[发明专利]在以纳米线为基础的电子装置中用于栅极构造和改进触点的方法、系统和设备

说明书

技术领域

本发明涉及以纳米线为基础的电子装置中的栅极构造(gatingconfiguration)。

背景技术

在研发低成本电子装置中，特别是在研发低成本、大面积电子装置中，在工业上存在着很多关注。这些大面积电子装置的获得(或可行性)可以在从民用到军用的各种技术领域中产生根本性的变化。对于这些装置的示范性应用包括用于有源矩阵液晶显示器(LCD)和其它类型的矩阵显示器的驱动电路、智能图书馆、信用卡、用于智能定价的射频识别标签以及存货标签、安全检查/监视或高速公路交通监测系统、大面积传感器阵列，等。

因此，需要的是更高性能的导体材料或半导体材料，以及用于生产低成本、高性能电子装置和构件的方法和系统。

而且，需要的是只需要很低加工温度就可以应用到塑料和其它衬底上的高性能半导体器件，例如薄膜晶体管(TFT)。

发明内容

本发明描述了用于形成高性能电子装置的方法、系统和设备。例如，本发明描述了用于具有改进的栅极结构的半导体器件的方法、系统和设备。

在本发明的一个方面，电子装置包括一根或更多纳米线。栅极触点(gate contact)沿纳米线的长度的至少一部分定位。电解质材料层处于栅极触点和纳米线之间。源极触点和漏极触点形成有纳米线。源极触点和/或漏极触点的至少一部分沿纳米线的长度与栅极触点重叠。

在本发明的另一方面，描述了具有双栅极结构的电子装置。在一个方面，双栅极结构包括前栅极和后栅极结构。

在再一方面，所述双栅极结构是非对称的。

在再一方面，描述了具有环绕纳米线的栅极结构的电子装置。

在一个方面，电子装置包括纳米线，所述纳米线具有由绝缘壳层围绕的半导体芯部。环形第一栅极区沿纳米线的长度的一部分围绕纳米线。第二栅极区沿纳米的长度定位在纳米线与支撑衬底之间。源极触点和漏极触点在半导体芯部的各个露出部分处连接到纳米线的半导体芯部。

在本发明的再一方面，描述了用于制造这些电子装置的方法。

根据本发明的诸方面，具有改进的栅极结构的纳米线、纳米杆、纳米微粒、纳米带、和纳米管构造以及薄膜使得可以进行很多新的应用。在诸方面，这些包括：将微型电子装置从单晶体衬底移动到玻璃和塑料衬底；在装置级上集成大电子装置、微型电子装置和纳米电子装置；以及在单个衬底上集成不同的半导体材料。本发明的这些方面影响了现有应用的很宽的范围，从平板显示器到图像传感器阵列，并使得整个新范围的通用的柔性的、耐磨的、可任意处理的用于计算、存储和通信的电子装置、闪速存储器装置、打印装置等得以实现。

通过下面对本发明的详细描述，这些和其它目的、优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在此并入并形成说明书的一部分的附图图示说明了本发明，且与描述一起，进一步用于解释本发明的原理和使得本领域普通技术人员做出本发明和使用本发明。

图1显示了在衬底上的以纳米线为基础的示例电子装置；

图2A和2B显示了根据本发明实施例的、具有重叠的栅极结构的以纳米线为基础的示例电子装置；

图3显示了跨越纳米线的长度的一部分的栅极触点；

图4显示了根据本发明实施例的、具有双栅极的电子装置；

图5和6显示了根据本发明实施例的、图2A和2B中的以纳米线为基础的电子装置的示例操作；

图7A显示了根据本发明的示例实施例的、图2B中的以纳米线为基础的电子装置的端视图；

图7B显示了根据本发明实施例的、包括芯部壳纳米线的电子装置；

图7C显示了根据本发明的示例实施例的、图7B中的以纳米线为基础的电子装置的侧横截面图；

图7D和7E显示了根据本发明的示例实施例的、包括多根纳米线的电子装置的端视图；

图8显示了提供用于制造根据本发明的示例实施例的、如图2A和2B中所示的电子装置的示例步骤的流程图；

图9显示了根据本发明示例实施例的、具有示范性非对称双栅极构造的电子装置的横截面图；

图10显示了提供用于制造根据本发明的示例实施例的、如图9中所示的电子装置的示例步骤的流程图；

图11至21显示了根据本发明的实施例的、在示范性制造过程中的、图9中的电子装置的各种视图；

图22显示了根据本发明示例实施例的、具有多根纳米线的电子装置，所述多根纳米线每一根具有非对称双栅极构造；

图23显示了用于根据本发明示例实施例的、具有非对称栅极结构的电子装置的仿真结果的曲线图；和