一种碳纳米管神经元器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管神经元器件及其制作方法。所述碳纳米管神经元器件包括：衬底；在衬底上形成的绝缘层；碳纳米管，形成于绝缘层上方，其中碳纳米管包括位于两端的源区、漏区和位于源区和漏区之间的沟道区，源区和漏区掺杂成相同的导电类型；包围沟道区的叠层结构，其中叠层结构从内至外依次包括第一电介质层、导电层以及第二电介质层；源极和漏极，位于绝缘层上，分别包围碳纳米管的源区和漏区；两个以上栅极，位于绝缘层上，各个栅极之间相互间隔，分别包围沟道区外侧的叠层结构；其中碳纳米管通过源极、漏极或栅极支撑而位于绝缘层上方。本发明专利技术增强了栅极对沟道的控制能力，避免了短沟道效应。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管神经元器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种碳纳米管神经元器件及其制作方法。
技术介绍
随着集成电路的发展及其集成度的提高，传统的基于单一晶体管功能的硅集成电路，出现了很多困难的、亟待解决的问题，例如，芯片上元件密度的进一步增加受到了限制，而神经元MOS晶体管(NeuronMOSFET(NeuronMetal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor，神经元金属氧化物半导体场效应晶体管)，简写为neuMOS或νMOS)作为一种具有强大功能的单元晶体管，为解决集成电路中晶体管数目及互连线增多带来的问题提供了一种有效的途径。神经元MOS晶体管具有浮置栅极，该浮置栅极通过电容与输入端相连。神经元器件的功能相当于组成人的大脑、眼睛以及类似物的神经元细胞，可以将神经元器件的电子电路的功能认为相当于神经元细胞。具体地，神经元器件加权多个输入信号并且当加权信号的结果达到预定值时输出预定信号。这样的神经元器件包括加权多个输入信号的加权工具，并且当输入至栅极(由多个输入电极组成)的电压总和达到预定值时，神经元晶体管的源极和漏极导通。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管神经元器件，其特征在于，包括：衬底；在所述衬底上形成的绝缘层；碳纳米管，形成于所述绝缘层上方，其中，所述碳纳米管包括位于两端的源区、漏区和位于所述源区和所述漏区之间的沟道区，所述源区和所述漏区掺杂成相同的导电类型；包围所述沟道区的叠层结构，其中，所述叠层结构从内至外依次包括第一电介质层、导电层以及第二电介质层；源极和漏极，位于所述绝缘层上，分别包围所述碳纳米管的源区和漏区；两个以上栅极，位于所述绝缘层上，各个栅极之间相互间隔，分别包围所述沟道区外侧的叠层结构；其中，所述碳纳米管通过所述源极、漏极或栅极支撑而位于所述绝缘层上方。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管神经元器件，其特征在于，包括：衬底；在所述衬底上形成的绝缘层；碳纳米管，形成于所述绝缘层上方，其中，所述碳纳米管包括位于两端的源区、漏区和位于所述源区和所述漏区之间的沟道区，所述源区和所述漏区掺杂成相同的导电类型；包围所述沟道区的叠层结构，其中，所述叠层结构从内至外依次包括第一电介质层、导电层以及第二电介质层；源极和漏极，位于所述绝缘层上，分别包围所述碳纳米管的源区和漏区；两个以上栅极，位于所述绝缘层上，各个栅极之间相互间隔，分别包围所述沟道区外侧的叠层结构；其中，所述碳纳米管通过所述源极、漏极或栅极支撑而位于所述绝缘层上方。2.根据权利要求1所述碳纳米管神经元器件，其特征在于，所述沟道区为本征型，所述源区和所述漏区均为轻掺杂的n型或p型，或者均为重掺杂的n+型或p+型；或者，所述沟道区为轻掺杂的n型，所述源区和所述漏区均为重掺杂的n+型，或者均为轻掺杂的p型或重掺杂的p+型；或者，所述沟道区为轻掺杂的p型，所述源区和所述漏区均为重掺杂的p+型，或者均为轻掺杂的n型或重掺杂的n+型。3.根据权利要求1所述碳纳米管神经元器件，其特征在于，还包括：位于所述各个栅极与所述绝缘层之间且从下至上依次覆盖的第一电介质层、导电层以及第二电介质层。4.根据权利要求1所述碳纳米管神经元器件，其特征在于，所述碳纳米管的长度为50～500nm；所述碳纳米管中相邻栅极间隔的部分的长度为10～50nm。5.根据权利要求1或3所述碳纳米管神经元器件，其特征在于，所述第一电介质层和所述第二电介质层的厚度均为1～3nm；所述导电层的厚度为2～10nm。6.根据权利要求1所述碳纳米管神经元器件，其特征在于，所述碳纳米管的直径为1～3nm。7.根据权利要求1所述碳纳米管神经元器件，其特征在于，所述第一电介质层和所述第二电介质层为高介电常数电介质材料；所述导电层为多晶硅或者金属材料。8.一种碳纳米管神经元器件的制作方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层上方形成碳纳米管；包围所述碳纳米管形成叠层结构，其中，所述叠层结构从内至外依次包括第一电介质层、导电层以及第二电介质层；在部分所述绝缘层上包围所述叠层结构形成两个以上且相互间隔的栅极；去除在所述碳纳米管两端的部分叠层结构以分别在所述碳纳米管两端形成源区和漏区；以及在一部分所述绝缘层上包围所述源区形成源极并且在另一部分所述绝缘层上包围所述漏区形成漏极；其中，所述碳纳米管通过所述源极、漏极或栅极支撑而位于所述绝缘层上方。9.根据权利要求8所述碳纳米管神经元器件的制作方法，其特征在于，在所述绝缘层上方形成碳纳米管的过程包括：在所述绝缘层上形成多孔硅层；在所述多孔硅层上形成具有开口的光刻胶层，通过所述开口施加金属催化剂溶液；烘焙并且去除所述光刻胶层；利用金属催化剂和碳基化合物化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31