專利名稱：垂直的納米晶體管,其制造方法和存儲器結構的制作方法
技術領域：
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器結構。
在DE-OS 101 42 913中描述了一種良好經受住彎曲、剪切或拉伸的機械負荷的晶體管構造，其中，在由具有位于其間的金屬層的兩個塑料薄膜構成的薄膜復合結構(Folienverbundes)的微孔中，半導體材料被垂直地設置。該半導體材料在薄膜復合結構的上側和下側設置有金屬的觸點。然而，在此將金屬層施加(Aufbringen)到塑料薄膜上不能夠簡單地被控制；此外該用于制造這種垂直晶體管構造的方法包含許多單個的工藝步驟。
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雜的，因為首先在不柔韌的(flexibel)、昂貴的、半導體襯底上施加一個源極區(qū)并且在其上施加一個絕緣層。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)域圍繞納米管的構造以及在填充期間保持這些納米管的相同直徑被證實是非常困難的。這可以導致這樣的后果出現(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造。
由此本發(fā)明的任務在于，提出一種垂直的納米晶體管，它良好地經受住機械負荷并且在其制造中不像迄今的已知現(xiàn)有技術那么昂貴。此外還應該提出制造方法以及一種存儲器結構。
該任務根據本發(fā)明被這樣解決，即提出一種垂直的納米晶體管，它具有一個源極區(qū)域、一個漏極區(qū)域、一個柵極區(qū)域以及位于源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間的半導體性的(halbleitend)溝道區(qū)域，其中柵極區(qū)域通過金屬薄膜形成，晶體管被這樣地嵌入該薄膜中，即柵極區(qū)域和半導體性的溝道區(qū)域形成一個同軸結構，并且源極區(qū)域、半導體性的溝道區(qū)域和漏極區(qū)域被設置在垂直方向上，并且，該柵極區(qū)域具有對該源極區(qū)域、對該漏極區(qū)域以及對該半導體性的溝道區(qū)域的電絕緣結構。
在根據本發(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合結構。為待形成的同軸結構而被設置入金屬薄膜中的孔的密度非常高。
在本發(fā)明的實施形式中考慮，半導體性的溝道區(qū)域被圓柱狀地構造。半導體性的溝道區(qū)域的直徑為幾十至幾百納米。半導體性的溝道區(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置入的孔也實際上穿過薄膜。此外根據本發(fā)明的構造通過非常薄的金屬薄膜對于機械負荷抵抗力非常強。
一種另外的實施形式考慮，在溝道區(qū)域中的電絕緣結構的厚度為幾個至幾百納米。在金屬薄膜的上側和下側上的絕緣層厚度為幾個微米。絕緣層可以通過薄膜技術的已公開的方法被施加。
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)域可以點狀地被構造。
根據本發(fā)明的解決方案還包括存儲器結構，在該結構中在一個金屬薄膜中并排布置了多個具有在權利要求1中所描述的特征的垂直的納米晶體管。
根據本發(fā)明的用于制造垂直的納米晶體管的方法，根據權利要求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生一些孔，用于構造溝道區(qū)域；將絕緣材料設置在這些孔的壁上；將絕緣材料施加在金屬薄膜的上側和下側上；將半導體性的材料設置到被絕緣的孔中以形成半導體性的溝道區(qū)域；施加觸點以形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域。
在根據本發(fā)明的方法的實施形式中考慮，借助聚焦的離子束或借助激光束在金屬薄膜中產生孔。
絕緣材料借助薄膜技術或借助聚合物溶液的真空過濾被施加在孔這些的壁上以及被施加在金屬薄膜的上側和下側上。
在本發(fā)明的另一種實施形式中考慮，半導體材料-其中可以使用CuSCN或TiO2或PbS或ZnO或另外的一種化合物半導體-借助電化學浴沉積(elektrochemischer Badabscheidung)或化學沉積或借助ILGAR方法被設置到金屬薄膜的被絕緣的這些孔中。
用于根據本發(fā)明的垂直的納米晶體管結構的制造方法簡單并且適應于已公開的薄膜技術?；诟鶕景l(fā)明的結構，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)明在以下的實施例中借助附圖
進一步闡述。
該附圖示出了根據本發(fā)明的、被嵌入金屬薄膜內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設置到例如為30μm厚的Al或Cu薄膜的金屬薄膜1中。接著由無機材料例如Al2O3、ZnS、SiO2或有機材料例如聚苯乙烯構成的絕緣層2通過聚合物溶液的真空過濾被施加在孔4的壁上。該層2的厚度為50nm。借助已公開的薄膜工藝，接下來也在金屬薄膜1的上側和下側上施加厚度為幾個微米的絕緣層2。隨后在金屬薄膜1中的、被絕緣的孔4被以CuSCN填充。由此，結束了形成具有直徑為100nm的、半導體性的溝道區(qū)域3。最后施加金屬觸點作為漏極D和源極S。
權利要求
1.垂直的納米晶體管，它具有一個源極區(qū)域(S)，具有一個漏極區(qū)域(D)，具有一個柵極區(qū)域(G)以及具有在該源極區(qū)域(S)和該漏極區(qū)域(D)之間的一個半導體性的溝道區(qū)域(3)，其中該柵極區(qū)域(G)通過一個金屬薄膜(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)和該半導體性的溝道區(qū)域(3)形成一種同軸結構并且該源極區(qū)域(S)、該半導體性的溝道區(qū)域(3)和該漏極區(qū)域(D)被設置在垂直方向上，并且該柵極區(qū)域(G)具有對該源極區(qū)域(S)、對該漏極區(qū)域(D)和對該半導體性的溝道區(qū)域(3)的電絕緣結構(2)。
2.根據權利要求1的晶體管，其特征在于，該半導體性的溝道區(qū)域(3)被圓柱狀地構造。
3.根據權利要求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.根據權利要求1的晶體管，其特征在于，該半導體性的溝道區(qū)域(3)的直徑為幾十至幾百納米。
5.根據權利要求1的晶體管，其特征在于，所述在柵極區(qū)域(G)和半導體性的溝道區(qū)域(3)之間的電絕緣結構(2)的厚度為幾十至幾百納米。
6.根據權利要求1的晶體管，其特征在于，在該金屬薄膜(1)的上側和下側上的絕緣層(2)的厚度為幾個微米。
7.根據權利要求1的晶體管，其特征在于，該半導體性的溝道區(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體。
8.根據權利要求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.根據權利要求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)被點狀地構造。
10.存儲器結構，在該存儲器結構中在一個金屬薄膜中并排設置了按照前述權利要求至少之一的多個垂直的納米晶體管。
11.用于制造根據權利要求1的垂直的納米晶體管的方法，包括至少這些方法步驟—在一個形成該晶體管的柵極區(qū)域(G)的薄的金屬薄膜(1)內產生一些孔(4)，用于構造該溝道區(qū)域(3)，—將絕緣材料設置在這些孔(4)的壁上，—將絕緣材料施加在該金屬薄膜(1)的上側和下側上，—將半導體性的材料設置到這些被絕緣的孔(4)中，用于形成該半導體性的溝道區(qū)域(3)，—施加觸點，用于構造該源極區(qū)域(S)和該漏極區(qū)域(D)。
12.根據權利要求11的方法，其特征在于，借助聚焦的離子束在該金屬薄膜(1)中產生這些孔(4)。
13.根據權利要求11的方法，其特征在于，借助激光束在該金屬薄膜(1)中產生這些孔(4)。
14.根據權利要求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)的上側和下側上。
15.根據權利要求11的方法，其特征在于，借助聚合物溶液的真空過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)的上側和下側上。
16.根據權利要求11的方法，其特征在于，借助電化學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)的上側和下側上。
17.根據權利要求11的方法，其特征在于，借助化學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)的上側和下側上。
18.根據權利要求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體作為用于半導體性的溝道區(qū)域(3)的材料。
19.根據權利要求11的方法，其特征在于，通過電化學浴沉積將該半導體材料設置到這些被絕緣的孔(4)中。
20.根據權利要求11的方法，其特征在于，通過化學沉積將該半導體材料設置到這些被絕緣的孔(4)中。
21.根據權利要求11的方法，其特征在于，通過ILGAR方法將這些半導體材料設置到這些被絕緣的孔(4)中。
22.根據權利要求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)明應該提出一種垂直的納米晶體管，它良好地經受住機械負荷并且在其制造中不像迄今的已知現(xiàn)有技術那么昂貴。該任務根據本發(fā)明通過這種方法解決，即提出一種垂直的納米晶體管，它具有一個源極區(qū)域、一個漏極區(qū)域、一個柵極區(qū)域以及位于源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間的有半導體特性的溝道區(qū)域，其中柵極區(qū)域通過金屬薄膜形成，晶體管被這樣地嵌入該薄膜，使得柵極區(qū)域和半導體性的溝道區(qū)域形成一個同軸結構，并且源極區(qū)域、半導體性的溝道區(qū)域和漏極區(qū)域被設置在垂直方向上，并且柵極區(qū)域對源極區(qū)域、對漏極區(qū)域以及對半導體性的溝道區(qū)域具有電絕緣結構。還提出了用于制造這種晶體管的方法，以及一種存儲器結構。
文檔編號H01L21/336GK1839482SQ200480024010
公開日2006年9月27日 申請日期2004年8月16日 優(yōu)先權日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 申請人:哈恩-邁特納研究所柏林有限公司