[发明专利]基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管及制备方法

权利要求书

1.一种基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管，包括：

一SOI衬底，其顶层硅上开有一凹槽；

一源区、一漏区和多根硅纳米线，该多根硅纳米线位于SOI衬底的顶层硅上的凹槽内，交替连接该源区和漏区并形成叉指结构，该源区、漏区和多根硅纳米线形成在SOI衬底上；

多根III-V族纳米线，该多根III-V族纳米线桥接在多根硅纳米线的侧壁硅晶面上；

一SiO₂缓冲层，该SiO₂缓冲层制作于该源区、漏区与多根硅纳米线的表面；

一绝缘介质层，该绝缘介质层制作于该多根III-V族纳米线和该SiO₂缓冲层的表面，并完全包裹住该多根III-V族纳米线；

一源电极，该源电极制作于该源区的上面；

一漏电极，该漏电极制作于该漏区的上面；以及

一栅电极，该栅电极制作于该多根硅纳米线和多根III-V族纳米线上，包裹住该多根硅纳米线和多根III-V族纳米线。

2.根据权利要求1所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管，其中SOI衬底的顶层硅为(110)晶面，厚度为88nm。

3.根据权利要求1所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管，其中SiO₂缓冲层的厚度为17-20nm。

4.根据权利要求1所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管，其中该源区、漏区和多根硅纳米线是N型掺杂，掺杂浓度为10¹⁸-10¹⁹cm^-3。

5.根据权利要求1所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管，其中该绝缘介质层的材料为Al₂O₃、氮氧化物、HfO₂、Si₃N₄、ZrO₂、Ta₂O₅、BST或PZT。

6.一种基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管的制备方法，包括：

步骤1：选取未掺杂(110)表面SOI衬底，通过热氧化，在SOI衬底的顶层硅上生成SiO₂缓冲层；

步骤2：从SOI衬底的顶层硅表面采用离子注入方式对SOI衬底进行掺杂，掺杂类型为N型；

步骤3：快速热退火激活掺杂原子；

步骤4：通过电子束直写曝光和二氧化硅刻蚀，在SiO₂缓冲层上形成一叉指结构；

步骤5：去除叉指结构的SOI衬底顶层硅，使叉指结构的深度到达SOI衬底埋氧层的表面，在叉指结构的周围形成多根硅纳米线和与多根硅纳米线交替连接的源区以及漏区；

步骤6：通过金属氧化物化学气相沉积技术在多根硅纳米线的侧壁硅晶面上横向生长出多根III-V族纳米线，并实现异质桥接；

步骤7：对桥接的多根III-V族纳米线进行表面钝化处理；

步骤8：通过原子层沉积技术在源区、漏区、多根硅纳米线和多根III-V族纳米线的表面生长绝缘介质层；

步骤9：在源区、漏区和多根硅纳米线以及多根III-V族纳米线上分别制作源电极、漏电极和栅电极，该栅电极包裹住该多根硅纳米线和多根III-V族纳米线，完成器件的制备。

7.根据权利要求6所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管的制备方法，其中SOI衬底的顶层硅为(110)晶面，厚度为88nm，所述对SOI衬底进行掺杂，掺杂浓度为10¹⁸-10¹⁹cm^-3，离子注入结深为17-100nm。

8.根据权利要求6所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管的制备方法，其中SiO₂缓冲层的厚度为17-20nm。

9.根据权利要求6所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管的制备方法，其中所述表面钝化所用的溶液为(NH₄)₂S溶液。

10.根据权利要求6所述的基于SOI衬底的横向纳米线叉指结构晶体管的制备方法，其中所述绝缘介质层的材料为Al₂O₃、氮氧化物、HfO₂、Si₃N₄、ZrO₂、Ta₂O₅、BST或PZT。