The invention relates to an ultra short channel transistor and a method for manufacturing the same. Including an embodiment provides a transistor substrate; graphene layer disposed on the substrate, and includes first and second parts separated by a gap; a semiconductor layer overlying the graphene layer and the gap; the source electrode, the first part is arranged on the semiconductor layer and the graphene layer corresponding to the part and extends to the substrate, the first part of the side which contacts the graphene layer; and a drain electrode, the second part is arranged on the semiconductor layer and the graphene layer corresponding to the part and extends into the substrate. Thus, contact the side part of the graphene layer second.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及纳米科技领域和半导体领域,更特别地,涉及一种具有超短沟道的晶体管及其制造方法,该晶体管可具有亚十纳米沟道长度。
技术介绍
英特尔创始人之一戈登·摩尔曾经对芯片行业的发展做出过预测:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,这即是广为人知的“摩尔定律”。该预言自被提出以来,一直主导着芯片行业的发展趋势。而摩尔定律能够持续生效的根本前提就是器件能够持续小型化,即晶体管的沟道长度不断缩小。但是在过去的十年当中,传统硅基半导体器件的小型化进程逐渐接近其物理极限,一个最显著的阻碍因素就是短沟道效应,这也导致摩尔定律接近失效的边缘。2004年石墨烯的发现带动了二维材料的研究热潮,越来越多的二维层状材料被人们发现并研究,例如黑磷、六方氮化硼和以二硫化钼为代表的过渡金属硫属化合物等等。2012年,美国普渡大学叶培德教授领导的科研团队研究了二硫化钼场效应晶体管沟道长度的按比例缩小,证实了二硫化钼场效应晶体管对短沟道效应的超强免疫力。但是限于曝光系统的精度,目前所报道的二硫化钼场效应晶体管中沟道长度最短的也有50纳米。因此,寻找新的方法或材料来制造沟道长度更短,甚至短到10纳米以下的晶体管,对整个半导体行业显得意义重大。
技术实现思路
基于传统的曝光技术,例如电子束曝光、紫外线曝光、深紫外曝光和极紫外曝光等,均难以实现亚十纳米的曝光精度。基于该认识,本专利技术人致力于寻找新的材料和蚀刻方法,来提高光刻精度。本专利技术人发现,石墨烯的晶界可以作为一种原子尺度的线缺陷,基于石墨烯各向异性刻蚀技术,通过控制氢 ...
【技术保护点】
一种晶体管,包括:衬底(101/102,201);石墨烯层(103),设置在所述衬底上,并且包括由间隙分隔开的第一部分和第二部分;半导体层(104),覆盖所述石墨烯层和所述间隙;源极电极(108),设置在所述半导体层的与所述石墨烯层的第一部分对应的部分上,与所述间隙分隔开一定距离,并且延伸到所述衬底上,从而接触所述石墨烯层的第一部分的侧部;以及漏极电极(108),设置在所述半导体层的与所述石墨烯层的第二部分对应的部分上,与所述间隙分隔开一定距离,并且延伸到所述衬底上,从而接触所述石墨烯层的第二部分的侧部。
【技术特征摘要】
1.一种晶体管,包括:衬底(101/102,201);石墨烯层(103),设置在所述衬底上,并且包括由间隙分隔开的第一部分和第二部分;半导体层(104),覆盖所述石墨烯层和所述间隙;源极电极(108),设置在所述半导体层的与所述石墨烯层的第一部分对应的部分上,与所述间隙分隔开一定距离,并且延伸到所述衬底上,从而接触所述石墨烯层的第一部分的侧部;以及漏极电极(108),设置在所述半导体层的与所述石墨烯层的第二部分对应的部分上,与所述间隙分隔开一定距离,并且延伸到所述衬底上,从而接触所述石墨烯层的第二部分的侧部。2.如权利要求1所述的晶体管,其中,所述衬底是具有表面绝缘层(102)的半导体衬底(101),所述石墨烯层(103)设置在所述表面绝缘层(102)上,或者其中,所述衬底是绝缘衬底(201),所述晶体管还包括:栅极绝缘层(203),覆盖所述半导体层的与所述间隙对应的部分;以及栅极(204),设置在所述栅极绝缘层上,并且与所述源极电极和所述漏极电极间隔开。3.如权利要求1或2所述的晶体管,其中,所述半导体层包括二硫化钼。4.如权利要求1或2所述的晶体管,其中,所述间隙包括3至10nm的宽度。5.如权利要求1或2所述的晶体管,其中,所述石墨烯层包括单层石墨烯。6.一种制造晶体管的方法,包括:在衬底上提供石墨烯层;对该石墨烯层进行各向异性蚀刻以展宽该石墨烯层的晶界,形成一间隙;在所述石墨烯层上设置半导体层,所述半导体层覆盖所述间隙以及所述间隙两侧的所述石墨...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢立,张广宇,时东霞,
申请(专利权)人:中国科学院物理研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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