[發明專利]納米器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201380011440.0
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN104303313B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 真島豐;寺西利治;松本和彥;前橋兼三;東康男;大野恭秀;前田幸祐;葛姆胡博特福德瑞克·哈格唄魯杰
• 申請（專利權）人: 國立研究開發法人科學技術振興機構
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L21/8234;H01L27/088;H01L29/06;H01L29/66;H01L51/05;H01L51/30
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 梁海蓮,余明偉

技術領域

本發明涉及一種能夠與二極管、隧道元件、金屬氧化物半導體晶體管(MOS transistor)等電子元件組合的納米器件及其集成電路、以及納米器件的制作方法。

背景技術

作為納米器件，存在一種單電子晶體管。為了確定該單電子晶體管的制作技術，本發明者著重于單電子器件中的作為庫侖島的金納米粒子，并利用STM來解明了1.8nm粒子直徑的金納米粒子在常溫下被作為庫侖島來作用的情況。此外，面向于固體基板上的電子器件的構筑，確立了一種可以利用無電解電鍍一次性地以高成品率來制作具有5nm間隙長度的納米間隙電極的制作方法。另外，可以對于在納米間隙電極間通過化學吸附法將金納米粒子導入的單電子晶體管的動作進行了報告(參照非專利文獻1至5)。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：S.kano,Y.Azuma,M.Kanehara,T.Teranishi,Y.Majima,AppL.Phys.Express,3,105003(2010)

非專利文獻2：Y.Yasutake,K.Kono,M.Kanehara,T.Teranishi,M.R.Buitelaar,C.G.Smith,Y.Majima,Appl.Phys.Lett.,91,203107(2007)

非專利文獻3：Victor M.Serdio V.,Yasuo Azuma,Shuhei Takeshita,Taro Muraki,Toshiharu Teranishi and Yutaka Majima,Nanoscal,4,7161(2012)

非專利文獻4：N.Okabayashi,K.Maeda,T.Muraki,D.Tanaka,M.Sakamoto,T.Teranishi,Y.Majima,Appl.Phys.Lett.,100,033101(2012)

非專利文獻5：豬川洋，藤原聰，高橋庸夫，信學技報，ED2001-241，SDM2001-250，15-20頁

非專利文獻6：See Kei Lee,Ryo Yamada,Shoji Tanaka,Gap Soo Chang,Yoshihiri Asai,and Hirokazu Tada,ACS Nano,6,5078(2012)

發明內容

發明要解決的課題

像這樣制作出來的單電子晶體管包括具有5nm以下的間隙長度的納米間隙電極、以及具 有有機分子以作為配位子的納米粒子，僅限于基本型(prototype)，無法集成化。

于是，本發明鑒于上述課題，其目的在于，提供一種能夠與二極管、隧道元件、MOS晶體管等電子元件組合的納米器件及其集成電路、以及納米器件的制作方法。

用于解決課題的手段

為了達成上述目的，本發明的納米器件包括：第一絕緣層；一方的電極以及另一方的電極，其以具有納米間隙的方式設置在所述第一絕緣層上；金屬納米粒子或者功能分子，其配置于所述一方的電極以及所述另一方的電極之間；以及第二絕緣層，其設置于所述第一絕緣層、所述一方的電極以及所述另一方的電極上，并埋設有所述金屬納米粒子。

在上述構成中，在第一絕緣層上，在相對于一方的電極以及另一方的電極的配置方向交叉的方向上具有一個或者多個柵電極，柵電極由所述第二絕緣層覆蓋。

在上述構成中，用于對金屬納米粒子施加電壓的柵電極設置于第二絕緣層上。

在上述構成中，第二絕緣層由SiN、SiO、SiON、Si2O3、Si3N4、SiO2、Al2O3、MgO中的任意一種構成。

在上述構成中，在一方的電極與金屬納米粒子之間、另一方的電極與金屬納米粒子之間，存在絕緣膜，絕緣膜采用無機材料或者有機材料形成。

本發明的集成電路是通過本發明的納米器件與電子器件形成于半導體基板上而形成。例如，包括：第一絕緣層，其設于形成有電子器件的半導體基板上；一方的電極以及另一方的電極，其以具有納米間隙的方式設置于第一絕緣層；金屬納米粒子或者功能分子，其配置于一方的電極與另一方的電極之間；以及第二絕緣層，其設置于第一絕緣層、一方的電極以及另一方的電極上，并埋設有金屬納米粒子或者功能分子，電子器件的多個電極中的一個經由設置在第一絕緣層的支柱與一方的電極連接。