一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法技术

本发明专利技术涉及一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法，全包围栅极突触晶体管包括有源层、绝缘层、栅电极、源电极和漏电极；所述有源层为圆柱体，所述有源层外侧依次包裹所述绝缘层和所述栅电极，所述有源层的一端设置源电极，另一端设置漏电极，所述源电极和所述漏电极均为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径均比所述有源层的底面直径小，所述有源层、所述源电极和所述漏电极同轴设置。本发明专利技术使栅极电压能够从各个方向对沟道电流进行控制，提高栅电极的控制能力，从而降低器件的功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法
本专利技术涉及突触晶体管
，特别是涉及一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法。
技术介绍
随着信息技术的飞速发展，数据量爆发式增长，对于庞大数据量的处理能力也开始遇到瓶颈。基于冯·诺依曼体系的传统计算机在处理逻辑清晰，数据结构明确的问题时表现出强大的运算能力，但是对于一些逻辑结构模糊，数据量又非常庞大的问题，比如图像和视频的处理，就会表现得非常低效而且能耗巨大。受人大脑的启发，类脑计算机体系的研究得到了广泛的关注。要制造类脑计算机，研制出高性能的突触晶体管就显得尤为重要。当前传统的突触晶体管都是基于薄膜晶体管技术(ThinFilmTransistorTFT)的叠层结构，栅极对沟道电流控制能力弱，由此导致的沟道漏电流大、开关电流比小、器件功耗大等一系列问题使突触晶体管器件性能较低，同时传统的突触晶体管中绝缘层质子迁移率不足，突触特性有待提高。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是提供一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法，全包围栅极突触晶体管中，栅极将绝缘层和有源层包围状包裹起来，使栅极电压能够从各个方向对沟道电流进行控制，提高栅电极的控制能力，从而降低器件的功耗。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种全包围栅极突触晶体管，包括有源层、绝缘层、栅电极、源电极和漏电极；所述有源层为圆柱体，所述有源层外侧依次包裹所述绝缘层和所述栅电极，所述有源层的一端设置源电极，另一端设置漏电极，所述源电极和所述漏电极均为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径均比所述有源层的底面直径小，所述有源层、所述源电极和所述漏电极同轴设置。可选地，所述绝缘层材料包括聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)、钙钛矿型、NASICON型、LISICON型和石榴石型中的一种或者任意多种。可选地，所述有源层的高度为10～100nm。可选地，所述栅电极高度为30～500nm，厚度为5～50nm。可选地，所述源电极和所述漏电极的高度均为10～50nm。本专利技术还提供了一种全包围栅极突触晶体管的制备方法，所述方法包括：在基板上淀积源电极，所述源电极为圆柱体；在所述源电极上淀积第一金属间绝缘体层，所述第一金属间绝缘体层的高度大于或等于所述源电极的高度；在所述第一金属间绝缘体层上设置圆筒状的栅电极，所述栅电极与所述源电极同轴设置；在圆筒状的所述栅电极内侧设置绝缘层，所述绝缘层为圆筒状；将有源层材料填充绝缘层内部形成有源层，所述有源层为圆柱体；在所述有源层上设置漏电极，所述漏电极为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径比所述有源层的底面直径小，所述漏电极与所述栅电极同轴设置。可选地，所述在所述第一金属间绝缘体层上设置圆筒状的栅电极，具体包括：将栅电极材料在所述第一金属间绝缘体层上淀积成圆柱体，将所述圆柱体刻蚀为圆筒状的栅电极。可选地，所述在圆筒状的所述栅电极内侧设置绝缘层，具体包括：采用静电纺丝工艺在所述栅电极内侧设置绝缘层。可选地，所述第一金属间绝缘体层包括硼磷硅玻璃、二氧化硅和氮化硅中的任意一种。本专利技术还提供了一种用于全包围栅极突触晶体管的电路连接方法，依赖于上述全包围栅极突触晶体管的制备方法，所述方法包括：在基板上按照预设的图案化的源电极和所述源电极的连接线淀积所述源电极和所述源电极的连接线；所述源电极的数目大于1；在所述源电极和所述源电极的连接线上淀积第一金属间绝缘体层；在所述第一金属间绝缘体层上设置圆筒状的栅电极；按照预设的图案化的栅电极连接线在所述第一金属间绝缘体层上淀积所述栅电极的连接线；在所述第一金属间绝缘体层上淀积第二金属间绝缘体层，所述第二金属间绝缘体层的高度与所述栅电极的高度相等；在圆筒状的所述栅电极内侧依次设置绝缘层和有源层；在所述有源层上设置漏电极；在所述第二金属间绝缘体层上淀积第三金属间绝缘体层，所述第三金属间绝缘体层的高度小于所述漏电极的高度；按照预设的图案化的漏电极连接线在所述第三金属间绝缘体层上淀积所述漏电极的连接线。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术的目的是提供一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法，全包围栅极突触晶体管中，栅极将绝缘层和有源层包围状包裹起来，使栅极电压能够从各个方向对沟道电流进行控制，提高栅电极的控制能力，使沟道漏电流减小，开关电流比变大，从而降低器件的功耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种全包围栅极突触晶体管透视图；图2为本专利技术实施例一种全包围栅极突触晶体管正面图；图3为本专利技术实施例一种全包围栅极突触晶体管剖面图；图4为本专利技术实施例传统的基于底栅TFT的叠层式突触晶体管结构示意图；图5为本专利技术实施例一种全包围栅极突触晶体管的制备方法流程示意图；图6为本专利技术实施例一种用于全包围栅极突触晶体管的电路连接方法流程示意图；图7为本专利技术实施例全包围突触晶体管连接为与非门电路的连接工艺流程图；图8为本专利技术实施例制作完成的全包围突触晶体管连接为与非门电路的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种全包围栅极突触晶体管、制备方法及电路连接方法，全包围栅极突触晶体管中，栅极将绝缘层和有源层包围状包裹起来，使栅极电压能够从各个方向对沟道电流进行控制，提高栅电极的控制能力，从而降低器件的功耗。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1-3为一种全包围栅极突触晶体管结构，如图1-3所示，所述全包围栅极突触晶体管包括有源层、绝缘层、栅电极、源电极和漏电极；所述有源层为圆柱体，所述有源层外侧依次包裹所述绝缘层和所述栅电极，所述有源层的一端设置源电极，另一端设置漏电极，所述源电极和所述漏电极均为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径均比所述有源层的底面直径小，所述有源层、所述源电极和所述漏电极同轴设置。栅电极材料包括Al、Au、Ag、Mo、W、Cu和Fe中的一种或者任意几种的复合金属，栅电极高度为30～500nm，厚度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全包围栅极突触晶体管，其特征在于，所述全包围栅极突触晶体管包括有源层、绝缘层、栅电极、源电极和漏电极；所述有源层为圆柱体，所述有源层外侧依次包裹所述绝缘层和所述栅电极，所述有源层的一端设置源电极，另一端设置漏电极，所述源电极和所述漏电极均为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径均比所述有源层的底面直径小，所述有源层、所述源电极和所述漏电极同轴设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种全包围栅极突触晶体管，其特征在于，所述全包围栅极突触晶体管包括有源层、绝缘层、栅电极、源电极和漏电极；所述有源层为圆柱体，所述有源层外侧依次包裹所述绝缘层和所述栅电极，所述有源层的一端设置源电极，另一端设置漏电极，所述源电极和所述漏电极均为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直径均比所述有源层的底面直径小，所述有源层、所述源电极和所述漏电极同轴设置。


2.根据权利要求1所述的全包围栅极突触晶体管，其特征在于，所述绝缘层材料包括聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧丙烷、聚偏氯乙烯、钙钛矿型、NASICON型、LISICON型和石榴石型中的一种或者任意多种。


3.根据权利要求1所述的全包围栅极突触晶体管，其特征在于，所述有源层的高度为10～100nm。


4.根据权利要求1所述的全包围栅极突触晶体管，其特征在于，所述栅电极高度为30～500nm，厚度为5～50nm。


5.根据权利要求1所述的全包围栅极突触晶体管，其特征在于，所述源电极和所述漏电极的高度均为10～50nm。


6.一种全包围栅极突触晶体管的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在基板上淀积源电极，所述源电极为圆柱体；
在所述源电极上淀积第一金属间绝缘体层，所述第一金属间绝缘体层的高度大于或等于所述源电极的高度；
在所述第一金属间绝缘体层上设置圆筒状的栅电极，所述栅电极与所述源电极同轴设置；
在圆筒状的所述栅电极内侧设置绝缘层，所述绝缘层为圆筒状；
将有源层材料填充绝缘层内部形成有源层，所述有源层为圆柱体；
在所述有源层上设置漏电极，所述漏电极为圆柱体，所述源电极和所述漏电极的底面直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，伏文辉，张志林，张建华，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31