CN109314138B - 场效应晶体管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种场效应晶体管及其制造方法，涉及电子技术领域。场效应晶体管包括衬底层(1)、沟道层(2)、源极(3)、漏极(4)、电介质层(5)和栅极(6)；沟道层(2)覆盖于衬底层(1)的上表面，沟道层(2)包括第一区域(21)和第二区域(22)，第一区域(21)和第二区域(22)中均包括至少一个过孔，各个过孔用于贯穿沟道层(2)以暴露出衬底层(1)，且各个过孔的形状为分形图形，分形图形基于指定图形确定得到，且分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比；源极(3)位于沟道层(2)中第一区域(21)的上方，且源极(3)与衬底层(1)在第一区域(21)的至少一个过孔位置处直接相连；漏极(4)位于沟道层(2)中第二区域(22)的上方，且漏极(4)与衬底层(1)在第二区域(22)的至少一个过孔位置处直接相连。这种场效应晶体管有效减小源极、漏极与沟道层之间的接触电阻的同时，不会产生其它额外的过大电阻，从而可以保证场效应晶体管的场效应效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种场效应晶体管及其制造方法。
背景技术
随着电子技术的发展，为了提高大规模集成电路的集成度及性能，场效应晶体管的栅极长度不断减小，且随着栅极长度的减小，场效应晶体管的沟道越来越短，沟道电阻也越来越小。如图1A所示，随着场效应晶体管的栅极长度不断减小，沟道电阻RCH不断减小，而由于源极、漏极与沟道层之间的接触电阻RC和沟道层中不受栅极调制的电阻RA不能随着沟道变短而减小，所以当RCH不断减小时，RC和RA将会占据主导地位，也即是，此时场效应晶体管表现出的将不再是RCH的性质，而是RC和RA的性质，从而导致场效应晶体管失去原有的场效应效果。因此，为了避免场效应晶体管在栅极长度减小的情况下失去原有的场效应效果，需要减小源极、漏极与沟道层之间的接触电阻。
目前，提供了一种场效应晶体管，该场效应晶体管包括衬底层、沟道层、源极、漏极、电介质层和栅极；该沟道层覆盖于该衬底层的上表面，该沟道层包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域中均包括至少一个过孔，各个过孔用于贯穿该沟道层以暴露出该衬底层，且该各个过孔的形状均为长方形；该源极位于该沟道层中第一区域的上方，且该源极与该衬底层在第一区域的至少一个过孔位置处直接相连；该漏极位于该沟道层中第二区域的上方，且该漏极与该衬底层在第二区域的至少一个过孔位置处直接相连；该电介质层覆盖于该沟道层的上表面且位于该源极与该漏极之间；该栅极位于该电介质层的上方。
由于源极和漏极一般由金属形成，且金属与沟道层材料边缘接触时的接触电阻会比与沟道层材料顶层接触时的电阻小，因此，在第一区域和第二区域中均设置至少一个过孔，会增加金属与沟道层材料之间的接触长度，从而增加金属与沟道层材料之间的边缘接触，减小金属与沟道层材料之间的接触电阻，也即是，减小源极、漏极与沟道层之间的接触电阻。其中，顶层接触是指金属位于沟道层材料的顶部，边缘接触是指金属位于沟道层材料的边缘。
然而，如图1B所示(其中黑色网格部分为沟道层材料，白色部分为长方形过孔)，随着第一区域和第二区域中的长方形过孔数量的增多，第一区域和第二区域中的沟道层材料所占面积大大减小，从而会导致第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加，因此，此时虽然源极、漏极与沟道层之间的接触电阻减小了，但是在第一区域和第二区域本身的电阻增加的情况下，仍然会导致沟道电阻之外的电阻占据主导地位，影响场效应晶体管的场效应效果。
发明内容
为了解决相关技术的问题，本发明提供了一种场效应晶体管及其制造方法。
第一方面，提供了一种场效应晶体管，所述场效应晶体管包括衬底层、沟道层、源极、漏极、电介质层和栅极；
所述沟道层覆盖于所述衬底层的上表面，所述沟道层包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域中均包括至少一个过孔，各个过孔用于贯穿所述沟道层以暴露出所述衬底层，且所述各个过孔的形状为分形图形，所述分形图形基于指定图形确定得到，且所述分形图形与所述指定图形的周长之比大于所述分形图形与所述指定图形的面积之比；
所述源极位于所述沟道层中所述第一区域的上方，且所述源极与所述衬底层在所述第一区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；所述漏极位于所述沟道层中所述第二区域的上方，且所述漏极与所述衬底层在所述第二区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；
所述电介质层覆盖于所述沟道层的上表面且位于所述源极与所述漏极之间；所述栅极位于所述电介质层的上方。
在本发明实施例中，分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比，也即是，在基于指定图形确定分形图形的过程中，图形周长的增加比例大于图形面积的增加比例，从而可以在增加过孔周长的同时，有效控制过孔面积的增加，从而避免第一区域和第二区域中沟道层材料所占面积的大幅度减小，避免第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加，使得在有效减小接触电阻的同时，不会产生其它额外的过大电阻，从而可以保证场效应晶体管的场效应效果。
需要说明的是，所述分形图形为将所述指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代后得到，所述指定迭代规则为将图形的至少一条边用对应的生成曲线进行替换，所述生成曲线为具有指定形状的曲线；
其中，迭代图形与所述指定图形之间的周长之比不小于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比，所述迭代图形为将所述指定图形根据所述指定迭代规则进行1次迭代后得到；且当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比大于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于1的自然数；当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比等于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于2的自然数。
在本发明实施例中，将指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代以得到分形图形，在该迭代过程中，实际上是得到了一种具有无限周长和有限面积的分形图形。从而可以在过孔面积有限的前提下，使得过孔周长得以大大增加，也即是在第一区域和第二区域中的沟道层材料所占面积有限减小的前提下，使得接触长度得以大大增加，从而可以保证在接触电阻减小的同时，不会产生其它额外的过大电阻。
需要说明的是，所述沟道层采用石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼、黑磷或其它二维材料中的一种。
其中，石墨烯可以包括单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯。
第二方面，提供了一种场效应晶体管制造方法，所述制造方法包括：
提供一衬底层；
在所述衬底层之上形成沟道层；
在所述沟道层中的第一区域和第二区域中均形成至少一个过孔，各个过孔用于贯穿所述沟道层以暴露出所述衬底层，且所述各个过孔的形状为分形图形，所述分形图形基于指定图形确定得到，且所述分形图形与所述指定图形的周长之比大于所述分形图形与所述指定图形的面积之比；
在所述沟道层中的所述第一区域之上形成源极，所述源极与所述衬底层在所述第一区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；
在所述沟道层中的所述第二区域之上形成漏极，所述漏极与所述衬底层在所述第二区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；
在所述沟道层之上且在所述源极与所述漏极之间形成电介质层；
在所述电介质层之上形成栅极。
在本发明实施例中，由于分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比，也即是，在基于指定图形确定分形图形的过程中，图形周长的增加比例大于图形面积的增加比例，从而可以在增加过孔周长的同时，有效控制过孔面积的增加，从而避免第一区域和第二区域中沟道层材料所占面积大幅度减小，避免第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加，使得在有效减小接触电阻的同时，不会产生其它额外的过大电阻，从而可以保证场效应晶体管的场效应效果。
需要说明的是，所述分形图形为将所述指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代后得到，所述指定迭代规则为将图形的至少一条边用对应的生成曲线进行替换，所述生成曲线为具有指定形状的曲线；
其中，迭代图形与所述指定图形之间的周长之比不小于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比，所述迭代图形为将所述指定图形根据所述指定迭代规则进行1次迭代后得到；且当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比大于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于1的自然数；当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比等于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于2的自然数。
在本发明实施例中，将指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代以得到分形图形，在该迭代过程中，实际上是得到了一种具有无限周长和有限面积的分形图形。从而可以在过孔面积有限的前提下，使得过孔周长得以大大增加，也即是在第一区域和第二区域中的沟道层材料所占面积有限减小的前提下，使得接触长度得以大大增加，从而可以保证在接触电阻减小的同时，不会产生其它额外的过大电阻。
需要说明的是，所述沟道层采用石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼、黑磷或其它二维材料中的一种。
其中，石墨烯可以包括单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯。
本发明提供的技术方案的有益效果是：在本发明实施例提供的场效应晶体管包括衬底层、沟道层、源极、漏极、电介质层和栅极，且沟道层的第一区域和第二区域中的各个过孔的形状均为分形图形，由于分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比，也即是，在基于指定图形确定分形图形的过程中，图形周长的增加比例大于图形面积的增加比例，从而可以在增加过孔周长的同时，有效控制过孔面积的增加，从而避免第一区域和第二区域中沟道层材料所占面积大幅度减小，避免第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加，使得在有效减小接触电阻的同时，不会产生其它额外的过大电阻，从而可以保证场效应晶体管的场效应效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A是相关技术提供的一种场效应晶体管的结构示意图；
图1B是相关技术提供的一种第一区域和第二区域的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种场效应晶体管的结构示意图；
图3(a)是本发明实施例提供的一种科克曲线的示意图；
图3(b)是本发明实施例提供的一种闵可夫斯基曲线的示意图；
图4(a)是本发明实施例提供的一种迭代图形的示意图；
图4(b)是本发明实施例提供的一种迭代过程的示意图；
图5(a)是本发明实施例提供的另一种迭代图形的示意图；
图5(b)是本发明实施例提供的另一种迭代过程的示意图；
图6(a)是本发明实施例提供的又一种迭代图形的示意图；
图6(b)是本发明实施例提供的又一种迭代过程的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种场效应晶体管制造方法的流程图；
图8(a)是本发明实施例提供的一种衬底层的示意图；
图8(b)是本发明实施例提供的一种形成沟道层的示意图；
图8(c)是本发明实施例提供的一种形成过孔的示意图；
图8(d)是本发明实施例提供的一种形成源极和漏极的示意图；
图8(e)是本发明实施例提供的一种形成电介质层的示意图；
图8(f)是本发明实施例提供的一种形成栅极的示意图。
附图说明：
1：衬底层；2：沟道层；21：第一区域；22：第二区域；3：源极；4：漏极；5：电介质层；6：栅极。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图2是本发明实施例提供的一种场效应晶体管的结构示意图。参见图2，该场效应晶体管包括衬底层1、沟道层2、源极3、漏极4、电介质层5和栅极6；
沟道层2覆盖于衬底层1的上表面，沟道层2包括第一区域21和第二区域22，第一区域21和第二区域22中均包括至少一个过孔，各个过孔用于贯穿沟道层2以暴露出衬底层1；
源极3位于沟道层2中第一区域21的上方，且源极3与衬底层1在第一区域21的至少一个过孔位置处直接相连；漏极4位于沟道层2中第二区域22的上方，且漏极4与衬底层1在第二区域22的至少一个过孔位置处直接相连；
电介质层5覆盖于沟道层2的上表面且位于源极3与漏极4之间；栅极6位于电介质层5的上方。
需要说明的是，沟道层采用石墨烯、二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、氮化硼(BN)、黑磷或其它二维材料中的一种，也即是，沟道层材料可以为石墨烯、MoS2、WS2、BN、黑磷或其它二维材料中的一种。其中，石墨烯可以包括单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯。
另外，由于源极和漏极一般由金属形成，且金属与沟道层材料边缘接触时的接触电阻会比与沟道层材料顶层接触时的电阻小，因此，在第一区域和第二区域中均设置至少一个过孔，会增加金属与沟道层材料之间的接触长度，从而增加金属与沟道层材料之间的边缘接触，减小金属与沟道层材料之间的接触电阻，也即是，减小源极、漏极与沟道层之间的接触电阻，从而来避免场效应晶体管在栅极长度减小的情况下失去原有的场效应效果。
其中，各个过孔的形状为分形图形，分形图形基于指定图形确定得到，且分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比，指定图形可以预先设置，如指定图形可以为正方形、长方形、三角形、五边形、六边形等。
需要说明的是，相关技术中由于各个过孔的形状为长方形，因此，为了增加接触长度，往往是增加多个长方形过孔，此时，过孔的总周长与过孔的总面积实际上是等比增加的，即，增加了几倍的周长，就同样会增加几倍的面积，从而导致在接触长度增加的同时，会大大减小第一区域和第二区域中沟道层材料所占面积，造成第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加。
而本发明实施例中，分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比，也即是，在基于指定图形确定分形图形的过程中，图形周长的增加比例大于图形面积的增加比例，从而可以在增加过孔周长的同时，有效控制过孔面积的增加，从而避免第一区域和第二区域中沟道层材料所占面积的大幅度减小，避免第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加，使得在有效减小接触电阻的同时，不会产生其它额外的过大电阻，从而可以保证场效应晶体管的场效应效果。
其中，基于指定图形确定分形图形时，可以将指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代后得到分形图形，指定迭代规则为将图形的至少一条边用对应的生成曲线进行替换。
需要说明的是，可以将指定图形根据指定迭代规则进行1次迭代后得到的图形称为迭代图形，即迭代图形为将指定图形的至少一条边用对应的生成曲线替换后得到。且迭代图形与指定图形之间的周长之比应不小于迭代图形与指定图形的面积之比，以保证后续得到的分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比。
另外，当迭代图形与指定图形的周长之比大于迭代图形与指定图形的面积之比时，此时最少需要迭代1次就能得到满足要求的分形图形，则此时N可以为不小于1的自然数；而当迭代图形与指定图形的周长之比等于迭代图形与指定图形的面积之比时，此时最少需要迭代2次才能得到满足要求的分形图形，则此时N可以为不小于2的自然数。
再者，某条边对应的生成曲线长度可以为该边长度的指定数值倍，且生成曲线可以为具有指定形状的曲线，指定数值和指定形状均可以预先设置，且指定数值可以根据指定形状来进行设置。
例如，指定形状为科克(Koch)曲线形状时，该生成曲线即为如图3(a)所示的Koch曲线，该Koch曲线是将一条边平分成三截线段后，去掉中间的线段并用两条与该线段等长的线段替代得到。则此时可知该Koch曲线长度为该边长度的
倍，即指定数值为
再例如，指定形状为闵可夫斯基(Minkowski)曲线形状，该生成曲线即为如图3(b)所示的Minkowski曲线，该Minkowski曲线是将一条边平分成四截线段后，将中间的两截线段去掉并分别用六条与该线段等长的线段替代得到。则此时可知该Minkowski曲线长度为该边长度的2倍，即指定数值为2。
需要说明的是，本发明实施例中将指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代以得到分形图形，在该迭代过程中，实际上是得到了一种具有无限周长和有限面积的分形图形。从而可以在过孔面积有限的前提下，使得过孔周长得以大大增加，也即是在第一区域和第二区域中的沟道层材料所占面积有限减小的前提下，使得接触长度得以大大增加，从而可以保证在接触电阻减小的同时，不会产生其它额外的过大电阻。
例如，指定迭代规则为将图形的每条边用对应的生成曲线进行替换，指定图形为等边三角形，生成曲线为Koch曲线，该Koch曲线可以如图3(a)所示，则此时可以将指定图形根据指定迭代规则进行迭代。图4(a)为将指定图像根据指定迭代规则进行1次迭代后得到的迭代图形，可知，该迭代图形与指定图形的周长之比等于该迭代图形与指定图形的面积之比，因此，需要继续进行迭代以得到满足要求的分形图形，图4(b)为继续将指定图形根据指定规则进行2次迭代、3次迭代......后得到的图形，在该迭代过程中，图形周长以
的比例在增加，图形面积以
的比例在增加，可以看出，随着迭代次数的增加，图形周长一直在无限增加，而图形面积却增加的越来越少，趋于有限。
再例如，指定迭代规则为将图形的每条边用对应的生成曲线进行替换，指定图形为正方形，生成曲线为Minkowski曲线，该Minkowski曲线可以如图3(b)所示，则此时可以将指定图形根据指定迭代规则进行迭代。图5(a)为将指定图像根据指定迭代规则进行1次迭代后得到的迭代图形，可知，该迭代图形与指定图形的周长之比大于该迭代图形与指定图形的面积之比，因此，此时可以直接将该迭代图形确定为分形图形，当然，也可以继续进行迭代以得到更为优质的分形图形，图5(b)为继续将指定图形根据指定规则进行2次迭代......后得到的图形，在该迭代过程中，图形周长以2N的比例在增加，图形面积没有增加，可以看出，随着迭代次数的增加，图形周长一直在无限增加，而图形面积却是一直保持不变的。
又例如，指定迭代规则为将图形的任意两条边用对应的生成曲线进行替换，指定图形为正方形，生成曲线为Minkowski曲线，该Minkowski曲线可以如图3(b)所示，则此时可以将指定图形根据指定迭代规则进行迭代。图6(a)为将指定图像根据指定迭代规则进行1次迭代后得到的迭代图形，可知，该迭代图形与指定图形的周长之比大于该迭代图形与指定图形的面积之比，因此，此时可以直接将该迭代图形确定为分形图形，当然，也可以继续进行迭代以得到更为优质的分形图形，图6(b)为继续将指定图形根据指定规则进行2次迭代、3次迭代......后得到的图形，可以看出，随着迭代次数的增加，图形周长一直在无限增加，而图形面积却是一直保持不变的。
需要说明的是，在实际应用中，指定迭代规则可以灵活进行设置，如1次迭代时可以将图形a条边用对应的生成曲线进行替换，2次迭代时可以将图形的b条边用对应的生成曲线进行替换，3次迭代时可以将图形的c条边用对应的生成曲线进行替换......，其中，a、b、c......可以相同，也可以不同，也即是，每次迭代中替换的边数可以相同，也可以不同。且每次迭代中在选择图形中所要进行替换的边时，可以随机选择，也可以根据实际需求按照一定的策略进行选择，本发明实施例对此不做具体限定。
另外，当指定迭代规则为将图形的每条边用对应的生成曲线进行替换时，如图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)所示，最后得到的分形图形将是一个比较规则的图形。而当指定迭代规则为将图形的部分边用对应的生成曲线进行替换时，如图6(a)、图6(b)所示，最后得到的分形图形将是一个不太规则的图形。
再者，由于沟道层材料中处于过孔拐角处的原子比较活跃，更易与金属成键，因此，在实际应用中，可以将生成曲线设计的较为复杂，以便基于生成曲线得到的分形图形的拐角更多，从而使得沟道层材料中处于过孔拐角处的原子比重增大，沟道层材料中与金属成键的原子增多，从而能够进一步减小接触电阻。
在本发明实施例提供的场效应晶体管包括衬底层、沟道层、源极、漏极、电介质层和栅极，且沟道层的第一区域和第二区域中的各个过孔的形状均为分形图形，由于分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比，也即是，在基于指定图形确定分形图形的过程中，图形周长的增加比例大于图形面积的增加比例，从而可以在增加过孔周长的同时，有效控制过孔面积的增加，从而避免第一区域和第二区域中沟道层材料所占面积大幅度减小，避免第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加，使得在有效减小接触电阻的同时，不会产生其它额外的过大电阻，从而可以保证场效应晶体管的场效应效果。
图7是本发明实施例提供的一种场效应晶体管制造方法的流程图，该制造方法包括如下步骤：
步骤701：提供一衬底层。
如图8(a)所示，提供一衬底层1，在实际应用中，该衬底层材料可以是硅、石英、绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)、碳化硅(SiC)等材料。
步骤702：在衬底层之上形成沟道层。
如图8(b)所示，可以将沟道层材料转移到衬底层1之上，以形成沟道层2；或者可以通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)等工艺来在衬底层1之上形成沟道层2，本发明实施例对此不作具体限定。
需要说明的是，沟道层采用石墨烯、MoS2、WS2、BN、黑磷或其它二维材料中的一种，也即是，沟道层材料可以为石墨烯、MoS2、WS2、BN、黑磷或其它二维材料中的一种。其中，石墨烯可以包括单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯。
步骤703：在沟道层中的第一区域和第二区域中均形成至少一个过孔。
需要说明的是，各个过孔用于贯穿沟道层以暴露出衬底层，且各个过孔的形状为分形图形，分形图形基于指定图形确定得到，且分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比。
另外，基于指定图形确定分形图形的操作已在上述图2提供的实施例中进行说明，本发明实施例在此不再赘述。
如图8(c)所示，在沟道层2中的第一区域21和第二区域22中均形成至少一个过孔时，可以先在沟道层2的两端(即第一区域21和第二区域22)定义过孔的形状和位置，定义好过孔的形状和位置后，将第一区域21和第二区域22中除该过孔位置外的区域通过保护胶进行保护，进而对第一区域21和第二区域22进行刻蚀，得到第一区域21和第二区域22中的各个过孔。
需要说明的是，定义过孔的形状和位置时，可以通过光刻工艺来定义，如可以通过电子束曝光、光学曝光等光刻工艺来定义。
另外，保护胶可以为抗刻蚀的胶、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methylmethacrylate)，PMMA)等。
再者，对第一区域和第二区域进行刻蚀时，可以通过反应离子刻蚀(Reactive-IonEtching，RIE)、氧等离子刻蚀等工艺进行刻蚀。
步骤704：在沟道层中的第一区域之上形成源极，在沟道层中的第二区域之上形成漏极。
需要说明的是，源极与衬底层在第一区域的至少一个过孔位置处直接相连，漏极与衬底层在第二区域的至少一个过孔位置处直接相连。
如图8(d)所示，在沟道层2两端(即第一区域21和第二区域22)分别定义源极3和漏极4的位置，漏极3与漏极4相隔一预设距离，定义好源极3和漏极4之后，沉积用于形成源极3的金属得到源极3，沉积用于形成漏极4的金属得到漏极4。
需要说明的是，定义源极和漏极位置时，可以通过光刻工艺来定义，如可以通过电子束曝光、光学曝光等光刻工艺来定义。
另外，形成源极或漏极的金属可以为金属单质、不同金属的层状堆叠、碳化物金属等，其中，金属单质可以为铂(Pt)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)等，不同金属的层状堆叠可以为钛/金(Ti/Au)、铬/金(Cr/Au)等，碳化物金属可以为碳化钼(Mo2C)、碳化钽(TaC)、碳化钨(WC)等。
再者，沉积用于形成源极或漏极的金属时可以通过电子束蒸发等工艺来进行沉积。
步骤705：在沟道层之上且在源极与漏极之间形成电介质层。
如图8(e)所示，可以在沟道层2之上且在源极3与漏极4之间沉积高k电介质材料，以得到电介质层5，其中，k为介电常数。
需要说明的是，沉积高k电介质材料时，可以通过原子层沉积(Atom LayerDeposition，ALD)等工艺来进行沉积。
另外，高k电介质材料可以为二氧化铪(HfO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)等。
步骤706：在电介质层之上形成栅极。
如图8(f)所示，在电介质层5上定义栅极6的位置，定义好栅极6的位置后，沉积用于形成栅极6的金属得到栅极6。
需要说明的是，定义栅极位置时，可以通过光刻工艺来定义，如可以通过电子束曝光、光学曝光等光刻工艺来定义。
另外，沉积用于形成栅极的金属时可以通过电子束蒸发等工艺来进行沉积。
再者，形成栅极的金属可以为Au、钯(Pd)、钨(W)或者其它金属等。
本发明实施例提供的场效应晶体管制造方法，在场效应晶体管的沟道层中的第一区域和第二区域中均形成至少一个过孔，且将各个过孔的形状设置为分形图形，由于分形图形与指定图形的周长之比大于分形图形与指定图形的面积之比，也即是，在基于指定图形确定分形图形的过程中，图形周长的增加比例大于图形面积的增加比例，从而可以在增加过孔周长的同时，有效控制过孔面积的增加，从而避免第一区域和第二区域中沟道层材料所占面积大幅度减小，避免第一区域和第二区域本身的电阻大幅度增加，使得在有效减小接触电阻的同时，不会产生其它额外的过大电阻，从而可以保证场效应晶体管的场效应效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种场效应晶体管，其特征在于，所述场效应晶体管包括衬底层、沟道层、源极、漏极、电介质层和栅极；
所述沟道层覆盖于所述衬底层的上表面，所述沟道层包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域中均包括至少一个过孔，各个过孔用于贯穿所述沟道层以暴露出所述衬底层，且所述各个过孔的形状为分形图形，所述分形图形为将指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代后得到，且所述分形图形与所述指定图形的周长之比大于所述分形图形与所述指定图形的面积之比，所述指定迭代规则为将图形的至少一条边用对应的生成曲线进行替换，所述生成曲线为具有指定形状的曲线，所述N为大于或等于1的自然数；
所述源极位于所述沟道层中所述第一区域的上方，且所述源极与所述衬底层在所述第一区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；所述漏极位于所述沟道层中所述第二区域的上方，且所述漏极与所述衬底层在所述第二区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；
所述电介质层覆盖于所述沟道层的上表面且位于所述源极与所述漏极之间；所述栅极位于所述电介质层的上方。
2.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，迭代图形与所述指定图形之间的周长之比不小于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比，所述迭代图形为将所述指定图形根据所述指定迭代规则进行1次迭代后得到；且当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比大于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于1的自然数；当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比等于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于2的自然数。
3.如权利要求1或2所述的场效应晶体管，其特征在于，所述沟道层采用石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼、黑磷或其它二维材料中的一种。
4.一种场效应晶体管制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
提供一衬底层；
在所述衬底层之上形成沟道层；
在所述沟道层中的第一区域和第二区域中均形成至少一个过孔，各个过孔用于贯穿所述沟道层以暴露出所述衬底层，且所述各个过孔的形状为分形图形，所述分形图形为将指定图形根据指定迭代规则进行N次迭代后得到，且所述分形图形与所述指定图形的周长之比大于所述分形图形与所述指定图形的面积之比，所述指定迭代规则为将图形的至少一条边用对应的生成曲线进行替换，所述生成曲线为具有指定形状的曲线，所述N为大于或等于1的自然数；
在所述沟道层中的所述第一区域之上形成源极，所述源极与所述衬底层在所述第一区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；
在所述沟道层中的所述第二区域之上形成漏极，所述漏极与所述衬底层在所述第二区域的所述至少一个过孔位置处直接相连；
在所述沟道层之上且在所述源极与所述漏极之间形成电介质层；
在所述电介质层之上形成栅极。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，迭代图形与所述指定图形之间的周长之比不小于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比，所述迭代图形为将所述指定图形根据所述指定迭代规则进行1次迭代后得到；且当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比大于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于1的自然数；当所述迭代图形与所述指定图形的周长之比等于所述迭代图形与所述指定图形的面积之比时，所述N为不小于2的自然数。
6.如权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，所述沟道层采用石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼、黑磷或其它二维材料中的一种。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1957474A (zh) * | 2004-01-23 | 2007-05-02 | 国际整流器公司 | Ⅲ－氮电流控制装置及其制造方法 |
| CN102479804A (zh) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | 三星电子株式会社 | 石墨烯电子器件 |
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Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| US6229163B1 (en) * | 1998-11-20 | 2001-05-08 | Fairchild Semiconductor Corp. | Very high aspect ratio semiconductor devices using fractal based topologies |
| CN102184858A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-09-14 | 复旦大学 | 一种石墨烯场效应晶体管的制备方法 |
| CN102593159A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-18 | 四川大学 | 一种增强型石墨烯场效应晶体管 |
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| US9859115B2 (en) * | 2015-02-13 | 2018-01-02 | National Taiwan University | Semiconductor devices comprising 2D-materials and methods of manufacture thereof |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1957474A (zh) * | 2004-01-23 | 2007-05-02 | 国际整流器公司 | Ⅲ－氮电流控制装置及其制造方法 |
| CN102479804A (zh) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | 三星电子株式会社 | 石墨烯电子器件 |
| CN106030819A (zh) * | 2014-03-20 | 2016-10-12 | 英特尔公司 | 具有选择性过孔接线柱的可缩放互连结构 |
| CN105047562A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-11-11 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 半悬浮石墨烯场效晶体管制备方法 |
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