[发明专利]一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管及制备方法

权利要求书

1.一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管，其特征在于，所述晶体管包括基片、沟道、源电极、漏电极、绝缘层、介电层和栅极；

所述基片上设置有沟道，在所述沟道的前后两端沉积有源电极和漏电极，在所述沟道、源电极和漏电极表面沉积有绝缘层，在所述绝缘层和基片表面沉积有介电层，在所述介电层中间沉积有栅极；

所述沟道为垂直站立的单层高密度CNT平行阵列，所述绝缘层和介电层为绝缘材料薄膜，所述栅极为金属或金属性CNT薄膜，源电极、漏电极为金属。

2.一种权利要求1所述的基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用微纳加工工艺对基片进行处理，获得高度可控的垂直台阶，之后在台阶表面沉积绝缘层，然后利用反应离子刻蚀技术去除平面区域的绝缘层，保留台阶侧壁绝缘层；

(2)基于步骤(1)采用CNT液相界面提纯和自组装方法，在上述基片上制备出顺排、均匀的单层半导体性CNT阵列薄膜；

(3)定义源电极、漏电极区域，在基片上单层半导体性CNT阵列薄膜的前后区域沉积金属电极，作为源电极、漏电极；

(4)在步骤(3)中的样品表面上沉积绝缘层；

(5)采用平面去除工艺，去除平面区域的绝缘层和单层半导体性CNT阵列薄膜，保留在侧壁区域的单层半导体性CNT阵列薄膜和绝缘层，获得垂直站立的定向排列的半导体性CNT阵列；

(6)采用选择性湿法刻蚀工艺，去除垂直台阶，获得垂直站立且被绝缘层夹持的半导体性CNT阵列以及源电极、漏电极；

(7)基于步骤(6)，在所得样品表面沉积介电层，用于封装单层半导体性CNT阵列，同时也对源电极、漏电极进行封装；

(8)定义栅电极区域，沉积栅电极，构成所述晶体管。

3.根据权利要求2所述的一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管的制备方法，其特征在于，所述获得高度可控的垂直台阶的具体方法有两种：第一种方法，使用SOI型基片，先利用电子束曝光技术或光刻技术在基片表面进行曝光显影，获得图案，然后再利用刻蚀工艺去除曝光图案区域的基片顶层材料，保留基片中间绝缘层以及基片底层，得到垂直台阶；第二种方法，利用电子束曝光技术或光刻技术在绝缘基片表面进行曝光显影，获得图案，然后再利用蒸镀工艺得到垂直金属台阶。

4.根据权利要求2所述的一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管的制备方法，其特征在于，所述绝缘层为高介电常数材料；所述沉积绝缘层采用磁控溅射、化学气相沉积方法、原子层沉积方法、物理气相沉积法、热蒸镀、电子束蒸发、低压化学气相沉积法中任一方法。

5.根据权利要求2所述的一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中定义源电极、漏电极区域的具体方法为：利用电子束曝光技术或光刻技术在半导体性CNT阵列区域表面进行曝光显影，定义源电极、漏电极区域；所述沉积金属电极采用电子束蒸发、磁控溅射、CVD、ALD、物理气相沉积法、热蒸镀、低压化学气相沉积法中任一方法。

6.根据权利要求2所述的一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中金属电极采用金属钯和铯分别实现与半导体性CNT的p型和n型欧姆接触，制备出p型和n型的晶体管。

7.根据权利要求2所述的一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中介电层为介电常数材料；所述沉积介电层采用磁控溅射、CVD、ALD、物理气相沉积法、热蒸镀、电子束蒸发、低压化学气相沉积法中任一方法。

8.根据权利要求2所述的一种基于CNT阵列沟道的栅极环绕型晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中定义栅电极区域，沉积栅电极的具体方法为：利用电子束曝光或光刻工艺图案化栅极区域，然后采用电子束蒸发、磁控溅射或热蒸镀方法中任一方法直接沉积金属材料，获得金属栅极。