晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术揭示了一种晶体管及其制作方法，包括提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层；在所述石墨烯纳米带层上形成第一氧化层；在所述第一氧化层中形成多个第一沟槽；在每个所述第一沟槽中均形成碳纳米管；在每个所述碳纳米管的两端形成金属接触层；以及在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层。由此，能够获得具有石墨烯纳米带层和碳纳米管的晶体管，该晶体管相比传统晶体管能够在很低的电压下工作。

Transistor and its fabrication method

The invention discloses a transistor and its fabrication method, including providing a semiconductor substrate, forming a graphene nanoribbon layer on the semiconductor substrate, forming a first oxide layer on the graphene nanoribbon layer, forming a plurality of first grooves in the first oxide layer, and forming carbon nanoparticles in each first groove. A metal contact layer is formed at both ends of each carbon nanotube and a second oxide layer is formed on each carbon nanotube. As a result, transistors with graphene nanoribbon layers and carbon nanotubes can be obtained, which can operate at very low voltage compared with traditional transistors.

【技术实现步骤摘要】
晶体管及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种晶体管及其制作方法。
技术介绍
闪存存储器是目前最为广泛使用的存储器件之一，例如在微型器件和纳米电子器件中都具有闪存存储器的存在。浮栅晶体管是非易失性闪存存储器的基本构件。在作为硅基的集成电路技术已接近极限的尺度的情况下，碳基纳米电子器件是新兴的低功耗、低成本的未来平台，还具有高性能、低污染的特点。但是，碳基纳米电子器件依然面临诸多挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高性能的晶体管及其制作方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种晶体管的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层；在所述石墨烯纳米带层上形成第一氧化层；在所述第一氧化层中形成多个第一沟槽；在每个所述第一沟槽中均形成碳纳米管；在每个所述碳纳米管的两端形成金属接触层；以及在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层之后，所述晶体管的制作方法还包括执行一次以上如下步骤：在所述第二氧化层中形成多个第二沟槽；在所述多个第二沟槽中形成碳纳米管；在所述碳纳米管上形成第二氧化层。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，在所述多个第一沟槽中形成碳纳米管，在所述多个第一沟槽中碳纳米管的两端形成金属接触层的步骤包括：在所述多个第一沟槽中的两端形成催化剂层；在所述催化剂层中形成碳纳米管；去除所述催化剂层；在所述碳纳米管两端形成金属接触层。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，采用化学气象沉积工艺形成所述碳纳米管。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，采用电子束蒸镀工艺形成所述金属接触层。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，所述催化剂层的材料为负光阻。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，采用氨气或盐酸去除所述催化剂层。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层的步骤包括：在所述半导体衬底上形成一铜层；在所述铜层上形成一层石墨烯薄膜；在所述石墨烯薄膜上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯层，并对所述铜层进行湿法刻蚀；去除所述聚甲基丙烯酸甲酯层，使得所述石墨烯薄膜转移至所述半导体衬底上；在所述石墨烯薄膜上形成金属层并去除所述金属层以调节所述石墨烯薄膜中石墨烯的层数，形成所述石墨烯纳米带层。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，所述金属层的材质为金属锌。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，采用盐酸去除所述金属层。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，所述石墨烯纳米带层由多层石墨烯构成。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层之后，所述晶体管的制作方法还包括：在所述石墨烯纳米带层两侧形成源漏极。可选的，对于所述的晶体管的制作方法，在所述碳纳米管上形成第二氧化层之后，所述晶体管的制作方法还包括：在所述第二氧化层上形成控制栅。本专利技术还提供一种晶体管，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的石墨烯纳米带层；位于所述石墨烯纳米带层上的第一氧化层；位于所述第一氧化层中的多个第一沟槽；位于每个所述第一沟槽中的碳纳米管；位于每个所述碳纳米管两端的金属接触层；以及位于每个所述碳纳米管上的第二氧化层。可选的，对于所述的晶体管，所述第二氧化层中具有至少一层碳纳米管。可选的，对于所述的晶体管，还包括：位于所述石墨烯纳米带层两侧的源漏极；以及位于所述第二氧化层上的控制栅。本专利技术提供的晶体管及其制作方法，包括提供提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层；在所述石墨烯纳米带层上形成第一氧化层；在所述第一氧化层中形成多个第一沟槽；在每个所述第一沟槽中均形成碳纳米管；在每个所述碳纳米管的两端形成金属接触层；以及在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层。由此，能够获得具有石墨烯纳米带层和碳纳米管的晶体管，该晶体管相比传统晶体管能够在很低的电压下工作。附图说明图1为本专利技术一实施例中晶体管的制作方法的流程图；图2为本专利技术一实施例中提供半导体衬底的示意图；图3-图4为本专利技术一实施例中形成石墨烯薄膜的示意图；图5为本专利技术一实施例中形成金属层的示意图；图6为本专利技术一实施例中形成石墨烯纳米带层的示意图；图7-图8为本专利技术一实施例中形成第一氧化层的示意图；图9-图10为本专利技术一实施例中形成催化剂层的示意图；图11为本专利技术一实施例中形成碳纳米管和金属接触层的示意图；图12-图13为本专利技术一实施例中形成多层碳纳米管的示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的晶体管及其制作方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的主要思想是，提供一种有别于现有结构的晶体管，以期望在更低的电压下能够工作。请参考图1，本专利技术提供一种晶体管的制作方法，包括：步骤S11，提供半导体衬底；步骤S12，在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层；步骤S13，在所述石墨烯纳米带层上形成第一氧化层；步骤S14，在所述第一氧化层中形成多个第一沟槽；步骤S15，在每个所述第一沟槽中均形成碳纳米管；步骤S16，在每个所述碳纳米管的两端形成金属接触层；以及步骤S17，在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层。通过上述步骤，可以获得一种晶体管，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的石墨烯纳米带层；位于所述石墨烯纳米带层上的第一氧化层；位于所述第一氧化层中的多个第一沟槽；位于每个所述第一沟槽中的碳纳米管；位于每个所述碳纳米管两端的金属接触层；以及位于每个所述碳纳米管上的第二氧化层。可见，所述晶体管是具有石墨烯纳米带层和碳纳米管的新型晶体管，从而该晶体管相比传统晶体管能够在很低的电压下工作，大大提高了晶体管的性能。下面结合图1-图13对本专利技术的晶体管的制作方法进行详细说明。请参考图2，对于步骤S11，提供半导体衬底10。所述半导体衬底10的构成材料可以采用未掺杂的单晶硅、掺杂有杂质的单晶硅、绝缘体上硅(SOI)等。作为示例，在本实施例中，半导体衬底10选用单晶硅材料构成。在所述半导体衬底10中还可以形成有埋层(图中未示出)等。此外，对于PMOS而言，所述半导体衬底10中还可以形成有N阱(图中未示出)。请参考图2-图6，对于步骤S12，在所述半导体衬底10上形成石墨烯纳米带层13'。如图3所示，可以先在所述半导体衬底10上形成一层氧化硅层11，所述氧化硅层11可以作为晶体管的栅氧化层，同时氧化硅层11的形成有助于附着所形成的石墨烯纳米带层13'。在一个实施例中，还可以对具有所述氧化硅层11的半导体衬底10进行等离子体处理。例如，可以是氮气等离子体处理，经过等离子体处理可以优化后续石墨烯的附着。接着，在所述半导体衬底10(在本实施例中，具体是氧化硅层11)上形成一铜层12；所述铜层12例如可以通过溅射工艺形成，或者采用原子层沉积(ALD)工艺形成。所述铜层12的形成可以有助于更好的形成石墨烯薄膜，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层；在所述石墨烯纳米带层上形成第一氧化层；在所述第一氧化层中形成多个第一沟槽；在每个所述第一沟槽中均形成碳纳米管；在每个所述碳纳米管的两端形成金属接触层；以及在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层；在所述石墨烯纳米带层上形成第一氧化层；在所述第一氧化层中形成多个第一沟槽；在每个所述第一沟槽中均形成碳纳米管；在每个所述碳纳米管的两端形成金属接触层；以及在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层。2.如权利要求1所述的晶体管的制作方法，其特征在于，在每个所述碳纳米管上形成第二氧化层之后，所述晶体管的制作方法还包括执行一次以上如下步骤：在所述第二氧化层中形成多个第二沟槽；在所述多个第二沟槽中形成碳纳米管；在所述碳纳米管上形成第二氧化层。3.如权利要求1所述的晶体管的制作方法，其特征在于，在所述多个第一沟槽中形成碳纳米管，在所述多个第一沟槽中碳纳米管的两端形成金属接触层的步骤包括：在所述多个第一沟槽中的两端形成催化剂层；在所述催化剂层中形成碳纳米管；去除所述催化剂层；在所述碳纳米管两端形成金属接触层。4.如权利要求3所述的晶体管的制作方法，其特征在于，采用化学气象沉积工艺形成所述碳纳米管。5.如权利要求3所述的晶体管的制作方法，其特征在于，采用电子束蒸镀工艺形成所述金属接触层。6.如权利要求3所述的晶体管的制作方法，其特征在于，所述催化剂层的材料为负光阻。7.如权利要求6所述的晶体管的制作方法，其特征在于，采用氨气或盐酸去除所述催化剂层。8.如权利要求1所述的晶体管的制作方法，其特征在于，在所述半导体衬底上形成石墨烯纳米带层的步骤包括：在所述半导体衬底上形成一铜层；在所述铜层上形成一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，纪世良，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31