半导体器件结构及制造包括该结构的阵列的电路的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于形成碳纳米管场效应晶体管、碳纳米管场效应晶体管的阵列的方法，以及该方法形成的器件结构和器件结构的阵列。该方法包括形成堆叠结构，该堆叠结构包括栅极电极层和催化剂垫，该催化剂垫每个与源极／漏极接触电耦接。该栅极电极层分为多个栅极电极且至少一个半导体碳纳米管通过化学气相沉积工艺合成在所述催化剂垫的每个上。所完成的器件结构包括具有被覆盖以栅极电介质的侧壁的栅极电极和与该栅极电极的所述侧壁相邻的至少一个半导体碳纳米管。源极／漏极接触与该半导体碳纳米管的相对两端电耦接从而完成该器件结构。可以配置多个器件结构作为存储电路或者作为逻辑电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体器件制造，更特别地，涉及构造垂直碳纳米管场效应晶体管及其阵列的方法、以及通过这样的方法形成的器件结构和器件结构的阵列。
技术介绍
传统场效应晶体管(FET)是一般作为基本构件块包括在集成电路(IC)芯片的复杂电路中的常见常规元件。FET尺寸的等比例缩小改善了电路性能且提高了设置在IC芯片上的FET的功能性能力。然而，持续的尺寸减小会受到与传统材料相关的尺寸限制以及与光刻构图相关的成本的妨碍。碳纳米管是碳原子的六角环构成的纳米级大高宽比(high-aspect-ratio)圆筒，其可具有半导体电子状态或导体电子状态。合成适于形成FET阵列的碳纳米管的常规方法利用化学气相沉积(CVD)工艺。具体地，CVD工艺将含碳反应物流引导至位于平面基板上的催化剂材料，在那里反应物被催化从而合成碳纳米管。通过活性碳原子在与催化剂材料的界面处的插入，碳纳米管生长且变长。然后碳纳米管被收割以用于各种目标应用。已经利用半导体的碳纳米管作为沟道区域且在位于基板表面上的金源极电极和金漏极电极之间延伸的半导体的碳纳米管的相对两端形成接触而成功制造了FET。栅极电极定义在碳纳米管下面的基板中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件结构，包括：栅极电极，其包括垂直侧壁和覆盖该垂直侧壁的栅极电介质；至少一个半导体碳纳米管，在与所述栅极电极的所述垂直侧壁相邻的位置处垂直延伸在相对的第一和第二端之间；第一接触，与所述至少一个半导体碳纳米管的所述第一端电耦接；以及第二接触，与所述至少一个半导体碳纳米管的所述第二端电耦接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-12 10/777,5761.一种半导体器件结构，包括栅极电极，其包括垂直侧壁和覆盖该垂直侧壁的栅极电介质；至少一个半导体碳纳米管，在与所述栅极电极的所述垂直侧壁相邻的位置处垂直延伸在相对的第一和第二端之间；第一接触，与所述至少一个半导体碳纳米管的所述第一端电耦接；以及第二接触，与所述至少一个半导体碳纳米管的所述第二端电耦接。2.如权利要求1所述的半导体器件结构，还包括将所述导体碳纳米管与所述栅极电极电耦接的催化剂垫，该催化剂垫参与所述导体碳纳米管的合成。3.如权利要求1或2所述的半导体器件结构，其中所述至少一个半导体碳纳米管是单壁半导体碳纳米管。4.如权利要求1、2或3所述的半导体器件结构，还包括多个半导体碳纳米管，在与所述栅极电极的所述垂直侧壁相邻的位置处垂直延伸。5.如任一前述权利要求所述的半导体器件结构，其中该第一接触包括催化剂垫，其特征在于对生长所述至少一个半导体纳米管有效的催化剂材料。6.如权利要求5所述的半导体器件结构，其中所述至少一个半导体碳纳米管的所述第一端包含在制造期间从所述催化剂垫扩散到所述第一端中的电导率增强物质。7.如任一前述权利要求所述的半导体器件结构，还包括设置在所述第一接触与所述栅极电极之间用于将所述第一接触与所述栅极电极电隔离的绝缘层。8.如任一前述权利要求所述的半导体器件结构，还包括设置在所述第二接触与所述栅极电极之间用于将所述第二接触与所述栅极电极电隔离的绝缘层。9.如任一前述权利要求所述的半导体器件结构，还包括第三接触以及将所述栅极电极与所述第三接触电耦接的至少一个导体碳纳米管。10.如任一前述权利要求所述的半导体器件结构，其中所述第二接触包括与所述至少一个半导体碳纳米管的所述第二端电耦接的垂直延伸的金属柱。11.如权利要求10所述的半导体器件结构，其中所述第二接触包括在所述栅极电极下水平延伸用于将所述催化剂垫与所述金属柱耦接的导电层。12.如权利要求1所述的半导体器件结构，其中所述第二接触包括与所述至少一个半导体碳纳米管的所述第二端电耦接的至少一个垂直延伸的导体碳纳米管。13.如权利要求12所述的半导体器件结构，其中所述第二接触包括在所述栅极电极下水平延伸用于将所述催化剂垫与所述至少一个垂直延伸的导体碳纳米管耦接的导电层。14.一种电路，包括以特征在于多个行和多个列的阵列布置的互连的多个权利要求1所述的半导体器件结构。15.如权利要求14所述的电路，其中所述多个半导体器件互连作为存储电路。16.如权利要求15所述的电路，还包括多条字线，每条将位于所述阵列的所述多个行的对应的一个中的所述多个半导体器件的每个的所述栅极电极电互连；以及多条位线，每条将位于所述阵列的所述多个列的对应的一个中的所述多个半导体器件的每个的所述第二接触电互连。17.如权利要求16所述的电路，其中所述多条字线的每条包括所述多个半导体器件的所述栅极电极。18.如权利要求16或17所述的电路，其中所述多条位线的每条包括电耦接位于所述阵列的所述多个行的对应的一个中的所述多个半导体器件的每个的所述第一接...

【专利技术属性】
技术研发人员：古川俊治，马克C哈凯，史蒂文J霍姆斯，戴维V霍拉克，查尔斯W科伯格三世，彼得米切尔，拉里A内斯比特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[]