半导体器件和包括半导体器件的电子系统的制作方法

本公开涉及半导体器件和包括该半导体器件的电子系统。

背景技术：

1、在需要数据存储的电子系统中，需要能够存储高容量数据的半导体器件。因此，已经研究了增加半导体器件的数据存储容量的方法。例如，作为增加半导体器件的数据存储容量的方法，已经提出了包括三维排列的存储单元而不是二维排列的存储单元的半导体器件。

技术实现思路

1、本公开的一方面提供了一种具有改善的电气特性和改善的集成度的半导体器件。

2、本公开的另一方面提供了一种电子系统，该电子系统包括具有改善的电气特性和改善的集成度的半导体器件。

3、根据本公开的一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：第一半导体结构，包括衬底、在衬底上的电路元件、包括电连接到电路元件的第一下互连结构和第二下互连结构的下互连结构、以及覆盖电路元件的外围区域绝缘层，第一下互连结构和第二下互连结构具有不同的电势；以及第二半导体结构，包括栅电极、与栅电极交替堆叠的层间绝缘层、接触插塞以及与层间绝缘层交替设置的接触插塞绝缘层，栅电极包括彼此间隔开并且在第一方向上堆叠在第一半导体结构上的第一栅电极和第二栅电极，第一栅电极和第二栅电极具有不同的电势，接触插塞包括穿过栅电极并在第一方向上延伸到第一半导体结构中的第一接触插塞和第二接触插塞，第一接触插塞和第二接触插塞具有不同的电势，接触插塞绝缘层围绕接触插塞。第二半导体结构可以进一步包括：第一电容器结构，包括第一栅电极、接触插塞绝缘层中的至少一个和第二接触插塞，或者包括第二栅电极、接触插塞绝缘层中的至少一个和第一接触插塞；以及第二电容器结构，包括第一栅电极、层间绝缘层和第二栅电极。第一半导体结构可以进一步包括第三电容器结构，该第三电容器结构包括第一下互连结构、外围区域绝缘层和第二下互连结构。

4、根据本公开的另一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括：第一半导体结构，包括设置在第一衬底上的电路元件、电连接到电路元件的下互连结构以及覆盖电路元件的外围区域绝缘层；以及第二半导体结构，包括在第一衬底上的第二衬底、第一堆叠结构、层间绝缘层、接触插塞和接触插塞绝缘层，第一堆叠结构包括彼此间隔开并在第一方向上堆叠在第二衬底上的第一栅电极和第二栅电极，第一栅电极和第二栅电极具有不同的电势，层间绝缘层与第一栅电极和第二栅电极交替堆叠，接触插塞包括穿过第一栅电极和第二栅电极的第一接触插塞和第二接触插塞，第一接触插塞和第二接触插塞具有不同的电势，接触插塞绝缘层与层间绝缘层交替设置，接触插塞绝缘层围绕接触插塞。第二半导体结构可以进一步包括第一电容器结构，第一电容器结构包括第一栅电极、接触插塞绝缘层中的至少一个和第二接触插塞，或者包括第二栅电极、接触插塞绝缘层中的至少一个和第一接触插塞。

5、根据本公开的另一方面，提供一种电子系统，该电子系统包括半导体器件和控制器，该半导体器件包括第一半导体结构和第二半导体结构，第一半导体结构包括在第一衬底上的电路元件、电连接到电路元件的下互连结构以及覆盖电路元件的外围区域绝缘层，第二半导体结构包括：在第一衬底上的第二衬底；包括彼此间隔开并在第一方向上堆叠在第二衬底上的第一栅电极和第二栅电极的第一堆叠结构，第一栅电极和第二栅电极具有不同的电势；与第一栅电极和第二栅电极交替堆叠的层间绝缘层；接触插塞，包括穿过第一栅电极和第二栅电极的第一接触插塞和第二接触插塞，第一接触插塞和第二接触插塞具有不同的电势；与层间绝缘层交替设置的接触插塞绝缘层，接触插塞绝缘层围绕接触插塞；以及电连接到电路元件的输入/输出衬垫，第二半导体结构进一步包括第一电容器结构，该第一电容器结构包括第一栅电极、接触插塞绝缘层中的至少一个和第二接触插塞，或者包括第二栅电极、接触插塞绝缘层中的至少一个、和第一接触插塞。控制器通过输入/输出衬垫电连接到半导体器件，控制器被配置为控制半导体器件。

6、根据本公开的示例实施方式，电容器结构可以包括栅电极和接触结构，从而提供具有改善的电气性能和可靠性的半导体器件以及包括该半导体器件的电子系统。

7、本公开的各种有益优势和效果不限于以上描述，并且在描述本公开的具体示例实施方式的过程中将被更容易地理解。

技术特征：

1.一种半导体器件，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述第二半导体结构进一步包括：

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二半导体结构进一步包括穿过所述栅电极、在所述第一方向上延伸并布置在所述接触插塞周围的虚设沟道结构。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二半导体结构进一步包括在所述接触插塞之间沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸的隔离区域。

8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中

9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中

10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中

11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中

12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述第二半导体结构进一步包括第四电容器结构，所述第四电容器结构包括所述第一接触插塞、所述衬底绝缘层和所述第二接触插塞。

13.一种半导体器件，包括：

14.根据权利要求13所述的半导体器件，其中，所述第二半导体结构进一步包括第二电容器结构，所述第二电容器结构包括所述第一栅电极、至少一个所述层间绝缘层和所述第二栅电极。

15.根据权利要求13所述的半导体器件，其中，所述第二半导体结构进一步包括：

16.根据权利要求13所述的半导体器件，其中

17.根据权利要求13所述的半导体器件，其中

18.根据权利要求13所述的半导体器件，其中所述接触插塞绝缘层的内表面围绕所述接触插塞延伸，并且所述第一栅电极和所述第二栅电极围绕所述接触插塞绝缘层的外表面延伸。

19.一种电子系统，包括：

20.根据权利要求19所述的电子系统，其中，所述第二半导体结构进一步包括第二电容器结构，所述第二电容器结构包括所述第一栅电极、至少一个所述层间绝缘层和所述第二栅电极。

技术总结
一种半导体器件包括：第一半导体结构，包括在第一衬底上的电路元件、连接到电路元件的下互连结构、以及覆盖电路元件的外围区域绝缘层；以及第二半导体结构，包括在第一衬底上的第二衬底、包括彼此间隔开并堆叠在第二衬底上的第一栅电极和第二栅电极的第一堆叠结构、与第一栅电极和第二栅电极交替堆叠的层间绝缘层、穿过第一栅电极和第二栅电极的第一接触插塞和第二接触插塞、以及与层间绝缘层交替设置并围绕接触插塞的接触插塞绝缘层。第二半导体结构包括第一电容器结构，该第一电容器结构包括第一栅电极、(多个)接触插塞绝缘层和第二接触插塞，或者第二栅电极、(多个)接触插塞绝缘层和第一接触插塞。

技术研发人员：权烔辉,张气薰
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17