碳纳米管射频器件、制造方法及集成电路系统技术方案

本公开提供了一种碳纳米管射频器件，包括：沟道层，沟道层由碳纳米管形成；以及衬底层，沟道层设置在衬底层上，其中，衬底层的与沟道层接触的表面形成有极性基团，碳纳米管至少通过衬底层的表面的极性基团设置在衬底层上。本公开还提供了一种碳纳米管射频器件的制造方法以及一种集成电路系统。方法以及一种集成电路系统。方法以及一种集成电路系统。

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管射频器件、制造方法及集成电路系统


[0001]本公开属于射频电子器件
，本公开尤其涉及一种碳纳米管射频器件、制造方法及集成电路系统。

技术介绍

[0002]随着5G的大规模应用，下一代通信技术6G的研发也在紧锣密鼓的进行，而下一代通信技术对于射频晶体管和射频器件的要求也不断提升，但现有的商用射频器件并不能完全满足下一代通信技术的要求，而碳纳米管由于其自身优异的物理电学性能，在高速高频领域非常有优势，理论计算和实验都表明碳纳米管器件具备在太赫兹波段工作的潜力。
[0003]现有的碳纳米管射频器件以石英或者高阻硅为衬底，高频损耗大、输出功率小(工作总电流)、结构寄生和衬底寄生电容电阻较大。
[0004]现有的射频器件多为硅基或者III-V族半导体等体材料为沟道层的半导体器件，受限于外延生长条件和CMOS工艺，无法实现和BeO，AlN，金刚石等低损耗、高热导率类衬底的直接集成。
[0005]传统的碳纳米管的溶液沉积过程只能发生在硅基衬底上，将这一沉积过程复制到BeO，AlN，金刚石等低损耗、高热导率类衬底上时存在较大的技术难度的，主要原因是这类衬底界面存在和碳纳米管的不亲和作用，使得溶液沉积过程中碳管非常容易脱附。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种碳纳米管射频器件、制造方法及集成电路系统。
[0007]本公开的碳纳米管射频器件、制造方法及集成电路系统通过以下技术方案实现。
[0008]根据本公开的一个方面，提供一种碳纳米管射频器件，包括：沟道层，所述沟道层由碳纳米管形成；以及衬底层，所述沟道层设置在所述衬底层上，其中，所述衬底层的与所述沟道层接触的表面形成有极性基团，所述碳纳米管至少通过所述衬底层的表面的所述极性基团设置在所述衬底层上。
[0009]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述碳纳米管为半导体型碳纳米管。
[0010]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述极性基团通过对所述衬底层的表面进行改性处理而形成。
[0011]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述碳纳米管为经过含氮原子的聚合物提纯后的碳纳米管。
[0012]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述衬底层的材料为氧化铍、氮化铝或者金刚石。
[0013]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，还包括：栅极，所述栅极包括多个栅极指部，多个所述栅极指部设置在所述沟道层之上；漏极，所述漏极包括多个漏极
指部；以及源极，所述源极包括多个源极指部，其中，每个栅极指部设置在相邻的一个源极指部与一个漏极指部之间，并且与该一个源极指部存在间隔以及与该一个漏极指部存在间隔。
[0014]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述漏极的端部以及所述源极的端部设置在所述碳纳米管射频器件的第一侧，所述栅极的端部设置在所述碳纳米管射频器件的第二侧。
[0015]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述第一侧与所述第二侧为相对的侧。
[0016]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，每个所述栅极指部通过隔离介质与相邻的源极指部以及相邻的漏极指部间隔。
[0017]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述隔离介质为空气桥或者低K介质。
[0018]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述源极的端部的至少一部分与所述漏极的端部的至少一部分设置在不同层。
[0019]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述源极的端部的至少一部分与所述漏极的端部的至少一部分通过隔离介质隔离。
[0020]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述隔离介质为空气桥或者低K介质。
[0021]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述沟道层中的碳纳米管的延伸方向垂直于所述栅极指部、源极指部和漏极指部的延伸方向。
[0022]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述栅极为金属材料。
[0023]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述源极和所述漏极为N型金属材料或者P型金属材料。
[0024]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件，所述沟道层为碳纳米管阵列薄膜或者碳纳米管网状薄膜。
[0025]根据本公开的又一个方面，提供一种碳纳米管射频器件的制造方法，包括：至少在衬底层的与沟道层接触的表面上形成极性基团；以及将碳纳米管至少通过衬底层表面的所述极性基团设置在所述衬底层上作为所述沟道层。
[0026]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，在将碳纳米管至少通过衬底层表面的所述极性基团设置在所述衬底层上之前，使用含氮原子的聚合物对碳纳米管进行提纯。
[0027]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，所述极性基团通过对所述衬底层的表面进行改性处理而形成。
[0028]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，使用醇类溶剂将提纯后的所述碳纳米管转移到所述衬底层上。
[0029]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，所述衬底层的材料为氧化铍、氮化铝或者金刚石。
[0030]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，还包括：在衬底层上形成具有多个源极指部的源极和具有多个漏极指部的漏极，所述漏极的端部以及所
述源极的端部形成在所述射频器件的第一侧；以及在衬底层上形成具有多个栅极指部的栅极，并且所述栅极的端部形成在所述射频器件的第二侧，所述第二侧为所述第一侧的相对侧，每个栅极指部形成在相邻的一个源极指部与一个漏极指部之间，并与该一个源极指部以及该一个漏极指部存在间隔。
[0031]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，将所述源极的端部的至少一部分与所述漏极的端部的至少一部分形成在不同层。
[0032]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，将每个栅极指部形成在相邻的一个源极指部与一个漏极指部之间。
[0033]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，所述沟道层中碳纳米管的延伸方向垂直于所述栅极指部、源极指部和漏极指部的延伸方向。
[0034]根据本公开的至少一个实施方式的碳纳米管射频器件的制造方法，使用隔离介质将形成在不同层的所述源极的端部的至少一部分与所述漏极的端部的至少一部分隔离。
[0035]根据本公开的又一个方面，提供一种集成电路系统，包括上述任一项的碳纳米管射频器件。
附图说明
[0036]附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0037]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管射频器件，其特征在于，包括：沟道层，所述沟道层由碳纳米管形成；以及衬底层，所述沟道层设置在所述衬底层上，其中，所述衬底层的与所述沟道层接触的表面形成有极性基团，所述碳纳米管至少通过所述衬底层的表面的所述极性基团设置在所述衬底层上。2.根据权利要求1所述的碳纳米管射频器件，其特征在于，所述碳纳米管为半导体型碳纳米管。3.根据权利要求1或2所述的碳纳米管射频器件，其特征在于，所述极性基团通过对所述衬底层的表面进行改性处理而形成。4.根据权利要求1或2所述的碳纳米管射频器件，其特征在于，所述碳纳米管为经过含氮原子的聚合物提纯后的碳纳米管。5.根据权利要求1或2所述的碳纳米管射频器件，其特征在于，所述衬底层的材料为氧化铍、氮化铝或者金刚石。6.根据权利要求1或2所述的碳纳米管射频器件，其特征在于，还包括：栅极，所述栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：石惠文，仲东来，张志勇，彭练矛，
申请(专利权)人：北京大学北京华碳元芯电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：