[发明专利]一种基于纳米线的立式环栅晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米线的立式环栅晶体管，自下而上分别包括衬底（201）、源电极（203）、本征或低掺杂纳米线（202）、栅介质（205）、栅电极（206）、低阻纳米线（207）、漏电极（210）以及第一隔离层（204）、第二隔离层（208）和第三隔离层（209），

所述源电极（203）在衬底（201）上；

所述晶体管的导电沟道是垂直于所述衬底（201）的本征或低掺杂纳米线（202）；

所述源电极（203）包围所述本征或低掺杂纳米线（202）的底端，在所述栅介质（205）和所述源电极（203）间有一第一隔离层（204）；

所述栅介质（205）上面为栅电极（206），所述栅电极（206）以及栅介质（205）包围所述本征或低掺杂纳米线（202）另一端，所述栅电极（206）以及栅介质（205）上有一第二隔离层（208）；

所述第二隔离层（208）上为低阻纳米线（207），所述低阻纳米线（207）与所述本征或低掺杂纳米线（202）无缝隙连接，并被一第三隔离层（209）所包围；

所述第三隔离层（209）上为漏电极（210），所述漏电极（210）包围所述低阻纳米线（207）的上端。

2.如权利要求1所述的基于纳米线的立式环栅晶体管，其特征在于，所述栅介质（205）在所述本征或低掺杂纳米线（202）和栅电极（206）之间，所述栅电极（206）在外围与栅介质（205）无缝隙连接；所述源电极（203）和栅介质（205）在所述本征或低掺杂纳米线（202）侧壁无缝隙连接。

3.如权利要求1-2任意一项所述的基于纳米线的立式环栅晶体管，其特征在于，所述衬底（201）为单晶硅或覆盖有氧化硅的单晶硅；所述源电极（203）、栅电极（206）和漏电极（210）都为金属电极，其制备方法都为热蒸发镀膜、电子束镀膜或者溅射；所述栅介质（205）为高介电常数材料，其相对于真空的介电常数量值大于6；；所述的第一隔离层（204）、第二隔离层（208）和第三隔离层（209）选用低介电常数材料，其相对于真空的介电常数量值小于4。

4.如权利要求1-2任意一项所述的基于纳米线的立式环栅晶体管，其特征在于，所述本征或低掺杂纳米线（202）包括以下材料的任意一种：Ⅲ-Ⅴ族材料、Ⅲ-Ⅴ族材料的二元化合物、Ⅲ-Ⅴ族材料的三元化合物以及Ⅲ-Ⅴ族材料的四元化合物。

5.如权利要求1-2任意一项所述的基于纳米线的立式环栅晶体管，其特征在于，所述低阻纳米线（207）由下列两种方法的任意一种获得：

对本征或低掺杂纳米线进行重掺杂，包括Ⅲ-Ⅴ族材料及其二元化合物、三元化合物和四元化合物中的一种或者多种；

或者将本征或低掺杂纳米线与金属形成合金材料，包含Ⅲ-Ⅴ族元素和金属元素。

6.一种基于纳米线的立式环栅晶体管制备方法，其步骤包括：

1）在衬底层生长或者刻蚀出垂直于衬底的本征纳米线或低掺杂纳米线，然后定义出源电极区，接着制备金属电极并剥离；

2）制备第一隔离层后腐蚀掉第一隔离层以上包裹纳米线的金属；

3）在所述第一隔离层上生长栅介质，并定义出栅电极区，然后制备金属电极并剥离；

4）制备第二层隔离层后腐蚀掉第二隔离层以上包裹纳米线和栅介质的金属；

5）对所述第二隔离层以上的纳米线进行重掺杂制备低阻纳米线；

6）制备第三隔离层，然后定义出漏电极区，接着制备金属电极并剥离。

7.一种基于纳米线的立式环栅晶体管制备方法，其步骤包括：

1）在衬底层生长或者刻蚀出垂直于衬底的本征纳米线或低掺杂纳米线，然后定义出源电极区，接着制备金属电极并剥离；

2）制备第一隔离层后腐蚀掉第一隔离层以上包裹纳米线的金属；

3）在所述第一隔离层上生长栅介质，并定义出栅电极区，然后制备金属电极并剥离；

4）制备第二层隔离层后腐蚀掉第二隔离层以上包裹纳米线和栅介质的金属；

5）在所述第二层上制备第三隔离层，然后定义出漏电极区，接着制备金属电极并剥离；

6）进行退火处理，使漏极金属扩散到第二隔离层以上部分的纳米线中并形成合金。