溝道區(qū)103。
[0054]作為示例，先于所述sSOI襯底表面形成掩膜層，然后采用光刻工藝及刻蝕工藝于所述應(yīng)變溝道區(qū)103兩側(cè)的頂層應(yīng)變硅104上打開窗口后，對所述頂層應(yīng)變硅104進行N型離子注入，最后進行退火以完成N+源區(qū)及N+漏區(qū)的制備，在本實施例中，所述N型離子為磷離子。
[0055]如圖3所示，然后進行步驟4)，于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變硅104表面形成介質(zhì)層 107。
[0056]作為示例，所述介質(zhì)層107為氧化鋁層，可以采用如化學(xué)氣相沉積法等工藝進行制備。當(dāng)然，其它的介質(zhì)材料也可能適用于本實施例，因此，并不限定于此處所列舉的示例。
[0057]如圖4?圖5所示，接著進行步驟5)，利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于與所述N+源區(qū)105及N+漏區(qū)106對應(yīng)的介質(zhì)層107中形成金屬接觸開孔108，并制作金屬接觸電極109。
[0058]作為示例，所述金屬接觸電極109為Al。
[0059]如圖6?圖7所示，然后進行步驟6)，制作電極保護層110，并露出柵極傳感區(qū)域，所述柵極傳感區(qū)域為所述應(yīng)變溝道區(qū)103對應(yīng)的區(qū)域。
[0060]作為示例，步驟6)包括步驟:
[0061]如圖6所示，首先進行步驟6-1)，采用PECVD方法生長一層氮化硅層；
[0062]如圖7所示，然后進行步驟6-2)，利用光刻工藝及干法刻蝕工藝去除所述應(yīng)變溝道區(qū)103上方對應(yīng)的氮化硅層，以露出柵極傳感區(qū)域，所述柵極傳感區(qū)域為所述應(yīng)變溝道區(qū)103對應(yīng)的區(qū)域。
[0063]如圖8所示，然后進行步驟7)，于所述體硅襯底101背面制作背柵111。
[0064]作為示例，先于所述體硅襯底101背面沉積一層金屬層，然后進行退火使該金屬層與所述體硅襯底101形成歐姆接觸，以完成所述背柵111的制作。在本實施例中，所述金屬層為Al。
[0065]如圖9所示，最后進行步驟8)，對柵極傳感區(qū)域表面進行表面活化修飾，用于對生物分子的探測。
[0066]作為示例，步驟8)采用APTES對柵極傳感區(qū)域表面進行表面活化修飾。
[0067]具體地，步驟8)包括步驟:
[0068]8-1)將器件放入乙醇、水及APTES的混合溶液中進行處理，處理時間為I?10小時，在本實施例中，所述乙醇、水及APTES的體積比為95:3:2，處理的時間為2小時；
[0069]8-2)處理完成后分別采用乙醇及去離子水進行清洗，并在60?120°C下進行烘干，在本實施例中，烘干所采用的溫度為100°c。
[0070]如圖9所示，本實施例還提供一種基于sSOI MOSFET的生物傳感器，包括:
[0071]sSOI襯底，所述sSOI襯底包括體硅襯底101、絕緣層102及頂層應(yīng)變硅104，所述頂層應(yīng)變硅104的厚度為1nm?50nm。在本實施例中，所述頂層應(yīng)變硅104的厚度為30nm，當(dāng)然，所述頂層應(yīng)變娃104的厚度也可以是15nm、25nm、35nm、45nm等，并不限定于此處所列舉的示例。由于應(yīng)變技術(shù)使溝道材料的迀移率增加，本發(fā)明的生物傳感器可以得到較高的信噪比；且隨著溝道材料的減薄使溝道達到全耗盡狀態(tài)，其相應(yīng)器件的亞閾值斜率減小，得到更高的靈敏度。因此本發(fā)明的生物傳感器可以對生物分子進行高靈敏的檢測。
[0072]N+源區(qū)105及N+漏區(qū)106，形成于sSOI襯底的頂層應(yīng)變硅104中，所述N+源區(qū)105及N+漏區(qū)106之間為應(yīng)變溝道區(qū)103 ；
[0073]介質(zhì)層107，形成于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變娃104表面，所述介質(zhì)層107與所述N+源區(qū)105及N+漏區(qū)106對應(yīng)的區(qū)域形成有金屬接觸開孔108，所述金屬接觸開孔108中形成有金屬接觸電極109 ；
[0074]電極保護層110，覆蓋于所述金屬接觸電極109，并露出柵極傳感區(qū)域，所述柵極傳感區(qū)域為所述應(yīng)變溝道區(qū)103對應(yīng)的區(qū)域；
[0075]背柵111，形成于所述體硅襯底101背面；
[0076]活化修飾材料112，形成于所述柵極傳感區(qū)域表面。
[0077]作為示例，所述介質(zhì)層107為氧化鋁層。
[0078]作為示例，所述電極保護層110為氮化硅層。
[0079]作為示例，所述活化修飾材料112為APTES。
[0080]如上所述，本發(fā)明提供一種基于sSOI MOSFET的生物傳感器及其制備方法，所述制備方法包括步驟:1)提供一 sSOI襯底，所述sSOI襯底包括體硅襯底、絕緣層及頂層應(yīng)變娃，所述頂層應(yīng)變娃的厚度為1nm?50nm ；2)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于所述sSOI襯底表面制作出器件區(qū)域；3)采用離子注入工藝于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變硅中注入N型離子，形成N+源區(qū)及N+漏區(qū)，所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)之間為應(yīng)變溝道區(qū)；4)于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變硅表面形成介質(zhì)層；5)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于與所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)對應(yīng)的介質(zhì)層中形成金屬接觸開孔，并制作金屬接觸電極；6)制作電極保護層，并露出柵極傳感區(qū)域，所述柵極傳感區(qū)域為所述應(yīng)變溝道區(qū)對應(yīng)的區(qū)域；7)于所述體硅襯底背面制作背柵；8)對柵極傳感區(qū)域表面進行表面活化修飾，用于對生物分子的探測。本發(fā)明采用應(yīng)變硅作為溝道，由于應(yīng)變技術(shù)使溝道材料的迀移率增加，得到較高的信噪比；且隨著溝道材料的減薄使溝道達到全耗盡狀態(tài)，其相應(yīng)器件的亞閾值斜率減小，得到更高的靈敏度。因此本發(fā)明的生物傳感器可以對生物分子進行高靈敏的檢測。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0081]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種基于sSOI MOSFET的生物傳感器的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括步驟: 1)提供一sSOI襯底，所述sSOI襯底包括體硅襯底、絕緣層及頂層應(yīng)變硅，所述頂層應(yīng)變娃的厚度為1nm?50nm ； 2)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于所述sSOI襯底表面制作出器件區(qū)域； 3)采用離子注入工藝于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變硅中注入N型離子，形成N+源區(qū)及N+漏區(qū)，所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)之間為應(yīng)變溝道區(qū)； 4)于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變娃表面形成介質(zhì)層； 5)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于與所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)對應(yīng)的介質(zhì)層中形成金屬接觸開孔，并制作金屬接觸電極； 6)制作電極保護層，并露出柵極傳感區(qū)域，所述柵極傳感區(qū)域為所述應(yīng)變溝道區(qū)對應(yīng)的區(qū)域； 7)于所述體硅襯底背面制作背柵； 8)對柵極傳感區(qū)域表面進行表面活化修飾，用于對生物分子的探測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于sSOIMOSFET的生物傳感器的制備方法，其特征在于:步驟4)所述的介質(zhì)層為氧化鋁層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于sSOIMOSFET的生物傳感器的制備方法，其特征在于:步驟6)包括步驟: 6-1)采用PECVD方法生長一層氮化硅層； 6-2)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝去除所述應(yīng)變溝道區(qū)上方對應(yīng)的氮化硅層，以露出柵極傳感區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于sSOIMOSFET的生物傳感器的制備方法，其特征在于:步驟8)采用APTES對柵極傳感區(qū)域表面進行表面活化修飾。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于sSOIMOSFET的生物傳感器的制備方法，其特征在于:步驟8)包括步驟: 8-1)將器件放入乙醇、水及APTES的混合溶液中進行處理，處理時間為I?10小時； 8-2)處理完成后分別采用乙醇及去離子水進行清洗，并在60?120°C下進行烘干。
6.一種基于sSOI MOSFET的生物傳感器，其特征在于，包括: sSOI襯底，所述sSOI襯底包括體硅襯底、絕緣層及頂層應(yīng)變硅，所述頂層應(yīng)變硅的厚度為1nm?50nm ； N+源區(qū)及N+漏區(qū)，形成于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變硅中，所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)之間為應(yīng)變溝道區(qū)； 介質(zhì)層，形成于所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變娃表面，所述介質(zhì)層與所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)對應(yīng)的區(qū)域形成有金屬接觸開孔，所述金屬接觸開孔中形成有金屬接觸電極； 電極保護層，覆蓋于所述金屬接觸電極，并露出柵極傳感區(qū)域，所述柵極傳感區(qū)域為所述應(yīng)變溝道區(qū)對應(yīng)的區(qū)域； 背柵，形成于所述體硅襯底背面； 活化修飾材料，形成于所述柵極傳感區(qū)域表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于sSOIMOSFET的生物傳感器，其特征在于:所述介質(zhì)層為氧化鋁層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于sSOIMOSFET的生物傳感器，其特征在于:所述電極保護層為氮化硅層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于sSOIMOSFET的生物傳感器，其特征在于:所述活化修飾材料為APTES。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于sSOI MOSFET的生物傳感器及其制備方法，所述制備方法包括：1）提供一sSOI襯底，所述sSOI襯底的頂層應(yīng)變硅的厚度為10nm~50nm；2）制作器件區(qū)域；3）形成N+源區(qū)及N+漏區(qū)及應(yīng)變溝道區(qū)；4）于所述sSOI襯底表面形成介質(zhì)層；5）形成金屬接觸開孔，并制作金屬接觸電極；6）制作電極保護層，并露出柵極傳感區(qū)域；7）于所述體硅襯底背面制作背柵；8）對柵極傳感區(qū)域表面進行表面活化修飾。本發(fā)明采用應(yīng)變硅作為溝道，由于應(yīng)變技術(shù)使溝道材料的遷移率增加，得到較高的信噪比；且隨著溝道材料的減薄使溝道達到全耗盡狀態(tài)，其相應(yīng)器件的亞閾值斜率減小，得到更高的靈敏度。因此本發(fā)明的生物傳感器可以對生物分子進行高靈敏的檢測。
【IPC分類】G01N27-414
【公開號】CN104713931
【申請?zhí)枴緾N201510141241
【發(fā)明人】文嬌, 俞文杰, 劉暢, 趙清太, 王曦
【申請人】中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月27日