[实用新型]一种新型鳍式场效应晶体管

说明书

技术领域

本实用新型属于晶体管领域，尤其涉及具有高介电常数电介质的新型鳍式 场效应晶体管。

背景技术

现有的集成电路基本都是基于传统的平面型晶体管结构，所谓的平面型晶 体管是指金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的源极、漏极、栅极和 沟道的横截面处于同一平面上的晶体管。虽然平面型晶体管技术发展至今已经 相当的成熟，成本也日趋低廉，但随着半导体器件特征尺寸按摩尔定律等比缩 小，芯片集成度不断提高，漏电流和短沟效应对性能影响严重，尤其是特征尺 寸的缩小导致沟道效应显著增大，导致器件关态电流急剧增加。尽管提高掺杂 浓度可以在一定程度上抑制短沟道效应，然而高掺杂沟道会增大散射，使载流 子迁移率下降。为克服特征尺寸缩小带来的负面效应，研究人员开发出了很多 能够改善传统晶体管性能的技术，但特征尺寸减小到32nm以后，这些技术也 开始面临难题。所以，传统平面型晶体管所面临的问题越来越难解决。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种新型鳍式场效应晶体管，旨 在解决随半导体器件特征尺寸减小，漏电流和短沟效应对性能影响严重这一系 列问题。

本实用新型是这样实现的，一种新型鳍式场效应晶体管，包括衬底以及位 于衬底上的鳍式结构，所述鳍式结构由下至上依次包括：

覆盖于所述衬底上具备高介电常数的第一绝缘层，所述第一绝缘层的中部 向上延伸出一鳍状凸起；

覆盖于所述第一绝缘层上的有源层，所述有源层具有用于包裹所述鳍状凸 起的第一包裹部；

覆盖于所述有源层上的第二绝缘层，所述第二绝缘层具有用于包裹所述第 一包裹部的第二包裹部；

形成于所述第二绝缘层的第二包裹部两侧的漏极和源极；

覆盖于所述第二绝缘层上用于包裹所述第二包裹部的栅极。

进一步地，所述有源层的材质为硫化钼。

进一步地，所述有源层的材质为硫化钨。

进一步地，所述有源层的材质为黑磷。

进一步地，所述第一绝缘层的材质为二氧化铪。

进一步地，所述第二绝缘层的材质为二氧化铪。

进一步地，所述第一包裹部、第二包裹部、栅极均呈倒U状。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型由于其鳍形结构 增大了栅极对沟道的控制范围，有效缓解平面器件中出现的短沟道效应，可以 提高场效应晶体管的电学性能，如优异的迁移率，极低的漏电流，而且提供的 鳍形结构增大了栅极对沟道的控制范围，用于电流控制，从而可以有效缓解平 面器件中出现的短沟道效应，能够有效降低杂质离子散射效应，提高沟道载流 子迁移率。进一步地，硫化钼二维材料存在一个可调控的能带带隙且电学性能 优秀，使用硫化钼(MoS2)作为有源层，由于MoS2二维材料独特的结构和优 异的物理性能以及可调节的能带带隙，与传统半导体器件相比具备更加优秀的 性能；使用高介电常数电介质材料作为绝缘层，能器件使漏电量降低10倍以上 并减少器件的耗电和发热，使器件的尺寸进一步大大缩小，其鳍状绝缘层厚度 可减少到5nm以下，使用高介电常数电介质材料作为绝缘层，具备良好的绝缘 属性，可在栅和硅底层通道之间产生较高的场效应，同时与Si有良好的热稳 定性，能够减少泄漏电流，有大的带隙和高的势垒高度，以降低隧穿电流。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种新型鳍式场效应晶体管的结构示意 图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。