[发明专利]堆叠半导体器件和制造其的方法

说明书

一种堆叠半导体器件和制造其的方法，该堆叠半导体器件包括：衬底；第一晶体管，形成在衬底上，并包括被第一栅极结构和第一源极/漏极区围绕的第一有源区；以及第二晶体管，堆叠在第一晶体管上，并包括被第二栅极结构和第二源极/漏极区围绕的第二有源区，其中，关于其间的虚拟平面，第一有源区和第一栅极结构分别与第二有源区和第二栅极结构垂直镜像对称。

技术领域

与本发明构思的示例实施方式一致的装置和方法涉及堆叠半导体器件， 更具体地，涉及具有镜像对称结构的堆叠半导体器件的结构。

背景技术

对半导体器件的小型化的日益增长的需求引入了超越平面结构晶体管 的鳍式场效应晶体管(finFET)，进一步地，引入了纳米片晶体管，其也被 称为多桥沟道FET(MBCFET)。finFET和纳米片晶体管两者被称为环绕栅 极晶体管，因为它们为电流通道提供的结构被栅极结构包裹或围绕。

为了在有限的布局区域中集中包括驱动更多电流量的finFET或纳米片 晶体管的半导体器件，已经研究了三维堆叠器件结构。然而，两个半导体器 件的简单堆叠或层叠堆放可能由于将下堆叠晶体管与上堆叠晶体管直接或 间接连接的中段工序(middle-of-the-line，MOL)结构而无法将面积减小至 少50％。这些MOL结构包括下堆叠晶体管的顶部外延接触结构(CA)、上 堆叠晶体管的底部外延接触结构(CR)、下堆叠晶体管的栅极接触结构(CB) 和上堆叠晶体管的栅极图案接触结构(CS)。

发明内容

本公开提供了具有镜像对称结构的堆叠半导体器件和制造其的方法。

根据实施方式，提供了一种堆叠半导体器件，其可以包括：衬底；第一 晶体管，形成在衬底上，并包括被第一栅极结构和第一源极/漏极区围绕的第 一有源区；以及第二晶体管，堆叠在第一晶体管上，并包括被第二栅极结构 和第二源极/漏极区围绕的第二有源区，其中，关于其间的虚拟平面，第一有 源区和第一栅极结构分别与第二有源区和第二栅极结构垂直镜像对称。

根据实施方式，提供了一种制造堆叠半导体器件的方法。该方法可以包 括：形成第一衬底，在第一衬底上形成第一有源区和第一源极/漏极区，以及 分别在第一有源区和第一源极/漏极区之上形成第二有源区和第二源极/漏极 区；形成围绕第一有源区和第二有源区的虚设栅极结构；用层叠在第二有源 区的外表面上的第一栅极电介质层和在第一栅极电介质层上的第一栅极结 构来替换虚设栅极结构的上部，从而形成下堆叠晶体管；在下堆叠晶体管之 上形成第二衬底；将下堆叠晶体管与其之上的第二衬底上下翻转，使得虚设 栅极结构的剩余部分设置在第一栅极结构之上；去除第一衬底；以及用层叠 在第一有源区的外表面上的第二栅极电介质层和在第二栅极电介质层上的 第二栅极结构来替换剩余的虚设栅极结构，从而形成上堆叠晶体管。

根据实施方式，提供了一种制造堆叠半导体器件的方法。该方法可以包 括：形成第一衬底，在第一衬底上形成第一有源区和第一源极/漏极区，以及 分别在第一有源区和第一源极/漏极区之上形成第二有源区和第二源极/漏极 区；形成围绕第一有源区和第二有源区的虚设栅极结构；用层叠在至少第一 有源区和第二有源区的外表面上的栅极电介质层和RPG结构来替换虚设栅 极结构；用第一栅极结构替换RPG结构的上部，从而形成下堆叠晶体管； 在下堆叠晶体管之上形成第二衬底；将下堆叠晶体管与其之上的第二衬底上下翻转，使得RPG结构的剩余部分设置在第一栅极结构之上；去除第一衬 底；以及用第二栅极结构替换剩余的RPG结构，从而形成上堆叠晶体管。

附图说明

本发明构思的示例实施方式将由以下结合附图的详细描述被更清楚地 理解，附图中：

图1A至图1C到图10A至图10C示出了根据实施方式的制造堆叠半导 体器件的方法；

图11A至图11C到图16A至图16D示出了根据实施方式的制造堆叠半 导体器件的方法；

图17示出了根据一实施方式的参照图1A至图1C到图10A至图10C 形成堆叠半导体器件的流程图；