[发明专利]应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管位于半导体结构上，所述半导体结构包括：半导体衬底，基于所述半导体衬底形成的半导体器件层，位于所述半导体器件层上的至少一层局部/全局互连金属层，所述薄膜晶体管包括基于半导体材料在所述互连金属层上形成的栅极、源电极和漏电极。

2.根据权利要求1所述的应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为顶栅薄膜晶体管或底栅薄膜晶体管。

3.根据权利要求2所述的应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管，其特征在于，所述底栅薄膜晶体管的栅极包括：位于所述互连金属层上的栅导电层和位于栅导电层表面的栅介质层；

所述底栅薄膜晶体管还包括位于栅介质层表面对应于栅导电层位置的沟道区；

所述底栅薄膜晶体管的源电极和漏电极位于所述沟道区两侧。

4.根据权利要求3所述的应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管，其特征在于，所述底栅薄膜晶体管还包括位于沟道区上的保护层。

5.根据权利要求2所述的应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管，其特征在于，所述顶栅薄膜晶体管还包括：位于所述互连金属层上的沟道区；

所述顶栅薄膜晶体管的源电极和漏电极位于沟道区两侧；

所述顶栅薄膜晶体管的栅极包括位于所述沟道区表面的栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅导电层。

6.根据权利要求5所述的应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管，其特征在于，所述互连金属层和所述顶栅薄膜晶体管之间具有介电层，所述介电层和所述顶栅薄膜晶体管之间具有缓冲层，所述缓冲层的材料为非晶硅或多晶硅材料。

7.根据权利要求1所述的应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体材料为非晶硅、多晶硅、硅锗化合物、锗和其组合中的任意一种。

8.一种应用于三维片上集成系统的薄膜晶体管制造方法，包括：

提供半导体结构，包括半导体衬底，基于所述半导体衬底形成的半导体器件层，位于所述半导体器件层上的至少一层局部/全局互连金属层，

其特征在于，还包括步骤：

基于半导体材料在所述互连金属层上层形成薄膜晶体管。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述薄膜晶体管的形成步骤包括：

在互连金属层表面形成介电层；

在所述介电层内形成栅导电层；

在栅导电层表面及介电层表面形成栅介质层；

在栅介质层表面形成第一锗硅化合物层，栅导电层对应的第一锗硅化合物层即为沟道区；

在沟道区表面形成保护层；

在除沟道区外的第一锗硅化合物层表面形成第二锗硅化合物层，第二锗硅化合物层的掺杂离子类型和第一锗硅化合物层的掺杂离子类型相反；

对具有第二锗硅化合物层的半导体结构进行退火，使得第二锗硅化合物层和其覆盖的第一锗硅化合物层的离子浓度趋于一致，即第二锗硅化合物层和其覆盖的第一锗硅化合物层构成源电极和漏电极。

10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述薄膜晶体管的形成步骤包括：

在互连金属层表面形成介电层；

在所述介电层内形成栅导电层；

在栅导电层表面及介电层表面形成栅介质层；

在栅介质层表面形成第一锗硅化合物层，栅导电层对应的第一锗硅化合物层即为沟道区；

在除沟道区外的第一锗硅化合物层表面形成第二锗硅化合物层，第二锗硅化合物层的掺杂离子类型和第一锗硅化合物层的掺杂离子类型相反；

对具有第二锗硅化合物层的半导体结构进行退火，使得第二锗硅化合物层和其覆盖的第一锗硅化合物层的离子浓度接近，即第二锗硅化合物层和其覆盖的第一锗硅化合物层构成源电极和漏电极。

11.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述薄膜晶体管的形成步骤包括：

在互连金属层表面形成介电层；

在所述介电层内形成栅导电层；

在栅导电层表面及介电层表面形成栅介质层；

在栅介质层表面形成第一锗硅化合物层，栅导电层对应的第一锗硅化合物层即为沟道区；

对除沟道区外的第一锗硅化合物进行离子注入，形成源电极和漏电极。