[发明专利]杂质原子阵列晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述杂质原子阵列晶体管包括：

SOI基片，包括硅衬底、氧化物绝缘层以及顶层硅，由所述顶层硅形成源区硅电导台面、漏区硅电导台面和V槽型多晶硅纳米晶阵列硅纳米线，其中：所述V槽型多晶硅纳米晶阵列硅纳米线连接所述源区硅电导台面和漏区硅电导台面，所述V槽型多晶硅纳米晶阵列硅纳米线具有阵列的多个V型凹槽，每个所述V型凹槽内形成单个杂质原子掺杂的多晶硅纳米晶；

氧化物包裹层，形成于所述源区硅电导台面、漏区硅电导台面和V槽型多晶硅纳米晶阵列硅纳米线表面；以及

多晶硅栅条，形成于所述氧化物包裹层上对应于所述多个V型凹槽的区域，并沿与所述V槽型多晶硅纳米晶阵列硅纳米线的延展方向相垂直的方向，延伸至所述V槽型多晶硅纳米晶阵列硅纳米线的两侧。

2.如权利要求1所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述SOI基片中，所述顶层硅为硅(100)晶面，所述V型凹槽由硅(111)晶面形成。

3.如权利要求1所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述V型凹槽的深度为30～80nm，数量为3～20个。

4.如权利要求1所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述源区硅电导台面、漏区硅电导台面和V槽型多晶硅纳米晶阵列硅纳米线的掺杂原子的类型包括N型或P型，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～1×10²¹cm^-3。

5.如权利要求4所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述多晶硅栅条的掺杂原子的类型包括P型或N型，掺杂浓度为10²¹～10²³cm^-3。

6.如权利要求1所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述杂质原子阵列晶体管还包括：

源电极，形成于所述源区硅电导台面对应的氧化物包裹层上；

漏电极，形成于所述漏区硅电导台面对应的氧化物包裹层上；以及

栅电极，形成于所述多晶硅栅条上。

7.如权利要求6所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述氧化物包裹层的材料包括SiO₂、氮氧化物、HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、Si₃N₄、钛酸锶钡或锆钛酸铅压电陶瓷。

8.如权利要求7所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述漏电极和源电极的材料包括退火的Ni/Al合金。

9.如权利要求7所述的杂质原子阵列晶体管，其特征在于，所述栅电极的材料包括多晶硅或金属Ti/Al。