專利名稱：具有線源極和線漏極的晶體管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及場效應晶體管領域。 更確切地，本發(fā)明涉及一種場效應晶體管，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體材料，柵極和絕緣體每個都包圍由源極、漏極和半導體材料構成的組件，絕緣體設置在柵極和所述組件之間。 晶體管的設計，特別是尋求最小化時，要考慮不同的標準，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當優(yōu)選地精確而不昂貴。 平面場效應晶體管的性能特別取決于連接晶體管的漏極和源極的導電溝道的幾何形狀。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度L以增大漏極與源極之間的場效應E，而無須在漏極和源極之間施加過大的電勢VDS (E = VDS/L)。 此外，有可能出現(xiàn)與晶體管幾何形狀相關的不期望的效應，如邊緣效應，并降低晶體管的性能。 為滿足這些要求，文獻US 2005/0253134提出了一種具有圓柱形結構的"低柵極"晶體管，該圓柱形結構提供了較好的寬長比(W/L)并減弱了邊緣效應。更確切地，根據(jù)一種可替代的現(xiàn)有技術，晶體管基于其上沉積有半導體層的光纖，光纖芯部是空的。漏極和源極關于光纖軸線對稱地實現(xiàn)在半導體層的內(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外周面上沉積形成柵極的層。 雖然現(xiàn)有技術的解決方案能夠通過利用晶體管沿光纖的長度而提供較好的寬長比，但該解決方案需要復雜而昂貴的制造工藝。 在本文中，本發(fā)明提出了一種場效應晶體管，這種場效應晶體管具有與現(xiàn)有技術所提出的結構不同的結構，并且其能夠以更加直接和更便宜的制造工藝來實現(xiàn)。 本發(fā)明的目的在于提供一種場效應晶體管，該場效應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體材料，柵極和絕緣體層每個都包圍由源極、漏極和半導體材料所構成的組件，絕緣體層設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置且彼此不相連接的第一和第二電導體構成，半導體材料層包圍第一和第二電導體的整個周界以及它們的至少一部分長度。
換句話說，兩個涂覆有半導體的電導體分別構成晶體管的漏極和源極。這兩個電導體設置成彼此平行，間隔開導電溝道的長度。該組件嵌入到絕緣體中，構成柵極的導體包圍該絕緣體。 在該構造中，由位于兩個導體之間的半導體的厚度所限定的晶體管的長度更加穩(wěn)
背景技術：
發(fā)明內(nèi)容定并且可以非常纖細。 有利地，晶體管的長度等于半導體層的厚度；該長度例如在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體的長度。 根據(jù)一個實施方式，第一和第二導體呈圓柱形形狀，且柵極也可以是圓柱形導體。
該線或圓柱形結構的優(yōu)勢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，而在平面結構中，僅在與源極和漏極相對的表面之間的區(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，并降低了溝道中的干擾，從而使溝道中具有連續(xù)性和電學均一性。 另外，為了借助柵極電壓Ve獲得對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)點將變得更加明顯，在附圖中 圖1是根據(jù)一個本發(fā)明實施方式的構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)一個本發(fā)明實施方式的晶體管的橫剖圖；以及
圖4是將本發(fā)明晶體管結合到紡織結構中的示意圖。
具體實施例方式
參照圖1至3，根據(jù)一個本發(fā)明實施方式的場效應晶體管包括
第一電導體，其構成晶體管的漏極3，
第二電導體，其構成晶體管的源極4， 漏極3和源極4可以由基于金屬或?qū)щ姴牧系木€構成，例如直徑為50微米的銀線。 晶體管還包括半導體層50，該半導體層具有10納米到1微米之間的有利厚度，包圍第一和第二導體的整個周界和至少一部分長度，第一和第二導體平行且不相連接。半導體層是有機型，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以及半導體層50構成的組件；金屬層構成晶體管的柵極l，包圍絕緣體層2。然而，如果絕緣體的電強度非常高，則其厚度可以更小。 絕緣體層可以由有機材料制成，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)該構造，當晶體管在使用狀態(tài)時，產(chǎn)生晶體管的導電溝道5，該導電溝道由位于第一和第二導體之間的半導體層構成，其長度L由位于兩個導體之間的半導體層的厚度所限定，而其寬度W基本等于第一導體或第二導體的長度。所以，能夠利用電導體的長度以及利用半導體層的厚度來獲得較好的W/L比(寬度W較大而長度L較小)。
還應該進一步考慮漏極的圓形形狀事實上，由于該特殊形狀，溝道的寬度大于 W，因為在漏極的整個周界而不只在與源極相對的部分中收集電荷。 這樣實現(xiàn)的晶體管的線或圓柱形結構具有以下優(yōu)勢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，所以該溝道電學受限而且不 會受到寄生效應——如邊緣效應——的干擾。此外，由于漏極和源極沒有突出部，如突角， 所以使得邊緣效應進一步最小化。 本發(fā)明提出的晶體管不需要使用復雜而昂貴的微電子制造工藝，例如使用潔凈室 和光刻工藝。事實上，本發(fā)明的晶體管可以通過使用例如源于紡織領域的制造工藝而以低 成本制造，因為能夠通過印刷工藝，如接觸印刷或噴墨印刷，或通過旋轉涂覆而沉積所使用 的有機材料，如聚合物。 此外，其構造使其便于與相同類型的其它晶體管互連。為此，僅需要將導體之一伸 長并將它們連接在一起，如圖4所示。 為此，漏極3的線在結構的一側伸長，并通過單個導線13彼此連接?？梢酝瞥?，源 極4的線在結構的另一側伸長，并通過單個導線14彼此連接。引用標記15用于表示分散 設置在兩個相鄰的絕緣體之間的絕緣體線。由此可以看到本發(fā)明的晶體管結合在紡織結構 中，示出了 "被動"光纖和"主動"光纖。 因此，本發(fā)明的晶體管可以用于非常低成本的場合，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。
權利要求
一種場效應晶體管，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)的半導體材料(50)，所述柵極(1)和所述絕緣體層(2)每個都包圍由所述源極(4)、所述漏極(3)和所述半導體材料所構成的組件，所述絕緣體層(2)設置在所述柵極(1)和所述組件之間，其中，所述漏極(3)和所述源極(4)分別由第一電導體和第二電導體構成，所述第一電導體和第二電導體以平行方式設置且彼此不相連接，所述半導體材料層(50)包圍所述第一電導體和第二電導體的整個周界以及它們的至少一部分長度。
2. 如權利要求l所述的場效應晶體管，其中，所述場效應晶體管的長度(L)等于所述半 導體層(50)的厚度。
3. 如權利要求1和2中的一項所述的場效應晶體管，其中，所述場效應晶體管的長度 (L)在IO納米到l微米之間。
4. 如權利要求1至3中的一項所述的場效應晶體管，其中，所述場效應晶體管的寬度 (W)等于所述第一導體或第二導體的長度。
5. 如權利要求1至4中的一項所述的場效應晶體管，其中，所述第一導體和第二導體呈 圓柱形形狀。
6. 如權利要求1至5中的一項所述的場效應晶體管，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。一種場效應晶體管，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)的半導體材料(50)，所述柵極(1)和所述絕緣體層(2)每個都包圍由所述源極(4)、所述漏極(3)以及所述半導體材料所構成的組件，所述絕緣體層(2)設置在所述柵極(1)和所述組件之間。所述漏極(3)和所述源極(4)分別由第一電導體和第二電導體構成，所述第一電導體和第二電導體以平行方式設置且彼此不相連接，所述半導體材料(50)層包圍所述第一電導體和第二電導體的整個周界以及它們的至少一部分長度。
文檔編號H01L29/417GK101783365SQ20091022570
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權日2009年1月15日
發(fā)明者穆罕默德·本瓦迪赫 申請人:原子能委員會