[发明专利]基于纳米片堆叠场效应晶体管的生物传感器及制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米片堆叠场效应晶体管的生物传感器，其特征在于，包括：衬底、源区、纳米片堆叠区、隔离区以及漏区；其中，

所述源区、所述纳米片堆叠区、所述隔离区以及所述漏区沿水平方向依次设置于所述衬底之上；

所述纳米片堆叠区靠近所述隔离区的一侧被环形的栅金属层包围形成沟道区，另一侧与所述源区相接触形成源接触区；所述纳米片堆叠区包括平行设置的多个纳米片导电沟道层；其中，最上层的纳米片导电沟道层与所述栅金属层之间、每两个上下相近的纳米片导电沟道层之间，以及最下层的纳米片导电沟道层与所述栅金属层之间均形成腔体；每个所述腔体靠近所述隔离区一端的空间内填充有栅介质，另一端未填充栅介质的空间形成生物分子填充腔；所述生物分子填充腔的入口位于所述源接触区；

所述源区上表面设有源电极、所述漏区上表面设有漏电极、所述栅金属层的表面设有栅电极。

2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述纳米片导电沟道层的数量为3～5个。

3.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述纳米片导电沟道层的长度为20纳米～40纳米，宽度为20纳米～30纳米；

所述生物分子填充腔的宽度与所述纳米片导电沟道层的宽度相等。

4.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述栅介质的材质包括：二氧化铪。

5.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述纳米片导电沟道层的材质为P型掺杂的硅材料。

6.一种基于纳米片堆叠场效应晶体管的生物传感器的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：在衬底上制作堆叠层；所述堆叠层由多层锗硅和多层硅交叉堆叠而成，每层硅的厚度为纳米级别；

步骤2：在所述堆叠层中段的外表面淀积多晶硅绝缘层；

步骤3：刻蚀掉所述堆叠层的两端，以在所述衬底上形成两部分预留空间；

步骤4：针对所述堆叠层，移除未被所述多晶硅绝缘层覆盖区域下的各层锗硅，并对未被所述多晶硅绝缘层覆盖区域下的各层硅进行N型掺杂；

步骤5：部分移除被所述多晶硅绝缘层覆盖区域下的各层锗硅，形成多个凹槽，并利用栅介质填充所述凹槽；

步骤6：在所述两部分预留空间上分别制作源区和漏区，并在所述漏区和所述堆叠层之间制作隔离区；

步骤7：移除所述多晶硅绝缘层，并基于所述多晶硅绝缘层被刻蚀掉的区域制作环状的栅金属层，形成环栅结构；

步骤8：移除所述堆叠层中剩余的锗硅；被移除的锗硅所占据的空间形成生物分子填充腔；

步骤9：在所述源区的上表面制作源电极，在所述漏区的上表面制作漏电极，并在所述栅金属层的表面制作栅电极；

其中，所述堆叠层中的各层硅形成为多个纳米片导电沟道层；所述多个纳米片导电沟道层形成纳米片堆叠区；所述源区、所述纳米片堆叠区、所述隔离区以及所述漏区沿水平方向依次设置于所述衬底之上；所述纳米片堆叠区中，被所述栅金属层覆盖的区域为沟道区，未被所述栅金属层覆盖的区域为源接触区；所述生物分子填充腔的入口位于所述源接触区。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在步骤4执行完毕时，打磨所述堆叠层中当前暴露出的各层硅，以及，

在步骤8执行完毕时，打磨所述堆叠层中的各层硅。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在衬底上制作堆叠层，包括：

制作衬底；

在所述衬底上从下往上交替淀积锗硅层和硅层；

其中，在每淀积一层锗硅并淀积一层硅后，均对当前的样品执行热退火、固相再结晶以及离子注入掺杂工艺。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纳米片导电沟道层的数量为3～5个。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纳米片导电沟道层的长度为20纳米～40纳米，宽度为20纳米～30纳米；

所述生物分子填充腔的宽度与所述纳米片导电沟道层的宽度相等。