碳纳米管肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳纳米管肖特基二极管及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管肖特基二极管及其制备方法


[0001]本专利技术具体涉及一种碳纳米管肖特基二极管结构及其制备方法，属于半导体集成

。

技术介绍

[0002]太赫兹技术近年来展示出了广阔应用前景和价值，而肖特基二极管具有强非线性
、
速度快
、
开关损耗小
、
常温工作及容易系统集成等特点，可以实现高频信号的倍频或混频，从而获得性能优良的太赫兹信号源和信号检测器
。
在此基础上可以进一步实现太赫兹信号发射和接收系统，是太赫兹技术中的关键器件，截止频率达到太赫兹频段的肖特基二极管可以应用于太赫兹通信和雷达系统
、
太赫兹测量仪器以及天文观测等领域当中
。
[0003]但是，随着频率的增高，传统的电子器件存在严重的传输损耗，同时信号传输范围变窄，发射功率减小，柔性衬底兼容性不佳以及成本增加等问题，所以需要发展新材料新结构的高性能射频电子器件来满足上述应用需求
。
碳纳米管作为一种迁移率极高的低维纳米材料，具有高载流子迁移率
、
极低的本征电容
、
超高热导率等一系列优点，可以使器件具有更高的性能和更低的功耗，是太赫兹器件沟道材料的最理想选择之一
。
因此，本专利技术提供了一种碳纳米管
T
型阳极肖特基二极管结构及其制备方法，以拓展碳基集成电路在太赫兹领域的应用潜力
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，利用
T
型阳极电极结构来提高碳基肖特基二极管的频率特性，并采用自对准工艺简化器件制备流程，拓展碳基集成电路在太赫兹领域的应用潜力
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供一种碳纳米管肖特基二极管，包括衬底介质层
、
碳纳米管有源层
、T
型阳极电极
、
自对准阴极电极，所述碳纳米管有源层置在所述衬底介质层之上；所述
T
型阳极电极置在所述碳纳米管有源层之上；所述自对准阴极电极置在所述碳纳米管有源层之上，并形成于所述
T
型阳极电极的两侧
。
[0006]其中，所述碳纳米管有源层为半导体型碳纳米管，其排列方式包括随机排列碳纳米管网络和
/
或定向排列碳纳米管阵列
。
[0007]其中，所述
T
型阳极电极包括底部和顶部，所述底部的宽度大于所述顶部的宽度，所述
T
型阳极电极的下表面与所述碳纳米管有源层接触并与之形成肖特基接触
。
[0008]其中，所述自对准阴极电极形成于所述
T
型阳极电极的两侧，所述自对准阴极的厚度低于所述
T
型阳极电极的底部的厚度，所述自对准阴极的下表面与所述碳纳米管有源层接触并与之形成欧姆接触
。
[0009]其中，所述
T
型阳极电极包括
T
型阳极电极肖特基接触层与
T
型阳极电极金属导电层，所述自对准阴极电极包括自对准阴极电极欧姆接触层和自对准阴极电极金属导电层
。
[0010]其中，
N
型肖特基二极管选取功函数小于
4.5
电子伏特的金属或者合金作为所述自对准阴极电极的
N
型欧姆接触层，
P
型肖特基二极管选取功函数大于
4.5
电子伏特的金属或
者合金作为所述自对准阴极电极的
P
型欧姆接触层
。
[0011]其中，所述衬底介质层包括绝缘介质，其材料成份包括但不限于氧化硅
、
碳掺杂氧化硅
、
氮化硅
、
氮化硼
、
聚酰亚胺
、BCB
树脂中的一种或者它们的任意组合
。
[0012]其中，所述
T
型阳极电极金属导电层和自对准阴极电极金属导电层，其的材料成份包括但不限于钨
、
钼
、
铜
、
钴
、
镍
、
铝
、
金中的一种或者它们的任意组合
。
[0013]其中，所述
T
型阳极电极肖特基接触层，其的材料成份包括但不限于钛
、
钨
、
钼
、
铜
、
钴
、
镍中的一种或者它们的任意组合
。
[0014]其中，所述自对准阴极电极的
P
型欧姆接触层，其的材料成份包括但不限于钯
、
铑
、
铂
、
金
、
镍中的一种或者它们的任意组合
。
[0015]其中，所述自对准阴极电极的
N
型欧姆接触层，其的材料成份包括但不限于钪
、
钇
、
铝
、
钛
、
铪
、
锆中的一种或者它们的任意组合
。
[0016]本专利技术还提供一种碳纳米管肖特基二极管的制备方法，包括如下步骤：
[0017]步骤1：在衬底介质层上生长一层金属牺牲层；
[0018]步骤2：利用电子束曝光在所述衬底介质层上曝光出有源区轮廓；
[0019]步骤3：湿法刻蚀曝光区域的金属牺牲层；
[0020]步骤4：干法刻蚀曝光区域的碳纳米管有源层；
[0021]步骤5：利用三层电子束胶曝光出
T
型阳极电极凹槽结构；
[0022]步骤6：湿法刻蚀曝光区域的金属牺牲层；
[0023]步骤7：沉积肖特基接触层与金属导电层形成所述
T
型阳极电极的
T
型阳极电极肖特基接触层与
T
型阳极电极金属导电层；
[0024]步骤8：利用电子束曝光在衬底介质层上曝光自对准阴极电极区域；
[0025]步骤9：湿法刻蚀曝光的自对准阴极电极区域的金属牺牲层；
[0026]步骤
10
：沉积欧姆接触层与金属导电层形成所述自对准阴极电极的自对准阴极电极欧姆接触层和自对准阴极电极金属导电层
。
[0027]本专利技术的优点和技术效果如下：
[0028]本专利技术采用
T
型阳极结构制备碳纳米管肖特基二极管用以提供短的阳极长度和低的阳极电阻，能够有效降低阳极寄生电阻
、
电容等寄生参数，从而提高肖特基二极管的频率特性
。
与常规碳纳米管肖特基二极管相比，本专利技术提供的碳纳米管
T
型阳极肖特基二极管能有效提高其频率特性，使之在太赫兹领域具有一定的应用前景
。
并且，为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳纳米管肖特基二极管，其特征在于，所述碳纳米管肖特基二极管包括衬底介质层
、
碳纳米管有源层
、T
型阳极电极
、
自对准阴极电极，所述碳纳米管有源层置在所述衬底介质层之上；所述
T
型阳极电极置在所述碳纳米管有源层之上；所述自对准阴极电极置在所述碳纳米管有源层之上，并形成于所述
T
型阳极电极的两侧
。2.
如权利要求1所述的碳纳米管肖特基二极管，其特征在于，所述碳纳米管有源层为半导体型碳纳米管，其排列方式包括随机排列碳纳米管网络和
/
或定向排列碳纳米管阵列
。3.
如权利要求1所述的碳纳米管肖特基二极管，其特征在于，所述
T
型阳极电极包括底部和顶部，所述底部的宽度大于所述顶部的宽度，所述
T
型阳极电极的下表面与所述碳纳米管有源层接触并与之形成肖特基接触
。4.
如权利要求1‑3中任一所述的碳纳米管肖特基二极管，其特征在于，所述自对准阴极电极形成于所述
T
型阳极电极的两侧，所述自对准阴极的厚度低于所述
T
型阳极电极的底部的厚度，所述自对准阴极的下表面与所述碳纳米管有源层接触并与之形成欧姆接触
。5.
如权利要求1所述的碳纳米管肖特基二极管，其特征在于，所述
T
型阳极电极包括
T
型阳极电极肖特基接触层与
T
型阳极电极金属导电层，所述自对准阴极电极包括自对准阴极电极欧姆接触层和自对准阴极电极金属导电层
。6.
如权利要求5所述的碳纳米管肖特基二极管，其特征在于，
N
型肖特基二极管选取功函数小于
4.5
电子伏特的金属或者合金作为所述自对准阴极电极的
N
型欧姆接触层，
P
型肖特基二极管选取功函数大于
4.5
电子伏特的金属或者合金作为所述自对准阴极电极的
P
型欧姆接触层
。7.
如权利要求1所述的碳纳米管肖特基二极管，其特征在于，所述衬底介质层包括绝缘介质，其材料成份包括但不限于氧化硅
、
碳掺杂氧化硅
、
氮化硅
、
氮化硼
、
聚酰亚胺
、BCB
树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪刚，吴俊宏，张志勇，彭练矛，
申请(专利权)人：北京元芯碳基集成电路研究院北京华碳元芯电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：