[发明专利]基于负电容的场效应晶体管、生物传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括底层硅、埋氧层以及顶层硅；

2)采用光刻工艺定义出沟道图形及连接于所述沟道图形两端的源区图形和漏区图形；

3)将所述沟道图形、源区图形以及漏区图形转移至所述顶层硅上，并向所述源区图形及所述漏区图形对应的位置进行性离子注入，以形成沟道区以及分别连接于所述沟道区两端的源区和漏区；

4)于所述沟道区的表面形成介质层；

5)于所述介质层表面形成导电层，于所述导电层表面形成铁电掺杂的铁电性材料层；

6)于所述源区表面制作源电极，于所述漏区表面制作漏电极，以及于所述底层硅远离所述埋氧层一侧的表面或所述沟道区周围显露的所述埋氧层上制作栅电极。

2.根据权利要求1所述的基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述铁电性材料层包括氧化铪层。

3.根据权利要求1所述的基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤5)中，采用原子层沉积工艺形成所述铁电性材料层。

4.根据权利要求1所述的基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤5)中，采用溅射及原子气相沉积工艺中的任意一种形成所述导电层；所述导电层的材料包括氮化钛；所述导电层的厚度介于10～60nm之间。

5.根据权利要求1所述的基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述顶层硅的厚度介于20～100nm之间；步骤3)中，形成的所述沟道区的宽度介于20～50nm之间。

6.根据权利要求1所述的基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述离子注入工艺中的注入离子类型包括N型注入离子或P型注入离子；进行所述离子注入工艺后，形成的所述源区的离子掺杂浓度介于1e¹⁹cm^-3～1e²¹cm^-3之间，形成的所述漏区的离子掺杂浓度介于1e¹⁹cm^-3～1e²¹cm^-3之间。

7.根据权利要求1所述的基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤4)中，通过热氧化及沉积工艺中的任意一种形成所述介质层；所述介质层选自氧化硅层、氧化铝层以及氧化铪层中的任意一种或者任意两种及以上形成的叠层结构；所述介质层的厚度介于5～20nm之间。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的基于负电容的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述铁电掺杂的铁电性材料层中的掺杂粒子包括Si、Zr、Y、A1、Gd、Sr以及La中的至少一种；所述铁电掺杂的铁电性材料层的厚度介于5～10nm之间。

9.一种生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用如权利要求1～8中任一项所述的制备方法制备基于负电容的场效应晶体管；

2)采用试剂对所述场效应晶体管的沟道区的表面进行修饰，以形成一层以活性基团结尾的活性薄膜；以及

3)于所述活性薄膜表面形成捕获探针，其中，所述捕获探针与所述活性薄膜上的活性基团通过化学键相结合，以将所述捕获探针修饰在所述硅纳米线沟道的表面。