场效应晶体管和制造其的方法技术

公开了一种场效应晶体管和制造其的方法。该场效应晶体管包括在衬底上的源电极、与源电极分隔开的漏电极、连接在源电极和漏电极之间的沟道、栅绝缘层、以及栅电极。当在第一截面中看时，沟道可以具有中空闭合的截面结构，第一截面由在垂直于衬底的方向上跨过源电极和漏电极的平面形成。栅绝缘层可以在沟道中。栅电极可以通过栅绝缘层与源电极和漏电极绝缘。极可以通过栅绝缘层与源电极和漏电极绝缘。极可以通过栅绝缘层与源电极和漏电极绝缘。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管和制造其的方法


[0001]本公开涉及包括多桥沟道配置的场效应晶体管和制造该场效应晶体管的方法。

技术介绍

[0002]作为执行电开关功能的半导体器件的晶体管已经用于包括存储器、驱动集成电路(IC)、逻辑器件等的各种集成电路器件。为了提高集成电路器件的集成度，用于其中包括的晶体管的空间已经迅速减小，因此，已经进行了用于在减小晶体管尺寸的同时保持晶体管性能的研究。
[0003]晶体管的重要部分之一是栅电极。当向栅电极施加电压时，与栅极相邻的沟道打开电流路径，并阻挡在相反方向上的电流。半导体的性能取决于在栅电极和沟道中减少并高效管理多少泄漏电流。随着控制晶体管中电流的栅电极与沟道之间的接触面积增大，功率效率提高。
[0004]随着半导体工艺变得更加复杂，晶体管的尺寸减小，因此栅电极和沟道之间的接触面积也减小，这由于短沟道效应而引起问题。例如，可能发生诸如阈值电压变化、载流子速度饱和、亚阈值特性下降等的现象。因此，已经寻求用于克服短沟道效应并有效地减小沟道长度的方法。

技术实现思路

[0005]提供了包括多桥沟道构造的场效应晶体管。
[0006]提供了包括包含多桥沟道构造的场效应晶体管的电子装置。
[0007]提供了制造包括多桥沟道构造的场效应晶体管的方法。
[0008]另外的方面将在以下描述中被部分地阐述，并将部分地自该描述明显，或者可以通过实践本公开的所呈现的实施方式而获悉。
[0009]根据实施方式，一种场效应晶体管包括：衬底；在衬底上的源电极；与源电极分隔开的漏电极；在源电极和漏电极之间的沟道，当在第一截面中看时，沟道具有中空闭合的截面结构，第一截面由在垂直于衬底的方向上跨过源电极和漏电极的平面形成；在沟道中的栅绝缘层；以及通过栅绝缘层与源电极和漏电极绝缘的栅电极。
[0010]在一些实施方式中，沟道中的至少一个可以包括二维半导体材料。
[0011]在一些实施方式中，二维半导体材料可以包括石墨烯、黑磷、磷烯或过渡金属二硫族化物。
[0012]在一些实施方式中，过渡金属二硫族化物可以包括金属元素和硫族元素。金属可以包括Mo、W、Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb中的一种。硫族元素可以包括S、Se和Te中的一种。
[0013]在一些实施方式中，二维半导体材料可以掺有导电掺杂剂。
[0014]在一些实施方式中，沟道可以直接接触源电极和漏电极。
[0015]在一些实施方式中，可以在彼此相邻的沟道之间进一步布置绝缘层。
[0016]在一些实施方式中，绝缘层可以跨越源电极和漏电极之间的区域(例如，在源电极和漏电极之间延伸)。
[0017]在一些实施方式中，绝缘层可以包括低掺杂硅、SiO2、Al2O3、HfO2和Si3N4中的至少一种。
[0018]在一些实施方式中，沟道可以在垂直于衬底的方向上彼此分隔开。
[0019]在一些实施方式中，在彼此相邻的沟道之间的区域可以是空的空间。
[0020]在一些实施方式中，沟道中的至少一个的片状部分的厚度可以为约10nm或更小。
[0021]在一些实施方式中，当在第二截面中看时，栅电极可以围绕沟道的所有侧面，第二截面由在垂直于衬底的方向上在源电极和漏电极之间的平面形成。
[0022]在一些实施方式中，当在第二截面中看时，沟道可以具有所述中空闭合的截面结构，第二截面由在垂直于衬底的方向上在源电极和漏电极之间的平面形成。当在第一截面中看时，栅电极可以在沟道中。
[0023]根据实施方式，一种制造场效应晶体管的方法包括：在衬底上交替地堆叠牺牲层和绝缘层以提供堆叠结构；使用掩模图案化堆叠结构以提供图案化的堆叠结构；在图案化的堆叠结构的两侧形成源电极和漏电极；去除牺牲层，牺牲层的去除使绝缘层悬置在源电极和漏电极之间并在垂直于衬底的方向上彼此分隔开；通过在绝缘层上沉积沟道材料来形成沟道；在沟道上沉积栅绝缘层；以及在栅绝缘层上沉积栅电极。
[0024]根据实施方式，一种制造场效应晶体管的方法包括：在衬底上交替地堆叠牺牲层和栅电极以提供堆叠结构；使用掩模图案化堆叠结构以提供图案化的堆叠结构；在图案化的堆叠结构的两侧形成栅支撑电极，栅支撑电极连接到栅电极；去除牺牲层，牺牲层的去除使栅电极悬置在栅支撑电极之间并在垂直于衬底的方向上彼此分隔开；在栅电极上沉积栅绝缘层；通过在栅绝缘层上沉积沟道材料来形成沟道；以及沉积源电极和漏电极，源电极和漏电极连接到沟道。
[0025]根据实施方式，一种场效应晶体管包括：衬底；在衬底上的源电极；与源电极分隔开的漏电极；在源电极和漏电极之间在衬底上的栅电极；在源电极和漏电极之间在衬底上的多个沟道，所述多个沟道包括在垂直方向上彼此间隔开的第一沟道，每个第一沟道具有中空的截面；以及连接到栅电极和所述多个沟道的栅绝缘层，栅绝缘层使栅电极与源电极、所述多个沟道和漏电极绝缘。
[0026]在一些实施方式中，所述多个沟道可以包括在第一沟道之上的第二沟道。第二沟道可以与第一沟道间隔开。第二沟道可以在源电极和漏电极之间。栅绝缘层可以使栅电极与第二沟道绝缘。
[0027]在一些实施方式中，沟道中的至少一个可以包括二维半导体材料，第一沟道可以直接接触源电极和漏电极。
[0028]在一些实施方式中，绝缘层可以在彼此相邻的第一沟道之间。
[0029]在一些实施方式中，在彼此相邻的第一沟道之间的区域可以是空的空间。
附图说明
[0030]本公开的某些实施方式的以上及其他方面、特征和优点将由以下结合附图的描述更加明显，附图中：
[0031]图1是根据示例实施方式的场效应晶体管的透视图。
[0032]图2是沿着图1的线A
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A截取的截面图。
[0033]图3是沿着图1的线B
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B截取的截面图。
[0034]图4是图1的平面图。
[0035]图5是概念性地示出由于短沟道效应引起的最小沟道长度随沟道厚度的变化的曲线图。
[0036]图6是根据另一示例实施方式的场效应晶体管的平面图。
[0037]图7是根据另一示例实施方式的场效应晶体管的沿着线A
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A截取的截面图。
[0038]图8是根据另一示例实施方式的场效应晶体管的沿着线B
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B截取的截面图。
[0039]图9至图14示出根据示例实施方式的制造场效应晶体管的方法。
[0040]图15至图20示出根据另一示例实施方式的制造场效应晶体管的方法。
[0041]图21示出在三维结构上沉积MoS2材料的结果。
[0042]图22是根据示例实施方式的包括场效应晶体管的显示驱动器集成电路(DDI)和包括该DDI的显示装置的示意性框图。
[0043]图23是根据示例实施方式的包括场效应晶体管的CMOS反相器的电路图。
[0044]图24本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管，包括：衬底；在所述衬底上的源电极；与所述源电极分隔开的漏电极；在所述源电极和所述漏电极之间的沟道，所述沟道连接到所述源电极和所述漏电极，当在第一截面中看时，所述沟道具有中空闭合的截面结构，所述第一截面由在垂直于所述衬底的方向上跨过所述源电极和所述漏电极的平面形成；在所述沟道中的栅绝缘层；以及通过所述栅绝缘层与所述源电极和所述漏电极绝缘的栅电极。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述沟道中的至少一个包括二维半导体材料。3.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其中所述二维半导体材料包括石墨烯、黑磷、磷烯或过渡金属二硫族化物。4.根据权利要求3所述的场效应晶体管，其中所述过渡金属二硫族化物包括金属元素和硫族元素，所述金属元素包括Mo、W、Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb中的一种，所述硫族元素包括S、Se和Te中的一种。5.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其中所述二维半导体材料掺有导电掺杂剂。6.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述沟道直接接触所述源电极和所述漏电极。7.根据权利要求1所述的场效应晶体管，还包括：在彼此相邻的所述沟道之间的绝缘层。8.根据权利要求7所述的场效应晶体管，其中所述绝缘层跨越所述源电极和所述漏电极之间的区域。9.根据权利要求7所述的场效应晶体管，其中所述绝缘层包括低掺杂硅、SiO2、Al2O3、HfO2和Si3N4中的至少一种。10.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述沟道在垂直于所述衬底的所述方向上彼此分隔开。11.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中在彼此相邻的所述沟道之间的区域是空的空间。12.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中所述沟道中的至少一个的片状部分的厚度为约10nm或更小。13.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中当在第二截面中看时，所述栅电极围绕所述沟道的所有侧面，所述第二截面由在垂直于所述衬底的所述方向上在所述源电极和所述漏电极之间的平面形成。14.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中当在第二截面中看时，所述沟道具有所述中空闭合的截面结构，所述第二截面由在垂直于所述衬底的所述方向上在所述源电极和所述漏电极之间的平面形成。15.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中当在所述第一截面中看时，所述栅电极在所述沟道内部。
16.一种制造场效应晶体管的方法，所述方法包括：在衬底上交替地堆叠牺牲层和绝缘层以提供堆叠结构；使用掩模图案化所述堆叠结构以提供图案化的堆叠结构；在所述图案化的堆叠结构的两侧形成源电极和漏电极；去除所述牺牲层，所述牺牲层的去除使所述绝缘层悬置在所述源电极和所述漏电极之间并在垂直于所述衬底的方向上彼此分隔开；通过在所述绝缘层上沉积沟道材料来形成沟道；在所述沟道上沉积栅绝缘层；以及在所述栅绝缘层上沉积栅电极。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述沟道中的至少一个包括二维半导体材料。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述二维半导体材料包括石墨烯、黑磷、磷烯或过渡金属二硫族化物。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述过渡金属二硫族化物包括金属元素和硫族元素，所述金属元素包括Mo、W、Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb中的一种，所述硫族元素包括S、Se和Te中的一种。20.根据权利要求16所述的方法，其中所述沟道中的至少一个直接接触所述源电极和所述漏电极。21.根据权利要求16所述的方法，其中所述绝缘层跨越所述源电极和所述漏电极之间的区域。22.根据权利要求16所...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛珉洙，李珉贤，权俊荣，申铉振，俞敏硕，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：