[发明专利]超短沟道晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种晶体管，包括：

衬底(101/102，201)；

石墨烯层(103)，设置在所述衬底上，并且包括由间隙分隔开的第一部分和第二部分；

半导体层(104)，覆盖所述石墨烯层和所述间隙；

源极电极(108)，设置在所述半导体层的与所述石墨烯层的第一部分对应的部分上，与所述间隙分隔开一定距离，并且延伸到所述衬底上，从而接触所述石墨烯层的第一部分的侧部；以及

漏极电极(108)，设置在所述半导体层的与所述石墨烯层的第二部分对应的部分上，与所述间隙分隔开一定距离，并且延伸到所述衬底上，从而接触所述石墨烯层的第二部分的侧部。

2.如权利要求1所述的晶体管，其中，所述衬底是具有表面绝缘层(102)的半导体衬底(101)，所述石墨烯层(103)设置在所述表面绝缘层(102)上，或者

其中，所述衬底是绝缘衬底(201)，所述晶体管还包括：

栅极绝缘层(203)，覆盖所述半导体层的与所述间隙对应的部分；以及

栅极(204)，设置在所述栅极绝缘层上，并且与所述源极电极和所述漏极电极间隔开。

3.如权利要求1或2所述的晶体管，其中，所述半导体层包括二硫化钼。

4.如权利要求1或2所述的晶体管，其中，所述间隙包括3至10nm的宽度。

5.如权利要求1或2所述的晶体管，其中，所述石墨烯层包括单层石墨烯。

6.一种制造晶体管的方法，包括：

在衬底上提供石墨烯层；

对该石墨烯层进行各向异性蚀刻以展宽该石墨烯层的晶界，形成一间隙；

在所述石墨烯层上设置半导体层，所述半导体层覆盖所述间隙以及所述间隙两侧的所述石墨烯层；

利用掩模蚀刻该半导体层和该石墨烯层，得到包括由所述间隙分隔开的第一部分和第二部分的石墨烯层、以及位于所述石墨烯层的第一部分和第二部分及所述间隙上的半导体层；以及

形成源极电极和漏极电极，所述源极电极形成在所述半导体层的与所述石墨烯层的第一部分对应的部分上并且延伸到所述衬底上从而接触所述石墨烯层的第一部分的侧部，所述漏极电极形成在所述半导体层的与所述石墨烯层的第二部分对应的部分上并且延伸到所述衬底上从而接触所述石墨烯层的第二部分的侧部，其中所述源极电极和所述漏极电极均与所述间隙分隔开一定距离，所述距离在0.5微米以上，优选在1微米左右。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述衬底是具有表面绝缘层的半导体衬底，所述石墨烯层设置在所述表面绝缘层上，或者

其中，所述衬底是绝缘衬底，所述方法还包括：

形成覆盖所述半导体层的与所述间隙对应的部分的栅极绝缘层；以及

在所述栅极绝缘层上形成栅极，所述栅极与所述源极电极和所述漏极电极间隔开。

8.如权利要求6或7所述的方法，其中，所述半导体层包括二硫化钼，且

其中，所述设置半导体层的步骤包括将二硫化钼层转移到所述石墨烯层上，或者直接在所述石墨烯层上沉积二硫化钼层。

9.如权利要求8所述的方法，其中，在设置所述二硫化钼层之后，所述方法还包括执行退火以使得所述石墨烯层和所述二硫化钼层之间的接触更紧密。

10.如权利要求6或7所述的方法，其中，所述各向异性蚀刻包括氢等离子体蚀刻，所述间隙包括3至10nm的宽度，且所述石墨烯层包括单层石墨烯。