，可以采用的栅介质材料和一般的晶体管栅极材料相同，例如，栅介质可以为氧化物介质层或有机介质层。在实际工艺中，栅介质可以采用氧化铪和氧化铝，而且光刻版与普通结构碳管晶体管是可以通用的。
[0063](5)在栅介质上沉积碳纳米管薄膜(即上述碳纳米管层)，再采用光刻工艺刻蚀出沟道区域(即源漏极之间的区域)的图形。
[0064]在实际的工艺中，需要制备碳纳米管的溶液，其中，得到原料的溶液主要有两种方式，一是购买，二是自配。通过购买市售的碳纳米管溶液、配制到合适的浓度均适用于本实施例，而自配可以通过超声、搅拌、微波等方式将购买的碳纳米管或生长的碳纳米管粉末分散到合适的溶剂中，例如水、邻二甲苯、氯仿、N-甲基吡咯烷酮等等。在分散的过程中，可以添加表面活性剂以得到均匀稳定的薄膜，如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、重氮盐、酶、DNA等。
[0065]当然，在沉积碳纳米管之前，可以视情况进行清洗或修饰。清洗过程与步骤(2)相同，其中修饰可以采用APTES、聚赖氨酸等自组装分子。一般采用将衬底放入碳管溶液中静置沉积一段时间的方式制备碳管薄膜。
[0066]当衬底在捞出后，还可以进行热处理以去除多余的溶剂以及达到坚膜的目的，例如可以使用光、微波、水浴或烘箱的方式对沉积碳纳米管薄膜后的衬底进行热处理。
[0067]进一步地对沟道区域进行封装(即在形成的碳纳米管层上进行封装)，封装方式与普通晶体管相同，可以采用PE-CVD的氮化硅和氧化硅，或是ALD技术的氧化物，或是有机物如环氧树脂等对器件进行封装。
[0068](6)通过光刻和镀膜工艺，制备源漏电极。
[0069]在实际应用中，其中，源漏电极可以为金属、导电玻璃、重掺杂半导体、有机导电化合物，也即源漏电极与底栅电极采用相同的电极材料。
[0070]需要说明的是，在实际工艺中，步骤(5)和步骤(6)的顺序可以互换，也就是说，也可以先制备源漏电极，再沉积碳纳米管薄膜，并刻蚀沟道图形。
[0071]图5是根据本发明实施例的薄膜晶体管沟道中碳管排布的电子显微镜图，从图5中可以看出，采用了这种凸起的碳纳米管薄膜晶体管，能够使大多数形成的碳纳米管沿着与源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)一致的方向或倾斜较小角度排列，减少了从源极到漏极之间的碳管结(节点)的数量。必然地，也就提高了碳纳米管薄膜晶体管的开态电流和迀移率等性能参数。
[0072]可以看出，本发明实施例可以取得如下技术效果:
[0073](I)由于得到的碳纳米管薄膜具有沿着源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)的取向特性，所以碳纳米管网络中的节点变少，节电阻变小，从而开态电流和迀移率呈几倍提高。
[0074](2)凸起的高度差也增加了碳纳米管薄膜晶体管在横向上的宽度，增加了导电通路的面积，对提高开态电流和迀移率也有帮助。
[0075](3)通过这种特殊结构的底栅电极，其对碳管的包覆程度比平面的底栅电极更高，调控效率更高，对亚阈值斜率和开关比等性能参数有积极作用。
[0076](4)与普通的碳纳米管晶体管相比，不需要增加新的仪器设备，不需要新的加工工艺，也不需要特定的人工，和现有工艺兼容，只需要额外制作一层光刻版，即并未增加工艺复杂度。
[0077]而且，这种设计有凸起非常适用于以碳纳米管为底栅的薄膜晶体管，与硅或其他材料相比，碳纳米管更容易制备出具有三维结构的薄膜，这种三维结构的底栅与在硅片上通过干法刻蚀等效果比，制备工艺简单的多，只是多一步制备凸起的镀膜而已，而且，ALD栅介质的生长方式也与这种结构兼容。
[0078]本发明实施例，通过在底栅电极上制备大致沿源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)的具有预定高度、宽度和间距的凸起，通过凸起阻碍碳纳米管沿垂直于源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)排列，使得大多数碳纳米管沿着与源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)呈较小角度的方向排列，从而减小了从源极到漏极的碳纳米管结的数量，提高了碳纳米管薄膜晶体管的开态电流、迀移率以及亚阈值斜率等性能参数。
[0079]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，包括: 源极和漏极； 对应所述源极和所述漏极之间的沟道区域间隔设置的多个带状凸起，所述多个凸起沿所述沟道的宽度方向依次排列，所述凸起沿所述沟道的长度方向延伸；以及 设置在所述多个凸起及相邻凸起之间的间隔区域上的碳纳米管层。2.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述多个凸起为相互平行的长方体。3.根据权利要求2所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，每个所述凸起的高度相同。4.根据权利要求2所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，每个所述凸起的高度范围为1nm?100nm。5.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，每相邻两个所述凸起之间的间距相同。6.根据权利要求5所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述间距小于所述碳纳米管层中所有碳纳米管的平均长度。7.根据权利要求6所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述间距的范围为5nm?2000nm。8.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，每个所述凸起的宽度小于所述碳纳米管层中所有碳纳米管的平均长度。9.根据权利要求1至8中任一项所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，还包括:栅极和栅极绝缘层，所述栅极绝缘层设置在所述栅极和所述碳纳米管层之间。10.根据权利要求9所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述多个凸起设置于所述栅极上，所述多个凸起采用与所述栅极相同的材料，所述多个凸起与所述栅极一体成型。11.根据权利要求9所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述多个凸起设置于所述栅极绝缘层上，所述多个凸起采用与所述栅极绝缘层相同的材料，所述多个凸起与所述栅极绝缘层一体成型。12.—种碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括: 在对应源极和漏极之间的沟道区域间隔形成多个带状凸起，所述多个凸起沿所述沟道的宽度方向依次排列，所述凸起沿所述沟道的长度方向延伸； 在所述多个凸起及相邻凸起之间的间隔区域上形成一碳纳米管层。13.根据权利要求12所述的碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，形成所述多个凸起的过程包括: 采用相同的材料一体成型出栅极和所述多个凸起； 在所述栅极和所述多个凸起上形成栅极绝缘层。14.根据权利要求12所述的碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，形成所述多个凸起的过程包括: 形成栅极； 采用相同的材料，在所述栅极上一体成型出栅极绝缘层和所述多个凸起。
【专利摘要】本发明公开了一种碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法。其中，该碳纳米管薄膜晶体管包括：源极和漏极；对应所述源极和所述漏极之间的沟道区域间隔设置的多个带状凸起，所述多个凸起沿所述沟道的宽度方向依次排列，所述凸起沿所述沟道的长度方向延伸；以及设置在所述多个凸起及相邻凸起之间的间隔区域上的碳纳米管层。通过本发明，可以使网络状碳纳米管在薄膜晶体管中排布更加有序，达到了提高网络状碳纳米管薄膜晶体管的性能的效果。
【IPC分类】H01L29/43, H01L21/336, H01L29/786
【公开号】CN105655406
【申请号】
【发明人】梁学磊, 惠官宝, 田博元, 张方振, 赵海燕, 夏继业, 严秋平, 彭练矛
【申请人】京东方科技集团股份有限公司, 北京大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月1日