[发明专利]一种多栅三维纳米线晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多栅三维纳米线晶体管及其制备方法，其中，多栅三维纳米线晶体管包括：半导体纳米线、中间层是氧化物栅介质和电极；多栅三维纳米线晶体管的内部为半导体纳米线；氧化物栅介质为多栅三维纳米线晶体管的中间层分别与半导体纳米线和电极连接；以及电极为多栅三维纳米线晶体管的最外层。该多栅三维纳米线晶体管可以在单个器件上实现“与”和“或”逻辑运算的晶体管，并且可以通过第三端实现“与”和“或”之间的简单切换，同时可以应用到人工智能中的数据识别。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种多栅三维纳米线晶体管及其制备方法。

背景技术

微电子器件的等比例缩小是一个备受关注的话题。近几十年来，MOSFET的栅长已经缩小到了纳米量级，Finfet结构的提出使得器件栅长缩小到了10nm,进一步缩小器件尺寸面临着光刻极限和许多小尺寸效应。

在现有器件结构中，集成电路中的运算单元由基本的“与”和“或”门构成，其中一个“与”门需要至少2个MOS管组成(CMOS逻辑中需要4个管子)，一个“或”门也需要至少2个MOS管组成(CMOS逻辑中需要4个管子)。过去工业界和学术界主要集中在缩小单个器件的尺寸，减少一个运算单元中的器件个数获得的关注较少。在平面器件中，通过在导电栅介质(如壳聚糖，多孔氧化硅)上制备多个栅电极，可以在单一器件中实现“与”和“或”逻辑，但器件不稳定，和CMOS工艺不兼容，面积大难以缩小器件尺寸，这些缺点影响了该器件的推广应用。

近年来，随着光刻、刻蚀，自组装，外延生长等工艺的发展成熟，纳米线受到人们的热切关注，目前已经发展出包括硅、锗、氧化锌、磷化铟在内的多种纳米线结构，并表现出良好的电学性能。这一三维立体的结构由于沟道可以同时被各个面上独立的栅电极进行调控，制备工艺与CMOS兼容，器件十分稳定，因此在单个器件实现逻辑运算，人工智能中的数据识别等领域有着巨大的应用潜力。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种多栅三维纳米线晶体管，该多栅三维纳米线晶体管可以在单个器件上实现“与”和“或”逻辑运算的晶体管，并且可以通过第三端实现“与”和“或”之间的简单切换，同时可以应用到人工智能中的数据识别。

本发明的另一个目的在于提出一种多栅三维纳米线晶体管的制备方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种多栅三维纳米线晶体管，包括：半导体纳米线、中间层是氧化物栅介质和电极；

其中，所述多栅三维纳米线晶体管的内部为所述半导体纳米线；

所述氧化物栅介质为所述多栅三维纳米线晶体管的中间层分别与所述半导体纳米线和所述电极连接；以及

所述电极为所述多栅三维纳米线晶体管的最外层。

本发明实施例的一种多栅三维纳米线晶体管，通过使用多栅三维纳米线构成一种新的晶体管结构，可实现真正的单个器件实现“与”和“或”逻辑运算功能，并通过控制端在“与”和“或”之间进行切换，同时还能进行数据识别，为下一代等比例缩小和人工智能硬件等应用领域提供了巨大的应用潜力。

另外，根据本发明上述实施例的一种多栅三维纳米线晶体管还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述半导体纳米线材料为硅Si、锗Ge，化合物半导体中的锗锡GeSn、砷化镓GaAs、磷化铟InP、氧化锌ZnO，或有机半导体材料并五苯型、三苯基胺类、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁类中的一种或多种。