鳍式碳纳米管场效应晶体管的制作方法

文档序号:10896740阅读:657来源:国知局
鳍式碳纳米管场效应晶体管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种鳍式碳纳米管场效应晶体管,所述场效应晶体管包括基底、位于基底上的源极和漏极、及位于基底上源极和漏极之间的栅极,所述源极、漏极和栅极上并排黏着有若干用作场效应晶体管导电沟槽的碳纳米管,所述碳纳米管呈三维鳍式设置。本实用新型将晶体管的源极、漏极和栅极设计为立式电极结构,节省了基底的平面面积,缩小了晶体管尺寸,增加了芯片上晶体管的数量,能够提高芯片的性能;采用多根碳纳米管作为导电沟槽,能够获得比单根碳纳米管更高的电流密度,提高了晶体管的性能。
【专利说明】
鳍式碳纳米管场效应晶体管
技术领域
[0001]本实用新型涉及半导体器件技术领域,特别是涉及一种鳍式碳纳米管场效应晶体管。【背景技术】
[0002]当今信息化时代,集成(1C)电路起着举足轻重的作用,它是电子信息技术发展的基础和核心。集成电路的快速发展与现代通信、计算机、Internet和多媒体技术的发展相互带动,极大地影响着现在生活的方方面面,其中用于1C电路的场效应晶体管有着举足轻重的地位。场效应晶体管(Field Effect Transistor;FET)简称场效应管,是由多数载流子 (在半导体物理学中,电子流失导致共价键上留下的空位(空穴引)被视为载流子)参与导电,利用电场效应来控制电流大小的半导体器件,也称为单极型晶体管,它属于电压控制型半导体器件。
[0003]遵循着摩尔定律,传统的集成电路硅基晶体管的特征尺寸不断缩小,然而受自身材料特性的限制,其最小尺寸已接近极限。随着尺寸的不断缩小,受众多非理想效应的影响,器件的性能不再随其尺寸的等比例缩小而等比例提高。
[0004]为突破传统M0S晶体管的尺寸限制,科学家采用碳纳米管代替了传统的硅材料来制造场效应器件,现有的碳纳米管场效应晶体管多为二维单根碳管的形式。图1是现有技术中碳纳米管场效应晶体管的结构示意图,源极21’和漏极22’分别输入和输出不同极性的载流子,通过中间的碳纳米管30’沟槽传递载流子,用背栅极23’来控制阴极表面电场强度从而改变阴极放射电流。这种设计由于碳纳米管30 ’与基底10 ’的接触造成部分能量的损失以及较低的电流密度(仅采用单根碳管),其性能还是有很大的上升空间的。
[0005]因此,针对上述技术问题,有必要提供一种鳍式碳纳米管场效应晶体管。【实用新型内容】
[0006]有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种鳍式碳纳米管场效应晶体管,以提高场效应晶体管的性能。
[0007]为了实现上述目的,本实用新型实施例提供的技术方案如下:
[0008]—种鳍式碳纳米管场效应晶体管,所述场效应晶体管包括基底、位于基底上的源极和漏极、及位于基底上源极和漏极之间的栅极,所述源极、漏极和栅极上并排黏着有若干用作场效应晶体管导电沟槽的碳纳米管,所述碳纳米管呈三维鳍式设置。
[0009]作为本实用新型的进一步改进,所述源极、漏极和栅极全部或部分设置为立式结构。
[0010]作为本实用新型的进一步改进,所述碳纳米管上在位于源极、漏极或栅极处形成有若干EBID爆点。
[0011]作为本实用新型的进一步改进,所述场效应晶体管中至少包括两根并排黏着的碳纳米管。
[0012]作为本实用新型的进一步改进,所述场效应晶体管中包括四根并排黏着的碳纳米管。
[0013]作为本实用新型的进一步改进,所述碳纳米管在基底上方架空设置。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]将晶体管的源极、漏极和栅极设计为立式电极结构,节省了基底的平面面积,缩小了晶体管尺寸,增加了芯片上晶体管的数量,能够提高芯片的性能;
[0016]采用多根碳纳米管作为导电沟槽,能够获得比单根碳纳米管更高的电流密度,提尚了晶体管的性能;
[0017]将碳纳米管在基底上设置为架空结构,较相贴合的结构相比可以避免基底表面声子极化及其热量的产生,提高了晶体管的性能。【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为现有技术中碳纳米管场效应晶体管的结构示意图;
[0020]图2为本实用新型一具体实施例中鳍式碳纳米管场效应晶体管的结构示意图;
[0021]图3为本实用新型一具体实施例中场效应晶体管立式电极的结构示意图;
[0022]图4为本实用新型一具体实施例中碳纳米管架空结构的示意图。【具体实施方式】
[0023]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然, 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。[〇〇24]本实用新型公开了一种鳍式碳纳米管场效应晶体管(CNT FINFET),采用立式源极、漏极和栅极,在上面并排黏着更多的碳纳米管作为沟槽并将碳纳米管架空形成一个三维鳍式场效应晶体管器件。采用立式的栅极可以节省基底的平面面积,能够把工艺线宽做到最小。将碳纳米管架空可以避免基底表面声子极化及其产生的热量,使用多根碳纳米管能够提高电流密度,这些设计可以显著提高场效应晶体管的性能。
[0025]参图2所示,本实用新型一具体实施例中的场效应晶体管,其包括基底10、位于基底上的源极21和漏极22、及位于基底上源极21和漏极22之间的栅极23,源极21、漏极22和栅极23上并排黏着有若干用作场效应晶体管导电沟槽的碳纳米管30,碳纳米管30呈三维鳍式设置。[〇〇26]本实用新型中的源极21、漏极22和栅极23全部或部分设置为立式结构。结合图3所示,本实施例中的源极21、漏极22和栅极23全部设置为立式结构,将电极设计成立式结构可以有效节省基底的平面面积,使得单个场效应晶体管可以做的更小,超小的晶体管不仅能显示出量子效应也使得同样大小的芯片上可以放下更多的晶体管,更加提高了芯片的性能。
[0027]结合图4所示,本实施例中的碳纳米管30在基底10上方架空设置。将碳纳米管30架空使之不与基底10接触,由于场效应晶体管是由多数载流子参与导电的,架空后可以提高载流子的弹道速度,使得场效应晶体管具有更好的性能。[〇〇28]优选地,本实用新型中场效应晶体管中至少包括两根并排黏着的碳纳米管30。如图2所示,本实用新型的一具体实施例中场效应晶体管中以四根并排黏着的碳纳米管30为例进行说明。四根碳纳米管30为上下等间距并排设置,碳纳米管30上在位于源极、漏极或栅极处形成有若干EBID(electron-beam_induced deposit1n,电子束诱发淀积)爆点31 〇
[0029]应当理解的是,在其他实施例中也可以采用其他数量的碳纳米管作为导电沟道, 碳纳米管之间的距离可以等间距也可以非等间距设置,此处不再一一举例进行说明。
[0030]与图1中现有的采用一根碳纳米管作为沟槽的场效应晶体管相比,本实施例采用多根碳纳米管作为导电沟槽可以显著提高电流密度,进而提高场效应晶体管的性能。[〇〇31]相应地,本实施例中鳍式碳纳米管场效应晶体管的制备方法,包括以下步骤:[0〇32]提供一基底;
[0033]在基底上形成源极、漏极和栅极,栅极位于源极和漏极之间;
[0034]在源极、漏极和栅极上并排黏着若干碳纳米管,碳纳米管呈三维鳍式设置,碳纳米管用作场效应晶体管导电沟槽。
[0035]由以上技术方案可以看出,本实用新型具有以下优点:
[0036]将晶体管的源极、漏极和栅极设计为立式电极结构,节省了基底的平面面积,缩小了晶体管尺寸,增加了芯片上晶体管的数量,能够提高芯片的性能;
[0037]采用多根碳纳米管作为导电沟槽,能够获得比单根碳纳米管更高的电流密度,提尚了晶体管的性能;
[0038]将碳纳米管在基底上设置为架空结构,较相贴合的结构相比可以避免基底表面声子极化及其热量的产生,提高了晶体管的性能。
[0039]对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0040]此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种鳍式碳纳米管场效应晶体管,其特征在于,所述场效应晶体管包括基底、位于基 底上的源极和漏极、及位于基底上源极和漏极之间的栅极,所述源极、漏极和栅极上并排黏 着有若干用作场效应晶体管导电沟槽的碳纳米管,所述碳纳米管呈三维鳍式设置。2.根据权利要求1所述的鳍式碳纳米管场效应晶体管,其特征在于,所述源极、漏极和 栅极全部或部分设置为立式结构。3.根据权利要求1所述的鳍式碳纳米管场效应晶体管,其特征在于,所述碳纳米管上在 位于源极、漏极或栅极处形成有若干EBID爆点。4.根据权利要求1所述的鳍式碳纳米管场效应晶体管,其特征在于,所述场效应晶体管 中至少包括两根并排黏着的碳纳米管。5.根据权利要求4所述的鳍式碳纳米管场效应晶体管,其特征在于,所述场效应晶体管 中包括四根并排黏着的碳纳米管。6.根据权利要求4所述的鳍式碳纳米管场效应晶体管,其特征在于,所述碳纳米管在基 底上方架空设置。
【文档编号】H01L51/05GK205582971SQ201620106354
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】杨湛, 黄栋梁, 陈涛, 刘会聪, 王蓬勃, 张略, 金国庆, 孙立宁
【申请人】苏州大学
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