[发明专利]硅晶面依赖的纳米结构晶体管及制备方法

权利要求书

1.一种基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于，

包括：

一硅衬底；

一氧化物绝缘层制作在硅衬底上；

一硅晶面依赖的纳米结构，制作在氧化物绝缘层上；

一源区和一漏区的硅电导台面，均制作在氧化物绝缘层上，分别位于硅晶面依赖的纳米结构的两端并与硅晶面依赖的纳米结构两端连接，该硅晶面依赖的纳米结构和源区、漏区的硅电导台面形成一源区和漏区宽以及纳米结构窄的工字形结构

一氧化物薄层包裹在源区、漏区硅电导台面和硅晶面依赖的纳米结构的表面；

一栅极导电条，包裹在硅晶面依赖的纳米结构的氧化物薄层上，并垂直于硅晶面依赖的纳米结构；

一源极和漏极分别制作在源区和漏区硅电导台面上；

一栅极制作在栅极导电条上。

2.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于，其中所述氧化物绝缘层制作在硅衬底的(100)表面，所述的硅晶面依赖的纳米结构为从沿外延生长方向的一截面上看硅{100}晶面和硅{111}晶面相接围成等腰梯形截面或等腰三角形截面的硅纳米线结构。

3.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于，其中所述的制作在氧化物绝缘层上的源区、漏区硅电导台面，与硅晶面依赖的纳米结构为同一掺杂类型，或者不同掺杂类型。

4.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于，其中硅晶面依赖的纳米结构以表面覆盖的氧化物薄层和绝缘层上硅的埋氧层为干法刻蚀和各向异性化学腐蚀的保护层。

5.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于硅晶面依赖的纳米结构的截面包括以下情况：

等腰梯形；等腰三角形；上底相连的两个等腰梯形；顶点相连的两个等腰三角形；顶点分离的两个等腰三角形。

6.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于，其中所述的氧化物薄膜层采用的材料为SiO₂，也可以采用以下材料作为绝缘介质层：氮氧化物、HfO₂、Si₃N₄、ZrO₂、Ta₂O₅、BST或PZT等。

7.根据权利要求6所述的基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于，其中所述的栅极导电条的材料包含以下一种或多种：

多晶硅、多晶硅/锗、金属和金属化合物。

8.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管，其特征在于，其中所述的源区和漏区的金属电极为退火的Ni\Al合金材料，栅电极为多晶硅或金属Ti\Al。

9.一种基于绝缘层上硅衬底的硅晶面依赖的纳米结构晶体管的制备方法，包括如下步骤：

取一(100)表面的SOI基片；

在该SOI基片的顶硅薄层上淀积SiO₂掩膜层后，注入N型或P型杂质，热退火处理；

在该SOI基片上淀积的SiO₂层上制作出源区台面、漏区台面和纳米线的掩模图形；

通过各向异性化学腐蚀，获得硅晶面依赖的纳米结构，使得硅{100}晶面和硅{111}晶面相接围成等腰梯形截面或等腰三角形截面的硅纳米线结构；

将硅晶面依赖的纳米结构表面和源区、漏区硅电导台面表面覆盖的SiO₂掩膜层去除，经热氧化形成SiO₂包裹层；

淀积导电材料，制作出垂直于硅晶面依赖的纳米结构的栅极导电条；

在源区硅电导台面、漏区硅电导台面和栅极导电条上分别制作源电极、漏电极和栅电极，完成器件的制备。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括经过干法刻蚀，将掩模图形转移到SOI顶层硅上。