[发明专利]制造半导体传感器装置的方法和半导体传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造感测物质的半导体传感器装置的方法，该半导体传感器装置包括多个相互平行的台形半导体区域，其形成于半导体主体的表面上并在第一端连接到第一导电连接区域，在第二端连接到第二导电连接区域，包括待感测物质的流体(＝液体或气体)能够在台形半导体区域之间流动，待感测的物质能够影响多个台形半导体区域的电特性，其中，在半导体主体的表面形成第一连接区域，并形成多个台形半导体区域，其第一端连接到所述第一连接区域，随后形成连接到所述多个台形半导体区域的第二端的第二连接区域。本发明还涉及一种半导体传感器装置。

背景技术

这种方法非常适于制造用于检测化学和/或生化物质的传感器装置。在后一种情况下，例如可以将其用于以高灵敏度和可复现性检测抗原/抗体结合、生物分子和其他物质，于是可以将其有利地用在基因分析、疾病诊断等中。此外，例如通过向导电性这样变化的纳米线中引入带电物质，也可能检测更简单的分子，例如在液体中易挥发或溶解的化学物质。这里，对于纳米线而言，主体的至少一个横向尺度通常在1和100nm之间，特别地，在10和50nm之间。优选地，纳米线在两个横向方向上的尺度都在所述范围内。将多个纳米线用于台形半导体区域能够制造出灵敏度非常高的传感器。在此还要指出，接触半导体中极小的尺度在半导体工艺中是非常有挑战性的技术。然而，虽然期望该台形半导体区域具体而言包括纳米线，但本发明也适用于具有其他尺度的其他台形半导体区域。台形区域表示该区域在半导体主体的表面上形成突起。

从2004年12月16日以公开号WO 2004/109815公开的PCT(＝专利合作条约)专利申请可以了解开篇中提到的方法。在该文献中，为了获得传感器装置，在衬底上设置若干包括单晶纳米线的台形半导体区域。提及各种作为制造纳米线的材料的材料，例如氧化锌、氧化钛、硅和III-V族半导体材料。在生长纳米线之后，在纳米线的上表面上选择性地沉积像金那样的金属。通过这种方式，与纳米线的上表面建立肖特基接触或欧姆接触。接下来利用例如包括很多导电片状物的结构物覆盖纳米线的金属化上表面。要了解用作化学或生化传感器的传感器装置的结构和应用的更多细节，也请参见2005年6月15日以公开号WO 2005/054869公开的PCT(＝专利合作条约)专利申请。在图2a中形成Au/Ti欧姆电极，通过蒸镀技术并加热到大约300℃一分钟使其在ZnO纳米柱的端部上形成水平板，以获得包括垂直设置于衬底上的ZnO纳米柱的生物传感器。

这种方法的缺点是不太适于批量生产包括传感器的半导体装置。此外，在纳米线顶部上安装导电片状物时容易损伤纳米线。这降低了成品率。

发明内容

因此，本发明的目的是避免上述缺点，并提供一种方法，该方法适于大规模生产半导体装置，该半导体装置包括具有多个台形半导体区域、具体而言为纳米线的传感器，且该方法实现了高成品率。

为了实现该目的，开篇所述类型的方法特征在于，在形成多个台形半导体区域之后，利用填充材料填充这些区域之间的露出空间，能够相对于多个台形半导体区域和半导体传感器装置的其他边界部分的材料选择性地去除该填充材料，接下来在所得到的结构上沉积导电层，由该导电层形成第二连接区域，之后通过选择性方式来去除该填充材料，由此再次腾出多个台形半导体区域之间的空间。由于台形半导体区域嵌入填充材料中，因此在接下来形成与该区域的接触期间它们受到保护，从而不会被损坏。此外，由于可以在基本平坦的表面上形成接触，因此可以使用很多工业技术通过(例如)气相沉积、溅射等沉积导电层，从而形成接触。由于存在填充材料，因此在开始沉积时不存在接触材料会到达台区域之间的危险。在稍后阶段，通过所沉积导电层的厚度和硬度来防止这点。于是，在形成接触期间无需使用片状物，也无需使用任何金属的选择性沉积。尽管如此，如果希望进行选择性沉积，材料和/或工艺的选择范围似乎更大，因为填充材料的性质在这方面提供了一些自由度。最后，可以通过简单的方式，例如通过选择性蚀刻工艺来完全除去填充材料。于是，根据本发明的工艺非常适于大规模的工艺制造过程，且能够以高成品率获得所得到的传感器装置。

优选实施例的特征在于，在沉积所述导电层之前，通过选择性蚀刻去除所述填充材料的上部，由此露出所述多个台形半导体区域的上部。通过这种方式，可以使上方接触的金属化部相对于台区或纳米线呈交叉指形。这有助于保护纳米线使其不受损伤力影响。此外，可以降低台上侧的接触电阻。