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Die
Erfindung betrifft die Herstellung von Halbleitereinheiten und insbesondere
vertikale Feldeffekttransistoren mit halbleitenden Nanoröhren als Kanalzone
und Verfahren zur Herstellung solcher vertikalen Feldeffekttransistoren.
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Herkömmliche
Feldeffekttransistoren (FETs) sind bekannte übliche Einheiten, welche gewöhnlich als
wesentlicher Baublock in das komplizierte Schaltungssystem von Chips
mit integrierten Schaltungen (IC) eingebaut werden. Ein einzelner
IC-Chip kann viele Tausende bis Millionen FETs aufweisen, zusammen
mit anderen passiven Komponenten wie Widerständen und Kondensatoren, welche
durch Leiterbahnen verbunden sind. FETs arbeiten, indem sie den
spezifischen Widerstand eines Kanals in einer Kanalzone variieren,
welche eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode trennt. Ladungsträger fließen im Verhältnis zur
Variation des spezifischen elektrischen Widerstandes durch den Kanal
von der Source-Elektrode zu der Drain-Elektrode. Elektronen sind
verantwortlich für
die Kanalleitung in N-Kanal-FETs, und in P-Kanal-FETs sind Defektelektronen
für die
Leitung im Kanal verantwortlich. Der Ausgangsstrom des FET wird
variiert durch Anlegen einer Spannung an eine elektrostatisch verbundene Gate-Elektrode,
welche sich über
der Kanalzone zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode befindet.
Ein dünnes
Gate-Dielektrikum isoliert die Gate-Elektrode elektrisch von der
Kanalzone. Eine kleine Veränderung
der Gate-Spannung kann eine große
Variation des Stromflusses von der Source-Elektrode zur Drain-Elektrode
bewirken.
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FETs
können
in horizontale Architekturen und vertikale Architekturen eingeteilt
werden. Horizontale FETs weisen einen Ladungsträgerfluss von der Source-Elektrode
zur Drain-Elektrode
in einer Richtung parallel zu der horizontalen Ebene des Substrats
auf, auf welchem sie gebildet werden. Vertikale FETs weisen einen
Ladungsträgerfluss
von der Source-Elektrode zur Drain-Elektrode in einer Richtung vertikal
zu der horizontalen Ebene des Substrats auf, auf welchem sie gebildet
werden. Da die Kanallänge für vertikale
FETs nicht von der kleinsten Bauelementgröße abhängt, die durch lithographische
Geräte
und Verfahren auflösbar
ist, können
vertikale FETs mit einer kürzeren
Kanallänge
als horizontale FETs hergestellt werden. Demzufolge können vertikale FETs
schneller schalten und besitzen eine höhere Übertragungsleistung als horizontale
FETs. Kohlenstoff-Nanoröhren
sind Zylinder im Nanomaßstab
mit einem hohen Seitenverhältnis,
welche aus hexagonalen Ringen von Kohlenstoffatomen bestehen und für die Verwendung
bei der Bildung von Hybrideinheiten wie FETs vorgeschlagen wurden.
Kohlenstoff-Nanoröhren
leiten wirksam in ihrer leitenden Form und wirken als Halbleiter
in ihrer halbleitenden Form. Horizontale FETs sind hergestellt worden,
indem eine einzelne halbleitende Kohlenstoff-Nanoröhre als
Kanalzone verwendet wird und Ohm'sche
Kontakte an den gegenüberliegenden
Enden der Kohlenstoff-Nanoröhre
gebildet werden, die sich zwischen einer Gold-Source-Elektrode und
einer Gold-Drain-Elektrode erstreckt, welche auf der Oberfläche eines
Substrats angeordnet sind. In dem Substrat wird eine Gate-Elektrode
definiert, welche der Kohlenstoff-Nanoröhre unterlagert ist und sich
im Allgemeinen zwischen der Source- und der Drain-Elektrode befindet. Die
freiliegende Oberfläche
des Substrats wird oxidiert, um ein Gate-Dielektrikum zwischen der
vergrabenen Gate-Elektrode und der Kohlenstoff-Nanoröhre zu definieren.
Solche horizontalen FETs sollten zuverlässig schalten und dabei aufgrund
der kleinen Abmessungen der Kohlenstoff-Nanoröhre deutlich weniger Energie
verbrauchen als eine vergleichbare Einheitsstruktur auf Siliciumbasis.
Obwohl sie unter Laborbedingungen erfolgreich gebildet werden, indem
einzelne Kohlenstoff-Nanoröhren
unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops bearbeitet werden,
sind diese horizontalen FET-Einheitsstrukturen nicht mit Massenfertigungstechniken
vereinbar.
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US2003/0132461 beschreibt
ein Beispiel für einen
herkömmlichen
FET, welcher mindestens eine Nanoröhre als Kanalzone umfasst.
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Benötigt wird
deswegen eine vertikale FET-Struktur mit einer oder mehreren halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhren als
Kanalzone, welche mit Massenfertigungstechniken für IC-Chips
vereinbar ist.
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Erfindungsgemäß wird eine
vertikale Halbleitereinheitsstruktur bereitgestellt, welche das
Folgende umfasst: ein Substrat, welches eine im Wesentlichen horizontale
Ebene definiert; eine Gate-Elektrode, welche vertikal aus dem Substrat
herausragt und eine vertikale Seitenwand umfasst; einen Abstandhalter,
welcher die vertikale Seitenwand flankiert; eine halbleitende Nanoröhre, welche
zwischen der Gate-Elektrode und dem Abstandhalter angeordnet ist
und sich zwischen gegenüberliegenden
ersten und zweiten Enden mit einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung
erstreckt; ein Gate- Dielektrikum, welches
auf der vertikalen Seitenwand zwischen der Nanoröhre und der Gate-Elektrode
angeordnet ist; eine Source-Elektrode, welche mit dem ersten Ende der
Nanoröhre
elektrisch verbunden ist; und eine Drain-Elektrode, welche mit dem
zweiten Ende der Nanoröhre
elektrisch verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter
von dem Substrat durch einen Spalt getrennt ist, wobei der Spalt
mit einem isolierenden Material gefüllt wird, nachdem die halbleitende
Nanoröhre
gebildet ist.
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Der
Abstandhalter ist vorzugsweise durch einen Durchgang von der vertikalen
Seitenwand getrennt. Der Durchgang weist vorzugsweise horizontale
Abmessungen auf, die für
das Anwachsen der halbleitenden Nanoröhre geeignet sind, und eine
vertikale Abmessung, die größer oder
gleich einer vertikalen Höhe
der vertikalen Seitenwand der Gate-Elektrode ist. Der Durchgang
kann, betrachtet in einer vertikalen Richtung, ein rechteckiges
Querschnittsprofil aufweisen. Die Source-Elektrode ist vorzugsweise aus einem
Katalysatormaterial zusammengesetzt, welches bewirkt, dass die halbleitende
Nanoröhre
durch ein chemisches Abscheidungsverfahren aus der Gasphase synthetisiert
wird, wobei die Source-Elektrode in vertikaler Ausrichtung mit dem
Durchgang auf dem Substrat angeordnet ist. Der Abstandhalter weist
vorzugsweise vertikal einen Abstand zu dem Substrat auf, um einen
Spalt zu definieren, der bewirkt, dass dem Katalysatormaterial der
Source-Elektrode ein Reaktant bereitgestellt wird, der bewirkt,
dass die halbleitende Nanoröhre
durch ein chemisches Abscheidungsverfahren aus der Gasphase anwächst. Der
Spalt wird vorzugsweise mit einem isolierenden Material gefüllt, nachdem
die halbleitende Nanoröhre
durch ein chemisches Abscheidungsverfahren aus der Gasphase angewachsen
ist. Der Raum innerhalb des Durchgangs, der nicht mit den mehreren
Nanoröhren
besetzt ist, kann mit einem isolierenden Material gefüllt werden.
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In
einer anderen Erscheinungsform der Erfindung wird ein Verfahren
zur Bildung einer Halbleitereinheitsstruktur bereitgestellt, welches
das Folgende umfasst: Bilden eines Katalysatorfeldes auf einem Substrat;
Bilden einer Gate-Elektrode
in Nachbarschaft zu dem Katalysatorfeld; Bilden eines ersten Abstandhalters
auf einer vertikalen Seitenwand der Gate-Elektrode in einer Position,
die das Katalysatorfeld überlagert;
Bilden eines zweiten Abstandhalters auf dem ersten Abstandhalter;
Entfernen des ersten Abstandhalters, um einen Durchgang zwischen
dem zweiten Abstandhalter und der Gate-Elektrode zu definieren, wobei der Durchgang
an einem Ende eine offene Mündung
aufweist und am gegenüberliegenden
Ende das Katalysatorfeld angeordnet ist; Bilden eines Gate-Dielektrikums auf
der vertikalen Seitenwand; und Synthetisieren einer halbleitenden
Nanoröhre
auf dem Katalysatorfeld, welche sich im Wesentlichen vertikal von
dem Katalysatorfeld zu einem freien Ende in der Nähe der offenen
Mündung
des Durchgangs erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Abstandhalter von dem Substrat vertikal durch einen Spalt getrennt
ist, welcher für
einen Fließweg
zu dem Katalysatorfeld sorgt, und dass das Synthetisieren der halbleitenden
Nanoröhre
das Folgende umfasst: Leiten eines Recktanten durch den durch den
Spalt definierten Fließweg,
welcher an dem Katalysatorfeld chemisch reagieren kann, um die halbleitende
Nanoröhre
zu synthetisieren.
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Das
Entfernen des ersten Abstandhalters umfasst vorzugsweise das selektive Ätzen des
ersten Abstandhalters relativ zu der Gate-Elektrode, dem zweiten
Abstandhalter und dem Substrat. Das selektive Ätzen des ersten Abstandhalters
umfasst vorzugsweise ferner das isotrope Ätzen des ersten Abstandhalters.
Das Bilden des zweiten Abstandhalters umfasst vorzugsweise ferner
das anisotrope Ätzen
des zweiten Abstandhalters. Das Bilden des Gate-Dielektrikums umfasst
ferner das Oxidieren der Seitenwand der Gate-Elektrode, um das Gate-Dielektrikum
zu bilden.
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Das
Verfahren umfasst vorzugsweise ferner das Bedecken der offenen Mündung des
Durchgangs und der Gate-Elektrode mit einer Schicht isolierenden
Materials und das Bilden eines Kontakts in der Schicht des isolierenden
Materials, welcher mit dem freien Ende der halbleitenden Nanoröhre elektrisch verbunden
ist.
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Das
Verfahren kann ferner das Bilden eines dritten Abstandhalters, welcher
einen bedeckten Abschnitt des Katalysatorfeldes überlappt und einen unbedeckten
Abschnitt des Katalysatorfeldes frei lässt, nachdem die Gate-Elektrode
und das Katalysatorfeld gebildet wurde, und das Entfernen des unbedeckten Abschnitts
des Katalysatorfeldes umfassen, um einen Oberflächenbereich des Katalysatorfeldes
zu verringern. Das Entfernen des freiliegenden Abschnitts des Katalysatorfeldes
kann das selektive Ätzen
des unbedeckten Abschnitts des Katalysatorfeldes relativ zu der
Gate-Elektrode und dem Substrat umfassen. Das Verfahren kann ferner
das Bilden eines Kontakts umfassen, der mit dem freien Ende der halbleitenden
Nanoröhre
elektrisch verbunden ist.
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Das
freie Ende der halbleitenden Nanoröhre kann in einen Metallstecker
ragen, aus welchem der Kontakt aufgebaut ist.
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Die
halbleitende Nanoröhre
kann eine Kohlenstoff-Nanoröhre
sein, die aus angeordneten Kohlenstoffatomen zusammengesetzt ist.
Das Gate-Dielektrikum kann gebildet werden, ohne die Fähigkeit des
Katalysatorfeldes nachteilig zu beeinflussen, das Anwachsen der
halbleitenden Nanoröhre
zu katalysieren. Die halbleitende Nanoröhre kann eine Kanalzone eines
Feldeffekttransistors definieren, der einen Kanal aufweist, entlang
welchem der Stromfluss durch Anlegen einer Regelspannung an die Gate-Elektrode
reguliert wird.
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Das
Verfahren kann ferner das Synthetisieren mehrerer halbleitender
Nanoröhren
umfassen, die zwischen der Gate-Elektrode
und dem Abstandhalter angeordnet sind, wobei sich jede der mehreren halbleitenden
Nanoröhren
von dem Katalysatorfeld zu einem freien Ende in Nachbarschaft zu
der offenen Mündung
des Durchgangs erstreckt. Das Verfahren kann ferner das Folgende
umfassen: Bedecken der offenen Mündung
des Durchgangs und der Gate-Elektrode mit einer Schicht isolierenden
Materials und Bilden eines Kontakts in der Schicht des isolierenden
Materials, welcher mit dem freien Ende mindestens einer der mehreren
halbleitenden Nanoröhren
elektrisch verbunden ist. Bei den mehreren halbleitenden Nanoröhren kann
es sich um Kohlenstoff-Nanoröhren
handeln. Der Durchgang des Verfahrens kann horizontale Abmessungen
aufweisen, welche für
das Anwachsen der halbleitenden Nanoröhre geeignet sind, und eine
vertikale Abmessung, die größer oder
gleich einer vertikalen Höhe
der vertikalen Seitenwand der Gate-Elektrode ist. Der Durchgang
kann, betrachtet in einer vertikalen Richtung, ein rechteckiges
Querschnittsprofil aufweisen. Das Katalysatorfeld kann in vertikaler
Ausrichtung mit dem Durchgang auf dem Substrat angeordnet sein.
Der Abstandhalter weist vorzugsweise vertikal einen Abstand zu dem
Substrat auf, um einen Spalt zu definieren, der bewirkt, dass dem
Katalysatorfeld ein Reaktant bereitgestellt wird, der bewirkt, dass
die halbleitende Nanoröhre
durch ein chemisches Abscheidungsverfahren aus der Gasphase anwächst.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird das Anwachsen der Nanoröhren beschränkt auf eine wohldefinierte
vertikale Richtung des Anwachsens innerhalb eines offenen Raums
mit einem hohen Seitenverhältnis
oder innerhalb eines Durchgangs, der durch einen Abstandhalter in
Nachbarschaft zu der Gate-Elektrode definiert ist. Als Ergebnis
werden die üblichen
Schwierigkeiten beseitigt, die mit dem isotropen gerichteten Wachstum
der Nanoröhren
verbunden sind. Es kann ein Spalt in dem Abstandhalter bereitgestellt
werden, welcher ein wirksames und effektives Einführen des
oder der Recktanten, der oder die benötigt werden, um die Kohlenstoff-Nanoröhren anwachsen
zu lassen, in den Durchgang in Nachbarschaft der Grenzzone zwischen
dem Katalysatormaterial und jeder anwachsenden Nanoröhre ermöglicht.
Die Länge
der Kanalzone zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode wird definiert
durch die vertikale Abmessung oder die Dicke der Gate-Elektrode,
ohne die Beschränkungen,
welche herkömmliche
lithographische Verfahren mit sich bringen, die bei der Herstellung
von Halbleitereinheiten angewendet werden. Als Ergebnis kann die
Länge der
Kanalzone eine Bauelementgröße aufweisen,
die kleiner ist als Bauelementgrößen, welche
durch Standard-Lithographie- und Ätzverfahren erzeugt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
begleitenden Zeichnungen, welche in die vorliegende Beschreibung
einbezogen sind und einen Teil dieser bilden, veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der oben gegebenen allgemeinen
Beschreibung der Erfindung und der unten gegebenen detaillierten Beschreibung
der Ausführungsformen
dazu, die Grundsätze
der Erfindung zu erklären.
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1A ist
eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Substrats;
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1B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 1B-1B in 1A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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2A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 1A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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2B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 2B-2B in 2A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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3A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 2A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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3B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 3B-3B in 3A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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4A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 3A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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4B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 4B-4B in 4A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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5A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 4A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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5B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 5B-5B in 5A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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6A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 5A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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6B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 6B-6B in 6A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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7A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 6A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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7B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 7B-7B in 7A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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8A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 7A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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8B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 8B-8B in 8A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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9A ist
eine ähnliche
Draufsicht wie 8A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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9B ist
eine im Allgemeinen entlang der Linien 9B-9B in 9A aufgenommene
Querschnittsansicht;
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10A ist eine ähnliche
Draufsicht wie 9A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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10B ist eine im Allgemeinen entlang der Linien
10B-10B in 10A aufgenommene Querschnittsansicht;
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11A ist eine ähnliche
Draufsicht wie 10A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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11B ist eine im Allgemeinen entlang der Linien
11B-11B in 11A aufgenommene Querschnittsansicht;
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12A ist eine ähnliche
Draufsicht wie 11A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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12B ist eine im Allgemeinen entlang der Linien
12B-12B in 12A aufgenommene Querschnittsansicht;
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13A ist eine ähnliche
Draufsicht wie 12A in einer nachfolgenden Stufe
der Fabrikation;
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13B ist eine im Allgemeinen entlang der Linien
13B-13B in 13A aufgenommene Querschnittsansicht.
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Beste Art der Ausführung der
Erfindung
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung betrifft vertikale Feldeffekttransistoren (FETs), in
welchen Kohlenstoff-Nanoröhren
als halbleitendes Material für
die Kanalzone verwendet werden, welche einen selektiven Leitweg
zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode bereitstellen. Gemäß den Grundsätzen der
Erfindung lässt
man die Kohlenstoff-Nanoröhren
in einem eingegrenzten vertikalen offenen Raum oder Durchgang anwachsen, so
dass ein isotropes Anwachsen verhindert wird. Als Ergebnis sind
die Kohlenstoff-Nanoröhren im
Wesentlichen vertikal ausgerichtet und befinden sich an einer gewünschten
Stelle in Nachbarschaft zu einer Gate-Elektrode, an welche eine
Spannung angelegt wird, um den Strom zu steuern, welcher von der Source-Elektrode
zur Drain-Elektrode
fließt.
Die Länge
der Kanalzone zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode wird
durch die Dicke der Gate-Elektrode definiert, welche im Wesentlichen gleich
der Länge
der Nanoröhre
ist, und hängt
nicht von einem lithographischen Verfahren ab. Die Wachstumsgeschwindigkeit
der Nanoröhre
wird gesteigert, indem ein zusätzlicher
Fließweg
für gasförmige oder
verdampfte Recktanten zu einem katalytischen Material bereitgestellt
wird, welches sich an der Basis des Durchgangs befindet und das
Wachstum der Nanoröhren
erleichtert. Als Ergebnis liegt der einzige Weg zu dem Katalysatormaterial
nicht in einer vertikalen Richtung vom Eingang zur Basis eines Durchgangs
mit einem hohem Seitenverhältnis
vor.
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Bezug
nehmend auf 1A und 1B, wird
eine Zone eines Substrats 10 mit einer planaren isolierenden
Schicht 12 bedeckt, welche durch einen hohen spezifischen
elektrischen Widerstand im Verhältnis
zum darunter liegenden Substrat 10 gekennzeichnet ist.
Bei dem Substrat 10 kann es sich um irgendein geeignetes
Halbleiter-Substratmaterial handeln, z. B., ohne darauf beschränkt zu sein,
Silicium (Si) und Galliumarsenid (GaAs), auf welchem eine isolierende
Schicht, z. B. die isolierende Schicht 12, gebildet werden
kann. Die isolierende Schicht kann zum Beispiel aus Siliciumoxid
(SiO2) oder Siliciumnitrid (Si3N4) zusammengesetzt sein. Ein Katalysatorfeld 14 aus
einem katalytischen Material, welches geeignet ist, das Anwachsen
der Kohlenstoff-Nanoröhren
zu fördern,
wird auf der isolierenden Schicht 12 gebildet, indem eine
Deckschicht des katalytischen Materials auf der isolierenden Schicht 12 aufgebracht wird
und ein lithographisches und subtraktives Standard-Ätzverfahren
angewendet wird, um die Deckschicht zu strukturieren. Die Deckschicht
aus katalytischem Material, welche strukturiert wird, um das Katalysatorfeld 14 zu
bilden, kann über
irgendeine herkömmliche
Abscheidungstechnik aufgebracht werden, z. B., ohne darauf beschränkt zu sein,
chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD) durch thermische Zersetzung/Thermolyse
einer metallhaltigen Vorstufe wie Metallhalogenide und Metallcarbonyle,
Sputtern und physikalische Abscheidung aus der Gasphase (PVD). Bei
dem katalytischen Material im Katalysatorfeld 14 kann es
sich um irgendein Material handeln, welches Kristallkeime bilden
und das Anwachsen von Kohlenstoff-Nanoröhren fördern kann, wenn es unter geeigneten
Reaktionsbedingungen, um das Anwachsen von Kohlenstoff-Nanoröhren zu
fördern,
geeigneten Recktanten ausgesetzt wird. Geeignete katalytische Materialien
sind zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Eisen, Platin,
Nickel, Kobalt und Verbindungen, z. B. Silicide, von jedem dieser
Metalle. Die isolierende Schicht 12 kann weggelassen werden,
und in der Alternative kann das Substrat 10 Flache-Grabenisolierungs(STI)-Strukturen
oder Lokale-Oxidation-auf-Silicium(LOCOS)-Strukturen
aufweisen, welche die in 1A, 1B,
abgebildete Zone des Substrats 10 von benachbarten Zonen
des Substrats 10 elektrisch isolieren, welche auch weitere
Einheitsstrukturen wie hierin beschrieben oder andere Einheitsstrukturen umfassen
können.
In dieser alternativen Ausführungsform
wird das Katalysatorfeld 14 über ein herkömmliches
Verfahren in feldförmigen
Gräben
in einer Zone des Substrats 10 gebildet oder aufgebracht, welche
durch die STI- oder LOCOS-Strukturen isoliert ist. Es können in
Vereinbarkeit mit Massenfertigungstechniken mehrere Katalysatorfelder 14 auf
der isolierenden Schicht 12 bereitgestellt werden. Bezug nehmend
auf 2A und 2B, wird
eine dünne isolierende
Schicht 16 konform über
der isolierenden Schicht 12 und dem Katalysatorfeld 14 aufgebracht. Die
isolierende Schicht 16 wird aus einem dielektrischen Material
wie SiO2 oder Si3N4 gebildet, welches über CVD oder thermische Zersetzung/Thermolyse einer
siliciumhaltigen Vorstufe oder chemische Abscheidung aus der Gasphase
bei niedrigem Druck (LPCVD) aufgebracht oder alternativ im Fall
eines Oxids durch thermische Oxidation angewachsen werden kann.
Eine Säule 18 aus
einem leitfähigen Material
wird auf der isolierenden Schicht 16 gebildet, welche das
Katalysatorfeld 14 überlagert.
Eine Hartmaske 20 aus einem isolierenden Material wird
auf die freiliegende obere Fläche
der Säule 18 aufgebracht.
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Die
Säule 18 und
die Hartmaske 20, welche die Säule 18 überlagert,
werden durch ein Standard-Lithographie- und Ätzverfahren gebildet, bei welchem
anfänglich
eine Deckschicht aus einem leitfähigen
Material, wie z. B. einem über
LPCVD aufgebrachten hochdotierten polykristallinen Silicium (Polysilicium),
auf die isolierende Schicht 16 aufgebracht wird und dann
eine Schicht aus einem isolierenden Material, z. B. SiO2 oder
spezieller SiO2 auf Basis von Tetraethylorthosilicat
(TEOS), auf die Deckschicht aus leitfähigem Material aufgebracht
wird. Das isolierende Material wird strukturiert, um unmaskierte
Bereiche der Deckschicht aus leitfähigem Material und maskierte
Bereiche in Ausrichtung mit dem Katalysatorfeld 14 freizulegen,
wie unten erläutert,
und dann geätzt,
zum Beispiel unter Anwendung eines reaktiven Ionenätz(RIE)-Verfahrens,
welches gegenüber dem
isolierenden Material der Hartmaske 20 selektiv ist, um
das leitfähige
Material in den unmaskierten Bereichen zu entfernen.
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Bezugnahmen
hierin auf Begriffe wie „vertikal", „horizontal" usw. sind beispielhaft
und nicht beschränkend,
um einen Bezugsrahmen herzustellen. Der Begriff „horizontal", wie er hierin verwendet
wird, ist definiert als eine zur herkömmlichen Ebene oder Fläche des
Substrats 10 parallele Ebene, ungeachtet der Ausrichtung.
Der Begriff „vertikal" bezieht sich auf eine
Richtung senkrecht zu der horizontalen wie eben definiert. Begriffe
wie „auf", „über", „unter", „Seite" (wie in „Seitenwand"), „höher", „niedriger", „oberhalb", „unterhalb" und „unter" sind in Bezug auf
die horizontale Ebene definiert. Es versteht sich, dass verschiedene
andere Bezugsrahmen angewendet werden können, ohne den Umfang der Erfindung
zu verlassen.
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Bezug
nehmend auf 3A und 3B, wird
ein Abstandhalter 22 aus einem vorübergehenden Abstandhaltermaterial
um eine vertikale Seitenwand 21 der Säule 18 herum gebildet,
indem eine Dünnschicht
aus einem Abstandhaltermaterial konform aufgebracht wird und zum
Beispiel über
ein RIE-Verfahren anisotrop geätzt
wird, welches gegenüber
dem Material, das die isolierende Schicht 12 und die Hartmaske 20 bildet,
selektiv ist. Bei dem Abstandhaltermaterial, aus welchem der Abstandhalter 22 aufgebaut
ist, kann es sich zum Beispiel um SiO2 oder
Si3N4 handeln. Bei
dem Abstandhalter 22 handelt es sich um ein Opfermaterial,
da der Abstandhalter 22 während der nachfolgenden Verarbeitung
vollständig
entfernt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind
die isolierende Schicht 12 und die Hartmaske 20 aus
SiO2 aufgebaut, und der Abstandhalter 22 ist
aus Si3N4 aufgebaut,
so dass das RIE-Verfahren, mit welchem der Abstandhalter 22 entfernt
wird, gegenüber
dem Material selektiv ist, welches die isolierende Schicht 12 und
die Hartmaske 20 bildet. Der Abstandhalter 22 ragt
von der Seitenwand 21 horizontal nach außen. Bezug
nehmend auf 4A und 4B, wird
das Katalysatorfeld 14 verkleinert, indem der Bereich der
Randabschnitte, die sich von unterhalb der Säule 18 aus erstrecken, zugeschnitten
wird. Zu diesem Zweck werden die Bereiche der isolierenden Schicht 16,
die nicht mit der Säule 18 und
dem Abstandhalter 22 maskiert sind, durch Ätzen entfernt,
wobei es sich um ein Ätzverfahren
handeln kann, welches von dem Ätzverfahren, mit
welchem der Abstandhalter 22 definiert wird, getrennt ist,
oder um ein fortgesetztes Ätzverfahren,
bei welchem die Ätzbedingungen
entsprechend verändert
werden, um die isolierende Schicht 16 zu ätzen. Danach
werden die Bereiche des Katalysatorfeldes 14 durch Ätzen entfernt,
die nicht mit der Säule 18 und
dem Abstandhalter 22 maskiert sind, um den freiliegenden
Flächenbereich
des Katalysatorfeldes 14 zu verringern, wobei es sich wiederum
um ein Ätzverfahren
handeln kann, welches von den Ätzverfahren, mit
welchen die Bereiche der isolierenden Schicht 16 entfernt
werden, getrennt ist, oder um ein fortgesetztes Ätzverfahren, bei welchem die Ätzbedingungen entsprechend
verändert
werden, um das Katalysatormaterial zu ätzen. Das Katalysatorfeld 14 ist
mit einer Schicht 25 aus isolierendem Material bedeckt,
bei welchem es sich um einen Rest der isolierenden Schicht 16 handelt.
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Bezug
nehmend auf 5A und 5B, wird
der Abstandhalter 22 von der Seitenwand 21 der Säule 18 durch
irgendein Nass- oder Trockenätzverfahren
entfernt, welches gegenüber
den Materialien, aus welchen das Substrat 10, die Hartmaske 20 und das
Katalysatorfeld 14 aufgebaut sind, selektiv ist. Eine Deckschicht 26 aus
einem geeigneten Abstandhaltermaterial wie SiO2 oder
Germanium (Ge) wird über
ein CVD- oder LPCVD-Verfahren
konform auf das Substrat 10 aufgebracht. Abschnitte der
Deckschicht 26, welche die Seitenwand 21 der Säule 18 bedecken,
werden, wie unten erläutert,
zu Abstandhaltern 30 geformt, welche ungefähr dieselbe
Dicke wie der Abstandhalter 22 aufweisen. Bezug nehmend
auf 6A und 6B, werden
vertikal ausgerichtete Abschnitte der Deckschicht 26, der
Hartmaske 20, der Säule 18 und
des Katalysatorfeldes 14 unter Anwendung eines lithographischen
und subtraktiven Standard-Ätzverfahrens
entfernt, welches die Säule 18 in
mehrere Gate-Elektroden 28 aufteilen oder
partitionieren soll. Zu diesem Zweck wird eine (nicht dargestellte)
Resistschicht auf die Deckschicht 26 aufgebracht, belichtet,
um eine latente Abbildungsstruktur zu erzeugen, und entwickelt,
um die latente Abbildungsstruktur in eine endgültige Abbildungsstruktur umzuwandeln,
die maskierte Bereiche in Form von parallelen Streifen aufweist,
welche die Deckschicht 26 an den zukünftigen Stellen der Gate-Elektroden 28 bedecken.
Nach Beendigung des Ätzverfahrens
sind Bereiche der isolierenden Schicht 12 zwischen den
Gate-Elektroden 28 unbedeckt. Vorzugsweise liegt die Bauelementgröße der Gate-Elektroden 28 in
oder nahe den minimalen lithographischen Dimensionen. Die Abstandhalter 30 sind als
Abschnitt der strukturierten Deckschicht 26 definiert,
welcher sich vertikal an einer Seitenwand 31 jeder Gate-Elektrode 28 über der
Stelle der Katalysatorfelder 24 nach oben erstreckt. Bei
den Abstandhaltern 30 handelt es sich um Opfermaterialien,
da sie während
der nachfolgenden Verarbeitung vollständig entfernt werden.
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Bezug
nehmend auf 7A und 7B, wird
ein Abstandhalter 32 aus einem geeigneten bleibenden Abstandhaltermaterial
wie Si3N4 um die
Seitenwand 31 jeder Gate-Elektrode 28 gebildet.
Abschnitte des Abstandhalters 32 überlappen und bedecken jeden
der Abstandhalter 30. Das Material, welches den Abstandhalter 32 bildet,
ist bleibend in dem Sinne, dass der Abstandhalter 32 im
Gegensatz zu den Abstandhaltern 30 in der fertigen Einheitsstruktur
enthalten ist. Der Abstandhalter 32 wird gebildet, indem
eine Deckschicht aus dem bleibenden Abstandhaltermaterial konform
auf das Substrat 10 aufgebracht wird und die Deckschicht
anisotrop geätzt
wird, zum Beispiel durch ein RIE-Verfahren, welches gegenüber dem
Material, das die isolierende Schicht 12 und die Hartmaske 20 bildet,
selektiv ist, so dass nach dem Ätzverfahren
die Abstandhalter 32 auf jeder Gate-Elektrode 28 die
einzigen verbleibenden Abschnitte der Deckschicht aus bleibendem
Abstandhaltermaterial darstellen. Bei dem bleibenden Abstandhaltermaterial,
aus welchem der Abstandhalter 32 aufgebaut ist, kann es
sich zum Beispiel um Si3N4 oder
SiO2 handeln, wenn das Material, aus welchem
die Abstandhalter 30 aufgebaut sind, Ge ist. Der Abstandhalter 32 ist
von der Seitenwand 31 jeder Gate-Elektrode 28 durch
die Abstandhalter 30 auf den beiden gegenüberliegenden
Seiten getrennt, welche über
den Seitenrändern
des Katalysatorfeldes 14 liegen, und ist an den anderen
beiden gegenüberliegenden
Seiten jeder Gate-Elektrode 28 befestigt.
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Bezug
nehmend auf 8A und 8B, werden
die Abstandhalter 30 auf jeder Gate-Elektrode 28 durch
ein isotropes Ätzverfahren entfernt,
welches gegenüber
den Materialien, welche die Hartmaske 20 und den Abstandhalter 32 bilden,
selektiv ist. Wenn zum Beispiel die Abstandhalter 30 aus
Ge gebildet sind und der Abstandhalter 32 entweder aus Si3N4 oder SiO2 gebildet ist, wäre eine wässrige Ätzlösung geeignet, die Wasserstoffperoxid
(H2O2) enthält, um die
Abstandhalter 30 selektiv gegenüber der Hartmaske 20 und
dem Abstandhalter 32 zu entfernen. Der Abstandhalter 32 und
die Gate-Elektrode 28 sind voneinander durch offene Räume oder
Durchgänge 34 getrennt,
welche durch die isotropen Ätzverfahren
in dem Raum erzeugt werden, der zuvor mit den Abstandhaltern 30 besetzt
war. Jeder der Durchgänge 34 weist,
betrachtet in einer vertikalen Richtung, ein im Wesentlichen rechteckiges
Querschnittsprofil auf. Durch das isotrope Ätzverfahren werden auch die
verbleibenden Abschnitte der strukturierten Deckschicht 26 entfernt,
um die isolierende Schicht 12 wieder freizulegen. Ein Abschnitt
der Schicht 25, welche durch die Bildung der Durchgänge 34 freigelegt
wird, wird von den Seitenrändern
des Katalysatorfeldes 14 entfernt, um die entsprechenden
Nanoröhren-Synthesebereiche 36 freizulegen oder
aufzudecken. Ein Spalt 38, welcher zuvor mit einem Teil
eines der Abstandhalter 30 gefüllt war, ist unter jedem Abstandhalter 32 in
Nachbarschaft zu den entsprechenden Nanoröhren-Synthesebereichen 36 und
vertikal zwischen dem Abstandhalter 32 und der isolierenden
Schicht 12 vorhanden. Jeder Durchgang 34 erstreckt
sich vertikal von einem der Katalysatorfelder 14 zu einer
offenen Mündung 33, welche
sich in Nachbarschaft zu der Hartmaske 20 befindet. Die
Nanoröhren-Synthesebereiche 36 sind vertikal
unter einer entsprechenden der offenen Mündungen 33 angeordnet.
Bezug nehmend auf 9A und 9B, wird
danach eine Schicht 40 eines isolierenden Materials, z.
B. SiO2, auf die freiliegenden Abschnitte
der Seitenwand 31 jeder Gate-Elektrode 28 gleich
weit erstreckend wie die Durchgänge 34 aufgebracht,
um jede Gate-Elektrode 28 von dem entsprechenden Durchgang 34 elektrisch
zu isolieren. Das Verfahren, mit welchem die Schicht 40 gebildet
wird, wird so gewählt,
dass das freiliegende Material der Nanoröhren-Synthesebereiche 36 nicht beschichtet
oder anderweitig auf eine Weise modifiziert wird, die bewirkt, dass
das Anwachsen der Kohlenstoff-Nanoröhren nicht gefördert wird.
Zum Beispiel kann der Sauerstoff-Partialdruck in einem Nassoxidationsverfahren,
mit welchem die Schicht 40 gebildet wird, so eingestellt
werden, dass SiO2 auf den freiliegenden
Abschnitten der Seitenwand 31 anwächst und sich auf den Nanoröhren-Synthesebereichen 36 kein
Oxid bildet. Die horizontalen Abmessungen jedes Durchgangs 34,
welche durch die Gegenwart der Schicht 40 verkleinert werden,
sind dafür geeignet,
ein vertikales Anwachsen der Kohlenstoff-Nanoröhren zu ermöglichen, wie es hierin im Folgenden
noch beschrieben wird, und werden andererseits weitgehend durch
die Abmessungen der Abstandhalter 30 bestimmt. Bezug nehmend
auf 10A und 10B,
wird in den Durchgängen 34 ein
Bündel
oder eine Gruppe von Kohlenstoff-Nanoröhren 42 bereitgestellt,
welche zu den Abschnitten der Seitenwand 31 jeder Gate-Elektrode 28 benachbart
sind, die durch die Schicht 40 bedeckt sind. Bei den Kohlenstoff-Nanoröhren 42 handelt
es sich um hohle zylindrische Röhren,
welche aus angeordneten hexagonalen Ringen von Kohlenstoffatomen
zusammengesetzt sind und als Parameter typischerweise einen Durchmesser
von etwa 0,5 nm bis etwa 20 nm und eine Seitenwanddicke im Bereich
von etwa 5 nm bis etwa 50 nm aufweisen. Es wird erwartet, dass die Kohlenstoff-Nanoröhren 42 eine
Höhen-
oder Längenverteilung
aufweisen, welche jeweils zwischen einem vorderen Ende oder einer
Spitze 43 und einem hinteren Ende oder einer Basis 47 gegenüber der vorderen
Spitze 43 gemessen wird, welche sich auf einem der Nanoröhren-Synthesebereiche 36 befindet.
Die Längenverteilung
der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 kann
durch eine mittlere Länge
und eine Standardabweichung gekennzeichnet werden. Mindestens eine
der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 in
jedem Durchgang 34 ragt vertikal über die horizontale Ebene hinaus,
welche durch die Hartmaske 20 definiert ist, welche jede
Gate-Elektrode 28 bedeckt.
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Die
Kohlenstoff-Nanoröhren 42 erstrecken sich
im Wesentlichen vertikal von den Nanoröhren-Synthesebereichen 36 aus
nach oben und besetzen einen Volumenanteil des Leerraums innerhalb der
Durchgänge 34 jeder
Gate-Elektrode 28. Jede der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 ist senkrecht
oder zumindest weitgehend senkrecht zu der horizontalen oberen Fläche der
entsprechenden Nanoröhren-Synthesebereiche 36 ausgerichtet,
da die Gegenwart des Abstandhalters 32 die Wachstumsrichtung
der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 einschränkt. Obwohl
ein geringfügiges
Kippen oder Neigen der Ausrichtung der Nanoröhren innerhalb der Begrenzungen
der Durchgänge 34 ermöglicht wird,
wird ein isotropes Anwachsen durch den Abstandhalter 32 verhindert.
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Zum
Beispiel können
die Kohlenstoff-Nanoröhren 42 nicht
parallel zu der horizontalen Ebene des Substrats 10 anwachsen.
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Die
Kohlenstoff-Nanoröhren 42 werden durch
chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD) oder durch plasmaunterstützte CVD
unter Verwendung irgendeines geeigneten gasförmigen oder verdampften kohlenstoffhaltigen
Recktanten, z. B., ohne darauf beschränkt zu sein, Kohlenmonoxid (CO),
Ethylen (C2H4),
Methan (CH4), Acetylen (C2H4), eines Gemisches aus Acetylen und Ammoniak
(NH3), eines Gemisches aus Acetylen und
Stickstoff (N2), eines Gemisches aus Acetylen
und Wasserstoff (H2), Xylol (C6H4 (CH3)2)
und eines Gemisches aus Xylol und Ferrocen (Fe(C5H5)2), unter Wachstumsbedingungen
angewachsen, die dafür
geeignet sind, das Anwachsen von Kohlenstoff-Nanoröhren auf
dem katalytischen Material, welches die Nanoröhren-Synthesebereiche 36 bildet,
zu fördern.
Das Substrat 10 kann erwärmt werden, um das CVD-Anwachsen
zu fördern.
Anfänglich
fließt
der Reaktant seitlich durch jeden Spalt 38 und abwärts durch
jeden Durchgang 34 zu dem Katalysatormaterial der Nanoröhren-Synthesebereiche 36.
Der Reaktant reagiert chemisch an dem Katalysatormaterial der Nanoröhren-Synthesebereiche 36,
um Kristallkeime für
die Kohlenstoff-Nanoröhren 42 zu
bilden. Das darauf folgende vertikale Anwachsen der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 kann
von der Basis auf der Fläche
der Nanoröhren-Synthesebereiche 36 oder
alternativ an der vorderen freien Spitze 43 der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 gegenüber der
Basis 47 ausgehen. Durch die Spalte 38 wird die
Fähigkeit
des Recktanten verbessert, die Nanoröhren-Synthesebereiche 36 zu
erreichen, da der Fluidfluss anderenfalls erheblich eingeschränkt wäre, wenn
der Reaktant nur durch den Durchgang 34 abwärts fließen könnte. Die
Spalte 38 können
weggelassen werden, wenn das Anwachsen von der vorderen freien Spitze 43 ausgeht
oder wenn auf andere Weise keine Einschränkungen des Fluidflusses vorliegen.
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Die
Wachstumsbedingungen des CVD- oder plasmaunterstützten CVD-Verfahrens werden
so gewählt,
dass vorzugsweise Kohlenstoff-Nanoröhren 42 anwachsen,
welche eine halbleitende Molekularstruktur aufweisen. Alternativ
können
Kohlenstoff-Nanoröhren 42 mit
einer halbleitenden Molekularstruktur vorzugsweise aus einer Ansammlung
von Nanoröhren 42,
wie sie angewachsen sind, ausgewählt
werden, welche sowohl metallische als auch halbleitende Molekularstrukturen
umfasst, indem zum Beispiel ein Strom angelegt wird, der hoch genug
ist, um Nanoröhren 42 zu
zerstören,
welche eine metallische Molekularstruktur aufweisen. In bestimmten
Ausführungsformen
der Erfindung kann in einem oder mehreren der Durchgänge 34 eine
einzige halbleitende Kohlenstoff-Nanoröhre 42 vorliegen.
Die Nanoröhren 42 können aus
einem anderen Material als Kohlenstoff aufgebaut sein, welches durch
eine Bandlücke
und halbleitende Eigenschaften gekennzeichnet ist.
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Bezug
nehmend auf 11A und 11B, wird
eine Schicht 44 aus einem isolierenden Material mit einem
relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand, z. B. Borphosphorsilicatglas
(BPSG), über ein
Abscheidungsverfahren wie LPCVD konform auf das Substrat 10 aufgebracht.
Die Schicht 44 wird durch ein chemisch-mechanisches Polierverfahren (CMP)
oder über
irgendeine andere geeignete Planarisierungstechnik plan poliert.
Durch das Polieren kann die Schicht 44 bis zu einer Tiefe
entfernt werden, die ausreicht, um auch bestimmte lange Nanoröhren in
der Verteilung der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 zu verkürzen. Teile
der Schicht 44 können
jedweden freien Raum zwischen den einzelnen Kohlenstoff-Nanoröhren 42 füllen. Teile
der Schicht 44 können
auch jeden der Spalte 38 füllen. Bezug nehmend auf 12A und 12B,
werden Kontaktöffnungen 46,
welche sich durch die Schicht 44, die Hartmaske 20,
die Gate-Elektrode 28 und die Schicht 25 hindurch
erstrecken, durch ein Standard-Lithographie- und Ätzverfahren
definiert, welches auf der Tiefe des Katalysatorfeldes 14 endet.
Ein isolierendes Material wird in den Kontaktöffnungen 46 aufgebracht
und anisotrop geätzt,
um isolierende Abstandhalter 48 bereitzustellen, welche
die Gate-Elektroden 28 von dem Katalysatorfeld 14 elektrisch
isolieren. Jede Gate-Elektrode 28 wird durch die entsprechende
Kontaktöffnung 46 in
zwei getrennte Gate-Elektroden 28a, 28b partitioniert.
Durch ein Standard-Lithographie- und Ätzverfahren, welches auf der
Tiefe der Gate-Elektroden 28a, 28b endet, werden
Kontaktöffnungen 50 in
der Schicht 44 und der Hartmaske 20 definiert.
Es werden Kontaktöffnungen 52 in
der Schicht 44 durch ein Standard-Lithographie- und Ätzverfahren bis zu einer Tiefe
definiert, durch welche eine vordere Spitze 43 mindestens
einer der in jedem Durchgang befindlichen Kohlenstoff-Nanoröhren 42 freigelegt
wird.
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Bezug
nehmend auf 13A und 13B, werden
in den Kontaktöffnungen 46, 50 und 52 entsprechend
die Kontakte 54, 56 und 58 gebildet,
indem gegebenenfalls die Kontaktöffnungen 46, 50 und 52 mit
einer oder mehreren (nicht dargestellten) Barriere/Haftungsverbesserungs-Schichten
ausgekleidet werden, ein geeignetes Metall als Deckmaterial aufgebracht
wird, um die Kontaktöffnungen
zu füllen,
und danach das überstehende
leitfähige
Material über
irgendeine geeignete Planarisierungstechnik, z. B. ein CMP-Verfahren,
entfernt wird, um einen Stecker zu bilden. Mindestens eine der Kohlenstoff-Nanoröhren 42,
die sich in dem Durchgang 34 befinden, der in Nachbarschaft
jeder Gate-Elektrode 28a, b angeordnet ist, weist eine
vordere Spitze 43 auf, die in elektrischem, vorzugsweise
Ohm'schen, Kontakt
mit einem entsprechenden der Kontakte 58 steht. Die vorderen
Spitzen 43 der kontaktierten Kohlenstoff-Nanoröhren 42 können vertikal
in die Masse des entsprechenden Kontakts 58 ragen oder
an einer Grenzfläche
zu dem entsprechenden Kontakt 58 auf diesen treffen. Die
Kohlenstoff-Nanoröhren 42 in
jedem Durchgang 34 sind elektrisch, vorzugsweise Ohm'sch, mit dem Katalysatorfeld 14 verknüpft. Die Kontakte 54, 56 und 58 sind
voneinander elektrisch isoliert und werden aus irgendeinem geeigneten
leitenden Material gebildet, z. B., ohne darauf beschränkt zu sein,
Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Gold (Au), Molybdän (Mo), Tantal (Ta), Titan
(Ti) und Wolfram (W). Es wird eine Standardverarbeitung am Ende
der Fertigung (BEÖL-Verarbeitung)
angewendet, um eine (nicht dargestellte) Verbindungsstruktur herzustellen,
mit welcher die benachbarten fertigen Einheitsstrukturen 60 verknüpft werden.
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Die
Einheitsstruktur 60 bildet einen FET, welcher eine der
Gate-Elektroden 28a, b, ein durch die Schicht 40 definiertes
Gate-Dielektrikum, eine durch das Katalysatorfeld 14 und
den Kontakt 54 definierte Source-Elektrode, eine durch
den entsprechenden Kontakt 58 definierte Drain-Elektrode
und eine halbleitende Kanalzone umfasst, die entlang der Länge mindestens
einer der Kohlenstoff-Nanoröhren 42 definiert
ist, die sich vertikal im entsprechenden Durchgang 34 zwischen
dem Katalysatorfeld 14 und dem Kontakt 58 erstrecken.
Die durch die Kohlenstoff-Nanoröhren 42 definierte
Kanalzone ist im Wesentlichen vertikal im Verhältnis zu der horizontalen Ebene
des Substrats 10 ausgerichtet. Die Ladungsträger fließen selektiv
vom Katalysatorfeld 14 durch die Kohlenstoff-Nanoröhren 42 zum
Kontakt 58, wenn eine elektrische Spannung an die richtige
der Gate-Elektroden 28a, b angelegt wird, um in den zugehörigen Kohlenstoff-Nanoröhren 42 einen
Kanal zu erzeugen. Jede Einheitsstruktur 60 ist für den Betrieb
der Einheit elektrisch mit anderen Einheitsstrukturen 60 und
weiteren (nicht dargestellten) Schaltungskomponenten verknüpft, die
von dem Substrat 10 getragen werden. Obwohl die vorliegende
Erfindung über
eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen veranschaulicht
wurde, und obwohl diese Ausführungsformen
recht detailliert beschrieben wurden, ist es nicht die Absicht der
Anmelder, den Umfang der beigefügten
Patentansprüche
auf solche Einzelheiten zu beschränken oder in irgendeiner Weise
einzugrenzen. Weitere Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann
leicht ersichtlich. Somit ist die Erfindung in ihren weiteren Erscheinungsformen
deswegen nicht auf die speziellen Einzelheiten, repräsentativen
Vorrichtungen und Verfahren und die dargestellten und beschriebenen
veranschaulichenden Beispiele beschränkt. Dementsprechend können Abweichungen
von solchen Einzelheiten vorgenommen werden, ohne den Umfang des
allgemeinen erfinderischen Konzepts der Anmelder zu verlassen.