本技术涉及半导体,尤其涉及一种基板及其制备方法、芯片、终端。
背景技术:
1、当前,晶体管的尺寸微缩已经逼近极限,硅基晶体管面临短沟道效应、功耗增加等严峻的挑战,继续微缩晶体管的结构变得越来越困难,因此,对于更低制程节点的晶体管需要考虑新的材料。
2、碳纳米管(carbon nanotubes,cnt)具有高迁移率、超薄体、弹道运输等优点,并且,实验和仿真结果表明,相较于硅基晶体管,碳纳米管晶体管具有更好的可缩减性,晶体管的开启速度快4倍,功耗延时积小10倍,极限性能显著领先。因此,可以采用碳纳米管作为晶体管的沟道材料。
3、然而,采用现有工艺在衬底上形成的碳纳米管的均匀性不好,容易出现搭接和团聚、密度不高、碳纳米管间间距控制困难等缺点。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本技术提供一种基板及其制备方法、芯片、终端,可以通过增加凸起与碳纳米管之间的静电力和范德华力,来增加凸起与碳纳米管之间的相互作用力,改善衬底上的碳纳米管的均匀性较差,容易出现搭接和团聚,密度不够高,间距控制困难等问题。
2、第一方面,本技术提供一种基板,该基板包括衬底和设置于衬底上的沟道层,沟道层的材料包括多个碳纳米管。衬底的表面包括邻接设置的多个凸起,每相邻两个凸起之间均设置有碳纳米管。在衬底上形成碳纳米管,碳纳米管会卡在邻接的两个凸起之间,因此,碳纳米管和两个凸起均接触。
3、本技术中,一方面,衬底的表面凸起处非饱和配位原子中包含未配对的电子,衬底表面未配对的电子为非饱和偶极子,非饱和偶极子可以与碳纳米管表面产生诱导偶极子,非饱和偶极子与诱导偶极子之间具有静电作用。而由于凸起的表面未配对的电子密度更高,且每一碳纳米管均与相邻两个凸起接触,因此,衬底与碳纳米管之间的静电力增大。另一方面,相较于衬底的表面为平面,碳纳米管设置于平面衬底上的方案,本技术的方案中,每一碳纳米管均与相邻两个凸起接触,因此,碳纳米管与衬底之间的接触面积增大,从而使得衬底与碳纳米管之间的范德华力也增大。静电力和范德华力均为相互作用力,衬底与碳纳米管之间的静电力和范德华力均增大,意味着衬底与碳纳米管之间的相互作用力增大,衬底与碳纳米管之间的摩擦力也增大,衬底可以有效吸附碳纳米管,使得碳纳米管设置在设计的位置处,从而改善衬底上的碳纳米管的均匀性较差,容易出现搭接和团聚,密度不够高,间距控制困难等问题,进而提高晶体管的性能。
4、在一些可能实现的方式中,由于原子与原子之间解离的能量不同,所以对衬底进行切割后,衬底的切割表面并不是平坦的面,而是呈台阶状。而每一级台阶可以作为一个凸起,因此,可以利用既有的切割工艺切割衬底,该衬底的切割表面为斜切面,斜切面包括多个凸起的台阶,相邻台阶之间可以设置有碳纳米管,省去制备衬底的多个凸起的工艺。
5、可选的,凸起呈三棱柱状。三棱柱包括两两邻接的第一侧面、第二侧面、以及第三侧面,第一侧面为凸起的底面,第二侧面和第三侧面为凸起的侧壁。任一凸起的第二侧面和与其邻接的凸起的第三侧面之间设置有碳纳米管,也可以说,碳纳米管设置于邻接的凸起之间,且碳纳米管和与其邻接的其中一个凸起的第二侧面接触,和与其邻接的另一个凸起的第三侧面接触。
6、在一些可能实现的方式中,任一凸起的第二侧面和与其邻接的凸起的第三侧面之间的夹角范围为[90°,180°),第三侧面与水平方向的夹角范围为(0°,90°)。根据碳纳米管的管径,可以适应性地调节上述角度范围,使得碳纳米管设置于邻接的两个凸起之间。
7、在一些可能实现的方式中,根据既有斜切工艺得到的衬底,其第二侧面的第一边复用作第三侧面的第二边,第二侧面的第三边的尺寸,小于第三侧面的第四边的尺寸。
8、例如,第三边作为短边,其尺寸可以与碳纳米管的管径接近,以防止碳纳米管移动。可选的,第三边的尺寸大于或等于碳纳米管的管径,例如,碳纳米管的管径为1nm~2nm,第三边的尺寸范围也可以为1nm~2nm。
9、在一些可能实现的方式中,衬底的材料可以选取蓝宝石或者α-石英等。
10、例如,衬底的材料包括蓝宝石,采用斜切法切割得到的衬底,第三侧面与水平方向的夹角可以是0.89°。
11、又例如,衬底的材料包括α-石英,采用斜切法切割得到的衬底,第三侧面与水平方向的夹角可以是2°58’。
12、第二方面,本技术提供一种芯片,该芯片包括第一方面所述的基板,基板上设置有碳纳米管晶体管,碳纳米管晶体管包括基板上的碳纳米管。
13、第二方面以及第二方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第二方面以及第二方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果,此处不再赘述。
14、第三方面,本技术提供一种终端,该终端包括电路板和第二方面所述的芯片,芯片设置于电路板上。
15、第三方面以及第三方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第三方面以及第三方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果,此处不再赘述。
16、第四方面,本技术提供一种基板的制备方法,包括:向容器中加入第一溶液;逐渐向容器中加入第二溶液,同时,沿目标方向,单向移动衬底在容器中的位置,直至衬底上的多个凸起均接触过第二溶液;第二溶液的溶剂与第一溶液不互溶,第二溶液包括碳纳米管;多个凸起邻接设置于衬底的表面,目标方向为任一凸起指向与其相邻的凸起的方向。
17、本技术中,一方面,衬底的表面凸起处非饱和配位原子中包含未配对的电子,衬底表面未配对的电子为非饱和偶极子,非饱和偶极子可以与碳纳米管表面产生诱导偶极子,非饱和偶极子与诱导偶极子之间具有静电作用。而由于凸起的表面未配对的电子密度更高,且每一碳纳米管均与相邻两个凸起接触,因此,衬底与碳纳米管之间的静电力增大。另一方面,相较于衬底的表面为平面,碳纳米管设置于平面衬底上的方案,本技术的方案中,每一碳纳米管均与相邻两个凸起接触,因此,碳纳米管与衬底之间的接触面积增大,从而使得衬底与碳纳米管之间的范德华力也增大。静电力和范德华力均为相互作用力,衬底与碳纳米管之间的静电力和范德华力均增大,意味着衬底与碳纳米管之间的相互作用力增大,衬底与碳纳米管之间的摩擦力也增大,衬底可以有效吸附碳纳米管,使得碳纳米管设置在设计的位置处,从而改善衬底上的碳纳米管的均匀性较差,容易出现搭接和团聚,密度不够高,间距控制困难等问题,进而提高晶体管的性能。
18、在一些可能实现的方式中,逐渐向容器中加入第二溶液,同时,沿目标方向,单向移动衬底在容器中的位置,直至衬底上的多个凸起均接触过第二溶液之前,基板的制备方法还包括:将衬底伸入容器中,多个凸起均与第一溶液接触。逐渐向容器中加入第二溶液,同时,沿目标方向,单向移动衬底在容器中的位置,直至衬底上的多个凸起均接触过第二溶液,包括:逐渐向容器中加入第二溶液,同时,沿目标方向,单向从容器中拉出衬底。
19、由于第二溶液的溶剂与第一溶液不互溶,因此,滴入容器中的第二溶液可以在第一溶液表面铺展开,在范德华力的作用下,衬底的凸起对第二溶液中的碳纳米管具有吸附作用,碳纳米管被吸附至邻接的凸起之间。
20、在一些可能实现的方式中,为了满足第一溶液与第二溶液的溶剂不互溶,第一溶液可以包括水,第二溶液的溶剂可以包括甲苯和/或三氯乙烷。
21、在一些可能实现的方式中,在向容器中加入第二溶液时,可以在距离衬底第一预设距离,以及距离第一溶液第二预设距离处,向容器中加入第二溶液。其中,第一预设距离不能过大,避免第二溶液展开后,不能接触到衬底,导致衬底无法在范德华力的作用下吸附碳纳米管。第二预设距离不能过大,避免导致衬底上的碳纳米管过于稀疏,部分相邻两个凸起之间未设置有碳纳米管;第二预设距离也不能过小,避免碳纳米管在邻接的两个凸起之间堆叠。
22、基于此,衬底的尺寸为4寸;逐渐向容器中加入第二溶液,包括:沿距离第一溶液的液面(0cm,2cm]距离处、沿距离衬底(0cm,10cm]处,逐渐加入第二溶液。
1.一种基板,其特征在于,包括衬底和设置于所述衬底上的沟道层,所述沟道层的材料包括多个碳纳米管;
2.根据权利要求1所述的基板,其特征在于,所述多个凸起呈台阶状,所述凸起呈三棱柱状;
3.根据权利要求2所述的基板,其特征在于,任一所述凸起的所述第二侧面和与其邻接的所述凸起的所述第三侧面之间的夹角范围为[90°,180°)。
4.根据权利要求2或3所述的基板,其特征在于,所述第二侧面的第一边复用作所述第三侧面的第二边,所述第二侧面的第三边的尺寸,小于所述第三侧面的第四边的尺寸。
5.根据权利要求4所述的基板,其特征在于,所述第三边的尺寸范围为1nm~2nm。
6.根据权利要求4或5所述的基板,其特征在于,所述第三侧面与水平方向的夹角范围为(0°,90°)。
7.根据权利要求6所述的基板,其特征在于,所述衬底的材料包括蓝宝石,所述第三侧面与所述水平方向的夹角为0.89°;或者,
8.一种芯片,其特征在于,包括权利要求1-7任一项所述的基板,所述基板上设置有碳纳米管晶体管,所述碳纳米管晶体管包括所述基板上的碳纳米管。
9.一种终端,其特征在于,包括电路板和权利要求8所述的芯片,所述芯片设置于所述电路板上。
10.一种基板的制备方法,其特征在于,包括:
11.根据权利要求10所述的基板的制备方法,其特征在于,所述逐渐向所述容器中加入第二溶液,同时,沿目标方向,单向移动衬底在所述容器中的位置,直至所述衬底上的多个凸起均接触过所述第二溶液之前,所述基板的制备方法还包括:
12.根据权利要求10或11所述的基板的制备方法,其特征在于,所述第一溶液包括水,所述第二溶液的溶剂包括甲苯和/或三氯乙烷。
13.根据权利要求10-12任一项所述的基板的制备方法,其特征在于,所述衬底的尺寸为4寸;所述逐渐向所述容器中加入所述第二溶液,包括:
