[发明专利]一种碳纳米管三维鳍状晶体管及其制备方法

说明书

本申请公开了一种碳纳米管三维鳍状晶体管及其制备方法，其中，所述碳纳米管三维鳍状晶体管是一种以狄拉克二维半金属为源漏极的基于内嵌栅鳍的晶体管结构，这种结构的碳纳米管三维鳍状晶体管在具有较小尺寸的同时，能够降低碳纳米管三维鳍状晶体管的短沟道效应，这是因为狄拉克二维半金属具有二维的超薄结构，将其作为碳纳米管三维鳍状晶体管的源极和漏极材料可以减小源漏极对于栅结构中的栅电极的静电屏蔽作用，从而降低碳纳米管三维鳍状晶体管的短沟道效应。另外，所述碳纳米管三维鳍状晶体管可以通过在内嵌金属栅鳍上施加电压，从而影响沟道内的电势分布，进而实现对器件阈值的分立调控作用，实现动态控制器件阈值的功能。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种碳纳米管三维鳍状晶体管及其制备方法。

背景技术

摩尔定律(Moore's Law)是指当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

而随着半导体器件尺寸的不断缩小，传统的二维结构CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)集成电路中的场效应晶体管延续摩尔定律变得越来越困难。并且随着摩尔定律的推进及逻辑器件尺寸的缩小，短沟道效应逐渐显著，如亚阈值摆幅变大、漏端致势垒降低等现象，这些都导致了逻辑器件的关态电流呈指数级上升。

如何在使晶体管具有小尺寸的同时，降低晶体管的短沟道效应，成为本领域技术人员的研究方向之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种碳纳米管三维鳍状晶体管及其制备方法，以实现在使碳纳米管三维鳍状晶体管具有小尺寸的同时，降低碳纳米管三维鳍状晶体管的短沟道效应的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种碳纳米管三维鳍状晶体管，包括：

衬底；

位于所述衬底上多个分立的金属鳍，所述多个金属鳍沿平行于所述衬底表面的第一方向排布；

覆盖所述金属鳍以及相邻所述金属鳍之间的衬底表面，且沿第二方向延伸的栅结构；所述栅结构中设置有多根沿第二方向延伸的碳纳米管；

分别位于所述栅结构第二方向两侧的源极和漏极，所述源极和漏极均为狄拉克二维半金属形成的电极；

所述第一方向和所述第二方向垂直。

一种碳纳米管三维鳍状晶体管的制备方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成多个分立的金属鳍，所述多个金属鳍沿平行于所述衬底表面的第一方向排布；

覆盖所述金属鳍以及相邻所述金属鳍之间的衬底表面，形成沿第二方向延伸的栅结构；所述栅结构中形成有多根沿第二方向延伸的碳纳米管；

采用狄拉克二维半金属材料分别在所述栅结构第二方向两侧形成源极和漏极；所述第一方向和第二方向垂直。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种碳纳米管三维鳍状晶体管及其制备方法，其中，所述碳纳米管三维鳍状晶体管是一种以狄拉克二维半金属为源漏极的基于内嵌栅鳍的晶体管结构，即所述碳纳米管三维鳍状晶体管由金属鳍作为衬底上的鳍部，并且利用狄拉克二维半金属作为其源极和漏极的制备材料。这种结构的碳纳米管三维鳍状晶体管在具有较小尺寸的同时，能够降低碳纳米管三维鳍状晶体管的短沟道效应，这是因为狄拉克二维半金属具有二维的超薄结构，将其作为碳纳米管三维鳍状晶体管的源极和漏极材料可以减小源漏极对于栅结构中的栅电极的静电屏蔽作用，从而降低碳纳米管三维鳍状晶体管的短沟道效应，并且狄拉克二维半金属作为一种无带隙二维材料，与碳纳米管可以形成良好的欧姆接触。