[发明专利]单片三维集成半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种单片三维集成半导体结构，其特征在于，包括互补型场效应晶体管单元；所述互补型场效应晶体管单元包括衬底、位于所述衬底上的第一晶体管、位于所述第一晶体管上方的第二晶体管、以及第一互连结构和第二互连结构；其中，

所述第一晶体管包括第一源极、第一漏极、P型半导体层和第一栅极，所述第一源极和所述第一漏极位于所述P型半导体层沿第一方向的相对两侧，且所述第一源极和所述第一漏极均与所述P型半导体层接触连接，所述第一栅极沿第二方向位于所述P型半导体层上方，所述第一方向与所述衬底的顶面平行，所述第二方向与所述衬底的顶面垂直；

所述第二晶体管包括第二源极、第二漏极、N型半导体层和第二栅极，所述第二源极和所述第二漏极位于所述N型半导体层沿所述第一方向的相对两侧，且所述第二源极和所述第二漏极均与所述N型半导体层接触连接，所述第二栅极沿所述第二方向位于所述N型半导体层下方；

所述第一互连结构的一端电连接所述第一栅极、另一端电连接所述第二栅极；

所述第二互连结构的一端电连接所述第一漏极、另一端电连接所述第二漏极；

所述P型半导体层的材料为低温多晶硅材料，且所述P型半导体层的电子迁移率大于50cm²/V·s；

所述N型半导体层的材料为金属氧化物半导体材料，且所述N型半导体层的电子迁移率大于20cm²/V·s，

所述第二晶体管中的所述N型半导体层采用原子层沉积工艺形成。

2.根据权利要求1所述的单片三维集成半导体结构，其特征在于，所述互补型场效应晶体管单元还包括：

第一绝缘层，位于所述衬底的顶面上且覆盖所述第一源极、所述第一漏极和所述P型半导体层，所述第一栅极位于所述第一绝缘层的表面；

第二绝缘层，位于所述第一绝缘层的表面且覆盖所述第一栅极；

第三绝缘层，位于所述第二绝缘层上方且覆盖所述第二栅极，所述第二源极和所述第二漏极位于所述第三绝缘层的表面。

3.根据权利要求2所述的单片三维集成半导体结构，其特征在于，所述互补型场效应晶体管单元还包括：

第一源极极板，位于所述第二绝缘层上且与所述第一源极电连接；

第一漏极极板，位于所述第二绝缘层上且与所述第一漏极电连接；

第一栅极极板，位于所述第二绝缘层上且与所述第一栅极电连接。

4.根据权利要求3所述的单片三维集成半导体结构，其特征在于，所述互补型场效应晶体管单元还包括：

第四绝缘层，位于所述第二绝缘层和所述第三绝缘层之间，且所述第四绝缘层覆盖所述第一源极极板、所述第一漏极极板和所述第一栅极极板；

所述第一互连结构包括沿所述第二方向贯穿所述第四绝缘层且与所述第一栅极极板接触电连接的第一部分、以及位于所述第四绝缘层的表面且与所述第一部分电连接的第二部分，所述第二栅极位于所述第二部分表面；

所述第二互连结构包括沿所述第二方向贯穿所述第四绝缘层且与所述第一漏极极板接触电连接的第三部分、以及位于所述第四绝缘层的表面且与所述第三部分电连接的第四部分，所述第四部分与所述第二漏极接触电连接。

5.根据权利要求1所述的单片三维集成半导体结构，其特征在于，所述第一互连结构的材料和所述第二互连结构的材料均为氧化铟锡、钼、铝中的任一种或者两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的单片三维集成半导体结构，其特征在于，所述N型半导体层包括氧化铟。

7.根据权利要求1所述的单片三维集成半导体结构，其特征在于，所述第二栅极、所述第二源极和所述第二漏极的材料均为镍、金、钛中的任一种或者两种以上的组合。