[發明專利]場效應晶體管和其制造方法

有效

• 申請號: 200980119793.6
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN102047430A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 菊地洋明;高橋理;近藤勝則;山林智明;小笠原邦男;石垣忠;稗貫豊;中村基訓;須芭行稱守
• 申請（專利權）人: 三美電機株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L29/06
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明涉及將碳納米管作為通道的場效應晶體管和其制造方法。

背景技術

碳納米管(以下稱為“CNT”)是通過手性(chirality)而表現出半導體特性或金屬特性的、由碳原子構成的管狀物質。CNT具有數納米的直徑，且其電流密度較高，因此可以形成一維傳導的非常細的配線，期待將其應用于高速動作的量子元件(device)。近年來，正在積極地開展將表現出半導體特性的CNT作為場效應晶體管(以下稱為“FET”)的通道的研究(例如，參照專利文獻1)。

將CNT作為通道的碳納米管場效應晶體管(以下稱為“CNT-FET”)例如是在從形成在基板上的催化劑成長CNT后，在CNT的兩端形成源電極和漏電極而制造的(例如，參照專利文獻2)。

在專利文獻2中，記載了具有n型通道的CNT-FET的制造方法。在該制造方法中，1)從形成在基板上的催化劑成長CNT，2)在CNT的兩端形成源電極和漏電極，3)在CNT上形成氮化合物(例如氮化硅)的膜，從而制造CNT-FET。

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2008-71898號公報

專利文獻2：日本專利特開2006-222279號公報

然而，在上述現有的制造方法中，存在無法再現性良好地制造穩定表現出優異的導電特性的CNT-FET的問題。

在上述現有的制造方法中，作為通道的CNT在形成電極時曝露在清洗用化學品或用來進行圖案化(patterning)的抗蝕劑(resist)等中，因此形成了缺陷，或者被抗蝕劑的殘渣污染。這樣形成的缺陷成為使CNT-FET的導電特性劣化的原因。另外，缺陷較多的CNT容易吸附大氣中的氧或水分子等，因此所形成的缺陷也與制造工序中無法完全去除的污染物質一起成為CNT-FET對于柵偏壓的遲滯特性(hysteretic?characteristics)的原因。

發明內容

本發明的目的在于，提供能夠再現性良好地制造穩定表現出優異的導電特性的CNT-FET的方法、以及利用該方法而制造的CNT-FET。

本發明人發現，1)通過在形成電極之前形成包覆CNT的絕緣保護膜，能夠解決上述問題。另外，本發明人發現：2)若使用等離子體CVD(Chemical?VaporDeposition，化學氣相沉積)法進一步形成最終保護膜(等離子體CVD膜)，則能夠制造耐濕性優異且機械強度較高的CNT-FET；以及3)通過在形成等離子體CVD膜之前形成導電性膜，能夠防止在形成等離子體CVD膜時的等離子體等造成的CNT的損傷。

也就是說，本發明涉及以下的FET和其制造方法。

[1]一種FET，其具有：柵極絕緣膜；包含配置在所述柵極絕緣膜上的CNT的通道；包覆所述CNT的絕緣保護膜；分別配置在所述絕緣保護膜上，且經由所述絕緣保護膜中形成的接觸孔而與所述CNT電連接的源電極及漏電極；形成在所述柵極絕緣膜上的柵電極；包覆所述絕緣保護膜的等離子體CVD膜；以及形成在所述絕緣保護膜與所述等離子體CVD膜之間的導電性膜。

[2]如第[1]項所述的FET，其中在所述絕緣保護膜與所述導電性膜之間，還具有保護所述源電極及所述漏電極的配線保護膜。

[3]如第[1]項或第[2]項所述的FET，其中所述柵極絕緣膜形成在半導體基板的兩面上，所述源電極及所述漏電極形成在所述半導體基板的第1面上所形成的柵極絕緣膜側，所述柵電極形成在所述半導體基板的相對于所述第1面為背面側的第2面上所形成的柵極絕緣膜側。

[4]如第[1]項或第[2]項所述的FET，其中所述柵極絕緣膜形成在半導體基板面上，所述柵電極形成在形成有所述源電極及所述漏電極的柵極絕緣膜的面的同一面側。

[5]如第[1]項至第[4]項中任一項所述的FET，其中所述導電性膜形成在覆蓋所述CNT的區域中。

[6]如第[1]項至第[5]項中任一項所述的FET，其中所述導電性膜的端部由所述等離子體CVD膜包覆。

[7]如第[1]項至第[6]項中任一項所述的FET，其中所述導電性膜的厚度為10nm以上、且1000nm以下。

[8]如第[1]項至第[7]項中任一項所述的FET，其中所述柵極絕緣膜的厚度為50nm以上、且1000nm以下。