本申請為分案申請，其原申請是于2015年5月18日(國際申請日為2013年6月20日)向中國專利局提交的專利申請，申請?zhí)枮?01380060134.6，發(fā)明名稱為“利用定向自組裝的垂直納米線晶體管溝道和柵極的圖案化”。

本發(fā)明的實施例總體上涉及微電子器件的晶體管制造，并且更具體地涉及使用定向自組裝(dsa)的垂直納米線晶體管的圖案化。

背景技術(shù)：

在垂直取向的晶體管中，良好控制的材料層厚度限定了諸如柵極長度(lg)的功能長度，并且可以有利地定制材料組成以獲得帶隙和遷移率差別?？梢酝ㄟ^溝道寬度(wg)和納米線的對應(yīng)截面的光刻圖案化來連續(xù)縮放電流驅(qū)動。然而，在實際應(yīng)用中，可能需要印刷直徑為15nm左右或更小同時具有非常好的臨界尺寸(cd)均勻性和良好的圓度并且具有最小特征間距以獲得最高的密度的納米線特征(例如，孔)。此外，必須要使溝道圖案與柵極堆疊體和接觸金屬化部準(zhǔn)確對準(zhǔn)。

小于15nm并且具有足夠的cd均勻性、圓度和間距的孔的光刻印刷超出了已知arf或uev抗蝕劑的能力。將孔印刷得更大并且然后使其縮小的技術(shù)不能獲得期望的間距(例如，<30nm)。這種間距甚至還低于雙掩模圖案化技術(shù)的分辨率，并且像這樣會需要至少三個掩模圖案化步驟以及采用昂貴的光刻工具箱的非常強力的縮小工藝。

因此，能夠以較低成本制造的用于將垂直納米線晶體管圖案化成尺寸低于15nm并且間距低于30nm的技術(shù)是有益的。

附圖說明

通過示例而不是限制的方式示出了本發(fā)明的實施例，在附圖的圖中：

圖1是根據(jù)實施例的垂直納米線晶體管的等距示圖；

圖2是根據(jù)實施例的示出形成垂直納米線晶體管的方法的流程圖；

圖3a、3b、3c、3d和3e示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行圖2的方法中的操作時形成的單溝道結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖4a、4b、4c、4d和4e示出了根據(jù)實施例的圖3a-3e中所示的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖5a、5b、5c、5d、5e和5f示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行圖2的方法中的操作時形成的單溝道結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖6a、6b、6c、6d、6e和6f示出了根據(jù)實施例的圖5a-5d中所示的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖7a、7b和7c示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行圖2的方法中的操作時形成的雙溝道結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖8a、8b和8c示出了根據(jù)實施例的圖7a-7c中所示的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖9a、9b、9c、9d和9e示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行圖2的方法中的操作時形成的單溝道結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖10a、10b、10c、10d、10e、10f和10g示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行圖2的方法中的操作時形成的單溝道結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用非平面晶體管的移動計算平臺的功能框圖；以及

圖12示出了根據(jù)一個實施例的計算設(shè)備的功能框圖。

具體實施方式

在以下描述中，闡述了許多細節(jié)，然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，在沒有這些具體細節(jié)的情況下也可以實踐本發(fā)明。在一些實例中，公知的方法和設(shè)備以框圖的形式而不是以細節(jié)的形式示出，以避免使本發(fā)明難以理解。在整個說明書中，對“實施例”的引用表示結(jié)合實施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在整個說明書中的各處出現(xiàn)的短語“在實施例中”不一定指代本發(fā)明的同一個實施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性可以采用任何適合的方式組合在一個或多個實施例中。例如，第一實施例可以與第二實施例組合，只要這兩個實施例在結(jié)構(gòu)或功能上彼此不互斥。

術(shù)語“耦合”和“連接”及其衍生詞在本文中可以用于描述部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。應(yīng)該理解，這些術(shù)語并不是要作為彼此的同義詞。相反，在特定實施例中，“連接”可以用于指示兩個或更多元件彼此直接物理接觸或電接觸?！榜詈稀笨梢杂糜谥甘緝蓚€或更多元件彼此直接或間接地(其間具有其它中間元件)物理接觸或電接觸，和/或指示兩個或更多元件彼此配合或相互作用(例如，如在因果關(guān)系中)。

如本文中使用的術(shù)語“在…之上”、“在…之下”、“在….之間”和“在…上”指代一個材料層相對于其它層的相對位置。像這樣，例如，設(shè)置在一個層之上或之下的另一個層可以與該層直接接觸，或可以具有一個或多個中間層。此外，設(shè)置在兩個層之間的一個層可以與這兩個層直接接觸，或可以具有一個或多個中間層。相比之下，第二層“上”的第一層與該第二層直接接觸。

圖1是可以根據(jù)本發(fā)明的實施例制造的示例性垂直納米線晶體管101的等距示圖。對于垂直納米線晶體管101，半導(dǎo)體納米線相對于襯底105垂直取向，以使縱向長度l沿z維度(垂直于襯底105的表面平面)并且寬度w限定襯底105的由納米線所占據(jù)的面積。對于橫向取向的晶體管，垂直晶體管101包括沿縱向長度l的一種或多種半導(dǎo)體材料，其對應(yīng)于包括設(shè)置在非本征源極/漏極區(qū)135b、源極/漏極區(qū)130b和源極/漏極區(qū)120b之間的溝道區(qū)145b的晶體管的功能區(qū)。根據(jù)實施例，晶體管101的漏極可以“朝下”設(shè)置在襯底105上，或者晶體管可以被倒置以具有“朝下的源極”。在垂直形式中，晶體管101具有臨界尺寸，例如由材料層厚度限定的溝道長度和lg(即，縱向長度l的部分)，其可以通過外延生長工藝、注入工藝或沉積工藝而得到非常好的控制(例如，至)。

通常，襯底105以及第一和第二半導(dǎo)體材料層111c、111b可以是本領(lǐng)域中已知的任何材料，包括ⅳ族材料(例如，si、ge、sige)、ⅲ-n材料(例如，gan、algan等)或ⅲ-ⅴ族材料(例如inalas、algaas等)。漏極/源極區(qū)130b、120b具有半導(dǎo)體材料層111a、111d，它們可以是與溝道區(qū)145b相同的材料或不同的材料。源極/漏極接觸部122b可以包括設(shè)置在源極/漏極區(qū)120上的半導(dǎo)體111e，例如p+隧穿層和/或高度摻雜(例如，n+)的低帶隙帽層。源極接觸部122b中還可以包括低電阻率歐姆接觸金屬。

晶體管101包括柵極堆疊體150b，其完全同軸包圍溝道區(qū)145b內(nèi)的納米線。類似地，源極/漏極接觸部122b和132b還被示出為同軸包圍源極/漏極區(qū)120b、130b，盡管不必這樣。設(shè)置在柵極堆疊體150b之間，第一電介質(zhì)間隔體(未示出)設(shè)置在源極/漏極接觸部132b上并且沿第一縱向長度完全同軸包圍非本征源極/漏極區(qū)135b。第二電介質(zhì)間隔體156設(shè)置在柵極堆疊體150b上并且沿第二縱向長度完全同軸包圍非本征源極/漏極區(qū)120b，并且源極/漏極接觸部132b設(shè)置在第二電介質(zhì)間隔體上。

圖2是根據(jù)實施例的示出形成諸如晶體管101的垂直納米線晶體管的方法201的流程圖。通常，方法201需要采用諸如二嵌段共聚物的定向自組裝(dsa)材料，從而可能在不需要掃描儀的情況下基于一次光刻操作來對最終限定垂直納米線晶體管的溝道區(qū)的特征進行圖案化。

方法201在操作205處開始于以光刻方式圖案化掩模層中的引導(dǎo)開口(guideopening)。引導(dǎo)開口用于提供dsa材料要對準(zhǔn)的邊緣，并且更具體地引導(dǎo)開口是封閉多邊形，并且有利地是弧形，并且更具體地是圓形。在操作205處可以同時印刷任意數(shù)量的引導(dǎo)開口，例如可以使用本領(lǐng)域中已知的任何常規(guī)光刻工藝來印刷引導(dǎo)開口的1維或2維陣列。如本文使用的，1維陣列需要引導(dǎo)開口中的一行或一列在行或列維度中的相鄰開口之間具有最小間距并且在相鄰行或列之間的距離超過最小間距，而2維陣列需要引導(dǎo)開口的行和列在行和列維度中的所有引導(dǎo)開口之間具有最小間距?？梢愿淖円龑?dǎo)開口的尺寸和形狀以允許在給定引導(dǎo)層開口中圖案化多于一個溝道孔，例如圖7b所示。

圖3a-3d示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行方法201中的操作時形成的單溝道晶體管結(jié)構(gòu)的平面圖。圓形引導(dǎo)開口315在圖3a中示出并且表示在操作205處印刷的1維或2維陣列的一個重復(fù)單元。圖4a-4d分別示出了沿圖3a中所示的a'-a線截取的圖3a-3e中所示的結(jié)構(gòu)的截面圖。在示例性實施例中，圓形引導(dǎo)開口315具有不超過20nm的臨界尺寸(cd1)并且多邊形邊緣306限定穿過掩模340的厚度的孔305(圖4a)，掩模340可以是光致抗蝕劑或硬掩模材料。在光致抗蝕劑實施例中可以利用適合于所采用的光刻工具的任何常規(guī)抗蝕劑配方。掩模340設(shè)置在半導(dǎo)體層之上，半導(dǎo)體層具有對應(yīng)于要提供納米線晶體管的溝道區(qū)的期望的晶體管溝道長度(lg)的z高度厚度(tl)。對于圖4a中所示的示例性實施例，掩模340直接設(shè)置在溝道半導(dǎo)體層315(例如，單晶硅、sige等)上，盡管諸如硬掩模材料層(例如，sixny、sio2等)的中間材料層可以設(shè)置在光致抗蝕劑層340與溝道半導(dǎo)體層315之間。

返回圖2，方法201繼續(xù)進行操作210，其中將dsa材料沉積到操作205處形成的引導(dǎo)開口中。在準(zhǔn)備涂覆dsa材料時，可以處理層315的表面，以使其對聚合物a和聚合物b的吸引/排斥相等。如圖3b和4b所示，dsa材料350填充引導(dǎo)開口315并且被引導(dǎo)開口邊緣306包含。dsa材料350通常包括至少第一和第二聚合物(即，聚合物a和聚合物b)。在例如通過旋涂而被涂覆在襯底之上時，聚合物a和b處于混和狀態(tài)。除了聚合物a和b的基礎(chǔ)化學(xué)性質(zhì)之外，根據(jù)引導(dǎo)操作315的幾何形狀和cd以及晶體管溝道區(qū)的期望的cd，聚合物a和b均可以被選擇為具有期望的分子量分布并且dsa材料350可以被選擇為具有期望的聚合物a與聚合物b的比值(a：b)。盡管可以利用本領(lǐng)域中公知的任何dsa材料，但在示例性實施例中，聚合物a和聚合物b的其中之一存在于用作掩模340的光致抗蝕劑中。例如，在掩模340包括聚苯乙烯的情況下，聚合物a或聚合物b也是聚苯乙烯。在一個這種實施例中，聚合物中的另一個是pmma(聚(甲基丙烯酸甲酯))。

方法201(圖2)繼續(xù)進行操作215，其中將dsa材料分離成內(nèi)部和外部聚合物區(qū)。當(dāng)在高溫下、在足以允許聚合物的充分遷移的持續(xù)時間內(nèi)對dsa材料350進行退火時，根據(jù)引導(dǎo)開口315的尺寸和聚合物的分子量等將聚合物a從聚合物b中分離。在引導(dǎo)開口315包封dsa材料350的情況下，可以對離析進行工程設(shè)計以使聚合物的其中之一(例如，聚合物a)從引導(dǎo)邊緣306遷移走，而聚合物中的另一種(例如，聚合物b)朝向引導(dǎo)邊緣306遷移。然后主要包括第一聚合物的內(nèi)部聚合物區(qū)350a被主要包括第二聚合物的外部聚合物區(qū)350b完全包圍。在圖3c和4c所示的示例性實施例中，內(nèi)部聚合物區(qū)350a與引導(dǎo)開口邊緣間隔開，以具有從cd1減小的直徑cd2。對于適當(dāng)選擇的dsa成分、下層和引導(dǎo)開口邊緣表面性質(zhì)，內(nèi)部聚合物區(qū)350a形成嵌入在外部聚合物區(qū)350b內(nèi)的整數(shù)個大體上相同的圓柱或球體。盡管在圖3a-3e所示的示例性單溝道實施例中形成了單個內(nèi)部聚合物區(qū)350a，但可以形成多個這種區(qū)域，其中在至少一個維度上將引導(dǎo)開口的尺寸調(diào)整得足夠大。在分離機制是dsa材料的共聚物性質(zhì)的良好控制的功能的情況下，(多個)內(nèi)部聚合物區(qū)彼此以及與引導(dǎo)開口邊緣保持一致的距離。像這樣，內(nèi)部聚合物區(qū)350a與引導(dǎo)開口邊緣306有效地自對準(zhǔn)。

在操作215處執(zhí)行的熱處理和/或固化之后，方法201繼續(xù)進行操作220，其中通過相對于彼此有選擇地去除內(nèi)部和外部聚合物區(qū)的其中之一來將晶體管的半導(dǎo)體溝道區(qū)限定在引導(dǎo)開口內(nèi)部。在圖3d和4d所示的示例性實施例中，相對于內(nèi)部聚合物區(qū)350a有選擇地去除(例如，分解)外部聚合物區(qū)350b。進一步如圖所示，還相對于掩模340有選擇地去除外部聚合物區(qū)350b，從而在操作220處限定兩個邊緣：內(nèi)部聚合物區(qū)350a的邊緣和引導(dǎo)開口邊緣306，并且內(nèi)部聚合物區(qū)350a的邊緣與引導(dǎo)開口邊緣306自對準(zhǔn)。

然后環(huán)形溝槽375被蝕刻穿過溝道半導(dǎo)體層315和所去除的內(nèi)部聚合物區(qū)350a以及掩模340?？梢岳帽绢I(lǐng)域中已知的針對給定半導(dǎo)體材料(si、sige等)的任何蝕刻工藝來使溝道半導(dǎo)體層325的暴露的部分凹陷，以形成與晶體管lg相關(guān)聯(lián)的溝道區(qū)315a的側(cè)壁，其與內(nèi)部聚合物區(qū)350a的邊緣對準(zhǔn)。如本文中使用的，“對準(zhǔn)”允許承受一些很小的蝕刻偏置(正或負)，這可能改變溝道區(qū)315a的cd而使其與cd2不同，但是溝道區(qū)315a的尺寸仍然基于內(nèi)部聚合物區(qū)350a的尺寸并且因此而明顯小于引導(dǎo)開口的尺寸(cd1)。例如，可以利用穿過溝道區(qū)315a的各向異性蝕刻以及隨后的使溝道區(qū)315a的側(cè)壁相對于內(nèi)部聚合物區(qū)350a的cd凹陷的各向同性蝕刻來使溝道區(qū)315a的側(cè)壁與內(nèi)部聚合物區(qū)350a對準(zhǔn)。在引導(dǎo)開口cd1小于20nm的一個實施例中，溝道區(qū)315a具有小于15nm的cd2。例如，基于成分蝕刻選擇性或基于定時蝕刻，溝槽375可以停止在下層半導(dǎo)體材料310(例如，單晶si、sige、ge等)上。根據(jù)實施例，下層半導(dǎo)體材料310已經(jīng)被重摻雜為特定導(dǎo)電類型(可以在其被暴露時被摻雜)，或者被部分去除并且重新生長為摻雜材料。在圖3d和4d所示的實施例中，半導(dǎo)體材料310被重摻雜以用作源極/漏極區(qū)(例如，圖1中的源極/漏極區(qū)111a和/或非本征源極/漏極區(qū)111b)。

利用在操作220處限定的半導(dǎo)體溝道區(qū)，在操作225處，方法201繼續(xù)將柵極材料沉積在半導(dǎo)體溝道區(qū)的側(cè)壁之上。通常，可以執(zhí)行本領(lǐng)域中已知的任何柵極電介質(zhì)沉積工藝，包括犧牲柵極電介質(zhì)的沉積，犧牲柵極電介質(zhì)隨后在制造過程中后將被替換(例如，如在常規(guī)的“后柵極”型工藝流程中)。然而，在示例性實施例中，在操作225處，非犧牲高k(例如，>9)柵極電介質(zhì)380沉積在溝槽375的底部處和溝槽側(cè)壁380a和380b上所暴露的半導(dǎo)體表面上。作為一個示例，在操作225處，通過原子層沉積來將例如但不限于hfo2或zro2的金屬氧化物沉積為柵極電介質(zhì)380。

然后方法201以操作230完成，其中半導(dǎo)體溝道區(qū)315a被柵極電極材料包圍。在示例性實施例中，操作230包括利用柵極電極材料390填充圓柱形溝槽375。柵極電極材料390可以包括任何常規(guī)柵極電極材料，例如但不限于多晶硅、功函數(shù)金屬和/或填充金屬?？梢岳美绲幌抻诔练e和拋光的本領(lǐng)域中已知的技術(shù)來使柵極電極材料390與溝道區(qū)315a或上覆硬掩模層成一平面。如圖3e和4e所示，柵極電介質(zhì)380將柵極電極材料390與溝道區(qū)315a以及下層源極/漏極區(qū)310和外圍半導(dǎo)體材料315b電隔離。注意，柵極電極材料390的尺寸因此完全自對準(zhǔn)到引導(dǎo)開口邊緣306以及自對準(zhǔn)到溝道區(qū)315a，并且僅柵極電極材料390的z高度厚度根據(jù)期望的晶體管溝道長度而變化。然后可以利用常規(guī)技術(shù)(例如，半導(dǎo)體溝道區(qū)315a的暴露的表面上的源極/漏極半導(dǎo)體111d的沉積或外延生長、接觸金屬化部的沉積等)完成垂直晶體管。

圖5a-5f示出了根據(jù)替代的實施例的在執(zhí)行方法201中的操作時形成的單溝道結(jié)構(gòu)的平面圖。圖6a-6f示出了根據(jù)實施例的圖5a-5f中所示的結(jié)構(gòu)的截面圖。通常，在圖5a-5f中所示的實施例中，操作205-215如在圖3a-3d的上下文中所述的那樣，只是掩模340沉積在設(shè)置于半導(dǎo)體層310之上的電介質(zhì)層415(例如，sixny、sion、sio2等)上。在將共聚物分離成內(nèi)部聚合物區(qū)350a和外部聚合物區(qū)350b之后，在操作220處相對于外部聚合物區(qū)350b來有選擇地去除內(nèi)部聚合物區(qū)350a，如圖5d和6d中所示。在該示例性實施例中，還去除掩模340，留下由外部聚合物區(qū)350b組成的環(huán)形掩模。然后蝕刻電介質(zhì)層415以暴露半導(dǎo)體材料310的下層晶體表面。如圖6e所示，操作220還包括去除外部聚合物區(qū)350b并且從暴露的晶體半導(dǎo)體表面外延生長(例如，利用mocvd等)半導(dǎo)體溝道區(qū)315a，其中電介質(zhì)層415用作生長停止硬掩模。給定半導(dǎo)體溝道區(qū)315a的尺寸(例如，<15nm)，生長的半導(dǎo)體材料層由于高寬比捕獲的原因而可能有利地具有良好的結(jié)晶度。在形成半導(dǎo)體溝道區(qū)315a之后，使電介質(zhì)層415的第二部分凹陷以形成暴露半導(dǎo)體溝道區(qū)的側(cè)壁的圓柱形溝槽。在所示示例性實施例中，完全去除了電介質(zhì)層415，暴露了半導(dǎo)體層310的表面。對于一個這種實施例，適當(dāng)摻雜半導(dǎo)體層310以將其用作納米線晶體管的源極/漏極半導(dǎo)體區(qū)，然后直接在源極/漏極半導(dǎo)體區(qū)的表面上外延生長溝道區(qū)315a。

如圖5f和6f所示，方法201然后繼續(xù)進行操作225以在側(cè)壁380a上、半導(dǎo)體材料層310之上和側(cè)壁380b上形成柵極電介質(zhì)，大體上如本文中其它位置參考圖3e和4e所描述的那樣。然后在操作230處沉積柵極電極材料390，以再次包圍溝道區(qū)315a。

盡管圖3a-3e和4a-4e以及圖5a-5f和6a-6f示出了方法201的單溝道實施例，圖7a-7c示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行方法201中的操作時形成的雙溝道結(jié)構(gòu)的平面圖。圖8a-8c還示出了圖7a-7c中所示的結(jié)構(gòu)的截面圖。通常，大體上如本文中其它位置針對單溝道實施例所描述的那樣實踐方法201，并且dsa材料限定兩個(或更多)內(nèi)部聚合物區(qū)，其中的每一個都成為限定垂直納米線晶體管的半導(dǎo)體溝道區(qū)的基礎(chǔ)。對于這種多溝道實施例，利用dsa材料來將溝道區(qū)自對準(zhǔn)到周圍的柵極，并且還相對于印刷引導(dǎo)開口所采用的間距來減小相鄰溝道區(qū)之間的間距。在示例性實施例中，兩個相鄰溝道區(qū)的間距低于印刷引導(dǎo)開口所采用的掃描儀的分辨極限。

圖7a和8a示出了最初被圖案化(例如，印刷或蝕刻)成掩模340(例如，在操作205處)的引導(dǎo)開口315在第一維度(例如，軸b1)上比在第二維度(例如，軸a1)上大。通常，較長的長度b1超過dsa材料的閾值特性(例如，40nm)，而較短的長度a1則不超過(例如，對于單溝道實施例，a1可以大致是引導(dǎo)開口的直徑(例如，小于20nm))。在實施例中，較長的長度b1至少是較短的長度a1的兩倍。對于特定表面條件，這種細長的引導(dǎo)開口315在填充有具有適當(dāng)共聚物性質(zhì)的dsa材料時退火成圖7b和8b中所示的兩個內(nèi)部聚合物區(qū)350a1和350a2。內(nèi)部聚合物區(qū)350a1和350a2都被鄰接的外部聚合物區(qū)350b包圍，并且每個分離的區(qū)域的材料性質(zhì)如本文其它位置在單溝道實施例的上下文中所述的那樣。在分離時，內(nèi)部聚合物區(qū)350a1和350a2具有實質(zhì)上相同的尺寸(例如，圖8c中所示的cd3)。在引導(dǎo)開口的至少一個維度小于20nm的示例性實施例中，內(nèi)部聚合物區(qū)350a1和350a2均具有小于15nm的寬度，并且在其它這種實施例中，內(nèi)部聚合物區(qū)350a1和350a2的間距也小于15nm。

在多個內(nèi)部聚合物區(qū)350a1和350a2在材料上有別于外部聚合物區(qū)350b的情況下，方法201大體上如針對單溝道實施例(例如，如圖3a-3e、4a-4e所示)所描述的那樣繼續(xù)進行操作220、225、230，以將溝道半導(dǎo)體層315限定成兩個溝道區(qū)315a1和315a2，它們分別由穿過柵極電介質(zhì)350a1和350a2的共享柵極電極390來控制。像這樣，dsa材料的分離能力可以用于制作多線垂直晶體管，其尺寸可以被分別調(diào)整以實現(xiàn)最優(yōu)柵極控制(減小的短溝道效應(yīng))，同時提供期望量的驅(qū)動電流(由所形成的分立溝道的數(shù)量確定)。

在實施例中，不僅垂直晶體管的溝道區(qū)和柵極是基于dsa材料的分離來限定的，晶體管的例如但不限于源極/漏極區(qū)的其它功能區(qū)也是這樣的，如圖9a-9e和10a-10g所示。圖9a、9b、9c、9d和9e示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行圖2的方法中的操作時形成的單溝道結(jié)構(gòu)的截面圖。通常，在該示例性實施例中，在由dsa材料的分離所限定的區(qū)域中重新生長垂直納米線晶體管的源極/漏極區(qū)以及溝道區(qū)。

圖9a開始于操作215的完成，其中已經(jīng)將dsa材料分離成內(nèi)部聚合物區(qū)350a和外部聚合物區(qū)350b。該實施例中的襯底包括設(shè)置于簡并摻雜的半導(dǎo)體層945之上的電介質(zhì)層925，半導(dǎo)體層945還被設(shè)置于晶體半導(dǎo)體襯底層903之上。相對于外部聚合物區(qū)350b而有選擇地去除內(nèi)部聚合物區(qū)350a，如本文中其它位置所述的，并且還相對于掩模340而有選擇地去除內(nèi)部聚合物區(qū)350a，如圖9b所示。然后穿過電介質(zhì)層925和層945在去除內(nèi)部聚合物區(qū)350a以暴露半導(dǎo)體903的區(qū)域中蝕刻內(nèi)部溝槽。在之后去除了掩模340的情況下，去除了電介質(zhì)層925的外圍部分以留下電介質(zhì)925的包圍內(nèi)部溝槽的環(huán)形周界。然后采用選擇性外延工藝來從內(nèi)部溝槽和外圍區(qū)內(nèi)的暴露的半導(dǎo)體襯底層903的種子表面形成納米線晶體管。如圖9d所示，從半導(dǎo)體襯底層903并且從半導(dǎo)體層945生長第一(底部)晶體源極/漏極半導(dǎo)體層310。源極/漏極半導(dǎo)體層310的重新生長可以改善隨后生長的溝道區(qū)中的結(jié)晶度，因為在源極/漏極半導(dǎo)體層310中可能發(fā)生有利的缺陷捕獲。此外，源極/漏極半導(dǎo)體層310的重新生長用來有選擇地形成與現(xiàn)在嵌入的導(dǎo)電半導(dǎo)體層945的連接，并且晶體或多晶半導(dǎo)體形成在半導(dǎo)體層945之上。然后從源極/漏極半導(dǎo)體層310外延生長半導(dǎo)體溝道區(qū)315。第二(頂部)源極/漏極半導(dǎo)體層320進一步生長在半導(dǎo)體溝道區(qū)315之上。重新生長的膜被往回拋光以使其與作為拋光停止層的電介質(zhì)層925成一平面。由于內(nèi)部溝槽與外圍之間的初始非平面性，平面化過程去除了外圍中重新生長的半導(dǎo)體使其回到底部源極/漏極半導(dǎo)體層310，而頂部源極/漏極半導(dǎo)體層320保持在內(nèi)部區(qū)中作為垂直納米線晶體管的部分。

在操作220處通過首先使電介質(zhì)層925的保留原始設(shè)置的外部聚合物區(qū)350b的環(huán)形部分凹陷來形成柵極電介質(zhì)。這暴露了半導(dǎo)體溝道區(qū)315的側(cè)壁?？梢岳脤ο聦訉?dǎo)電層945有選擇性的蝕刻來使電介質(zhì)層925完全凹陷，在這種情況下，操作225處形成的柵極電介質(zhì)用來使柵極電極材料390與導(dǎo)電層945絕緣。替代地，可以使電介質(zhì)層925僅部分凹陷(例如，利用定時的深蝕刻)以增大柵極電極材料390與下層導(dǎo)電層945之間的電介質(zhì)的厚度。像這樣，圖9e中所示的垂直納米線晶體管結(jié)構(gòu)的頂表面被平面化，并提供了對晶體管的所有功能區(qū)的頂側(cè)接入，以進行接觸(例如，硅化)和互連金屬化。

圖10a、10b、10c、10d和10e示出了根據(jù)實施例的在執(zhí)行圖2的方法中的操作時形成的單溝道結(jié)構(gòu)的截面圖。在該示例性實施例中，基于dsa材料來蝕刻包括兩個源極/漏極層和溝道層的半導(dǎo)體材料的堆疊體。因此該實施例可以被視為圖3a-3e、4a-4e所示實施例的特殊情況。圖10a開始于將dsa材料分離成內(nèi)部和外部聚合物區(qū)350a、350b。襯底包括半導(dǎo)體材料層堆疊體，其包括成分不同的(通過摻雜或不同晶格原子)材料層。對于示例性實施例，半導(dǎo)體材料堆疊體包括設(shè)置在襯底1003上的底部源極/漏極層1010、設(shè)置在底部源極/漏極層1010上的溝道層1015和設(shè)置在溝道層1015之上的頂部源極/漏極層1020。設(shè)置在半導(dǎo)體堆疊體之上的是電介質(zhì)(硬掩模)層1030。

如圖10b所示，相對于內(nèi)部聚合物區(qū)350a和掩模340有選擇地去除外部聚合物區(qū)350b。然后穿過堆疊體的大部分蝕刻環(huán)形溝槽，以暴露底部源極/漏極層1010，如圖10c中所示。沿著半導(dǎo)體堆疊體的側(cè)壁形成電介質(zhì)間隔體1040(圖10d)，并且在暴露的源極/漏極層1010上形成硅化物1050。然后在溝槽內(nèi)沉積電介質(zhì)材料1060，使其平面化并凹陷(深蝕刻)到足以重新暴露溝道區(qū)側(cè)壁的z高度(厚度)。各向同性蝕刻去除了電介質(zhì)間隔體1040并且在溝道半導(dǎo)體側(cè)壁上的凹陷的電介質(zhì)材料1060之上的溝槽中沉積柵極電介質(zhì)380。然后在溝槽中沉積柵極電極材料，使其與電介質(zhì)1030的頂表面成一平面，并且然后將其凹陷蝕刻到足以控制溝道區(qū)的z高度(厚度)。最后，在溝槽中沉積電介質(zhì)1070，使其與電介質(zhì)1030的頂表面成一平面。然后可以相對于電介質(zhì)1070有選擇地去除電介質(zhì)1030以暴露頂部源極/漏極1020，為接觸金屬化做準(zhǔn)備。因此，基于單個光刻掩模和dsa材料，以自對準(zhǔn)方式制造了具有亞光刻線尺寸(例如，<15nm)的垂直取向的納米線晶體管以及本地互連。

圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的移動計算平臺的soc實施方式的功能框圖。移動計算平臺1100可以是被配置為用于電子數(shù)據(jù)顯示、電子數(shù)據(jù)處理和無線電子數(shù)據(jù)傳輸中的每一個的任何便攜式設(shè)備。例如，移動計算平臺1100可以是平板電腦、智能電話、膝上型計算機等中的任何設(shè)備，并且包括顯示屏1105、soc1110和電池1115。如圖所示，soc1110的集成水平越高，移動計算設(shè)備1100內(nèi)的由電池1115占用以獲得充電之間的最長操作壽命、或由諸如固態(tài)驅(qū)動器、dram等的存儲器(未示出)占用以獲得最大平臺功能的形狀因子越大。

擴展視圖1120中進一步示出了soc1110。根據(jù)實施例，soc1110包括硅襯底1160(即，芯片)的一部分，在該部分上有功率管理集成電路(pmic)1115、包括rf發(fā)送器和/或接收器的rf集成電路(rfic)1125、其控制器1111以及一個或多個中央處理器內(nèi)核或存儲器1177中的一個或多個。在實施例中，soc1110包括根據(jù)本文描述的一個或多個實施例的一個或多個垂直納米線晶體管(fet)。在其它實施例中，soc1110的制造包括本文描述的用于制造垂直取向的納米線晶體管(fet)的一種或多種方法。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的計算設(shè)備1200的功能框圖。例如，計算設(shè)備1200可以在平臺1100內(nèi)部找到，并且還包括容納許多部件的板1202，所述部件例如但不限于處理器1204(例如，應(yīng)用處理器)和至少一個通信芯片1206。在實施例中，處理器1204至少包括具有根據(jù)本文中其它位置所描述的實施例的結(jié)構(gòu)和/或根據(jù)本文中其它位置進一步描述的實施例所制造的垂直納米線晶體管(fet)。處理器1204物理和電耦合到板1202。處理器1204包括封裝在處理器1204內(nèi)的集成電路管芯。術(shù)語“處理器”可以指處理來自寄存器和/或存儲器的電子數(shù)據(jù)以將這些電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以存儲在寄存器和/或存儲器中的其它電子數(shù)據(jù)的任何設(shè)備或設(shè)備的一部分。

在一些實施方式中，至少一個通信芯片1206也物理和電耦合到板1202。在其它實施方式中，通信芯片1206是處理器1204的部分。取決于其應(yīng)用，計算設(shè)備1200可以包括可以或可以不與板1202物理和電耦合的其它部件。這些其它部件包括但不限于：易失性存儲器(例如，dram)、閃速存儲器或sttm等形式的非易失性存儲器(例如，ram或rom)、圖形處理器、數(shù)字信號處理器、加密處理器、芯片集、天線、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(gps)設(shè)備、羅盤、加速度計、陀螺儀、揚聲器、照相機、以及大容量存儲設(shè)備(例如，硬盤驅(qū)動器、固態(tài)驅(qū)動器(ssd)、光盤(cd)等)。

通信芯片1206的至少其中之一可以實現(xiàn)用于來往于計算設(shè)備1200的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通信。術(shù)語“無線”及其衍生詞可以用于描述電路、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等等，其可以通過使用調(diào)制的電磁輻射而經(jīng)由非固態(tài)介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)。術(shù)語并不暗示相關(guān)聯(lián)的設(shè)備不包含任何線路，盡管在一些實施例中相關(guān)聯(lián)的設(shè)備可能不包含任何線路。通信芯片1206可以實施包括但不限于本文中的其它地方所描述的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議的許多無線標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議中的任何一種。計算設(shè)備1200可以包括多個通信芯片1206。例如，第一通信芯片1206可以專用于較短范圍的無線通信，例如，wi-fi和藍牙，并且第二通信芯片1206可以專用于較長范圍的無線通信，例如，gps、edge、gprs、cdma、wimax、lte、ev-do等。

要理解，以上描述旨在進行說明，而非進行限制。例如，盡管附圖中的流程圖示出由本發(fā)明的特定實施例執(zhí)行的操作的特定順序，但是應(yīng)該理解，并不要求這種順序(例如，替代的實施例可以按照不同的順序執(zhí)行操作、組合某些操作、重疊某些操作等)。此外，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員在閱讀并理解以上描述后，許多其它實施例將是顯而易見的。盡管已經(jīng)參考具體示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應(yīng)該認識到，本發(fā)明不限于所描述的實施例，而是可以在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)利用修改和改變來實踐本發(fā)明。因此，應(yīng)該參考所附權(quán)利要求、以及為這種權(quán)利要求賦予權(quán)利的等同物的全部范圍來確定本發(fā)明的范圍。