[發明專利]一種碳納米管三維鰭狀晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201910730427.X
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110416308B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 徐琳;張志勇;彭練矛
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京元芯碳基集成電路研究院;北京華碳元芯電子科技有限責任公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/45;H01L29/16;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張雪嬌

1.一種碳納米管三維鰭狀晶體管，其特征在于，包括：

襯底；

位于所述襯底上多個分立的金屬鰭，所述多個金屬鰭沿平行于所述襯底表面的第一方向排布；

覆蓋所述金屬鰭以及相鄰所述金屬鰭之間的襯底表面，且沿第二方向延伸的柵結構；所述柵結構中設置有多根沿第二方向延伸的碳納米管；

分別位于所述柵結構第二方向兩側的源極和漏極，所述源極和漏極均為狄拉克二維半金屬形成的電極；

所述第一方向和所述第二方向垂直。

2.根據權利要求1所述的碳納米管三維鰭狀晶體管，其特征在于，所述狄拉克二維半金屬為具有二維結構的狄拉克材料；

所述狄拉克材料為通過狄拉克方程描述的凝聚態物質。

3.根據權利要求2所述的碳納米管三維鰭狀晶體管，其特征在于，所述狄拉克材料包括石墨烯、拓撲絕緣體和狄拉克半金屬中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的碳納米管三維鰭狀晶體管，其特征在于，所述柵結構包括：

覆蓋金屬鰭頂部和側壁的絕緣層；

覆蓋所述絕緣層頂部、側壁以及相鄰所述金屬鰭之間的襯底表面的柵介質層；所述柵介質層中設置有多根沿第二方向延伸的碳納米管；

覆蓋所述柵介質層背離所述襯底一側表面的柵電極；

位于所述柵介質層以及所述柵電極第二方向兩側的側墻。

5.根據權利要求4所述的碳納米管三維鰭狀晶體管，其特征在于，所述柵電極為金屬電極。

6.根據權利要求5所述的碳納米管三維鰭狀晶體管，其特征在于，所述柵電極為狄拉克二維半金屬電極。

7.一種碳納米管三維鰭狀晶體管的制備方法，其特征在于，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成多個分立的金屬鰭，所述多個金屬鰭沿平行于所述襯底表面的第一方向排布；

覆蓋所述金屬鰭以及相鄰所述金屬鰭之間的襯底表面，形成沿第二方向延伸的柵結構；所述柵結構中形成有多根沿第二方向延伸的碳納米管；

采用狄拉克二維半金屬材料分別在所述柵結構第二方向兩側形成源極和漏極；所述第一方向和第二方向垂直。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述覆蓋所述金屬鰭以及相鄰所述金屬鰭之間的襯底表面，形成沿第二方向延伸的柵結構包括：

對所述金屬鰭進行原位氧化處理或在所述金屬鰭表面沉積絕緣材料，以形成覆蓋所述金屬鰭頂部和側壁的絕緣層；

采用自組裝法，在所述絕緣層背離所述金屬鰭一側表面形成多根沿第二方向延伸的碳納米管；

覆蓋所述絕緣層頂部、側壁、所述碳納米管以及相鄰所述金屬鰭之間的襯底表面，形成柵介質層；

覆蓋所述柵介質層背離所述襯底一側表面，形成柵電極；

采用側墻工藝，形成位于所述柵電極和柵介質層第二方向兩側的側墻。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述采用狄拉克二維半金屬材料分別在所述柵結構第二方向兩側形成源極和漏極包括：

以所述柵結構作為自對準掩膜，旋涂石墨烯膠體，形成石墨烯層；

對所述石墨烯層進行刻蝕，以形成分別位于所述柵結構第二方向兩側的源極和漏極。