[发明专利]一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法

说明书

本发明涉及一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法，全包围栅极突触晶体管包括有源层、绝缘层、栅电极、源电极和漏电极；所述有源层为圆柱体，所述有源层外侧依次包裹所述绝缘层和所述栅电极，所述有源层的一端设置源电极，另一端设置漏电极，所述源电极和所述漏电极均为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径均比所述有源层的底面直径小，所述有源层、所述源电极和所述漏电极同轴设置。本发明使栅极电压能够从各个方向对沟道电流进行控制，提高栅电极的控制能力，从而降低器件的功耗。

技术领域

本发明涉及突触晶体管技术领域，特别是涉及一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，数据量爆发式增长，对于庞大数据量的处理能力也开始遇到瓶颈。基于冯·诺依曼体系的传统计算机在处理逻辑清晰，数据结构明确的问题时表现出强大的运算能力，但是对于一些逻辑结构模糊，数据量又非常庞大的问题，比如图像和视频的处理，就会表现得非常低效而且能耗巨大。受人大脑的启发，类脑计算机体系的研究得到了广泛的关注。要制造类脑计算机，研制出高性能的突触晶体管就显得尤为重要。当前传统的突触晶体管都是基于薄膜晶体管技术(Thin Film Transistor TFT)的叠层结构，栅极对沟道电流控制能力弱，由此导致的沟道漏电流大、开关电流比小、器件功耗大等一系列问题使突触晶体管器件性能较低，同时传统的突触晶体管中绝缘层质子迁移率不足，突触特性有待提高。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法，全包围栅极突触晶体管中，栅极将绝缘层和有源层包围状包裹起来，使栅极电压能够从各个方向对沟道电流进行控制，提高栅电极的控制能力，从而降低器件的功耗。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种全包围栅极突触晶体管，包括有源层、绝缘层、栅电极、源电极和漏电极；所述有源层为圆柱体，所述有源层外侧依次包裹所述绝缘层和所述栅电极，所述有源层的一端设置源电极，另一端设置漏电极，所述源电极和所述漏电极均为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径均比所述有源层的底面直径小，所述有源层、所述源电极和所述漏电极同轴设置。

可选地，所述绝缘层材料包括聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)、钙钛矿型、NASICON型、LISICON型和石榴石型中的一种或者任意多种。

可选地，所述有源层的高度为10～100nm。

可选地，所述栅电极高度为30～500nm，厚度为5～50nm。

可选地，所述源电极和所述漏电极的高度均为10～50nm。

本发明还提供了一种全包围栅极突触晶体管的制备方法，所述方法包括：

在基板上淀积源电极，所述源电极为圆柱体；

在所述源电极上淀积第一金属间绝缘体层，所述第一金属间绝缘体层的高度大于或等于所述源电极的高度；

在所述第一金属间绝缘体层上设置圆筒状的栅电极，所述栅电极与所述源电极同轴设置；

在圆筒状的所述栅电极内侧设置绝缘层，所述绝缘层为圆筒状；

将有源层材料填充绝缘层内部形成有源层，所述有源层为圆柱体；

在所述有源层上设置漏电极，所述漏电极为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径比所述有源层的底面直径小，所述漏电极与所述栅电极同轴设置。

可选地，所述在所述第一金属间绝缘体层上设置圆筒状的栅电极，具体包括：将栅电极材料在所述第一金属间绝缘体层上淀积成圆柱体，将所述圆柱体刻蚀为圆筒状的栅电极。