(57)【要約】  本発明の課題は、機械適応力に対する耐性が良好であり、公知の従来技術よりも製造が煩雑でない縦型ナノトランジスタを提供することである。本発明によればこの課題は、以下の特徴を備えた縦型ナノトランジスタによって解決される。すなわちソース領域と、ドレイン領域と、ゲート領域と、ソース領域とドレイン領域との間に配置され半導体特性をもつチャネル領域が設けられており、ゲート領域は金属シートにより形成されており、ゲート領域と半導体特性をもつチャネル領域により同軸構造が形成されるよう、この金属シートにトランジスタが埋め込まれていている。この場合、ソース領域と半導体特性をもつチャネル領域とドレイン領域は垂直方向に配置されており、ゲート領域は、ソース領域とドレイン領域と半導体特性をもつチャネル領域に対向して電気的絶縁部材を有している。さらに本発明はこの種のトランジスタの製造方法ならびにメモリ装置にも関する。
2007503109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型ナノトランジスタにおいて、
ソース領域（Ｓ）と、ドレイン領域（Ｄ）と、ゲート領域（Ｇ）と、前記ソース領域（Ｓ）と前記ドレイン領域（Ｄ）との間に配置され半導体特性をもつチャネル領域（３）が設けられており、
前記ゲート領域（Ｇ）は金属シート（１）により形成されており、該金属シート（１）にトランジスタが埋め込まれていて、
前記ゲート領域（Ｇ）と前記半導体特性をもつチャネル領域（３）により同軸構造が形成されており、前記ソース領域（Ｓ）と前記半導体特性をもつチャネル領域（３）と前記ドレイン領域（Ｄ）は垂直方向に配置されており、
前記ゲート領域（Ｇ）は、前記ソース領域（Ｓ）と前記ドレイン領域（Ｄ）と前記半導体特性をもつチャネル領域（３）に対向して電気的絶縁部材（２）を有していることを特徴とする、
縦型ナノトランジスタ。
【請求項２】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
前記半導体特性をもつチャネル領域（３）は円筒状に形成されていることを特徴とするトランジスタ。
【請求項３】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
縦方向の前記ゲート領域（Ｇ）を形成する前記金属シート（１）の厚さは１００μｍよりも薄く、たとえば５〜２０μｍであることを特徴とするトランジスタ。
【請求項４】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
前記半導体特性をもつチャネル領域（３）の直径は数１０ｎｍ〜数１００ｎｍであることを特徴とするトランジスタ。
【請求項５】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
前記ゲート領域（Ｇ）と前記半導体特性をもつチャネル領域（３）との間に配置された前記電気的絶縁部材（２）の厚さは数１０ｎｍ〜数１００ｎｍであることを特徴とするトランジスタ。
【請求項６】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
前記電気的絶縁部材（２）の厚さは前記金属シート（１）の上側と下側で数μｍであることを特徴とするトランジスタ。
【請求項７】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
前記半導体特性をもつチャネル領域（３）の材料は、ＣｕＳＣＮまたはＴiＯ２またはＰｂＳまたはＺｎＯまたは他の化合物半導体であることを特徴とするトランジスタ。
【請求項８】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
前記ソース領域（Ｓ）と前記ドレイン領域（Ｄ）の材料はＡｕまたはＡｇまたはＣｕまたはＮｉまたはＡｌであることを特徴とするトランジスタ。
【請求項９】
請求項１記載のトランジスタにおいて、
前記ソース領域（Ｓ）と前記ドレイン領域（Ｄ）は点状に形成されていることを特徴とするトランジスタ。
【請求項１０】
メモリ装置において、
請求項１から９のいずれか１項記載の複数の縦型ナノトランジスタが金属シートに並置されていることを特徴とするメモリ装置。
【請求項１１】
請求項１記載の縦型ナノトランジスタの製造方法において、
トランジスタのゲート領域（Ｇ）を成す薄い金属シート（１）に孔（４）を形成してチャネル領域（３）を作成するステップと、
絶縁材料を孔（４）の壁部に被着するステップと、
絶縁材料を前記金属シート（１）の上側と下側に被着するステップと、
半導体材料を絶縁された前記孔（４）に収容して半導体特性をもつチャネル領域（３）を形成するステップと、
コンタクトを被着してソース領域（Ｓ）とドレイン領域（Ｄ）を形成するステップ
を少なくとも有することを特徴とする、縦型ナノトランジスタの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、
前記孔（４）をフォーカシングされたイオンビームにより前記金属シート（１）に形成することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、
前記孔（４）をレーザビームにより前記金属シート（１）に形成することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法において、
前記絶縁材料を薄膜技術により前記金属シート（１）の上側と下側に被着することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の方法において、
前記絶縁材料をポリマ溶液の真空濾過により前記孔（４）の壁部と前記金属シート（１）の上側および下側に被着することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の方法において、
前記絶縁材料を電気化学的デポジットにより前記孔（４）の壁部と前記金属シート（１）の上側および下側に被着することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１１記載の方法において、
前記絶縁材料を化学的デポジットにより前記孔（４）の壁部と前記金属シート（１）の上側および下側に被着することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１１記載の方法において、
前記半導体特性をもつチャネル領域（３）の材料としてＣｕＳＣＮまたはＴｉＯ２またはＰｂＳまたはＺｎＯまたは他の化合物半導体を用いることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１１記載の方法において、
電気化学的浴析出により前記半導体材料を絶縁された前記孔（４）に収容することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１０記載の方法において、
化学的デポジットにより前記半導体材料を絶縁された前記孔（４）に収容することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１１記載の方法において、
ＩＬＧＡＲプロセスにより前記半導体材料を絶縁された前記孔（４）に収容することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１１記載のトランジスタにおいて、
前記ソース領域と前記ドレイン領域の材料としてＡｕまたはＡｇまたはＣｕまたはＮｉまたはＡｌを用いることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦型ナノトランジスタ、該トランジスタの製造方法ならびにメモリ装置に関する。
【０００２】
DE 10142913 A1には撓み、剪断または伸長による機械的応力に良好な耐性をもつトランジスタ装置について記載されており、この場合、２つのプラスチックシートとそれらの間に介在する金属層から成るシート接合部の微小孔に縦型半導体材料が収容される。半導体材料は、シート接合部の上側と下側に金属製のコンタクトを有している。ただしこの場合、プラスチックシートへの金属層の取り付けは扱いやすいものではなく、しかもこの種の縦型トランジスタ装置の製造方法には多数の個別のステップが含まれている。
【０００３】
US 2002/0001905に記載されている縦型ナノトランジスタは、その製造に手間がかかり複雑である。その理由は、フレキシブルではない高価な半導体基板上に最初にソース領域を設け、その上に絶縁層を設けるからである。絶縁層（Ａｌ２Ｏ３またはＳｉ）にはｎｍ領域の孔が配置されていて、それらの孔に垂直方向に配向されたカーボンナノチューブが収容されている。カーボンナノチューブの周囲で絶縁層の上にゲート領域が配置され、このゲート領域はナノチューブの上部カバー面まで非導電性材料で充填されている。ナノチューブ周囲にゲート領域を形成すること、ならびに充填中に等しい直径でこのナノチューブを得ることはきわめて難しいことが判明している。その結果、それぞれ対応するナノチューブの直径が様々であることに起因して、特性もそれぞれ異なる縦型トランジスタ装置が生じてしまう可能性がある。
【０００４】
したがって本発明の課題は、機械的応力に対し良好な耐性をもち、その製造にかかるコストが公知の従来技術よりも僅かな縦型ナノトランジスタを提供することにある。さらにそのようなトランジスタの製造方法ならびにメモリ装置を提供することにある。
【０００５】
本発明によればこの課題は、ソース領域と、ドレイン領域と、ゲート領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に配置され半導体特性をもつチャネル領域が設けられており、前記ゲート領域は金属シートにより形成されており、該金属シートにトランジスタが埋め込まれていて、前記ゲート領域と前記半導体特性をもつチャネル領域により同軸構造が形成されており、前記ソース領域と前記半導体特性をもつチャネル領域と前記ドレイン領域は垂直方向に配置されており、前記ゲート領域は、前記ソース領域と前記ドレイン領域と前記半導体特性をもつチャネル領域に対する電気的絶縁部材を有していることを特徴とする縦型ナノトランジスタにより解決される。
【０００６】
本発明の解決手段によれば、著しく薄い金属シートによりゲート領域が形成される。これによれば、金属層をプラスチックシートに被覆する難しいプロセスが省かれ、しかも既述の解決策のように個別のシートを１つのシート結合体にまとめる必要がない。同軸構造を形成するために金属シートに設けられる孔の密度は非常に高い。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、半導体特性をもつチャネル領域が円筒状に形成されるように構成されている。半導体特性のチャネル領域の直径は数１０ｎｍ〜数１００ｎｍである。半導体特性をもつチャネル領域の材料は、ＣｕＳＣＮ、またはＴｉＯ２またはＰｂＳまたはＺｎＯ、あるいは他の化合物半導体である。
【０００８】
縦方向のゲート領域を成す金属シートの厚さは１００μｍよりも薄く、有利には５〜２０μｍである。金属シートはプラスチックシートに比べてその高さが均等であり、それゆえ厚さが僅かであっても設けられる孔を効率的にシートに貫通させることができる。しかも本発明による装置構成は、薄い金属シートゆえに機械適応力に対し著しく強い耐性を有している。
【０００９】
別の実施形態によれば、電気的絶縁部材の厚さはチャネル領域において数ｎｍ〜数１００ｎｍである。また、金属シートの上側および下側における絶縁層の厚さは数μｍである。なお、絶縁層は周知の薄膜技術プロセスによって被着させることができる。
【００１０】
ソース領域およびドレイン領域の材料として、ＡｕまたはＡｇまたはＣｕまたはＮｉまたはＡｌが用いられる。ソース領域およびドレイン領域を点状に形成することができる。
【００１１】
本発明による解決手段には、請求項１記載の特徴を備えた多数の縦型ナノトランジスタが金属シートに並置されているメモリ装置にも含まれる。
【００１２】
請求項１記載の縦型ナノトランジスタを製造するための本発明による方法には、トランジスタのゲート領域を成す薄い金属シートに孔を形成してチャネル領域を作成するステップと、絶縁材料を孔の壁部に被着するステップと、絶縁材料を金属シートの上側と下側に被着するステップと、半導体材料を絶縁された前記孔に収容して半導体特性をもつチャネル領域を形成するステップと、コンタクトを被着してソース領域とドレイン領域を形成するステップが少なくとも含まれている。
【００１３】
本発明による方法の実施形態によれば、フォーカシングされたイオンビームにより、あるいはレーザビームにより、孔が金属シートに形成される。
【００１４】
また、絶縁材料は、薄膜技術により、あるいはポリマ溶液の真空濾過により、孔の壁部と金属シートの上側および下側に被着される。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態によれば、ＣｕＳＣＮまたはＴｉＯ２またはＰｂＳまたはＺｎＯまたは他の化合物半導体を用いることのできる半導体材料が、電気化学的浴析出または化学的デポジットまたはＩＬＧＡＲプロセスにより、金属シートに設けられ絶縁された孔に収容される。
【００１６】
本発明による縦型ナノトランジスタ装置の製造方法は簡単に扱えるものであり、周知の薄膜技術に適合している。本発明による装置構成ゆえに、製造プロセス中に特定の温度に制限する必要がもはやなくなる。
【００１７】
次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
【００１８】
図面には、金属シートに埋め込まれた本発明による縦型ナノトランジスタの製造ステップが示されている。
【００１９】
最初に金属シート１たとえば厚さ３０μｍのＡｌシートまたはＣｕシートに、レーザビームによって直径２００ｎｍの孔４が形成される。ついで無機材料たとえばＡｌ２Ｏ３、ＺｎＳ、ＳｉＯ２または有機材料たとえばポリスチレンから成る絶縁層２が、ポリマ溶液の真空濾過によって孔４の壁部に被覆される。この層２の厚さは５０ｎｍである。次に周知の薄膜技術によって、金属シート１の上側と下側にも厚さ数μｍの絶縁層２が被覆される。それに続いて、金属シート１における絶縁された孔４がＣｕＳＣＮで充填される。これによって、直径１００ｎｍである半導体特性をもつチャネル領域３の形成が終了する。その後、金属製のコンタクトがドレインコンタクトＤおよびソースコンタクトＳとして被着される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】金属シートに埋め込まれた本発明による縦型ナノトランジスタの製造ステップを示す図
2007503109.tif 000003
【国際調査報告】
2007503109.tif 000004
2007503109.tif 000005
2007503109.tif 000006
2007503109.tif 000007
2007503109.tif 000008
2007503109.tif 000009