真空沟道晶体管及其制作方法与流程

技术特征：
1.一种真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在第一硅衬底上形成层叠结构，所述层叠结构包括第一电介质层、多晶硅层和第二电介质层，所述第二电介质层位于所述多晶硅层上；对所述层叠结构进行图形化以形成图形化区域，所述图形化区域包括空腔和位于底部的沟槽，所述图形化区域形成为贯穿所述层叠结构以使得在所述沟槽的底部暴露出所述第一硅衬底；在所述图形化区域中形成第三电介质的侧壁；在形成有第三电介质侧壁的所述沟槽内定位生长纳米线，所述纳米线自所述第一硅衬底朝所述空腔延伸并凸入于所述空腔；在所述空腔一侧使所述第二电介质层与所述第二硅衬底键合以形成内含所述纳米线的soi衬底；对所述第一硅衬底和所述多晶硅层进行图形化；和分别在图形化的所述第一硅衬底上形成源极接触，在所述第二硅衬底上形成漏极接触，以及在图形化的所述多晶硅层上制作出栅极的栅极接触。2.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于，在所述图形化区域中形成所述第三电介质的侧壁进一步包括以下步骤：在所述层叠结构的表面上和所述图形化区域中沉积所述第三电介质；通过刻蚀工艺去除位于所述层叠结构的表面和所述沟槽的底部的所述第三电介质，以在所述图形化区域的底部暴露出所述第一硅衬底。3.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于：所述第二电介质层是氧化硅和氮化硅中的任一种，或者氧化硅和氮化硅的双层结构。4.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于：所述第一电介质层是氧化硅层，所述第一电介质层设置于所述多晶硅层与所述第一硅衬底之间，使得所述图形化区域的沟槽由所述第一硅衬底与第一电介质的侧壁界定。5.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于：所述沟槽的宽度与所述空腔的宽度相等。6.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于：所述沟槽的宽度小于所述空腔的宽度，使得所述空腔内的所述纳米线与所述第三电介质的侧壁之间形成有间隙。7.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于：所述纳米线是通过外延工艺自所述第一硅衬底生长的硅纳米线、锗纳米线或硅锗纳米线。8.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于：所述纳米线的顶端与所述第二硅衬底之间的距离小于100nm。9.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于：所述第三电介质是氧化硅和氮化硅中的任一种，或者氧化硅和氮化硅的双层结构。10.根据权利要求1所述的真空沟道晶体管的制作方法，其特征在于，所述制作方法进一步包括：在所述第一硅衬底进行图形化之前，采用背面研磨技术或离子注入剥离技术使所述第一硅衬底减薄，减薄后的所述第一硅衬底的厚度为≤1μm。11.一种真空沟道晶体管，其特征在于，所述真空沟道晶体管包括：
硅衬底，所述硅衬底形成有漏极，所述漏极上形成有漏极接触，所述硅衬底上还形成有内含真空空腔的层叠结构，所述层叠结构包括第一电介质层、多晶硅层和第二电介质层，所述真空空腔的侧壁形成有第三电介质；顶层硅，所述顶层硅形成有源极，所述源极上形成有源极接触，所述源极还包括自所述顶层硅穿过所述第一电介质层而进入所述真空空腔的纳米线，所述纳米线的顶端与所述源极之间形成真空沟道；和栅极，包括环绕于所述真空空腔的所述多晶硅层以及位于所述多晶硅层上的栅极接触，其中对所述栅极施加一偏压以通过改变所述源极与所述漏极之间的电场强度来实现所述纳米线中的电子密度和电子发射的势垒的调控。12.根据权利要求11所述的真空沟道晶体管，其特征在于：所述真空沟道的长度小于100nm。13.根据权利要求11所述的真空沟道晶体管，其特征在于：所述纳米线包括硅纳米线、锗纳米线或硅锗纳米线。14.根据权利要求11所述的真空沟道晶体管，其特征在于：所述纳米线与所述真空空腔的侧壁之间形成有间隙。

技术总结
本发明提供一种真空沟道晶体管的制作方法，至少包括：在第一硅衬底上形成层叠结构，所述层叠结构包括第一电介质层、多晶硅层和第二电介质层；图形化所述层叠结构以形成包括空腔和沟槽的图形化区域，其中在所述沟槽的底部暴露出第一硅衬底；在所述图形化区域中形成第三电介质的侧壁；在形成有第三电介质侧壁的所述沟槽内定位生长纳米线，所述纳米线自第一硅衬底朝所述空腔延伸并凸入于所述空腔；使所述第二电介质层与第二硅衬底键合。本发明还提供了一种真空沟道晶体管，其包括穿过所述第一电介质层而进入真空空腔的纳米线。所述制作方法可以与现有集成电路的制造工艺相兼容，经由所述制作方法可获得源极与漏极之间距离精确可调的真空晶体管。的真空晶体管。的真空晶体管。


技术研发人员：母志强 刘强 俞文杰
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2021/11/2