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一種垂直溝道的納米線生物傳感器的集成方法與流程

文檔序號(hào):11955602閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種垂直溝道的納米線生物傳感器的集成方法,包括如下步驟:

A.提供一半導(dǎo)體襯底,實(shí)現(xiàn)器件隔離;

B.形成重?fù)诫s的下有源區(qū);

C.淀積假柵疊層;

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

C1.淀積一層介質(zhì)作第一SDE掩膜層,其厚度定義了器件的下有源區(qū)側(cè)墻的寬度;

C2.淀積一層介質(zhì)作假柵層,其厚度定義了器件的溝道修飾長(zhǎng)度;

C3.淀積一層介質(zhì)作第二SDE掩膜層,其厚度定義了器件的上有源區(qū)側(cè)墻的寬度;

D.通過刻蝕通孔、外延溝道形成垂直溝道結(jié)構(gòu);

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

D1.通過光刻定義溝道截面的形狀、大小;

D2.通過各向異性刻蝕形成溝道窗口,窗口底部露出器件的重?fù)诫s下有源區(qū),去膠;

D3.通過圖形化外延技術(shù)形成器件的溝道;

D4.通過化學(xué)機(jī)械拋光去除淀積超出第二SDE掩膜層上表面的溝道材料,實(shí)現(xiàn)平坦化;

E.通過淀積、刻蝕形成器件的重?fù)诫s的上有源區(qū);

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

E1.淀積一層有源材料;

E2.通過光刻技術(shù)定義上有源區(qū)窗口;

E3.通過各向異性刻蝕形成上有源區(qū),去膠;

E4.通過離子注入技術(shù)對(duì)上有源區(qū)進(jìn)行重?fù)诫s;

E5.通過退火工藝激活源、漏;

F.去除假柵材料,形成納米線溝道修飾區(qū)域;

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

F1.淀積一層介質(zhì)作頂部掩膜層;

F2.通過光刻定義液柵區(qū)域;

F3.通過各向異性刻蝕,露出第一SDE掩膜層的上表面,去膠;

F4.通過各向同性刻蝕,去除整個(gè)假柵層;

G.形成器件源漏兩端的金屬接觸;

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

G1.去除頂部掩膜層;

G2.各向異性淀積一層層間介質(zhì),進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化;

G3.通過光刻、各向異性刻蝕形成器件源漏兩端的接觸孔,去膠;

G4.在各接觸孔中填充金屬M(fèi)etal 0;

G5.通過對(duì)金屬M(fèi)etal 0進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化,去除超出層間介質(zhì)的上表面的金屬M(fèi)etal 0,實(shí)現(xiàn)器件之間的導(dǎo)電層分離;

H.形成金屬互聯(lián)圖形;

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

H1.淀積金屬M(fèi)etal 1;

H2.通過光刻、各向異性刻蝕形成源漏兩端的引出和探針測(cè)試pad,去膠;

I.形成溶液滴定的修飾窗口;

I1.淀積一層介質(zhì)作為鈍化層,并進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化;

I2.通過光刻定義修飾窗口,用于溶液滴定時(shí),待修飾的生物分子通過此窗口擴(kuò)散經(jīng)液柵層,再擴(kuò)散至納米線的表面成鍵修飾;

I3.通過各向異性刻蝕,連通修飾窗口和液柵層,形成從基片表面至納米線溝道修飾表面的通路,去膠;

J.形成探針測(cè)試窗口;

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

J1.光刻定義探針測(cè)試窗口;

J2.通過各向異性刻蝕,露出互聯(lián)金屬M(fèi)etal 1所定義的探針測(cè)試pad,去膠;

K.合金,使金屬與源漏的接觸處呈現(xiàn)更好的歐姆特性,同時(shí)使介質(zhì)材料更加致密。

2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟C中第一SDE掩膜層與第二SDE掩膜層的材料相同,與假柵層材料相異,且假柵層材料對(duì)第一SDE掩膜層的各向同性刻蝕選擇比大于5:1。

3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟F中所述頂部掩膜層材料與假柵層不同,假柵層材料對(duì)該頂部掩膜層的各向同性刻蝕選擇比大于5:1。

4.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟A中所述半導(dǎo)體襯底包括體硅襯底、SOI襯底、體鍺襯底和GOI襯底。

5.如權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,步驟A中所述隔離,對(duì)于體襯底使用阱隔離加淺槽隔離;對(duì)于SOI和GOI襯底使用淺槽隔離。

6.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟G中所述作為導(dǎo)電層的填充金屬M(fèi)etal0為鎢或銅。

7.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟H和J中所述作為導(dǎo)電層的填充金屬M(fèi)etal 1為鋁、銀、鉑、銅和鈦中的一種及其復(fù)合金屬。

8.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟D、E、F、G、H、I和J中,各向異性刻蝕采用RIE或ICP。

9.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟E中,退火方式采用快速熱退火、尖峰退火、閃耀退火和激光退火中的一種。

10.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟步驟G和H中,淀積金屬采用蒸發(fā)、濺射、電鍍和化學(xué)氣相淀積中的一種。

11.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟C、E、F和G中,非金屬材料的各向同性淀積方法采用低壓化學(xué)氣相淀積LPCVD、原子層淀積ALD中的一種,各向異性淀積方法采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積PECVD、電感耦合等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積ICPECVD。

12.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟K中,合金采用的溫度為300-500℃,處理時(shí)間為30min-60min。

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