半导体器件和包括该半导体器件的数据存储系统的制作方法

本公开的示例实施例涉及半导体器件和包括该半导体器件的数据存储系统。

背景技术：

1、在需要数据存储的电子系统中，可能需要能够存储大容量数据的半导体器件。因此，正在研究用于增加半导体器件的数据存储容量的方法。例如，作为用于增加半导体器件的数据存储容量的方法之一，已经提出了包括三维布置的存储单元而不是二维布置的存储单元的半导体器件。

技术实现思路

1、本公开的示例实施例在于提供一种具有改进的可靠性的半导体器件。

2、本公开的示例实施例在于提供一种包括具有改进的可靠性的半导体器件的数据存储系统。

3、如本发明构思的一个或多个实施例中所体现的半导体器件包括：第一衬底结构，包括衬底、在衬底上的电路器件、在电路器件上的第一互连结构、以及在第一互连结构上的第一接合焊盘；以及第二衬底结构，在第一衬底结构上连接到第一衬底结构，并且具有第一区域和第二区域，其中，第二衬底结构包括：源极结构；栅电极，在源极结构下方在与源极结构的下表面垂直的第一方向上堆叠并彼此间隔开，在第二区域中沿第二方向延伸至不同的长度，并且形成具有不同高度的焊盘区域；沟道结构，贯穿栅电极，在第一区域中沿第一方向延伸，并且每个沟道结构包括沟道层；第一接触插塞，电连接到栅电极并且在第二区域中沿第一方向延伸；第二接触插塞，在栅电极的外侧沿第一方向延伸并且电连接到源极结构；扩散屏障，在第二接触插塞和源极结构之间，沿源极结构的下表面的一部分延伸，并且具有导电性；第二互连结构，在第一接触插塞和第二接触插塞下方；以及第二接合焊盘，在第二互连结构下方并且连接到第一接合焊盘。

4、根据本公开的示例实施例，半导体器件包括：第一衬底结构，包括衬底、在衬底上的电路器件、以及在电路器件上的第一接合焊盘；以及第二衬底结构，在第一衬底结构上连接到第一衬底结构，其中，第二衬底结构包括：源极结构；栅电极，在源极结构下方在与源极结构的下表面垂直的第一方向上堆叠并彼此间隔开；第一接触插塞，电连接到栅电极并且沿第一方向延伸；第二接触插塞，在栅电极的外侧沿第一方向延伸，并且通过上端电连接到源极结构；扩散屏障，在第二接触插塞和源极结构之间，其中，其下端的高度高于栅电极的最上表面的高度；以及第二接合焊盘，在栅电极下方并且连接到第一接合焊盘。

5、根据本公开的示例实施例，一种数据存储系统包括：半导体存储设备，包括：第一衬底结构，包括电路器件和第一接合焊盘；第二衬底结构，包括栅电极和连接到第一接合焊盘的第二接合焊盘；以及输入/输出焊盘，电连接到电路器件；以及控制器，通过输入/输出焊盘与半导体存储设备电连接，并且被配置为控制半导体存储设备，其中，第二衬底结构还包括：源极结构，在栅电极上；第一接触插塞，电连接到栅电极，并且在与源极结构的下表面垂直的第一方向上延伸；第二接触插塞，在栅电极的外侧沿第一方向延伸，并且通过上端电连接到源极结构；以及扩散屏障，在第二接触插塞和源极结构之间，其中，其下端的高度高于栅电极的最上表面的高度。

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，所述扩散屏障覆盖所述第二接触插塞的上表面以及所述第二接触插塞的侧表面的连接到所述上表面的部分。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二接触插塞的上端在所述源极结构中，并且所述扩散屏障覆盖所述第二接触插塞的所述上端。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述第一方向上，所述扩散屏障的下端的高度高于所述栅电极的最上表面的高度。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述扩散屏障包括熔点高于非晶硅的熔点的材料。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述扩散屏障包括硅碳基材料、金属氮化物和二维层状半导体材料中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述二维层状半导体材料是石墨烯、氮化硼bn、碳氮化硼bcn、二硫化钼mos2、二硒化钼mose2、二硫化钨ws2和二硒化钨wse2中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述扩散屏障的截面厚度在0.1nm至10nm的范围内。

9.根据权利要求1所述的半导体器件，

10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述第二衬底结构还包括上绝缘层，所述上绝缘层在所述第一接触插塞上的所述扩散屏障和所述源极结构之间。

11.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述扩散屏障在彼此相邻的所述第一接触插塞和所述第二接触插塞之间彼此横向间隔开。

12.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述扩散屏障被配置为：覆盖所述第二接触插塞的侧表面的上部，并且使所述第二接触插塞的所述侧表面的下部暴露。

13.根据权利要求1所述的半导体器件，

14.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述源极结构包括多晶硅。

15.一种半导体器件，包括：

16.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，在所述第一方向上，所述扩散屏障的上端的高度低于所述源极结构的上端的高度。

17.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，所述扩散屏障覆盖所述第二接触插塞的上表面。

18.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，所述扩散屏障包括熔点高于非晶硅的熔点的材料。

19.一种数据存储系统，包括：

20.根据权利要求19所述的数据存储系统，其中，所述扩散屏障包括在与所述源极结构的下表面平行的第二方向上沿所述源极结构的下表面的一部分延伸的区域。

技术总结一种半导体器件，包括：第一衬底结构，包括第一衬底、电路器件和第一接合焊盘；以及第二衬底结构，连接到第一衬底结构。第二衬底结构包括：源极结构；栅电极，在源极结构下方在第一方向上彼此堆叠并间隔开；第一接触插塞，电连接到栅电极并且沿第一方向延伸；第二接触插塞，在栅电极的外侧沿第一方向延伸，并且通过上端电连接到源极结构；扩散屏障，在第二接触插塞和源极结构之间，其中，其下端的高度高于栅电极的最上表面的高度；以及第二接合焊盘，在栅电极下方并且连接到第一接合焊盘。技术研发人员：姜相敏,金成吉,朴径旭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：2024/7/18