[發明專利]制造機電晶體管的方法

有效

• 申請號: 201310524587.1
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103794494A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 曹慶;李正文;劉菲;章貞
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/336;B82Y30/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 于靜;張亞非

技術領域

本發明涉及機電晶體管，更具體地，涉及使用Janus微/納米部件（例如Janus顆粒、圓柱體、棱柱等）的機電晶體管及其制造工藝。

背景技術

微機電系統（MEMS）和納米機電系統（NEMS）作為開關在存儲器應用中的使用由于其良好的性能近來廣受關注。例如，由于其是機械的，機電開關可降低待機狀態下的泄漏電流。機電開關也潛在地比晶體管（其受60mV/dec的限制）具有更好的亞閾值特性。

但是，傳統的機電開關設計要求大的控制柵極電壓，這使得其很難縮放（scale）。傳統的機電開關的可靠性也可成為問題。可靠性是指機電開關的壽命，例如機電晶體管能被開啟和關斷多少次、機電晶體管能在電阻小于特定值的情況下保持開啟多久等。

因此，想要一種沒有上述缺點的改善的機電開關設計。

發明內容

本發明提供了一種使用Janus微/納米部件的機電晶體管及其制造技術。本發明的一個方面提供了一種制造機電晶體管的方法。該方法包括以下步驟。提供了晶片。源極電極和漏極電極在所述晶片的表面上彼此相對地形成，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙。第一柵極電極和第二柵極電極在晶片的表面上形成在所述源極電極和所述漏極電極之間的間隙的相對側上。至少一個Janus部件被設置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中，其中該Janus部件包括具有導電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。

本發明的另一方面提供了一種操作機電晶體管的方法。該方法包括以下步驟。所述機電晶體管被提供有1）在晶片的表面上彼此相對的源極電極和漏極電極，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙；2）在所述晶片的所述表面上在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙的相對側上形成第一柵極電極和第二柵極電極；3）被設置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中的至少一個Janus部件，其中所述Janus部件包括具有導電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。柵偏置被施加到所述第一柵極電極和所述第二柵極電極以移動所述Janus部件，以便將所述Janus部件的具有所述導電材料的所述第一部分設置在所述源極電極和所述漏極電極之間，所述第一部分用作所述源極電極和所述漏極電極之間的橋。

本發明的又一個方面提供了一種機電晶體管。該機電晶體管包括：在晶片表面上彼此相對的源極電極和漏極電極，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙；在所述晶片的所述表面上在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙的相對側上的第一柵極電極和第二柵極電極；以及被設置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中的至少一個Janus部件，其中所述Janus部件包括具有導電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。

以下將參考下列詳細描述和附圖獲得對本發明的更完整的理解以及本發明進一步的特點和優勢。

附圖說明

圖1A是示出根據本發明實施例的可根據本技術使用的示例性Janus顆粒的三維圖；

圖1B是示出根據本發明實施例的可根據本技術使用的示例性Janus圓柱體的三維圖；

圖1C是示出根據本發明實施例的可根據本技術使用的另一個示例性Janus圓柱體的三維圖；

圖1D是示出根據本發明實施例的可根據本技術使用的示例性Janus棱柱的三維圖；

圖2A是示出根據本發明實施例的具有Janus顆粒的本晶體管器件的示例性配置，其中該晶體管通過旋轉Janus顆粒而被切換；

圖2B是示出根據本發明實施例的具有Janus棱柱的本晶體管器件的示例性配置，其中該晶體管通過移動/平移Janus棱柱而被切換；

圖3是示出根據本發明實施例用于制造基于Janus部件的晶體管的開始結構，該晶體管具有介質層上的源極電極（S）、漏極電極（D）和柵極電極（G1和G2）；

圖4是示出根據本發明實施例用于錨定已在柵（G1和G2）電極之間的介電層中形成的Janus部件的溝槽（即，錨定溝槽）；

圖5是示出根據本發明實施例已被轉換為晶體管的Janus部件的圖；

圖6是示出根據本發明實施例已經被沉積在晶體管上的可選液體介質涂層的圖；

圖7是示出根據本發明實施例的當Janus部件是球形Janus顆粒（如圖1A所示的）時該基于Janus部件的晶體管器件的操作的圖；