环绕式栅极场效晶体管制造技术

本实用新型专利技术是一种环绕式栅极场效晶体管，包含有一基板、至少一通道层、一源极、一漏极、一栅极、至少一介电层以及一绝缘层；该通道层位于该基板上方且包含有一第一层与一第二层，该第一层是由第一二维半导体材料所形成，该第二层是由第二二维半导体材料所形成且覆盖于该第一层的表面，该第二二维半导体材料的能隙小于该第一二维半导体材料的能隙，该通道层具有二端部分别与该源极及该漏极连接，该栅极位于该源极与该漏极之间且包围该通道层，该介电层是介于该栅极与该通道层之间，该绝缘层是介于该栅极与该源极之间，且介于该栅极与该漏极之间。借此，本实用新型专利技术可有效提升二维半导体材料通道层的载子迁移率，以提升环绕式栅极场效晶体管的效能。效晶体管的效能。效晶体管的效能。

【技术实现步骤摘要】
环绕式栅极场效晶体管


[0001]本技术是与半导体元件有关，特别是指一种环绕式栅极场效晶体管。

技术介绍

[0002]场效晶体管是一种常见的半导体元件，具有源极(Source)、漏极(Drain)与栅极(Gate)三个极，以及一通道层连通源极与漏极，电流会流过该通道层，该通道层的导通程度会依栅极和源极之间的电压产生的电场而定，因此可以利用栅源极电压控制源漏极电流，做为开关元件，其应用相当广泛。
[0003]为了提升场效晶体管元件的性能，有朝向立体堆叠方式发展的趋势，做成所谓环绕式栅极场效晶体管(Gate All Around FET)，然而当元件的尺寸越做越小时，其中通道层的厚度势必为缩小至数纳米，由于传统三维半导体材料如硅有许多表面悬键(dangling bond)，这些悬键对载子迁移率的影响将明显提升，使相同电压下该通道层能通过的载子或电流将明显降低，为提高通过电流，势必得增加电压，然此举又不符合低功耗或低电压的需求，因此，目前有尝试采用无表面悬键的二维半导体材料来制作半导体元件，期能在尺寸缩小的情况下仍能维持高性能操作，然而二维半导体材料作为通道层仍有其性能上的限制，因此，如何进一步提高环绕式栅极场效晶体管的效能，即成为业界亟欲解决的课题。

技术实现思路

[0004]本技术的一目的在于提供一种环绕式栅极场效晶体管，可有效提升二维半导体材料通道层的载子迁移率，以提升环绕式栅极场效晶体管的效能。
[0005]为了达成上述目的，本技术的环绕式栅极场效晶体管包含有一基板、至少一通道层、一源极、一漏极、一栅极、至少一介电层以及一绝缘层；该通道层位于该基板上方且包含有一第一层与一第二层，该第一层是由第一二维半导体材料所形成，该第二层是由第二二维半导体材料所形成且覆盖于该第一层的表面，该第二二维半导体材料的能隙小于该第一二维半导体材料的能隙，该通道层具有相对的一第一端部与一第二端部，该源极与该通道层的第一端部连接，该漏极与该通道层的第二端部连接，该栅极位于该源极与该漏极之间且包围该通道层，该介电层是介于该栅极与该通道层之间，该绝缘层包含有一第一隔离部以及一第二隔离部，该第一隔离部是介于该栅极与该源极之间，该第二隔离部是介于该栅极与该漏极之间。
[0006]于一些实施方式中，该通道层还包含有一第三层，是由第三二维半导体材料所形成且覆盖于该第二层的表面，该第三二维半导体材料的能隙大于该第二二维半导体材料的能隙。该通道层还包含有一第三层，是由第三二维半导体材料所形成且覆盖于该第二层的表面，该第三二维半导体材料的能隙大于该第二二维半导体材料的能隙。
[0007]于一些实施方式中，该第二二维半导体材料为二硫化钨(WS2)、二硒化钨(WSe2)、二硫化钼(MoS2)、二硒化钼(MoSe2)、硒化铟(InSe)、二碲化钼(MoTe2)、二碲化钨(WTe2)、二硫化铪(HfS2)、二硒化铪(HfSe2)、二硫化锆(ZrS2)或二硒化锆(ZrSe2)，该第三二维半导体材
料为二硫化钨(WS2)、硒化镓(GaSe)、二硒化钨(WSe2)、二硫化钼(MoS2)、二硒化钼(MoSe2)、硒化铟(InSe)、二碲化钼(MoTe2)、二硫化铪(HfS2)、二硒化铪(HfSe2)、二硫化锆(ZrS2)或二硒化锆(ZrSe2)。
[0008]于一些实施方式中，该基板的材质为硅(Si)、成长二氧化硅的硅(SiO2/Si)、蓝宝石(sapphire)、石英(quartz)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、云母片(mica)或成长氮化硅的硅(SiN
x
/Si)。
[0009]于一些实施方式中，该第一二维半导体材料为二硫化钨(WS2)、硒化镓(GaSe)、二硒化钨(WSe2)、二硫化钼(MoS2)、二硒化钼(MoSe2)、硒化铟(InSe)、二碲化钼(MoTe2)、二硫化铪(HfS2)、二硒化铪(HfSe2)、二硫化锆(ZrS2)或二硒化锆(ZrSe2)，该第二二维半导体材料为二硫化钨(WS2)、二硒化钨(WSe2)、二硫化钼(MoS2)、二硒化钼(MoSe2)硒化铟(InSe)、二碲化钼(MoTe2)、二碲化钨(WTe2)、二硫化铪(HfS2)、二硒化铪(HfSe2)、二硫化锆(ZrS2)或二硒化锆(ZrSe2)。
[0010]于一些实施方式中，该绝缘层还包含有一底部位于该基板与该栅极之间、该基板与该源极之间、以及该基板与该漏极之间。
[0011]于一些实施方式中，该绝缘层的底部与该第一隔离部、该第二隔离部连接。
[0012]于一些实施方式中，该绝缘层还包含有一顶部位于该栅极上方且与该第一隔离部、该第二隔离部连接。
[0013]借此，本技术可有效提升二维半导体材料通道层的载子迁移率，以提升环绕式栅极场效晶体管的效能。
附图说明
[0014]图1为本技术第一较佳实施例的环绕式栅极场效晶体管的立体图；
[0015]图2为图1中沿着A
‑
A剖线的剖视图；
[0016]图3为图1中沿着B
‑
B剖线的剖视图；
[0017]图4a
‑
4b为本技术第一较佳实施例的环绕式栅极场效晶体管的通道层的能阶图；
[0018]图5为本技术第二较佳实施例的环绕式栅极场效晶体管的剖视图；
[0019]图6为本技术第三较佳实施例的环绕式栅极场效晶体管的剖视图。
[0020]【符号说明】
[0021]1,1a,1b环绕式栅极场效晶体管
[0022]10基板
[0023]20,20b通道层
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21第一层
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22第二层
[0024]23第三层
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24,24b第一端部
[0025]25,25b第二端部
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a曲线
[0026]b虚线
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26第一二维位能井
[0027]28第二二维位能井
[0028]30,30a,30b源极
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32,32a,32b漏极
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34栅极
[0029]40,40a介电层
[0030]44绝缘层
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46第一隔离部
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48第二隔离部
[0031]50底部
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52顶部
具体实施方式
[0032]以下通过三较佳实施例配合附图，详细说明本技术的
技术实现思路
及特征，如图1～3所示，是本技术第一较佳实施例所提供的环绕式栅极场效晶体管1，包含有一基板10、三通道层20、一源极30、一漏极32、一栅极34、三介电层40以及一绝缘层44。
[0033]该基板10的材质为一三维材料即硅(Si)，于其他实施例，该基板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环绕式栅极场效晶体管，其特征在于，包含有：一基板；至少一通道层，位于该基板上方，该通道层包含有一第一层与一第二层，该第一层是由第一二维半导体材料所形成，该第二层是由第二二维半导体材料所形成且覆盖于该第一层的表面，该第二二维半导体材料的能隙小于该第一二维半导体材料的能隙，该通道层具有相对的一第一端部与一第二端部；一源极，与该通道层的第一端部连接；一漏极，与该通道层的第二端部连接；一栅极，位于该源极与该漏极之间且包围该通道层；至少一介电层，是介于该栅极与该通道层之间；以及一绝缘层，包含有一第一隔离部以及一第二隔离部，该第一隔离部是介于该栅极与该源极之间，该第二隔离部是介于该栅极与该漏极之间。2.根据权利要求1所述的环绕式栅极场效晶体管，其特征在于，该通道层还包含有一第三层，是由第三二维半导体材料所形成且覆盖于该第二层的表面，该第三二维半导体材料的能隙大于该第二二维半导体材料的能隙。3.根据权利要求2所述的环绕式栅极场效晶体管，其特征在于，该第二二维半导体材料为二硫化钨(WS2)、二硒化钨(WSe2)、二硫化钼(MoS2)、二硒化钼(MoSe2)、硒化铟(InSe)、二碲化钼(MoTe2)、二碲化钨(WTe2)、二硫化铪(HfS2)、二硒化铪(HfSe2)、二硫化锆(ZrS2)或二硒化锆(ZrSe2)，该第三二维半导体材料为二硫化钨(WS2)、硒化镓(GaSe)、二硒化钨(WSe2)、二硫化钼(MoS2)、二硒化钼(MoSe2)、硒化铟(InSe)、二碲化钼(MoTe2)、二硫化铪(HfS2)、二硒化铪(HfSe2)、二硫化锆...

【专利技术属性】
技术研发人员：何焱腾，陈乃榕，
申请(专利权)人：瑞砻科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：