[發明專利]場效應晶體管結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201680086216.1
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN109196651B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 秦旭東;徐慧龍;張臣雄
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 范華英;毛威

1.一種場效應晶體管結構，其特征在于，所述場效應晶體管結構包括：

底柵電極；

一個底柵介質層，所述底柵介質層覆蓋于所述底柵電極的上表面，且與所述底柵電極的上表面接觸；

納米條帶溝道層，所述納米條帶溝道層是由多個平行間隔開的雙層石墨烯納米條帶構成，所述納米條帶溝道層覆蓋于所述底柵介質層的上表面，且與所述底柵介質層的上表面接觸，所述多個平行間隔開的雙層石墨烯納米條帶中的每個雙層石墨烯納米條帶的寬度為200nm；

源極和漏極，所述源極和所述漏極之間具有平行間距，且分別與所述納米條帶溝道層接觸，所述源極的長度方向和所述漏極的長度方向均與所述納米條帶溝道層的溝道方向有夾角，所述源極的上表面與所述漏極的上表面均與所述納米條帶溝道層的上表面平行；

頂柵介質層，所述頂柵介質層覆蓋于所述源極和所述漏極之間的所述納米條帶溝道層的上表面，且與所述納米條帶溝道層的上表面接觸；

一個頂柵電極，所述頂柵電極覆蓋于所述頂柵介質層的上表面，且與所述頂柵介質層的上表面接觸，所述頂柵電極與所述底柵電極通過除所述場效應晶體管結構以外的電路相連；

所述底柵電極和所述頂柵電極形成錯位的雙柵結構，所述錯位的雙柵結構形成三個不同的溝道區域；

所述底柵介質層和/或所述頂柵介質層的厚度為20nm。

2.根據權利要求1所述的場效應晶體管結構，其特征在于，所述源極和所述漏極覆蓋于所述納米條帶溝道層的上表面。

3.根據權利要求1所述的場效應晶體管結構，其特征在于，所述源極和所述漏極覆蓋于所述底柵介質層的上表面，所述源極和所述漏極分別與所述納米條帶溝道層相對的兩側接觸，所述源極的長度方向與所述漏極的長度方向均與所述溝道方向垂直。

4.根據權利要求1至3中任選一項所述的場效應晶體管結構，其特征在于，所述場效應晶體管結構還包括：

襯底，所述襯底具有一凹槽，所述凹槽與所述頂柵電極的形狀相同；

其中，所述底柵電極設置于所述凹槽中。

5.根據權利要求1至3中任選一項所述的場效應晶體管結構，其特征在于，所述底柵電極還具有支撐所述場效應晶體管結構的作用。

6.根據權利要求4所述的場效應晶體管結構，其特征在于，所述頂柵電極和所述底柵電極的寬度均等于所述源極和所述漏極之間的間距。

7.根據權利要求1至3中任選一項所述的場效應晶體管結構，其特征在于，所述底柵介質層和所述頂柵介質層的材料相同。

8.根據權利要求1至3中任選一項所述的場效應晶體管結構，其特征在于，所述底柵介質層和/或所述頂柵介質層的材料包括高k介質材料，所述源極和所述漏極的材料包括以下材料中的至少一種：金、鈦、鎳、鉻、鋁、銅和鎢。

9.一種場效應晶體管結構的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

制作一個底柵電極；

在所述底柵電極的上表面制作底柵介質層；

在所述底柵介質層表面生長雙層石墨烯或將雙層石墨烯轉移到所述底柵介質層表面上；

在所述雙層石墨烯上進行一次光刻和刻蝕，形成由多個平行間隔開的雙層石墨烯納米條帶構成的納米條帶溝道層，所述多個平行間隔開的雙層石墨烯納米條帶中的每個雙層石墨烯納米條帶的寬度為200nm；

在所述納米條帶溝道層的上表面進行一次光刻形成源極和漏極的電極，所述源極的長度方向和所述漏極的長度方向均與所述納米條帶溝道層的溝道方向有夾角，所述源極和所述漏極之間具有平行間距；

在所述源極和所述漏極之間的所述納米條帶溝道層的上表面制作頂柵介質層；

在所述頂柵介質層上制作一個頂柵電極；

所述底柵電極和所述頂柵電極形成錯位的雙柵結構，所述錯位的雙柵結構形成三個不同的溝道區域；

所述底柵介質層和/或所述頂柵介質層的厚度為20nm。

10.根據權利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述制作底柵電極包括：

提供一襯底；

在所述襯底上進行一次光刻和刻蝕形成一凹槽；

在所述凹槽內通過蒸發金屬形成所述底柵電極，所述頂柵電極與所述底柵電極的形狀相同。