[發明專利]垂直真空密封碳納米管場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201510981315.3
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN106910687B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 肖德元
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/41;H01L29/78
• 代理公司: 31237 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 金華<國際申請>=<國際公布>=<進入國

1.一種垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，包括步驟：

提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成有第一單大馬士革結構，所述第一單大馬士革結構包括介質層和導電層，所述導電層形成在所述介質層內，所述介質層暴露出所述導電層；

在所述導電層表面形成納米顆粒；

在所述導電層上形成多個間隔排列的碳納米管；

在所述介質層、導電層及碳納米管表面形成柵介質層；

在所述柵介質層表面形成金屬柵極，所述碳納米管的部分頂部伸出所述金屬柵極的表面；

在所述金屬柵極表面形成第二單大馬士革結構，所述碳納米管的頂部與所述第二單大馬士革結構內的導電層相連；

在形成第二單大馬士革結構之后，在H2或N2環境下進行高溫退火處理，使所述碳納米管兩端的導電層具有弧形突出部。

2.如權利要求1所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述第一單大馬士革結構的形成步驟包括：

在所述半導體襯底上依次形成氮化硅層和介質層；

刻蝕所述介質層，形成凹槽，刻蝕停止于所述氮化硅層；

在所述凹槽內填充所述導電層。

3.如權利要求2所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，在所述凹槽內形成所述導電層之前，在所述凹槽內先形成一層隔離層，所述導電層形成在所述隔離層表面。

4.如權利要求3所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述隔離層為TaN或Ta。

5.如權利要求1所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述第二單大馬士革結構的形成步驟包括：

在所述金屬柵極表面依次形成氮化硅層和介質層，所述氮化硅層的表面與伸出的碳納米管的頂部齊平；

刻蝕所述介質層，形成凹槽，刻蝕停止于所述氮化硅層，所述凹槽暴露出所述碳納米管的頂部；

在所述凹槽內填充導電層，所述導電層與所述碳納米管的頂部相連。

6.如權利要求5所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，在所述凹槽內形成所述導電層之前，在所述凹槽內先形成一層隔離層，所述隔離層在真空條件下形成，所述導電層形成在所述隔離層表面。

7.如權利要求6所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述隔離層為TaN或Ta，摻雜有Co或Mo。

8.如權利要求1所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述介質層為二氧化硅。

9.如權利要求1所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，在所述導電層上形成納米顆粒和碳納米管的步驟包括：

在所述介質層表面形成掩模層，暴露出所述導電層；

以所述掩模層為掩膜，在所述導電層表面形成納米顆粒；

在形成所述納米顆粒之后，在所述導電層表面形成碳納米管；

采用負膠技術，去除所述掩模層。

10.如權利要求9所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述掩模層的材質為BARC或不定形碳。

11.如權利要求9所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述納米顆粒材質為Co或Mo。

12.如權利要求1所述的垂直真空密封碳納米管場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述柵介質層材質為HfO2或Al2O3。