半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法技术

本公开的实施例涉及半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法。一种半导体设备可以包括：半导体层、栅极绝缘层和栅极电极，被顺序地形成在沟槽中，该沟槽从第一衬底的第一表面形成至预定深度；第三衬底，被结合到第一衬底的与第一表面相对的第二表面；以及气隙，介于半导体层与第一衬底之间，并且介于半导体层与第三衬底之间。第三衬底之间。第三衬底之间。

【技术实现步骤摘要】
半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2022年3月11日提交的韩国专利申请号10
‑
2022
‑
0030580的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。


[0003]本专利文件涉及一种半导体技术，并且更具体地，涉及一种包括晶体管的半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法。

技术介绍

[0004]随着电子产业的发展，电子产品逐渐小型化、在性能方面得到提高并且高度集成化，同时需要提高电子产品的操作速度。
[0005]为了满足这种需求，有必要开发一种能够维持和/或改善作为构成电子产品的单元元件的晶体管的特性，同时减小晶体管的尺寸的技术。

技术实现思路

[0006]在一个实施例中，一种半导体设备可以包括：半导体层、栅极绝缘层和栅极电极，被顺序地形成在沟槽中，该沟槽从第一衬底的第一表面形成至预定深度；第三衬底，被结合到第一衬底的与第一表面相对的第二表面；以及气隙，介于半导体层与第一衬底之间，并且介于半导体层与第三衬底之间。
[0007]在另一个实施例中，一种用于制造半导体设备的方法可以包括：在第一衬底中形成从第一衬底的第一表面至预定深度的沟槽；沿着沟槽的表面形成牺牲层；在沟槽中顺序地形成半导体层、栅极绝缘层和栅极电极；在第一衬底的第一表面上方形成绝缘层；将绝缘层结合到第二衬底；从第一衬底的与第一表面相对的第二表面减薄第一衬底以暴露牺牲层；通过去除牺牲层形成气隙；将第一衬底的减薄的表面结合到第三衬底；以及去除第二衬底。
附图说明
[0008]图1是图示了根据本公开的一个实施例的半导体设备的横截面图。
[0009]图2至图8是图示了根据本公开的另一个实施例的半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法的横截面图。
[0010]图9至图11是图示了根据本公开的另一个实施例的半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法的横截面图。
[0011]图12是图示了根据本公开的另一个实施例的半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法的横截面图。
[0012]图13和图14是图示了根据本公开的另一个实施例的半导体设备以及用于制造该半导体设备的方法的横截面图。
具体实施方式
[0013]在下文中，将参考所附的附图详细描述本公开的各种实施例。
[0014]附图不一定按比例绘制。在一些实例中，附图中的至少一些结构的比例可能已经被夸大，以便清楚地图示所描述的实施例的某些特征。当在附图或说明书中呈现在多层结构中具有两个或更多个层的特定示例时，所示的这些层的相对定位关系或对该层进行布置的顺序反映了所描述或图示的示例的特定实现，并且不同的相对定位关系或对该层进行布置的顺序是可能的。此外，所描述或图示的多层结构的示例可能没有反映存在于该特定多层结构中的所有层(例如，一个或多个附加层可能存在于所图示的两层之间)。作为特定示例，当所描述或图示的多层结构中的第一层被称为“在第二层上”或“在第二层上方”或“在衬底上”或“在衬底上方”时，该第一层可以直接形成在该第二层或该衬底上，但是也可以表示在该第一层和该第二层或该衬底之间可能存在一个或多个其他中间层的结构。
[0015]图1是图示了根据本公开的一个实施例的半导体设备的横截面图。
[0016]参考图1，本公开的一个实施例中的半导体设备可以包括衬底10、栅极结构GT、位线接触部14、位线15、存储节点接触部16和存储节点17。
[0017]衬底10可以包括诸如硅之类的半导体材料。作为示例，衬底10可以是体硅衬底。
[0018]栅极结构GT可以被形成在衬底10中，并且可以包括栅极电极11、栅极绝缘层12和栅极保护层13。
[0019]栅极绝缘层12可以沿着形成在衬底10中的沟槽T的表面而形成。栅极绝缘层12可以从沟槽T的下表面形成至从衬底10的上表面向下的预定高度。栅极绝缘层12可以包括各种绝缘材料，例如，氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、高k材料或其组合。高k材料可以包括具有比二氧化硅(SiO2)更高的介电常数的材料，例如，HfO2、HfSiO4、HfAlO、ZrO2、ZrSiO4、TaO2、Ta2O5、Al2O3等。
[0020]栅极电极11可以被形成在其中形成有栅极绝缘层12的沟槽T中。栅极电极11可以被形成为填充其中形成有栅极绝缘层12的沟槽T的一部分。栅极电极11可以被形成为具有拥有与栅极绝缘层12的高度相等或相似的高度的上表面。栅极电极11可以包括各种导电材料，例如，诸如铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钽(Ta)、钛(Ti)、钌(Ru)或钼(Mo)之类的金属、诸如氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)之类的金属氮化物或其组合。
[0021]栅极保护层13可以被形成为填充其中形成有栅极电极11和栅极绝缘层12的沟槽T的剩余空间。栅极保护层13可以通过覆盖栅极电极11和栅极绝缘层12的方式保护它们。栅极保护层13可以包括各种绝缘材料，例如氮化硅层、氮氧化硅层或其组合。
[0022]沟槽T和栅极结构GT可以具有在穿透图1的横截面的方向上延伸的线形形状。栅极电极11可以起到字线的作用。
[0023]一个栅极结构GT以及第一和第二结区J1和J2(形成在一个栅极结构GT的两侧上的衬底10中)可以形成一个晶体管。第一结区J1和第二结区J2中的一个可以起到源极区的作用，并且第一结区J1和第二结区J2中的另一个可以起到漏极区的作用。
[0024]位线接触部14可以连接到晶体管的第一和第二结区J1和J2中的一个(例如第一结区J1)，并且存储节点接触部16可以连接到晶体管的第一结区J1和第二结区J2中的另一个(例如第二结区J2)。在图1的公开实施例中，已经描述了两个晶体管共享位于两个栅极结构GT和与其连接的位线接触部14之间的第一结区J1的情况。然而，本公开不限于此，并且两个
晶体管可以不共享结区。位线接触部14和存储节点接触部16中的每一个可以包括各种导电材料，例如，诸如铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钽(Ta)、钛(Ti)、钌(Ru)或钼(Mo)之类的金属、诸如氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)之类的金属氮化物或其组合。
[0025]位线15可以被形成在位线接触部14上方以与位线接触部14连接。位线15可以在与起到字线的作用的栅极电极11相同的方向上延伸或在以预定角度与栅极电极11交叉的方向上延伸。位线15可以包括各种导电材料，例如，诸如铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钽(Ta)、钛(Ti)、钌(Ru)或钼(Mo)之类的金属、诸如氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)之类的金属氮化物或其组合。
[0026]存储节点17可以被形成在存储节点接触部16上方以与存储节点接触部16连接。存储节点17可以是用于存储数据的部分，并且可以包括各种组件。作为示例，存储节点17可以包括其中绝缘材料介于两个电极之间的电容器。然而，本公开不限于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体设备，包括：半导体层、栅极绝缘层和栅极电极，被顺序地形成在沟槽中，所述沟槽从第一衬底的第一表面形成至预定深度；第三衬底，被结合到所述第一衬底的与所述第一表面相对的第二表面；以及气隙，介于所述半导体层与所述第一衬底之间，并且介于所述半导体层与所述第三衬底之间。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中所述半导体层、所述栅极绝缘层和所述栅极电极具有面向与所述第一衬底的所述第一表面相同的方向的相应的第一表面，所述栅极绝缘层除了所述栅极电极的所述第一表面之外，围绕所述栅极电极的其余表面，所述半导体层除了所述栅极绝缘层的所述第一表面和所述栅极绝缘层的与所述栅极电极接触的表面之外，围绕所述栅极绝缘层的其余表面，以及所述气隙除了所述半导体层的所述第一表面和所述半导体层的与所述栅极绝缘层接触的表面之外，围绕所述半导体层的其余表面。3.根据权利要求2所述的半导体设备，还包括：绝缘层，被设置在所述第一衬底的所述第一表面上方，并且与所述气隙接触，同时与所述半导体层的所述第一表面、所述栅极绝缘层的所述第一表面和所述栅极电极的所述第一表面接触。4.根据权利要求1所述的半导体设备，其中包括所述半导体层、所述栅极绝缘层、所述栅极电极和所述气隙的结构的厚度与所述第一衬底的厚度相同。5.根据权利要求1所述的半导体设备，其中所述半导体层包括：两个结区，从面向与所述第一衬底的所述第一表面相同的方向的所述半导体层的第一表面形成至预定深度，以及沟道区，在所述两个结区之间。6.根据权利要求5所述的半导体设备，还包括：位线，通过位线接触部被连接到所述两个结区中的一个结区；以及存储节点，通过存储节点接触部被连接到所述两个结区中的另一个结区。7.根据权利要求1所述的半导体设备，还包括：附加半导体层，填充所述气隙的上部部分。8.根据权利要求7所述的半导体设备，其中所述半导体层和所述附加半导体层包括：两个结区，从面向与所述第一衬底的所述第一表面相同的方向的所述半导体层的第一表面形成至预定深度，以及所述半导体层包括在所述两个结区之间的沟道区。9.根据权利要求8所述的半导体设备，还包括：位线，通过位线接触部被连接到所述两个结区中的一个结区；以及存储节点，通过存储节点接触部被连接到所述两个结区中的另一个结区。10.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述栅极电极的所述第一表面低于所述第一衬底的所述第一表面。11.一种用于制造半导体设备的方法，包括：
在第一衬底中形成从所述第一衬底的第一表面至预定深度的沟槽；沿着所述沟槽的表面形成牺牲层；在所述沟槽中顺序地形成半导体层、栅极绝缘层和栅极电极；在所述第一衬底的所述第一表面上方形成绝缘层；将所述绝缘层结合到第二衬底；从所述第一衬底的与所述第一表面相对的第二表面减薄所述第一衬底以暴露所述牺牲层；通过去除所述牺牲层形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秉镐，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：