[发明专利]一种垂直晶体管及制造方法

权利要求书

1.一种垂直晶体管，包括源极、栅极、漏极和沟道，其特征在于，所述源极和所述漏极沿垂直方向间隔设置；所述源极和所述漏极之间设置有夹层结构；所述夹层结构包括栅极、与所述栅极下表面贴合连接的第一绝缘层和与所述栅极上表面贴合连接的第二绝缘层，所述栅极由石墨烯材料制成；所述沟道包括分别与所述漏极和所述源极相连接的第一端和第二端，以及与所述夹层结构的侧壁相对应的中间部；所述沟道的中间部与所述夹层结构的侧壁之间设置有栅介质层。

2.根据权利要求1所述的垂直晶体管，其特征在于，所述漏极位于所述源极上方；所述源极沿水平方向设置有与所述漏极相错开的连接部；所述沟道呈阶梯形设置，所述沟道的第一端设置在所述漏极的上表面，所述沟道的第二端设置在所述连接部的上表面，所述沟道的中间部设置在所述夹层结构的一侧，所述沟道的中间部与所述夹层结构的侧壁之间设置有栅介质层。

3.根据权利要求1所述的垂直晶体管，其特征在于，所述漏极位于所述源极上方，所述夹层结构设置有垂直贯穿的第一通槽，所述第一通槽内设置有所述沟道，所述沟道为实心柱状结构，所述沟道的外侧壁与所述第一通槽的内侧壁之间设置有所述栅介质层。

4.根据权利要求1所述的垂直晶体管，其特征在于，所述漏极位于所述源极上方，所述沟道设置有垂直贯穿的第二通槽；所述第二通槽内设置有所述夹层结构，所述夹层结构为实心柱状结构，所述夹层结构的外侧壁与所述第二通槽的内侧壁之间设置有所述栅介质层。

5.根据权利要求1所述的垂直晶体管，其特征在于，所述沟道由IGZO制成。

6.根据权利要求1所述的垂直晶体管，其特征在于，所述源极和所述漏极均设置为由钛层和金层组成的双层结构。

7.一种垂直晶体管的制造方法，其特征在于，包括：

在衬底上进行光刻、电子束蒸发源极材料并进行剥离以形成源极；

在所述源极上原子层沉积第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上湿法转移石墨烯并图形化以形成栅极；

在所述栅极上原子层沉积第二绝缘层，以形成夹层结构；

在所述夹层结构的基础上形成漏极、沟道、和栅介质层；所述源极和所述漏极沿垂直方向间隔设置，所述沟道包括分别与所述漏极和所述源极相连接的第一端和第二端，以及与所述夹层结构的侧壁相对应的中间部；所述沟道的中间部与所述夹层结构的侧壁之间设置有所述栅介质层。

8.根据权利要求7所述的垂直晶体管的制造方法，其特征在于，所述沟道呈阶梯形设置，所述沟道的中间部设置在所述夹层结构的一侧，所述在所述夹层结构的基础上形成漏极、沟道、和栅介质层，具体包括：

在所述第二绝缘层上进行光刻、电子束蒸发漏极材料并进行剥离以形成所述漏极；

对所述夹层结构进行刻蚀，以使所述源极形成与所述漏极在水平方向上相错开的连接部；

在所述连接部的上表面、所述夹层结构和所述漏极的边侧原子层积栅介质层材料并刻蚀以形成所述栅介质层；

在所述连接部的上表面、所述栅介质层的边侧，以及所述漏极的上表面生长沟道材料并图形化以形成所述沟道。

9.根据权利要求7所述的垂直晶体管的制造方法，其特征在于，所述夹层结构设置有垂直贯穿的第一通槽，所述第一通槽内设置有所述沟道；所述在所述夹层结构的基础上形成漏极、沟道、和栅介质层，具体包括：

在所述夹层结构上刻蚀出所述第一通槽；

在所述第一通槽内部、所述源极的上表面原子层沉积栅介质材料并刻蚀以形成所述栅介质层，所述栅介质层为环形结构；

在所述栅介质层内部、所述源极的上表面磁控溅射沟道材料以形成所述沟道；

在所述沟道的上表面光刻并电子束蒸发漏极材料以形成所述漏极。

10.根据权利要求7所述的垂直晶体管的制造方法，其特征在于，所述沟道设置有垂直贯穿的第二通槽，所述第二通槽内设置有所述夹层结构；所述在所述夹层结构的基础上形成漏极、沟道、和栅介质层，具体包括：

对所述夹层结构进行刻蚀，以使所述源极形成沿水平方向向所述夹层结构外周延伸的空余区；

在所述空余区上表面、所述夹层结构的外周原子层沉积栅介质材料以形成所述栅介质层；

在所述空余区上表面、所述栅介质层的外周原子层积沟道材料以形成所述沟道；

在所述沟道上表面进行光刻、电子束蒸发漏极材料并剥离以形成所述漏极。