为使摩尔定律得以持续发展,大幅提升芯片的速度、降低功耗和节约成本,碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）的三维制造是当今电子工业亟需解决的难题。三维CNTFET结构和功能的实现必须依赖于可靠的CNT组装技术。然而,现有的组装技术,如化学气相沉积法、随机分布法、介电泳法等,主要针对平面CNTFET的加工制造,很难应对三维器件搭建的灵活性与可靠性。本研究在分析国内外研究现状的基础上,首先设计了一种新型的三维CNTFET结构,并提出了一种基于扫描电子显微镜（SEM）的机器人化微纳操作组装方法用于该结构的搭建。通过对组装策略的集成和对策略中基本操作方法的理论分析与实验研究,不仅能够有效地完成CNT的三维组装任务,而且能够兼顾电气接触可靠的要求,为CNT的三维灵活组装与纳米器件的可靠制造提供新途径,有助于建立机器人化的微纳操作和纳米器件制造相结合的新理论。本文的主要研究内容和成果如下:首先,在借鉴FinFET结构的基础上,提出了一种新型的三维三栅极CNTFET结构,该结构中CNT与栅极的三个侧面耦合,增大了接触面积,有利于增强栅源电压对CNT的控制作用;为搭建该结构,引入了基于SEM的微纳操作机器人系统,并利用该系统中的单个操作器（4自由度,操作精度为30nm）,集成了CNT的三维组装策略,以满足三维CNTFET搭建中高精度、高可靠性的需求,相比于多个操作器,单操作器具有简单、易控、便于实现自动化等优点。其次,研究了CNT三维组装策略中基于单操作器的具体操作方法,主要包括单根CNT的拾取、放置、固定和切割方法。通过对CNT分散方法、CNT与金属表面间的机械粘着和化学粘着机理等的研究,利用AFM悬臂梁实现了单根CNT的拾取,且拾取成功率达100%,拾取利用率为79.2%;通过对CNT放置策略的理论研究,得出悬臂梁必须旋转一定的角度（介于40.4°和90°之间）,以“之字形”的运动方式配合范德华力作用,才可以实现CNT在FET电极表面的放置;放置好的CNT需采用EBID技术加固,以改善CNT/金属间的机械和电学接触特性;为使悬臂梁从所搭建的结构中释放并用于下一循环的CNT拾取操作,电分解方法被用来切割CNT,经实验研究,切割CNT所需的直流电压为2.0 V。第三,为实现CNT/金属间的机械和电学接触特性的定量表征,提出了利用测量悬臂梁弹性形变的方法来表征CNT/FET电极材料（Au）间的机械接触特性,实验测得CNT/Au间单位长度的范德华力为210.5nN/μm,单个EBID沉积点的固定力大于151.1nN;然后分析了两点桥法测量CNT/Au间电学接触特性（接触电阻）的原理,并经实验测得EBID沉积7个钨点后,接触电阻可降至7.5kΩ,验证了三维CNTFET组装策略的电气可靠性;进一步地,分析了影响接触电阻的影响因素—接触压力和EBID沉积材料,建立了接触压力和接触电阻间关系的理论模型,并利用前述机械特性和电学特性的测量结果对理论模型加以验证,不同EBID沉积材料下接触电阻的测量分析,证明了EBID对CNT/Au接触处功函数的可调制作用,可用于加强CNT与其他金属电极材料下的接触特性。最后,设计了三维CNTFET的电极及其外引电极尺寸,通过光刻技术、FIB系统实现了该电极的加工,并成功地将两根CNT组装到FET电极的前表面,验证了本文提出的组装策略的正确性与可行性。为将来实现三维CNTFET的批量化生产,必须要提高CNT的组装效率。因此,下一步我们将对该组装策略的自动化操作进行研究。