[发明专利]垂直隧穿场效应晶体管及其形成方法

权利要求书

1.一种垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成第一掺杂层；

在所述第一掺杂层上形成垂直纳米线；

在所述第一掺杂层上形成伪栅层，所述伪栅层的顶部低于所述垂直纳米线的顶部；

在所述伪栅层露出的第一掺杂层上形成第一层间介质层，所述第一层间介质层覆盖所述垂直纳米线顶部；

刻蚀去除所述垂直纳米线上方的第一层间介质层以及部分厚度的所述垂直纳米线，在所述第一层间介质层内形成凹槽；

在所述凹槽内形成第二掺杂层；

形成所述第二掺杂层后，刻蚀所述垂直纳米线之间的第一层间介质层，形成露出所述伪栅层的开口；

形成所述开口后，去除所述伪栅层，所述开口和所述伪栅层所对应区域构成空腔；

在所述空腔的侧壁和底部形成高k栅介质层；

形成所述高k栅介质层后，向所述空腔内填充金属，形成栅极层。

2.如权利要求1所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一掺杂层的掺杂离子类型为N型或P型，所述第二掺杂层的掺杂离子类型为N型或P型。

3.如权利要求1所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，在所述第一掺杂层上形成垂直纳米线的步骤包括：

在所述第一掺杂层上形成半导体层；

对所述半导体层进行阱区注入工艺；

在所述阱区注入工艺后，图形化所述半导体层，形成垂直纳米线。

4.如权利要求1所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述伪栅层的材料为多晶硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅或非晶碳。

5.如权利要求1所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，去除所述伪栅层所采用的刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺。

6.如权利要求5所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述伪栅层的材料为多晶硅，所述湿法刻蚀工艺所采用的刻蚀溶液为四甲基氢氧化氨溶液。

7.如权利要求1所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述伪栅层的步骤包括：

在所述第一掺杂层上形成伪栅膜，所述伪栅膜覆盖所述垂直纳米线的顶部；

回刻部分厚度的所述伪栅膜，剩余伪栅膜的顶部低于所述垂直纳米线的顶部；

图形化所述剩余伪栅膜，在所述第一掺杂层上形成多个分立的伪栅层。

8.如权利要求7所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，回刻部分厚度的所述伪栅膜之后，图形化所述剩余伪栅膜之前，还包括步骤：在所述剩余伪栅膜上形成绝缘层。

9.如权利要求8所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为氮化硅或氮氧化硅。

10.如权利要求1所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述第二掺杂层后，刻蚀所述垂直纳米线之间的第一层间介质层之前，还包括步骤：在所述凹槽中填充满第二层间介质层。

11.如权利要求10所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二层间介质层覆盖所述第一层间介质层顶部。

12.如权利要求11所述的垂直隧穿场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述栅极层后，还包括步骤：在所述第二掺杂层上方的第二层间介质层内形成与所述第二掺杂层电连接的第一导电插塞，在所述栅极层之间的第二层间介质层和第一层间介质层内形成与所述第一掺杂层电连接的第二导电插塞。