一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器及其制备方法

1.一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于，包括圆柱型结构的沟道(1)，沟道(1)的两侧分别设置有源区(2)和漏区(3)，源区(2)和漏区(3)的外端分别覆盖有源电极(21)和漏电极(31)；沟道(1)靠近源区(2)和漏区(3)的两侧段分别环设有第一低k栅介质层(41)和第二低k栅介质层(42)；第一低k栅介质层(41)和第二低k栅介质层(42)上分别覆盖有第一高k栅介质层(51)和第二高k栅介质层(52)，第一高k栅介质层(51)和第二高k栅介质层(52)上分别覆盖有第一栅金属层(61)和第二栅金属层(62)。

2.根据权利要求1所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述沟道(1)为p型掺杂，掺杂浓度为5×1016-5×1018cm-3，源区(2)和漏区(3)为n型掺杂，掺杂浓度为1×1018-1×1019cm-3。

3.根据权利要求2所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述沟道(1)、源区(2)和漏区(3)的材质均为单晶硅；源电极(21)和漏电极(31)的材质均为二硅化钨；第一低k栅介质层(41)和第二低k栅介质层(42)的材质均为低k介质材料，第一高k栅介质层(51)和第二高k栅介质层(52)的材质均为高k介质材料；第一栅金属层(61)和第二栅金属层(62)的材质均为金、铝或者铜。

4.根据权利要求3所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述第一低k栅介质层(41)和第二低k栅介质层(42)的材质均为二氧化硅或者三氧化二铝；第一高k栅介质层(51)和第二高k栅介质层(52)的材质均为二氧化铪、二氧化锆或者二氧化钛。

5.根据权利要求2所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述第一低k栅介质层(41)和第二低k栅介质层(42)的厚度均为5-15nm，第一高k栅介质层(51)和第二高k栅介质层(52)的厚度均为5-20nm，第一栅金属层(61)和第二栅金属层(62)的厚度均为5-10nm。

6.根据权利要求5所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述沟道(1)、源区(2)、漏区(3)、源电极(21)和漏电极(31)的直径均为50-150nm，沟道(1)的长度为237.5-350nm，源区(2)和漏区(3)的长度均为25-75nm，源电极(21)和漏电极(31)的长度均为2.5-20nm；第一低k栅介质层(41)、第二低k栅介质层(42)、第一高k栅介质层(51)、第二高k栅介质层(52)、第一栅金属层61和第二栅金属层62的长度均为50-112.5nm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述步骤2中n型掺杂区的掺杂浓度为5×1016-5×1018cm-3，p型掺杂区的掺杂浓度为1×1018-1×1019cm-3。

9.根据权利要求7所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述步骤3中低k栅介质层的厚度为5-15nm，高k栅介质层的厚度为5-20nm；步骤5中沉积二硅化钨的厚度为2.5-20nm；步骤6中沉积金属金、铝或者铜的厚度为2.5-10nm。

10.根据权利要求7所述的一种基于圆柱型平行双环栅场效应晶体管的生物传感器，其特征在于：所述步骤2中掺杂操作为离子注入工艺；步骤4中高k栅介质层的刻蚀操作为反应离子刻蚀工艺，低k栅介质层的刻蚀操作为干法刻蚀工艺；步骤2和步骤5中的沉积操作均为低压化学气相沉积法；步骤6中的沉积操作为物理气相沉积工艺。