[发明专利]III‑V族化合物横向纳米线结构，纳米线晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种III-V族化合物横向纳米线结构，其特征在于，包括：

p型SOI衬底，p型SOI衬底的最上层为顶层硅，该顶层硅形成的多级平行的硅亚微米线；以及

桥连在相邻两硅亚微米线之间的III-V族化合物纳米线。

2.根据权利要求1所述的III-V族化合物横向纳米线结构，其特征在于，所述p型SOI衬底最上层的顶层硅的晶面为(110)。

3.根据权利要求1所述的III-V族化合物横向纳米线结构，其特征在于，所述多级平行的硅亚微米线中每根硅亚微米线宽度为200nm～400nm，其间隔为50nm～300nm，且每根硅亚微米线的长边侧壁晶面为(111)。

4.根据权利要求1所述的III-V族化合物横向纳米线结构，其特征在于，所述III-V族化合物纳米线的长度为50nm～300nm，呈现横向外延生长模式，生长晶向为

5.一种制备权利要求1所述III-V族化合物横向纳米线结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用光刻技术在p型SOI衬底最上方的顶层硅上面形成多级平行的硅亚微米线；

在所述多级平行的硅亚微米线之间采用MOCVD技术外延生长III-V族化合物纳米线。

6.一种晶体管，其特征在于，包括：

权利要求1所述的III-V族化合物横向纳米线结构；

源区，在所述多级平行的硅亚微米线的一侧，上方对应有源电极窗口与源电极；

漏区，在所述多级平行的硅亚微米线的另一侧，上方对应有漏电极窗口与漏电极；

所述III-V族化合物纳米线连接了所述源区与漏区，且所述多级平行的硅亚微米线与所述源区和漏区的内侧边缘平行；

绝缘介质层，分布于源区和漏区上方，在绝缘介质层中间分布源电极窗口及漏电极窗口，保证其上方的源电极与源区直接接触，漏电极与漏区直接接触；

栅介质层，覆盖于所述III-V族化合物纳米线上方，在所述栅介质层的上方完全覆盖有栅电极。

7.根据权利要求6所述的晶体管，其特征在于，所述栅介质层的材料选用Al₂O₃、HfO₂、Si₃N₄、ZrO₂或Ta₂O₅。

8.根据权利要求6所述的晶体管，其特征在于，所述栅介质层的厚度为5nm～20nm。

9.根据权利要求6所述的晶体管，其特征在于，所述绝缘介质层选用5nm～20nm的SiO₂。

10.根据权利要求6所述的晶体管，其特征在于，所述源电极、漏电极与栅电极的制备材料为金、铝或多晶硅。

11.一种制备权利要求6所述晶体管的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

在p型SOI衬底最上方的顶层硅上面生长一层绝缘介质层作为掩膜；

对所述p型SOI衬底最上方的顶层硅表面20nm～100nm范围内进行高能磷离子注入，形成n型掺杂，掺杂浓度为10¹⁸cm^-3～10¹⁹cm^-3；

对所述p型SOI衬底最上方的顶层硅采用光刻技术中甩胶、曝光、显影、定影以及刻蚀等步骤制备出多级平行的硅亚微米线、源区与漏区；

在所述多级平行的硅亚微米线之间采用MOCVD技术外延生长III-V族化合物纳米线，桥连源区与漏区；

先后采用稀HF和(NH₄)₂S溶液对所述III-V族化合物纳米线进行表面处理；

采用原子层沉积技术在所述III-V族化合物纳米线的表面上沉积栅介质层；

对覆盖于源区和漏区上方的绝缘介质层进行光刻，分别形成源区电极窗口和漏区电极窗口；

在栅介质层的上方沉积栅电极，并在源电极窗口与漏电极窗口的上方分别沉积源电极和漏电极。

12.根据权利要求11所述的制备晶体管的方法，其特征在于，所述在栅介质层的上方沉积栅电极的制备步骤中，栅电极以电子束蒸发的方式完全包裹于栅介质层外。