[发明专利]利用定向自组装的垂直纳米线晶体管沟道和栅极的图案化

权利要求书

1.一种形成具有多个纳米线的晶体管的方法，所述方法包括：

在设置在所述晶体管的源极/漏极半导体层之上的掩模层中对第一直径的引导开口进行光刻图案化，所述引导开口具有大于宽度的长度；

将定向自组装，DSA，材料沉积到所述引导开口中；

通过烘烤和/或固化将所述DSA材料分离成被所述引导开口内的连续外部聚合物区完全包围的第一和第二内部聚合物区；

通过相对于所述内部聚合物区有选择地去除所述外部聚合物区来在所述引导开口内限定两个半导体沟道区，其中，所述沟道区的直径、所述沟道区之间的间隔、以及与所述引导开口的边缘的间隔都由所述内部聚合物区来限定；

使所述沟道半导体层的暴露部分凹陷，以形成与所述晶体管的沟道长度相关联的两个沟道半导体侧壁；

去除所述内部聚合物区；

将栅极电介质沉积在所述半导体沟道侧壁之上；以及

利用具有自对准到所述引导开口的外直径的环形栅极电极包围所述半导体沟道区。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述DSA材料沉积到所述引导开口中还包括：

旋涂包括第一聚合物材料和第二聚合物材料的DSA材料；以及

其中，分离所述DSA材料还包括在一定温度下并且在一段持续时间内固化所述DSA材料，所述持续时间足以允许所述第一聚合物材料迁移到所述内部聚合物部分中，同时所述第二聚合物材料迁移到所述外部聚合物部分中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述DSA材料包括PMMA和聚苯乙烯。

4.一种在衬底上形成纳米线晶体管的方法，所述方法包括：

在设置在所述晶体管的源极/漏极半导体层之上的掩模层中形成引导开口；

将定向自组装，DSA，材料沉积到所述引导开口中；

将所述DSA材料分离成被所述引导开口内的外部聚合物区完全包围的内部聚合物区，所述内部聚合物区具有圆柱形几何形状，所述圆柱形几何形状具有直径；

通过相对于彼此有选择地去除所述内部聚合物区和所述外部聚合物区之一来在所述引导开口内限定所述晶体管的半导体沟道区，其中，所述半导体沟道区具有由所述内部聚合物区的所述圆柱形几何形状的直径限定的直径；

去除所述内部聚合物区和所述外部聚合物区中的另一个；

将栅极电介质沉积在所述半导体沟道区之上；以及

利用具有自对准到所述引导开口的外直径的环形栅极电极包围所述半导体沟道区。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述引导开口包括对弯曲的引导开口进行光刻图案化。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述引导开口包括对圆形引导开口进行光刻图案化。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，分离所述DSA材料包括烘烤和/或固化所述DSA材料。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，限定所述半导体沟道区还包括：

去除所述外部聚合物区，同时保留所述内部聚合物区以暴露沟道半导体层的一部分；以及

使所述沟道半导体层的暴露部分凹陷以形成圆柱形沟槽，所述圆柱形沟槽具有与所述晶体管的沟道长度相关联的、与所述内部聚合物区的边缘对准的沟道半导体侧壁。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述凹陷暴露了所述晶体管的源极/漏极半导体区，并且其中，所述栅极电介质将所述源极/漏极半导体区与所述栅极电极材料隔离。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，将栅极电介质沉积在所述半导体沟道区之上还包括：将所述栅极电介质沉积到所述圆柱形沟槽中并且覆盖所述沟道半导体侧壁；并且

其中，利用所述栅极电极包围所述半导体沟道区包括利用栅极电极材料填充所述圆柱形沟槽。