【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，具体涉及一种多模态的氮化物半导体cmos阵列及其制备方法。
技术介绍
1、cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)集成阵列在现代电子设备中起着至关重要的作用。cmos技术是自20世纪60年代以来微电子工业的主导技术，被广泛应用在数字逻辑电路、微处理器、内存和其他数字集成电路中。
2、cmos技术基于互补的n型和p型mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。在cmos电路中，两种类型的晶体管设计成互补的方式工作，这种设计方式的主要优势是只有在电路切换状态时才会消耗功率，大大降低了功耗，从而使设备的待机时间更长。随着制程技术的不断改进和发展，cmos集成阵列的尺寸不断缩小，集成度不断提高。现在的cmos集成阵列可以集成数十亿个晶体管，使得微型电子设备的计算能力、存储能力和功能越来越强大。而且，由于cmos的生产工艺相对简单，生产成本也相对较低，使得这种技术在微电子工业中得以广泛应用。
3、当前的cmos集成阵列技术主要包括以下几个方案：
4、1、标准数字cmos工艺：对于大量的通用数字逻辑电路的制作，最常用的是这种方案；此工艺使用p型硅为基底，通过离子注入和热扩散工艺制备n型和p型mosfet。
5、2、双极性cmos工艺：这种工艺结合了cmos和双极性晶体管的优点，通过在同一块硅片上集成两
6、3、soi(silicon on insulator，绝缘体上的硅)cmos工艺：在硅基底和硅质层之间添加了一层绝缘层，阻止了基底和源/漏之间的电荷交互，可以有效地降低短沟道效应，提升设备性能。
7、4、finfet(fin field-effect transistor，鳍式场效应晶体管)cmos工艺：克服了传统的硅基平面mosfet达到极限的问题，通过在源漏之间加入竖直的“鳍”，形成三维的结构以实现更小的特性长度，提高集成度，和继续保持低功耗。
8、但是，上述现有的硅基cmos器件离不开掺杂工艺，这增加了工艺复杂度，并且掺杂形成的载流子电学特性并不理想。同时，现有的硅基cmos阵列、finfet cmos阵列是由多个常规cmos器件横向连接而成，占版图面积极大，不利于集成度的提高。因此，如何改善cmos器件的电学性能，并且提高cmos阵列的集成度是现有技术存在的主要问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种多模态的氮化物半导体cmos阵列及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种多模态的氮化物半导体cmos阵列，所述阵列包括若干纵向分布的纳米柱结构；相邻纵向分布的纳米柱结构之间填充有绝缘介质；其中，
3、每个纵向分布的纳米柱结构包括：
4、第一n型外延结构，位于衬底层上；第一n型外延结构自底向上包括第一背势垒层、第一沟道层和第一势垒层；
5、第一p型外延结构，位于第一n型外延结构的上方，第一n型外延结构和第一p型外延结构通过绝缘介质隔离开；第一p型外延结构自底向上包括第二势垒层和第二沟道层；
6、第一源极和第二源极，第一源极位于第一势垒层的侧面，且呈环状包围第一势垒层，第二源极位于第二沟道层的侧面，且呈环状包围第二沟道层；
7、第一栅极和第二栅极，均包括t型分布的电极连接部分和电极主体部分，第一栅极的电极连接部分位于第一势垒层一端的表面，第一栅极的电极主体部分位于第一势垒层的上方且与第一势垒层之间填充有绝缘介质，第二栅极的电极连接部分位于与第一栅极同侧的第二沟道层一端的表面，第二栅极的电极主体部分位于第二沟道层的上方且与第二沟道层之间填充有绝缘介质，第一栅极和第二栅极的电极主体部分通过互联金属连接实现共栅极；
8、第一漏极和第二漏极，均包括t型分布的电极连接部分和电极主体部分，第一漏极的电极连接部分位于第一势垒层另一端的表面，第一漏极的电极主体部分位于第一栅极的上方且与第一栅极和第一势垒层之间填充有绝缘介质，第二漏极的电极连接部分位于第二沟道层另一端的表面，第二漏极的电极主体部分位于第二栅极的上方且与第二栅极和第二沟道层之间填充有绝缘介质，第一漏极和第二漏极的电极主体部分通过互联金属连接实现共漏极。
9、在本专利技术的一个实施例中，所述阵列还包括若干横向分布的纳米柱结构，相邻横向分布的纳米柱结构之间填充有绝缘介质；其中，
10、每个横向分布的纳米柱结构，包括：
11、第二n型外延结构，位于衬底层上；第二n型外延结构自底向上包括第二背势垒层、第三沟道层和第三势垒层；
12、第二p型外延结构，位于第二n型外延结构的一侧，且第二p型外延结构与第二n型外延结构之间填充有绝缘介质；第二p型外延结构自底向上包括第四势垒层、第四沟道层；其中，所述第四势垒层与所述背势垒层材料相同，所述第三沟道层与所述第四沟道层材料相同；
13、第三源极和第四源极，第三源极位于第三势垒层一端的上表面，第四源极位于第四沟道层一端的上表面；
14、第三漏极和第四漏极，第三漏极位于第三势垒层另一端的上表面，第四漏极位于第四沟道层另一端的上表面；第三漏极和第四漏极通过互联金属连接实现共漏极；
15、第三栅极和第四栅极，第三栅极位于第三源极和第三漏极之间的第三势垒层的上表面，第四栅极位于第四源极和第四漏极之间的第四沟道层的上表面，第三栅极和第四栅极通过互联金属连接实现共栅极。
16、第二方面，本专利技术实施例提供了一种多模态的氮化物半导体cmos阵列的制备方法，所述制备方法包括：
17、在衬底层上生长第一n型外延结构；第一n型外延结构自底向上包括第一背势垒层、第一沟道层和第一势垒层；
18、在第一势垒层上生长第一绝缘介质；
19、在第一绝缘介质的表面刻蚀若干第一凹槽直至第一势垒层的上表面，在每个第一凹槽及第一凹槽周围沉积栅金属分别形成对应第一栅极的电极连接部分和电极主体部分；
20、在第一绝缘介质、所有第一栅极的电极主体部分上继续生长第二绝缘介质；
21、在第二绝缘介质的表面刻蚀若干第二凹槽直至第一势垒层的上表面，在每个第二凹槽及第二凹槽周围沉积漏金属分别形成对应第一漏极的电极连接部分和电极主体部分；其中，每个第一漏极的电极主体部分位于对应第一栅极的电极主体部分的上方；
22、在所有第一漏极的电极主体部分上继续生长第三绝缘介质，制备得到第一部分结构；
23、获取第一p型外延结构；第一p型外延结构自底向上包括第二势垒层、第二沟道层；
24、在第二势垒层的下表面和第二沟道层的上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多模态的氮化物半导体CMOS阵列，其特征在于，所述阵列包括若干纵向分布的纳米柱结构；相邻纵向分布的纳米柱结构之间填充有绝缘介质；其中，
2.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列，其特征在于，所述第一背势垒层的材料为AlN；所述第一沟道层、所述第二沟道层的材料为GaN、InGaN、AlGaN中一种；所述第一势垒层、所述第二势垒层的材料为AlGaN、AlInN、AlN、ScAlN、AlInGaN中一种。
3.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列，其特征在于，所述第一N型外延结构中第一背势垒层的厚度为3nm～15nm、第一沟道层的厚度为10nm～50nm、第一势垒层的厚度为5nm～30nm；
4.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列，其特征在于，每个纵向分布的纳米柱结构的直径为10nm～40nm、纵横比为20:1～50:1。
5.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列，其特征在于，所述阵列还包括若干横向分布的纳米柱结构，相邻横向分布的纳米柱结构之间填充有绝缘介质；其中，
6.根据权利要求5所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列，其特征在于，所述二背势垒层的材料为AlN；所述第三沟道层、所述第四沟道层的材料为GaN、InGaN、AlGaN中一种；所述第三势垒层、所述第四势垒层的材料为AlGaN、AlInN、AlN、ScAlN、AlInGaN中一种。
7.一种多模态的氮化物半导体CMOS阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
8.根据权利要求7所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列的制备方法，其特征在于，在相邻第一纳米柱结构之间生长绝缘介质，直至在相邻第一纳米柱结构之间生长的绝缘介质与第六绝缘介质的上表面齐平的过程，包括：
9.根据权利要求7所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列的制备方法，其特征在于，将第一部分结构的顶端和第二部分结构的底端键合在一起，包括：
10.根据权利要求7所述的多模态的氮化物半导体CMOS阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多模态的氮化物半导体cmos阵列，其特征在于，所述阵列包括若干纵向分布的纳米柱结构；相邻纵向分布的纳米柱结构之间填充有绝缘介质；其中，
2.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体cmos阵列，其特征在于，所述第一背势垒层的材料为aln；所述第一沟道层、所述第二沟道层的材料为gan、ingan、algan中一种；所述第一势垒层、所述第二势垒层的材料为algan、alinn、aln、scaln、alingan中一种。
3.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体cmos阵列，其特征在于，所述第一n型外延结构中第一背势垒层的厚度为3nm～15nm、第一沟道层的厚度为10nm～50nm、第一势垒层的厚度为5nm～30nm；
4.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体cmos阵列，其特征在于，每个纵向分布的纳米柱结构的直径为10nm～40nm、纵横比为20:1～50:1。
5.根据权利要求1所述的多模态的氮化物半导体cmos阵列，其特征在于，所述阵列还包括若干横向分布的纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：芦浩，侯斌，陈龙，马晓华，张濛，杨凌，邓龙格，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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