晶体管装置及其制造方法

文档序号:10658465阅读:516来源:国知局
晶体管装置及其制造方法
【专利摘要】一种晶体管装置和制作晶体管装置的方法。该晶体管装置包括:布置在基板上的鳍结构的阵列,每个所述鳍结构是第一等电位点材料和第二等电位点材料的垂直交替堆叠体,所述第一等电位点材料具有第一等电位点,所述第二等电位点材料具有与所述第一等电位点不同的第二等电位点;一个或多个碳纳米管,悬在所述鳍结构之间,并且接触所述鳍结构中的所述第二等电位点材料的侧表面;栅极,围绕所述一个或多个碳纳米管;以及源极接触和漏极接触,布置在所述鳍结构上,其中每个所述鳍结构具有梯形形状或相对于所述基板以大约90°取向的平行侧边。
【专利说明】
晶体管装置及其制造方法
技术领域
[0001]本公开总体上涉及场效应晶体管(FET)装置,并且更确切的,涉及碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)装置。
【背景技术】
[0002]在FET中,电流沿着称为沟道(channel)的半导体路径流动。源极电极和漏极电极布置在沟道的相对端部。沟道的物理直径是固定的,但是它的有效电直径通过向称为栅极的控制电极施加电压而变化。在任意给定的时刻,FET的导电率取决于沟道的电直径。栅极电压的小的改变会导致从源极至漏极的电流的大变化,这放大了信号。FET由各种半导体例如体硅(bulk silicon)构建,并使用单一晶体半导体晶片作为沟道。
[0003]CNTFET使用单CNT或CNT阵列作为沟道材料。可实现的电流必须与硅技术相称。尽管半导体CNT由于其纳米级别的直径可以传导极高的电流,但是其小尺寸限制了其可以携带的电流。

【发明内容】

[0004]在本公开的一个实施例中,晶体管装置包括:布置在基板上的鳍结构,每个所述鳍结构是第一等电位点材料和第二等电位点材料的垂直交替堆叠体,所述第一等电位点材料具有第一等电位点,所述第二等电位点材料具有与所述第一等电位点不同的第二等电位点;一个或多个碳纳米管,悬在所述鳍结构之间,并且接触所述鳍结构中的所述第二等电位点材料的侧表面;栅极,围绕所述一个或多个碳纳米管;以及源极接触和漏极接触,布置在所述鳍结构上,其中所述鳍结构中的每一个具有梯形形状或相对于所述基板以大约90°取向的平行侧边。
[0005]在另一实施例中,一种制作晶体管装置的方法包括:形成鳍结构的阵列,所述鳍结构的阵列布置在基板上,且每个所述鳍结构具有层对,所述层对包括第一等电位点材料和第二等电位点材料,所述第一等电位点材料具有第一等电位点,所述第二等电位点材料具有与所述第一等电位点不同的第二等电位点;在所述鳍结构之间使所述栅极围绕碳纳米管,以将所述碳纳米管悬在所述栅极中,所述碳纳米管接触所述鳍结构中的所述第二等电位点材料的侧表面;以及在所述鳍结构上形成源极接触和漏极接触,其中所述碳纳米管在所述栅极内布置为实质上垂直的阵列或非垂直的锥形阵列。
[0006]在又一实施例中,一种制作晶体管装置的方法包括:形成鳍结构,所述鳍结构包括至少一个层对,每个层对包括第一等电位点材料和第二等电位点材料,所述第一等电位点材料具有第一等电位点,所述第二等电位点材料具有与所述第一等电位点不同的第二等电位点;使碳纳米管选择性的接触所述鳍结构中的所述第二等电位点材料的侧表面;在所述鳍结构的相对端部上形成源极接触和漏极接触;移除所述鳍结构在所述源极接触和所述漏极接触之间的部分,从而悬吊所述碳纳米管;以及形成围绕所述碳纳米管的栅极。
【附图说明】
[0007]被视为本发明的主题在说明书的结论部分的权利要求中被特别的指出和明确的要求。通过下述详细说明并结合附图,本发明的前述以及其它特征、优点是明白易懂的,在附图中:
[0008]图1示出了根据示例性实施例的晶体管的侧视图,其具有包括两种等电位点材料的堆叠层;
[0009]图2A示出了根据示例性实施例的图1的晶体管的顶部之上的图案化的光致抗蚀剂的侧视图;
[0010]图2B示出了沿图2A的虚线轴线的截面侧视图;
[0011]图3A示出了根据示例性实施例的在蚀刻遮蔽的堆叠层之后的图2A的晶体管的侧视图;
[0012]图3B示出了沿图3A的虚线轴线的截面侧视图;
[0013]图4A示出了根据示例性实施例的在进行反应离子蚀刻(RIE)以形成梯形形状的鳍之后的图3A的晶体管的俯视图;
[0014]图4B示出了沿图4A的虚线轴线的截面侧视图;
[0015]图5A示出了根据示例性实施例的在梯形形状的鳍上进行选择性的CNT设置之后的图4A的晶体管的俯视图;
[0016]图5B示出了图5A的晶体管的侧视图;
[0017]图5C示出了沿图5B的虚线轴线的截面侧视图;
[0018]图6A示出了根据示例性实施例的在形成源极接触和漏极接触之后的图5A的晶体管的侧视图;
[0019]图6B示出了沿图6A的虚线轴线的截面侧视图;
[0020]图7A示出了根据示例性实施例的在进行湿法蚀刻以将CNT悬在栅极区域中之后的图6A的晶体管的侧视图;
[0021 ]图7B示出了沿图7A的虚线轴线的截面侧视图;
[0022]图8A示出了根据示例性实施例的在沉积牺牲栅极电介质之后的图7A的晶体管的侧视图;
[0023]图SB示出了沿图8A的虚线轴线的截面侧视图;
[0024]图9A示出了根据示例性实施例的在形成栅极间隔体之后的图8A的晶体管的侧视图;
[0025]图9B示出了沿图9A的虚线轴线的截面侧视图;
[0026]图1OA示出了根据示例性实施例的在移除牺牲栅极电介质之后的图9A的晶体管的侧视图;
[0027]图1OB示出了沿图1OA的虚线轴线的截面侧视图;
[0028]图1lA示出了根据示例性实施例的在靠近栅极间隔体沉积栅极电介质之后的图1OA的晶体管的侧视图;
[0029]图1lB示出了沿图1lA的虚线轴线的截面侧视图;
[0030]图12A示出了根据示例性实施例的在沉积金属栅极之后的图1lA的晶体管的侧视图;以及
[0031 ]图12B示出了沿图12A的虚线轴线的截面侧视图。
【具体实施方式】
[0032]本公开涉及CNTFET,现在将参考附图对其进行详细描述。在不同的实施例中,相同的附图标记表示相同的元件。
[0033]下述定义和缩写将用于权利要求和说明书的解释。如本文所使用的,术语“包含”、“包含有”、“包括”、“包括有”、“具有”或“含有”,或者它们的任何其它变型,意在涵盖非排他性的包容。例如,包括一系列元素的合成物、混合物、工艺、方法、物品或装置并不必然仅限定于这些元素,而是可以包括没有明确列出的或这些合成物、混合物、工艺、方法、物品或装置固有的其它元素。
[0034]如本文所使用的,在元素或部件之前的关于元素或部件的实例(即出现)的数目的冠词“一”意为非限定性的。因此,“一”应当被理解为包括一个或至少一个,且元素或部件的单数单词形式也包括复数,除非该数目明确的表示单数。
[0035]如本文所使用的,术语“发明”或“本发明”是非限定性的术语,且并非意在指特定发明的任何单一方面,而是包含了如说明书和权利要求中所描述的所有可能的方面。
[0036]如本文所使用的,所采用的术语“大约”,其修正了发明采用的成分、组分或反应物的数量,是指可能发生的数值数量中的变化,例如,通过用于制作浓缩液或溶液的典型的测量和液体处理程序。此外,变化可能发生自测量程序中的疏忽错误、制造中的差别、来源、或用于制作化合物或执行方法的成分的纯度,以及诸如此类。在一方面,术语“大约”意味着在报告的数值的10%之内。在另一方面,术语“大约”意味着在报告的数值的5%之内。在又一方面,术语“大约”意味着在报告的数值的10、9、8、7、6、5、4、3、2、或1%之内。
[0037]如本文所使用的,术语“鳍结构”是突出于基板的顶表面之上的结构,并具有长度、高度以及实质上平行的侧边或具有两个不同宽度的侧边。
[0038]如本文所使用的,术语“梯形形状”意味着具有长度、高度以及不同宽度的结构。
[0039]如本文所使用的,术语“等电位点”是特定分子或表面不携带净电荷的pH。
[0040]本文所描述的CNTFET,其包括鳍结构和悬在栅极结构中的CNT,提供最佳的CNT节距控制和装置静电学(device electrostatics) XNT自对准工艺也最小化寄生效应(parasitics)。
[0041]参考图1,晶体管100包括具有等电位点材料的堆叠层。晶体管100包括基板110、形成在基板110的顶表面上的电介质材料层120、以及第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140的至少一个垂直交替堆叠体,其性质将在下文进一步详细描述。从底部至顶部,每个垂直交替堆叠体包括一层对,该层对包括第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140。在一个实施例中,该至少一个层对形成为多个层对,该多个层对构成第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140的交替堆叠体。晶体管可以包括任意对的堆叠层,只要其包括至少一对。尽管晶体管100包括直接设置在电介质材料层120上的第一等电位点材料层130,但在另一示例性实施例中,第二等电位点材料140可以直接设置在电介质材料层120上。
[0042]基板110包括电介质材料、半导体材料、导电材料、或它们的任意组合。在一个示例性实施例中,基板包括硅。基板110的厚度被选择为使得基板110为电介质材料层120以及第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140的至少一个垂直交替堆叠体提供机械支撑。例如,基板110的厚度可以为从大约50微米至大约2毫米(mm),尽管也可以采用更小或更大的厚度。
[0043]电介质材料层120包括电介质材料。合适的电介质材料的非限定性示例包括氮化硅、氧化硅、介电金属氧化物、或它们的任意组合。电介质材料层120的厚度可以为从大约I纳米(nm)至大约I微米,尽管也可以采用更小或更大的厚度。如果基板110包括在其顶部部分处的电介质材料,那么电介质材料层120是可选的。
[0044]每个第一等电位点材料层130包括具有第一等电位点的第一等电位点材料。每个第二等电位点材料层140包括具有第二等电位的第二等电位点材料,第二等电位点与第一等电位点不同。第一等电位点是第一等电位点材料层130的表面不携带净电荷的pH,且第二等电位点是第二等电位点材料层140的表面不携带净电荷的pH。
[0045]第一等电位点材料和第二等电位点材料被选择,以使得第一等电位点与第二等电位点不同。在一个实施例中,第一等电位点大于第二等电位点。在另一实施例中,第二等电位点比第一等电位点大至少2.0个单位。在又一实施例中,第二等电位点比第一等电位点大至少4.0个单位。
[0046]第一等电位点材料的非限定性示例包括氧化硅。氧化硅具有大约2.0的等电位点。第二等电位点材料的非限定性示例包括氮化硅、介电金属氧化物、或它们的组合。介电金属化合物,例如氧化铪,具有大约8.0的等电位点。氮化硅具有大约6.5的等电位点。
[0047]每个第一等电位点材料层130的厚度大于0.5nm。在一个实施例中,每个第一等电位点材料层130的厚度可以例如是从大约1.5nm至大约300nm,尽管也可以采用更小或更大的厚度。
[0048]如果存在多个第一等电位点材料层130,那么每个第一等电位点材料层130的厚度可以与其它第一等电位点材料层130的厚度相同或不同。同样的,如果存在多个第二等电位点材料层140,那么每个第二等电位点材料层140的厚度可以与其它第二等电位点材料层140的厚度相同或不同。第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140的任意一个的厚度可以相同或不同。
[0049]每个第二等电位点材料层140的厚度大于半导体CNT的最小直径。在一个实施例中,每个第二等电位点材料层140的厚度为半导体CNT的直径的至少I至100倍。在另一实施例中,每个第二等电位点材料层140的厚度为大约1.5、10、50、100、150、200、250或300醒或在大约1.5、10、50、100、150、200、250和30011111之间的任意范围内。
[0050]可以使用合适的沉积工艺,例如通过化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂、物理气相沉积(PVD)、或它们的任意组合,来沉积每个第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140。
[0051]每个垂直邻近的第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140的对形成双层堆叠体,该双层堆叠体包括一层对,例如第一等电位点材料层130和第二等电位点材料层140。垂直交替堆叠体的数目,例如双层堆叠体的数目,可以由大约I至大约1000,尽管也可以采用更大的数目。
[0052]参考图2A-2B,晶体管200包括在图1的晶体管的垂直交替堆叠体的顶表面上的图案化的光致抗蚀剂。光致抗蚀剂210被施加至垂直交替堆叠体的最顶层(第一等电位点材料层130或第二等电位点材料层140)。随后通过曝光和显影来光刻图案化光致抗蚀剂。光致抗蚀剂被光刻图案化以定义具有长度(L)和宽度(W)的光致抗蚀剂图案。长度L大于或等于宽度W。
[0053]图3A、3B、4A和4B示出了鳍结构的各种实施例。图3A-3B示出了具有带有垂直堆叠体的鳍结构的晶体管300,其具有相对于基板110以大约90°取向的实质上平行的侧边。图4A-4B示出了具有梯形形状的鳍结构的晶体管400 ο在图5A-5C、6A-6B、7A-7B、8A-8B、9A-9B、10八-108、114-118、或12六-128中示出的以下任意一个工艺可以应用至晶体管300或晶体管400。尽管为了简单起见,图3A、3B、4A和4B示出了布置在基板上的单一鳍结构,但是任意数目的鳍结构可以布置在基板上作为鳍结构的阵列。例如,数百个、数千个、或数百万个鳍结构可布置为基板上的阵列。
[0054]参考图3A-3B,晶体管300示出了根据一个实施例的蚀刻遮蔽的堆叠层之后的图2A-2B的晶体管。通过采用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模的各向异性蚀刻,光致抗蚀剂图案被转移至第一等电位点图案层130和第二等电位点图案层140的垂直交替堆叠体。图案化的堆叠体是突出于基板110的顶表面之上的鳍结构,并具有沿纵向方向的实质上平行的第一对侧壁以及沿横向方向的第二对侧壁。沿纵向方向的侧壁相对于基板110以大约90°取向。例如,每个鳍结构可以具有沿纵向方向的长度L,纵向方向是实质上垂直于电介质材料层120的顶表面的表面法向的第一水平方向。每个鳍结构具有沿横向方向的宽度W,横向方向是实质上垂直于电介质材料层120的顶表面的表面法向并垂直于纵向方向的第二水平方向。长度L大于宽度W。
[0055]例如通过灰化(ashing)来移除图案化的光致抗蚀剂。在一个实施例中,宽度W为大约5nm至大约50微米,且长度L为大约5nm至大约50微米,尽管也可以采用更小或更大的宽度W、更小或更大的长度L、以及更小或更大的高度。
[0056]尽管鳍结构310具有相对于基板110以大约90°取向的纵向侧壁,但纵向侧壁也可以相对于基板110以小于90°的角度取向(未示出)。例如,鳍结构310可以具有相对于基板110以大约45°至大约90°取向的纵向侧壁。在其它实施例中,鳍结构310可以具有相对于基板110以在大约45°、55。、60。、65。、70。、75。、80。、85°或90°之间的任意范围内的角度取向的纵向侧壁。
[0057]参考图4A-4B,晶体管400包括根据另一实施例的梯形形状的鳍410。可以在对图3A-3B的鳍结构进行蚀刻之后,使用合适的蚀刻工艺,例如反应离子蚀刻(RIE),来形成梯形形状的鳍41(LRIE是一种使用化学反应等离子体来移除沉积在晶片上的材料的干法蚀刻方法。通过电磁场在低压(真空压力)下产生等离子体。来自等离子体的高能离子攻击(attack)鳍结构表面并与其反应。使用RIE来形成具有长度L以及第一宽度W1和第二宽度W2的梯形鳍结构。第一宽度W1对应于设置在基板110上的垂直堆叠体的底表面410。第二宽度W2对应于该垂直堆叠体的顶表面420。第一宽度奶大于第二宽度w2。梯形形状的鳍410可以有利的避免在后续的工艺步骤(例如RIE和沉积)期间的阴影效应(shadow effect)。
[0058]参考图5A-5C,晶体管500包括多个CNT,该多个CNT接触从电介质材料120突出的梯形形状的鳍410XNT 510选择性的接触梯形形状的鳍结构410中的第二等电位点材料层140的纵向侧520XNT 510通过静电相互作用或电荷与电荷相互作用与第二等电位点材料层140接触或相互作用。在另一实施例中,CNT 510类似地结合到鳍结构310(未示出)。
[0059]可选的,表面单层(未示出)选择性的形成在第二等电位点材料层140的表面上(在下文讨论)。表面单层提供结合至增溶且带电的CNT 510的静电荷(在下文讨论)。
[0060]为将CNT510结合或接触到第二等电位点材料层140,CNT 510和第二等电位点材料层140可以带相反的电荷。第二等电位点材料层140可以通过在纵向侧520的表面上形成带电单层或通过调整PH而带电。CNT可以通过在离子表面活性剂中增溶而带电。
[0061]为了结合或接触CNT510,基板110、可选的电介质材料层120以及梯形形状的鳍410可以浸没在CNT浴中。CNT浴包括在水溶液中的CNT 510。水溶液可以是具有7.0的pH的去离子水。可选的,通过添加酸或碱来调整pH,以将pH改变为第一等电位点和第二等电位点之间的值。离子表面活性剂被添加至CNT浴。离子表面活性剂可以是附接至CNT 510的阴离子表面活性剂,并向CNT 510传递负电荷。离子表面活性剂也可以是附接至CNT 510的阳离子表面活性剂,并向CNT 510传递正电荷。
[0062]在一个实施例中,第二等电位点大于第一等电位点,且离子表面活性剂是阴离子表面活性剂。一种示例性的阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS)。例如,每个第二等电位点材料层140包括选自氮化硅和介电金属氧化物的材料,且每个第一等电位点材料层130包括氧化硅。在这种情况下,与包括溶液的CNT 510接触的每个第二等电位点材料层140的表面变为带正电荷,这是由于第二等电位点大于CNT溶液的pH。与CNT溶液接触的每个第一等电位点材料层130的表面变为带负电荷,这是由于第一等电位点小于CNT溶液的pH。自由浮动的CNT 510通过阴离子表面活性剂变为带负电荷。自由浮动的CNT 510通过静电力变为静电吸引到或者附接到第二等电位点材料层140。自由浮动的CNT 510通过静电力与第一等电位点材料层130静电排斥。CNT 510,附接至第二等电位点材料层140的表面时,沿第二等电位点材料层140的纵向表面自对准于纵向方向。
[0063]在一个示例性实施例中,第一等电位点材料层130是氧化硅,第二等电位点材料层140是氮化娃,且4-(1'|-轻基甲酰胺基)-1-甲基碘代[1比啶(4-(1'|-117(11'(?5^31'13(?311^(10)-1-methylpyridinium 1dide(匪PI))单层选择性的形成在氮化娃的表面上。NMPI单层包括自组装在金属氧化物表面上,而不是在氧化娃上,的异轻西酸端基(hydroxamic acid endgroup)。通过将基板放置在匪PI的NMPI溶液中来组装匪PI单层。功能化(funct1nalized)的表面随后被放置在水性CNT溶液中。通过使用阴离子表面活性剂(例如十二烷基硫酸钠(SDS))来增溶CNT 510^MPI阴离子(碘化物)与围绕CNT 510的阴离子表面活性剂交换,这导致带负电的表面活性剂和带正电的单层之间的库仑/静电吸引。CNT 510被特别的结合到暴露的氮化硅表面。NMPI的碘化物和表面活性剂的钠离子作为碘化钠而被移除,其溶解在溶液中。
[0064]参考图6A-6B,在晶体管600中,在基板110的横向边缘侧处,源极接触610和漏极接触620直接形成在附接至第二等电位点材料层140的CNT 510上。源极接触610和漏极接触620包括一种或多种金属。源极接触结构610与每个CNT 510的一个端部接触,而漏极接触结构620与每个CNT 510的另一个端部接触。CNT 510锚定(anchor)在源极接触610和漏极接触620中。CNT 510的与源极接触610接触的端部部分共同的起到FET的源极的作用。CNT 510的与漏极接触620接触的端部部分共同的起到FET的漏极的作用。
[0065]可以通过剥离工艺(lift-off process)来形成源极接触610和漏极接触620。在剥离工艺中,使用光致抗蚀剂来形成反向图案。随后将金属沉积在暴露的表面区域上,其将形成源极接触610和漏极接触620。当光致抗蚀剂被清洗后,光致抗蚀剂的顶部之上的不需要的金属被剥离并随着光致抗蚀剂被清洗掉。
[0066]参考图7A-7B,梯形形状的鳍结构410被湿法蚀刻以将CNT510悬在中心栅极区域中,并将CNT 510锚定在晶体管700的源极接触610和漏极接触620中。CNT 510相对于垂直于基板110的轴以锥形方向被堆叠。CNT 510取向为实质上平行于基板110XNT 510被悬吊作为布置在源极接触610和漏极接触620内的鳍结构之间的CNT 510阵列。
[0067]参考图8A-8B,牺牲栅极电介质810沉积在晶体管800上并被图案化。牺牲栅极电介质810围绕在鳍结构之间的基板110的中心栅极区域中的悬吊CNT 510。牺牲栅极电介质810可以包括氧化硅基电介质材料或高k电介质材料(例如介电金属氧化物)。可以通过原子层沉积(ALD)来沉积牺牲栅极电介质810。在一个实施例中,栅极电介质材料层810包括氧化铪、氧化铝、或它们的任意组合。在另一实施例中,栅极电介质材料层810包括氧化物材料,例如金属氧化物材料。
[0068]参考图9A-9B,通过沉积栅极间隔体电介质材料层以及后续的对栅极间隔体电介质材料层的各向异性蚀刻(例如通过RIE)来形成晶体管900中的电介质栅极间隔体910。栅极间隔体电介质材料层包括电介质材料。电介质材料可以是氮化娃、氧化娃、介电金属氧化物、或它们的任意组合。各向异性蚀刻移除栅极间隔体电介质材料层的水平部分。栅极间隔体电介质材料层的剩余垂直部分形成电介质栅极间隔体910,其横向围绕牺牲栅极电介质810的堆叠体。栅极间隔体910的厚度可以为大约Inm至大约lOOnm,尽管也可以采用更小或更大的厚度。
[0069 ]参考图1OA和图1OB,牺牲栅极电介质810的水平部分被从晶体管1000移除。例如,通过浸入氟化氢(hydrogen fluoride)来移除牺牲栅极电介质810。随后CNT 510可以自由的悬在基板110的中心栅极区域中。
[0070]参考图11A和图1IB,栅极电介质1110被沉积在晶体管900的中心栅极区域中以及源极接触610和漏极接触620的顶表面上并被图案化。悬吊的CNT 510被栅极电介质1110围绕。栅极电介质1110可以包括氧化硅基电介质材料或高k电介质材料(例如介电金属氧化物)。可以通过ALD来沉积栅极电介质1110。在一个实施例中,栅极电介质材料层1110包括氧化铪、氧化铝、或它们的组合。
[0071]参考图12A和图12B,在晶体管1200中,金属栅极材料1210邻近栅极间隔体910被沉积在中心栅极区域中。金属栅极材料1210、栅极间隔体910、以及栅极电介质1110形成栅极电极。栅极电极围绕CNT 510。栅极电极包括在锥形、非垂直堆叠方向上悬吊的CNT 510。金属栅极材料1210通过栅极间隔体910和栅极电介质1110与源极接触610和漏极接触620间隔开。
[0072 ]在另一实施例中,图 5A-5C、6A-6B、7A-7B、8A-8B、9A-9B、1A-1OB、11A-11B、或 12A-12B中所示的上述任意工艺或方法可以应用到鳍结构310,以将CNT 510悬在中心栅极区域中,并将CNT 510锚定在晶体管的源极接触610和漏极接触620中(未示出)。与锥形阵列相比,最终的晶体管将包括实质上垂直方向堆叠的悬吊的CNT阵列。
[0073]虽然已经以特定实施例的形式描述了本公开,但显然,由于上文的说明,很多替代、修改和变型对于本领域技术人员将是显而易见的。本公开的各种实施例可以单独的实施,或者与本文描述的任意其他实施例组合,除非各种实施例之间的不兼容性被明确的指出或对于本领域技术人员来说是明显的。相应的,本公开旨在包含落入本公开和下述权利要求的范围和精神内的所有这些替代、修改和变型。
[0074]本文所使用的术语仅为描述特定实施例的目的,且不意在限定本发明。如本文所使用的,单数形式“一”和“该”意在包括复数形式,除非上下文另外明确表示。还应当理解的是,术语“包含”和/或“包括”,当在说明书中使用时,列举了所述特征、整体、步骤、操作、元素、和/或部件的存在,但是并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件、和/或它们的群组的存在或增加。
[0075]下述权利要求中的所有方法或步骤中的相对应的结构、材料、动作和等价物加上功能元素意在包括与如特定要求的其它要求的元素相结合的用于执行功能的任意结构、材料或动作。已为示例和说明的目的呈现了本发明的说明,但并不意在穷尽或限定本发明为公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下,许多修饰和变型对于本领域普通技术人员将是显而易见的。实施例被选择和描述以最佳的解释本发明的构思和实际应用,并使得本领域技术人员能够理解本发明,用于各种实施例以及适用于预想的特定用途的多种修饰。
[0076]本文所绘示的流程图仅是一个示例。在不脱离本发明的精神的情况下,对于其中描述的图形或步骤(或操作)可以有多种变型。例如,可以按照不同的顺序执行步骤,或可以增加、减少或修改步骤。所有这些变型可以视为所要求保护的发明的一部分。
[0077]已为示例目的呈现了本发明的各种实施例的说明,但并不意在穷尽或限定本发明为公开的实施例。本文使用的术语被选择以最佳的解释实施例的构思、实际应用或在市场上所找到的技术上的技术改进,或者使得本领域技术人员理解本文公开的实施例。
【主权项】
1.一种晶体管装置,包括: 布置在基板上的鳍结构的阵列,每个所述鳍结构是第一等电位点材料和第二等电位点材料的垂直交替堆叠体,所述第一等电位点材料具有第一等电位点,所述第二等电位点材料具有与所述第一等电位点不同的第二等电位点; 一个或多个碳纳米管,悬在所述鳍结构之间,并且接触所述鳍结构中的所述第二等电位点材料的侧表面; 栅极,围绕所述一个或多个碳纳米管;以及 源极接触和漏极接触,布置在所述鳍结构上, 其中每个所述鳍结构具有梯形形状或相对于所述基板以大约90°取向的平行侧边。2.如权利要求1所述的晶体管装置,其中所述第二等电位点大于所述第一等电位点。3.如权利要求1所述的晶体管装置,其中所述第二等电位点材料包括氮化硅。4.如权利要求1所述的晶体管装置,其中所述第一等电位点材料包括氧化硅。5.如权利要求1所述的晶体管装置,其中所述一个或多个碳纳米管被栅极电介质材料围绕。6.如权利要求1所述的晶体管装置,其中所述栅极包括栅极电介质材料和导电金属栅极材料。7.如权利要求6所述的晶体管装置,其中所述栅极还包括栅极间隔体,所述栅极间隔体包括电介质材料。8.如权利要求6所述的晶体管装置,其中所述栅极电介质材料是氧化硅基电介质材料或高k电介质材料。9.一种制作晶体管装置的方法,所述方法包括: 形成鳍结构的阵列,所述鳍结构的阵列布置在基板上,且每个所述鳍结构具有一层对,所述层对包括第一等电位点材料和第二等电位点材料,所述第一等电位点材料具有第一等电位点,所述第二等电位点材料具有与所述第一等电位点不同的第二等电位点; 在所述鳍结构之间使所述栅极围绕碳纳米管,以将所述碳纳米管悬在所述栅极中,所述碳纳米管接触所述鳍结构中的所述第二等电位点材料的侧表面;以及 在所述鳍结构上形成源极接触和漏极接触, 其中所述碳纳米管在所述栅极内布置为实质上垂直的阵列或非垂直的锥形阵列。10.如权利要求9所述的方法,其中栅极电介质材料围绕所述碳纳米管且所述栅极电介质材料是氧化铪、氧化铝或它们的组合。11.如权利要求9所述的方法,其中所述碳纳米管锚定在所述源极接触和所述漏极接触中。12.如权利要求9所述的方法,其中所述栅极包括金属栅极材料,所述金属栅极材料通过栅极间隔体和栅极电介质材料与所述源极接触和所述漏极接触间隔开。13.如权利要求9所述的方法,其中每个所述鳍结构的宽度小于所述鳍结构的长度。14.如权利要求9所述的方法,其中所述碳纳米管通过静电相互作用接触所述第二等电位点材料。15.如权利要求9所述的方法,还包括将带正电的表面单层选择性的安装在所述第二等电位点材料上。16.—种制作晶体管装置的方法,所述方法包括: 形成鳍结构,所述鳍结构包括至少一个层对,每个层对包括第一等电位点材料和第二等电位点材料,所述第一等电位点材料具有第一等电位点,所述第二等电位点材料具有与所述第一等电位点不同的第二等电位点; 使碳纳米管选择性的接触所述鳍结构中的所述第二等电位点材料的侧表面; 在所述鳍结构的相对端部上形成源极接触和漏极接触; 移除所述鳍结构在所述源极接触和所述漏极接触之间的部分,从而悬吊所述碳纳米管;以及 形成围绕所述碳纳米管的栅极。17.如权利要求16所述的方法,其中所述鳍结构具有梯形形状。18.如权利要求16所述的方法,还包括:在所述碳纳米管选择性的接触所述第二等电位点材料之前,使用表面活性剂来增溶所述碳纳米管。19.如权利要求18所述的方法,其中所述表面活性剂是带负电的。20.如权利要求18所述的方法,其中所述碳纳米管实质上平行于基板。
【文档编号】H01L29/78GK106024890SQ201610191444
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】曹庆, 程慷果, 李正文, 刘菲, 章贞
【申请人】国际商业机器公司
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