[發明專利]真空溝道晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110864029.4
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113594004B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 母志強;劉強;俞文杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02;H01J9/18;H01J29/46;H01J29/48;H01J31/04;B82Y40/00
• 代理公司: 上海泰博知識產權代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

1.一種真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

在第一硅襯底上沉積氧化物層；

對所述氧化物層進行圖形化以形成圖形化區域，所述圖形化區域包括具有開口的空腔和自所述空腔底部貫穿所述氧化物層的溝槽，所述溝槽的底部暴露出所述第一硅襯底，所述溝槽的寬度小于所述空腔的寬度；

在所述溝槽內定位生長納米線，所述納米線自所述第一硅襯底朝所述空腔延伸并凸入于所述空腔；

在所述空腔的與所述第一硅襯底相對的一側使所述氧化物層與第二硅襯底鍵合以形成內含所述空腔的SOI襯底；

對所述第一硅襯底及所述氧化物層進行圖形化；和

分別在圖形化的所述第一硅襯底上形成漏極接觸，在所述第二硅襯底上形成源極接觸，以及在圖形化的所述氧化物層上形成柵極。

2.根據權利要求1所述的真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于：所述納米線是自所述第一硅襯底外延生長的硅納米線、鍺納米線或硅鍺納米線。

3.根據權利要求1所述的真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于：所述氧化物層是氧化硅層，在真空條件下使所述第二硅襯底與所述氧化硅層直接鍵合。

4.根據權利要求1所述的真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于：所述溝槽的寬度為5nm-100nm。

5.根據權利要求1所述的真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于：所述空腔的高度為20nm-500nm。

6.根據權利要求1或5所述的真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于：所述納米線的頂端與所述第二硅襯底之間的距離小于100nm。

7.根據權利要求1所述的真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于：所述制備方法進一步包括：在使所述氧化物層與所述第二硅襯底鍵合之后執行退火工藝，所述退火工藝的溫度為900℃-1200℃，時間為5-15小時。

8.根據權利要求1所述的真空溝道晶體管的制備方法，其特征在于：在對所述第一硅襯底進行圖形化之前，還包括對所述第一硅襯底進行減薄，減薄后的所述第一硅襯底的厚度為20nm-2μm。

9.一種真空溝道晶體管，其特征在于，所述真空溝道晶體管包括：

硅襯底，所述硅襯底中形成有源極，所述源極上形成有源極接觸；所述硅襯底上還形成有內含真空空腔的氧化物層，所述真空空腔由氧化物側壁、頂部和所述硅襯底的底部一同界定；

頂層硅，形成于所述氧化物層之上，所述頂層硅中形成有漏極，所述漏極上形成有漏極接觸，所述漏極還包括穿過所述氧化物層的頂部而進入所述真空空腔的納米線，所述納米線的頂端與所述源極之間形成真空溝道；和

柵極，形成在所述氧化物層上且位于所述真空溝道的一側，通過對所述柵極的電壓進行調制來調控所述納米線中的電子密度和電子發射的勢壘。

10.根據權利要求9所述的真空溝道晶體管，其特征在于：所述真空溝道的長度小于100nm。

11.根據權利要求9所述的真空溝道晶體管，其特征在于：所述納米線包括硅納米線、鍺納米線或硅鍺納米線。

12.根據權利要求9所述的真空溝道晶體管，其特征在于：所述納米線的線寬為5nm-100nm。