專利名稱：垂直的納米晶體管,其制造方法和存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直的納米晶體管，用于其制造的一種方法以及一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
在DE-OS 101 42 913中描述了一種良好經(jīng)受住彎曲、剪切或拉伸的機(jī)械負(fù)荷的晶體管構(gòu)造，其中，在由具有位于其間的金屬層的兩個(gè)塑料薄膜構(gòu)成的薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)(Folienverbundes)的微孔中，半導(dǎo)體材料被垂直地設(shè)置。該半導(dǎo)體材料在薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)的上側(cè)和下側(cè)設(shè)置有金屬的觸點(diǎn)。然而，在此將金屬層施加(Aufbringen)到塑料薄膜上不能夠簡(jiǎn)單地被控制；此外該用于制造這種垂直晶體管構(gòu)造的方法包含許多單個(gè)的工藝步驟。
在US 2002/0001905中描述的垂直的納米晶體管在其制造中也是昂貴并且復(fù)雜的，因?yàn)槭紫仍诓蝗犴g的(flexibel)、昂貴的、半導(dǎo)體襯底上施加一個(gè)源極區(qū)并且在其上施加一個(gè)絕緣層。在絕緣層(Al2O3或Si)中布置一些孔在nm范圍的孔，并且將垂直地定向的碳納米管放入這些孔中。柵極區(qū)域被在絕緣層上圍繞碳納米管布置，該區(qū)域被以不導(dǎo)電的材料填滿直到納米管的蓋面。該柵極區(qū)域圍繞納米管的構(gòu)造以及在填充期間保持這些納米管的相同直徑被證實(shí)是非常困難的。這可以導(dǎo)致這樣的后果出現(xiàn)由于分別所屬的納米管不同的直徑而也具有不同的特性的垂直的晶體管構(gòu)造。
由此本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種垂直的納米晶體管，它良好地經(jīng)受住機(jī)械負(fù)荷并且在其制造中不像迄今的已知現(xiàn)有技術(shù)那么昂貴。此外還應(yīng)該提出制造方法以及一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明被這樣解決，即提出一種垂直的納米晶體管，它具有一個(gè)源極區(qū)域、一個(gè)漏極區(qū)域、一個(gè)柵極區(qū)域以及位于源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間的半導(dǎo)體性的(halbleitend)溝道區(qū)域，其中柵極區(qū)域通過(guò)金屬薄膜形成，晶體管被這樣地嵌入該薄膜中，即柵極區(qū)域和半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域形成一個(gè)同軸結(jié)構(gòu)，并且源極區(qū)域、半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域和漏極區(qū)域被設(shè)置在垂直方向上，并且，該柵極區(qū)域具有對(duì)該源極區(qū)域、對(duì)該漏極區(qū)域以及對(duì)該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域的電絕緣結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中，非常薄的金屬薄膜形成了柵極區(qū)域。省略了困難地將金屬層施加到塑料薄膜上；此外單個(gè)的薄膜不必像在提及的解決方案中那樣被連接成為薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)。為待形成的同軸結(jié)構(gòu)而被設(shè)置入金屬薄膜中的孔的密度非常高。
在本發(fā)明的實(shí)施形式中考慮，半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域被圓柱狀地構(gòu)造。半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域的直徑為幾十至幾百納米。半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域的材料是CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或一種另外的化合物半導(dǎo)體。
形成垂直的柵極區(qū)域的金屬薄膜的厚度小于100μm，優(yōu)選的是5至20μm。與塑料薄膜相比，金屬薄膜在它們的高度上更均勻，由此在小的厚度情況下保證了被設(shè)置入的孔也實(shí)際上穿過(guò)薄膜。此外根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造通過(guò)非常薄的金屬薄膜對(duì)于機(jī)械負(fù)荷抵抗力非常強(qiáng)。
一種另外的實(shí)施形式考慮，在溝道區(qū)域中的電絕緣結(jié)構(gòu)的厚度為幾個(gè)至幾百納米。在金屬薄膜的上側(cè)和下側(cè)上的絕緣層厚度為幾個(gè)微米。絕緣層可以通過(guò)薄膜技術(shù)的已公開(kāi)的方法被施加。
考慮Au或Ag或Cu或Ni或Al作為用于源極區(qū)域和漏極區(qū)域的材料。源極區(qū)域和漏極區(qū)域可以點(diǎn)狀地被構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案還包括存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中在一個(gè)金屬薄膜中并排布置了多個(gè)具有在權(quán)利要求1中所描述的特征的垂直的納米晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的用于制造垂直的納米晶體管的方法，根據(jù)權(quán)利要求1包含至少這些工藝步驟在形成晶體管的柵極區(qū)域的薄金屬薄膜中產(chǎn)生一些孔，用于構(gòu)造溝道區(qū)域；將絕緣材料設(shè)置在這些孔的壁上；將絕緣材料施加在金屬薄膜的上側(cè)和下側(cè)上；將半導(dǎo)體性的材料設(shè)置到被絕緣的孔中以形成半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域；施加觸點(diǎn)以形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施形式中考慮，借助聚焦的離子束或借助激光束在金屬薄膜中產(chǎn)生孔。
絕緣材料借助薄膜技術(shù)或借助聚合物溶液的真空過(guò)濾被施加在孔這些的壁上以及被施加在金屬薄膜的上側(cè)和下側(cè)上。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施形式中考慮，半導(dǎo)體材料-其中可以使用CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或另外的一種化合物半導(dǎo)體-借助電化學(xué)浴沉積(elektrochemischer Badabscheidung)或化學(xué)沉積或借助ILGAR方法被設(shè)置到金屬薄膜的被絕緣的這些孔中。
用于根據(jù)本發(fā)明的垂直的納米晶體管結(jié)構(gòu)的制造方法簡(jiǎn)單并且適應(yīng)于已公開(kāi)的薄膜技術(shù)。基于根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在制造方法中在確定的溫度上的限制不再是必要的。
本發(fā)明在以下的實(shí)施例中借助附圖
進(jìn)一步闡述。
該附圖示出了根據(jù)本發(fā)明的、被嵌入金屬薄膜內(nèi)的垂直的納米晶體管的制造步驟。
首先，借助激光照射將直徑為200nm的孔4設(shè)置到例如為30μm厚的Al或Cu薄膜的金屬薄膜1中。接著由無(wú)機(jī)材料例如Al2O3、ZnS、SiO2或有機(jī)材料例如聚苯乙烯構(gòu)成的絕緣層2通過(guò)聚合物溶液的真空過(guò)濾被施加在孔4的壁上。該層2的厚度為50nm。借助已公開(kāi)的薄膜工藝，接下來(lái)也在金屬薄膜1的上側(cè)和下側(cè)上施加厚度為幾個(gè)微米的絕緣層2。隨后在金屬薄膜1中的、被絕緣的孔4被以CuSCN填充。由此，結(jié)束了形成具有直徑為100nm的、半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域3。最后施加金屬觸點(diǎn)作為漏極D和源極S。
權(quán)利要求
1.垂直的納米晶體管，它具有一個(gè)源極區(qū)域(S)，具有一個(gè)漏極區(qū)域(D)，具有一個(gè)柵極區(qū)域(G)以及具有在該源極區(qū)域(S)和該漏極區(qū)域(D)之間的一個(gè)半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)，其中該柵極區(qū)域(G)通過(guò)一個(gè)金屬薄膜(1)形成，該晶體管被這樣地嵌入該金屬薄膜(1)，使得該柵極區(qū)域(G)和該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)形成一種同軸結(jié)構(gòu)并且該源極區(qū)域(S)、該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)和該漏極區(qū)域(D)被設(shè)置在垂直方向上，并且該柵極區(qū)域(G)具有對(duì)該源極區(qū)域(S)、對(duì)該漏極區(qū)域(D)和對(duì)該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)的電絕緣結(jié)構(gòu)(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)被圓柱狀地構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，該形成該垂直的柵極區(qū)域(G)的金屬薄膜(1)的厚度小于100μm，優(yōu)選的是5至20μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)的直徑為幾十至幾百納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，所述在柵極區(qū)域(G)和半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)之間的電絕緣結(jié)構(gòu)(2)的厚度為幾十至幾百納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，在該金屬薄膜(1)的上側(cè)和下側(cè)上的絕緣層(2)的厚度為幾個(gè)微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)的材料是CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或一種另外的化合物半導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，用于該源極區(qū)域(S)和該漏極區(qū)域(D)的材料是Au或Ag或Cu或Ni或Al。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體管，其特征在于，該源極區(qū)域(S)和該漏極區(qū)域(D)被點(diǎn)狀地構(gòu)造。
10.存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，在該存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中在一個(gè)金屬薄膜中并排設(shè)置了按照前述權(quán)利要求至少之一的多個(gè)垂直的納米晶體管。
11.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1的垂直的納米晶體管的方法，包括至少這些方法步驟—在一個(gè)形成該晶體管的柵極區(qū)域(G)的薄的金屬薄膜(1)內(nèi)產(chǎn)生一些孔(4)，用于構(gòu)造該溝道區(qū)域(3)，—將絕緣材料設(shè)置在這些孔(4)的壁上，—將絕緣材料施加在該金屬薄膜(1)的上側(cè)和下側(cè)上，—將半導(dǎo)體性的材料設(shè)置到這些被絕緣的孔(4)中，用于形成該半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)，—施加觸點(diǎn)，用于構(gòu)造該源極區(qū)域(S)和該漏極區(qū)域(D)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，借助聚焦的離子束在該金屬薄膜(1)中產(chǎn)生這些孔(4)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，借助激光束在該金屬薄膜(1)中產(chǎn)生這些孔(4)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，借助薄膜工藝將該絕緣材料施加到該金屬薄膜(1)的上側(cè)和下側(cè)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，借助聚合物溶液的真空過(guò)濾將該絕緣材料施加到這些孔(4)的壁上以及施加到該金屬薄膜(1)的上側(cè)和下側(cè)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，借助電化學(xué)沉積將該絕緣材料施加到這些孔(4)的壁上以及施加到該金屬薄膜(1)的上側(cè)和下側(cè)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，借助化學(xué)沉積將該絕緣材料施加到這些孔(4)的壁上以及施加到該金屬薄膜(1)的上側(cè)和下側(cè)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，使用CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或一種另外的化合物半導(dǎo)體作為用于半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域(3)的材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，通過(guò)電化學(xué)浴沉積將該半導(dǎo)體材料設(shè)置到這些被絕緣的孔(4)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，通過(guò)化學(xué)沉積將該半導(dǎo)體材料設(shè)置到這些被絕緣的孔(4)中。
21.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，通過(guò)ILGAR方法將這些半導(dǎo)體材料設(shè)置到這些被絕緣的孔(4)中。
22.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，使用Au或Ag或Cu或Ni或Al作為用于該源極區(qū)域和該漏極區(qū)域的材料。
全文摘要
本發(fā)明應(yīng)該提出一種垂直的納米晶體管，它良好地經(jīng)受住機(jī)械負(fù)荷并且在其制造中不像迄今的已知現(xiàn)有技術(shù)那么昂貴。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)這種方法解決，即提出一種垂直的納米晶體管，它具有一個(gè)源極區(qū)域、一個(gè)漏極區(qū)域、一個(gè)柵極區(qū)域以及位于源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間的有半導(dǎo)體特性的溝道區(qū)域，其中柵極區(qū)域通過(guò)金屬薄膜形成，晶體管被這樣地嵌入該薄膜，使得柵極區(qū)域和半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域形成一個(gè)同軸結(jié)構(gòu)，并且源極區(qū)域、半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域和漏極區(qū)域被設(shè)置在垂直方向上，并且柵極區(qū)域?qū)υ礃O區(qū)域、對(duì)漏極區(qū)域以及對(duì)半導(dǎo)體性的溝道區(qū)域具有電絕緣結(jié)構(gòu)。還提出了用于制造這種晶體管的方法，以及一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1839482SQ200480024010
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者陳頡, 瑪爾塔·克里斯蒂娜·盧克斯－施泰納 申請(qǐng)人:哈恩-邁特納研究所柏林有限公司