[发明专利]具有线源极和线漏极的晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及场效应晶体管领域。

更确切地，本发明涉及一种场效应晶体管，其至少包括栅极、绝缘 体、漏极、源极，将源极与漏极分离的半导体材料，栅极和绝缘体每个 都包围由源极、漏极和半导体材料构成的组件，绝缘体设置在栅极和所 述组件之间。

背景技术

晶体管的设计，特别是寻求最小化时，要考虑不同的标准，特别是 所需的性能以及所使用的制造工艺。

用于制造晶体管的工艺应当优选地精确而不昂贵。

平面场效应晶体管的性能特别取决于连接晶体管的漏极和源极的 导电沟道的几何形状。例如，以I_D表示的漏极电流特别取决于沟道宽 W与沟道长L之比(W/L)。获得较好的漏极电流I_D的解决方案包括例 如减小沟道的长度L以增大漏极与源极之间的场效应E，而无须在漏极 和源极之间施加过大的电势V_DS(E＝V_DS/L)。

此外，有可能出现与晶体管几何形状相关的不期望的效应，如边缘 效应，并降低晶体管的性能。

为满足这些要求，文献US 2005/0253134提出了一种具有圆柱形结 构的“低栅极”晶体管，该圆柱形结构提供了较好的宽长比(W/L)并 减弱了边缘效应。更确切地，根据一种可替代的现有技术，晶体管基于 其上沉积有半导体层的光纤，光纤芯部是空的。漏极和源极关于光纤轴 线对称地实现在半导体层的内周面上。如此形成的组件由绝缘层包围， 之后在所述绝缘体的整个外周面上沉积形成栅极的层。

虽然现有技术的解决方案能够通过利用晶体管沿光纤的长度而提 供较好的宽长比，但该解决方案需要复杂而昂贵的制造工艺。

在本文中，本发明提出了一种场效应晶体管，这种场效应晶体管具 有与现有技术所提出的结构不同的结构，并且其能够以更加直接和更便 宜的制造工艺来实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种场效应晶体管，该场效应晶体管至少包 括栅极、绝缘体层、漏极、源极、将源极连接到漏极的半导体材料，栅 极和绝缘体层每个都包围由源极、漏极和半导体材料所构成的组件，绝 缘体层设置在栅极和所述组件之间。

根据本发明，漏极和源极分别由以平行方式设置且彼此不相连接的 第一和第二电导体构成，半导体材料层包围第一和第二电导体的整个周 界以及它们的至少一部分长度。

换句话说，两个涂覆有半导体的电导体分别构成晶体管的漏极和源 极。这两个电导体设置成彼此平行，间隔开导电沟道的长度。该组件嵌 入到绝缘体中，构成栅极的导体包围该绝缘体。

在该构造中，由位于两个导体之间的半导体的厚度所限定的晶体管 的长度更加稳定并且可以非常纤细。

有利地，晶体管的长度等于半导体层的厚度；该长度例如在10纳 米到1微米之间。

优选地，晶体管的宽度等于第一或第二导体的长度。

根据一个实施方式，第一和第二导体呈圆柱形形状，且栅极也可以 是圆柱形导体。

该线或圆柱形结构的优势在于提供用于接收更大电荷的表面，从而 提供更好的电性能。具体地，将收集邻近于漏极的所有电荷，而在平面 结构中，仅在与源极和漏极相对的表面之间的区域中的电荷被收集。

此外，由于源极平行于漏极而且漏极和源极没有突出部分，所以限 制了边缘效应，并降低了沟道中的干扰，从而使沟道中具有连续性和电 学均一性。

另外，为了借助栅极电压VG获得对沟道电荷的良好控制，绝缘体 的电容C_OX必须尽可能大，绝缘体的厚度E_OX必须尽可能薄，并且构成 绝缘体的材料的介电常数ε_OX必须尽可能大。例如，绝缘体的厚度可以 大于100纳米。

附图说明

从以下参照附图所进行的描述中——这些描述是出于提供信息的 目的而非以任何方式限制，本发明的其它特性和优点将变得更加明显， 在附图中：

图1是根据一个本发明实施方式的构成晶体管的不同层的立体图；

图2是图1的晶体管的分解图；

图3是根据一个本发明实施方式的晶体管的横剖图；以及

图4是将本发明晶体管结合到纺织结构中的示意图。

具体实施方式