DE10250830B4 - Verfahren zum Herstellung eines Schaltkreis-Arrays - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltkreis-Arrays.
- Die herkömmliche Silizium-Mikroelektronik wird bei weiter voranschreitender Verkleinerung an ihre Grenzen stoßen. Ein Problem besteht darin, dass sich ein MOS-Transistor nicht beliebig verkleinern lässt, da bei einer fortgesetzten Miniaturisierung insbesondere störende Kurzkanal-Effekte in immer stärkerem Maße auftreten.
- Ferner ist die herkömmliche Silizium-Mikroelektronik für eine dreidimensionale Integration von integrierten Bauelementen, d. h. anschaulich ein Stapeln von Schichten von Bauelementen (z. B. Ebenen von Speicherelementen) nicht gut geeignet.
- Aus [1] ist bekannt, in eine Gate-Elektroden-Schicht einer als Feldeffekttransistor eingerichteten Schichtenfolge ein Durchgangsloch einzubringen und in diesem ein vertikales Nanoelement aufzuwachsen. Dadurch wird ein vertikaler Feldeffekttransistor mit dem Nanoelement als Kanal-Bereich erhalten, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Kanal-Bereichs mittels des das Nanoelement entlang annähernd seiner gesamten Längserstreckung umgebenden Gate-Elektroden-Bereichs steuerbar ist. Bei dem aus [1] bekannten Feldeffekttransistor ist die Nanoröhre zwischen zwei einfache Elektroden als Source-/Drain-Bereiche angeordnet, wobei die Anordnung eine starke Oberflächen-Topologie aufweist, d. h. nicht eben ist, was eine 3D-Integration und den Aufbau komplexerer Schaltungen erschweren kann.
- In [2] ist offenbart, dass halbleitende Kohlenstoffnanoröhren, die nach dem Aufwachsen auf einem Substrat eine Leitfähigkeit des p-Leitungstyps aufweisen, in den n-Leitungstyp übergeführt werden können, indem in die Kohlenstoffnanoröhren Kalium-Material eingebracht wird.
- Des Weiteren sind Schaltkreis-Arrays aus [3], [4] und [5] bekannt.
- Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltkreis-Arrays bereitzustellen, welches sogar für komplexere schaltungstechnische Anwendungen geeignet ist.
- Das Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltkreis-Arraysgemäß dem unabhängigen Patentanspruch.
- Insbesondere wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltkreis-Arrays mit einer Mehrzahl von nebeneinander und/oder übereinander ausgebildeten Feldeffekttransistoren bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird eine erste Verdrahtungsebene mit mehreren Leiterbahnen und einer Mehrzahl von ersten Source-/Drain-Bereichen der Feldeffekttransistoren gebildet. Die erste Verdrahtungsebene wird planarisiert. Auf der planarisierten ersten Verdrahtungsebene wird eine erste Isolationsschicht gebildet. Die erste Isolatorschicht wird planarisiert. Auf der ersten Isolatorschicht wird eine Gate-Bereichs-Schicht, welche strukturierte Gate-Bereiche aus elektrisch leitfähigem Material und dazwischen eingebrachtes Isolatormaterial aufweist, gebildet. Die Gate-Bereichs-Schicht wird planarisiert wird. Auf der planarisierten Gate-Bereichs-Schicht wird eine zweite Isolatorschicht gebildet. Die zweite Isolatorschicht wird planarisiert. Durch die planarisierte zweite Isolatorschicht, die Gate-Bereiche und die planarisierte zweite Isolatorschicht wird eine Vielzahl von Löchern gebildet. In jedem der Löcher wird mindestens ein als Kanal-Bereich dienendes vertikales Nanoelement gebildet. Zwischen dem jeweiligen vertikalen Nanoelement und dem elektrisch leitfähigen Material des Gate-Bereichs wird elektrisch isolierendes Material als Gate-isolierende Schicht gebildet. Auf der planarisierten zweiten Isolatorschicht wird eine zweite Verdrahtungsebene mit mehreren Leiterbahnen und einer Mehrzahl von zweiten Source-/Drain-Bereichen der Feldeffekttransistoren gebildet, so dass jedes Nanoelement zwischen der ersten Verdrahtungsebene und der zweiten Verdrahtungsebene angeordnet ist.
- Eine Feldeffekttransistor-Anordnung enthält ein Substrat, die erste Verdrahtungsebene mit dem ersten Source-/Drain-Bereich auf dem Substrat und die zweite Verdrahtungsebene mit dem zweiten Source-/Drain-Bereich über der ersten Verdrahtungsebene. Zwischen den Verdrahtungsebenen angeordnet und mit beiden gekoppelt ist das mindestens eine vertikale Nanoelement als Kanal-Bereich.
- Ferner ist das Nanoelement zumindest teilweise umgebendes elektrisch leitfähiges Material als Gate-Bereich und elektrisch isolierendes Material als Gate-isolierende Schicht zwischen dem Nanoelement und dem elektrisch leitfähigen Material vorgesehen.
- Das Schaltkreis-Array weist eine Mehrzahl von nebeneinander und/oder übereinander ausgebildeten Feldeffekttransistor-Anordnungen mit den oben beschriebenen Merkmalen auf.
- Bei der Feldeffekttransistor-Anordnung ist ein Feldeffekttransistor zwischen zwei Verdrahtungsebenen, das heißt zwischen zwei in geeigneter Weise bezogen auf eine spezifische Applikation strukturierten Metallisierungsebenen ausgebildet. Mittels der Verdrahtungsebenen ist es möglich, den Feldeffekttransistor flexibel bezogen auf die Anwendung des Einzelfalls mit anderen schaltungstechnischen Komponenten zu koppeln bzw. zu verschalten. Die Struktur der Feldeffekttransistor-Anordnung weist einen hohen Grad an Planarität auf, das heißt eine modulare Anordnung übereinander angeordneter vorzugsweise planarer Ebenen (Substrat, erste Verdrahtungsebene, aktive Bauelement- bzw. Kopplungsebene, zweite Verdrahtungsebene). Dadurch ist ein einfaches, baukastenartiges Herstellungsverfahren sichergestellt. Dies ermöglicht den Aufbau komplexer Schaltkreise mit unterschiedlichen, miteinander verschalteten Komponenten wie zum Beispiel Speicherzellen, Transistoren und Logik-Bauelementen. Die Feldeffekttransistor-Anordnung ist im Unterschied zu [1] nicht mit bloßen Elektroden als und zweiten Source-/Drain-Bereich vorgesehen, stattdessen sind die Source-/Drain-Bereiche als Teilbereiche von komplexen Metallisierungs- oder Verdrahtungsebenen eingerichtet, so dass mit geringem Aufwand eine Ankopplung an andere integrierte Bauelemente ermöglicht ist. Somit ist ein komplexer integrierter Schaltkreis aus unterschiedlichen Bauelementen (z. B. Speicherzellen und Logik-Bauelementen) ausbildbar.
- Ein Aspekt kann anschaulich darin gesehen werden, dass eine aktive Bauelementebene mit dem vertikalen Nanoelement (d. h. eine dem Front-End der Prozessierung zurechenbare Ebene) zwischen zwei geeignet strukturierte und jeweils nicht notwendig zusammenhängende Verdrahtungsebenen (d. h. zwei dem Back-End der Prozessierung zurechenbare Ebenen) ausgebildet wird. Eine solche Verschachtelung von Front-End- und Back-End-Komponenten resultiert aus der Idee, vertikale und somit platzsparende Feldeffekttransistoren zu verschalten, wofür anschaulich oberhalb und unterhalb der Feldeffekttransistoren Kontaktierungen als Teil-Bereiche der Verdrahtungsebenen ausgebildet sind. Soll ein Feldeffekttransistor in eine komplexere schaltungstechnische Umgebung eingebettet werden, ist eine Realisierung der Source-/Drain-Bereiche als Komponenten der Verdrahtungsebenen eine bessere Lösung als das isolierte Vorsehen separater Source-/Drain-Bereiche für jeden einzelnen Feldeffekttransistor.
- Mittels Verwendens eines vertikalen Nanoelements als Komponente der Feldeffekttransistor-Anordnung ist eine starke Miniaturisierung erreicht, simultan sind störende Kurzkanaleffekte vermieden. Anschaulich ist die Länge des Kanal-Bereichs der Feldeffekttransistor-Anordnung mittels der Länge des Nanoelements vorgegeben, so dass das Nanoelement zum Vermeiden störender Kurzkanaleffekte ausreichend lang ausgebildet werden kann und simultan eine Erhöhung des lateralen Platzbedarfs aufgrund der vertikalen Anordnung vermieden ist.
- Aufgrund der planaren bzw. ebenenhaften Anordnung ist die Feldeffekttransistor-Anordnung gut für eine 3D-Integration geeignet, das heißt für ein System aus mehreren aufeinander ausgebildeten Bauelement-Schichten. Dadurch ist die Integrationsdichte weiter erhöht.
- Anschaulich weist die Feldeffekttransistor-Anordnung mindestens zwei Leiterbahnebenen auf, zwischen denen Nanoelement-Transistoren angeordnet sind. Der Gate-Bereich ist bei diesem aktiven Bauelement aus einem Bereich des elektrisch leitfähigen Materials gebildet, das vorzugsweise vertikale Poren aufweist, in denen das mindestens eine Nanoelement eines jeweiligen Transistorkanals angeordnet ist.
- Es ist anzumerken, dass unterschiedliche Nanoelemente der Feldeffekttransistor-Anordnung unterschiedlichen Feldeffekttransistoren zugeordnet sein können, mit anderen Worten ist die Feldeffekttransistor-Anordnung nicht auf einen einzelnen Feldeffekttransistor beschränkt, sondern kann unter Verwendung gemeinsamer erster und zweiter Verdrahtungsebenen mehrere Feldeffekttransistoren enthalten.
- Ein Aspekt kann darin gesehen werden, dass ein vertikaler Feldeffekttransistor in eine einfach herzustellende Gesamtanordnung eingebettet wird.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Bei verschiedenen Ausführungsformen erfolgt das Planarisieren mindestens einer der entsprechenden Schichten unter Verwendung eines CMP-Verfahrens.
- Bei verschiedenen Ausführungsformen werden als vertikale Nanoelemente Kohlenstoffnanoröhren ausgebildet und das Bilden der vertikalen Nanoelemente erfolgt unter Verwendung eines CVD-Verfahrens.
- Bei verschiedenen Ausführungsformen dienen die Löcher als Schablonen zum Aufwachsen der vertikalen Nanoelemente.
- Das elektrisch leitfähige Material ist vorzugsweise eine elektrisch leitfähige Schicht, in die mindestens ein vertikales Durchgangsloch eingebracht ist, durch welches das Nanoelement hindurchgeführt ist. Die Realisierung des elektrisch leitfähigen Materials als elektrisch leitfähige Schicht mit einem darin eingebrachten vertikalen Durchgangsloch unterstützt den planaren Charakter der Feldeffekttransistor-Anordnung. Mittels eines wenig aufwändigen Lithographie- und Ätz-Verfahrens sind an gezielten Orten der elektrisch leitfähigen Schicht eines oder mehrere Durchgangslöcher einbringbar, wodurch eine einfache Nanoelement-Schaltungs-Architektur geschaffen ist. Zwischen der ersten und der zweiten Verdrahtungsebene kann mindestens eine elektrisch isolierende Schicht mit mindestens einem vertikalen Durchgangsloch angeordnet sein, durch welches das Nanoelement hindurchgeführt ist. Auch die Verwendung elektrisch isolierender Schichten als Komponenten der vorzugsweise vollständig planaren Feldeffekttransistor-Anordnung unterstreicht den modularen bzw. schichtenartigen Aufbau der Feldeffekttransistor-Anordnung. Die elektrisch isolierende Schicht kann zum elektrischen Entkoppeln der Verdrahtungsebenen voneinander vorgesehen sein. Vorzugsweise kann zum Strukturieren der elektrisch leitfähigen Schicht und der elektrisch isolierenden Schicht ein gemeinsames Lithographie- und Ätz-Verfahren verwendet werden, wodurch der Herstellungsaufwand weiter verringert ist.
- Das Substrat kann ein amorphes oder polykristallines Substrat sein. Ein Vorteil ist darin zu sehen, dass die Feldeffekttransistor-Anordnung mit einem beliebigen Substrat realisiert werden kann, so dass ein teures, einkristallines Substrat (wie beispielsweise ein Siliziumwafer) entbehrlich ist, wodurch die Herstellungskosten reduziert sind. Ein kostengünstiges amorphes oder polykristallines Substrat ist für die Bedürfnisse der Feldeffekttransistor-Anordnung völlig ausreichend. Mittels Aufbringens der unterschiedlichen Komponenten auf dem Substrat in schichtenartiger Weise ist eine 3D-Integration auf einfache Weise ermöglicht. Somit können mehrere Ebenen von aktiven Bauelementen übereinander angeordnet werden.
- Die Feldeffekttransistor-Anordnung kann aus dielektrischem Material, metallisch leitfähigem Material und dem Material der Nanostruktur bestehen. Eine Idee ist somit darin zu sehen, eine elektronische Schaltung mit einem Vertikal-Feldeffekttransistor nur aus elektrischen Leiter-Material, dielektrischem Material und Nanoelementen herzustellen. Dadurch ist eine besonders kostengünstige Technologie geschaffen, bei der die Verwendung Halbleiter-Materials vermieden ist.
- Das Substrat kann beispielsweise ein Glas-Substrat, ein Quarz-Substrat, ein Saphir-Substrat, ein Siliziumoxid-Substrat, ein Kunststoff-Substrat, ein Keramik-Substrat oder ein polykristallines Halbleiter-Substrat sein. Es kann annähernd jedes kostengünstige Substrat zum Ausbilden der Feldeffekttransistor-Anordnung verwendet werden. Zum Integrieren von Bauelementen der Silizium-Mikrotechnologie in ein Substrat kann es vorteilhaft sein, ein kristallines Halbleiter-Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, zu verwenden.
- Ferner ist anzumerken, dass als Substrat insbesondere auch ein mechanisch biegsames Substrat (beispielsweise aus einem organischem Material) verwendet werden kann.
- Das Nanoelement kann eine Nanoröhre, ein Bündel von Nanoröhren oder ein Nanostäbchen aufweisen. Das Nanostäbchen kann zum Beispiel aus Silizium, Germanium, Indiumphosphid, Galliumnitrid, Galliumarsenid, Zirkoniumoxid und/oder einem Metall gebildet sein. Ein als Nanoröhre ausgestaltetes Nanoelement kann eine Kohlenstoffnanoröhre, eine Kohlenstoff-Bor-Nanoröhre, eine Kohlenstoff-Stickstoff-Nanoröhre, eine Wolframsulfid-Nanoröhre oder eine Chalkogenid-Nanoröhre sein.
- Insbesondere kann mindestens eines des mindestens einen Nanoelements des n-Leitungstyps sein. Beim Ausbilden einer Kohlenstoffnanoröhre als wichtiges Beispiel für ein Nanoelement wird herstellungsbedingt häufig eine Kohlenstoffnanoröhre des p-Leitungstyps erhalten. Für viele Anwendungen, beispielsweise einen p-MOSFET oder eine Diode mit einem pn-Übergang, kann es wünschenswert sein, dass zumindest ein Teil einer Nanoröhre des n-Leitungstyps ist. Mittels Einbringens von Kalium-Material in eine p-leitende Kohlenstoffnanoröhre ist es möglich, eine nach dem Wachstum p-leitend erhaltene Kohlenstoffnanoröhre in einen n-leitenden Zustand zu überführen. Beispielsweise kann eine p-leitende Nanoröhre in einem Durchgangsloch aufgewachsen werden, dessen umgebendes Material Kalium enthält. Mittels thermischen Austreibens von Kalium-Material aus dem umgebenden Festkörper kann Kalium-Material in die Nanostruktur eingebracht werden, wodurch eine p-dotierte Kohlenstoffnanoröhre in eine n-dotierte übergeführt werden kann.
- Die Feldeffekttransistor-Anordnung kann auch als nichtflüchtige Speicherzelle eingerichtet sein, wobei das elektrisch isolierende Material als Speicherschicht für elektrische Ladungsträger dient und derart eingerichtet ist, dass elektrische Ladungsträger selektiv darin einbringbar oder daraus entfernbar sind. Ferner ist die elektrische Leitfähigkeit des Nanoelements charakteristisch mittels in dem elektrisch isolierenden Material eingebrachten elektrischen Ladungsträgern beeinflussbar. Anschaulich kann die Gate-isolierende Schicht aus einem solchen Material ausgebildet sein, dass mittels Anlegens geeigneter elektrischer Potentiale an die Source-/Drain-Bereiche bzw. den Gate-Bereich des Feldeffekttransistors elektrische Ladungsträger dauerhaft in die Gate-isolierende Schicht zum Beispiel mittels Fowler-Nordheim-Tunnelns oder mittels Tunnelns heißer Elektronen/Löcher injizierbar sind. Die dauerhaft eingebrachten elektrischen Ladungsträger bewirken aufgrund des Feldeffekts eine Verschiebung der Einsatzspannung des Feldeffekttransistors, in welcher eine Speicherinformation codierbar ist. Als Material für das elektrisch isolierende Material als Ladungsspeicher eignen sich beispielsweise eine Siliziumoxid-Siliziumnitrid-Siliziumoxid-Schichtenfolge (ONO-Schichtenfolge) oder eine Aluminiumoxid-Schicht. In einem solchen Fall kann die Feldeffekttransistor-Anordnung als Permanent-Speicherzeile oder Permanent-Speicherzellen-Anordnung verwendet werden.
- Alternativ kann die Feldeffekttransistor-Anordnung als DRAM-Speicherzelle (”Dynamic Random Access Memory”) eingerichtet sein, wobei der Feldeffekttransistor als Schalt-Transistor eingerichtet sein kann, und ein Stapel-Kondensator (”stacked capacitor”) als Speicher-Kondensator vorgesehen sein kann, wobei das Nanoelement auf zumindest einem Teil des Speicher-Kondensators aufgewachsen ist. Die Realisierung der Feldeffekttransistor-Anordnung als DRAM-Speicherzelle ist mittels des schichtartigen Aufbaus begünstigt, da das Ausbilden eines Stapel-Kondensators bequem in die schichtartige Architektur integriert werden kann.
- Die Feldeffekttransistor-Anordnung kann ferner als CMOS-Bauelement eingerichtet sein, wobei zwei Feldeffekttransistoren in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind, von denen einer ein Nanoelement des p-Leitungstyps und der andere ein Nanoelement des n-Leitungstyps aufweist. Die Feldeffekttransistor-Anordnung kann somit auf die Anforderungen der CMOS-Technologie zugeschnitten werden, wobei im Vergleich zu der herkömmlichen CMOS-Technologie der Platzbedarf eines CMOS-Bauelements aufgrund der Verwendung vertikaler Nanoröhren erheblich verringert ist. Die Feldeffekttransistor-Anordnung ermöglicht das Integrieren aller erforderlichen Bestandteile einer CMOS-Schaltung mit geringem Aufwand.
- Vorzugsweise können die Feldeffekttransistoren des CMOS-Bauelements zu einem Inverter-Schaltkreis verschaltet sein, der bei Anlegen eines logischen Signals an einem Eingang dieses in ein logisches Signal an einem Ausgang umwandelt, welches gegenüber dem Signal an einem Eingang einen logischkomplementären Wert aufweist.
- Zumindest eines des mindestens einen Durchgangslochs kann mit elektrisch leitfähigem Koppel-Material zum Koppeln der ersten und zweiten Verdrahtungsebenen gefüllt sein.
- Bei einer komplexeren Feldeffekttransistor-Anordnung, welche zusätzlich zu dem Feldeffekttransistor weitere Komponenten aufweist oder bei welcher unterschiedliche Anschlüsse des Feldeffekttransistors miteinander gekoppelt sind, können Durchgangslöcher (Vias) durch eine oder mehrere Schichten der Anordnung vorteilhaft sein, welche mittels in die Durchgangslöcher zwischen den Verdrahtungsebenen eingebrachtem elektrisch leitfähigem Material realisiert sein können. Insbesondere kann das elektrisch leitfähige Koppel-Material ein Bündel von Nanoelementen sein, das eine ausreichend gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Mittels Verwendens eines Bündels von Nanoelementen als Kopplungsmittel zum Füllen eines Durchgangslochs kann ein Koppel-Element extrem geringer Dimension (nämlich im Bereich weniger Nanometer und weniger) erhalten werden.
- Die Feldeffekttransistor-Anordnung ist vorzugsweise als Schichtenfolge aus einer Mehrzahl planarisierter Schichten eingerichtet. Mit anderen Worten ist die Feldeffekttransistor-Anordnung vorzugsweise vollständig planar aufgebaut, das heißt die Leiterbahnebenen ebenso wie die Gate-Elektroden sind auf einem jeweils im Wesentlichen ebenen Untergrund ohne ausgeprägte Topologie angeordnet und die Zwischenräume innerhalb dieser Ebenen sind mit dielektrischem Material aufgefüllt, so dass die Oberfläche dieser Schicht wiederum planar ist. Zwischen den Leiterbahnebenen und einer Gate-Ebene kann jeweils eine dielektrische Schicht angeordnet sein, die von den Nanoelementen und von den Kontaktlöchern durchstoßen wird. Das Realisieren eines vollständig planaren Aufbaus kann dadurch unterstützt werden, dass nach Ausbilden einer jeweiligen Ebene ein Planarisierungs-Verfahrensschritt durchgeführt wird, um eine planare Oberfläche zu realisieren. Dies kann besonders vorteilhaft unter Verwendung des CMP-Verfahrens (”Chemical Mechanical Polishing”) realisiert werden. Das Erweitern der planaren Anordnung auf eine dreidimensionale Integration ergibt sich beispielsweise durch mehrfaches Wiederholen des Prozessablaufs, d. h. wiederholtes Abscheiden von Schichtenfolgen aufeinander.
- Darüber hinaus kann das das Nanoelement umgebende elektrisch isolierende Material als Ringstruktur realisiert sein, welche die Gate-isolierende Schicht des Vertikal-Transistors bildet, und es kann zumindest ein Teil der elektrisch isolierenden Ringstruktur von dem elektrisch leitfähigen Material umgeben sein, welches die Gate-Elektrode des Vertikal-Transistors bildet.
- Indem das Nanoelement von einer elektrisch isolierenden Ringstruktur (anstatt von einer zylindermantelartigen Struktur) umgeben ist, ist eine Gate-isolierende Schicht bereitgestellt, welche von dem als Gate-Elektrode fungierenden elektrisch leitfähigem Material umgeben ist. Mittels Anlegens einer geeigneten Spannung an das elektrisch leitfähige Material kann die Leitfähigkeit des Nanoelements, fungierend als Kanal-Bereich, charakteristisch beeinflusst werden, so dass das Nanoelement gemeinsam mit der elektrisch isolierenden Ringstruktur und dem elektrisch leitfähigen Material die Funktionalität eines Feldeffekttransistors mit besonders hoher Sensitivität erfüllt. Mittels Verwendens einer ringförmigen Gate-Elektrode kann aufgrund eines elektrostatischen Spitzeneffekts die Amplitude eines mittels Anlegens einer elektrischen Spannung an die Gate-Elektrode generierten elektrischen Felds nahe des Nanoelements besonders groß gemacht werden, so dass eine besonders exakte Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit des Kanal-Bereichs ermöglicht ist.
- Es ist ein Aspekt, einen Schaltkreis mit mehreren unterschiedlichen Komponenten, die miteinander verschaltet sind, bereitzustellen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 bis3 Schichtenfolgen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Verfahrens zum Herstellen einer Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
4 eine Feldeffekttransistor-Anordnung, -
5 ein Ersatzschaltbild eines Teilbereichs der in4 gezeigten Feldeffekttransistor-Anordnung, eingerichtet als Inverter-Schaltkreis, -
6 eine Draufsicht einer Feldeffekttransistor-Anordnung, -
7 eine Querschnittsansicht der in6 gezeigten Feldeffekttransistor-Anordnung, aufgenommen entlang einer Schnittlinie I-I', -
8 eine Querschnittsansicht der in6 gezeigten Feldeffekttransistor-Anordnung, aufgenommen entlang einer Schnittlinie II-II', -
9 eine Feldeffekttransistor-Anordnung. - Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
- Im Weiteren wird bezugnehmend auf
1 bis4 ein Verfahren zum Herstellen einer Feldeffekttransistor-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. - Um die in
1 gezeigte Schichtenfolge100 zu erhalten, wird auf einem Glas-Substrat101 eine Nickel-Schicht abgeschieden und unter Verwendung eines Lithographie- und eines Ätz-Verfahrens strukturiert, wodurch eine erste Nickel-Verdrahtungsebene102 erhalten wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird Aluminiumoxid (AI2O3) ausreichend dick auf der so erhaltenen Schichtenfolge abgeschieden und unter Verwendung eines CMP-Verfahrens (”Chemical Mechanical Polishing”) mit dem Nickel-Material der ersten Nickel-Verdrahtungsebene102 als Stoppschicht planarisiert. Das zurückbleibende Aluminiumoxid-Material zwischen den Komponenten der ersten Nickel-Verdrahtungsebene102 bildet eine erste Aluminiumoxid-Struktur103 . Die Komponenten102 ,103 bilden gemeinsam eine völlig planare Schicht. Auf der so erhaltenen Schichtenfolge wird eine erste Aluminiumoxid-Schicht104 abgeschieden. - Um die in
2 gezeigte Schichtenfolge200 zu erhalten, wird auf der Schichtenfolge100 Aluminium-Material abgeschieden und unter Verwendung eines Lithographie- und eines Ätz-Verfahrens derart strukturiert, dass Gate-Bereiche201 für im Weiteren auszubildende Feldeffekttransistoren zurückbleiben. Ferner wird Aluminiumoxid-Material ausreichend dick auf der so erhaltenen Schichtenfolge abgeschieden und unter Verwendung eines CMP-Verfahrens mit dem Aluminium-Material der Gate-Bereiche201 als Stoppschicht planarisiert. Dadurch entsteht eine zweite Aluminiumoxid-Struktur202 , die gemeinsam mit den Gate-Bereichen201 eine weitere planare Schicht bilden. Nachfolgend wird Aluminiumoxid-Material auf der so erhaltenen Schichtenfolge abgeschieden, wodurch eine zweite Aluminiumoxid-Schicht203 erzeugt wird. Es ist anzumerken, dass die Gate-Bereiche201 und die zweite Aluminiumoxid-Struktur202 gemeinsam eine weitere völlig planare Ebene bilden, welche Ebene von der aus den Komponenten102 ,103 gebildeten Ebene mittels der ersten Aluminiumoxid-Schicht104 getrennt ist. Die auf der Oberfläche der Schichtenfolge200 angeordnete zweite Aluminiumoxid-Schicht203 ist ebenfalls planar. - Um die in
3 gezeigte Schichtenfolge300 zu erhalten, wird unter Verwendung eines Elektronenstrahllithographie-Verfahrens eine Porenmaske auf der Oberfläche der Schichtenfolge200 erzeugt, mit welcher Porenmaske die Stellen eines späteren Aufwachsens von Kohlenstoffnanoröhren definiert werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird unter Verwendung eines geeigneten Ätz-Verfahrens entsprechend der ausgebildeten Porenmaske zunächst Aluminiumoxid-Material der zweiten Aluminiumoxid-Schicht203 , nachfolgend Aluminium-Material der Gate-Bereiche201 und schließlich Aluminiumoxid-Material der ersten Aluminiumoxid-Schicht104 entfernt. Dadurch werden in den aufeinander angeordneten Schichten104 ,202 und203 an definierten Orten Durchgangslöcher geätzt. Das an den Oberflächen der Durchgangslöcher freigelegte Aluminium-Material der Gate-Bereiche201 wird an der Oberfläche mittels thermischen Oxidierens mit einer Dicke im Nanometer-Bereich oxidiert, wodurch eine Gate-isolierende Schicht302 aus Aluminiumoxid-Material für die späteren Feldeffekttransistoren gebildet wird. In einem weiteren Verfahrensschritt werden unter Verwendung eines CVD-Verfahrens (”Chemical Vapour Deposition”) halbleitende Kohlenstoffnanoröhren301 auf dem das Aufwachsen von Kohlenstoffnanoröhren301 katalytisch unterstützenden Nickel-Material aufgewachsen, wobei die Durchgangslöcher durch die Schichten104 ,202 ,203 anschaulich als Schablonen zum Aufwachsender Kohlenstoffnanoröhren301 dienen. Als Alternative zu dem Nickel-Material als Katalysator-Material ist zum Beispiel Eisen oder Kobalt verwendbar. Mittels der Durchgangslöcher ist den Kohlenstoffnanoröhren301 eine definierte Aufwachsrichtung vorgegeben, so dass strukturell gut definierte vertikale Kohlenstoffnanoröhren301 erhalten werden. - Um die in
4 gezeigte Feldeffekttransistor-Anordnung400 zu erhalten, werden mittels eines Lithographie- und eines Ätz-Verfahrens unter Verwendung von Nickel-Material der ersten Nickel-Verdrahtungsebene102 bzw. von Aluminium-Material der Aluminium-Gate-Bereiche201 als Stoppmaterial Kontaktlöcher in die Schichtenfolge300 geätzt. Diese Kontaktlöcher werden mittels Abscheidens von Nickel-Material gefüllt, wodurch vertikale Nickel-Kopplungselemente401 ausgebildet werden. Mittels Abscheidens zusätzlichen Nickel-Materials wird auf der Oberfläche der so erhaltenen Schichtenfolge eine Nickel-Schicht ausgebildet, die unter Verwendung eines Lithographie und eines Ätz-Verfahrens derart strukturiert wird, dass eine zweite Nickel-Verdrahtungsebene402 generiert wird. - Die Feldeffekttransistor-Anordnung
400 stellt anschaulich eine planare, aus aufeinander aufgebrachten Schichtenebenen ausgebildete Schicht-Anordnung dar, gebildet aus einer ersten Ebene102 ,103 , einer zweiten Ebene201 ,202 und einer dritten Ebene402 . Die Kopplung zwischen unterschiedlichen Ebenen ist mittels vertikaler Kopplungselemente301 ,401 realisiert. Dadurch ist eine neuartige Schaltungs-Architektur auf Basis von Nanoelementen geschaffen, bei der eine für 3D-Integration störende Oberflächen-Topographie vermieden ist. - Anschaulich enthält die Feldeffekttransistor-Anordnung
400 einen ersten Feldeffekttransistor403 , einen zweiten Feldeffekttransistor404 und einen dritten Feldeffekttransistor405 . Bei dem ersten Feldeffekttransistor403 bildet die Kohlenstoffnanoröhre301 den Kanal-Bereich, ein Grenzbereich zwischen der Kohlenstoffnanoröhre301 und der Nickel-Verdrahtungsebene102 bildet einen ersten Source-/Drain-Bereich des ersten Feldeffekttransistors403 , ein Grenzbereich zwischen der Kohlenstoffnanoröhre301 und der zweiten Nickel-Verdrahtungsebene402 bildet einen zweiten Source-/Drain-Bereich, das die Kohlenstoffnanoröhre301 umgebende Aluminium-Material bildet den Gate-Bereich201 des ersten Feldeffekttransistors401 , und das thermisch oxidierte Aluminiumoxid-Material an der Wand des in den Gate-Bereich201 eingebrachten Durchgangslochs bildet die Gate-isolierende Schicht302 des ersten Feldeffekttransistors403 . Die zweiten 30 und dritten Feldeffekttransistoren404 ,405 sind in ähnlicher Weise gebildet wie der erste Feldeffekttransistor403 . - Im Weiteren wird beschrieben, wie die Feldeffekttransistor-Anordnung
400 als CMOS-Inverter eingerichtet, verschaltet bzw. betrieben wird. - Es ist anzumerken, dass für eine Verwendung der Feldeffekttransistoren
403 ,404 als Inverter der erste Feldeffekttransistor403 des n-Leitungstyps ist, wohingegen der zweite Feldeffekttransistor404 des p-Leitungstyps ist. Um dies zu realisieren, kann beispielsweise der erste Feldeffekttransistor403 in einem anderen Verfahrensschritt ausgebildet sein als der zweite Feldeffekttransistor404 , wobei mittels Einstellens der Reaktionsparameter bei dem CVD-Verfahren zum Abscheiden der Kohlenstoffnanoröhren301 des n-MOS-Feldeffekttransistors403 bzw. des p-MOS-Feldeffekttransistors404 der Leitungstyp (n- oder p-Leitung) der jeweiligen Kohlenstoffnanoröhre301 eingestellt wird. Alternativ kann, ähnlich wie in [2] beschrieben, der n-MOS-Feldeffekttransistor403 ausgebildet werden, indem das ihn umgebende Material des Gate-Bereichs201 mit Kaliummaterial versehen wird, und dieses Kalium-Material thermisch aus dem Gate-Bereich201 ausgetrieben wird, wodurch dieses Kalium-Material als Dotierstoff in die Kohlenstoffnanoröhre301 des n-MOS-Feldeffekttransistors403 injiziert wird. Wird erst anschließend die p-leitende Kohlenstoffnanoröhre301 des p-MOS-Feldeffekttransistors404 ausgebildet, so sind ein n-MOS-Feldeffekttransistor403 und ein p-MOS-Feldeffekttransistor404 als Basis für ein CMOS-artiges Bauelement realisiert. - Im Weiteren wird beschrieben, wie die Feldeffekttransistor-Anordnung
400 als Inverter-Schaltkreis betreibbar ist. An einen Inverter-Eingang406 , der als Komponente der zweiten Nickel-Verdrahtungsebene402 realisiert ist, ist ein gemäß der Inverter-Logik zu verarbeitendes Eingabesignal anlegbar. An einem Inverter-Ausgang407 als Anschluss einer anderen Komponente der zweiten Nickel-Verdrahtungsebene402 ist ein Ausgabesignal bereitgestellt, das aufgrund der Funktionalität der in der in4 gezeigten Weise verschalteten Feldeffekttransistoren403 ,404 entsprechend der Inverter-Logik aus dem an dem Inverter-Eingang406 bereitgestellten Eingabesignal generiert ist. An einem Versorgungsspannungs-Anschluss408 der zweiten Nickel-Verdrahtungsebene402 ist eine Versorgungsspannung VDD angelegt. Anschaulich ist der Versorgungsspannungs-Anschluss408 mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss des zweiten Feldeffekttransistors404 gekoppelt. Ferner ist an einem Massepotential-Anschluss409 als andere Komponente der zweiten Nickel-Verdrahtungsebene402 das elektrische Massepotential anlegbar. Der zweite Source-/Drain-Anschluss des ersten Feldeffekttransistors403 ist somit auf elektrischem Massepotential. Die ersten Source-/Drain-Anschlüsse der Feldeffekttransistoren403 ,404 sind miteinander mittels einer Komponente der ersten Nickel-Verdrahtungsebene102 gekoppelt. - Es ist anzumerken, dass sowohl die Nickel-Verdrahtungsebene
102 als auch die zweite Nickel-Verdrahtungsebene402 jeweils eine Mehrzahl nichtzusammenhängende, zum Teil voneinander elektrisch entkoppelte Komponenten enthält, wodurch die angestrebte Funktionalität der Feldeffekttransistor-Anordnung erst erreicht ist. - In
5 ist ein Ersatzschaltbild500 der in der in4 gezeigten Weise verschalteten Feldeffekttransistoren403 ,404 gezeigt. Entsprechend der Inverter-Logik der als Inverter-Schaltkreis verschalteten Feldeffekttransistor-Anordnung400 ist an dem Inverter-Ausgang407 genau dann ein Signal mit einem logischen Wert ”0” bereitgestellt, wenn das Eingabesignal406 auf einem logischen Wert ”1” ist. An dem Inverter-Ausgang407 ist genau dann ein Signal mit einem logischen Wert ”1” bereitgestellt, wenn das Eingabesignal406 auf einem logischen Wert ”0” ist. - Die beiden Feldeffekttransistoren
403 ,404 bilden einen Inverter mit einem n-Kanal-Transistor403 und einem p-Kanal-Transistor404 . Die jeweiligen zweiten Source-/Drain-Bereiche35 sind auf dem Massepotential409 bzw. dem Potential der Versorgungsspannung VDD408 , der Gate-Bereich201 ist für die beiden Transistoren403 ,404 gemeinsam vorgesehen und ist mit dem Inverter-Eingang406 gekoppelt. Die zweiten Source-/Drain-Bereiche der Transistoren403 ,404 sind miteinander gekoppelt und bilden den Inverter-Ausgang407 . - Mittels des an dem Inverter-Ausgang
407 anliegenden elektrischen Potentials ist aufgrund der in4 gezeigten Verkopplung der Gate-Bereich201 des dritten Feldeffekttransistors405 ansteuerbar. Somit ist die einfache Inverter-Funktionalität der Transistoren403 ,404 mittels des dritten Feldeffekttransistors405 erweitert, so dass eine komplexere CMOS-Schaltung realisiert ist. - Im Weiteren wird bezugnehmend auf
6 bis8 eine Feldeffekttransistor-Anordnung600 beschrieben. - In
6 ist eine Draufsicht der Feldeffekttransistor-Anordnung600 gezeigt, welche Feldeffekttransistor-Anordnung600 als nichtflüchtige Speicherzellen-Anordnung realisiert ist. In6 ist eine Vielzahl von entlang einer ersten Richtung verlaufenden ersten Bitleitungen601 gezeigt, die oberhalb einer Vielzahl von entlang einer zweiten, zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung verlaufenden Wortleitungen602 verlaufend angeordnet sind. Anschaulich ist in jedem Kreuzungsbereich eine der Wortleitungen602 mit einer der ersten Bitleitungen601 eine Speicherzelle ausgebildet. -
6 ist zu entnehmen, dass der Abstand zweier zueinander benachbarter erster Bitleitungen601 bzw. zweier voneinander benachbarter Wortleitungen602 jeweils 2F ist, wobei F die in einer Technologiegeneration minimal erreichbare Strukturdimension ist. Somit ist der Platzbedarf einer Speicherzelle 4F2, so dass eine besonders hohe Integrationsdichte erreicht ist. - Im Weiteren wird bezugnehmend auf
7 eine erste Querschnittsansicht700 der Feldeffekttransistor-Anordnung600 beschrieben, aufgenommen entlang einer in6 gezeigten Schnittlinie I-I'. - Aus der ersten Querschnittsansicht
700 ist der vertikale Schichtaufbau der als nichtflüchtige Speicherzeilen-Anordnung in Nicht-ODER-Architektur ausgebildeten Feldeffekttransistor-Anordnung600 gezeigt. Auf einem Glas-Substrat101 sind zueinander parallel verlaufende zweite Bitleitungen701 aus Nickel-Material ausgebildet, von denen in7 aufgrund der Schnittansicht nur eine gezeigt ist. Die zweiten Bitleitungen701 werden ausgebildet, indem auf dem Glas-Substrat101 zunächst eine durchgehende Nickel-Schicht abgeschieden wird, und diese nachfolgend unter Verwendung eines Lithographie und eines Ätz-Verfahrens zu zueinander parallel verlaufenden zweiten Bitleitungen701 strukturiert wird. Mit anderen Worten verlaufen die zweiten Bitleitungen701 im Wesentlichen parallel zu den ersten Bitleitungen601 . Nach dem Strukturierungs-Verfahren werden die Zwischenräume zwischen den zweiten Bitleitungen701 mit elektrisch isolierendem Material aufgefüllt, und die so erhaltene Schichtenfolge unter Verwendung eines CMP-Verfahrens planarisiert. Alternativ können die zweiten Bitleitungen701 unter Verwendung eines Damascene-Verfahrens ausgebildet werden. - Auf der so erhaltenen Schichtenfolge wird eine erste Aluminiumoxid-Schicht
104 abgeschieden. Auf der so erhaltenen Schichtenfolge wird eine Aluminium-Schicht abgeschieden und unter Verwendung eines Lithographie- und Ätz-Verfahrens derart strukturiert, dass Gate-Bereiche702 zurückbleiben. Diese sind derart angeordnet, dass für jeden im Weiteren ausgebildeten Feldeffekttransistor ein separater Gate-Bereich702 geschaffen ist. Die Zwischenräume zwischen benachbarten Gate-Bereichen702 werden mit einer Aluminiumoxid-Struktur703 aufgefüllt. Die so erhaltene Schichtenfolge wird unter Verwendung eines CMP-Verfahrens planarisiert. Nachfolgend wird eine zweite Aluminiumoxid-Schicht203 abgeschieden. Ähnlich wie in3 gezeigt, wird unter Verwendung eines Elektronenstrahllithographie-Verfahrens eine Porenmaske erzeugt, mittels welcher die späteren Aufwachsstellen von Kohlenstoffnanoröhren definiert werden. Unter Verwendung eines Ätz-Verfahrens werden dann die zweite Aluminiumoxid-Schicht203 , die Gate-Bereiche702 und die erste Aluminiumoxid-Schicht104 zum Generieren von Durchgangslöchern geätzt, wodurch Oberflächenbereiche der ersten Nickel-Bitleitung701 freigelegt werden. Ein freiliegender Oberflächenbereich des Aluminium-Materials der Gate-Bereiche702 in den Durchgangslöchern wird thermisch oxidiert, wodurch eine hohlzylinderförmige Aluminiumoxid-Schicht als Gate-isolierende Schicht704 und als Ladungsspeicher-Schicht in jedem der Durchgangslöcher erzeugt wird. Auf den freigelegten Oberflächenbereichen der zweiten Nickel-Bitleitung701 , welche auch als Katalysatormaterial zum Aufwachsen von Kohlenstoffnanoröhren dient, werden mittels eines CVD-Verfahrens Kohlenstoffnanoröhren301 vertikal aufgewachsen, wobei die Durchgangslöcher in den Schichten104 ,702 und203 als mechanische Führung zum vertikalen Aufwachsen der Kohlenstoffnanoröhren301 dienen. Auf der so erhaltenen Schichtenfolge wird weiteres Nickel-Material abgeschieden und strukturiert, wodurch die ersten Bitleitungen601 in der in6 gezeigten Weise generiert werden. - Wie in
7 gezeigt, werden eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren erzeugt, wobei mittels der Kopplungsbereiche zwischen den jeweiligen ersten bzw. zweiten Bitleitungen601 ,701 und einer jeweiligen Kohlenstoffnanoröhre301 erste bzw. zweite Source-/Drain-Bereiche gebildet sind. Eine jeweilige Kohlenstoffnanoröhre301 selbst bildet den Kanal-Bereich des jeweiligen Feldeffekttransistors. Die eine jeweilige Kohlenstoffnanoröhre301 umgebende Gate-isolierende Ladungsspeicher-Schicht704 erfüllt die Funktionalität einer Gate-isolierenden Schicht des jeweiligen Feldeffekttransistors und erfüllt ferner die Funktionalität einer Ladungsspeicher-Schicht. Aufgrund der Funktionalität als Ladungsspeicher-Schicht ist sie derart eingerichtet, dass elektrische Ladungsträger selektiv darin einbringbar oder daraus entfernbar sind, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Kohlenstoffnanoröhren301 charakteristisch von dem in dem elektrisch isolierenden Material eingebrachten elektrischen Ladungsträgern beeinflussbar ist. Die Gate-Bereiche702 bilden einen Teilbereich der Wortleitungen602 . - Im Weiteren wird bezugnehmend auf
8 eine zweite Querschnittsansicht800 der als Permanent-Speicherzellen-Anordnung eingerichteten Feldeffekttransistor-Anordnung600 beschrieben. Die zweite Querschnittsansicht800 ist aufgenommen entlang einer in6 gezeigten Schnittlinie II-II'. - Wie in
8 gezeigt, verlaufen die ersten und zweiten Bitleitungen601 ,701 zueinander parallel, wohingegen die Wortleitungen602 orthogonal zu den Bitleitungen601 ,701 verlaufen. Wie ferner in8 gezeigt, teilen sich die in8 gezeigten vier Speicherzellen eine gemeinsame Wortleitung602 . Dagegen teilen sich die vier in7 gezeigten Speicherzellen gemeinsame erste und zweite Bitleitungen601 ,701 . - Die Feldeffekttransistor-Anordnung
600 stellt eine nichtflüchtige Speicherzellen-Anordnung in Nicht-ODER-Architektur dar. In6 ist das Layout der Anordnung gezeigt,7 zeigt eine erste Querschnittsansicht700 entlang eines Bitleitungspaares601 ,701 und8 zeigt eine zweite Querschnittsansicht800 entlang einer Wortleitung602 . Eine jeweilige Speicherzelle befindet sich in einem Kreuzungsbereich zwischen einem Bitleitungspaar601 ,701 einerseits und einer Wortleitung602 andererseits. In jeder der Speicherzellen ist ein Gate-Dielektrikum aus Aluminiumoxid vorgesehen, in dem elektrische Ladungsträger einbringbar und dauerhaft speicherbar sind, beispielsweise mittels Fowler-Nordheim-Tunnelns. Aufgrund des sehr einfachen planaren Aufbaus der Feldeffekttransistor-Anordnung600 ergibt sich ein Flächenbedarf von 4F2 für jede Speicherzelle. Die Feldeffekttransistor-Anordnung600 ist für eine 3D-Integration geeignet. Mit anderen Worten können die in7 ,8 gezeigten Schichtenfolgen mehrfach aufeinander geschichtet werden, um die Integrationsdichte zu erhöhen. - Sind in die Gate-isolierende Schicht einer jeweiligen Speicherzelle elektrische Ladungsträger injiziert, so verschiebt sich dadurch die Einsatzspannung des jeweiligen Feldeffekttransistors, worin eine beispielsweise binäre Information dauerhaft speicherbar ist. Wird an eine Wortleitung
602 eine Spannung angelegt, so kann dadurch eine Zeile von Speicherzellen ausgewählt werden. Legt man eine Spannung zwischen die einer Speicherzelle zugehörigen Bitleitungen601 ,701 an, ist der Wert des elektrischen Stroms ein Maß dafür, welche Speicherinformation in der jeweiligen Speicherzelle gespeichert ist, das heißt, wie viele Ladungsträger und Ladungsträger welchen Ladungstyps in der Gate-isolierenden Schicht des jeweiligen Speicher-Feldeffekttransistors enthalten sind. - Im Weiteren wird bezugnehmend auf
9 eine Feldeffekttransistor-Anordnung900 beschrieben. - Die in
9 gezeigte Feldeffekttransistor-Anordnung900 ähnelt hinsichtlich Aufbau und Funktionalität stark der in4 gezeigten Feldeffekttransistor-Anordnung400 . - Der wesentliche Unterschied zu der Feldeffekttransistor-Anordnung
400 ist, dass bei der Feldeffekttransistor-Anordnung900 das die Kohlenstoffnanoröhren301 umgebende elektrisch isolierende Material anschaulich als Ringstruktur realisiert ist, welche die Gate-isolierende Schicht302 des jeweiligen Vertikal-Transistors403 bis405 bildet. Ferner ist die elektrisch isolierende Ringstruktur von elektrisch leitfähigem Material von Gate-Bereichen901 umgeben, welche die Gate-Elektrode der Vertikal-Transistoren403 bis405 bildet. - Anschaulich ist der Unterschied zwischen den Feldeffekttransistor-Anordnungen
400 und900 darin zu sehen, dass die zweite Aluminiumoxid-Struktur902 eine Schicht einer wesentlich geringeren Dicke ist als die zweite Aluminiumoxid-Struktur202 , und dass die Gate-Bereiche901 als eine Schicht einer wesentlich geringeren realisiert 0 sind als die Gate-Bereiche201 . Dagegen sind in9 die Dicken der Schichten104 und203 größer gewählt als gemäß4 . - Indem die Kohlenstoffnanoröhren
301 von einer elektrisch isolierenden Ringstruktur umgeben sind, ist eine Gateisolierende Schicht bereitgestellt, welche von dem als Gate-Elektrode fungierenden elektrisch leitfähigem Material901 umgeben ist. Mittels Anlegens einer geeigneten Spannung an das elektrisch leitfähige Material901 kann die Leitfähigkeit der Kohlenstoffnanoröhren301 , fungierend als Kanal-Bereich, aufgrund eines elektrostatischen Spitzeneffekts (als Folge der geringen Dicke der Schicht901 ) besonders sensitiv beeinflusst werden. - In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:
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- [3]
GB 2 382 718 A - [4]
DE 100 32 414 C1 - [5]
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Claims (4)
- Verfahren zum Herstellen eines Schaltkreis-Arrays mit einer Mehrzahl von nebeneinander und/oder übereinander ausgebildeten Feldeffekttransistoren, – bei dem eine erste Verdrahtungsebene mit mehreren Leiterbahnen und einer Mehrzahl von ersten Source-/Drain-Bereichen der Feldeffekttransistoren gebildet wird; – bei dem die erste Verdrahtungsebene planarisiert wird; – bei dem auf der planarisierten ersten Verdrahtungsebene eine erste Isolationsschicht gebildet wird, – bei dem die erste Isolatorschicht planarisiert wird; – bei dem auf der ersten Isolatorschicht eine Gate-Bereichs-Schicht, welche strukturierte Gate-Bereiche aus elektrisch leitfähigem Material und dazwischen eingebrachtes Isolatormaterial aufweist, gebildet wird; – bei dem die Gate-Bereichs-Schicht planarisiert wird; – bei dem auf der planarisierten Gate-Bereichs-Schicht eine zweite Isolatorschicht gebildet wird; – bei dem die zweite Isolatorschicht planarisiert wird; – bei dem durch die planarisierte zweite Isolatorschicht, die Gate-Bereiche und die planarisierte zweite Isolatorschicht eine Vielzahl von Löchern gebildet wird; – bei dem in jedem der Löcher mindestens ein als Kanal-Bereich dienendes vertikales Nanoelement gebildet wird; – bei dem zwischen dem jeweiligen vertikalen Nanoelement und dem elektrisch leitfähigen Material des Gate-Bereichs elektrisch isolierendes Material als Gate-isolierende Schicht gebildet wird; und – bei dem auf der planarisierten zweiten Isolatorschicht eine zweite Verdrahtungsebene mit mehreren Leiterbahnen und einer Mehrzahl von zweiten Source-/Drain-Bereichen der Feldeffekttransistoren gebildet wird, so dass jedes Nanoelement zwischen der ersten Verdrahtungsebene und der zweiten Verdrahtungsebene angeordnet ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Planarisieren mindestens einer der entsprechenden Schichten unter Verwendung eines CMP-Verfahrens erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem als vertikale Nanoelemente Kohlenstoffnanoröhren ausgebildet werden und bei dem das Bilden der vertikalen Nanoelemente unter Verwendung eines CVD-Verfahrens erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Löcher als Schablonen zum Aufwachsen der vertikalen Nanoelemente dienen.
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