[发明专利]纳米真空场效应电子管及其形成方法

权利要求书

1.一种纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底，所述衬底表面形成有绝缘层和位于所述绝缘层表面的牺牲层；

刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层内形成牺牲线和连接所述牺牲线两端的源漏牺牲层，暴露出部分绝缘层的表面；

在所述绝缘层内形成位于所述牺牲线下方的凹槽，所述凹槽使牺牲线悬空；

在所述牺牲线表面形成厚度均匀的介质层；

在所述凹槽内形成金属层，所述金属层填充满凹槽并覆盖所述牺牲线和所述牺牲线表面的介质层，并且所述金属层暴露出源漏牺牲层的表面；

去除所述源漏牺牲层，暴露出金属层的部分侧壁、牺牲线的两端侧壁以及所述介质层的两端侧壁；

去除所述牺牲线，形成通孔；

在所述金属层表面形成隔离层；

在所述金属层两侧的绝缘层表面形成源极和漏极，所述源极和漏极将所述通孔两端密封。

2.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括：Si、Al、Cr、Mo、W、Fe、Co、Cu、Ga、In或Ti。

3.根据权利要求2所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，对所述牺牲线进行退火处理，所述退火温度为800℃～1200℃，时间为1min～120min，使牺牲线的横截面呈圆形。

4.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料为晶面为（100）的单晶硅。

5.根据权利要求4所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，还包括：在所述牺牲线表面进行选择性外延，使所述牺牲线的横截面呈八边形。

6.根据权利要求5所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述选择性外延的材料为Si或SiGe。

7.根据权利要求5所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，对所述横截面为八边形的牺牲线表面交替进行氧化和刻蚀处理，使所述牺牲线的横截面呈圆形。

8.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述牺牲线的剖面形状为长方形、八边形或圆形。

9.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为氧化硅或氮氧化硅。

10.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述牺牲线的长度为2nm～100nm.

11.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，采用氧化工艺、氮化工艺或原子层沉积工艺形成所述介质层。

12.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述介质层的材料为氧化硅、氮氧化硅、氧化铝或氮化铝。

13.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，采用氧化工艺、氮化工艺或原子层沉积工艺形成所述隔离层。

14.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述隔离层的材料为氧化铝或氮化铝。

15.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述源极和漏极的材料为亲和势小于100kJ·mol/L的材料。

16.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，所述源极和漏极的材料包括：Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Co、Pd、Cu、Al、Ga、In、Ti、TiN、TaN、金刚石中的一种或几种。

17.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，形成所述源极和漏极之后，所述通孔内的压强为0.1托～50托。

18.根据权利要求1所述的纳米真空场效应电子管的形成方法，其特征在于，还包括，形成源极和漏极之后进行退火处理，使所述源极和漏极位于通孔两端的侧壁表面呈圆弧形。