制造機(jī)電晶體管的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制造機(jī)電晶體管的方法。提供了使用Janus微/納米部件的機(jī)電晶體管及其制造方法。在一個(gè)方面，一種制造機(jī)電晶體管的方法包括以下步驟。提供晶片。在所述晶片的表面上形成彼此相對的源極電極和漏極電極，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙。在所述晶片的所述表面上在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙的相對側(cè)上形成第一柵極電極和第二柵極電極。將至少一個(gè)Janus部件設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中，其中所述Janus部件包括具有導(dǎo)電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。
【專利說明】制造機(jī)電晶體管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)電晶體管,更具體地,涉及使用Janus微/納米部件(例如Janus顆粒、圓柱體、棱柱等)的機(jī)電晶體管及其制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)作為開關(guān)在存儲器應(yīng)用中的使用由于其良好的性能近來廣受關(guān)注。例如，由于其是機(jī)械的，機(jī)電開關(guān)可降低待機(jī)狀態(tài)下的泄漏電流。機(jī)電開關(guān)也潛在地比晶體管(其受60mV/dec的限制)具有更好的亞閾值特性。
[0003]但是，傳統(tǒng)的機(jī)電開關(guān)設(shè)計(jì)要求大的控制柵極電壓，這使得其很難縮放(scale)。傳統(tǒng)的機(jī)電開關(guān)的可靠性也可成為問題。可靠性是指機(jī)電開關(guān)的壽命，例如機(jī)電晶體管能被開啟和關(guān)斷多少次、機(jī)電晶體管能在電阻小于特定值的情況下保持開啟多久等。
[0004]因此，想要一種沒有上述缺點(diǎn)的改善的機(jī)電開關(guān)設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種使用Janus微/納米部件的機(jī)電晶體管及其制造技術(shù)。本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種制造機(jī)電晶體管的方法。該方法包括以下步驟。提供了晶片。源極電極和漏極電極在所述晶片的表面上彼此相對地形成，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙。第一柵極電極和第二柵極電極在晶片的表面上形成在所述源極電極和所述漏極電極之間的間隙的相對側(cè)上。至少一個(gè)Janus部件被設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中，其中該Janus部件包括具有導(dǎo)電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。
[0006]本發(fā)明的另一方面提供了一種操作機(jī)電晶體管的方法。該方法包括以下步驟。所述機(jī)電晶體管被提供有I)在晶片的表面上彼此相對的源極電極和漏極電極，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙；2)在所述晶片的所述表面上在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙的相對側(cè)上形成第一柵極電極和第二柵極電極；3)被設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中的至少一個(gè)Janus部件,其中所述Janus部件包括具有導(dǎo)電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。柵偏置被施加到所述第一柵極電極和所述第二柵極電極以移動所述Janus部件，以便將所述Janus部件的具有所述導(dǎo)電材料的所述第一部分設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間，所述第一部分用作所述源極電極和所述漏極電極之間的橋。
[0007]本發(fā)明的又一個(gè)方面提供了一種機(jī)電晶體管。該機(jī)電晶體管包括:在晶片表面上彼此相對的源極電極和漏極電極，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙；在所述晶片的所述表面上在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙的相對側(cè)上的第一柵極電極和第二柵極電極；以及被設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中的至少一個(gè)Janus部件,其中所述Janus部件包括具有導(dǎo)電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。[0008]以下將參考下列詳細(xì)描述和附圖獲得對本發(fā)明的更完整的理解以及本發(fā)明進(jìn)一步的特點(diǎn)和優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可根據(jù)本技術(shù)使用的示例性Janus顆粒的三維圖；
[0010]圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可根據(jù)本技術(shù)使用的示例性Janus圓柱體的三維圖；
[0011]圖1C是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可根據(jù)本技術(shù)使用的另一個(gè)示例性Janus圓柱體的三維圖；
[0012]圖1D是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可根據(jù)本技術(shù)使用的示例性Janus棱柱的三維圖；
[0013]圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有Janus顆粒的本晶體管器件的示例性配置，其中該晶體管通過旋轉(zhuǎn)Janus顆粒而被切換；
[0014]圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有Janus棱柱的本晶體管器件的示例性配置，其中該晶體管通過移動/平移Janus棱柱而被切換；
[0015]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于制造基于Janus部件的晶體管的開始結(jié)構(gòu)，該晶體管具有介質(zhì)層上的源極電極(S)、漏極電極(D)和柵極電極(Gl和G2)；
[0016]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于錨定已在柵(Gl和G2)電極之間的介電層中形成的Janus部件的溝槽(即，錨定溝槽)；
[0017]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例已被轉(zhuǎn)換為晶體管的Janus部件的圖；
[0018]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例已經(jīng)被沉積在晶體管上的可選液體介質(zhì)涂層的圖；
[0019]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)Janus部件是球形Janus顆粒(如圖1A所示的)時(shí)該基于Janus部件的晶體管器件的操作的圖；
[0020]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)Janus部件是Janus圓柱體(如圖1B所示的)時(shí)該基于Janus部件的晶體管器件的操作的圖；
[0021]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)Janus部件是Janus圓柱體時(shí)(如圖1C所示的)該基于Janus部件的晶體管器件的操作的圖；
[0022]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)Janus部件是Janus棱柱(如圖1D所示)時(shí)該基于Janus部件的晶體管器件的操作的圖；
[0023]圖11是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有多個(gè)串行的Janus部件的晶體管器件的示例性配置的圖；
[0024]圖12是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有多個(gè)串行的Janus部件和多個(gè)錨定溝槽的晶體管器件的示例性配置的圖；
[0025]圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)使用多個(gè)球形Janus顆粒(如圖1A所示)時(shí)的該基于Janus部件的晶體管器件的操作的圖；
[0026]圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)使用多個(gè)Janus棱柱(如圖1D所示)時(shí)該基于Janus部件的晶體管器件的操作的圖；以及
[0027]圖15是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于功能化金屬和介電表面的示例性化學(xué)的 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在此提供的是使用Janus微/納米部件(例如Janus顆粒、圓柱體、棱柱等_見下)的機(jī)電晶體管及其制造方法。通常，Janus微/納米部件是顆粒、圓柱體、棱柱等，其表面具有兩種(或更多種)獨(dú)特的物理特性。例如，如以下將詳細(xì)描述的，Janus微/納米部件可由兩種不同的材料組成。
[0029]如以下將詳細(xì)描述的，在機(jī)電晶體管中使用Janus微/納米部件具有一些顯著的優(yōu)勢:1)基于Janus微/納米部件的機(jī)電晶體管具有可縮放的幾何形狀以減小電壓；2)基于Janus微/納米部件的機(jī)電晶體管比傳統(tǒng)的機(jī)電晶體管展示了更好的可靠性；3)基于Janus微/納米的機(jī)電晶體管可以用比傳統(tǒng)的機(jī)電晶體管更低的成本來制造；4)基于Janus微/納米部件的機(jī)電晶體管可適用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用(例如生物開關(guān))。如上所提供的，可靠性是指機(jī)電開關(guān)的壽命。傳統(tǒng)的機(jī)電晶體管是基于懸臂(cantilever)的，且由此要求懸臂與電極接觸以開啟和關(guān)斷。如以下將描述的，該技術(shù)涉及Janus部件的旋轉(zhuǎn)或平移(translation)以開啟或關(guān)斷器件。Janus部件的該移動(旋轉(zhuǎn)/平移)提供了比傳統(tǒng)的懸臂設(shè)計(jì)在更長的壽命期間更可靠操作。
[0030]圖1A-D是示出可根據(jù)本技術(shù)使用的示例性Janus微/納米部件的三維圖。當(dāng)前有三種已知方法用于制造Janus顆粒、圓柱體和棱柱等。例如參見Lattuada等人的“Synthesis, properties and applications of Janus nanoparticles，，，nanotoday, 2011年6月第3刊第6卷，第286到308頁(以下被稱為“Lattuada”)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合與此。例如在Lattuada中描述的，一種制造Janus顆粒的方法是通過嵌段共聚物的自組裝，以及納米顆粒表面上的配體混合。制造Janus顆粒的另一個(gè)方法是通過掩蔽步驟，其中顆粒被俘獲在兩相之間的界面中，這樣對于顆粒表面的改性僅發(fā)生在一個(gè)面上。又一種制造Janus顆粒的方法依賴于兩種不同物質(zhì)的相分離，通常是兩種聚合物或聚合物和無機(jī)材料。
[0031]根據(jù)示例性實(shí)施例，根據(jù)本技術(shù)使用的Janus微/納米部件包括由作為諸如金屬的導(dǎo)電材料的第一材料制成的第一部分，以及由諸如介電材料(例如氧化物或氮化物介電材料)的電絕緣材料的第二材料制成的第二部分。例如，參見圖1A，其示出了根據(jù)本技術(shù)使用的示例性的Janus顆粒。圖1A示出的Janus顆粒具有由金屬(在本例中是金(Au))組成的第一半球和由介電材料(在本例中是氧化物介電材料)組成的第二半球。因此顆粒的第一部分是導(dǎo)電的，而另一部分不是導(dǎo)電的。金(Au)是用于Janus部件的合適材料，因?yàn)槠湎鄬ωS富且是生物相容的，盡管也可使用其他金屬。僅通過舉例的方式，用作該Janus部件的導(dǎo)電部分的合適金屬包括但不限于金(Au)、銅(Cu)、鋁(Al)、銀(Ag)和鈀(Pd)。
[0032]如所強(qiáng)調(diào)的，Janus微/納米部件(此后也被稱為“Janus部件”)的幾何形狀是可縮放的。在諸如圖1A示出的Janus顆粒的情況下，可基于顆粒的直徑d而測量顆粒的尺寸。僅通過舉例的方式，Janus顆?？删哂袕拇蠹s20納米(nm)到大約20微米(μ m)的直徑d。而且，當(dāng)Janus顆粒具有從大約100納米(nm)到大約20微米(μ m)的直徑d時(shí),其在此被認(rèn)為是Janus微部件,而當(dāng)Janus顆粒具有從大約20nm到大約IOOnm的直徑d時(shí),其在此被認(rèn)為是Janus納米部件。[0033]圖1B是示出可根據(jù)本技術(shù)使用的示例性Janus圓柱體。圖1B中示出的Janus圓柱體由沿著其一部分長度的金屬(在這種情況下是Au)和沿著其另一部分長度的介電材料(在這種情況是氧化物電介質(zhì))組成。因此一部分圓柱體是導(dǎo)電的，而另一部分不導(dǎo)電。如所提供的，除了 Au，形成Janus部件的導(dǎo)電部分的其他合適金屬包括但不限于Cu、Al、Ag和Pd。
[0034]圖1B示出的Janus圓柱體的尺寸可基于圓柱體的長度L而被測量。僅通過舉例的方式，Janus圓柱體可具有從大約20nm到大約100 μ m的長度L。而且，當(dāng)Janus圓柱體具有大約從IOOnm到大約100 μ m的長度L時(shí),其在此被認(rèn)為是Janus微部件,而當(dāng)Janus圓柱體具有從大約20nm到大約IOOnm的長度L時(shí),其在此被認(rèn)為是Janus納米部件。
[0035]圖1C是示出可根據(jù)本技術(shù)使用的另一個(gè)示例性Janus圓柱體的圖。通過與圖1B示出的Janus圓柱體進(jìn)行比較，該Janus圓柱體由沿著圓柱體一側(cè)的(全部長度的)金屬(在該情況下是Au)和沿著圓柱體另一側(cè)的(全部長度的)介電材料(在該情況下是氧化物介電材料)組成。因此，該圓柱體的一側(cè)是導(dǎo)電的而另一側(cè)是不導(dǎo)電的。以上提供了示例性Janus圓柱體尺寸。金(Au)在此被作為例子使用。如所提供的，除了 Au，用于形成Janus部件的導(dǎo)電部分的其他合適的金屬包括但不限于Cu、Al、Ag和Pd。
[0036]圖1D是示出可根據(jù)本技術(shù)而被使用的示例性Janus棱柱的圖。圖1D示出的Janus棱柱具有由金屬(在該情況中是Au)組成的第一部分和由介電材料(在該情況中是氧化物介電材料)組成的第二部分。因此棱柱的一部分是導(dǎo)電的，而另一部分不導(dǎo)電。圖1D也示出了 Janus部件的導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分不必具有相同的尺寸。例如在圖1A-C不出的例子中，金屬和氧化物部分被示出為彼此具有相同的尺寸。在圖1D示出的例子中，金屬部分僅組成棱柱的一側(cè)，而棱柱的剩余部分是氧化物。再次，金(Au)在此僅被用作一個(gè)例子。如上所提供的，除了 Au以外，用于形成Janus部件的導(dǎo)電部分的其他合適的金屬包括但不限于 Cu、Al、Ag 和 Pd。
[0037]圖1D示出的Janus棱柱的尺寸可基于棱柱的長度L、寬度W和高度H而被測量。僅通過舉例的方式，Janus棱柱可具有長度L、寬度W和高度H，每個(gè)從大約20nm到大約20 μ m。而且，當(dāng)Janus棱柱具有每個(gè)從大約IOOnm到大約20 μ m的長度L、寬度W和高度H時(shí)，其在此被認(rèn)為是Janus微部件,而當(dāng)Janus棱柱具有每個(gè)從大約20nm到大約IOOnm的長度L、寬度W和高度H時(shí)，其在此被認(rèn)為是Janus納米部件。
[0038]根據(jù)該技術(shù)，在Janus部件的金屬部分的表面上產(chǎn)生固定電荷?？蛇x地,也可在Janus部件的介電部分的表面上產(chǎn)生固定電荷，其與在金屬部分的表面上產(chǎn)生的固定電荷具有相反的極性(即，固定負(fù)電荷在Janus顆粒的金屬部分上被產(chǎn)生,而固定金屬正電荷在介電部分的表面上被產(chǎn)生，或反之亦然)。如以下將詳細(xì)描述的，該固定電荷(或多個(gè)固定電荷)允許Janus部件在晶體管器件的操作期間響應(yīng)于施加的柵極電場而被致動(例如轉(zhuǎn)動/移動)。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，在Janus部件的金屬部分的表面上產(chǎn)生的固定電荷是負(fù)固定電荷。僅通過舉例的方式，含有具有帶負(fù)電的功能基團(tuán)(吡啶和羧基，例如SH-R-COO-MA硫醇化合物的自組裝單層膜可被使用以在Janus部件的金屬部分上產(chǎn)生該固定負(fù)電荷。硫醇對貴金屬具有親和性，且因此會自組裝為Janus部件的金屬部分的表面上的單層。如以上所強(qiáng)調(diào)的，相反極性的可選固定電荷(在該情況下是固定正電荷)可被產(chǎn)生在Janus部件的介電部分的表面上。為了在該Janus部件的介電部分的表面上產(chǎn)生固定正電荷，可使用含有具有帶正電的功能基團(tuán)的異輕I虧(hydroxamic)化合物的自組裝單層。如以下將結(jié)合圖15所描述的，相同的(正或負(fù))帶電功能基團(tuán)可被使用，但巰基優(yōu)選地用于將分子固定到金屬表面(諸如Janus部件的金屬部分、源極電極和漏極電極等)，而異羥肟基團(tuán)優(yōu)選地用于將分子固定到介電(例如氧化物或氮化物)表面。
[0039]Janus部件的選擇性改性例如在Roh等人在Nature Materials第四卷(2005年10月)的“Biphasic Janus particles with nanoscale anisotropy” 中(其描述了例如雙相噴射)以及在 Perro 等人在 J.Mater.Chem.15，3745-3760 (2005)白勺“Design and synthesisof Janus micro-and nanoparticles”中被描述,其每個(gè)的內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。以上述同樣的方式，固定負(fù)電荷可在金屬部分的表面上被產(chǎn)生，且固定負(fù)電荷可在介電部分的表面上被產(chǎn)生?；蛘?，在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，可使用相反的場景，即，其中固定正電荷被產(chǎn)生在Janus部件的金屬部分的表面上。如上所述，為了產(chǎn)生固定負(fù)電荷，含有具有帶正電的功能基團(tuán)(例如重氮)的硫醇化合物的自組裝單層可被使用。相反極性的可選的固定電荷(在該情況下是固定的負(fù)電荷)可被產(chǎn)生在上述Janus部件的介電部分的表面上。結(jié)合以下圖15的描述來描述用于功能化介電表面和金屬表面的示例性化學(xué)。
[0040]現(xiàn)在通過參考圖2A和2B提供對該基于Janus部件的晶體管的概述。晶體管的布局和切換操作將取決于在晶體管中使用的特定類型的Janus部件。也就是，當(dāng)球體Janus部件(Janus顆粒)被使用時(shí)，則通過使用施加的柵極電場來旋轉(zhuǎn)Janus部件以將Janus部件的金屬部分設(shè)置在器件的源極接觸和漏極接觸之間，切換將發(fā)生。參見圖2A和2B。當(dāng)使用與圖1B和IC中類似的圓柱體Janus部件時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)或平移Janus部件，可發(fā)生切換，取決于Janus部件的特定配置。僅通過舉例的方式，當(dāng)Janus部件為配置為如圖1B示出的圓柱時(shí)，通過使用施加的柵極電場來平移(即從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方)Janus部件以便將Janus部件的金屬部分被設(shè)置在器件的源極接觸和漏極接觸之間，切換將發(fā)生。通過比較，當(dāng)Janus部件被如圖1C所示地配置時(shí),通過使用施加的柵極電場來選擇Janus部件以將Janus部件的金屬部分設(shè)置在器件的源極接觸和漏極接觸之間。在圖7-10中分別示出了基于Janus顆粒、棱柱和圓柱體的晶體管的切換，如以下將討論的。
[0041]如圖2A所示，晶體管包括源極電極、漏極電極和設(shè)置在源極電極和漏極電極之間的至少一個(gè)Janus部件。在該情況下，Janus部件是單個(gè)球形Janus顆粒。如以下將討論的，實(shí)施例在此被提供，其中多個(gè)Janus部件而不是單個(gè)部件被使用。但是，使用多個(gè)部件或單個(gè)部件的功能是一樣的。錨定溝槽位于Janus部件之下，以將Janus部件保持在相對于源極接觸和漏極接觸的適當(dāng)位置。第一電極和第二柵極電極被設(shè)置在錨定溝槽的相對端部，以便Janus部件位于在(第一和第二)柵極電極之間。
[0042]當(dāng)柵極電場經(jīng)由(第一和第二)柵極電極被施加到器件時(shí)，由于Janus部件的金屬部分的表面上的固定負(fù)電荷(參見以上)，Janus部件將旋轉(zhuǎn)和/或平移。當(dāng)Janus部件的該旋轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，部件的金屬部分將被設(shè)置在源極電極和漏極電極之間以形成在源極電極和漏極電極之間的橋以及電接觸。如以下將結(jié)合圖7到9所描述的，當(dāng)柵極電場從器件被移除，Janus部件的取向?qū)⒈３譃橄嗤?。也就是，相反方向的柵偏置需要切換回器件。因此，該器件可用作非易失性存儲器基元。如圖2A所示，可選的(絕緣)液體介質(zhì)涂層可出現(xiàn)在晶體管上/圍繞晶體管。這樣的“液體封裝”用作絕緣體，并阻止電極之間的發(fā)弧(arcing)。合適的液體介質(zhì)包括但不限于基于油的介質(zhì)(諸如市售的沒有水氣的高度精煉的變壓器油)和絕緣液體。
[0043]涉及Janus棱柱的場景在圖2B中示出。如以上，晶體管包括源極接觸、漏極接觸以及設(shè)置在源極接觸和漏極接觸之間的至少一個(gè)Janus部件。錨定溝槽出現(xiàn)在Janus部件下面以將Janus部件相對于源極接觸和漏極接觸保持在合適的位置。第一柵極電極和第二柵極電極被設(shè)置在錨定溝槽的相對端，以便Janus部件位于(第一和第二)柵極電極之間。
[0044]當(dāng)柵極電場經(jīng)由(第一和第二)柵極電極被施加到器件時(shí)，由于在Janus部件的金屬部分的表面上的固定負(fù)電荷(參見以上)，Janus部件的平移將發(fā)生。當(dāng)Janus部件的平移發(fā)生時(shí)，部件的金屬部分將被移入到源極電極和漏極電極之間的位置中，在源極電極和漏極電極之間形成橋并制造電接觸。如圖2B所示，可選的(絕緣)液體介質(zhì)涂層可在晶體管上/圍繞晶體管，以用作絕緣體并防止電極之間的發(fā)弧。
[0045]盡管圖2A和2B示出了在晶體管中使用單個(gè)Janus部件，這僅是一種可能的配置。例如，晶體管可包括多個(gè)Janus部件，其以與上述相同的方式起作用。也就是，當(dāng)柵極電場經(jīng)由(第一和第二)柵極電極被施加到器件時(shí)，多個(gè)Janus部件將協(xié)同旋轉(zhuǎn)和/或平移，以便每個(gè)Janus部件的金屬部分將被移入到源極電極和漏極電極之間的位置，以與上述同樣的方式形成源極電極和漏極電極之間形成橋并制造電接觸。使用多個(gè)Janus部件的示例性器件配置在以下描述的圖11-14中示出。
[0046]現(xiàn)在將參考圖3-6描述用于制造該基于Janus部件的晶體管的示例性工藝流程。提供的例子涉及(球形)Janus顆粒-S卩，以便制造圖2A示出的器件。但是，可對在此描述的任何其他Janus部件形狀執(zhí)行相同的處理步驟。
[0047]如圖3所示，工藝中的第一步驟是形成源極電極、漏極電極和柵極電極。用于制造工藝的開始平臺是其上具有介電層302的晶片。源極電極(用“S”標(biāo)記)、漏極電極(用“D”標(biāo)記)、第一柵極電極(用“G1”標(biāo)記)和第二柵極電極(用“G2”標(biāo)記)可使用傳統(tǒng)的金屬鍍敷和剝離技術(shù)在晶片表面上形成。根據(jù)示例性實(shí)施例，源極電極、漏極電極和柵極電極由銅(Cu)形成。如圖3所示，源極電極和漏極電極彼此相對地設(shè)置在晶片的表面上(B卩，介電層302)形成，以便在源極電極和漏極電極之間存在間隙(在該間隙中，其中至少一個(gè)Janus部件被設(shè)置)。柵極電極在晶片的表面上(即，介電層302)被彼此相對地設(shè)置，并垂直于源極電極和漏極電極。也就是，如在例子中示出的，源極電極和漏極電極在沿著晶片表面的第一方向彼此相對地形成，且第一柵極電極和第二柵極電極沿著晶片表面在第二方向上彼此相對地形成，其中第一方向垂直于第二方向。
[0048]接下來，在源極電極和漏極電極之間的間隙中形成錨定溝槽402，其中將設(shè)置Janus部件。參見圖4?？墒褂脗鹘y(tǒng)的反應(yīng)離子蝕刻處理在介電層上形成錨定溝槽402。至少一個(gè)Janus部件將被設(shè)置到錨定溝槽402中，且該錨定溝槽用來將Janus部件錨定到晶片并保持Janus部件相對于源極電極和漏極電極的定位。當(dāng)柵極電場被施加給器件時(shí)，錨定溝槽也必須允許Janus部件旋轉(zhuǎn)/平移。錨定溝槽402的尺寸取決于使用的Janus部件的尺寸和/或數(shù)量。僅通過舉例的方式，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，溝具有從大約20nm到大約200 μ m的長度I,從大約20nm到大約20 μ m的寬度w和從大約IOnm到大約50nm的深度(根據(jù)圖4示出的器件的取向構(gòu)槽進(jìn)入到頁面的尺寸)。
[0049]可選地，源極電極和漏極電極可用固定電荷被功能化，以引起源極電極和漏極電極與Janus部件的金屬部分之間的親和性。源極電極和漏極電極上的固定電荷應(yīng)當(dāng)與Janus部件的金屬部分上的固定電荷相反。因此，在以上提供的例子中，Janus顆粒的金屬部分的表面被固定負(fù)電荷功能化。在這種情況下，源極電極和漏極電極可用正固定電荷被功能化，以便引起源極電極和漏極電極之間的親和性。如果另一方面，Janus顆粒的金屬部分的表面被正固定電荷功能化，則源極電極和漏極電極被用負(fù)固定電荷功能化。
[0050]用固定電荷功能化源極電極和漏極電極的步驟是可選的，并取決于使用什么特定技術(shù)(稍后在工藝中)以設(shè)置Janus部件。例如，如果使用化學(xué)方法來設(shè)置Janus部件(例如將器件浸泡在含有Janus部件的溶液中)，則用正或負(fù)固定電荷來功能化源極電極和漏極電極的步驟(結(jié)合Janus部件上的(相反的)負(fù)或正固定電荷，以及錨定溝槽的存在)有助于將Janus部件固定在器件上的合適位置，并允許移除多余的Janus顆粒，即，清洗掉。另一方面,如果使用幾何方法來設(shè)置Janus部件(例如如果旋涂過程被用來通過掩模沉積Janus部件)，則功能化源極和漏極的步驟很可能是不必要的。
[0051]用固定電荷功能化源極電極和漏極電極的工藝與上述功能化Janus部件的一樣。也就是說，為了在源極電極和漏極電極上產(chǎn)生固定正電荷，含有具有帶正電的功能基團(tuán)(例如重氮)的硫醇化合物的自組裝單層可被使用?；蛘?，為了在源極電極和漏極電極上產(chǎn)生固定負(fù)電荷，含有具有帶負(fù)充功能基團(tuán)(吡啶和羧基，例如SH-R-C00)的硫醇化合物的自組裝單層可被使用。
[0052]接下來,至少一個(gè)Janus部件被轉(zhuǎn)移到晶體管。參見圖5。如上所述,在將Janus部件放到晶體管之前，每個(gè)Janus部件的金屬部分的表面被(正或負(fù))固定電荷功能化。在Janus部件上產(chǎn)生該固定電荷的單層的過程已在上面描述。
[0053]如上面所強(qiáng)調(diào)的，一些不同的技術(shù)可被用來將至少一個(gè)Janus部件設(shè)置在晶體管上。首先是“化學(xué)”方法，其中晶體管被浸泡在含有Janus部件的水溶液中。假設(shè)使用該技術(shù)可在相同的晶片上制造多個(gè)晶體管。因此該技術(shù)被配置為保證I)至少一個(gè)Janus部件被設(shè)置在合適的位置(例如相對于源極電極、漏極電極和柵極電極)以及2)所有的其他Janus部件可被容易地移除，留下適當(dāng)設(shè)置的Janus部件在其合適的位置。保證合適的設(shè)置的第一措施是錨定溝槽，其將用來幾何地限制落在溝內(nèi)的至少一個(gè)沉積的Janus部件。保證合適的設(shè)置的第二措施是在Janus部件的沉積期間電場可被施加到柵極電極，其吸引在Janus部件中的一個(gè)的金屬部分上的固定電荷。保證正確設(shè)置的第三措施是上述用固定電荷(與Janus部件的表面上固定的相反)來功能化源極電極和漏極電極的表面的可選步驟，該固定電荷結(jié)合Janus部件的金屬部分上的固定電荷,用于吸引一個(gè)Janus部件。
[0054]用于定位晶體管上的至少一個(gè)Janus部件的第二方法是幾何方法，其中掩模-例如光致抗蝕劑，被設(shè)置在晶體管上，且被構(gòu)圖為以允許將至少一個(gè)Janus部件設(shè)置在用于每個(gè)晶體管的恰當(dāng)位置。Janus部件的溶液隨后可通過掩模被沉積(例如使用旋涂處理)。在該情況下，由于設(shè)置Janus部件是由掩模指導(dǎo)的，功能化源極電極和漏極電極的表面的可選步驟很可能不是必須的，因?yàn)镴anus部件將通過掩模被沉積到錨定溝槽中。
[0055]在晶體管中設(shè)置Janus部件后，晶片可被清洗(例如用蒸餾水)以移除額外沉積的Janus部件，且光致抗蝕劑(如存在)可通過傳統(tǒng)工藝被移除。如上所述，錨定溝槽和/或Janus部件對柵極電極的親和性和/或Janus部件對(功能化)源極電極和漏極電極的親和性都用于在該清洗步驟中將至少一個(gè)Janus部件固定在合適位置。
[0056]可選的液體介質(zhì)涂層可被沉積在晶體管上/周圍。參見圖6。如以上所強(qiáng)調(diào)的，液體介質(zhì)涂層用作絕緣體并阻止電極間的發(fā)弧。該液體介質(zhì)涂層也被稱為“液體封裝”。如以上所提供的，用于形成液體封裝的合適的液體介質(zhì)包括但不限于基于油的介質(zhì)(諸如市售的高度提煉的、沒有水氣的變壓器油)和絕緣液體?；贘anus部件的器件的制造現(xiàn)在被認(rèn)為是完備的。
[0057]以下將通過參考圖13和14描述示例性多部件()實(shí)施例。如以下所描述的，圖13和14描述了穿過器件切割，即，穿過錨定溝槽-例如沿著圖6示出的線A1-A2-的橫截面。
[0058]圖7到9示意性地示出了該基于Janus部件的晶體管器件的操作。特別地，圖7示出了當(dāng)Janus部件是球形Janus顆粒(諸如圖1A示出的Janus顆粒)時(shí),基于Janus部件的晶體管器件的操作。如上所述，當(dāng)Janus部件是Janus顆粒時(shí),器件的切換通過旋轉(zhuǎn)(以及同樣，潛在地平移)顆粒而發(fā)生。在該示例性實(shí)施例中，出于描述目的單個(gè)Janus部件被示出。但是，如上所述，多個(gè)Janus部件可在給定的晶體管中被使用。如下所述，多部件晶體管在圖11中被示出。
[0059]如上所述，在Janus顆粒的金屬部分的表面上產(chǎn)生固定電荷。在圖7中示出的例子中，假設(shè)在Janus顆粒的金屬部分的表面上已被產(chǎn)生了固定負(fù)電荷。這僅是例子。如上所述，固定正電荷被產(chǎn)生在Janus部件的金屬部分的表面上，隨后柵偏置將與圖7不出的相反。如圖7所示，利用施加到柵極電極Gl的負(fù)柵電壓和施加到柵極電極G2的負(fù)柵電壓，Janus顆粒的(示例性)帶負(fù)電表面被吸引到柵極電極G2，由此定位源極電極S和漏極電極D之間的Janus部件的電絕緣部分(即，Janus部件的導(dǎo)電部分遠(yuǎn)尚S和漏D電極)。因此，在源極電極和漏極電極之間沒有電連續(xù)性。
[0060]通過施加合適的柵偏置(S卩，施加正柵電壓到柵極電極Gl以及負(fù)柵電壓到柵極電極G2)，Janus顆粒的(示例性)帶負(fù)電表面現(xiàn)在被吸引到柵極電極G1。結(jié)果，如圖7所示，Janus顆粒移動，即，旋轉(zhuǎn)以將Janus部件的(金屬)導(dǎo)電部分設(shè)置在源極電極S和漏極電極D之間，用作源極電極和漏極電極之間的橋。由于Janus顆粒可在錨定溝槽內(nèi)移動，當(dāng)柵偏置被切換時(shí)，以這種方式切換器件也可引起Janus部件的一些平移。因此，Janus顆粒除了旋轉(zhuǎn)，可能存在的一些平移(盡管需要Janus顆粒的旋轉(zhuǎn)以切換器件)。而且，如所強(qiáng)調(diào)的，當(dāng)柵極電場從器件被移除時(shí)，Janus部件的取向?qū)⒈３窒嗤?。也就是說，需要相反方向的柵偏置來切換回器件。因此，該器件可用作非易失性存儲器基元。因此，利用圖7左側(cè)示出的配置，晶體管器件處于“關(guān)”狀態(tài)且將保持在關(guān)狀態(tài)，即使對柵極的供電被移除，直到在將器件切換到“開”狀態(tài)時(shí)施加相反的柵偏置(按照圖7右側(cè)示出的配置)為止。
[0061]圖8示出了當(dāng)Janus部件是Janus圓柱體(諸如圖1B示出的Janus圓柱體,具有沿著其長度的(導(dǎo)電)一部分的金屬)時(shí)，基于Janus部件的晶體管器件的操作。如上所述，當(dāng)Janus部件是具有沿著其長度的(導(dǎo)電)一部分的金屬的Janus圓柱體時(shí)，器件的切換通過平移圓柱體而發(fā)生。在該示例性實(shí)施例中，單個(gè)Janus部件出于描述目的被示出。但是，盡管如上所述，多個(gè)Janus部件可被用在給定的晶體管中。多部件晶體管在圖11中示出，如下所述。
[0062]如上所述，固定電荷在Janus圓柱體的金屬部分的表面上被產(chǎn)生。在圖8示出的例子中，假設(shè)固定負(fù)電荷已在Janus圓柱體的金屬部分的表面上被產(chǎn)生。這僅是一個(gè)例子。如上所述，固定負(fù)電荷應(yīng)當(dāng)在Janus部件的金屬部分的表面上被產(chǎn)生，隨后柵偏置將與圖8示出的相反。如圖8所示，利用施加到柵極電極Gl的負(fù)柵電壓和施加到柵極電極G2的正柵電壓,Janus圓柱體的(示例性)帶負(fù)電表面被吸引到柵極電極G2。這使得Janus圓柱體在錨定溝槽內(nèi)滑向電極G2 (即，將Janus部件的導(dǎo)電部分設(shè)置為遠(yuǎn)離源S電極和漏D電極)。在這種狀態(tài)中，在源極電極和漏極電極之間沒有電連續(xù)性。
[0063]通過施加相反的柵偏置(S卩，施加正柵極電壓到柵極電極Gl和施加負(fù)柵極電壓到柵極電極G2)，Janus圓柱體的(示例性)帶負(fù)電表面現(xiàn)在被吸引到柵極電極G1。結(jié)果，如圖8所示，這使得Janus圓柱體移動，即，在錨定溝槽內(nèi)朝著電極Gl滑動，電極Gl將Janus部件的(金屬)導(dǎo)電部分定位在源極電極S和漏極電極D之間，用作源極電極和漏極電極之間的橋。而且，如上所強(qiáng)調(diào)的，當(dāng)柵極電場被從器件移除時(shí)，Janus部件的取向?qū)⒈３窒嗤?。也就是說，需要相反方向的柵偏置將器件切換回來。因此，該器件可用作非易失性存儲器基元。因此，例如圖8左側(cè)示出的配置，晶體管器件處在“關(guān)”狀態(tài)，且將保持在關(guān)狀態(tài)-即使移除對柵極的供電，直到當(dāng)器件切換到“開”狀態(tài)時(shí)施加相反的柵極偏置(按照圖8右側(cè)示出的配置)為止。
[0064]圖9示出了當(dāng)Janus部件是Janus圓柱體(諸如圖1C示出的Janus圓柱體-具有沿著圓柱體一側(cè)的(全部長度的)金屬)時(shí)基于Janus部件的晶體管器件的操作。如上所述，當(dāng)Janus部件是具有沿著圓柱體一側(cè)的(全部長度的)金屬的Janus圓柱體時(shí)，器件的切換通過旋轉(zhuǎn)(也可能是平移)圓柱體而發(fā)生。在該示例性實(shí)施例中，單個(gè)Janus部件出于說明的目的而被示出。但是如上所述，多個(gè)Janus部件可在給定的晶體管中被使用。在圖11中示出多部件晶體管，如下描述。
[0065]如上所述，固定電荷在Janus圓柱體的金屬部分的表面上產(chǎn)生。在圖9不出的例子中，假設(shè)固定負(fù)電荷已被產(chǎn)生在Janus圓柱體的金屬部分的表面上。這僅是一個(gè)例子。如上所述，如果固定正電荷應(yīng)被產(chǎn)生在Janus部件的金屬部分的表面上，則柵偏置將與圖9示出的相反。如圖9所示，利用施加到柵極電極Gl的負(fù)柵電壓和施加到柵極電極G2的正柵電壓，Janus圓柱體的(示例性)帶負(fù)電表面被吸引到柵極電極G2,由此將Janus圓柱體的電絕緣部分定位在源極電極S和漏極電極D之間(即，Janus部件的導(dǎo)電部分遠(yuǎn)離源極電極S和漏極電極D)。因此，在源極電極和漏極電極之間不存在電連續(xù)性。
[0066]通過施加相反的柵偏置(S卩，施加正柵電壓到柵極電極Gl和負(fù)柵電壓到柵極電極G2), Janus圓柱體的(示例性)帶負(fù)電表面現(xiàn)在被吸引到柵極電極G1。結(jié)果，如圖9所示，Janus圓柱體移動，即，旋轉(zhuǎn)以將Janus部件的(金屬)導(dǎo)電部分定位在源極電極S和漏極電極D之間，用作源極電極和漏極電極之間的橋。由于Janus圓柱體可在錨定溝槽內(nèi)移動，當(dāng)柵偏置被切換時(shí)，以這種方式切換器件也引起Janus圓柱體的一些平移。因此，除了旋轉(zhuǎn)，可能還存在Janus圓柱體的一些平移(然而，需要Janus圓柱體的旋轉(zhuǎn)來切換器件)。而且，如上所強(qiáng)調(diào)的，當(dāng)柵極電場被從器件移除時(shí)，Janus部件的取向?qū)⒈３窒嗤Ｒ簿褪钦f，需要相反方向的柵偏置來切換回器件。因此，該器件可用作非易失性存儲器基元。因此，例如圖9左側(cè)示出的配置，晶體管器件處于“關(guān)”狀態(tài)，且將保持在關(guān)狀態(tài)-即使對柵極的供電被移除，直到當(dāng)器件被切換到“開”狀態(tài)時(shí)施加相反的柵偏置(按照圖9右側(cè)示出的配置)為止。
[0067]圖10示出了當(dāng)Janus部件是Janus棱柱時(shí)(諸如圖1D示出的Janus棱柱),基于Janus部件的晶體管器件的操作。如上所述，當(dāng)Janus部件是Janus棱柱時(shí),通過平移棱柱發(fā)生器件的切換。在該示例性實(shí)施例中，出于描述的目的示出單個(gè)Janus部件。但是，如上所述，多個(gè)Janus部件可被用在給定的晶體管中。多部件晶體管在圖11中示出，如下所述。
[0068]如上所述，固定電荷在Janus棱柱的金屬部分的表面上被產(chǎn)生。在圖10不出的例子中，假設(shè)固定負(fù)電荷已被產(chǎn)生在Janus棱柱的金屬部分的表面上。這僅是例子。如上所述，如果固定正電荷被產(chǎn)生在Janus部件的金屬部分的表面上，則柵偏置將與圖10示出的相反。如圖10所示，利用施加到柵極電極Gl的負(fù)柵電壓和施加到柵極電極G2的正柵電壓，Janus棱柱的(示例性)帶負(fù)電表面被吸引到柵極電極G2。這使得Janus棱柱在錨定溝槽內(nèi)向著電極G2滑動(即，離開源極電極S和漏極電極D地設(shè)置Janus部件的導(dǎo)電部分)。在這種情況下，在源極電極和漏極電極之間沒有電連續(xù)性。
[0069]通過施加相反的柵偏置(S卩，施加正柵電壓到柵極電極Gl和負(fù)柵電壓到柵極電極G2)，Janus棱柱的(示例性)帶負(fù)電表面現(xiàn)在被吸引到柵極電極G1。結(jié)果，如圖10所示，這使得Janus棱柱移動，即，在錨定溝槽內(nèi)朝著電極Gl滑動,將Janus部件的導(dǎo)電部分定位源極電極S和漏極電極D之間，用作漏極電極和源極電極之間的橋。而且，如以上所強(qiáng)調(diào)的，當(dāng)柵極電場被從器件移除時(shí)，Janus部件的取向?qū)⒈３窒嗤?。也就是說，需要相反方向的柵偏置以將器件切換回來。因此，該器件可用作非易失性存儲器基元。因此，利用圖10左側(cè)示出的配置，晶體管器件處于“關(guān)”狀態(tài)，且將保持在關(guān)狀態(tài)-即使對柵極的供電被移除，直到當(dāng)器件被切換到“開”狀態(tài)時(shí)施加相反的柵偏置(按照圖10右側(cè)示出的配置)為止。
[0070]如上所述，該晶體管器件可利用多個(gè)Janus部件，其以與單個(gè)部件相同的方式起作用(如上述示例性實(shí)施例所示)。根據(jù)示例性實(shí)施例，多個(gè)部件被串行或并行使用。示例性多部件器件在圖11中示出，其中Janus部件被串行使用。注意到，圖11示出的例子中的Janus部件是球形Janus顆粒,但是,相同的原理適用于在此描述的任何Janus部件形狀。而且，圖11示出了所使用的兩個(gè)Janus顆粒，但這僅是示例性的?？梢允境龅南嗤绞绞褂枚嘤趦蓚€(gè)的Janus部件。僅通過舉例的方式，在一個(gè)非限制性例子中，多達(dá)10個(gè)的Janus部件(例如從I到3個(gè)Janus部件)被依次放在器件中。如圖11所示,Janus部件的金屬部分(其表面如上所示被固定電荷功能化)與柵偏置自對準(zhǔn)，這樣(如上所示)當(dāng)提供特定的柵偏置時(shí)，Janus部件將旋轉(zhuǎn)到在源極電極和漏極電極之間形成橋(電連續(xù)性)的位置。
[0071]由于圖11示出的(球形)Janus顆粒的形狀，可能期望在源極電極和漏極電極之間形成金屬橋，以保證在顆粒之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)性(當(dāng)需要時(shí)-即，基于器件的切換，見上)。特別地，由于顆粒的球形形狀，可用于顆粒間接觸的表面面積的量小。金屬橋增加該接觸面積。盡管圖11僅示出了一個(gè)金屬橋，將理解多個(gè)金屬橋可被使用來“橋接” Janus顆粒間的間隙，這取決于當(dāng)在每對顆粒之間存在一個(gè)橋時(shí)有多少Janus顆粒存在。例如，如果三個(gè)Janus顆粒被串行使用，則優(yōu)選地將利用兩個(gè)金屬橋。根據(jù)示例性實(shí)施例，例如，使用傳統(tǒng)的金屬鍍敷和剝離技術(shù)，在形成源極電極、漏極電極和柵極電極的同時(shí)(由Cu)形成金屬橋。
[0072]如上所述，Janus顆粒的球形形狀限制了顆粒之間的接觸面積(在多個(gè)顆粒串行的情況下)，由此使得金屬橋(如圖11所示)是優(yōu)選的。相反，當(dāng)Janus部件是圓柱形或棱柱形狀的，則金屬橋的使用很可能不必要。
[0073]在圖11中，使用一個(gè)錨定溝槽，多個(gè)Janus部件(串行)被固定。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，多個(gè)錨定溝槽被使用，其中每個(gè)錨定溝槽錨定至少一個(gè)Janus部件。參見圖12。圖12示出的器件的功能與圖11示出的一樣，且如上所述。注意金屬橋也在該實(shí)施例中被使用。如上所述，如果Janus部件替代地為圓柱體或棱柱形狀，金屬橋的使用很可能是不必要的。
[0074]如上所述，利用多Janus部件實(shí)施例，部件可被串行(例如參見圖11和12)或并行使用。并行配置提供了器件的冗余，且由此在一個(gè)Janus部件的情況下，提供了額外的安全性。例如，當(dāng)部件被串行布置時(shí)，一個(gè)Janus部件中的缺陷將影響器件，但是當(dāng)部件被并行布置時(shí)不會這樣。也就是說，如下所詳細(xì)描述的，當(dāng)Janus部件并行出現(xiàn)時(shí)(例如以疊層配置)，當(dāng)器件被切換時(shí)多個(gè)部件與源極電極和漏極電極接觸。這保證了如果一個(gè)Janus部件是故障的，則通過其他并行的部件連續(xù)性仍然存在。
[0075]圖13是示出示例性多部件器件的圖，其中Janus部件被并行使用。注意圖13和14是穿過器件的切割，穿過錨定溝槽(例如沿著線A1-A2，參見圖6)的橫截面。在該示例性配置中，錨定溝槽具有比以上示出和描述的其他實(shí)施例更大的深度d。溝槽的深度取決于所使用的Janus部件的特定類型和形狀。在上面提供了用于各種類型的Janus部件的示例尺寸。僅通過舉例的方式，在一個(gè)非限制性例子中，多達(dá)10個(gè)的Janus部件(例如從I到3個(gè)Janus部件)被依次設(shè)置在器件中。在圖13示出的例子中，4個(gè)Janus部件(在該情況下是(球形)Janus顆粒)被并行使用。從圖13可明顯看出，Janus部件被物理限制在錨定溝槽內(nèi)，且當(dāng)被設(shè)置在溝中時(shí)將作為疊層自對準(zhǔn)(以與上述相同的方式)。器件的切換操作與單個(gè)部件實(shí)施例的相同(例如參見圖7)，除了在圖13中部件作為疊層被一起旋轉(zhuǎn)(且潛在地被平移，參見以上)。在其他方面，操作在單與多部件配置中是一樣的。
[0076]為了描述的完整性，在圖14中示出了多部件，其中Janus部件(在疊層中也自定向)-在該情況下是Janus棱柱，被作為疊層平移以切換器件。因此，器件的切換操作與單部件實(shí)施例一樣(例如參見圖10)，除了在圖14中部件被作為疊層一起平移之外。在其他方面，操作對于單和多部件配置是一樣的。通過圖13和14，示出了兩種情況，其都分別涉及多個(gè)Janus部件器件配置的旋轉(zhuǎn)或平移。例如，當(dāng)Janus部件是如圖1C所示的配置的圓柱體時(shí)，貝1J多部件實(shí)施例將如圖13所示地運(yùn)作。當(dāng)Janus部件是如圖1B所示配置的圓柱體時(shí)，則多部件實(shí)施例將如圖14所示地運(yùn)作。
[0077]如上所提供的，Janus部件的一個(gè)或多個(gè)表面(以及同樣潛在的源極電極和漏極電極的表面)可根據(jù)本技術(shù)用固定(正或負(fù))電荷功能化。圖15是示出用于功能化這些表面的示例性化學(xué)的圖。如上所提供的，相同的帶電的功能基團(tuán)(即，帶正或負(fù)電的基團(tuán))可被使用以功能化Janus部件、源極電極和漏極電極等。但是，將使用硫醇來將分子錨定在金屬表面上(諸如Janus部件的金屬部分、源極電極和漏極電極等)，而異羥肟基團(tuán)將被用來將分子錨定在介電(氧化物、氮化物等)表面(諸如Janus部件的介電部分)上。參見圖15。
[0078]盡管在此已描述了本發(fā)明的說明性實(shí)施例，將理解本發(fā)明不限于這些精確的實(shí)施例，且本領(lǐng)域技術(shù)人員可做出各種其他變化和修改而不脫離本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種制造機(jī)電晶體管的方法，所述方法包括以下步驟: 提供晶片； 在所述晶片的表面上形成彼此相對的源極電極和漏極電極，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙； 在所述晶片的表面上在所述源極電極和所述漏極電極之間的間隙的相對側(cè)上形成第一柵極電極和第二柵極電極； 將至少一個(gè)Janus部件設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中，其中所述Janus部件包括具有導(dǎo)電材料的第一部分和具有電絕緣材料的第二部分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述源極電極和所述漏極電極沿著所述晶片的所述表面在第一方向中彼此相對地形成，且其中所述第一柵極電極和所述第二柵極電極沿著所述晶片的所述表面在第二方向中彼此相對地形成，其中所述第一方向與所述第二方向垂直。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶片包括介電層以及其中所述源極電極、所述漏極電極、所述第一柵極電極和所述第二柵極電極在所述介電層上形成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述源極電極、所述漏極電極、所述第一柵極電極和所述第二柵極電極由銅制成。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)電材料是金屬。
6.如權(quán)利要去5所述的方法，其中所述金屬選自金、銅、鋁、銀和鈀。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電絕緣材料是介電材料。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 用固定電荷功能化所述Janus部件的包括所述導(dǎo)電材料的所述第一部分的表面。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟: 用具有與功能化所述Janus部件的包括所述導(dǎo)電材料的所述第一部分的表面的所述固定電荷相反的極性的固定電荷功能化所述Janus部件的包括所述電絕緣材料的所述第二部分的表面。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 在所述晶片的所述表面中在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中的形成錨定溝槽。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述錨定溝槽使用反應(yīng)離子蝕刻而形成。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 功能化所述源極電極的一個(gè)或多個(gè)表面以及所述漏極電極的一個(gè)或多個(gè)表面。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中用固定電荷功能化所述源極電極的所述一個(gè)或多個(gè)表面以及所述漏極電極的所述一個(gè)或多個(gè)表面。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述Janus部件設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中的步驟包括以下步驟: 將所述晶片浸泡在包括所述Janus部件的溶液中。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟: 當(dāng)將晶片浸泡在包括所述Janus部件的所述溶液中時(shí)，在所述第一柵極電極和所述第二柵極電極之間施加電場。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述Janus部件設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間的間隙中的步驟包括以下步驟: 在所述晶片上形成掩模；以及 通過所述掩模將所述Janus部件沉積在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙中。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述Janus部件包括Janus顆粒。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述Janus顆粒具有大約20nm到大約20μ m的直徑。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述Janus部件包括Janus圓柱體。
20.如權(quán)利要求19所述的部件，其中所述Janus圓柱體具有大約20nm到大約100μ m的長度。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述Janus部件包括Janus棱柱。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述Janus棱柱具有大約20nm到大約20μ m的長度、大約20nm到大約20 μ m的寬度和大約20nm到大約20 μ m的高度。
23.一種操作機(jī)電晶體管的方法，所述方法包括以下步驟: 提供機(jī)電晶體管，所述機(jī)電晶體管具有I)在晶片的表面上彼此相對的源極電極和漏極電極，其中在所述源極電極和所述漏極電極之間存在間隙；2)在所述源極電極和所述漏極電極之間的所述間隙的相對側(cè)上在所述晶片的所述表面上的第一柵極電極和第二柵極電極；以及3)在所述源極電極和所`述漏極電極之間的所述間隙中設(shè)置的至少一個(gè)Janus部件，其中所述Janus部件包括包含導(dǎo)電材料的第一部分和包含電絕緣材料的第二部分； 施加?xùn)牌玫剿龅谝粬艠O電極和所述第二柵極電極以移動所述Janus部件，以便將所述Janus部件的包含所述導(dǎo)電材料的所述第一部分設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間，所述第一部分用作所述源極電極和所述漏極電極之間的橋。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括以下步驟: 反轉(zhuǎn)施加到所述第一柵極電極和所述第二柵極電極的所述柵偏置以移動所述Janus部件，以便將所述Janus部件的包含所述導(dǎo)電材料的所述第一部分設(shè)置為遠(yuǎn)離所述源極電極和所述漏極電極。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括以下步驟: 移除所述柵偏置，其中在移除所述柵偏置后，所述Janus部件的包含所述導(dǎo)電材料的所述第一部分保持為被設(shè)置在所述源極電極和所述漏極電極之間。
【文檔編號】H01L21/331GK103794494SQ201310524587
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】曹慶, 李正文, 劉菲, 章貞 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司