一种三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法与流程

本发明涉及三维微纳器件技术领域，特别是涉及一种三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法。

背景技术：

当前，半导体集成技术仍是充满挑战，高集成化、高性能的需求逐渐地加大。众所周知，随着半导体器件尺寸不断缩小，通过等比例缩小器件尺寸来提高器件性能的方法即将接近极限，短沟道效应和亚阈性能退化亦限制了器件尺寸的进一步缩小。因此，越来越多的研究者利用具有复杂几何栅结构的晶体管以及巧妙的工艺来实现器件的高集成度以及高性能。在目前所有提出的多栅结构中，环形栅具有更高的电磁控制、更小的串联电容及寄生电容等优点。垂直沟道的实现不仅将器件推向三维发展，更大大降低了器件的热预算以及沟道长度可控。此外，结合应变诱导实现器件与电极间的空间连线，可以大大地提高开关速度以及集成度。

然而，目前报道的三维环栅晶体管结构所采用的工艺还是基于传统的微纳加工半导体技术。例如，现有技术中存在基于整合在Si基底上的三五族InAs/GaSb纳米线三维环栅结构的MOSFET。该工艺过程包括首先将利用金属有机气相外延选区生长InAs/GaSb纳米线生长在Si衬底上，旋涂上光刻胶并利用反应离子刻蚀技术将光刻胶回刻仅剩一定的厚度，作为源极与栅极的隔离层，再利用原子层沉积技术在纳米线上包裹一层Al₂O₃介质层，60nm的金属W随之溅射，作为栅金属，结合上步的旋涂光刻胶在回刻一定厚度，刻蚀掉上部多余的金属W。采用与上边相同的办法，实现栅极与漏极的隔离层。再利用化学腐蚀获得电极的接触孔，光学光刻以及金属沉积，溶脱剥离实现源区、漏区和栅区的电极接触块的加工。采用这一技术可以所获沟道长度可调的晶体管，且器件仍具有较低的工作电压，较强的饱和电流，较高的开关比以及集成度。但为了进一步地提高器件的集成度以及性能，如何获得三维空间的环栅晶体管器件的有效制备，仍需要在方法上和技术上的创新与发展。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法，以进一步提高器件的集成度和性能。

本发明的三维环栅半导体场效应晶体管的制备方法，包括如下步骤：

提供一基底，在所述基底处形成电绝缘层，并在所述电绝缘层处形成一层或多层功能结构层；

按照第一预定图形刻蚀所述功能结构层，以在所述电绝缘层处形成一有源区，并按照第二预定图形刻蚀至少部分所述有源区，以在所述有源区处获得具有第一高度的自支撑功能结构层；

在除所述自支撑功能结构层以外的其他区域处生长电绝缘材料，以形成隔离层，并在所述自支撑功能结构层和所述隔离层处形成电介质层；

在形成有所述电介质层的所述自支撑功能结构层的表面处施加金属材料，以围绕所述自支撑功能结构层形成三维环栅金属电极，所述三维环栅金属电极具有小于所述第一高度的第二高度；

在形成有所述电介质层的所述自支撑功能结构层和/或所述三维环栅金属电极处刻蚀出电极接触孔；

在形成有所述电介质层的所述有源区和/或所述电绝缘层处形成电极接触块，并在所述电极接触块与所述电极接触孔之间形成引线，以将所述电极接触块和所述电极接触孔连通，从而制备得到所述三维环栅半导体场效应晶体管。

进一步地，所述电极接触孔的制备方法包括如下步骤：

分别在所述自支撑功能结构层的顶面、底面以及所述三维环栅金属电极的侧面处对应地刻蚀出源电极接触孔、漏电极接触孔和栅电极接触孔。

进一步地，所述源电极接触孔和所述栅电极接触孔处不存在所述电介质层，所述漏电极接触孔处不存在所述电介质层和所述隔离层。

进一步地，所述电极接触块的制备方法包括如下步骤：

按照第三预定图形对形成有所述电介质层的所述有源区和/或所述电绝缘层进行曝光并施加金属材料，以形成源区电极接触块、漏区电极接触块和栅区电极接触块。

进一步地，所述引线的制备方法为：利用聚焦离子束诱导的化学沉积技术和/或有机化学气相外延技术，在所述电极接触块与所述电极接触孔之间形成引线。

进一步地，所述引线包括第一、第二和第三引线；

所述第一引线的制备方法为：从所述漏电极接触孔朝着背离所述自支撑功能结构层的方向沉积金属材料，以形成用来连接所述漏区电极接触块和所述漏电极接触孔的所述第一引线；

所述第二引线的制备方法为：在所述源区电极接触块处生长第一纳米线，并通过应变加工使得所述第一纳米线朝着所述源电极接触孔弯曲至欧姆接触；

所述第三引线的制备方法为：在所述栅区电极接触块处生长第二纳米线，并通过应变加工使得所述第二纳米线朝着所述栅电极接触孔弯曲至欧姆接触。

进一步地，所述第一预定图形是在所述功能结构层处采用光刻方法加工预定光刻胶图形阵列，再通过金属蒸发、溶胶剥离或以金属图形作为掩模而获得；

其中，所述光刻方法包括电子束光刻方法和光学光刻方法。

进一步地，功能结构层的形成方法为：在所述电绝缘层处沉积半导体材料、金属材料或电绝缘材料，以形成所述功能结构层。

进一步地，所述电介质层采用高K材料；

其中，所述高K材料选自Al₂O₃、ZrO₂、HfO₂中的一种或多种组合。

进一步地，所述三维环栅金属电极是通过利用光刻技术中的反曝光模式来控制光刻胶的厚度，并结合干法或湿法腐蚀和金属蒸镀制备而成。

本发明通过利用应变诱导来实现基于三维微纳米功能结构的半导体场效应晶体管器件的金属电极与功能结构层的空间连接，使得本发明的方法所制备的晶体管器件具有有效的栅控特性，能各向同性调控源极与漏极之间的场效应，抑制边角效应，在微纳米级别提供更长且更宽的沟道，更小的串联电阻和寄生电容，减少漏端的电场扩散，从而有利于提高晶体管器件的性能。同时，本发明适合于微纳尺度多电极器件的加工，所涉及的工艺易于与平面加工兼容，有利于实现三维光、电、磁等多功能三维集成加工。此外，本发明的三维环栅结构半导体场效应晶体管的制备方法耗时少，且成品率高，灵活性高，可设计性高，易于根据需要制备出适配各种不同形貌以及几何尺寸的多功能结构。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的在基底上制备电绝缘层和功能材料层的示意图；

图2是根据本发明一个实施例加工平面掩膜图形的示意图；

图3是根据本发明一个实施例加工器件有源区的示意图；

图4是根据本发明一个实施例在有源区上制备自支撑功能结构层的示意图；

图5是根据本发明一个实施例制备器件间隔离层的示意图；

图6是根据本发明一个实施例制备电介质层的示意图；

图7是根据本发明一个实施例围绕自支撑功能结构层形成三维环栅金属电极的示意图；

图8是根据本发明一个实施例刻蚀电极接触孔的示意图；

图9是根据本发明一个实施例制备源、漏、栅区电极接触块以及第一引线的示意图；

图10是根据本发明一个实施例的三维环栅半导体场效应晶体管的结构示意图，其中示出了利用应变诱导实现电极接触块与功能结构层之间的空间连线图。

具体实施方式

图10示出了本发明一个实施例的三维环栅半导体场效应晶体管的结构示意图。其制备过程具体包括电绝缘层14和功能结构层16的制备步骤。图1是根据本发明一个实施例的在基底12上制备电绝缘层14和功能结构层16的示意图。参考图1，可以选用硅衬底作为电绝缘层14和功能结构层16生长的支撑基底12。电绝缘层14可以选用电绝缘材料，例如二氧化硅、无掺杂的金刚石等。再在电绝缘层14的表面处生长一层本征或多层不同掺杂程度的功能结构层16。例如，在一个实施例中，在电绝缘层14的表面处生长三层不同掺杂程度的功能结构层16，以下以此为例进行描述。功能结构层16可以是薄膜状，其可以选用半导体材料、金属材料或者电绝缘材料。在硅衬底表面处生长电绝缘层14和功能结构层16之前，需要对硅衬底进行清洗和处理，具体步骤为：首先，依次采用丙酮、乙醇、去离子水对硅衬底进行超声清洗；然后，用氮气吹干硅衬底；最后，在烘箱或热板上对硅衬底进行去水汽干燥处理。对硅衬底进行清洗和处理之后，利用化学气相沉积、水热等所有可以生长电绝缘层14和功能结构层16的方法在硅衬底表面处生长电绝缘层14和功能结构层16，对于生长三层不同掺杂程度的功能结构层16的实现可通过扩散(固态源、液态源和气态源)或者离子注入掺杂等方法实现。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括平面掩膜图形18的加工过程。图2是根据本发明一个实施例加工平面掩膜图形18的示意图。参考图2，在功能结构层16的表面进行平面掩膜图形18的加工。对表面导电性能不好的功能结构层16，例如由电绝缘材料制成的功能结构层16，需要首先在其表面蒸发导电金属层或敷涂其他的导电聚合物，然后采用电子束光刻或光学光刻方法，加工所需的光刻胶图形阵列，直接用作图形转移的掩膜，或是通过金属蒸发、溶胶剥离或以金属图形作为掩膜图形。具体实施时，在功能结构层16的表面处旋涂厚度为微米级的正性光刻胶后，将其放置在热板上进行115℃前烘，再进行紫外曝光，获得大小为5μm*5μm的方形图形阵列。其中，光刻胶的种类与厚度没有限定。光刻胶可采用正性光刻胶，也可以采用负性光刻胶，若在使用负性光刻胶时所获得的掩模结构为光刻胶凸起的圆盘结构，那么当使用正性光刻胶时，获得的掩模结构为是光刻胶凹陷的圆盘结构，然后可以采用金属沉积与剥离技术，从而获得金属方形掩膜图形。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括有源区20的加工过程。图3是根据本发明一个实施例加工器件有源区20的示意图。参考图3，通过功能结构层16表面处的平面掩膜图形18的刻蚀转移，从而在电绝缘层14处形成有源区20。以加工好的图形为掩膜图形，进而采用湿法或干法腐蚀，获得有源区20。在本发明的一个优选实施例中，采用反应离子刻蚀技术获得有源区20，其中，反应离子刻蚀气体以O₂为主，流量为30sccm，掺入少量CHF₃，流量为4sccm，气体压强10Pa，刻蚀功率为100W，以每隔1min进行刻蚀的方式进行50次循环，从而得到有源区20。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括在有源区20处制备自支撑功能结构层22的步骤。图4是根据本发明一个实施例所述在有源区20处制备自支撑功能结构层22的示意图。参考图4，在有源区20处分别采用加工平面掩膜图形18和加工器件有源区20的方法，精确的控制好刻蚀速率，可在有源区20上获得较小尺寸的自支撑功能结构层22。在该实施例中，自支撑功能结构层22可以为圆柱体结构。具体地，在有源区20表面处旋涂厚度纳米级的负性光刻胶，并放置在热板上进行180℃前烘，再进行电子束曝光获得直径100nm的圆形图形阵列，其中若光刻胶为正性时，参照加工平面掩膜图形18的方法。之后，有源区20的平面圆形图形阵列采用与加工器件有源区20的相同的条件，但刻蚀的循环次数可以缩减为30次，从而获得具有第一高度的自支撑功能结构层22。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括制备器件间隔离层24的步骤。图5是根据本发明一个实施例制备器件间隔离层24的示意图。参考图5，在自支撑功能结构层22处采用干氧处理、化学气相沉积或者原子层沉积的方法生长电绝缘材料，随之利用干法或者湿法刻蚀的方法，控制好刻蚀速率，得到仅在自支撑功能结构层22以下区域存有的隔离层24。具体地，将前述加工过的样品进行干氧氧化一定时间，待表面存有一层电绝缘材料时，再采用等离子体反应离子刻蚀的方法将自支撑功能结构层22处的电绝缘材料刻蚀掉，则其以下部分获得了隔离层24，隔离层24可实现同一基片上器件与器件间的电隔离作用。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括在自支撑功能结构层22和隔离层24处形成电介质层26的步骤。图6是根据本发明一个实施例制备电介质层26的示意图。参考图6，在自支撑功能结构层22和隔离层24的表面处制备电介质层26。具体实施时，将前述加工过的样品放入到原子层沉积系统中，进行高K电介质层26的沉积。其中，高K电介质层26材料的生长采用全包裹原子层沉积方法，可在自支撑功能结构层22的表面均匀地生长栅介质层。电介质材料可以是但不限于Al₂O₃、ZrO₂、HfO₂中的一种或多种组合。电介质层26亦可对样品其它区域起到钝化保护作用。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括围绕自支撑功能结构层22形成三维环栅金属电极28的过程。图7是根据本发明一个实施例围绕自支撑功能结构层22形成三维环栅金属电极28的示意图。参考图7，三维环栅金属电极28的制备是采用两次光学光刻的反曝光模式，控制好曝光时间，分别控制剩余光刻胶的厚度。在第一次反曝光后用热蒸发或者电子束蒸发镀上一层金属，溶脱剥离，此时柱子上部一定高度存有金属。然后再采用相同的方法，在第二次反曝光后用热蒸发或者电子束蒸发镀上一层金属，溶脱剥离，暴露出一部分上部的金属，再利用离子束刻蚀或者反应离子刻蚀等干法或者湿法刻蚀的方法去掉上部的金属。最后洗掉保护用的残留的光刻胶，从而完成三维环栅金属电极28的沉积。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括刻蚀出电极接触孔30的步骤。图8是根据本发明一个实施例刻蚀电极接触孔30的示意图。参考图8，在前述加工过的样品上进行电极接触孔30的刻蚀制备。利用聚焦离子束在包裹有电介质层26的自支撑功能结构层22的中间高度部位刻蚀出栅电极接触孔302，在其顶部与底部分别刻蚀处源电极接触孔303与漏电极接触孔301。栅电极接触孔302与源电极接触孔303的刻蚀深度要求满足将电介质层26全部移除，而漏电极接触孔301则需将其上的电介质层26与可能存有的电绝缘材料隔离层24都移除。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括制备源区电极接触块323、漏区电极接触块321、栅区电极接触块322以及第一引线341的过程。图9是根据本发明一个实施例所述制备源区电极接触块323、漏区电极接触块321、栅区电极接触块322以及第一引线341的示意图。图9示出了栅区电极接触块322、源区电极接触块323、漏区电极接触块321的制备以及第一引线341的制备过程示意图。利用电子束曝光或者光学光刻的方法，在合适的位置，曝光获得方形平面图形，再利用热蒸发或者电子束蒸发等薄膜沉积的技术并结合剥离技术，获得源区电极接触块323、漏区电极接触块321和栅区电极接触块322。利用聚焦离子束诱导的化学气相沉积技术，从漏极电极接触孔30朝着背离自支撑功能结构层22的方向沉积金属引线34，以形成第一引线341。其中，制备电极接触块32的材料没有限制，可以包括包含有Pt、W、Au、Co或Cu等的金属材料。具体实施时，在前述加工的样品处旋涂厚度为纳米级的正性光刻胶，并放置在热板上进行180℃前烘，再进行紫外曝光，获得大小为100μm*100μm的方形图形阵列。其中，光刻胶的种类与厚度没有限定，然后可以通过金属沉积与剥离技术，从而获得金属方形电极接触块32。

三维环栅半导体场效应晶体管的制备过程还包括用应变诱导实现电极接触块32与自支撑功能结构层22之间的空间连线。图10示出了根据本发明一个实施例利用应变诱导实现电极接触块32与自支撑功能结构层22之间的空间连线的示意图。利用聚焦离子束诱导的化学气相沉积技术点沉积，或者选区生长的金属有机化学气相外延等方法在源区电极接触块323和栅区电极接触块322的表面处生长具有良好导电性能的金属纳米线，通过应变加工使纳米线分别向着源电极接触孔303以及栅电极接触孔302弯曲至欧姆接触，以形成第二引线342和第三引线343。其中，应变加工的方式有能量束辐照、热退火处理等，从而获得所需的三维环栅半导体场效应晶体管。

本发明通过利用应变诱导来实现基于三维微纳米功能结构的半导体场效应晶体管器件的金属电极与功能结构层16的空间连接，使得本发明的方法所制备的晶体管器件具有有效的栅控特性，能各向同性调控源极与漏极之间的场效应，抑制边角效应，在微纳米级别提供更长且更宽的沟道，更小的串联电阻和寄生电容，减少漏端的电场扩散，从而有利于提高晶体管器件的性能。同时，本发明适合于微纳尺度多电极器件的加工，所涉及的工艺易于与平面加工兼容，有利于实现三维光、电、磁等多功能三维集成加工。此外，本发明的三维环栅结构半导体场效应晶体管的制备方法耗时少，且成品率高，灵活性高，可设计性高，易于根据需要制备出适配各种不同形貌以及几何尺寸的多功能结构。

在本发明的一个优选实施例中，选用重掺杂/轻掺杂/重掺杂p型硅作为功能结构层16用以制备圆柱形环栅场效应晶体管器件。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤可以包括：选用硅衬底作为电绝缘层14和功能结构层16生长的支撑基底12。其中，需要对硅衬底进行清洗与处理，具体如下：首先依次采用丙酮、乙醇、去离子水对硅衬底进行超声处理，再用氮气对硅衬底进行吹干，然后在热板上对硅衬底保持120℃干燥20分钟达到去水汽干燥的目的。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：利用等离子体增强化学气相沉积的方法生长500nm厚的SiO₂，随之，再在生长好的电绝缘层14表面处生长一定厚度的功能结构层16，即离子注入分别完成500nm重型掺杂(载流子浓度可在10²³cm^-3及以上)的P⁺型硅，500nm轻掺杂(载流子浓度可在10¹⁸cm^-3及以上)的P^-型硅，50nm重型掺杂(载流子浓度可在10²³cm^-3及以上)的P⁺型硅。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：在P⁺型硅处加工方形金属掩膜图形。参考图2，在功能块材P⁺型硅表面旋涂正性紫外光刻胶S1813，转速3000r/min，胶厚可达1.5μm，再利用紫外光刻机在P⁺型表面曝光，加工5μm*5μm，间距为200μm的方形阵列，显影得到凹陷的方形结构，然后可以通过热蒸发蒸镀200nm的Au，再利用丙酮剥离，从而获得方形金属掩膜图形。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：器件有源区20的加工。将具有方形金属掩膜图形阵列的P型硅样品利用电感耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP)加工，刻蚀气体为O₂，流量30sccm，射频功率及ICP功率分别为100W和700W，不间断刻蚀10min，刻蚀出具有高深宽比的长方体单元。如图3所示，长方体单元的高度大约在1μm左右，该长方体单元即为器件的有源区20。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：自支撑功能结构层22的制备。图4是本发明一个实施例所述在有源区20上制备自支撑功能结构层22的示意图。参考图2以及图3，与之类似，在上述样品上旋涂高分辨率HSQ正性光刻胶，转速3000r/min，胶厚可达200nm，再利用电子束曝光技术在金刚石表面曝光加工直径100nm，间距205μm的圆盘掩膜阵列，然后显影得到光刻胶图形，即获得其正好位于有源区20上。随之，利用HSQ做掩膜，ICP刻蚀，刻蚀条件参照图4的工艺，刻蚀时间为4min，精确控制刻蚀高度约为550nm，得到5μm方形台阶上有一个或者多个Si(P⁺/P^-)功能结构，即获得自支撑功能结构层22。

为了确保掩膜完全消耗干净，随之，将上述样品浸泡在稀HF酸(浓度为4％)，浸泡10min，用去离子水冲洗干净，氮气吹干。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：隔离层24的制备。参考图5，对上述样品干氧处理，在自支撑功能结构层22上获得500nm的SiO₂，再利用稀HF(10％)浸泡20min左右，至剩余300nm左右的SiO₂作为隔离层24，实现器件之间的隔离，防止短路的发生。

及时处理残余的HF，采用去离子水持续冲洗5min，氮气吹干。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：电介质层26的制备。如图6所示，采用原子层沉积将有自支撑功能结构层22的样品在150℃下包裹15nm厚的电介质层26，电介质层26采用Al₂O₃材料。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：环形栅金属电极的制备。参考图7，在前述样品上旋涂一层1.5μm光刻胶s1813(转速3000r/min,115℃前烘)，利用紫外光刻机MA6泛曝光，控制好曝光时间，显影使其残余在衬底上的光刻胶为750nm左右。用热蒸发或者电子束蒸发镀上一层100nm的Au。利用丙酮溶脱剥离，使其在柱子上部350nm高度均有金属。然后再采用相同的方法，剩余光刻胶使其上部暴露出约250nm的金属。再用离子束刻蚀3min以去掉上部的金属。最后用丙酮洗掉保护用的、残留的光刻胶，如此，三维环栅金属电极28制作完成。

由于离子束刻蚀能量较高，不可避免的导致光刻胶碳化，导致碳化的光刻胶无法简单用丙酮去除掉，因此，需要将上述样品用微波等离子体去胶机处理3min，光刻胶完全被去除干净。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：电极接触孔30的制备。参考图8，利用聚焦离子束刻蚀电极接触孔30。利用聚焦离子束对具有电介质层26的硅基样品以离子束流80pA，加速电压30.0kV的条件在三维环栅金属电极28刻蚀出栅电极接触孔302，其尺寸直径为30nm，厚度为5nm。然后，在圆柱形的自支撑功能结构层22的顶端刻蚀出直径为30nm，厚度为20nm的源电极接触孔303。旋转样品台120°，在圆柱形的自支撑功能结构层22的底部50nm处刻蚀出长度为30nm，厚度为20nm的漏电极接触孔301。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：电极接触块32和第一引线341的制备。参考图9，制备电极接触块32以及漏电极接触孔301的连接。在前述样品上旋涂正性电子束抗蚀剂PMMA，转速3000r/min，胶厚可达120nm，利用电子束曝光在自支撑功能结构层22附近的合适位置曝光出3个100μm*100μm的方形平面图形。显影得到凹陷的方形结构，然后可以通过热蒸发蒸镀100nm的Au，再利用丙酮剥离，从而获得三个方形金属电极接触块32。该三个方形金属电极接触块32分别为源区电极接触块323、漏区电极接触块321和栅区电极接触块322。在此获得的样品之后，再利用聚焦离子束化学气相沉积，以离子束流24pA，加速电压30.0kV沉积Pt金属以连接漏电极接触孔301与漏区电极接触块321。该Pt金属所形成的结构为第一引线341。

制备圆柱形环栅场效应晶体管器件的步骤还可以包括：利用应变诱导实现电极接触块32与自支撑功能结构层22之间的空间连线。参考图10，应变诱导实现金属电极与自支撑功能结构层22之间的空间连线的实现。利用聚焦离子束化学气相沉积以离子束流1.1pA，加速电压30.0kV点沉积的模式，在所述源区电极接触块323、栅区电极接触块322处沉积足够长的Pt纳米线，然后利用热退火使之分别与源电极接触孔303、栅电极接触孔302接触，以分别形成第二引线342和第三引线343。至此就完成了三维环栅半导体场效应晶体管器件的加工。

另外，需要说明的是，本发明的制备方法不限于硅柱环栅场效应晶体管的构建，还可以将自支撑功能结构加工为金字塔形、正方体、长方体等。此外，功能材料体系不限于多层材料三明治结构，还可以是块材结构等。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。