[发明专利]制造机电晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电晶体管，更具体地，涉及使用Janus微/纳米部件（例如Janus颗粒、圆柱体、棱柱等）的机电晶体管及其制造工艺。

背景技术

微机电系统（MEMS）和纳米机电系统（NEMS）作为开关在存储器应用中的使用由于其良好的性能近来广受关注。例如，由于其是机械的，机电开关可降低待机状态下的泄漏电流。机电开关也潜在地比晶体管（其受60mV/dec的限制）具有更好的亚阈值特性。

但是，传统的机电开关设计要求大的控制栅极电压，这使得其很难缩放（scale）。传统的机电开关的可靠性也可成为问题。可靠性是指机电开关的寿命，例如机电晶体管能被开启和关断多少次、机电晶体管能在电阻小于特定值的情况下保持开启多久等。

因此，想要一种没有上述缺点的改善的机电开关设计。

发明内容

本发明提供了一种使用Janus微/纳米部件的机电晶体管及其制造技术。本发明的一个方面提供了一种制造机电晶体管的方法。该方法包括以下步骤。提供了晶片。源极电极和漏极电极在所述晶片的表面上彼此相对地形成，其中在所述源极电极和所述漏极电极之间存在间隙。第一栅极电极和第二栅极电极在晶片的表面上形成在所述源极电极和所述漏极电极之间的间隙的相对侧上。至少一个Janus部件被设置在所述源极电极和所述漏极电极之间的所述间隙中，其中该Janus部件包括具有导电材料的第一部分和具有电绝缘材料的第二部分。

本发明的另一方面提供了一种操作机电晶体管的方法。该方法包括以下步骤。所述机电晶体管被提供有1）在晶片的表面上彼此相对的源极电极和漏极电极，其中在所述源极电极和所述漏极电极之间存在间隙；2）在所述晶片的所述表面上在所述源极电极和所述漏极电极之间的所述间隙的相对侧上形成第一栅极电极和第二栅极电极；3）被设置在所述源极电极和所述漏极电极之间的所述间隙中的至少一个Janus部件，其中所述Janus部件包括具有导电材料的第一部分和具有电绝缘材料的第二部分。栅偏置被施加到所述第一栅极电极和所述第二栅极电极以移动所述Janus部件，以便将所述Janus部件的具有所述导电材料的所述第一部分设置在所述源极电极和所述漏极电极之间，所述第一部分用作所述源极电极和所述漏极电极之间的桥。

本发明的又一个方面提供了一种机电晶体管。该机电晶体管包括：在晶片表面上彼此相对的源极电极和漏极电极，其中在所述源极电极和所述漏极电极之间存在间隙；在所述晶片的所述表面上在所述源极电极和所述漏极电极之间的所述间隙的相对侧上的第一栅极电极和第二栅极电极；以及被设置在所述源极电极和所述漏极电极之间的所述间隙中的至少一个Janus部件，其中所述Janus部件包括具有导电材料的第一部分和具有电绝缘材料的第二部分。

以下将参考下列详细描述和附图获得对本发明的更完整的理解以及本发明进一步的特点和优势。

附图说明

图1A是示出根据本发明实施例的可根据本技术使用的示例性Janus颗粒的三维图；

图1B是示出根据本发明实施例的可根据本技术使用的示例性Janus圆柱体的三维图；

图1C是示出根据本发明实施例的可根据本技术使用的另一个示例性Janus圆柱体的三维图；

图1D是示出根据本发明实施例的可根据本技术使用的示例性Janus棱柱的三维图；

图2A是示出根据本发明实施例的具有Janus颗粒的本晶体管器件的示例性配置，其中该晶体管通过旋转Janus颗粒而被切换；

图2B是示出根据本发明实施例的具有Janus棱柱的本晶体管器件的示例性配置，其中该晶体管通过移动/平移Janus棱柱而被切换；

图3是示出根据本发明实施例用于制造基于Janus部件的晶体管的开始结构，该晶体管具有介质层上的源极电极（S）、漏极电极（D）和栅极电极（G1和G2）；

图4是示出根据本发明实施例用于锚定已在栅（G1和G2）电极之间的介电层中形成的Janus部件的沟槽（即，锚定沟槽）；

图5是示出根据本发明实施例已被转换为晶体管的Janus部件的图；

图6是示出根据本发明实施例已经被沉积在晶体管上的可选液体介质涂层的图；

图7是示出根据本发明实施例的当Janus部件是球形Janus颗粒（如图1A所示的）时该基于Janus部件的晶体管器件的操作的图；