(57)【要約】【課題】  炭素ナノチューブチャンネルを含む半導体装置のトランジスタを提供する。【解決手段】  炭素ナノチューブチャンネル４４の上側にゲート絶縁膜５０を介して絶縁された少なくとも二つのゲート電極５２、５４を備える半導体装置のトランジスタ及びその製造方法である。これにより、少数キャリアが炭素ナノチューブチャンネル４４に流入されることを抑制できて、少数キャリアと多数キャリアとが何れもチャンネルに流入されることによって、漏れ電流が発生することを防止でき、前記漏れ電流の発生によるトランジスタの特性の低下を防止できる。【選択図】図３
2006086528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に備えられた第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に離隔されて形成された第１及び第２金属層と、
前記第１金属層と第２金属層との間の前記第１絶縁膜上に備えられ、両側がそれぞれ前記第１及び第２金属層に接触されたナノチューブチャンネルと、
前記第１及び第２金属層と前記ナノチューブチャンネルとを覆う第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜を介して前記ナノチューブチャンネル上に備えられており、電気的に絶縁された第１及び第２ゲート電極と、を備えることを特徴とする半導体装置のトランジスタ。
【請求項２】
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜より誘電率が高い高誘電膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のトランジスタ。
【請求項３】
前記第１及び第２ゲート電極は、前記第２絶縁膜上で所定距離だけ離隔されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のトランジスタ。
【請求項４】
前記第２絶縁膜上に前記第１ゲート電極を覆う第３絶縁膜が存在することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のトランジスタ。
【請求項５】
前記第３絶縁膜上に前記第２ゲート電極が備えられており、前記第１及び第２ゲート電極は、一部が重畳されたことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置のトランジスタ。
【請求項６】
前記第２絶縁膜上に前記第１及び第２ゲート電極と絶縁された第３ゲート電極がさらに備えられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置のトランジスタ。
【請求項７】
基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上にナノチューブチャンネルを形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に前記ナノチューブチャンネルの一側と接触される第１金属層と、前記第１金属層に対向する前記ナノチューブチャンネルの他側と接触される第２金属層とを形成する工程と、
前記第１及び第２金属層と前記ナノチューブチャンネル上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜の前記ナノチューブチャンネルと接触された領域上に絶縁された第１及び第２ゲート電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置のトランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜より誘電率が高い誘電膜から形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置のトランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記第１及び第２ゲート電極の形成工程で、前記第１及び第２ゲート電極を所定距離だけ分離させて形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置のトランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁された第１及び第２ゲート電極を形成する工程は、
前記第２絶縁膜上に前記第１ゲート電極を形成する工程と、
前記第２絶縁膜上に前記第１ゲート電極を覆う第３絶縁膜を形成する工程と、
前記第３絶縁膜上に一部が前記第１ゲート電極と重畳されるように前記第２ゲート電極を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置のトランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記第２絶縁膜の前記ナノチューブチャンネルと接触された領域上に前記第１及び第２ゲート電極と絶縁される第３ゲート電極をさらに形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置のトランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素ナノチューブを含む半導体素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、炭素ナノチューブチャンネルを含む半導体装置のトランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素ナノチューブは、人の髪の毛より１０万倍ほど細いが、鋼鉄よりも強く、半導体及び金属のような導体の特性を共に備えて、シリコンを凌駕する次世代半導体素材として注目されている。また、その移動度が常温でシリコンより７０倍以上速くて優秀であり、ノイズがひどいシリコン素材の短所を克服できる素材として注目されている。
【０００３】
炭素ナノチューブのかかる特性によって、炭素ナノチューブは、半導体素子、平板ディスプレイ、バッテリ、超強力ファイバ、生体センサー、ＴＶブラウン管などに応用されており、ナノサイズの物質を切り離すナノニッパにも活用されている。
【０００４】
炭素ナノチューブが応用された半導体素子としては、炭素ナノチューブトランジスタが代表的である。炭素ナノチューブトランジスタでは、チャンネルは、炭素ナノチューブからなる。
【０００５】
従来の技術による炭素ナノチューブトランジスタ（以下、従来のトランジスタという）で、ソース及びドレイン電極は、チャンネルである炭素ナノチューブとショットキー接合を形成する。
【０００６】
このような従来のトランジスタは、チャンネルとして炭素ナノチューブを採用することによって、前述した炭素ナノチューブが有する利点を有するトランジスタを具現できるが、次のような問題点も有している。
【０００７】
図１は、従来のトランジスタに対する電圧−電流特性を示す図面である。
【０００８】
図１で、第１及び第２グラフＧ１，Ｇ２は、ドレイン電圧がそれぞれ１.５Ｖ及び０.９Ｖである時のシミュレーション結果を示すものであり、参照記号□（白四角）及び●（黒丸）は、それぞれ前記ドレイン電圧での実験結果を表すものである。
【０００９】
第１及び第２グラフＧ１，Ｇ２と参照記号□及び●で示されたグラフとを比較すれば、シミュレーション結果と実験結果とが一致することが分かる。
【００１０】
図１に示したグラフの変化形態から、従来のトランジスタのドレインに印加される電圧による電圧−電流特性は、図１に示したグラフ変化形態とあまり異ならないということが分かる。
【００１１】
図２は、これについての例を示す図面であって、第１グラフＧ１１は、ドレイン電圧が０.３Ｖであるときの電圧−電流特性を、第２グラフＧ２２は、ドレイン電圧が０.６Ｖであるときの電圧−電流特性を示す。
【００１２】
図１及び図２に示した電圧−電流特性グラフの共通点は、ドレイン電流が最小であるゲート電圧が存在し、前記ゲート電圧の両側でドレイン電流が増加するということである。
【００１３】
ドレイン電流が最小であるゲート電圧の左側のドレイン電流は、正孔によるものであり、右側のドレイン電流は、電子によるものである。
【００１４】
正常な状態で動作するトランジスタの場合、測定範囲のドレイン電流は、多数キャリアによるものであり、少数キャリアによるものは、前記測定範囲より遥かに低いものであって無視できる。そのため、正常な状態のトランジスタの場合、ドレイン電流が最小であるゲート電圧を超えたゲート電圧で、ドレイン電流は、再び増加せず、最小状態を維持する。
【００１５】
しかし、図１及び図２に示した従来のトランジスタの場合、ドレイン電流が最小であるゲート電圧を超えたゲート電圧で、ドレイン電流は、再び増加することが分かる。
【００１６】
このような結果は、従来のトランジスタの場合、測定範囲の正孔及び電子によるドレイン電流が何れも存在するということを意味する。極性が反対であるキャリアに起因したドレイン電流が測定範囲内に存在するというのは、ゲートに印加される電圧が何れか一つのキャリアによるドレイン電流が最小となるゲート電圧を超えつつ、測定されてはならないキャリアによる電流、すなわち、少数キャリアによる電流が無視できない大きい値として測定されることを意味する。
【００１７】
このように、従来のトランジスタは、チャンネルに電子及び正孔が何れも多数キャリアとして流入されるところ、従来のトランジスタで漏れ電流が増加し、これにより、素子の特性が低下しうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した従来の技術の問題点を改善するためのものであって、チャンネルに少数キャリアが流入されることを抑制できる、炭素ナノチューブチャンネルを備える半導体装置のトランジスタを提供することである。
【００１９】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記トランジスタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を達成するために、本発明は、基板と、前記基板上に備えられた第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に離隔されて形成された第１及び第２金属層と、前記第１金属層と第２金属層との間の前記第１絶縁膜上に備えられ、両側がそれぞれ前記第１及び第２金属層に接触されたナノチューブチャンネルと、前記第１及び第２金属層と前記ナノチューブチャンネルとを覆う第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜を介して前記ナノチューブチャンネル上に備えられており、電気的に絶縁された第１及び第２ゲート電極と、を備えることを特徴とする半導体装置のトランジスタを提供する。
【００２１】
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜より誘電率が高い高誘電膜でありうる。
【００２２】
前記第１及び第２ゲート電極は、前記第２絶縁膜上で所定距離だけ離隔されている。
【００２３】
前記第２絶縁膜上に前記第１ゲート電極を覆う第３絶縁膜が存在し、前記第３絶縁膜上に前記第２ゲート電極が備えられている。このとき、前記第２ゲート電極は、前記第１ゲート電極と一部が重畳されるように備えられうる。
【００２４】
前記第２絶縁膜上に前記第１及び第２ゲート電極と絶縁された第３ゲート電極がさらに備えられうる。
【００２５】
前記他の課題を達成するために、本発明は、基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜上にナノチューブチャンネルを形成する工程と、前記第１絶縁膜上に前記ナノチューブチャンネルの一側と接触される第１金属層と、前記第１金属層に対向する前記ナノチューブチャンネルの他側と接触される第２金属層とを形成する工程と、前記第１及び第２金属層と前記ナノチューブチャンネル上に第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜の前記ナノチューブチャンネルと接触された領域上に絶縁された第１及び第２ゲート電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置のトランジスタの製造方法を提供する。
【００２６】
前記第１及び第２ゲート電極を形成する工程で、前記第１及び第２ゲート電極は、所定距離だけ分離させて形成できる。
【００２７】
前記絶縁された第１及び第２ゲート電極を形成する工程は、前記第２絶縁膜上に前記第１ゲート電極を形成する工程と、前記第２絶縁膜上に前記第１ゲート電極を覆う第３絶縁膜を形成する工程と、前記第３絶縁膜上に一部が前記第１ゲート電極と重畳されるように前記第２ゲート電極を形成する工程と、をさらに含みうる。
【００２８】
前記第２絶縁膜の前記ナノチューブチャンネルと接触された領域上に、前記第１及び第２ゲート電極と絶縁される第３ゲート電極をさらに形成できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の炭素ナノチューブトランジスタは、絶縁された少なくとも二つのゲート電極を備え、基板とチャンネルとの間の絶縁膜及びチャンネルとゲート電極との間の絶縁膜の誘電率を異ならせて、チャンネルの全域で電気的ポテンシャルを均一にできる。また、それぞれのゲート電極に独立した電圧を印加することによって、炭素ナノチューブチャンネルとソース及びドレインとの間のショットキー障壁の透過率を調節できる。したがって、本発明のトランジスタを利用すれば、炭素ナノチューブチャンネルに少数キャリアが流入されることを抑制できて、多数キャリアと少数キャリアとが何れもチャンネルに流入されることによって、漏れ電流が発生することを防止できる。したがって、前記漏れ電流の発生によるトランジスタの特性低下も防止しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例による炭素ナノチューブチャンネルを含む半導体装置のトランジスタ及びその製造方法を、添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で、図面に示した層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
【００３１】
まず、本発明の実施例によるトランジスタについて説明する。
【００３２】
（第１実施例）
図３を参照すれば、本発明の第１実施例による炭素ナノチューブトランジスタ（以下、第１トランジスタ）は、基板４０を備え、基板４０上に第１絶縁膜４２を備える。第１絶縁膜４２は、下記の第２絶縁膜５０に比べて誘電率の低い物質で構成されることが望ましい。第１絶縁膜４２は、酸化珪素膜（ＳｉＯ２）でありうる。
【００３３】
前記第１トランジスタはまた、第１絶縁膜４２上に形成された第１及び第２金属層４６，４８と炭素ナノチューブチャンネル４４とを備える。第１及び第２金属層４６，４８は、それぞれソース及びドレインである。炭素ナノチューブチャンネル４４は、第１金属層４６と第２金属層４８との間の第１絶縁膜４２上に存在し、第１及び第２金属層４６，４８と接触されている。
【００３４】
前記第１トランジスタはまた、第２絶縁膜５０と第１及び第２ゲート電極５２，５４とを備える。第２絶縁膜５０は、ゲート絶縁膜であって、第１絶縁膜４２より誘電率が高い絶縁膜であることが望ましい。例えば、第２絶縁膜５０は、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ３）でありうる。第２絶縁膜５０は、第１及び第２金属層４６，４８と炭素ナノチューブチャンネル４４上に形成されている。第１及び第２ゲート電極５２，５４は、炭素ナノチューブチャンネル４４の上側に備えられており、互いに所定距離だけ離隔されている。
【００３５】
このような第１トランジスタで第１及び第２ゲート電極５２，５４に電圧が印加される場合、第１及び第２ゲート電極５２，５４が、たとえ所定距離だけ離隔されているとしても、第２絶縁膜５０が高誘電率を有する物質であるので、第１及び第２ゲート電極５２，５４による電気的ポテンシャルが第１及び第２ゲート電極５２，５４と第２絶縁膜５０との境界に侵入する現象が現れる。このような現象によって、第１ゲート電極５２と第２ゲート電極５４との間の第２絶縁膜５０にも、第１及び第２ゲート電極５２，５４による電気的ポテンシャルの影響が及ぶ。これにより、第１及び第２ゲート電極５２，５４による電気的ポテンシャルは、炭素ナノチューブチャンネル４４の何れか一つの領域に集中せず、チャンネル４４全体に均一に広がる。
【００３６】
このような状態で、第１及び第２ゲート電極５２，５４に印加される電圧を異ならせて、第１及び第２ゲート電極５２，５４と炭素ナノチューブチャンネル４４との間のショットキー障壁の透過係数を調節することによって、ドレインである第２金属層４８から炭素ナノチューブチャンネル４４に流入される少数キャリア（Ｎチャンネルトランジスタの場合、正孔）の量を抑制できる。
【００３７】
（第２実施例）
前記第１トランジスタと異なる部分についてのみ説明し、同じ部材については、第１トランジスタに使用した参照番号をそのまま使用する。
【００３８】
図４を参照すれば、本発明の第２実施例によるトランジスタ（以下、第２トランジスタ）は、第１絶縁膜４２上に第１及び第２金属層４６，４８と炭素ナノチューブチャンネル４４とを備える。第１絶縁膜４２は、シリコン酸化膜または窒化膜でありうる。第１及び第２金属層４６，４８とチャンネル４４とは、第２絶縁膜７０で覆われている。第２絶縁膜７０は、第１絶縁膜４２より誘電率が高い誘電膜、例えば、ジルコニウム酸化膜であり、それより誘電率が低いあるいは同じ誘電膜、例えば、シリコン酸化膜であってもよい。
【００３９】
第２絶縁膜７０の所定領域上に第１ゲート電極７２が存在する。第１ゲート電極７２は、炭素ナノチューブチャンネル４４の一部を覆っている。第１ゲート電極７２の構成は、第１実施例の第１ゲート電極５２と同じでありうる。第２絶縁膜７０上に第１ゲート電極７２を覆う第３絶縁膜７４が存在する。第３絶縁膜７４は、所定の誘電率を有する誘電膜であって、第２絶縁膜７４と同じ誘電膜であることが望ましいが、他の誘電膜でもよい。第２金属層４８と第１ゲート電極７２との間の第２絶縁膜７０は、第３絶縁膜７４で覆われている。
【００４０】
第３絶縁膜７４上に第２ゲート電極７６が存在する。第２ゲート電極７６は、第１ゲート電極７２と共に二重ゲート電極を構成する。第２ゲート電極７６は、第１ゲート電極７２と第２金属層４８との間に備えられることが望ましい。また、第２ゲート電極７６の一部は、第１ゲート電極７２上に拡張されて、第１及び第２ゲート電極７２，７６は、一部が重畳されている。これにより、炭素ナノチューブチャンネル４４の上面は、何れも第１及び第２ゲート電極７２，７６で覆われている形態となる。すなわち、チャンネル４４の上面全体がゲート電極に対向したことになる。したがって、第１実施例のように、第２絶縁膜７０が第１絶縁膜４２より誘電率が高い誘電膜ではなくても、炭素ナノチューブチャンネル４４は、均一な電気的ポテンシャルに置かれる。
【００４１】
このような状態で、第１及び第２ゲート電極７２，７６にそれぞれ印加される電圧を独立的に制御することによって、ドレインである第２金属層４８からチャンネル４４に少数キャリアが流入されることを抑制できる。
【００４２】
次いで、第１及び第２トランジスタに対する電圧−電流特性について説明する。
【００４３】
本発明者は、前記第１または第２トランジスタをＮチャンネルトランジスタで形成し、これを対象として電圧−電流特性を測定し、測定結果は、図５に示した。
【００４４】
図５で、第１及び第２グラフＧ３１，Ｇ３２は、それぞれ第２ゲート電極５４または７６に印加される電圧（Ｖｇ２）（以下、第２ゲート電圧という）がドレイン電圧（Ｖｄ）と同じであるとき（以下、第１ケースという）、例えば、ドレイン電圧（Ｖｄ）がそれぞれ０.３Ｖ及び０.６Ｖであるときの電圧−電流特性を表すものである。そして、第３及び第４グラフＧ３３，Ｇ３４は、第２ゲート電圧（Ｖｇ２）とドレイン電圧（Ｖｄ）とが異なるとき（以下、第２ケースという）の電圧−電流特性を表すものであって、第３グラフＧ３３は、第２ゲート電圧（Ｖｇ２）とドレイン電圧（Ｖｄ）とがそれぞれ０.８Ｖ及び０.３Ｖであるとき、第４グラフＧ３４は、第２ゲート電圧（Ｖｇ２）とドレイン電圧（Ｖｄ）とがそれぞれ０.８Ｖ及び０.６Ｖである時の電圧−電流特性を表すものである。
【００４５】
前記第１ケースの場合、第１及び第２グラフＧ３１，Ｇ３２に示したように、第１ゲート電極５２または７２に印加される電圧（以下、第１ゲート電圧）が０より大きくなるにつれてドレイン電流が増加し、０より小さくなるにつれてドレイン電流が減少する。しかし、前記第１ゲート電圧が０より小さい場合、前記第１ゲート電圧が一定値以下に小さくなりつつ、ドレイン電流は、それ以上減少せず、一定値を有することが分かる。
【００４６】
一方、前記第２ケースの場合、第３及び第４グラフＧ３３，Ｇ３４に示したように、前記第１ゲート電圧が０より小さくなるにつれて、ドレイン電流が小さくなり、前記第１ゲート電圧が一定値以下に小さくなるにつれて、ドレイン電流は、それ以上減少せず、一定の値を有することが分かる。
【００４７】
このように、いかなる場合でも前記第１ゲート電圧が減少する過程でドレイン電流が増加する現象は現れない。このような結果は、ドレインから炭素ナノチューブチャンネルに少数キャリアである正孔の流入が抑制されていることを意味し、これにより、漏れ電流の可能性は非常に低くなっていることがわかる。
【００４８】
前述したＮチャンネルトランジスタの結果から、本発明の前記第１及び第２トランジスタがＰチャンネルトランジスタである場合、反対の結果が得られることが分かる。
【００４９】
すなわち、第１及び第２トランジスタがＰチャンネルトランジスタである場合、第２ゲート電極５４，７６とドレインとに所定の負電圧を印加した状態で、前記第１ゲート電圧を０より低めることによって、ドレイン電流は次第に増加する。一方、前記第１ゲート電圧が０より高まると、ドレイン電流は低くなり、前記第１ゲート電圧が一定値以上になると、ドレイン電流は一定になる。このような結果は、ドレインから炭素ナノチューブチャンネルに少数キャリアである電子の流入が抑制されていることを示唆する。
【００５０】
次いで、前述した第１及び第２トランジスタの製造方法を説明する。
【００５１】
まず、第１トランジスタの製造方法を図６ないし図９を参照して説明する。
【００５２】
図６を参照すれば、基板４０上に第１絶縁膜４２を形成する。第１絶縁膜４２は、シリコン酸化膜で形成できるが、他の低誘電率を有する誘電膜で形成できる。第１絶縁膜４２の所定領域上に炭素ナノチューブチャンネル４４を形成する。
【００５３】
次いで、図７に示したように、第１絶縁膜４２上に第１及び第２金属層４６，４８を形成する。第１金属層４６は、炭素ナノチューブチャンネル４４の一側と接触されるように形成し、第２金属層４８は、チャンネル４４の他側と接触されるように形成する。第１金属層４６は、ソースとして、第２金属層４８は、ドレインとして使われる。
【００５４】
次いで、第１及び第２金属層４６，４８を形成した後、図８に示したように、第１及び第２金属層４６，４８と炭素ナノチューブチャンネル４４上に第２絶縁膜５０を形成する。第２絶縁膜５０は、第１絶縁膜４２より誘電率が高い、高誘電率を有する誘電膜で形成することが望ましい。例えば、第２絶縁膜５０は、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ３）で形成できる。このような第２絶縁膜５０上に写真エッチング工程を利用して、第１及び第２ゲート電極５２，５４を形成する。このとき、第１及び第２ゲート電極５２，５４は、何れもチャンネル４４上に位置するように形成し、所定距離だけ離隔して形成できる。第１及び第２ゲート電極５２，５４を、このように分離された形態に形成しても、第２絶縁膜５０が高誘電率を有する誘電膜であるので、第１ゲート電極５２と第２ゲート電極５４との間に露出されたチャンネル４４に印加される電気的ポテンシャルは、第１及び第２ゲート電極５２，５４の下側に印加される電気的ポテンシャルと同一になる。
【００５５】
次いで、前記第２トランジスタについての製造方法を、図１０ないし図１２を参照して説明する。
【００５６】
図１０を参照すれば、第１トランジスタの製造方法によって、第１絶縁膜４２上に第１及び第２金属層４６，４８と炭素ナノチューブチャンネル４４とを形成した後、第１及び第２金属層４６，４８と炭素ナノチューブチャンネル４４とを覆う第２絶縁膜７０を形成する。第２絶縁膜７０は、シリコン酸化膜で形成できる。また、第２絶縁膜７０は、第１絶縁膜４２より誘電率が高い誘電膜で形成してもよく、第１絶縁膜４２と同じ物質で形成してもよく、窒化膜で形成してもよい。このような第２絶縁膜７０上に第１ゲート電極７２を形成する。第１ゲート電極７２は、伝導性物質を第２絶縁膜７０の全面に蒸着した後、表面を平坦化し、写真エッチング工程を利用してパターニングすることによって形成できる。したがって、図面には、第１ゲート電極７２の上面に段差が存在するように示されているが、第１ゲート電極７２の上面は、段差のない平坦な面であってもよい。第１ゲート電極７２は、チャンネル４４の上側でチャンネル４４の一部領域を覆うように形成することが望ましい。
【００５７】
次いで、図１１に示したように、第２絶縁膜７０上に第１ゲート電極７２を覆う第３絶縁膜７４を形成する。第３絶縁膜７４は、第２絶縁膜７０と同じ物質膜で形成することが望ましいが、異なる物質膜で形成してもよい。
【００５８】
次いで、図１２に示したように、第３絶縁膜７４の所定領域上に第２ゲート電極７６を形成する。第２ゲート電極７６は、第１ゲート電極７２と同じ方法で形成できる。第２ゲート電極７６は、第１ゲート電極７２と第２金属層４８との間のチャンネル４４を覆うように形成することが望ましい。また、第２ゲート電極７６は、第１ゲート電極７２と一部重畳されるように形成することが望ましい。
【００５９】
前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施例の例示として解釈されねばならない。例えば、当業者ならば、前記第２トランジスタの製造方法で第１及び第２ゲート電極７２，７６の形成順序を変えることができる。すなわち、第２ゲート電極７６を第２絶縁膜７０上に形成してもよく、第１ゲート電極７２を第３絶縁膜７４上に形成してもよい。また、２つ以上のゲート電極を備えてもよい。たとえば、図１３に示したように、第２絶縁膜５０のナノチューブチャンネル４４と接触された領域上に、第１及び第２ゲート電極５２、７２と絶縁された第３ゲート電極５７がさらに備えられてもよい。
そのため、本発明の範囲は、説明された実施例によって決定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、各種の半導体メモリ素子のスイッチング素子として使用可能であり、半導体トランジスタが使われる全ての半導体製品及び電子製品に使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の炭素ナノチューブトランジスタの電圧−電流特性に対するシミュレーション及び実験結果を示すグラフである。
【図２】図１の結果から予測される従来の炭素ナノチューブトランジスタの電圧−電流特性を示すグラフである。
【図３】炭素ナノチューブチャンネルを含む本発明の第１実施例による半導体装置のトランジスタ断面図である。
【図４】炭素ナノチューブを含む本発明の第２実施例による半導体装置のトランジスタ断面図である。
【図５】図３または図４のトランジスタの電圧−電流特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施例によるトランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施例によるトランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施例によるトランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施例によるトランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例によるトランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例によるトランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例によるトランジスタの製造方法を工程別に示す断面図である。
【図１３】本発明の第１実施例による半導体装置のトランジスタに第３ゲート電極がさらに具備される場合を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
４０…基板、
４２…第１絶縁膜、
４４…炭素ナノチューブチャンネル、
４６…第１金属層、
４８…第２金属層、
５０…第２絶縁膜、
５２、７２…第１ゲート電極、
５４、７６…第２ゲート電極、
５７…第３ゲート電極、
７４…第３絶縁膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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