半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术提供了半导体器件及其形成方法。该半导体器件包括：衬底；第一有源区，位于衬底上方；第二有源区，位于衬底上方；石墨烯沟道，位于第一有源区和第二有源区之间；以及第一面内栅极。在一些实施例中，石墨烯沟道、第一面内栅极、第一有源区和第二有源区包括石墨烯。本发明专利技术还提供了由单个石墨烯层形成第一面内栅极、第一有源区、第二有源区和石墨烯沟道的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路器件，更具体地，涉及半导体器件及其形成方法。
技术介绍
在诸如晶体管的半导体器件中，在对器件的栅极施加足够的电压或偏压后，电流流过源极区和漏极区之间的沟道区。当电流流过沟道区时，通常认为晶体管处于“导通”状态，并且当电流未流过沟道区时，通常认为晶体管处于“断开”状态。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种半导体器件，包括：衬底；第一有源区，位于所述衬底上方；第二有源区，位于所述衬底上方；石墨烯沟道，位于所述第一有源区和所述第二有源区之间，所述石墨烯沟道具有第一侧和第二侧；以及第一面内栅极，接近所述第一侧。在上述半导体器件中，所述半导体器件包括：第二面内栅极，接近所述第二侧。在上述半导体器件中，其中，所述第一面内栅极包括石墨烯。在上述半导体器件中，其中，所述第一有源区和所述第二有源区中的至少一种包括石墨烯。在上述半导体器件中，其中，所述第一有源区、所述第二有源区和所述第一面内栅极中的至少一种包括：金、铜和镍中的至少一种。在上述半导体器件中，所述半导体器件包括：底栅极，位于所述衬底下方。在上述半导体器件中，其中，所述石墨烯沟道具有约5微米至约75微米的沟道长度。在上述半导体器件中，其中，所述石墨烯沟道具有约1微米至约25微米的沟道宽度。在上述半导体器件中，其中，所述石墨烯沟道具有约1埃至约500埃的沟道高度。在上述半导体器件中，所述半导体器件包括：介电层，位于所述衬底和所述石墨烯沟道之间。在上述半导体器件中，其中，所述衬底包括硅，并且所述介电层包括氧化硅。根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；第一有源区，位于所述衬底上方；第二有源区，位于所述衬底上方；石墨烯沟道，位于所述第一有源区和所述第二有源区之间，所述石墨烯沟道具有第一侧和第二侧；以及第一面内栅极，接近所述第一侧，所述第一面内栅极包括石墨烯。在上述半导体器件中，所述半导体器件包括：第二面内栅极，接近所述第二侧，所述第二面内栅极包括石墨烯。在上述半导体器件中，所述半导体器件包括：底栅极，位于所述衬底下方。在上述半导体器件中，其中，所述石墨烯沟道具有约5微米至约75微米的沟道长度。在上述半导体器件中，其中，所述石墨烯沟道具有约1微米至约25微米的沟道宽度。在上述半导体器件中，其中，所述石墨烯沟道具有约1埃至约500埃的沟道高度。在上述半导体器件中，其中，所述第一有源区和所述第二有源区中的至少一种包括石墨烯。根据本专利技术的又一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；第一有源区，位于所述衬底上方，所述第一有源区包括石墨烯；第二有源区，位于所述衬底上方，所述第二有源区包括石墨烯；石墨烯沟道，位于所述第一有源区和所述第二有源区之间，所述石墨烯沟道具有第一侧和第二侧；
第一面内栅极，接近所述第一侧，所述第一面内栅极包括石墨烯；以及第二面内栅极，接近所述第二侧，所述第二面内栅极包括石墨烯。在上述半导体器件中，其中，所述第一有源区、所述第二有源区、所述石墨烯沟道、所述第一面内栅极和所述第二面内栅极中的至少一种具有约1埃至约500埃的厚度。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1示出了根据一些实施例的半导体器件的自顶向下视图。图2示出了根据一些实施例的半导体器件的截面图。图3示出了根据一些实施例的半导体器件的自顶向下视图。图4示出了根据一些实施例的半导体器件的截面图。图5是根据一些实施例的示出制造半导体器件的方法的流程图。图6示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的截面图。图7示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的截面图。图8示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的截面图。图9示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的截面图。图10示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的截面图。图11示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的截面图。图12示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的截面图。图13示出了根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件的自顶向下视图。图14是根据一些实施例的示出制造半导体器件的方法的流程图。图15是根据一些实施例的示出制造半导体器件的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施
例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，本文中可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。本文中提供了用于形成半导体器件的一种或多种技术以及由此形成的产生的结构。本专利技术的一些实施例具有以下特征和/或优势的一个或组合。根据一些实施例，半导体器件包括位于第一有源区和第二有源区之间的石墨烯沟道。在一些实施例中，石墨烯沟道包括接近第一面内栅极的第一侧和接近第二面内栅极的第二侧。在一些实施例中，第一面内栅极和第二面内栅极中的至少一种包括镍、铜、金等的至少一种。在另一实施例中，第一面内栅极、第二面内栅极、第一有源区和第二有源区中的至少一种包括石墨烯。在一些实施例中，通过由石墨烯形成第一面内栅极、第二面内栅极、第一有源区和第二有源区中的至少一种，石墨烯沟道与第一面内栅极、第二面内栅极、第一有源区和第二有源区中的至少一种之间的高度差减小。在一些实施例中，用石墨烯代替第一面内栅极、第二面内栅极、第一有源区和第二有源区中的至少一种简化了用于半导体器件的制造工艺。图1和图3是根据一些实施例的半导体器件100的自顶向下视图，而图2和图4是根据一些实施例的半导体器件100的截面图。转到图1和图2，其中，图2示出了根据一些实施例的沿着图1中的线1-1截取的半导体器件100的截面图。如图2所示，在一些实施例中，在衬底102上方形成
介电层104。在一些实施例中，衬底102包括硅、锗、碳等的至少一种。在一些实施例中，衬底102包括硅。在一些实施例中，衬底102包括外延层、绝缘体上硅(SOI)结构、晶圆和由晶圆形成的管芯中的至少一种。在一些实施例中，衬底102具有第一厚度130。在一些实施例中，第一厚度130介于约350微米至约525微米之间。在一些实施例中，介电层104包括氧化物、氮化物等的至少一种。在一些实施例中，介电层104包括诸如SiO2的氧化硅。在一些实施例中，介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：衬底；第一有源区，位于所述衬底上方；第二有源区，位于所述衬底上方；石墨烯沟道，位于所述第一有源区和所述第二有源区之间，所述石墨烯沟道具有第一侧和第二侧；以及第一面内栅极，接近所述第一侧。

【技术特征摘要】
2014.08.11 US 14/455,9921.一种半导体器件，包括：衬底；第一有源区，位于所述衬底上方；第二有源区，位于所述衬底上方；石墨烯沟道，位于所述第一有源区和所述第二有源区之间，所述石墨烯沟道具有第一侧和第二侧；以及第一面内栅极，接近所述第一侧。2.根据权利要求1所述的半导体器件，包括：第二面内栅极，接近所述第二侧。3.根据权利要求1所述的半导体器件，所述第一面内栅极包括石墨烯。4.根据权利要求1所述的半导体器件，所述第一有源区和所述第二有源区中的至少一种包括石墨烯。5.根据权利要求1所述的半导体器件，所述第一有源区、所述第二有源区和所述第一面内栅极中的至少一种包括：金、铜和镍中的至少一种。6.根据权利要求1所述的半导体器件，包括：底栅极，位于所述衬底下方。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林孟佑，林时彦，李嗣涔，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，林时彦，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71