一种真空器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种真空器件及其制备方法，方法包括：对SOI衬底图形化，形成包括径向尺寸最小处的纳米窄小结构；栅介质层包裹纳米窄小结构；进行氢气退火，使径向尺寸最小处断开，形成将顶半导体层分隔为阳极区和阴极区的断面结构，栅介质层与纳米窄小结构使断面结构形成密闭腔，形成真空器件。本发明专利技术通过设置纳米窄小结构并通过氢气退火形成断面结构，得到阴阳极间隔为纳米级的真空器件，以形成较大场强和导通电流；同时利用纳米悬梁结构实现控制能力更强的全环绕栅的真空器件；另外，配合设置纳米悬梁结构下的空腔仅设置在顶半导体层，进一步缩小阴阳极间隔；最后通过圆化减薄纳米悬梁结构，进一步缩小阴阳极间隔。进一步缩小阴阳极间隔。进一步缩小阴阳极间隔。

【技术实现步骤摘要】
一种真空器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体集成电路制造
，特别是涉及一种真空器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路制造技术进入5纳米技术节点，半导体器件的特征尺寸持续微缩已经迫近尺寸上的物理极限。受限于基于硅的固态器件中的载流子迁移率本质上受到晶格散射或杂质的影响，基于硅的器件不再能够满足在高频或快速响应方面日益增长的需求。与固态器件中的情况相比，真空条件使电子实现弹道运输而不发生碰撞或散射，这样导致更快的载流子运输。
[0003]纳米级真空沟道晶体管自首次被提出之后，已经用于实现纳米尺度真空沟道晶体管的机制包括场致发射、肖特基二极管中的二维电子气发射和低维碳材料热电子发射等。其中，一些低维材料形成的真空晶体管器件，例如全环绕栅纳米真空沟道晶体管，由于具有高驱动电流和良好的辐射免疫的特性而获得了广泛关注。
[0004]真空器件往往需要极短的阳极、阴极间距，用以形成较大的场强，并形成较大的导通电流。然而，采用现有技术常用的光刻技术，难以制备出具有纳米级阴阳极间距的真空器件，因此亟待一种能够实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一SOI衬底，所述SOI衬底从下到上依次包括衬底层、埋氧层和顶半导体层；对所述SOI衬底进行图形化，以形成一纳米窄小结构，使所述纳米窄小结构有一径向尺寸最小处；于所述纳米窄小结构显露出的表面及所述顶半导体层的表面设置栅介质层，所述栅介质层包裹所述纳米窄小结构，于所述栅介质层表面设置第一栅电极层；对至此得到的结构进行含氢气气氛的退火，使所述纳米窄小结构的径向尺寸最小处断开，形成一断面结构，所述断面结构将所述顶半导体层分隔为阳极区和阴极区，包裹所述断面结构的所述栅介质层与所述纳米窄小结构使所述断面结构形成一密闭腔；于所述阳极区设置阳极接触电极，于所述阴极区设置阴极接触电极，于所述第一栅电极层设置栅极接触电极，至此形成真空器件。2.根据权利要求1所述的真空器件的制备方法，其特征在于，所述纳米窄小结构的径向尺寸从所述断面结构向其两侧逐渐增大。3.根据权利要求1所述的真空器件的制备方法，其特征在于，所述纳米窄小结构为纳米悬梁结构，所述纳米悬梁结构与所述顶半导体层上表面距离最小的位置为所述径向尺寸最小处；所述纳米悬梁结构下方有一空腔，所述空腔仅设置于所述顶半导体层；或所述空腔仅设置于所述埋氧层；或所述空腔设置于所述顶半导体层并延伸至所述埋氧层内。4.根据权利要求1所述的真空器件的制备方法，其特征在于，所述纳米窄小结构为所述顶半导体层上设置一有预设坡度的凹槽的底座，所述凹槽的底面高于所述顶半导体层的底面，所述凹槽的底面与所述埋氧层的距离最小处形成所述纳米窄小结构的径向尺寸最小处。5.根据权利要求1所述的真空器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：形成所述纳米窄小结构后，对所述纳米窄小结构进行含氢气气氛的退火，以圆化减薄所述纳米窄小结构，减小所述径向尺寸最小处的径向尺寸。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，俞文杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：