一种垂直集成双栅MOSFET结构及其制备方法与流程

文档序号:12370303阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种垂直集成双栅MOSFET结构,其特征在于,所述双栅MOSFET结构包含自下而上垂直集成的衬底(101)、第一隔离层(102)、第一器件和第二器件,

所述第一隔离层(102)叠置在所述衬底(101)上;

所述第一器件在第二器件下方,叠置在第一隔离层(102)上。

2.根据权利要求1所述的垂直集成双栅MOSFET结构,其特征在于,所述第一器件包含第一栅金属层(103a)和第二栅金属层(111a);第二器件包含第三栅金属层(103b)和第四栅金属层(111b);

所述第一栅金属层(103a)和第二栅金属层(111a)形成第一器件的双栅结构,所述第三栅金属层(103b)和第四栅金属层(111b)形成第二器件的双栅结构。

3.根据权利要求1所述的垂直集成双栅MOSFET结构,其特征在于,所述第一器件还包括第一界面控制层(105a)、第一III-V族半导体沟道层(106a)、第一III-V族半导体源漏层(108a)、第二界面控制层(107a)、第二栅介质层(109a)、第三栅介质层(113a)、第一源漏金属层(110a);

所述第一III-V族半导体源漏层(108a)和第二界面控制层(107a)下方是第一III-V族半导体沟道层(106a),上方是第二栅介质层(109a)和第三栅介质层(113a),所述第一源漏金属层(110a)叠置在第三栅介质层(113a)上,所述第二栅金属层(111a)叠置在第二栅介质层(109a)和第三栅介质层(113a)上。

4.根据权利要求1所述的垂直集成双栅MOSFET结构,其特征在于,所述第二器件还包括第三界面控制层(105b)、第二III-V族半导体沟道层(106b)、第二III-V族半导体源漏层(108b)、第四界面控制层(107b)、第五栅介质层(109b)、第六栅介质层(113b)、第二源漏金属层(110b)、第三隔离层(116);

所述第二III-V族半导体源漏层(108b)和第四界面控制层(107b)下方是第二III-V族半导体沟道层(106b),上方是第五栅介质层(109b)和第六栅介质层(113b),所述第二源漏金属层(110b)叠置在第六栅介质层(113b)上,所述第四栅金属层(111b)叠置在第五栅介质层(109b)和第六栅介质层(113b)上。

5.根据权利要求1所述的垂直集成双栅MOSFET结构,其特征在于,所述垂直集成双栅MOSFET结构还包括第四隔离层(118)、第一金属栅电极(117)、第二金属栅电极(119)、第三金属栅电极(120)、第四金属栅电极(121)、第一金属源漏电极(122)和第二金属源漏电极(123);

所述第一金属栅电极(117)、第二金属栅电极(119)、第三金属栅电极(120)、第四金属栅电极(121)、第一金属源漏电极(122)和第二金属源漏电极(123),通过垂直通孔形成,实现垂直方向的层间及器件互连。

6.根据权利要求1所述的垂直集成双栅MOSFET结构,其特征在于,所述第一III-V族半导体沟道层(106a)和第二III-V族半导体沟道层(106b)组成一对NMOS和PMOS或者两个NMOS或者两个PMOS。

7.一种垂直集成双栅MOSFET结构的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:

步骤1、在由衬底生成的隔离层上,沉积第一栅金属层,形成第一键合片;

步骤2、形成第二键合片和第三键合片;

步骤3、将第一键合片和第二键合片键合在一起;

步骤4、将第二键合片和第三键合片键合在一起;

步骤5、分别形成第一金属栅电极(117)、第二金属栅电极(119)、第三金属栅电极(120)、第四金属栅电极(121)、第一金属源漏电极(122)和第二金属源漏电极(123);

步骤6、将源漏金属和栅金属引出形成第一金属源漏电极(122)、第二金属源漏电极(123)、第一金属栅电极(117)、第二金属栅电极(119)、第三金属栅电极(120)和第四金属栅电极(121)。

8.根据权利要求7所述的垂直集成双栅MOSFET结构的制备方法,其特征在于,所述沉积方法为原子层沉积、等离子增强化学气相沉积、磁控溅射、分子束外延或金属有机化学气相沉积、干法氧化、湿法氧化中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的垂直集成双栅MOSFET结构的制备方法,其特征在于,所述去除材料层的方法为采用光刻、剥离、干法刻蚀或湿法腐蚀的方式。

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