[发明专利]一种基于SOI量子线的单电子晶体管及其制作方法

权利要求书

1. 一种基于SOI量子线的单电子晶体管，包括：

基于SOI衬底量子线；

包裹在量子线上的两个金属栅；以及

一个金属侧栅三部分；

该单电子器件的隧道结是由包裹在SOI量子线上的金属栅和SOI量子线接触处的势垒受限形成，同时两个金属栅之间的SOI量子线部分构成库仑岛；

通过调节侧栅的电压来调节库仑岛的静电势，使得电子通过库仑岛。

2. 根据权利要求1所述的基于SOI量子线的单电子晶体管，其中，通过调节两个金属栅上的电压来形成不同的势垒，以得到不同的隧道结宽度。

3. 根据权利要求1所述的基于SOI量子线的单电子晶体管，其中，金属栅材料采用和硅的功函数差较大的Au。

4. 一种制备如权利要求1所述的基于SOI量子线的单电子晶体管结构的方法，其步骤如下：

(1)对SOI衬底的顶层硅进行离子注入及快速退火；

(2)涂敷电子抗蚀剂，采用电子束光刻在电子抗蚀剂中形成由源、漏、量子线图形；

(3)利用电子抗蚀剂掩蔽刻蚀SOI衬底的顶层硅，从而把电子抗蚀剂中的图形转移到顶层硅中；

(4)涂敷光学抗蚀剂、光刻，定义源、漏、栅电极的位置；

(5)蒸发金属电极材料；

(6)剥离金属、退火，形成欧姆电极；

(7)二次电子束套刻，形成栅图形；

(8)蒸发金属栅材料；

(9)剥离，形成金属栅。

5. 根据权利要求4所述的方法，其中，步骤2的电子抗蚀剂为负性电子抗蚀剂：SAL601、HSQ或Calixarene；或，

正性电子抗蚀剂：PMMA或ZEP520；

所述的电子束光刻采用JEOL JBX-5000LS电子束光刻系统。

6. 根据权利要求4所述的方法，其中，步骤3的刻蚀采用CCl₄、BCl₃、CHF₃、SF₆、或CF₂Cl₂气体；采用反应离子刻蚀、电感耦合等离子刻蚀、或电子回旋共振刻蚀方法。

7. 根据权利要求4所述的方法，其中，步骤4的光学抗蚀剂采用9912、9918或AZ5214。

8. 根据权利要求4所述的方法，其中，步骤5的金属电极材料采用140nmAl和20nmAu。

9. 根据权利要求4所述的方法，其中，步骤6的退火的条件为500-550℃，N₂中20分钟。

10. 根据权利要求4所述的方法，其中，步骤8的金属栅采用Au。