[發明專利]真空納米管場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201610307379.X
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN107359242B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 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: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;H01L51/05;H01L51/10;H01L51/30;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 金華

在本發明提供的真空納米管場效應晶體管及其制造方法中，通過制作陽極氧化鋁結構以形成垂直結構的真空納米管晶體管，從而縮小器件尺寸，進一步的，在形成真空納米管之前對包圍所述真空納米管的柵極介質層進行了等離子處理，增強了所述真空納米管的密封性，提升了器件的性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種真空納米管場效應晶體管及其制造方法。

背景技術

為了達到更快的運算速度、更大的資料存儲量以及更多的功能，半導體芯片向更高集成度方向發展。各種半導體器件，包括晶體管的尺寸都不斷縮小。通過縮小晶體管的尺寸，增加晶體管密度，提高芯片的集成度，同時降低功耗，使得芯片性能不斷提升。

然而，按照現有的制造技術水平，晶體管已經不能被制造得更小。可見，晶體管的物理尺寸已到極限，通過縮小物理尺寸來提高性能已經非常困難。為此，業內設計開發了各種新型的晶體管以適應市場需求，例如碳納米管場效應晶體管。碳納米管場效應晶體管通過采用單個碳納米管或者碳納米管陣列代替傳統MOSFET結構的溝道材料，可以在一定程度上克服制造條件的限制并且進一步縮小器件尺寸度。目前，具有自對準柵極的碳納米管場效應晶體管(Carbon Nano Tube Field Effect Transistor，簡稱CNTFET)的尺寸已經降到了20nm，包圍碳納米管溝道的柵極的均勻性也得到了鞏固。

然而，在實際的制造和使用過程中發現，現有的碳納米管場效應晶體管的尺寸和性能還不能滿足市場要求。如何進一步縮小真空納米管場效應晶體管的尺寸并提高器件的性能，仍是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種真空納米管場效應晶體管及其制造方法，以解決現有技術中真空納米管場效應晶體管的尺寸和性能無法滿足市場要求的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種真空納米管場效應晶體管的制造方法，所述真空納米管場效應晶體管的制造方法包括：

提供一半導體襯底；

在所述半導體襯底上依次形成第一介質層、源極、第二介質層和鋁層；

對所述鋁層進行陽極化處理以形成陽極氧化鋁結構，所述陽極氧化鋁結構具有多個均勻排布的第一通孔，所述第一通孔的底部暴露出所述第二介質層，所述陽極氧化鋁結構包括柵極以及包圍所述柵極的柵極介質層；

對第二介質層進行刻蝕以形成多個第二通孔，所述第二通孔與所述第一通孔連通，且所述第二通孔的底部暴露出所述源極；

對柵介質層進行等離子處理；以及

在真空條件下形成漏極，所述漏極覆蓋于所述陽極氧化鋁結構上，以形成多個納米真空管。

可選的，在所述的真空納米管場效應晶體管的制造方法中，所述等離子處理采用的工藝氣體是氮氣或氨氣。

可選的，在所述的真空納米管場效應晶體管的制造方法中，對所述鋁層進行陽極化處理以形成陽極氧化鋁結構的具體過程包括：

在酸性溶液中對所述鋁層進行第一次陽極化處理；

去除所述第一次陽極化處理所產生的氧化物；以及

在酸性溶液中對所述鋁層進行第二次陽極化處理。

可選的，在所述的真空納米管場效應晶體管的制造方法中，所述第一次陽極化處理和第二次陽極化處理采用的酸性溶液均為草酸溶液，所述草酸溶液的濃度范圍在0.2mol/L到0.5mol/L之間，所述第一次陽極化處理和第二次陽極化處理的溫度均在5℃到15℃之間，所述第一次陽極化處理和第二次陽極化處理的恒定電壓均在35V到45V之間。