[发明专利]垂直纳米线MOSFET制造中的垂直后栅极工艺的方法

权利要求书

1.一种在半导体衬底上制造垂直纳米线MOSFET的方法，所述半导体衬底具有至少一根纳米线，所述方法包括：

围绕纳米线的底部沉积保护层，通过控制每根纳米线周围的保护层来限定栅极-漏极间距，以及通过控制所述保护层的厚度来控制栅长；

通过金属沉积形成顶部金属接触，所述顶部金属接触为漏极金属接触，各向异性地蚀刻顶部金属接触，使得平面层被去除并且仅保留纳米线的侧壁上的金属；

移除所述保护层；

沉积间隔层，其中所述间隔层的厚度小于所述保护层的厚度，通过所述间隔层的厚度来限定栅极-源极间距；

沉积高κ氧化物；

沉积金属栅极，从而限定最终栅极长度；

分别接触所述栅极和所述顶部金属接触；以及

形成底部电极，所述底部电极为源极。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过使用顶部金属接触和所述间隔层作为掩模进行蚀刻在所述纳米线中形成凹陷区，其中在沉积所述高κ氧化物的操作之前形成所述凹陷区。

3.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述顶部金属接触包括溅射20nm的W、原子层沉积(ALD)5nm的TiN、或沉积Ni。

4.根据权利要求3所述的方法，其中形成所述顶部金属接触的操作进一步包括：

各向异性蚀刻沉积的金属以移除所沉积的金属的平面部分。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述保护层包括：氢倍半硅氧烷(HSQ)、SiN_x、SiO₂、BCB或光刻胶。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述保护层为氢倍半硅氧烷(HSQ)，并且所述移除保护层的操作为使用HF蚀刻所述保护层。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使用原子层沉积来沉积所述高κ氧化物。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述高κ氧化物由Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂或它们的组合组成。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体衬底由Si或III-V族复合材料制成。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米线为III-V或IV族纳米线。

11.一种采用权利要求1至10中任一项所述的方法制造的垂直纳米线MOSFET。

12.根据权利要求11所述的垂直纳米线MOSFET在数字化应用中的用途，其中将一根或多根纳米线连接成组以形成电路。

13.根据权利要求11所述的垂直纳米线MOSFET在RF波应用或毫米波应用中的用途，其中将一根或多根纳米线连接成组以形成电路。

14.根据权利要求11所述的垂直纳米线MOSFET在混合模式应用或存储器应用中的用途，其中将一根或多根纳米线连接成组以形成电路。