[发明专利]一种垂直沟道的纳米线生物传感器的集成方法

摘要

本发明提供一种垂直沟道纳米线生物传感器的集成方法，属于半导体制造技术领域。该方法结合刻蚀通孔、外延沟道、各向同性去除假栅层以实现垂直沟道的纳米线生物传感器的集成。本发明与传统的水平沟道结构相比，生物分子在溶液中进行布朗运动时对纳米线沟道表面的各个方向均产生随机碰撞，最终在纳米线表面产生更高的修饰密度。且本发明避免了现有方法中沟道形成过程中的刻蚀损伤，提高了器件的性能；以及可以将沟长缩短至10nm以下，满足了对单个蛋白质或核酸分子的修饰要求。本发明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

1.一种垂直沟道的纳米线生物传感器的集成方法，包括如下步骤：A.提供一半导体衬底，实现器件隔离；B.形成重掺杂的下有源区；C.淀积假栅叠层；具体实现步骤如下：C1.淀积一层介质作第一SDE掩膜层，其厚度定义了器件的下有源区侧墙的宽度；C2.淀积一层介质作假栅层，其厚度定义了器件的沟道修饰长度，通过淀积假栅层将沟长缩短至10nm以下；C3.淀积一层介质作第二SDE掩膜层，其厚度定义了器件的上有源区侧墙的宽度；D.通过刻蚀通孔、外延沟道形成垂直沟道结构；具体实现步骤如下：D1.通过光刻定义沟道截面的形状、大小；D2.通过各向异性刻蚀形成沟道窗口，窗口底部露出器件的重掺杂下有源区，去胶；D3.通过图形化外延技术形成器件的沟道；D4.通过化学机械抛光去除淀积超出第二SDE掩膜层上表面的沟道材料，实现平坦化；E.通过淀积、刻蚀形成器件的重掺杂的上有源区；具体实现步骤如下：E1.淀积一层有源材料；E2.通过光刻技术定义上有源区窗口；E3.通过各向异性刻蚀形成上有源区，去胶；E4.通过离子注入技术对上有源区进行重掺杂；E5.通过退火工艺激活源、漏；F.去除假栅材料，形成纳米线沟道修饰区域；具体实现步骤如下：F1.淀积一层介质作顶部掩膜层；F2.通过光刻定义液栅区域；F3.通过各向异性刻蚀，露出第一SDE掩膜层的上表面，去胶；F4.通过各向同性刻蚀，去除整个假栅层；G.形成器件源漏两端的金属接触；具体实现步骤如下：G1.去除顶部掩膜层；G2.各向异性淀积一层层间介质，进行化学机械平坦化；G3.通过光刻、各向异性刻蚀形成器件源漏两端的接触孔，去胶；G4.在各接触孔中填充金属Metal 0；G5.通过对金属Metal 0进行化学机械平坦化，去除超出层间介质的上表面的金属Metal 0，实现器件之间的导电层分离；H.形成金属互联图形；具体实现步骤如下：H1.淀积金属Metal 1；H2.通过光刻、各向异性刻蚀形成源漏两端的引出和探针测试pad，去胶；I.形成溶液滴定的修饰窗口；I1.淀积一层介质作为钝化层，并进行化学机械平坦化；I2.通过光刻定义修饰窗口，用于溶液滴定时，待修饰的生物分子通过此窗口扩散经液栅层，再扩散至纳米线的表面成键修饰；I3.通过各向异性刻蚀，连通修饰窗口和液栅层，形成从基片表面至纳米线沟道修饰表面的通路，去胶；J.形成探针测试窗口；具体实现步骤如下：J1.光刻定义探针测试窗口；J2.通过各向异性刻蚀，露出互联金属Metal 1所定义的探针测试pad，去胶；K.合金，使金属与源漏的接触处呈现更好的欧姆特性，同时使介质材料更加致密。