先进互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺技术制备的离子敏场效应晶体管（ISFET）由于具有易于小型化、易与逻辑电路混合集成和低成本等优点,已经成为人们越来越感兴趣的方向。ISFET在结构上分为传统栅极ISFET和延展栅极ISFET,传统栅传感器工作时精细的栅极氧化物会直接暴露在检测环境中,导致传统栅ISFET稳定性低、噪声高、重复性差。与传统栅ISFET相比,延展栅极ISFET具有稳定性高、噪音低等优点,但分离结构导致器件集成度很低。研究表明,将延展栅ISFET传感器与先进节点器件相结合,不仅可以减少生化检测对器件的影响,还可以提高检测灵敏度,减小器件尺寸,增加器件集成度,降低传感器的工作电压,降低器件损耗。本文针对超低浓度生物样品难以检测问题,制备了一种传统栅SiNW传感器并探究了其修饰和检测全过程。但传统栅器件具有不可避免的弊端,故设计了一种基于10nm节点鳍式场效应晶体管（FinFET）工艺的延展传感栅硅纳米线离子敏场效应晶体管（ESG SiNWISFET）传感器。以下为本文主要研究内容与结论:1、本文采用自对准侧墙转移（SIT）工艺高效率的制备了传统栅SiNW FET传感器,并采用金属硅化物和注入技术降低传感器的源漏寄生电阻。在制成SiNW FET传感器上修饰钙调素后,成功实现了对Ca2+高灵敏度、高特异性、实时无标签的检测,并且Ca2+检测限低于100 f Mol/L,检测结果远超传统的电化学方法。2、针对传统栅器件易损坏问题,设计了一种延展栅器件。基于10nm节点FinFET工艺制备的ESG SiNWISFET传感器是将FinFET器件与ISFET概念相结合的产物。制备成功的器件便于测试且器件的Fin形貌良好,尺寸超薄。对栅氧化层薄膜种类厚度也进行了优化,得到了良好性能器件。3、新制备的ESG SiNWISFET传感器灵敏度高达90.2 m V/p H。4、传感器稳定性是判断器件具有优良性能的重要依据。经过稳定性判断实验,在相同处理条件后,新设计的ESG SiNWISFET传感器的灵敏度降低量是传统栅SiNW FET传感器的50%。5、关于传感器功耗难以降低问题,制备成功的ESG SiNWISFET传感器工作电压低于0.8V,实现了器件的低功耗工作。