[发明专利]垂直纳米线FET器件的制造方法以及由该方法制造的FET器件

权利要求书

1.一种形成垂直场效应晶体管(FET)的方法，包括以下步骤：

在形成于底部电极上的底部电介质层中产生柱状孔；

通过镀敷其底端形成于所述底部电极上的垂直半导体纳米线，用所述 半导体纳米线填充所述柱状孔，形成FET器件，所述FET器件包括位于 在所述垂直半导体纳米线的两端中形成的源极区和漏极区之间的FET沟 道区；

围绕着所述垂直半导体纳米线的所述沟道区，形成栅极电介质层；

围绕着所述栅极电介质层，形成栅电极；以及

形成与所述垂直半导体纳米线的顶端接触的顶部电极。

2.根据权利要求1的方法，其中通过在电解质中在所述底部电极和导 电阳极之间施加电镀电势，执行在所述柱状孔中所述半导体纳米线的镀敷， 其中在所述柱状孔中形成半导体材料以形成线状结构。

3.根据权利要求1的方法，包括以下步骤：

在由选自不导电和高阻抗的半导体材料的材料构成的衬底的顶上形成 作为导电层的所述底部电极；

在形成所述柱状孔之前在所述底部电极的顶面上形成所述底部电介质 层；

形成延伸穿过所述底部电介质层到达所述底部电极的所述顶面的孔；

用垂直半导体纳米线填充所述孔，在所述垂直半导体纳米线的相反两 端形成所述掺杂的源极和漏极区，其中所述FET沟道区位于所述垂直半导 体纳米线的所述相反两端之间，并且所述垂直半导体纳米线的底端与所述 底部电极的所述顶面接触；

在所述底部电介质隔离物层上方的所述栅极电介质结构的所述外表面 上形成栅电极；

在所述栅电极上方围绕着所述垂直半导体纳米线，形成顶部电介质隔 离物；

在所述顶部电介质隔离物层上方形成与所述垂直半导体纳米线的顶端 接触的顶部电极；以及

所述栅电极通过所述底部电介质隔离物层与所述底部电极分隔，且通 过所述顶部电介质隔离物层与所述顶部电极分隔。

4.根据权利要求1的方法，包括在所述栅电极层之上形成由电介质材 料构成的帽层。

5.根据权利要求1的方法，包括以下步骤：

在所述柱状孔中形成凹陷区域；

在所述柱状孔中保形地形成所述栅极电介质层；以及

然后在垂直方向上使用对所述栅极电介质层的定向蚀刻，从所述柱状 孔的底端和部分地从所述柱状孔的壁上去除所述栅极电介质层。

6.根据权利要求1的方法，包括以下步骤：

在绝缘衬底上沉积包括所述包含导电层的底部电极、底部电介质层和 具有相当大厚度的牺牲电介质材料的层的叠层；

通过使用构图的掩模干法蚀刻所述牺牲电介质材料和所述底部电介质 层，在所述材料叠层中产生连接到所述底部电极的所述柱状孔；

在所述柱状孔中镀敷所述半导体纳米线；

去除所述牺牲电介质材料，暴露所述半导体纳米线的上部的侧壁；

在所述半导体纳米线的所述侧壁上沉积栅极电介质层；

在所述底部电介质层的顶上沉积栅电极层；

在所述栅电极层的顶上形成顶部电介质层；

平面化所述垂直半导体纳米线和所述顶部电介质隔离物层；以及

沉积与所述垂直半导体纳米线接触的顶部电极层。

7.根据权利要求6的方法，其中通过在电解质中在所述底部电极和导 电阳极之间施加电镀电势，执行在所述柱状孔中所述半导体纳米线的镀敷， 其中在所述柱状孔中形成所述半导体材料以形成线状结构。