[发明专利]一种三维碳纳米线晶体管结构及其制备方法

权利要求书

1.一种三维碳纳米线晶体管结构，包括支撑衬底，依次位于其上方的含聚酰亚胺薄膜和碳纳米线晶体管的器件层和保护层，其特征在于所述器件层的层数大于2，层与层之间相互隔离，上下层叠排列，各层晶体管并联连接。

2.如权利要求1所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于所述支撑衬底包含绝缘介质层，所述的支撑衬底通过绝缘介质层与其上方的器件层相互绝缘隔离，绝缘介质层为二氧化硅SiO2，厚度为30～50纳米。

3.如权利要求1所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于所述器件层中的聚酰亚胺薄膜厚度为20～30微米。

4.如权利要求1所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于所述器件层中的碳纳米线晶体管包含栅介质层和源、漏、栅三极，且源、漏两极之间由碳纳米线相连，所述碳纳米线晶体管位于所述聚酰亚胺薄膜上方。

5.如权利要求4所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于所述碳纳米线晶体管的栅介质层由三氧化二铝Al2O3和氧化硅SiOx组成，其中三氧化二铝Al2O3厚度为15～25纳米，氧化硅SiOx厚度为10～20纳米。

6.如权利要求4所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于所述碳纳米线晶体管为背栅设计，栅极由金属镍构成，厚度为30～50纳米，源、漏极由单层金属钯Pd或双层金属钛/钯构成，单层金属钯Pd厚度为30～40纳米，双层金属钛/钯的金属厚度分别为0.5纳米和35纳米。

7.如权利要求1所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于所述器件层之间通过二氧化硅SiO2实现相互隔离，厚度为10～30微米。

8.如权利要求1或4所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于位于不同器件层的碳纳米线晶体管尺寸相同，图形排布相同，通过接触孔和通孔实现不同器件层碳纳米线晶体管的对应极之间上下互连，并联连接。

9.如权利要求1所述的三维碳纳米线晶体管结构，其特征在于所述保护层材料为聚对二甲苯，厚度为500纳米。

10.如权利要求1所述的三维碳纳米线晶体管结构的制备方法，实现单层晶体管器件层的基本步骤为：

步骤a：旋涂聚酰亚胺薄膜；

步骤b：制备碳纳米线晶体管；

步骤c：淀积隔离层；

步骤d：建立并联连接通道实现本层晶体管引出；

实现N层晶体管器件层制备，并三维层叠排列以及并联连接的步骤为：

a.制备支撑衬底；

b.N次重复基本步骤制备单层晶体管器件层；

c.旋涂保护层；

d.连接所有晶体管完成器件层并联。