[发明专利]基于碳纳米管的瞬态场效应晶体管的CMOS电路及制备方法

说明书

本公开提供了一种基于碳纳米管的瞬态场效应晶体管的CMOS电路，包括：衬底，所述衬底由环境可降解材料形成；沟道区，所述沟道区的沟道材料为碳纳米管；栅介质层，所述栅介质层的材料为金属氧化物；栅电极，所述栅电极的材料为铝；以及源电极和漏电极，所述源电极和漏电极由叠层金属形成。本公开还提供了一种基于碳纳米管的瞬态场效应晶体管的CMOS电路的制备方法。

技术领域

本公开提供了基于碳纳米管的瞬态场效应晶体管的CMOS电路及制备方法。

背景技术

互补型金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOS FET,complementary metal-oxide-semiconductor field effect transistor)是当今电子芯片的主流技术。碳纳米管由于其优异的电学特性，适合作为下一代电子器件的沟道材料。CMOS技术要求同时制备性能曲线对称的N型和P型场效应晶体管。尤其是在现有技术中基于碳纳米管的N型场效应晶体管的制备仍然面临着空气稳定性、工艺复杂度、性能不适配等问题。

瞬态电子器件能够在一定的工作环境中稳定工作一段时间，并完成特定的目标任务。在任务完成之后，可以在所处的环境中自行降解，而免于回收器件或者泄密等所带来的不必要的麻烦。目前，该技术已应用于生物可降解器件、环境监测器件、消费者电子器件以及硬件级加密器件。瞬态电子器件由于其自降解的特性，需要采用特殊的材料来制备，包括可降解金属、可降解聚合物、可降解氧化物。这些材料和传统的微纳加工工艺难以兼容，因此需要开发新技术来制造瞬态电子器件。利用碳纳米管构建瞬态电子器件已经取得了初步的进展，但是由于瞬态材料的限制以及工艺的不兼容性，基于碳纳米管的瞬态场效应晶体管仍是空白，如何成功制造基于碳纳米管的场效应晶体管仍然是需要解决的问题，尤其对于基于碳纳米管的瞬态N型场效应晶体管仍是空白。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种基于碳纳米管的瞬态场效应晶体管及制备方法、集成器件。

根据本公开的一个方面，一种基于碳纳米管的瞬态场效应晶体管，包括：

衬底，所述衬底由环境可降解材料形成；

沟道区，所述沟道区的沟道材料为碳纳米管；

栅介质层，所述栅介质层的材料为金属氧化物；

栅电极，所述栅电极的材料为铝；以及

源电极和漏电极，所述源电极和漏电极由叠层金属形成，

当所述场效应晶体管为P型场效应晶体管时，所述叠层金属为高功函数金属与铝形成的叠层金属；当所述场效应晶体管为静电掺杂法制备的N型场效应晶体管时，所述叠层金属为高功函数金属与铝形成的叠层金属；当所述场效应晶体管为无掺杂方法制备的N型场效应晶体管时，所述叠层金属为低功函数金属与铝形成的叠层金属，其中在所述叠层金属中，所述铝的厚度远大于所述高功函数金属/低功函数金属的厚度。

根据本公开的至少一个实施方式，所述高功函数金属为钯、金和铂中至少一种，优选为钯；所述低功函数金属为钪、钇、铒和镧中至少一种，优选为钪。

根据本公开的至少一个实施方式，所述金属氧化物为氧化铝、氧化铪和氧化锆中至少一种，优选为氧化铝。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述场效应晶体管为P型场效应晶体管或者为无掺杂方法制备的N型场效应晶体管时，该场效应晶体管的结构为局部底栅结构、或者顶栅结构；

在所述局部底栅结构中，所述栅介质层和栅电极位于朝向所述衬底的所述沟道区的一侧，并且所述源电极和漏电极分别位于所述沟道区的两侧，在所述顶栅结构中，所述栅介质层和栅电极位于远离所述衬底的所述沟道区的一侧，并且所述源电极和漏电极分别位于所述沟道区的两侧。