[发明专利]垂直逻辑门结构

说明书

一种垂直逻辑门结构，其包括基板、第一通道层、栅极电极、第一电极、第二电极、第二通道层以及第三电极。第一通道层设置于基板上。栅极电极设置于第一通道层上，栅极电极重叠于第一通道层。第一电极设置于第一通道层上，且电性连接第一通道层。第二电极设置于第一通道层上，且电性连接第一通道层，栅极电极、第一通道层、第一电极及第二电极形成顶栅极晶体管。第二通道层设置于栅极电极上，第一电极电性连接第二通道层，且第二通道层于垂直方向上部分重叠于第一通道层。第三电极设置于第二通道层上，且电性连接第二通道层，栅极电极、第二通道层、第一电极及第三电极形成底栅极晶体管。

技术领域

本发明结合底栅极晶体管和顶栅极晶体管来节省电路布局面积的垂直逻辑门结构。

背景技术

一般而言，晶体管根据栅极位置分为顶栅极晶体管和底栅极晶体管。根据实际电路所需，可能需同时利用顶栅极晶体管和底栅极晶体管，但其提高电路布局所需面积，不利于高密度逻辑门系统(high-density logic system)。

综观前所述，本发明的发明者思索并设计一种垂直逻辑门结构，以期针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。

发明内容

有鉴于上述现有的问题，本发明的目的在于提供一种垂直逻辑门结构，用以解决现有技术中所面临的问题。

基于上述目的，本发明提供一种垂直逻辑门结构，其包括基板、第一通道层、栅极电极、第一电极、第二电极、第二通道层以及第三电极。第一通道层设置于基板上。栅极电极设置于第一通道层上，栅极电极重叠于第一通道层。第一电极设置于第一通道层上，且电性连接第一通道层。第二电极设置于第一通道层上，且电性连接第一通道层，栅极电极、第一通道层、第一电极及第二电极形成顶栅极晶体管。第二通道层设置于栅极电极上，第一电极电性连接第二通道层，且第二通道层于垂直方向上部分重叠于第一通道层。第三电极设置于第二通道层上，且电性连接第二通道层，栅极电极、第二通道层、第一电极及第三电极形成底栅极晶体管。

在本发明的实施例中，本发明进一步包括第一栅极绝缘层、第二栅极绝缘层、层间介电层及屏障保护层。第一栅极绝缘层设置在第一通道层与栅极电极之间。第二栅极绝缘层设置于第一栅极绝缘层上。层间介电层设置于第二栅极绝缘层上。屏障保护层设置于层间介电层上。

在本发明的实施例中，栅极电极设置在第一栅极绝缘层与第二栅极绝缘层之间，第二通道层、第一电极、第二电极及第三电极设置在层间介电层与屏障保护层之间，第一电极与第三电极部分重叠于第二通道层，第一电极沿着第一通孔电性连接第一通道层，第二电极沿着第二通孔电性连接第一通道层。

在本发明的实施例中，栅极电极连接于输入端，第一电极连接于输出端，第二电极及第三电极分别连接于电压源。

在本发明的实施例中，栅极电极设置在第一栅极绝缘层与第二栅极绝缘层之间，第一电极及第二电极设置在层间介电层与屏障保护层之间，第二通道层及第三电极设置在第二栅极绝缘层与层间介电层之间，第三电极部分重叠于第二通道层，第一电极沿着第一通孔电性连接第一通道层，第二电极沿着第二通孔电性连接第一通道层。

在本发明的实施例中，栅极电极连接于输入端，第二电极连接于输出端，第二电极及第三电极分别连接于电压源。

在本发明的实施例中，栅极电极包含第一栅极及第二栅极，第一栅极设置在第一栅极绝缘层与第二栅极绝缘层之间，第二栅极设置在第二栅极绝缘层与层间介电层之间，第二电极和第三电极形成延伸电极，第二通道层、第一电极及延伸电极设置在层间介电层与屏障保护层之间，第一电极与延伸电极部分重叠于第二通道层，第一电极沿着第一通孔电性连接第一通道层，延伸电极沿着第二通孔电性连接第一通道层。

在本发明的实施例中，第一栅极连接于时钟信号源，第二栅极连接于反向时钟信号源，第一电极连接于输入端，第二电极及第三电极连接于输出端。