專利名稱：具有線源極和線漏極的晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及場(chǎng)效應(yīng)晶體管領(lǐng)域。 更確切地，本發(fā)明涉及一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其至少包括柵極、絕緣體、漏極、源極，將源極與漏極分離的半導(dǎo)體材料，柵極和絕緣體每個(gè)都包圍由源極、漏極和半導(dǎo)體材料構(gòu)成的組件，絕緣體設(shè)置在柵極和所述組件之間。 晶體管的設(shè)計(jì)，特別是尋求最小化時(shí)，要考慮不同的標(biāo)準(zhǔn)，特別是所需的性能以及所使用的制造工藝。 用于制造晶體管的工藝應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地精確而不昂貴。 平面場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能特別取決于連接晶體管的漏極和源極的導(dǎo)電溝道的幾何形狀。例如，以ID表示的漏極電流特別取決于溝道寬W與溝道長(zhǎng)L之比(W/L)。獲得較好的漏極電流ID的解決方案包括例如減小溝道的長(zhǎng)度L以增大漏極與源極之間的場(chǎng)效應(yīng)E，而無(wú)須在漏極和源極之間施加過大的電勢(shì)VDS (E = VDS/L)。 此外，有可能出現(xiàn)與晶體管幾何形狀相關(guān)的不期望的效應(yīng)，如邊緣效應(yīng)，并降低晶體管的性能。 為滿足這些要求，文獻(xiàn)US 2005/0253134提出了一種具有圓柱形結(jié)構(gòu)的"低柵極"晶體管，該圓柱形結(jié)構(gòu)提供了較好的寬長(zhǎng)比(W/L)并減弱了邊緣效應(yīng)。更確切地，根據(jù)一種可替代的現(xiàn)有技術(shù)，晶體管基于其上沉積有半導(dǎo)體層的光纖，光纖芯部是空的。漏極和源極關(guān)于光纖軸線對(duì)稱地實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體層的內(nèi)周面上。如此形成的組件由絕緣層包圍，之后在所述絕緣體的整個(gè)外周面上沉積形成柵極的層。 雖然現(xiàn)有技術(shù)的解決方案能夠通過利用晶體管沿光纖的長(zhǎng)度而提供較好的寬長(zhǎng)比，但該解決方案需要復(fù)雜而昂貴的制造工藝。 在本文中，本發(fā)明提出了一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，這種場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有與現(xiàn)有技術(shù)所提出的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)，并且其能夠以更加直接和更便宜的制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明的目的在于提供一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管至少包括柵極、絕緣體層、漏極、源極、將源極連接到漏極的半導(dǎo)體材料，柵極和絕緣體層每個(gè)都包圍由源極、漏極和半導(dǎo)體材料所構(gòu)成的組件，絕緣體層設(shè)置在柵極和所述組件之間。 根據(jù)本發(fā)明，漏極和源極分別由以平行方式設(shè)置且彼此不相連接的第一和第二電導(dǎo)體構(gòu)成，半導(dǎo)體材料層包圍第一和第二電導(dǎo)體的整個(gè)周界以及它們的至少一部分長(zhǎng)度。
換句話說(shuō)，兩個(gè)涂覆有半導(dǎo)體的電導(dǎo)體分別構(gòu)成晶體管的漏極和源極。這兩個(gè)電導(dǎo)體設(shè)置成彼此平行，間隔開導(dǎo)電溝道的長(zhǎng)度。該組件嵌入到絕緣體中，構(gòu)成柵極的導(dǎo)體包圍該絕緣體。 在該構(gòu)造中，由位于兩個(gè)導(dǎo)體之間的半導(dǎo)體的厚度所限定的晶體管的長(zhǎng)度更加穩(wěn)
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容定并且可以非常纖細(xì)。 有利地，晶體管的長(zhǎng)度等于半導(dǎo)體層的厚度；該長(zhǎng)度例如在IO納米到l微米之間。
優(yōu)選地，晶體管的寬度等于第一或第二導(dǎo)體的長(zhǎng)度。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，第一和第二導(dǎo)體呈圓柱形形狀，且柵極也可以是圓柱形導(dǎo)體。
該線或圓柱形結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于提供用于接收更大電荷的表面，從而提供更好的電性能。具體地，將收集鄰近于漏極的所有電荷，而在平面結(jié)構(gòu)中，僅在與源極和漏極相對(duì)的表面之間的區(qū)域中的電荷被收集。 此外，由于源極平行于漏極而且漏極和源極沒有突出部分，所以限制了邊緣效應(yīng)，并降低了溝道中的干擾，從而使溝道中具有連續(xù)性和電學(xué)均一性。 另外，為了借助柵極電壓Ve獲得對(duì)溝道電荷的良好控制，絕緣體的電容C。x必須盡可能大，絕緣體的厚度E。x必須盡可能薄，并且構(gòu)成絕緣體的材料的介電常數(shù)e 。x必須盡可能大。例如，絕緣體的厚度可以大于100納米。


從以下參照附圖所進(jìn)行的描述中——這些描述是出于提供信息的目的而非以任
何方式限制，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，在附圖中 圖1是根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施方式的構(gòu)成晶體管的不同層的立體圖； 圖2是圖1的晶體管的分解圖； 圖3是根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施方式的晶體管的橫剖圖；以及
圖4是將本發(fā)明晶體管結(jié)合到紡織結(jié)構(gòu)中的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1至3，根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括
第一電導(dǎo)體，其構(gòu)成晶體管的漏極3，
第二電導(dǎo)體，其構(gòu)成晶體管的源極4， 漏極3和源極4可以由基于金屬或?qū)щ姴牧系木€構(gòu)成，例如直徑為50微米的銀線。 晶體管還包括半導(dǎo)體層50，該半導(dǎo)體層具有10納米到1微米之間的有利厚度，包圍第一和第二導(dǎo)體的整個(gè)周界和至少一部分長(zhǎng)度，第一和第二導(dǎo)體平行且不相連接。半導(dǎo)體層是有機(jī)型，如多晶聚合物，例如甲苯稀釋的改性并五苯。 晶體管還包括絕緣體層2以及金屬層，絕緣體層具有大于100納米的厚度，包圍由源極4、漏極3以及半導(dǎo)體層50構(gòu)成的組件；金屬層構(gòu)成晶體管的柵極l，包圍絕緣體層2。然而，如果絕緣體的電強(qiáng)度非常高，則其厚度可以更小。 絕緣體層可以由有機(jī)材料制成，如聚酰亞胺、聚苯乙烯、含氟聚合物、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、P匿A(聚甲基丙烯酸甲酯)等，且柵極l可以是基于金屬或?qū)щ姴牧系膱A柱形。
所以，根據(jù)該構(gòu)造，當(dāng)晶體管在使用狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生晶體管的導(dǎo)電溝道5，該導(dǎo)電溝道由位于第一和第二導(dǎo)體之間的半導(dǎo)體層構(gòu)成，其長(zhǎng)度L由位于兩個(gè)導(dǎo)體之間的半導(dǎo)體層的厚度所限定，而其寬度W基本等于第一導(dǎo)體或第二導(dǎo)體的長(zhǎng)度。所以，能夠利用電導(dǎo)體的長(zhǎng)度以及利用半導(dǎo)體層的厚度來(lái)獲得較好的W/L比(寬度W較大而長(zhǎng)度L較小)。
還應(yīng)該進(jìn)一步考慮漏極的圓形形狀事實(shí)上，由于該特殊形狀，溝道的寬度大于 W，因?yàn)樵诼O的整個(gè)周界而不只在與源極相對(duì)的部分中收集電荷。 這樣實(shí)現(xiàn)的晶體管的線或圓柱形結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì)提供用于接收更大電荷的表 面，從而提供更好的電性能。另外，由于漏極和源極是平行的，所以該溝道電學(xué)受限而且不 會(huì)受到寄生效應(yīng)——如邊緣效應(yīng)——的干擾。此外，由于漏極和源極沒有突出部，如突角， 所以使得邊緣效應(yīng)進(jìn)一步最小化。 本發(fā)明提出的晶體管不需要使用復(fù)雜而昂貴的微電子制造工藝，例如使用潔凈室 和光刻工藝。事實(shí)上，本發(fā)明的晶體管可以通過使用例如源于紡織領(lǐng)域的制造工藝而以低 成本制造，因?yàn)槟軌蛲ㄟ^印刷工藝，如接觸印刷或噴墨印刷，或通過旋轉(zhuǎn)涂覆而沉積所使用 的有機(jī)材料，如聚合物。 此外，其構(gòu)造使其便于與相同類型的其它晶體管互連。為此，僅需要將導(dǎo)體之一伸 長(zhǎng)并將它們連接在一起，如圖4所示。 為此，漏極3的線在結(jié)構(gòu)的一側(cè)伸長(zhǎng)，并通過單個(gè)導(dǎo)線13彼此連接?？梢酝瞥觯?極4的線在結(jié)構(gòu)的另一側(cè)伸長(zhǎng)，并通過單個(gè)導(dǎo)線14彼此連接。引用標(biāo)記15用于表示分散 設(shè)置在兩個(gè)相鄰的絕緣體之間的絕緣體線。由此可以看到本發(fā)明的晶體管結(jié)合在紡織結(jié)構(gòu) 中，示出了 "被動(dòng)"光纖和"主動(dòng)"光纖。 因此，本發(fā)明的晶體管可以用于非常低成本的場(chǎng)合，特別是用在如紡織工業(yè)中的 壽命周期短的柔性基體的大表面區(qū)域上。
權(quán)利要求
一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，至少包括柵極(1)、絕緣體層(2)、漏極(3)、源極(4)、將所述源極(4)連接到所述漏極(3)的半導(dǎo)體材料(50)，所述柵極(1)和所述絕緣體層(2)每個(gè)都包圍由所述源極(4)、所述漏極(3)和所述半導(dǎo)體材料所構(gòu)成的組件，所述絕緣體層(2)設(shè)置在所述柵極(1)和所述組件之間，其中，所述漏極(3)和所述源極(4)分別由第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體構(gòu)成，所述第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體以平行方式設(shè)置且彼此不相連接，所述半導(dǎo)體材料層(50)包圍所述第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體的整個(gè)周界以及它們的至少一部分長(zhǎng)度。
2. 如權(quán)利要求l所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的長(zhǎng)度(L)等于所述半 導(dǎo)體層(50)的厚度。
3. 如權(quán)利要求1和2中的一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的長(zhǎng)度 (L)在IO納米到l微米之間。
4. 如權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的寬度 (W)等于所述第一導(dǎo)體或第二導(dǎo)體的長(zhǎng)度。
5. 如權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體呈 圓柱形形狀。
6. 如權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述絕緣體層(2)的厚度大 于100納米。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有線源極和線漏極的晶體管。一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，至少包括柵極(1)、絕緣體層(2)、漏極(3)、源極(4)、將所述源極(4)連接到所述漏極(3)的半導(dǎo)體材料(50)，所述柵極(1)和所述絕緣體層(2)每個(gè)都包圍由所述源極(4)、所述漏極(3)以及所述半導(dǎo)體材料所構(gòu)成的組件，所述絕緣體層(2)設(shè)置在所述柵極(1)和所述組件之間。所述漏極(3)和所述源極(4)分別由第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體構(gòu)成，所述第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體以平行方式設(shè)置且彼此不相連接，所述半導(dǎo)體材料(50)層包圍所述第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體的整個(gè)周界以及它們的至少一部分長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)H01L29/417GK101783365SQ20091022570
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者穆罕默德·本瓦迪赫 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì)