[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

本申請公開了一種碳納米管三維鰭狀晶體管及其制備方法，其中，所述碳納米管三維鰭狀晶體管是一種以狄拉克二維半金屬為源漏極的基于內嵌柵鰭的晶體管結構，這種結構的碳納米管三維鰭狀晶體管在具有較小尺寸的同時，能夠降低碳納米管三維鰭狀晶體管的短溝道效應，這是因為狄拉克二維半金屬具有二維的超薄結構，將其作為碳納米管三維鰭狀晶體管的源極和漏極材料可以減小源漏極對于柵結構中的柵電極的靜電屏蔽作用，從而降低碳納米管三維鰭狀晶體管的短溝道效應。另外，所述碳納米管三維鰭狀晶體管可以通過在內嵌金屬柵鰭上施加電壓，從而影響溝道內的電勢分布，進而實現對器件閾值的分立調控作用，實現動態控制器件閾值的功能。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，更具體地說，涉及一種碳納米管三維鰭狀晶體管及其制備方法。

背景技術

摩爾定律(Moore's Law)是指當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

而隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，傳統的二維結構CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)集成電路中的場效應晶體管延續摩爾定律變得越來越困難。并且隨著摩爾定律的推進及邏輯器件尺寸的縮小，短溝道效應逐漸顯著，如亞閾值擺幅變大、漏端致勢壘降低等現象，這些都導致了邏輯器件的關態電流呈指數級上升。

如何在使晶體管具有小尺寸的同時，降低晶體管的短溝道效應，成為本領域技術人員的研究方向之一。

發明內容

為解決上述技術問題，本申請提供了一種碳納米管三維鰭狀晶體管及其制備方法，以實現在使碳納米管三維鰭狀晶體管具有小尺寸的同時，降低碳納米管三維鰭狀晶體管的短溝道效應的目的。

為實現上述技術目的，本申請實施例提供了如下技術方案：

一種碳納米管三維鰭狀晶體管，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。

一種碳納米管三維鰭狀晶體管的制備方法，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。

從上述技術方案可以看出，本申請實施例提供了一種碳納米管三維鰭狀晶體管及其制備方法，其中，所述碳納米管三維鰭狀晶體管是一種以狄拉克二維半金屬為源漏極的基于內嵌柵鰭的晶體管結構，即所述碳納米管三維鰭狀晶體管由金屬鰭作為襯底上的鰭部，并且利用狄拉克二維半金屬作為其源極和漏極的制備材料。這種結構的碳納米管三維鰭狀晶體管在具有較小尺寸的同時，能夠降低碳納米管三維鰭狀晶體管的短溝道效應，這是因為狄拉克二維半金屬具有二維的超薄結構，將其作為碳納米管三維鰭狀晶體管的源極和漏極材料可以減小源漏極對于柵結構中的柵電極的靜電屏蔽作用，從而降低碳納米管三維鰭狀晶體管的短溝道效應，并且狄拉克二維半金屬作為一種無帶隙二維材料，與碳納米管可以形成良好的歐姆接觸。