垂直的纳米晶体管,其制造方法和存储器结构技术

本发明专利技术应该提出一种垂直的纳米晶体管，它良好地经受住机械负荷并且在其制造中不像迄今的已知现有技术那么昂贵。该任务根据本发明专利技术通过这种方法解决，即提出一种垂直的纳米晶体管，它具有一个源极区域、一个漏极区域、一个栅极区域以及位于源极区域和漏极区域之间的有半导体特性的沟道区域，其中栅极区域通过金属薄膜形成，晶体管被这样地嵌入该薄膜，使得栅极区域和半导体性的沟道区域形成一个同轴结构，并且源极区域、半导体性的沟道区域和漏极区域被设置在垂直方向上，并且栅极区域对源极区域、对漏极区域以及对半导体性的沟道区域具有电绝缘结构。还提出了用于制造这种晶体管的方法，以及一种存储器结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种垂直的纳米晶体管，用于其制造的一种方法以及一种存储器结构。在DE-OS 101 42 913中描述了一种良好经受住弯曲、剪切或拉伸的机械负荷的晶体管构造，其中，在由具有位于其间的金属层的两个塑料薄膜构成的薄膜复合结构(Folienverbundes)的微孔中，半导体材料被垂直地设置。该半导体材料在薄膜复合结构的上侧和下侧设置有金属的触点。然而，在此将金属层施加(Aufbringen)到塑料薄膜上不能够简单地被控制；此外该用于制造这种垂直晶体管构造的方法包含许多单个的工艺步骤。在US 2002/0001905中描述的垂直的纳米晶体管在其制造中也是昂贵并且复杂的，因为首先在不柔韧的(flexibel)、昂贵的、半导体衬底上施加一个源极区并且在其上施加一个绝缘层。在绝缘层(Al2O3或Si)中布置一些孔在nm范围的孔，并且将垂直地定向的碳纳米管放入这些孔中。栅极区域被在绝缘层上围绕碳纳米管布置，该区域被以不导电的材料填满直到纳米管的盖面。该栅极区域围绕纳米管的构造以及在填充期间保持这些纳米管的相同直径被证实是非常困难的。这可以导致这样的后果出现由于分别所属的纳米管不同的直径而也具有不同的特性的垂直的晶体管构造。由此本专利技术的任务在于，提出一种垂直的纳米晶体管，它良好地经受住机械负荷并且在其制造中不像迄今的已知现有技术那么昂贵。此外还应该提出制造方法以及一种存储器结构。该任务根据本专利技术被这样解决，即提出一种垂直的纳米晶体管，它具有一个源极区域、一个漏极区域、一个栅极区域以及位于源极区域和漏极区域之间的半导体性的(halbleitend)沟道区域，其中栅极区域通过金属薄膜形成，晶体管被这样地嵌入该薄膜中，即栅极区域和半导体性的沟道区域形成一个同轴结构，并且源极区域、半导体性的沟道区域和漏极区域被设置在垂直方向上，并且，该栅极区域具有对该源极区域、对该漏极区域以及对该半导体性的沟道区域的电绝缘结构。在根据本专利技术的解决方案中，非常薄的金属薄膜形成了栅极区域。省略了困难地将金属层施加到塑料薄膜上；此外单个的薄膜不必像在提及的解决方案中那样被连接成为薄膜复合结构。为待形成的同轴结构而被设置入金属薄膜中的孔的密度非常高。在本专利技术的实施形式中考虑，半导体性的沟道区域被圆柱状地构造。半导体性的沟道区域的直径为几十至几百纳米。半导体性的沟道区域的材料是CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或一种另外的化合物半导体。形成垂直的栅极区域的金属薄膜的厚度小于100μm，优选的是5至20μm。与塑料薄膜相比，金属薄膜在它们的高度上更均匀，由此在小的厚度情况下保证了被设置入的孔也实际上穿过薄膜。此外根据本专利技术的构造通过非常薄的金属薄膜对于机械负荷抵抗力非常强。一种另外的实施形式考虑，在沟道区域中的电绝缘结构的厚度为几个至几百纳米。在金属薄膜的上侧和下侧上的绝缘层厚度为几个微米。绝缘层可以通过薄膜技术的已公开的方法被施加。考虑Au或Ag或Cu或Ni或Al作为用于源极区域和漏极区域的材料。源极区域和漏极区域可以点状地被构造。根据本专利技术的解决方案还包括存储器结构，在该结构中在一个金属薄膜中并排布置了多个具有在权利要求1中所描述的特征的垂直的纳米晶体管。根据本专利技术的用于制造垂直的纳米晶体管的方法，根据权利要求1包含至少这些工艺步骤在形成晶体管的栅极区域的薄金属薄膜中产生一些孔，用于构造沟道区域；将绝缘材料设置在这些孔的壁上；将绝缘材料施加在金属薄膜的上侧和下侧上；将半导体性的材料设置到被绝缘的孔中以形成半导体性的沟道区域；施加触点以形成源极区域和漏极区域。在根据本专利技术的方法的实施形式中考虑，借助聚焦的离子束或借助激光束在金属薄膜中产生孔。绝缘材料借助薄膜技术或借助聚合物溶液的真空过滤被施加在孔这些的壁上以及被施加在金属薄膜的上侧和下侧上。在本专利技术的另一种实施形式中考虑，半导体材料-其中可以使用CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或另外的一种化合物半导体-借助电化学浴沉积(elektrochemischer Badabscheidung)或化学沉积或借助ILGAR方法被设置到金属薄膜的被绝缘的这些孔中。用于根据本专利技术的垂直的纳米晶体管结构的制造方法简单并且适应于已公开的薄膜技术。基于根据本专利技术的结构，在制造方法中在确定的温度上的限制不再是必要的。本专利技术在以下的实施例中借助附图进一步阐述。该附图示出了根据本专利技术的、被嵌入金属薄膜内的垂直的纳米晶体管的制造步骤。首先，借助激光照射将直径为200nm的孔4设置到例如为30μm厚的Al或Cu薄膜的金属薄膜1中。接着由无机材料例如Al2O3、ZnS、SiO2或有机材料例如聚苯乙烯构成的绝缘层2通过聚合物溶液的真空过滤被施加在孔4的壁上。该层2的厚度为50nm。借助已公开的薄膜工艺，接下来也在金属薄膜1的上侧和下侧上施加厚度为几个微米的绝缘层2。随后在金属薄膜1中的、被绝缘的孔4被以CuSCN填充。由此，结束了形成具有直径为100nm的、半导体性的沟道区域3。最后施加金属触点作为漏极D和源极S。本文档来自技高网...

【技术保护点】
垂直的纳米晶体管，它具有一个源极区域（Ｓ），具有一个漏极区域（Ｄ），具有一个栅极区域（Ｇ）以及具有在该源极区域（Ｓ）和该漏极区域（Ｄ）之间的一个半导体性的沟道区域（３），其中该栅极区域（Ｇ）通过一个金属薄膜（１）形成，该晶体管被这样地嵌入该金属薄膜（１），使得该栅极区域（Ｇ）和该半导体性的沟道区域（３）形成一种同轴结构并且该源极区域（Ｓ）、该半导体性的沟道区域（３）和该漏极区域（Ｄ）被设置在垂直方向上，并且该栅极区域（Ｇ）具有对该源极区域（Ｓ）、对该漏极区域（Ｄ）和对该半导体性的沟道区域（３）的电绝缘结构（２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2003-8-21 103 39 531.81.垂直的纳米晶体管，它具有一个源极区域(S)，具有一个漏极区域(D)，具有一个栅极区域(G)以及具有在该源极区域(S)和该漏极区域(D)之间的一个半导体性的沟道区域(3)，其中该栅极区域(G)通过一个金属薄膜(1)形成，该晶体管被这样地嵌入该金属薄膜(1)，使得该栅极区域(G)和该半导体性的沟道区域(3)形成一种同轴结构并且该源极区域(S)、该半导体性的沟道区域(3)和该漏极区域(D)被设置在垂直方向上，并且该栅极区域(G)具有对该源极区域(S)、对该漏极区域(D)和对该半导体性的沟道区域(3)的电绝缘结构(2)。2.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，该半导体性的沟道区域(3)被圆柱状地构造。3.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，该形成该垂直的栅极区域(G)的金属薄膜(1)的厚度小于100μm，优选的是5至20μm。4.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，该半导体性的沟道区域(3)的直径为几十至几百纳米。5.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，所述在栅极区域(G)和半导体性的沟道区域(3)之间的电绝缘结构(2)的厚度为几十至几百纳米。6.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，在该金属薄膜(1)的上侧和下侧上的绝缘层(2)的厚度为几个微米。7.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，该半导体性的沟道区域(3)的材料是CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或一种另外的化合物半导体。8.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，用于该源极区域(S)和该漏极区域(D)的材料是Au或Ag或Cu或Ni或Al。9.根据权利要求1的晶体管，其特征在于，该源极区域(S)和该漏极区域(D)被点状地构造。10.存储器结构，在该存储器结构中在一个金属薄膜中并排设置了按照前述权利要求至少之一的多个垂直的纳米晶体管。11.用于制造根据权利要求1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颉，玛尔塔克里斯蒂娜卢克斯施泰纳，
申请(专利权)人：哈恩迈特纳研究所柏林有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]