半导体装置及其制造方法与流程

文档序号:13238841阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种半导体装置,包括:衬底和位于所述衬底上的绝缘层;碳纳米管,位于所述绝缘层上方,所述碳纳米管包括第一部分和第二部分,所述第一部分和第二部分分别依次包括第一端部、沟道区和第二端部;其中,所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第一端部相连,所述第一部分和所述第二部分具有不同的导电类型;在所述第一部分的沟道区和第一端部以及所述第二部分的沟道区和第一端部的表面包围有叠层结构,所述叠层结构由内向外依次包括第一电介质层、导电材料层和第二电介质层;其中,所述第一部分和所述第二部分连接处的叠层结构被部分去除以暴露所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第一端部;包围所述第一部分的沟道区的叠层结构的多个第一电极和包围所述第二部分的沟道区的叠层结构的多个第二电极,所述多个第一电极彼此间隔开,所述多个第二电极彼此间隔开;包围所述第一部分的第二端部的第三电极和包围所述第二部分的第二端部的第四电极;在所述第一部分的第一端部和第二部分的第一端部的连接处形成的第五电极,所述第五电极包围被部分去除的叠层结构以及暴露的所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第一端部,且所述被部分去除的叠层结构的导电材料层与所述第五电极绝缘;其中,所述碳纳米管由所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极、所述第四电极、或所述第五电极支撑以位于所述绝缘层上方。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一部分的第二端部相对于其第一端部和沟道区为重掺杂;所述第二部分的第二端部相对于其第一端部和沟道区为重掺杂。3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括:位于所述第一电极、第二电极、第五电极与所述绝缘层之间且从下至上依次覆盖的第一电介质层、导电材料层以及第二电介质层。4.根据权利要求1或3所述的装置,其特征在于,所述导电材料层的材料包括多晶硅或金属;所述第一电介质层和/或第二电介质层的材料包括高K电介质。5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述碳纳米管是通过金属催化剂与碳基化合物反应形成的。6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述碳基化合物包括甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和苯中的一种或多种;所述金属催化剂包括铂、金、银、铜、镍中的一种或多种。7.根据权利要求1或3所述的装置,其特征在于,所述导电材料层的厚度范围为2-10nm;或所述第一电介质层的厚度范围为1-3nm;或所述第二电介质层的厚度范围为1-3nm;或所述碳纳米管的长度范围为50-1000nm;或所述多个第一电极彼此间隔开的距离为10-50nm;或所述多个第二电极彼此间隔开的距离为10-50nm。8.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,所述方法包括:提供衬底结构,所述衬底结构包括:衬底;位于衬底上的绝缘层;位于绝缘层上的两个支撑垫;以及由所述两个支撑垫支撑的碳纳米管,所述碳纳米管包括第一部分和第二部分,所述第一部分和第二部分分别依次包括第一端部、中间部和第二端部;其中,所述第一部分的第一端\t部和所述第二部分的第一端部相连,所述第一部分具有第一导电类型,所述第二部分具有第二导电类型;包围所述碳纳米管的表面形成叠层结构,所述叠层结构由内向外依次包括第一电介质层、导电材料层和第二电介质层;包围所述第一部分的中间部的叠层结构形成彼此间隔开的多个第一电极,并且包围所述第二部分的中间部的叠层结构形成彼此间隔开的多个第二电极;包围所述第一部分的第二端部形成第三电极,并且包围所述第二部分的第二端部形成第四电极;在所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第一端部的连接处形成第五电极,所述第五电极包围被部分去除的叠层结构以及暴露的所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第一端部,且所述被部分去除的叠层结构的导电材料层与所述第五电极绝缘;其中,所述碳纳米管由所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极、所述第四电极、或所述第五电极支撑以位于所述绝缘层上方。9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述包围所述第一部分的第二端部形成第三电极,并且包围所述第二部分的第二端部形成第四电极包括:通过选择性刻蚀去除所述第一部分的第二端部的叠层结构、所述第二部分的第二端部的叠层结构、以及所述两个支撑垫;通过蒸发和剥离工艺包围所述第一部分的第二端部形成所述第三电极,以对所述第一部分的第二端部进行第一导电类型的重掺杂;通过蒸发和剥离工艺包围所述第二部分的第二端部形成所述第四电极,以对所述第二部分的第二端部进行第二导电类型的重掺杂。10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述第三电极的材料与所述第四电极的材料不同。11.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述在所述第一部分的第一端部和第二部分的第一端部的连接处形成第五电极包括:通过回刻工艺部分去除在所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第一端部的连接处的叠层结构,以部分暴露所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第一端部;对所述被部分去除的叠层结构的导电材料层的表面进行氧化,形成氧化层;通过蒸发和剥离工艺形成所述第五电极,所述第五电极通过所述氧化层与所述被部分去除的叠层结构绝缘。12.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述包围所述碳纳米管的表面形成叠层结构包括:在所述绝缘层和所述两个支撑垫的表面形成所述叠层结构。13.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述提供衬底结构的步骤包括:提供衬底;在所述衬底上形成绝缘层;在所述绝缘层上形成多孔硅;在所述多孔硅的表面上期望形成所述碳纳米管的区域中引入金属催化剂;使所述金属催化剂与碳基化合物反应,以在所述多孔硅的表面上形成碳纳米管;对所述碳纳米管进行不同导电类型的掺杂,以形成所述第一部分和所述第二部分;去除所述碳纳米管下面的多孔硅的一部分,仅剩余所述碳纳米管的两端下面的多孔硅作为所述支撑垫。14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述在所述多孔\t硅的表面上期望形成所述碳纳米管的区域中引入金属催化剂包括:在所述多孔硅的表面上形成光致抗蚀剂;对所述光致抗蚀剂进行图案化,以去除所述期望形成所述碳纳米管的区域上的光致抗蚀剂;将包含所述金属催化剂的溶液注入所述期望形成所述碳纳米管的区域;将所注入的包含所述金属催化剂的溶液在还原性气体的气氛下进行烘烤,以形成金属纳米粒子;以及去除所述多孔硅表面上剩余的光致抗蚀剂。15.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述在所述绝缘层上形成多孔硅包括:在所述绝缘层上沉积重掺杂的多晶硅;以及对所述多晶硅进行腐蚀或刻蚀以形成所述多孔硅。16.根据权利要求13-15任一所述的方法,其特征在于,所述碳基化合物包括甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和苯中的一种或多种;所述金属催化剂包括铂、金、银、铜、镍中的一种或多种。17.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述导电材料层的材料包括多晶硅或金属;所述第一电介质层和/或第二电介质层的材料包括高K电介质。18.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述导电材料层的厚度范围为2-10nm;或所述第一电介质层的厚度范围为1-3nm;或所述第二电介质层的厚度范围为1-3nm;或所述碳纳米管的长度范围为50-1000nm;或所述多个第一电极彼此间隔开的距离为10-50nm;或所述多个第二电极彼此间隔开的距离为10-50nm。
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