[发明专利]一种半导体场效应晶体管及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体场效应晶体管，包括：衬底；第一绝缘层，位于所述衬底上方；半导体层，位于所述第一绝缘层上方；导电接触层，覆盖所述半导体层的一部分；第二绝缘层，位于所述导电接触层上方，所述导电接触层在所述第二绝缘层的第一端露出一部分，所述第二绝缘层的与所述第一端相对的第二端延伸超出所述导电接触层预定长度；第一电极，连接到所述导电接触层的在所述第二绝缘层的第一端露出的部分；以及第二电极，连接到所述半导体层的超出所述第二绝缘层的第二端的部分。本发明还提供一种上述半导体场效应晶体管的制造方法。

技术领域

本发明总体上涉及纳米科技领域和半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种半导体场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

随着半导体行业的发展，为了追求更快的计算速度和更低的功耗，半导体场效应晶体管器件的尺寸不断缩小。然而，随着半导体场效应晶体管器件的不断缩小，晶体管的沟道长度也在相应地缩短。随着沟道长度的缩短，短沟道效应将会严重影响晶体管性能。

其中，短沟道效应是半导体场效应晶体管器件沟道缩短时常见的现象，会造成器件阈值电压改变、源漏隧穿、热电子注入等效应，严重影响半导体场效应晶体管器件性能。

发明内容

鉴于现有技术中存在的缺陷，为了延续摩尔定律和发展半导体技术，需要一种新的制造方法来制造一种新的能够降低短沟道效应的半导体场效应晶体管。

根据本发明的第一方面，提供了一种半导体场效应晶体管，包括：衬底；第一绝缘层，位于所述衬底上方；半导体层，位于所述第一绝缘层上方；导电接触层，覆盖所述半导体层的一部分；第二绝缘层，位于所述导电接触层上方，所述导电接触层在所述第二绝缘层的第一端露出一部分，所述第二绝缘层的与所述第一端相对的第二端延伸超出所述导电接触层预定长度；第一电极，连接到所述导电接触层的在所述第二绝缘层的第一端露出的部分；以及第二电极，连接到所述半导体层的超出所述第二绝缘层的第二端的部分。

在一些实施例中，所述预定长度小于10nm。

在一些实施例中，所述衬底为重掺杂P型导电硅，所述第一绝缘层为氧化铪，所述半导体层为硫化钼，所述导电接触层为单层石墨烯，所述第二绝缘层为多层氮化硼。

在一些实施例中，所述半导体层包括以下的任意一种或多种：单层或少层半导体型硫化钼二维半导体、单层或少层半导体型硫化钨二维半导体、单层或少层半导体型硒化钨二维半导体、半导体型碳纳米管一维半导体、硅纳米线一维半导体。

根据本发明的第二方面，提供了一种半导体场效应晶体管的制造方法，包括：在第一衬底上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成半导体层；在第二衬底上形成导电接触层；在所述导电接触层上形成第二绝缘层，所述导电接触层具有在所述第二绝缘层的第一端的第一露出部分和在所述第二绝缘层的与所述第一端相对的第二端的第二露出部分；形成光致抗蚀剂图案以覆盖所述导电接触层的所述第一露出部分的与所述第二绝缘层相邻的至少一部分；刻蚀所述导电接触层，以去除所述导电接触层的所述第二露出部分，并且在所述第二绝缘层的第二端下方的一部分形成底切结构，所述底切结构具有预定长度；去除所述光致抗蚀剂图案，以在所述第二绝缘层的第一端露出所述导电接触层的一部分；将所述导电接触层和所述第二绝缘层转移到所述半导体层上，使所述第二绝缘层位于所述导电接触层上方；以及通过电子束光刻、沉积导电金属层及溶脱，形成第一电极和第二电极，所述第一电极连接到所述导电接触层的在所述第二绝缘层的第一端露出的部分，所述第二电极连接到所述半导体层的超出所述第二绝缘层的第二端的部分。

在一些实施例中，在所述刻蚀所述导电接触层中，使用氧等离子体刻蚀所述导电接触层的所述第二露出部分，使用氢等离子体刻蚀所述导电接触层在所述第二绝缘层的第二端下方的一部分以形成底切结构。