[发明专利]一种基于双栅极单电子晶体管的电子生物传感器及制备方法

摘要

一种双栅极单电子晶体管生物传感器，结构如下，包括SOI绝缘衬底（1）﹑衬底上为硅量子点层（2）﹑介质层（3）﹑源极（4）﹑漏极（5）﹑侧栅极（6）﹑顶栅（7），顶栅包括功能薄膜的样品容器（8）；绝缘衬底（1）上的顶层硅是经过处理减薄到80±20nm左右制备源极﹑漏极﹑侧栅极﹑顶栅；所述的硅量子点沟道层是刻蚀方式在衬底上；硅量子点层上的所述的源极﹑漏极﹑侧栅极通过微加工方法在顶层硅上刻蚀出丁字型且三个极均留有间隙；单电子晶体管上生长出一层Al₂O₃的高K介质层，所述的顶栅(7)是通过模板在高介质层上面制作一个顶栅。

主权项

1.一种双栅极单电子晶体管生物传感器，其特征在于，所述生物传感器结构如下，包括绝缘衬底上的硅SOI绝缘衬底（1），绝缘衬底上为硅量子点沟道层（2）﹑介质层（3）﹑源极（4）﹑漏极（5）﹑侧栅极（6）﹑顶栅（7），顶栅包括功能薄膜和样品容器（8）；绝缘衬底（1）上的顶层硅是经过处理减薄制备源极（4）﹑漏极（5）﹑侧栅极（6）﹑顶栅（7）；绝缘衬底上的硅SOI上部的顶层硅选取的是（100）的晶向；厚度为400nm，绝缘衬底上的硅SOI下部衬底为埋层氧化层BOX，埋层氧化层BOX厚度为380nm；然后在顶层硅使用P离子通过热扩散的方法进行掺杂，初始顶层硅的厚度是200nm，P表面注入浓度是1.6E14cm^‑2，52KEV，在1000℃氧化，时间控制在35分钟，使用HF漂去氧化硅，剩余顶层硅70nm，浓度在3E19cm^‑3 ，再进行紫外曝光，然后进行显影，把光刻胶作为掩膜，使用RIE反应离子刻蚀的方法制备出硅量子点沟道层（2），硅量子点沟道层（2）上以相同的RIE反应离子刻蚀得到包含源极、漏极、侧栅极的整体台面；完成之后再次进行紫外曝光、显影以及电子束热蒸发形成Ni/Au和剥离金属的标记图形制备源极（4）﹑漏极（5）﹑侧栅极（6）构成的单电子晶体管；所述的硅量子点沟道层（2）是刻蚀在衬底上，量子点的直径大小在10nm以内；硅量子点沟道层（2）上的所述的源极（4）﹑漏极（5）﹑侧栅极（6）通过微加工方法在顶层硅上刻蚀出丁字型且三个极均留有间隙；所述的介质层（3）通过原子沉积ALD的技术在源极（4）﹑漏极（5）﹑侧栅极（6）构成的单电子晶体管上生长出一层Al₂O₃ 的高K介质层，厚度在10‑40nm；所述的顶栅(7)是通过模板在高介质层上面制作一个顶栅。