[發明專利]具有均勻圖案排列的納米顆粒的單電子晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201410080333.X
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN104037209B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 金俊亨;李榮根;劉鴻;金泰熙
• 申請（專利權）人: SK新技術株式會社
• 主分類號: H01L29/76
• 分類號: H01L29/76;H01L21/334;B82Y10/00
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所(普通合伙) 11216
• 代理人: 劉激揚

本發明關于一種單電子晶體管及其制造方法。該單電子晶體管包括：溝道區域，其包括形成于基板上的連接體及由結合至該連接體的金屬離子所生長的金屬納米顆粒；配置于該溝道區域一端的源極區域；配置于該溝道區域另一端而與該源極區域對立的漏極區域；和耦合至該溝道區域且用以控制溝道區域中的電荷遷移的柵極，其中在該溝道區域中，多個金屬納米顆粒具有均勻圖案排列。

本發明要求在2013年3月6日所提出的第10-2013-0023963、10-2013-0023998、10-2013-0024103號韓國專利申請的優先權，其全部通過引用納入本文。

技術領域

本發明涉及一種在溝道區域中具有均勻圖案排列的納米顆粒的單電子晶體管及其制造方法。

背景技術

為了實現半導體裝置的高性能、高速度及低功耗且降低價格，現仍持續將晶體管小型化。然而，經由小型化而實現在低操作電壓下穩定操作且同時顯示出低漏電的晶體管是受限的。尤其是為了達到百萬兆級規模的集成化，一定要改變晶體管的結構。

作為滿足此要求的方式，已經開發出了如第20100327260號美國未審查專利公開所揭示的單電子晶體管。該單電子晶體管提供了低功耗及高集成密度的優點，因為晶體管的操作受單電子的遷移的控制，且操作電壓明顯低。

然而，為了在商業可用溫度的室溫下操作單電子晶體管，需要在期望位置處重現地形成尺寸為數納米的量子點的技術，即需要在特定位置處形成一至數十個精確控制的且尺寸均勻的量子點的技術。此外，對于不必使用昂貴的設備及高度復雜的工藝即可將制造方法商業化實施的技術有不斷的需求。然而，目前未曾報道過充分滿足這些需求的技術的發展。

發明內容

本發明的多個具體實施方式都涉及一種可以重現及可靠的方式操作的單電子晶體管及其制造方法。

本發明的多個具體實施方式還都涉及一種可通過市售及節省成本的方法在短時間內大量制造的單電子晶體管以及其制造方法。

在一具體實施方式中，一種單電子晶體管可包括：溝道區域，其包括形成于基板上的連接體及由結合到該連接體的金屬離子所生長的金屬納米顆粒；配置于該溝道區域一端的源極區域；配置于該溝道區域另一端而與該源極區域對立的漏極區域；及耦合該溝道區域而控制溝道區域中的電荷遷移的柵極，其中在該溝道區域中，多個金屬納米顆粒具有均勻的圖案排列。

在該溝道區域中，金屬納米顆粒可按從源極區域至漏極區域的方向均勻分開排列。

將其中多個納米顆粒分開聚集的聚集體定義為一單位，則在溝道區域中可排列多個聚集體。該聚集體可為帶形、線形、圓形或多邊形。

該連接體可為通過自我組裝結合到基板表面的有機單分子。

該溝道區域可進一步包括結合或涂覆到該金屬納米顆粒表面上的絕緣有機材料。

該溝道區域可進一步包括有機表面活性劑，該有機表面活性劑與金屬離子或所生長的納米顆粒結合，且包括第一有機材料和第二有機材料中的至少任一種。第一有機材料可為含氮或含硫有機材料，并且第二有機材料可為基于相轉移催化劑的有機材料。

該金屬納米顆粒可具有0.5納米至1納米的平均顆粒半徑，且顆粒半徑的標準差可為±20%或更小。

該基板可具有可結合至連接體的表面層。

該表面層可為選自于由金屬、金屬氧化物、半導體與半導體氧化物所組成的群組中的任一種。

該基板可為柔性基板，且該柔性基板可包括具有羥基(-OH)官能團的表面層。

該連接體可為有機單分子，且該溝道區域可進一步包括由自組裝式單分子層(由多個結合到基板上的有機單分子形成)所組成的連接體層。