[发明专利]一种碳纳米管束场效应晶体管阵列及其制造方法

权利要求书

1.一种碳纳米管束场效应晶体管阵列，其特征在于，包括：

源极材料层；

漏极材料层，形成于所述源极材料层上方；

碳纳米管束阵列，连接于所述源极材料层与所述漏极材料层之间；所述碳纳米管束阵列包括若干分立设置的碳纳米管束单元，其中，所述碳纳米管束单元的轴向第一端与所述源极材料层连接，所述碳纳米管束单元的轴向第二端与所述漏极材料层连接；

栅极结构，形成于所述碳纳米管束阵列中各个碳纳米管束单元之间，且所述栅极结构与所述源极材料层之间通过第一绝缘层隔离，所述栅极结构与所述漏极材料层之间通过第二绝缘层隔离；其中，所述栅极结构包括栅极介质层及栅极材料层，所述栅极介质层包围所述碳纳米管束单元的外侧面，所述栅极材料层包围所述栅极介质层外侧面；

所述碳纳米管束单元由多根碳纳米管组成，其中，只有位于碳纳米管束外围的碳纳米管被所述栅极介质层部分或全部包围，而位于碳纳米管束内部的碳纳米管并没有被栅极介质层所包围。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列，其特征在于：所述碳纳米管束场效应晶体管阵列还包括基底及形成于所述基底上的第三绝缘层，所述源极材料层形成于所述第三绝缘层上。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列，其特征在于：所述碳纳米管束单元的轴向与所述源极材料层所在平面之间的角度为80°～100°。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列，其特征在于：所述碳纳米管束单元的高度大于100μm。

5.根据权利要求1所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列，其特征在于：所述栅极介质层采用高K介质，所述栅极材料层包括金属材料。

6.根据权利要求1所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列，其特征在于：所述源极材料层与漏极材料层均包括金属材料。

7.一种碳纳米管束场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：提供一基底，在所述基底上依次形成第三绝缘层、源极材料层及第一绝缘层；

S2：在所述第一绝缘层中形成通孔阵列；所述通孔阵列包括若干分立设置的通孔，所述通孔暴露出所述源极材料层上表面；

S3：基于所述通孔阵列形成碳纳米管束阵列；所述碳纳米管束阵列包括若干与所述通孔位置相对应的碳纳米管束单元，其中，所述碳纳米管束单元的轴向第一端与所述源极材料层连接；

S4：形成覆盖所述碳纳米管束单元外侧面的栅极介质层；

S5：形成覆盖所述栅极介质层外侧面的栅极材料层；

S6：依次形成第二绝缘层及漏极材料层，其中，所述碳纳米管束单元的轴向第二端与所述漏极材料层连接，所述栅极介质层及栅极材料层与所述漏极材料层之间通过第二绝缘层隔离；

所述碳纳米管束单元由多根碳纳米管组成，其中，只有位于碳纳米管束外围的碳纳米管被所述栅极介质层部分或全部包围，而位于碳纳米管束内部的碳纳米管并没有被栅极介质层所包围。

8.根据权利要求7所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：于所述步骤S3中，在保护性气氛下，利用催化剂及碳源，通过化学气相沉积法形成所述碳纳米管束阵列。

9.根据权利要求8所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：所述保护性气氛包括N₂、H₂、Ar中的一种或多种，所述催化剂包括Fe、Ni、Co中的一种或多种，所述碳纳米管束阵列的生长温度范围是500～740℃。

10.根据权利要求8所述的碳纳米管束场效应晶体管阵列的制造方法，其特征在于：首先基于所述通孔阵列在所述源极材料层上表面形成所述催化剂，然后基于所述催化剂生长所述碳纳米管束阵列。