构的中间结构的垂直剖面图。
[0032]图26是根据各种实施例，在图25的中间结构之上形成绝缘层及栅极电极之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0033]图27是根据各种实施例，在图26的中间结构之上形成图案化层间介电层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0034]图28是根据各种实施例，在图27的中间结构的通孔腔中形成第一注入层及第二注入层之后的另一中间结构的垂直剖面图。
[0035]图29是根据各种实施例，在图28的中间结构的第一注入层及第二注入层之上分别形成源极电极及漏极电极之后的实施例晶体管结构的垂直剖面图。
[0036]图30是根据各种实施例，在形成互补金属氧化物半导体 (complementary metal
‑
oxide
‑
semiconductor，CMOS)晶体管，形成在介电材料层中的金属内连线结构以及薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)之后的示例性结构的垂直剖面图。
[0037]图31是示出根据各种实施例的制造实施例晶体管结构的方法的各阶段的流程图。
[0038]图32是示出根据各种实施例的制造晶体管结构的方法的各阶段的流程图。
具体实施方式
[0039]以下公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体管结构，包括：栅极电极；有源层，包含非晶硅、InGaZnO、InGaO、InWO、InZnO、InSnO、ZnO、GaO、InO及它们的合金中的一种或多种；绝缘层，与所述栅极电极及所述有源层接触且将所述栅极电极与所述有源层隔开；源极电极；漏极电极；及载流子改变装置，与所述有源层接触，其中所述载流子改变装置被配置成减小所述有源层中的载流子浓度变化。2.根据权利要求1所述的晶体管结构，其中所述载流子改变装置包括：第一注入层，与所述源极电极及所述有源层接触且将所述源极电极与所述有源层隔开；第二注入层，与所述漏极电极及所述有源层接触且将所述漏极电极与所述有源层隔开，其中所述第一注入层及所述第二注入层各自包含InO
x
、InGaZnO、InZnO、CaO
x
、ZnO、CaO
x
/ZnO、ZnO/GaO
x
、TiN、TaN、Au、Pt、Ru及它们的合金中的一种或多种，且其中所述第一注入层及所述第二注入层具有介于0.1nm到20nm的范围内的厚度。3.根据权利要求1所述的晶体管结构，其中所述载流子改变装置包括：顶盖层，与所述有源层接触，其中所述顶盖层包含InO
x
、GaO
x
、ZnO、IZO、CaO
x
/ZnO、ZnO/GaO
x
、Al、Mo、W、Ti、Ca、它们的氧化物及它们的合金中的一种或多种，且其中所述顶盖层具有介于0.1nm到500nm的范围内的厚度。4.一种半导体结构，包括：衬底，包括多个互补金属氧化物半导体晶体管；内连线结构，具有多个金属内连线层级结构；及薄膜晶体管结构，形成在所述金属内连线层级结构中的一者中，所述薄膜晶体管结构包括：栅极电极；有源层，包含非晶硅、InGaZnO、InGaO、InWO、InZnO、InSnO、ZnO、GaO、InO及它们的合金中的一种或多种；绝缘层，与所述栅极电极及所述有源层接触且将所述栅极电极与所述有源层隔开；源极电极；漏极电极；以及载流子改变装置，与所述有源层接触，其中所述载流子改变装置被配置成减小所述有源层中的载流子浓度变化。5.根据权利要求4所述的半导体结构，其中所述载流子改变装置包括：第一注入层，与所述源极电极及所述有源层接触且将所述源极电极与所述有源层隔开；第二注入层，与所述漏极电极及所述有源层接触且将所述漏极电极与所述有源层隔开，
其中所述第一注入层及所述第二注入层各自包含InO
x...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡武卫，陈海清，
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：