JP5034231B2 - Carbon nanotube transistor array and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明はカーボンナノチューブトランジスタアレイ及びその製造方法に関するものであり、特に、特性が揃った、もしくは、耐圧特性が制御された複数個のカーボンナノチューブトランジスタのアレイを簡便に作製するための構成に特徴のあるカーボンナノチューブトランジスタアレイ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a carbon nanotube transistor array and a method for manufacturing the same, and in particular, is characterized by a structure for easily producing an array of a plurality of carbon nanotube transistors having uniform characteristics or controlled withstand voltage characteristics. The present invention relates to a carbon nanotube transistor array and a manufacturing method thereof.
近年、カーボンナノチューブ(CNT)を使用した電子デバイスが注目を集めているが、このカーボンナノチューブはグラフェンシート1枚を円柱状に丸めた一次元構造体で、カイラリティー(グラフェンシートの巻き方)により、金属的または半導体的な挙動を示すことが知られている。 In recent years, electronic devices using carbon nanotubes (CNT) have attracted attention. This carbon nanotube is a one-dimensional structure that is a graphene sheet rolled into a cylindrical shape. It is known to show metallic or semiconducting behavior.
この内、半導体的な挙動を示すカーボンナノチューブをチャネルに用いれば、トランジスタとして動作することになり、このカーボンナノチューブトランジスタ(CNT−Tr)は、理論および一部の実験から、高速動作、高耐圧といった特徴を持つことが示されつつある。 Among these, if carbon nanotubes that exhibit semiconducting behavior are used for the channel, they will operate as transistors, and this carbon nanotube transistor (CNT-Tr) has a high-speed operation and a high breakdown voltage based on theory and some experiments. It is being shown to have features.
その作製方法については、大別すると、分散型(例えば、特許文献1参照)と位置制御成長型(例えば、特許文献2参照)との2種類の方法が知られているので、ここで、図10及び図11を参照して分散型と位置制御成長型を説明する。 The manufacturing method is roughly classified into two types, that is, a dispersion type (for example, see Patent Document 1) and a position control growth type (for example, see Patent Document 2). The distributed type and the position controlled growth type will be described with reference to FIGS.
図10参照
図10は分散型CNT−Trの説明図であり、まず、CNTを成長させて、このCNTを回収し、回収したCNTを溶液中に溶解してCNT分散液を作成する。
次いで、絶縁性基板51上にCNT分散液を塗布してCNT52を基板上にばら撒く。
See FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a dispersion-type CNT-Tr. First, CNTs are grown, the CNTs are collected, and the collected CNTs are dissolved in a solution to create a CNT dispersion.
Next, a CNT dispersion is applied on the
次いで、リフトオフ法を用いてソース・ドレイン電極53を形成したのち、絶縁膜(図示を省略)を形成し、次いで、絶縁膜上にゲート電極(図示を省略)を形成することによってCNT−Trが形成される。
Next, after forming the source /
図11参照
図11は位置制御成長型CNT−Trの説明図であり、まず、サファイア基板等の絶縁性基板61上にCNT成長用触媒金属62をパターニングし、CNT成長用触媒金属62間にCNT63を横方向成長させる。
See FIG.
FIG. 11 is an explanatory view of a position-controlled growth type CNT-Tr. First, a CNT
次いで、リフトオフ法を用いてCNT成長用触媒金属62を覆うようにソース・ドレイン電極64を形成し、次いで、絶縁膜上にゲート電極(図示を省略)を形成することによってCNT−Trが形成される。
しかし、分散型の場合においては、ソースドレイン電極間に“たまたま”半導体的CNTが架橋した場合だけCNT−Trとして動作するものであり、また、位置制御成長型の場合もソースドレイン電極間に“たまたま”半導体的CNTが成長した場合だけCNT−Trとして動作するものである。 However, in the case of the distributed type, it operates as a CNT-Tr only when a “sincere” semiconducting CNT is “cross-linked” between the source and drain electrodes. It happens to operate as CNT-Tr only when semiconducting CNT grows.
このようなソースドレイン電極間にCNTが架橋するには歩留りがあり、且つ、架橋したとしても、架橋したCNTが金属的になるか半導体的になるかどうかは、CNTの直径やカイラリティーに依存する。 There is a yield in cross-linking of CNTs between such source / drain electrodes, and whether cross-linked CNTs become metallic or semi-conductive depends on the CNT diameter and chirality even if they are cross-linked. To do.
さらに、半導体的CNTが架橋したとしても、半導体的CNTのバンドギャップは、CNTの直径やカイラリティーに依存するが、現状技術ではCNTの直径やカイラリティーを制御することは極めて困難であるため、CNT−Trの特性を制御することができないという問題がある。 Furthermore, even if semiconducting CNTs are cross-linked, the band gap of semiconducting CNTs depends on the CNT diameter and chirality, but it is extremely difficult to control the CNT diameter and chirality with the current technology. There is a problem that the characteristics of the CNT-Tr cannot be controlled.
即ち、上述の分散型や位置制御型で形成されるCNT−Trは、架橋歩留りや、CNTの直径およびカイラリティーの制御の問題から作製することは可能でも、アレイ構造を形成することはほとんど不可能であり、また、作製されたCNT−Trの特性もばらばらで、アレイを構成する各CNT−Trの特性を揃えることは極めて困難であるという問題がある。 In other words, the CNT-Tr formed by the above-mentioned dispersion type or position control type can be produced from the problems of cross-linking yield, CNT diameter and chirality control, but hardly forms an array structure. Further, there is a problem that the characteristics of the produced CNT-Tr are different and it is extremely difficult to align the characteristics of each CNT-Tr constituting the array.
したがって、本発明は、特性が揃った、若しくは、耐圧特性が制御された複数個のカーボンナノチューブトランジスタのアレイを簡便に作製することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to easily produce an array of a plurality of carbon nanotube transistors with uniform characteristics or controlled withstand voltage characteristics.
図1は本発明の原理的構成図であり、ここで図1を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
上記課題を解決するために、本発明は、カーボンナノチューブトランジスタアレイにおいて、位置制御されて成長した100μm以上の長さの共通の一本の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を区分した複数のカーボンナノチューブ要素3と、カーボンナノチューブ要素3毎に三端子電極4を設けることで形成されたトランジスタ5とを有し、かつ複数のカーボンナノチューブ要素3は分離されていることを特徴とする。
FIG. 1 is a diagram illustrating the basic configuration of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
See FIG. 1 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a carbon nanotube transistor array in which a plurality of common long-growth
このように、位置制御されて成長した100μm以上の長さで、他のカーボンナノチューブとは分離されている共通の一本の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2から複数のトランジスタ5を構成することによって、カーボンナノチューブの架橋歩留りやカイラリティーに影響を受けることなく特性の揃ったカーボンナノチューブトランジスタアレイを構成することができる。
Thus, by forming a plurality of
この場合の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2の長さは100μm以上であり、数百μm〜数mmの長さのカーボンナノチューブについては、既に実際に成長した旨の報告がなされている。
In this case, the length of the long-growth
この場合、長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2は、位置制御されて成長されたものであるので、トランジスタ5を予め予定した位置に形成することができる。
In this case, since the long-growth
また、個々のカーボンナノチューブ要素3に形成したトランジスタ5の内の少なくとも一つのトランジスタ5のソース−ドレイン間隔を、他のトランジスタ5の内の少なくとも一つのトランジスタ5のソース−ドレイン間隔と異なるように構成しても良く、それによって、各トランジスタ5の耐圧特性を任意に制御することができる。
Further, the source-drain interval of at least one
この場合、ソース−ドレイン間隔が互いに異なったトランジスタ5の内、ソース・ドレイン間隔が相対的に広い複数のトランジスタ5を、ソース−ドレイン間隔が相対的に狭い複数のトランジスタ5とは別の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2に形成するようにしても良く、それによって、高耐圧トランジスタ5の特性を揃えることができる。
In this case, among the
上述の共通の一本の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を基板1上に複数本設け、個々のトランジスタ5を二次元マトリクスアレイとすることにより、アセンブリコストが安いロジック回路の作製などが容易になる。
By providing a plurality of common long-growth
また、製造方法としては、基板1上に触媒作用のある成長用ベース6を形成し、成長用ベース6を成長起点として位置制御された100μm以上の長さの長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を成長させ、成長させた長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を区分した複数のカーボンナノチューブ要素3のそれぞれに三端子電極4を形成することでトランジスタ5を形成し、複数のカーボンナノチューブ要素3を分離すれば良い。
In addition, as a manufacturing method, a
この場合、長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2に対して複数の三端子電極4を形成したのち、長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を切断して個々のトランジスタ5に分離しても良いし、或いは、長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を複数のカーボンナノチューブ要素3に分離したのち、個々のカーボンナノチューブ要素3に対して三端子電極4を形成しても良い。
In this case, a plurality of three-
本発明によれば、従来では架橋歩留り、カーボンナノチューブの直径およびカイラリティー制御の点から作製が困難であったカーボンナノチューブトランジスタのアレイを、容易な方法で簡便に作製することができ、この高速動作性、高耐圧性に優れるカーボンナノチューブトランジスタを用いることにより、アセンブリコストが安いロジック回路の作製などが可能となる。 According to the present invention, an array of carbon nanotube transistors, which has conventionally been difficult to manufacture in terms of cross-linking yield, carbon nanotube diameter and chirality control, can be easily manufactured by an easy method. By using a carbon nanotube transistor that is excellent in performance and high pressure resistance, it becomes possible to produce a logic circuit at a low assembly cost.
本発明は、基板上にFe等の触媒作用のある成長用ベース6を形成し、成長用ベース6を成長起点として位置制御して、例えば、成長方向に電界を印加して長尺成長半導体的カーボンナノチューブを成長させ、成長させた長尺成長半導体的カーボンナノチューブに対して複数のソース・ドレイン電極を形成し、次いで、ゲート絶縁膜を形成したのちソース・ドレイン間にゲート電極を設けてトランジスタを構成し、次いで、各トランジスタ間をイオンミリング等により切断して個々のトランジスタを分離するものである。
In the present invention, a
この場合、トランジスタを構成したのち分離するか、或いは、予め長尺成長半導体的カーボンナノチューブを複数のカーボンナノチューブ要素に分離したのちソース・ドレイン電極、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成してトランジスタを構成するものである。 In this case, the transistor is formed and then separated, or the long-grown semiconducting carbon nanotube is separated into a plurality of carbon nanotube elements in advance and then the source / drain electrode, the gate insulating film and the gate electrode are formed to form the transistor. To do.
また、トランジスタの形成・分離後に所定の回路構成を実現するために相互接続配線を形成するか、或いは、ソース・ドレイン電極及びゲート電極の形成時に予め基本的な相互接続配線も同時に形成するものである。 In addition, interconnect lines are formed to realize a predetermined circuit configuration after the formation and isolation of the transistors, or basic interconnect lines are simultaneously formed in advance when forming the source / drain electrodes and the gate electrode. is there.
ここで、図2及び図3を参照して、本発明の実施例1のカーボンナノチューブトランジスタアレイの製造工程を説明するが、ここでは、説明を簡単にするために2本の長尺カーボンナノチューブのみを図示する。
図2参照
まず、セラミック基板11上に触媒となるFeベース12,13を形成し、次いで、CVD法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてArガスもしくは水素ガスを用い、図において横方向に直流電界を印加した状態で、例えば、100Paの圧力において、600℃の成長温度でFeベース12,13を成長起点として半導体的性質を有する長尺カーボンナノチューブ14,15を形成する。
なお、この場合の長尺カーボンナノチューブ14,15の長さは必要とする回路構成に応じて適宜決定すれば良く、典型的には100μm以上であり、100μm〜数mmの長さであれば良い。
Here, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the manufacturing process of the carbon nanotube transistor array of Example 1 of the present invention will be described. Here, in order to simplify the description, only two long carbon nanotubes are described. Is illustrated.
See Figure 2
First,
In this case, the length of the
次いで、レジストパターン(図示を省略)をマスクとしてスパッタ法により、Pd(パラジウム)を堆積させたのちレジストパターンを除去することによってソース電極16,17及びドレイン電極18,19を形成する。
Next, Pd (palladium) is deposited by sputtering using a resist pattern (not shown) as a mask, and then the resist pattern is removed to form
図3参照
次いで、スピンコートおよびアニールにより、例えば、長尺カーボンナノチューブ14,15表面上に堆積する厚みが10nmになるようにSiO2 膜を堆積させてゲート絶縁膜20とする。
See Figure 3
Next, an SiO 2 film is deposited by spin coating and annealing so that the thickness deposited on the surfaces of the
次いで、再び、レジストパターン(図示を省略)をマスクとしてスパッタ法により、厚さが、例えば、10nmのTi膜、厚さが、例えば、100nmのPt層、及び、厚さが、例えば、10nmのTi膜を順次堆積させのちレジストパターンを除去することによってゲート電極21,22を形成する。
Next, again, a sputtering method using a resist pattern (not shown) as a mask, a Ti film having a thickness of, for example, 10 nm, a Pt layer having a thickness of, for example, 100 nm, and a thickness of, for example, 10 nm.
次いで、イオンミリング法を用いることによって、長尺カーボンナノチューブ14,15の不要な部分を除去して各CNTトランジスタ23,24に分離することによってトランジスタアレイが形成される。
Next, by using an ion milling method, unnecessary portions of the
このように、本発明の実施例1においては、一本の長尺カーボンナノチューブ14,15から複数のCNTトランジスタ23,24を構成しているので、架橋歩留りの影響を受けることがない。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the plurality of
また、同じ長尺カーボンナノチューブ14(15)から構成したCNTトランジスタ23(23)は同じ特性を有しているので、特性のバラツキのない安定した回路を構成することが可能になる。 In addition, since the CNT transistors 23 (23) formed of the same long carbon nanotubes 14 (15) have the same characteristics, it is possible to configure a stable circuit without variations in characteristics.
次に、図4を参照して本発明の実施例2のカーボンナノチューブトランジスタアレイを説明するが、基本的製造工程は同じであるので、アレイの構成のみを図示する。
図4参照
図4は、本発明の実施例2のカーボンナノチューブトランジスタアレイの概念的平面図であり、高耐圧を有するCNTトランジスタ25を構成するために、通常のCNTトランジスタ23に比べてソース電極26とドレイン電極27との間隔を広くしたものである。
Next, the carbon nanotube transistor array according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
See Figure 4
FIG. 4 is a conceptual plan view of the carbon nanotube transistor array according to the second embodiment of the present invention. In order to construct the
このように、ソース・ドレイン電極間の間隔を調整することによって任意の耐圧を有するカーボンナノチューブトランジスタを構成することができ、これらのCNTトランジスタを用いてローノイズアンプ(LNA)やフェーズシフターを構成した場合に個々のLNAやフェーズシフターの特性を揃えることが可能になる。 In this way, a carbon nanotube transistor having an arbitrary breakdown voltage can be configured by adjusting the distance between the source and drain electrodes. When these CNT transistors are used, a low noise amplifier (LNA) or a phase shifter is configured. The characteristics of individual LNAs and phase shifters can be made uniform.
次に、図5乃至図8を参照して、本発明の実施例3のCNTフェイズドアレイアンテナチップを説明する。
図5参照
まず、上記の実施例1と同様に各長尺カーボンナノチューブから複数のCNTトランジスタ23,24を形成したのち、所定箇所にビアホールを形成したのち、このビアホールをCuで埋め込むことによってビア29を形成する。
Next, a CNT phased array antenna chip according to Example 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.
See Figure 5
First, after a plurality of
次いで、全面に導電体を堆積させたのち、回路構成に必要な配線形状にエッチングすることによって、配線30を形成する。
Next, after depositing a conductor on the entire surface, the
図6参照
次いで、LNAやフェイズシフターに必要なコンアデンサ等の他の素子(図示は省略)を形成することによって、LNA31及びフェイズシフター32を構成する。
See FIG.
Next, the
次いで、セラミック基板11の裏面にリフトオフ法を利用してCuを蒸着したのち、レジストパターン(図示を省略)することによってパッチアンテナ33をビア29と接続す位置に形成することによって、CNTフェイズドアレイアンテナチップの基本構成が完成する。
Next, after depositing Cu on the back surface of the
図7参照
図7は、このようにした完成したCNTフェイズドアレイアンテナチップの概念的斜視図である。
See FIG.
FIG. 7 is a conceptual perspective view of the completed CNT phased array antenna chip as described above.
図8参照
図8は、上述のように形成したLNA31及びフェイズシフター32の回路構成の一例を示す回路図である。
See FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the
フェイズドアレイアンテナは、今後、車載レーダーなどに用いられる可能性が高く、構造としてはパッチアンテナ+ローノイズアンプ(LNA)+フェイズシフターがセラミック基板上にアレイ状に並んだものが一般的であるが、従来技術を用いた場合、パッチアンテナを形成したセラミック基板上に部品としてのローノイズアンプ、フェイズシフターを1個ずつマウントしていかなければならず、部品コスト、アセンブリコストがかかってしまう。 Phased array antennas are likely to be used in in-vehicle radars in the future, and as a structure, patch antennas + low noise amplifiers (LNA) + phase shifters are generally arranged in an array on a ceramic substrate. When the conventional technique is used, low noise amplifiers and phase shifters as components must be mounted one by one on the ceramic substrate on which the patch antenna is formed, which incurs component costs and assembly costs.
そこで、実施例3に示したように、長尺カーボンナノチューブを用いることにより、セラミック基板上に一度に沢山の特性の揃ったローノイズアンプとしてのCNTトランジスタ、フェイズシフターとしてのCNT受動素子を整列形成させることが可能になり、アセンブリコストは全くかからず、また、部品コストも低減できるので、全体として低コスト可が可能になる。 Therefore, as shown in Example 3, by using long carbon nanotubes, a CNT transistor as a low-noise amplifier having many characteristics and a CNT passive element as a phase shifter are aligned and formed on a ceramic substrate at one time. As a result, there is no assembly cost, and the component cost can be reduced, so that the overall cost can be reduced.
次に、図9を参照して、本発明の実施例4の1チップRF front−end回路を説明する。
図9参照
図9は、本発明の実施例4の1チップRF front−end回路を用いたRFシステムのシステム構成図であり、図において一点鎖線で囲んだ部分がRF front−end回路になる。
Next, a one-chip RF front-end circuit according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
See FIG.
FIG. 9 is a system configuration diagram of an RF system using the one-chip RF front-end circuit according to the fourth embodiment of the present invention, and a portion surrounded by a one-dot chain line in the drawing is an RF front-end circuit.
実施例4においては、RF front−end回路におけるLNAを図4に示した通常の耐圧を有するCNTトランジスタ23で構成し、パワーアンプ(PA)を図4に示した高耐圧のCNTトランジスタ25で構成したものである。
なお、PAも基本的回路構成はLNAと同じである。
In the fourth embodiment, the LNA in the RF front-end circuit is configured by the
The basic circuit configuration of PA is the same as that of LNA.
RFシステムは、携帯電話或いは無線LAN等に用いられるが、現在、RF front−end部分を1チップCMOS−MMICで構成しようという動きがある。
しかし、高速動作が要求されるRF front−end回路をCMOSで構成するためには、その耐圧を犠牲にせざるを得ず、結果としてパワーアンプをつくり込むことが非常に困難になっている。
The RF system is used for a mobile phone or a wireless LAN. Currently, there is a movement to configure the RF front-end part with a one-chip CMOS-MMIC.
However, in order to construct an RF front-end circuit that requires high-speed operation with CMOS, the breakdown voltage must be sacrificed, and as a result, it is very difficult to build a power amplifier.
そこで、実施例4に示したように、CMOSの代わりにCNTトランジスタを用いることによりCMOSよりも高速動作が可能になり、且つ、耐圧が高いためパワーアンプの作製も可能になる。 Therefore, as shown in the fourth embodiment, by using a CNT transistor instead of the CMOS, it becomes possible to operate at a higher speed than the CMOS, and it is possible to manufacture a power amplifier because the withstand voltage is high.
さらに、長尺カーボンナノチューブを用いているので、ローノイズアンプ、パワーアンプなど各ユニットで必要とされる耐圧を持ったトランジスタを同時に作製することが可能になり、結果として、1チップRF front−end MMICの実現が可能になる。 Furthermore, since long carbon nanotubes are used, it becomes possible to simultaneously produce transistors having a withstand voltage required for each unit such as a low noise amplifier and a power amplifier. As a result, a one-chip RF front-end MMIC is obtained. Can be realized.
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、カーボンナノチューブの成長に要する原料ガスはアセチレンガスに限られるものではなく、メタンやエチレン等の炭化水素ガス或いはメタノール等のアルコールガスを用いても良いものであり、成長方法についてもCVD法に限られるものではなく、アーク放電法或いはレーザアブレーション法等の他の成長方法を用いても良いものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments, and various modifications can be made. For example, it is necessary for the growth of carbon nanotubes. The source gas is not limited to acetylene gas, and hydrocarbon gas such as methane or ethylene or alcohol gas such as methanol may be used, and the growth method is not limited to the CVD method, but arc discharge. Alternatively, other growth methods such as a laser ablation method may be used.
また、上記の実施例においては、触媒としてFeを用いているが、Feに限られるものではなく、CoやNi或いはFeを含めたこれらの合金を用いても良いものである。 In the above embodiment, Fe is used as a catalyst. However, the catalyst is not limited to Fe, and Co, Ni, or an alloy containing Fe may be used.
また、上記の各実施例においては、CNTフェイズドアレイアンテナを構成するために絶縁性基板としてセラミック基板を用いているが、一般の電子回路を構成する場合には、セラミック基板に限られるものではなく、カーボンナノチューブの成長温度に耐えられる絶縁性基板であれば良く、例えば、パイレック(登録商標名)等の耐熱性ガラス或いはサファイア等を用いても良く、さらには、シリコン基板等の表面にSiO2 膜等の絶縁膜を設けた基板を用いても良いものである。 In each of the above embodiments, a ceramic substrate is used as an insulating substrate in order to configure a CNT phased array antenna. However, in the case of configuring a general electronic circuit, the ceramic substrate is not limited to the ceramic substrate. Any insulating substrate that can withstand the growth temperature of carbon nanotubes may be used. For example, heat-resistant glass such as Pyreck (registered trademark) or sapphire may be used, and SiO 2 may be formed on the surface of a silicon substrate or the like. A substrate provided with an insulating film such as a film may be used.
また、上記の実施例2においては、通常の耐圧のCNTトランジスタと高耐圧CNTトランジスタとをそれぞれ別の長尺カーボンナノチューブから構成しているが、一本の同じ長尺カーボンナノチューブから通常の耐圧のCNTトランジスタと高耐圧CNTトランジスタとを構成しても良く、さらには、CNTトランジスタの耐圧は2種類に限られるものではなく、回路構成に応じて必要とする種類の耐圧を有するCNTトランジスタをソース・ドレイン電極間の長さを調整することによって形成すれば良い。 In Example 2 described above, the normal withstand voltage CNT transistor and the high withstand voltage CNT transistor are each composed of separate long carbon nanotubes. A CNT transistor and a high withstand voltage CNT transistor may be configured. Furthermore, the withstand voltage of the CNT transistor is not limited to two types, and a CNT transistor having a necessary type of withstand voltage according to the circuit configuration What is necessary is just to form by adjusting the length between drain electrodes.
また、上記の各実施例においては、長尺カーボンナノチューブに三端子電極を形成したのち、各CNTトランジスタに分離しているが、予め長尺成長半導体的カーボンナノチューブを複数のカーボンナノチューブ要素に分離したのち三端子電極を形成してCNTトランジスタとしても良いものである。 In each of the above embodiments, the three-terminal electrode is formed on the long carbon nanotube and then separated into each CNT transistor. However, the long-growth semiconducting carbon nanotube is separated into a plurality of carbon nanotube elements in advance. Thereafter, a three-terminal electrode may be formed to form a CNT transistor.
また、上記の各実施例においては、CNTトランジスタの形成・分離後に所定の回路構成を実現するための相互接続配線を形成しているが、ソース・ドレイン電極及びゲート電極の形成時に予め基本的な相互接続配線も同時に形成しても良いものである。 In each of the above embodiments, the interconnection wiring for realizing a predetermined circuit configuration is formed after the formation and separation of the CNT transistor. However, when the source / drain electrode and the gate electrode are formed, the basic wiring is formed in advance. Interconnect wiring may also be formed at the same time.
また、上記の各実施例においては特に言及していないが、半導体的性質を有する長尺カーボンナノチューブを成長させるためには、実際に使用する基板等を用いてFeベース等の触媒ベースのサイズや成長条件を適正化して成長すれば良く、仮に、複数本の長尺カーボンナノチューブの内の数本が金属的性質を有している場合には、電気的特性を予め検査して切断すれば良い。
なお、そのためには、必要とする本数よりも多めの本数の長尺カーボンナノチューブを予め成長すれば良い。
Although not particularly mentioned in each of the above-mentioned examples, in order to grow long carbon nanotubes having semiconducting properties, the size of the catalyst base such as Fe base or the like using the substrate actually used or the like It suffices if the growth conditions are optimized, and if several of the long carbon nanotubes have metallic properties, the electrical properties may be inspected and cut in advance. .
For this purpose, a larger number of long carbon nanotubes than necessary may be grown in advance.
ここで再び図1を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図1参照
(付記1) 位置制御されて成長した100μm以上の長さの共通の一本の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を区分した複数のカーボンナノチューブ要素3と、前記カーボンナノチューブ要素3毎に三端子電極4を設けることで形成されたトランジスタ5とを有し、かつ該複数のカーボンナノチューブ要素3は分離されていることを特徴とするカーボンナノチューブトランジスタアレイ。
(付記2) 前記カーボンナノチューブ要素3毎に形成したトランジスタ5の内の少なくとも一つのトランジスタ5のソース−ドレイン間隔が、他の少なくとも一つのトランジスタ5のソース−ドレイン間隔と異なっていることを特徴とする付記1に記載のカーボンナノチューブトランジスタアレイ。
(付記3) 前記共通の一本の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2が基板1上に複数本設けられ、それぞれの長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を区分した複数のカーボンナノチューブ要素3と、前記カーボンナノチューブ要素3毎に三端子電極4を設けることで形成されたトランジスタ5とを有し、個々の前記トランジスタ5が二次元マトリクスアレイを構成することを特徴とする付記1または付記2に記載のカーボンナノチューブトランジスタアレイ。
(付記4) 前記それぞれの長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2の内の少なくとも一本の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2に形成されたトランジスタ5が、他の長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2に形成されたトランジスタ5に比べ、ソース−ドレイン間隔が広いことを特徴とする付記3に記載のカーボンナノチューブトランジスタアレイ。
(付記5) 基板1上に触媒作用のある成長用ベース6を形成し、前記成長用ベース6を成長起点として位置制御された100μm以上の長さの長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を成長させる工程と、前記長尺成長半導体的カーボンナノチューブ2を区分した複数のカーボンナノチューブ要素3のそれぞれに三端子電極4を形成することでトランジスタ5を形成する工程と、該複数のカーボンナノチューブ要素3を分離する工程とを有することを特徴とするカーボンナノチューブトランジスタアレイの製造方法。
(付記6) 前記複数のカーボンナノチューブ要素3を分離する工程が、前記トランジスタ5を形成する工程の後であることを特徴とする付記5に記載のカーボンナノチューブトランジスタアレイの製造方法。
(付記7) 前記複数のカーボンナノチューブ要素3を分離する工程が、前記トランジスタ5を形成する工程の前であることを特徴とする付記5に記載のカーボンナノチューブトランジスタアレイの製造方法。
The detailed features of the present invention will be described again with reference to FIG. 1 again.
Reference is again made to FIG. 1 (Appendix 1) A plurality of
(Appendix 2) The source-drain spacing of at least one
(Supplementary Note 3 ) A plurality of the common long-growth
(Supplementary Note 4 ) A
(Supplementary Note 5) A
(Supplementary note 6) The method for manufacturing a carbon nanotube transistor array according to
(Supplementary note 7) The method of manufacturing a carbon nanotube transistor array according to
本発明の活用例としては、フェイズドアレイアンテナやRFシステムに用いられるカーボンナノチューブトランジスタアレイが典型的なものであるが、このような用途に限られるものではなく、その高速性を利用して各種の電子回路にも適用されるものである。 Examples of applications of the present invention are typical carbon nanotube transistor arrays used in phased array antennas and RF systems. However, the present invention is not limited to such applications. It can also be applied to electronic circuits.
1 基板
2 長尺成長半導体的カーボンナノチューブ 3 カーボンナノチューブ要素
4 三端子電極
5 トランジスタ
6 成長用ベース
11 セラミック基板
12,13 Feベース
14,15 長尺カーボンナノチューブ
16,17 ソース電極
18,19 ドレイン電極
20 ゲート絶縁膜
21,22 ゲート電極
23,24 CNTトランジスタ
25 CNTトランジスタ
26 ソース電極
27 ドレイン電極
28 ゲート電極
29 ビア
30 配線
31 LNA
32 フェイズシフター
33 パッチアンテナ
51 絶縁性基板
52 CNT
53 ソース・ドレイン電極
61 絶縁性基板
62 CNT成長用触媒金属
63 CNT
64 ソース・ドレイン電極
DESCRIPTION OF
32
53 Source /
64 Source / drain electrodes
Claims (5)
前記カーボンナノチューブ要素毎に三端子電極を設けることで形成されたトランジスタとを有し、
かつ該複数のカーボンナノチューブ要素は分離されていることを特徴とするカーボンナノチューブトランジスタアレイ。 A plurality of carbon nanotube elements in which a single long-growth semiconducting carbon nanotube having a length of 100 μm or more which is grown under position control is divided ;
A transistor formed by providing a three-terminal electrode for each carbon nanotube element;
The carbon nanotube transistor array is characterized in that the plurality of carbon nanotube elements are separated .
前記カーボンナノチューブ要素毎に三端子電極を設けることで形成されたトランジスタとを有し、
個々の前記トランジスタが二次元マトリクスアレイを構成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカーボンナノチューブトランジスタアレイ。 A plurality of common long-growth semiconducting carbon nanotubes are provided on a substrate, and a plurality of carbon nanotube elements dividing each long-growth semiconducting carbon nanotube ,
A transistor formed by providing a three-terminal electrode for each carbon nanotube element;
The carbon nanotube transistor array according to claim 1 or 2, wherein the individual transistors constitute a two-dimensional matrix array.
前記長尺成長半導体的カーボンナノチューブを区分した複数のカーボンナノチューブ要素のそれぞれに三端子電極を形成することでトランジスタを形成する工程と、
該複数のカーボンナノチューブ要素を分離する工程と
を有することを特徴とするカーボンナノチューブトランジスタアレイの製造方法。 Forming a catalytic growth base on a substrate, and growing a long-growth semiconductor carbon nanotube having a length of 100 μm or more, the position of which is controlled from the growth base as a growth starting point;
Forming a transistor by forming a three-terminal electrode on each of a plurality of carbon nanotube elements into which the long-growth semiconducting carbon nanotubes are divided ; and
Separating the plurality of carbon nanotube elements; and a method of manufacturing a carbon nanotube transistor array.
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