[发明专利]包括电容器的半导体装置及其制造方法及电子设备

说明书

公开了一种包括电容器的半导体装置及其制造方法及包括这种半导体装置的电子设备。根据实施例，半导体装置可以包括：竖直半导体器件，包括在衬底上竖直延伸的有源区；以及电容器，包括依次叠置的第一电容器电极、电容器电介质层和第二电容器电极。第一电容器电极在衬底上竖直延伸，且包括导电材料，所述导电材料包含竖直半导体器件的有源区中所含的半导体元素中的至少一种。

技术领域

本公开涉及半导体领域，更具体地，涉及集成有电容器和竖直型半导体器件的半导体装置及其制造方法及包括这种半导体装置的电子设备。

背景技术

在水平型器件如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中，源极、栅极和漏极沿大致平行于衬底表面的方向布置。由于这种布置，水平型器件所占的面积不易进一步缩小或制造成本不易进一步降低。与此不同，在竖直型器件中，源极、栅极和漏极沿大致垂直于衬底表面的方向布置。因此，相对于水平型器件，竖直型器件更容易缩小或制造成本更易降低。但是，对于竖直型器件，难以控制栅长，特别是对于单晶的沟道材料。因为常规工艺中栅长依赖于刻蚀定时，而这是难以控制的。另一方面，如果采用多晶的沟道材料，则相对于单晶材料，沟道电阻大大增加，从而难以堆叠多个竖直型器件，因为这会导致过高的电阻。

另外，某些集成电路(IC)中可能需要电容器，例如解耦电容器。然而，如何相对容易地制造小占用面积的电容器仍然是一个挑战。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的至少部分地在于提供一种集成有电容器和竖直型半导体器件的半导体装置及其制造方法及包括这种半导体装置的电子设备。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体装置，包括：竖直半导体器件，包括在衬底上竖直延伸的有源区；以及电容器，包括依次叠置的第一电容器电极、电容器电介质层和第二电容器电极。第一电容器电极在衬底上竖直延伸，且包括导电材料，所述导电材料包含竖直半导体器件的有源区中所含的半导体元素中的至少一种。

根据本公开的另一方面，提供了一种制造半导体装置的方法，包括：在衬底上形成第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层的堆叠；将所述堆叠构图为第一竖直结构和第二竖直结构；在第一竖直结构中，使第二半导体层相对于第一半导体层和第三半导体层横向凹入，并在由此形成的凹入中形成牺牲栅；从第一竖直结构和第二竖直结构的表面向内驱入掺杂杂质；在衬底上形成隔离层；去除牺牲栅；在隔离层上绕第一竖直结构中的第二半导体层的至少部分外周形成栅堆叠；在第二竖直结构的表面上形成电容器电介质层和另一电容器电极。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括上述半导体装置。

根据本公开的实施例，电容器电极可以与半导体器件的有源区一起限定，从而可以相对容易地制造小占用面积的电容器。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1至13示意性示出了根据本公开实施例的制造半导体器件的流程中的一些阶段。

贯穿附图，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。