[发明专利]具有局部化底栅和栅极电介质的石墨烯或碳纳米管器件

权利要求书

1.一种晶体管器件，包括：

基底；

基底上的绝缘体；

嵌入所述绝缘体的局部底栅，其中所述底栅的顶表面与所述绝缘体的表面基本共面；

所述底栅上的局部栅极电介质；

位于所述局部栅极电介质的至少一部分之上的碳基纳米结构材料，其中所述碳基纳米结构材料的一部分用作所述器件的沟道；以及

在所述沟道的相对两侧上与所述碳基纳米结构材料的一个或多个部分接触并用作所述器件的源区和漏区的导电源极和漏极接触部。

2.如权利要求1所述的器件，其中所述碳基纳米结构材料包括石墨烯或碳纳米管层。

3.如权利要求1所述的器件，其中所述绝缘体包括二氧化硅。

4.如权利要求1所述的器件，其中所述局部底栅包括从由掺杂多晶硅、掺杂单晶硅、至少一种金属和导电材料的分层堆叠组成的组中选出的导电材料。

5.如权利要求4所述的器件，其中所述局部底栅包括钯，并且所述局部栅极电介质包括氧化钛。

6.如权利要求1所述的器件，其中所述局部栅极电介质包括从由绝缘氧化物、绝缘氮化物、绝缘氧氮化物以及在分层结构中包括至少一种前述材料的组合所组成的组中选出的材料。

7.如权利要求6所述的器件，其中所述局部栅极电介质包括二氧化硅。

8.如权利要求1所述的器件，还包括：

在所述局部栅极电介质上和所述绝缘体的至少一部分上的毯状栅极电介质。

9.如权利要求8所述的器件，其中所述局部栅极电介质包括二氧化硅，所述毯状栅极电介质包括金属氧化物。

10.一种制造晶体管器件的方法，包括如下步骤：

提供其上具有绝缘体的基底；

在所述绝缘体内的沟槽中形成局部底栅；

在所述底栅上形成局部栅极电介质；

在所述局部栅极电介质的至少一部分之上形成碳基纳米结构材料，其中所述碳基纳米结构材料的一部分用作所述器件的沟道；以及

在所述沟道的相对两侧上形成与所述碳基纳米结构材料的一个或多个部分接触并用作所述器件的源区和漏区的导电源极和漏极接触部。

11.如权利要求10所述的方法，还包括如下步骤：

通过图案化的抗蚀剂层蚀刻所述绝缘体内的所述沟槽。

12.如权利要求11所述的方法，其中在所述沟槽中形成所述底栅的步骤包括如下步骤：

将栅极材料毯状沉积到所述图案化的抗蚀剂层上和所述沟槽内；以及

移除所述图案化的抗蚀剂层和所述沟槽外的所述栅极材料。

13.如权利要求10所述的方法，其中在所述底栅上形成所述局部栅极电介质的步骤包括如下步骤：

氧化所述底栅的上部以形成氧化物电介质。

14.如权利要求11所述的方法，还包括如下步骤：

将栅极材料毯状沉积到所述图案化的抗蚀剂层上和所述沟槽内；

将栅极电介质材料毯状沉积到所述栅极材料上；以及

连同所述栅极材料和所述栅极电介质材料在所述沟槽外的部分一并移除所述图案化的抗蚀剂层。

15.如权利要求10所述的方法，还包括如下步骤：

在所述局部栅极电介质上和所述绝缘体的至少一部分上形成毯状栅极电介质。

16.一种制造晶体管器件的方法，包括如下步骤：

提供在绝缘层上具有导电材料层的晶片；

在所述晶片内形成空腔以隔离所述导电材料的一个或多个部分，其中所述导电材料的隔离部分用作所述器件的局部底栅；

用电介质填充所述空腔；

在所述底栅上形成栅极电介质；

在所述栅极电介质的至少一部分之上形成碳基纳米结构材料，其中所述碳基纳米结构材料的一部分用作所述器件的沟道；以及

在所述沟道的相对两侧上形成与所述碳基纳米结构材料的一个或多个部分接触并用作所述器件的源区和漏区的导电源极和漏极接触部。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述导电材料层包括绝缘体上单晶半导体层，所述绝缘层包括埋入氧化物。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述导电材料层包括掺杂的多晶硅。