[发明专利]抗辐照碳纳米管晶体管、制造方法以及集成电路系统

说明书

本公开提供了一种抗辐照碳纳米管晶体管，包括：抗辐照衬底；碳纳米管粘附层，碳纳米管粘附层形成在抗辐照衬底上；碳纳米管层，碳纳米管层形成在碳纳米管粘附层上，碳纳米管层作为沟道；以及栅介质，栅介质为至少在碳纳米管层的一部分上形成的聚合物离子液体凝胶。本公开还提供了抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法以及集成电路系统。

技术领域

本公开属于晶体管电子器件技术领域，本公开尤其涉及一种抗辐照碳纳米管晶体管、制造方法以及集成电路系统。

背景技术

传统硅基集成电路中使用氧化硅栅介质以及衬底，浅沟道隔离层等技术，受到总剂量辐照时会产生许多陷阱电荷，造成漏电增加，阈值电压漂移。

虽然硅基集成电路通过尺寸缩减可以减小辐照吸收截面，但是硅基为块体材料，存在缩减极限。硅基集成电路通过选用高k栅介质甚至真空栅介质等，减薄栅厚度减小陷阱电荷，但是这样会提高漏电几率，降低栅效率。

硅基集成电路使用SOI技术进行衬底辐照加固，但是总剂量辐照进一步增加仍然会产生漏电通道，并且衬底反射辐照射线，造成二次辐照效应。

由于二维材料(如硫化钼、金属氧化物半导体等)辐照吸收截面小，有可能减小辐照吸收，但是其在辐照下不稳定，会产生明显的缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种抗辐照碳纳米管晶体管、制造方法以及集成电路系统。

本公开的抗辐照碳纳米管晶体管、制造方法以及集成电路系统通过以下技术方案实现。

根据本公开的一个方面，提供一种抗辐照碳纳米管晶体管，包括：抗辐照衬底；碳纳米管粘附层，所述碳纳米管粘附层形成在所述抗辐照衬底上；碳纳米管层，所述碳纳米管层形成在所述碳纳米管粘附层上，所述碳纳米管层作为沟道；以及栅介质，所述栅介质为至少在所述碳纳米管层的一部分上形成的聚合物离子液体凝胶。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述抗辐照衬底为薄膜绝缘材料。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述薄膜绝缘材料为聚酰亚胺(PI)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述碳纳米管粘附层为氧化铪、氧化铝、氧化硅、或氧化锆。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，在所述碳纳米管层与所述聚合物离子液体凝胶的接触界面之间形成有缓冲层。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述缓冲层为氧化铝或氧化铪。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述缓冲层的厚度为20nm以下。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述碳纳米管粘附层的厚度约为5nm。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，还包括栅极、源极以及漏极，所述源极和所述漏极采用叉指电极结构。

根据本公开的另一个方面，提供一种抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，包括：提供抗辐照衬底；在所述抗辐照衬底上形成碳纳米管粘附层；在所述碳纳米管粘附层上形成碳纳米管层作为沟道材料；以及至少在所述碳纳米管层的一部分上形成聚合物离子液体凝胶作为栅介质。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述抗辐照衬底为薄膜绝缘材料。

根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述薄膜绝缘材料为聚酰亚胺(PI)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜。