[发明专利]一种基于FinFET制造工艺的硅纳米线细胞传感器

权利要求书

1.一种基于FinFET制造工艺的硅纳米线细胞传感器，其特征在于，该细胞传感器采用CMOS兼容的“自上而下”形成的纳米线结构，包括：在SOI衬底上的通过FinFET制造工艺形成的Si纳米线、通过光刻、磁控溅射和剥离工艺制备的金电极；在该细胞传感器的表面具有通过原子层沉积法形成的高k栅介质层；

所述细胞传感器的制备工艺包括以下步骤：

(1)在SOI衬底上通过牺牲氧化和HF腐蚀的方法，将顶层硅的厚度减薄到30nm，然后在顶层硅上顺序沉积SiO₂薄膜、非晶Si薄膜和Si₃N₄薄膜，SiO₂薄膜的厚度为30nm，非晶Si薄膜的厚度为100nm，Si₃N₄薄膜的厚度为30nm；

(2)在进行光刻步骤后，再进行Si₃N₄薄膜和非晶Si薄膜的常规干法蚀刻工艺后将图形转移后，去除光刻胶，形成矩形的条形阵列；

(3)通过热H₃PO₄溶液去除掩模阵列顶部的Si₃N₄硬掩模，并进行等离子增强沉积Si₃N₄薄膜，沉积厚度为30nm，并相应的反应离子刻蚀以形成侧墙图形；

(4)用四甲基氢氧化铵除去两个Si₃N₄侧墙之间的非晶Si材料，然后将纳米尺寸的Si₃N₄侧墙硬掩模阵列留在SiO₂薄膜的顶部；

(5)底部的SiO₂薄膜层和顶层硅经过干法刻蚀工艺之后，使用HF去除顶部硬掩模形成Si纳米线阵列；

(6)通过光刻负胶对形成沉积金属图形，并溅射沉积100nm厚的金电极，所述金电极为Ti/Au、Pd/Au或Ni/Au，为使测试电极与细胞溶液分隔开，金电极长度为2mm；

(7)通过原子层沉积法(ALD法)在细胞传感器的外表面生长高k栅介质层，所述高k栅介质层的厚度为5-20nm。

2.根据权利要求1所述的硅纳米线细胞传感器，其特征在于，所述高k栅介质层为HfO₂、ZrO₂或Al₂O₃层。

3.根据权利要求1所述的硅纳米线细胞传感器，其特征在于，在所述步骤(6)中，所述金电极中的粘附层材料厚度为5-30nm，导电层厚度为50-200nm。