[发明专利]真空管场效应晶体管阵列及其制造方法

权利要求书

1.一种真空管场效应晶体管阵列，其特征在于，包括：

源极材料层；

漏极材料层；

分立设置于所述源极材料层与所述漏极材料层之间的若干栅极结构；所述栅极结构包括条形金属栅；所述条形金属栅侧壁形成有栅极介质层；所述条形金属栅顶端通过第一绝缘层与所述漏极材料层连接，底端通过第二绝缘层与所述源极材料层连接；各栅极结构之间平行排列，且相邻栅极结构之间构成真空沟道；所述栅极结构的宽度范围是1-100μm，所述真空沟道的宽度范围是1-50μm。

2.根据权利要求1所述的真空管场效应晶体管阵列，其特征在于：所述条形金属栅的材料包括Al。

3.根据权利要求1所述的真空管场效应晶体管阵列，其特征在于：所述栅极介质层的材料包括氧化铝、氧化铪及氮化铝中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的真空管场效应晶体管阵列，其特征在于：所述源极材料层或漏极材料层的材料包括Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Co、Pd、Cu、Al、Ga、In、Ti、TiN及TaN中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的真空管场效应晶体管阵列，其特征在于：所述真空管场效应晶体管阵列还包括半导体衬底及形成于所述半导体衬底上的第三绝缘层，所述源极材料层形成于所述第三绝缘层之上。

6.一种真空管场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一半导体衬底；

在所述半导体衬底上依次形成第三绝缘层及源极材料层；

通过3D打印法在所述源极材料层上形成若干分立的条状结构，所述条状结构自下而上依次包括第二绝缘层、条形金属栅及第一绝缘层；各条状结构之间平行排列，且相邻条状结构之间构成条状沟道；

在所述条形金属栅侧壁形成栅介质层；

在真空条件下形成覆盖各条状结构顶端的漏极材料层，其中，所述漏极材料层与源极材料层分别密封住所述条状沟道的顶端与低端，得到真空沟道。

7.根据权利要求6所述的真空管场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：形成所述漏极材料层之后，还包括一退火步骤，以使所述真空沟道顶端的漏极材料以及所述漏极材料层形成过程中落入所述真空沟道底部的漏极材料平滑化。

8.根据权利要求7所述的真空管场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：所述退火的气氛包括H₂、N₂及Ar中的一种或多种，退火温度范围是600-1200℃，退火时间为0.1-120min。

9.根据权利要求6所述的真空管场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：所述栅介质层的材料包括氧化铝、氧化铪及氮化铝中的一种或多种。

10.根据权利要求9所述的真空管场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：所述条形金属栅的材料包括铝，所述栅介质层的材料包括氮化铝，所述氮化铝是通过对所述条形金属栅侧壁进行氮气或氨气等离子体处理得到。

11.根据权利要求6所述的真空管场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：所述真空沟道的真空度为0.01-50Torr。