[發明專利]納米線圍柵裝置

無效

• 申請號: 200980114203.0
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN102007067A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: J·奧爾森;L·薩穆爾森;E·林德
• 申請（專利權）人: 昆南諾股份有限公司
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;H01L29/06;H01L29/12;H01L29/775;H01L29/778
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 湯春龍;王洪斌

技術領域

一般來說，本發明涉及基于納米線的半導體裝置，具體來說，涉及要求相對于帶隙、載荷子類型及濃度、鐵磁性質等的調整性質的基于納米線的半導體裝置。

背景技術

半導體裝置直到最近都基于平面技術，它在適當材料的小型化和選擇方面施加限制，下面進一步描述。納米技術的發展、具體來說生產納米線的新興能力已經開發用于設計具有改進性質的半導體裝置并且制作采用平面技術不可能制作的新裝置的新可能性。這類半導體裝置可獲益于某些納米線特定性質、2D、1D或0D量子限制、因較小晶格匹配限制引起的軸向材料變化的靈活性、天線性質、彈道輸運、波導性質等。

但是，為了由納米線制造例如場效應晶體管、發光二極管、半導體激光器和傳感器等半導體裝置，在納米線中形成摻雜區的能力至關重要。在考慮基本pn結時會理解這個方面，基本pn結是一種作為若干半導體裝置的關鍵部分的結構，其中內建電壓通過形成彼此相鄰的p摻雜和n摻雜區來獲得。在基于納米線的半導體裝置中，來提供沿納米線的長度的pn結通過形成不同成分和/或摻雜的縱長段。沿納米線對帶隙的這種調整例如也可用于通過使用不同帶隙和/或摻雜等級的縱長段來減小基于納米線的場效應晶體管的源柵和柵漏接觸電阻。通常，通過使用包括具有不同帶隙的不同半導體材料的縱長段的異質結構來改變帶隙。另外，摻雜物的摻雜等級和類型在納米線的生長期間或之后可沿長度改變。在生長期間，可在汽相中引入摻雜物，并且在生長之后，可通過擴散將摻雜物結合到納米線中，或者可通過來自周圍層的所謂調節摻雜(modulation?doping)來影響載荷子濃度。

在US?5362972中公開一種圍柵場效應晶體管。圍柵場效應晶體管包括一種納米線，其中一部分由柵極圍繞或環繞。納米線充當晶體管的電流通道，并且由柵極所生成的電場用于晶體管動作，即，控制載荷子沿電流通道的流動。從國際申請WO2008/034850會理解，通過摻雜納米線n溝道、p溝道，可形成增強或耗盡型的晶體管。在國際申請WO2006/135336中，還將異質結構段引入圍柵場效應晶體管的納米線，以便改進例如電流控制、閾值電壓控制和電流通/斷比等性質。

納米線的摻雜因若干因素而成為難題。例如，可能禁止將摻雜物物理結合到晶體納米線中，并且從某種摻雜物濃度所得到的載荷子濃度可能比從對應塊狀半導體材料(bulk?semiconductor?material)的摻雜所預期的要低。對于使用例如所謂的VLS(汽-液-固)機制從催化粒子所生長的納米線，催化粒子中摻雜物的可溶性和擴散也將影響摻雜物結合。一般來說，一種具有與納米線的相似長期結果的相關效果是納米線中的摻雜物到表面側的外擴散。這種效果通過納米線的高表面容積比得到增強。減小載流子儲存容積(the?volume?of?the?carrier?reservoir)的表面耗盡效果也將因納米線的高表面容積比而增加。

發明內容

考慮到上述情況，本發明的一個目的是提供包括納米線的半導體裝置相對于與納米線的摻雜相關的性質的改進。這通過獨立權利要求中定義的半導體裝置和方法來實現。

在本發明的第一方面，提供一種包括至少第一半導體納米線的半導體裝置。納米線具有第一導電類型的第一縱長區、第二導電類型的第二縱長區以及設置在所述第一區的至少第一圍柵電極。所述圍柵電極適合于當將電壓施加到第一圍柵電極時改變至少與第一縱長區關聯的納米線的第一部分中的載荷子濃度。

第二縱長區可沿納米線的長度與第一縱長區依次設置，或者設置在電連接到第一納米線的第二納米線中。附加圍柵可設置在第二縱長區或其它區，以便沿納米線的長度改變載荷子濃度。

半導體裝置的第一納米線可包括形成徑向異質結構的核心和至少第一殼層，其可用于產生光。

在本發明的一個實施例中，半導體裝置適合作為熱電元件進行工作。

在本發明的第二方面，提供一種包括其中包含鐵磁材料的納米線的半導體裝置，以便使半導體裝置作為例如存儲器裝置進行工作。這通過下列步驟來獲得：將電壓施加到設置在納米線的區的圍柵電極，以改變載荷子濃度，使得鐵磁材料的鐵磁性質發生變化。

由于本發明，取代常規摻雜或者避免半導體裝置以及特別是具有局部選通和反轉的基于納米線的半導體裝置的實質摻雜是可能的。作為舉例，這允許形成改進pn結，而沒有像常規裝置那樣的耗盡區中的空間電荷，以及可調半導體裝置、例如波長可調LED(發光二極管)。

在從屬權利要求中定義本發明的實施例。通過以下結合附圖和權利要求來考慮對本發明的詳細描述，本發明的其它目的、優點和新特征將變得明顯。

附圖說明