層兩側注入P型離子，形成P+源區105及P+漏區106，所述P+源區及P+漏區之間未進行離子注入的Si/SiGe/Si頂層為溝道區103。
[0057]作為示例，先于所述Si/SiGe/SOI襯底形成掩膜層，然后采用光刻工藝及刻蝕工藝于Si/SiGe/Si頂層兩側上打開窗口后，依據窗口位置進行P型離子注入，最后進行退火以完成P+源區105及P+漏區106的制備。在本實施例中，所述P型離子為硼。
[0058]如圖3所示，然后進行步驟4)，于所述Si/SiGe/Si頂層表面形成介質層表面形成介質層107。
[0059]作為示例，所述介質層107為氧化鋁層，可以采用如化學氣相沉積法等工藝進行制備。當然，其它的介質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。
[0060]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P+源區105及P+漏區106對應的介質層107中形成金屬接觸開孔108，并制作金屬接觸電極109。
[0061 ] 作為示例，所述金屬接觸電極109為Al。
[0062]如圖6?圖7所示，然后進行步驟6)，制作電極保護層110，并露出柵極傳感區域，所述柵極傳感區域為溝道區103對應的區域，即所述P+源區及P+漏區之間未進行離子注入的Si/SiGe/Si頂層對應的區域。
[0063]作為示例，步驟6)包括步驟:
[0064]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；
[0065]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溝道區上方對應的氮化硅層，以露出柵極傳感區域，所述柵極傳感區域為溝道區103對應的區域。
[0066]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。
[0067]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。
[0068]如圖9所示，最后進行步驟8)，對柵極傳感區域表面進行表面活化修飾，用于對生物分子的探測。
[0069]作為示例，步驟8)采用APTES對柵極傳感區域表面進行表面活化修飾。
[0070]具體地，步驟8)包括步驟:
[0071]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；
[0072]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。
[0073]如圖9所示，本實施例還提供一種基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物傳感器，包括:
[0074]Si/SiGe/SOI襯底，所述Si/SiGe/SOI襯底包括體硅襯底101、埋氧層102、Si/SiGe/Si頂層104。所述Si/SiGe/Si頂層104包括依次層疊的Si層、SiGe層及Si層，所述Si/SiGe/Si頂層結合于所述埋氧層102表面；
[0075]P+源區105及P+漏區106，形成于所述Si/SiGe/Si頂層兩側，所述P+源區及P+漏區之間未進行離子注入的Si/SiGe/Si頂層為溝道區103 ;
[0076]介質層107，形成于所述Si/SiGe/Si頂層表面，所述介質層107與所述P+源區105及P+漏區106對應的區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 ；
[0077]電極保護層110，覆蓋于所述金屬接觸電極109，并露出柵極傳感區域，所述柵極傳感區域為溝道區103對應的區域；
[0078]背柵111，形成于所述體硅襯底101背面；
[0079]活化修飾材料112，形成于所述柵極傳感區域表面。
[0080]作為示例，所述介質層107為氧化鋁層。
[0081]作為示例，所述電極保護層110為氮化硅層。
[0082]作為示例，所述活化修飾材料112為APTES。
[0083]如上所述，本發明提供一種基于Si/SiGe/Si量子阱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 Si/SiGe/SOI襯底，所述Si/SiGe/SOI襯底包括體硅襯底、埋氧層、Si/SiGe/Si頂層；2)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于所述Si/SiGe/SOI襯底表面制作出器件區域；3)采用離子注入工藝于所述Si/SiGe/Si頂層兩側注入P型離子，形成P+源區及P+漏區，所述P+源區及P+漏區之間未進行離子注入的Si/SiGe/Si頂層為溝道區；4)于所述Si/SiGe/Si頂層表面形成介質層；5)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于與所述P+源區及P+漏區對應的介質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，并露出柵極傳感區域，所述柵極傳感區域為溝道區對應的區域；7)于所述體硅襯底背面制作背柵；8)對柵極傳感區域表面進行表面活化修飾，用于對生物分子的探測。本發明采用高迀移率材料的SiGe材料作為溝道，且Si/SiGe/Si的量子阱的結構，在同樣工藝下將得到更高信噪比的信息，從而與常規硅器件相比具有更高的靈敏度，因此本發明的生物傳感器可以對生物分子進行高靈敏的檢測。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0084]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種基于Si/SiGe/Si量子阱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Si/SiGe/SOI襯底，所述Si/SiGe/SOI襯底包括體硅襯底、埋氧層、Si/SiGe/Si頂層； 2)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于所述Si/SiGe/SOI襯底表面制作出器件區域； 3)采用離子注入工藝于所述Si/SiGe/Si頂層的兩側注入P型離子，形成P+源區及P+漏區，所述P+源區及P+漏區之間未進行離子注入的Si/SiGe/Si頂層為溝道區； 4)于所述Si/SiGe/Si頂層表面形成介質層； 5)利用光刻工藝及干法刻蝕工藝于與所述P+源區及P+漏區對應的介質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，并露出柵極傳感區域，所述柵極傳感區域為溝道區對應的區域； 7)于所述體硅襯底背面制作背柵； 8)對柵極傳感區域表面進行表面活化修飾，用于對生物分子的探測。
2.根據權利要求1所述的基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物傳感器的制備方法，其特征在于:步驟4)所述的介質層為氧化鋁層。
3.根據權利要求1所述的基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET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溝道區上方對應的氮化硅層，以露出柵極傳感區域。
4.根據權利要求1所述的基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物傳感器的制備方法，其特征在于:步驟8)采用APTES對柵極傳感區域表面進行表面活化修飾。
5.根據權利要求4所述的基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET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Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物傳感器，其特征在于，包括: Si/SiGe/SOI襯底，所述Si/SiGe/SOI襯底包括體硅襯底、埋氧層、Si/SiGe/Si頂層； P+源區及P+漏區，形成于所述Si/SiGe/Si頂層兩側，所述P+源區及P+漏區之間未進行離子注入的Si/SiGe/Si頂層為溝道區； 介質層，形成于所述Si/SiGe/Si頂層表面，所述介質層與所述P+源區及P+漏區對應的區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，并露出柵極傳感區域，所述柵極傳感區域為溝道區對應的區域； 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域表面。
7.根據權利要求6所述的基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物傳感器，其特征在于:所述介質層為氧化鋁層。
8.根據權利要求6所述的基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物傳感器，其特征在于:所述電極保護層為氮化硅層。
9.根據權利要求6所述的基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET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】本發明提供一種基于Si/SiGe/Si量子阱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Si/SiGe/SOI襯底；2）于所述Si/SiGe/SOI襯底表面制作出器件區域；3）于Si/SiGe/Si頂層兩側中注入P型離子，形成P+源區及P+漏區；4）于所述Si/SiGe/SOI襯底表面形成介質層；5）于與所述P+源區及P+漏區對應的介質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，并露出柵極傳感區域；7）制作背柵；8）對柵極傳感區域表面進行表面活化修飾。本發明采用高遷移率材料的SiGe材料作為溝道，且Si/SiGe/Si的量子阱的結構，在同樣工藝下將得到更高信噪比的信息，從而與常規硅器件相比具有更高的靈敏度，可以對生物分子進行高靈敏的檢測。
【IPC分類】G01N27-00
【公開號】CN104730111
【申請號】CN201510141251
【發明人】文嬌, 俞文杰, 劉暢, 趙清太, 王曦
【申請人】中國科學院上海微系統與信息技術研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月27日