[发明专利]一种带正面栅极调控的纳米线生物传感器件及其制备方法

摘要

本发明公开了一种带正面栅极调控的纳米线生物传感器件及其制备方法。本发明的纳米线生物传感器件包括：半导体衬底、隔离层、有源层、层间介质、接触孔、金属互联、钝化层、修饰窗口、探针测试窗口和背面电极；本发明在纳米线沟道上形成修饰窗口，待测分子特异性地与纳米线沟道表面的‑OH基团成键，对于修饰窗口内其他无‑OH基团的疏水性表面则不会产生修饰；在纳米线沟道的表面，生物分子的修饰密度高，信号强度高，感知灵敏度高；并完全通过定义修饰窗口的位置来调控要修饰的区域；正面栅电极的引入，施加适当的偏置电压，使得纳米线沟道处于亚阈区，灵敏度最高，信号强度最大；完全与传统集成电路制造技术相兼容，工艺简单，成本代价小。

主权项

1.一种带正面栅极调控的纳米线生物传感器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)在半导体衬底上淀积隔离层；2)在隔离层上淀积有源层，并进行离子注入，激活退火；3)淀积掩膜层，光刻形成第一光刻胶图案，第一光刻胶图案为纳米线沟道的图形，刻蚀掩膜层至有源层的上表面，形成掩膜层图案，掩膜层图案为纳米线沟道的图形，去胶；4)在形成了掩膜层图案的掩膜层上，光刻形成第二光刻胶图案，第二光刻胶图案为分别在掩膜层图案的两端的源区和漏区的图形；然后利用掩膜层图案和第二光刻胶图案，刻蚀有源层至隔离层的上表面，有源层形成源区和漏区的图形以及纳米线沟道，然后去除光刻胶；5)进行源区和漏区离子注入，形成欧姆接触，并激活退火，去除纳米线沟道上方的掩膜层，从而形成纳米线沟道连接的源区和漏区；6)采用氧化法在纳米线沟道、源区和漏区上形成一层高质量的栅氧化层，淀积多晶硅层，覆盖隔离层以及栅氧化层，离子注入调整多晶硅功函数，并激活退火；在多晶硅层上，光刻形成第三光刻胶图案，第三光刻胶图案为栅电极和栅引出区的图形；然后利用第三光刻胶刻蚀多晶硅层，保留下的多晶硅和被多晶硅覆盖的栅氧化层形成栅电极，栅电极覆盖部分纳米线沟道的两个侧壁和上表面，并且在隔离层上形成与栅电极连接的栅引出区，去胶；7)淀积层间介质并平坦化，覆盖隔离层、栅氧化层以及栅电极层和栅引出区；在层间介质上，光刻形成第四光刻胶图案，第四光刻胶图案为源区、漏区和栅引出区的接触孔图形；然后利用第四光刻胶刻蚀层间介质至源区、漏区和栅引出区的上表面，在层间介质中形成接触孔，暴露出部分源区、漏区和栅引出区的上表面；8)在形成了接触孔的层间介质上淀积金属，覆盖层间介质以及接触孔暴露出的部分源区、漏区和栅引出区，在金属上，光刻形成第五光刻胶图案，第五光刻胶图案为三条金属互联的图形；然后利用第五光刻胶图案刻蚀金属至层间介质，从而形成三条金属互联，金属互联的一端为接触端，分别连接源区、漏区和栅引出区，金属互联的另一端为测试端；9)淀积钝化层，覆盖层间介质和三条金属互联；在钝化层上，光刻形成第六光刻胶图案，第六光刻胶图案为修饰窗口的图形；然后利用第六光刻胶图案刻蚀钝化层和层间介质，在钝化层和层间介质中形成修饰窗口，暴露出无栅电极覆盖的纳米线沟道，纳米线沟道表面在空气中被自然氧化形成液栅氧化层，液栅氧化层具有亲水性的羟基‑OH基团，从而纳米线沟道表面形成亲水性的‑OH基团；10)在钝化层上，光刻形成第七光刻胶图案，第七光刻胶图案为探针测试窗口的图形；然后利用第七光刻胶图案刻蚀钝化层至金属互联的上表面，在钝化层中分别形成探针测试窗口，探针测试窗口暴露出金属互联的测试端；11)合金，使得金属互联的接触端与源区、漏区和栅引出区形成更好的欧姆接触，同时使得层间介质和钝化层更加致密。