CN101506648A - 制造半导体传感器装置的方法和半导体传感器装置 - Google Patents
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Abstract
一种制造用于感测物质的半导体传感器装置(10)的方法，所述半导体传感器装置包括多个相互平行的台形半导体区域(1)，所述台形半导体区域(1)形成于半导体主体(11)的表面上并在第一端连接到第一导电连接区域(2)且在第二端连接到第二导电连接区域(3)，同时包括待感测的物质的气体或液体能够在所述台形半导体区域(1)之间流动，且待感测的所述物质能够影响所述多个台形半导体区域(1)的电特性，其中在所述半导体主体(11)的表面形成第一连接区域(2)并形成第一端连接到所述第一连接区域(2)的多个台形半导体区域(1)，接下来形成在所述多个台形半导体区域(1)的第二端连接到所述多个台形半导体区域(1)的第二连接区域(3)。根据本发明，在形成所述多个台形半导体区域(1)之后，用能够相对于所述多个台形半导体区域(1)和所述半导体传感器装置(10)的其他边界部分的材料选择性地去除的填充材料(4)来填充这些区域(1)之间的露出空间，接下来在所得到的结构上沉积导电层(30)，由该导电层(30)形成所述第二连接区域(3)，之后以选择性方式去除所述填充材料(4)，由此使所述多个台形半导体区域(1)之间的空间再次露出。通过这种方式，利用容易在工业规模上应用的方法制造传感器装置(10)，并获得高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造感测物质的半导体传感器装置的方法，该半导体传感器装置包括多个相互平行的台形半导体区域，其形成于半导体主体的表面上并在第一端连接到第一导电连接区域，在第二端连接到第二导电连接区域，包括待感测物质的流体(＝液体或气体)能够在台形半导体区域之间流动，待感测的物质能够影响多个台形半导体区域的电特性，其中，在半导体主体的表面形成第一连接区域，并形成多个台形半导体区域，其第一端连接到所述第一连接区域，随后形成连接到所述多个台形半导体区域的第二端的第二连接区域。本发明还涉及一种半导体传感器装置。
背景技术
这种方法非常适于制造用于检测化学和/或生化物质的传感器装置。在后一种情况下，例如可以将其用于以高灵敏度和可复现性检测抗原/抗体结合、生物分子和其他物质，于是可以将其有利地用在基因分析、疾病诊断等中。此外，例如通过向导电性这样变化的纳米线中引入带电物质，也可能检测更简单的分子，例如在液体中易挥发或溶解的化学物质。这里，对于纳米线而言，主体的至少一个横向尺度通常在1和100nm之间，特别地，在10和50nm之间。优选地，纳米线在两个横向方向上的尺度都在所述范围内。将多个纳米线用于台形半导体区域能够制造出灵敏度非常高的传感器。在此还要指出，接触半导体中极小的尺度在半导体工艺中是非常有挑战性的技术。然而，虽然期望该台形半导体区域具体而言包括纳米线，但本发明也适用于具有其他尺度的其他台形半导体区域。台形区域表示该区域在半导体主体的表面上形成突起。
从2004年12月16日以公开号WO 2004/109815公开的PCT(＝专利合作条约)专利申请可以了解开篇中提到的方法。在该文献中，为了获得传感器装置，在衬底上设置若干包括单晶纳米线的台形半导体区域。提及各种作为制造纳米线的材料的材料，例如氧化锌、氧化钛、硅和III-V族半导体材料。在生长纳米线之后，在纳米线的上表面上选择性地沉积像金那样的金属。通过这种方式，与纳米线的上表面建立肖特基接触或欧姆接触。接下来利用例如包括很多导电片状物的结构物覆盖纳米线的金属化上表面。要了解用作化学或生化传感器的传感器装置的结构和应用的更多细节，也请参见2005年6月15日以公开号WO 2005/054869公开的PCT(＝专利合作条约)专利申请。在图2a中形成Au/Ti欧姆电极，通过蒸镀技术并加热到大约300℃一分钟使其在ZnO纳米柱的端部上形成水平板，以获得包括垂直设置于衬底上的ZnO纳米柱的生物传感器。
这种方法的缺点是不太适于批量生产包括传感器的半导体装置。此外，在纳米线顶部上安装导电片状物时容易损伤纳米线。这降低了成品率。
发明内容
因此，本发明的目的是避免上述缺点，并提供一种方法，该方法适于大规模生产半导体装置，该半导体装置包括具有多个台形半导体区域、具体而言为纳米线的传感器，且该方法实现了高成品率。
为了实现该目的，开篇所述类型的方法特征在于，在形成多个台形半导体区域之后，利用填充材料填充这些区域之间的露出空间，能够相对于多个台形半导体区域和半导体传感器装置的其他边界部分的材料选择性地去除该填充材料，接下来在所得到的结构上沉积导电层，由该导电层形成第二连接区域，之后通过选择性方式来去除该填充材料，由此再次腾出多个台形半导体区域之间的空间。由于台形半导体区域嵌入填充材料中，因此在接下来形成与该区域的接触期间它们受到保护，从而不会被损坏。此外，由于可以在基本平坦的表面上形成接触，因此可以使用很多工业技术通过(例如)气相沉积、溅射等沉积导电层，从而形成接触。由于存在填充材料，因此在开始沉积时不存在接触材料会到达台区域之间的危险。在稍后阶段，通过所沉积导电层的厚度和硬度来防止这点。于是，在形成接触期间无需使用片状物，也无需使用任何金属的选择性沉积。尽管如此，如果希望进行选择性沉积，材料和/或工艺的选择范围似乎更大，因为填充材料的性质在这方面提供了一些自由度。最后，可以通过简单的方式，例如通过选择性蚀刻工艺来完全除去填充材料。于是，根据本发明的工艺非常适于大规模的工艺制造过程，且能够以高成品率获得所得到的传感器装置。
优选实施例的特征在于，在沉积所述导电层之前，通过选择性蚀刻去除所述填充材料的上部，由此露出所述多个台形半导体区域的上部。通过这种方式，可以使上方接触的金属化部相对于台区或纳米线呈交叉指形。这有助于保护纳米线使其不受损伤力影响。此外，可以降低台上侧的接触电阻。
在较好实施例中，几乎完全去除所述填充材料，并用与所述填充材料不同的另一填充材料填充所述多个台形半导体区域之间的空间。通过这种方式，可以将台或纳米线的底部嵌入加强层中。所述层可以是导电的或绝缘的。如果台或纳米线形成于(半)导电衬底上且如果可以将导电介质用于承载待由传感器装置检测的化合物或物质的流体，那么优选是后者。如前面所述，现在另一填充材料充当着填充材料。于是，又能够也相对于在其上沉积另一填充材料的填充材料选择性蚀刻该另一填充材料。同样，在沉积所述导电层之前，通过蚀刻去除所述另一填充材料的上部，由此露出(make free)所述多个台形半导体区域的上部。这再次实现了上方接触的叉指状结构。
优选地，选择绝缘材料用于所述填充材料或所述另一填充材料的材料。除前述优点之外，可以容易地沉积和蚀刻这些材料。此外，如果不完全去除它们，它们也不会干扰电流路径。适当的材料为二氧化硅和氮化硅(不论使用顺序如何)，可以通过(例如)氢氟酸和热磷酸的稀释溶液来选择性地蚀刻它们。
在所述填充材料或所述另一填充材料的优选实施例中，使用通过旋涂沉积的聚合物。这意味着该(另一)填充材料是以廉价且快速的方式沉积的。
在另一变型中，例如通过CVD工艺，继之以CMP(＝化学机械抛光)步骤以露出纳米线的上表面，从而用一层填充材料完全掩埋纳米线。
优选地，通过湿法蚀刻选择性蚀刻所述填充材料或所述另一填充材料的材料。尽管干法蚀刻是可行的，但湿法蚀刻具有在台或纳米线的“林子”之间蚀刻简单且容易的优点，因为这种蚀刻剂容易发生钻蚀。
为了最后完全去除填充材料，在有机物质作为填充材料的情况下，具体而言可以利用氧或另一种反应成分来使用干法蚀刻。在这种情况下，例如，在使用像PMMA(＝聚甲基丙烯酸甲酯)的材料时，还可以考虑热处理来完全去除填充材料。在这些变型中，可以避免可能会损伤纳米线的毛细力。
为了防止损伤台或纳米线，优选以如下方式执行根据本发明的方法：在对填充材料或另一填充材料进行湿法蚀刻之后，减小接下来的干燥步骤期间多个台形半导体区域之间的空间中的毛细力。通过在所述蚀刻步骤和所述干燥步骤之间引入利用低表面张力的液体的冲洗步骤可以减小干燥期间的毛细力。这种液体例如可以基于酒精。在另一种吸引人的变型中，利用超临界二氧化碳干燥减小干燥期间的毛细力。
优选地，选择纳米线用于所述多个台形半导体区域。可以通过例如VLS(＝蒸汽液体固体)生长技术，在较小面积上以非常大的数量来容易地形成这种纳米线。典型地，可以在0.1和10μm之间选择相邻纳米线之间的距离，优选大约为1μm，而它们的长度例如在1和10μm之间。通过这种方式，可以获得在1mm×1mm的正方形接触面积上具有例如大约106根纳米线的传感器，这意味着与包括单个纳米线的传感器相比灵敏度增大了同样倍数。
优选通过设置纳米线，使得携带待检测的物质的介质必需蜿蜒通过纳米线的林子。可以选择所述林子的长度方向使其小于宽度。通过这种方式，通过传感器的介质可以面对较低的流动阻力。优选地，纳米线是常闭型的或形成诸如FET(＝场效应晶体管)的具有这种特性的装置的一部分。待检测的物质将通过例如在它们被吸附到纳米线的表面上之后向纳米线中引入电荷来改变导电性。由于纳米线的表面-体积比大，因此通过这种方式可以获得非常高的信噪比。然而，其他检测方式也是可能的，例如，待检测的物质可以在(半)绝缘或半导电的纳米线的表面上形成导电层。
本发明包括通过根据本发明的方法获得的半导体传感器装置。后一种装置可以形成于或附着于另一(结构化)衬底上。后者或组合装置的构造使得能够容易地将输送带有待检测的物质/化合物的介质/流体的管路连接到该装置。可以将这种构造的制造较容易地与根据本发明的方法相结合。
最后，本发明包括一种用于感测物质的半导体传感器装置，所述半导体传感器装置包括多个相互平行的台形半导体区域，所述台形半导体区域形成于半导体主体的表面上且第一端连接到第一导电连接区域而第二端连接到第二导电连接区域，同时包括待感测的物质的流体可以在所述台形半导体区域之间流动，且待感测的所述物质可以影响所述多个台形半导体区域的电性能，其中在所述半导体主体的表面上形成第一连接区域并形成以第一端连接到所述第一连接区域上的多个台形半导体区域，并形成第二连接区域，其在所述多个台形半导体区域的第二端连接到所述多个台形半导体区域上且连接到所述多个台形半导体区域的侧壁的一部分上。当第二连接区域与多个台形半导体区域的侧壁的一部分电接触时，接触面积比仅接触第二顶端时大得多。较大的接触面积有利于降低接触电阻(与接触面积成反比)并减小接触电阻的扩展。因为生物传感器必须非常灵敏，所以非常重要的是，接触部具有良好的欧姆特性，接触电阻值具有非常小的扩展。较大的接触面积改善了多个台形半导体区域的机械稳定性。
参考下文所述的将结合附图阅读的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明了且得到清楚说明。
附图说明
图1到4为在利用根据本发明的方法制造半导体传感器装置的过程中各阶段中的该半导体传感器装置的截面图；以及
图5为在利用根据本发明的另一方法制造另一半导体传感器装置期间的相关阶段中的该另一半导体传感器装置的截面图。
附图为示意性的且未按比例绘制，为了更加清楚显著放大了厚度方向上的尺度。在各图中一般为对应部分赋予相同的附图标记和相同的阴影表示。
具体实施方式
图1到4为在利用根据本发明的方法制造半导体传感器装置的过程中的各阶段的该半导体传感器装置的截面图。在图1之前的阶段中，待制造的该半导体传感器装置10可以已经含有需要的各种元件或组件。这种元件或组件未在图中示出。
在制造装置10的第一相关步骤中(参见图1)，为形成硅半导体主体11的硅衬底2提供台形半导体区域1，在此为多个包括硅的纳米线1。区域1可以是弱p掺杂的，而上部和下部为n型掺杂的。可以用薄氧化物层，例如通过氧化形成的氧化物层覆盖区域1的表面。通过这种方式，区域1可以起到常闭型npn FET的功能，而待检测的物质可以在被吸收到区域1表面上之后向区域1中引入导电n型沟道。例如，可以通过光刻和蚀刻均匀沉积的层来形成线1，但也可以通过例如如R.S.Wagner和W.C.Ellis的文章“Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth”所述的选择性沉积来形成线1，该文已经在1964年3月1日的Applied PhysicsLetters，vol.4，no.5，pp89-90上发表。在该范例中，柱1的高度大约为500nm，其直径大约为50nm。
接下来(参见图2)为包括绝缘材料的较厚层4。层4可以包括通过旋涂沉积的聚合物(例如(光致)抗蚀剂)或可以利用CVD(＝化学气相沉积)、以TEOS(＝四乙基原硅酸盐)作为源材料来保形地沉积的像二氧化硅那样的材料。利用HDP(＝高密度等离子体)沉积工艺非保形地沉积二氧化硅也是可能的。在该范例中，利用旋涂沉积抗蚀剂层4。然后通过蚀刻步骤去除所述层的上部4A。在变型中，可以利用填充材料完全掩埋纳米线1，并在蚀刻步骤之前使用CMP(＝化学机械抛光)来去除填充材料的上方区域4A，由此露出纳米线1的上部，例如形成高度为10-20nm的露出部分。可以利用已知的蚀刻速率按照时间执行蚀刻。
接下来(参见图3)在该结构上沉积60nm厚的诸如金属的导电材料层3。利用例如气相沉积或溅射作为沉积技术来实现这一目的。通过这种方式，导电层3还包围纳米线1的上部，从而改善了它们的附着和结构的硬度。可以以这种方式持续进行沉积，从而完全去除两个相邻纳米线1之间的所有空腔，后者未在图中示出。可以选择金属3来形成与纳米线的半导体材料的良好欧姆接触。如果希望或需要，如果填充材料热稳定了，在该阶段，或者如果不是这样则在稍后阶段，可以使用加热步骤来形成或改善接触。
接下来(参见图4)，利用选择性蚀刻去除填充材料的层4。如果将抗蚀剂用作填充材料，就可以使用市场上可买到的去除剂。对于无机填充材料还可以使用湿法蚀刻。接下来，为装置10提供用于向传感器装置中引入流体20的设备，流体20包括待由传感器装置10检测的物质或化合物。然而未在图中示出这种设备。还可以将装置10并入包括这种设备的结构中，或者可以将其制造与装置10的制造集成到一起。可以为接触纳米线1的两个接触区域3，2提供可以连接到电流测量装置的接触线30或执行该功能的导体图案，后者未在图中示出。优选地，这种电流测量装置是可以事先利用半导体技术形成在半导体主体11中的小电路。
在蚀刻填充材料4之后，利用像酒精那样的低表面张力液体执行冲洗步骤。不过优选地，利用超临界CO2干燥来干燥该结构。例如，可以通过像Bal-Tec CPD临界点干燥机的设备来执行该步骤。
图5为在利用根据本发明的另一方法制造另一半导体传感器装置期间的相关阶段的该另一半导体传感器装置的截面图。传感器的构造及其制造与第一范例中上文所述大致相同，在此参考其内容。差异在于在半导体衬底2顶部上以及相邻纳米线1的底部之间存在绝缘层14。这种层14可以包括二氧化硅，并且对于这种材料可以如上所述进行沉积。在其顶部，如前一范例中那样通过旋涂再次沉积例如包括抗蚀剂的(另一)填充材料。也可以相对于绝缘层14容易地选择性地去除这种抗蚀剂。层14不仅形成了纳米线1与衬底2的更牢固附着，而且防止了在导电流体，尤其是携带待检测的物质/化合物的导电流体20的情况下上下接触部2、3之间短路。
显然，本发明不限于这里所述的范例，在本发明的范围之内，本领域的技术人员可以做出各种变化和修改。
例如，要指出的是，本发明不仅适用于制造包括很多纳米线的传感器，而且少量这种线，直至甚至一根纳米线也是可行的选择。每个纳米线区域可以用于单个装置(的一部分)的部分，但也可以使用形成单个装置一部分或装置的单个区域的多个纳米线。于是，例如可以在形成半导电纳米线之前和之后，均匀地形成导电半导体层(例如n型)。通过这种方式，如果希望的话，可以避免生长纳米线期间的掺杂步骤。
此外，要指出的是对于各个步骤而言各种修改都是可能的。例如，可以选择其他沉积技术而不是范例中使用的那些技术。对于所选的材料，情况也是一样的。于是，(另一)填充材料例如由氮化硅或其他电介质制成。
Claims (17)
1、一种制造用于感测物质的半导体传感器装置(10)的方法，所述半导体传感器装置包括多个相互平行的台形半导体区域(1)，所述台形半导体区域(1)形成于半导体主体(11)的表面上并在第一端连接到第一导电连接区域(2)且在第二端连接到第二导电连接区域(3)，同时包括待感测的物质的流体能够在所述台形半导体区域(1)之间流动，且待感测的所述物质能够影响所述多个台形半导体区域(1)的电特性，其中在所述半导体主体(11)的表面形成第一连接区域(2)并形成第一端连接到所述第一连接区域(2)的所述多个台形半导体区域(1)，接下来形成在所述多个台形半导体区域(1)的第二端连接到所述多个台形半导体区域(1)的所述第二连接区域(3)，其特征在于在形成所述多个台形半导体区域(1)之后，用能够相对于所述多个台形半导体区域(1)和所述半导体传感器装置(10)的其他边界部分的材料选择性去除的填充材料(4)来填充这些区域(1)之间的露出空间，接下来在所得到的结构上沉积导电层(30)，由该导电层(30)形成所述第二连接区域(3)，之后以选择性方式去除所述填充材料(4)，由此使所述多个台形半导体区域(1)之间的空间再次露出。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于在沉积所述导电层(30)之前，通过选择性蚀刻去除所述填充材料(4)的上部(4A)，由此使所述多个台形半导电区域(1)的上部露出。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于几乎完全去除所述填充材料(4)，并用与所述填充材料不同的另一填充材料填充所述多个台形半导体区域(1)之间的空间。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于在沉积所述导电层(30)之前，通过蚀刻去除所述另一填充材料的上部，由此使所述多个台形半导体区域(1)的上部露出。
5、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于选择绝缘材料用于所述填充材料或所述另一填充材料的材料(4)。
6、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于将通过旋涂沉积的聚合物用于所述填充材料(4)或所述另一填充材料的材料。
7、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于通过湿法蚀刻选择性地蚀刻所述填充材料(4)或所述另一填充材料的材料。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于在蚀刻填充材料(4)或所述另一填充材料之后，在接下来的干燥步骤中减小所述多个台形半导体区域(1)之间的空间中的毛细力。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于通过在所述蚀刻步骤和所述干燥步骤之间引入利用具有低表面张力的液体的冲洗步骤来减小干燥期间的毛细力。
10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于利用超临界二氧化碳干燥来减小干燥期间的毛细力。
11、根据权利要求1到6中的任一项所述的方法，其特征在于将有机物质用于所述填充材料(4)或所述另一填充材料的材料，通过利用氧或另一反应成分的干法蚀刻选择性地去除该有机物质。
12、根据权利要求1到6中的任一项所述的方法，其特征在于将有机物质用于所述填充材料(4)或所述另一填充材料的材料，并且通过热处理以选择性方式去除所述(另一)填充材料(4)。
13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于在形成所述多个台形半导体区域(1)之后，通过利用一层所述填充材料(4)完全掩埋所述区域(1)并随后进行化学机械抛光步骤以使所述区域(1)的上表面露出，从而用所述填充材料(4)填充这些区域(1)之间的露出空间。
14、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于选择纳米线(1)用于所述多个台形半导体区域(1)。
15、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于选择纳米线(1)用于所述多个台形半导体区域(1)。
16、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于将所述台形半导体区域形成为常闭元件或诸如常闭型晶体管的有源元件的一部分。
17、一种用于感测物质的半导体传感器装置(10)，所述半导体传感器装置包括多个相互平行的台形半导体区域(1)，所述台形半导体区域(1)形成于半导体主体(11)的表面上并在第一端连接到第一导电连接区域(2)且在第二端连接到第二导电连接区域(3)，同时包括待感测的物质的流体能够在所述台形半导体区域(1)之间流动，且待感测的所述物质能够影响所述多个台形半导体区域(1)的电特性，其中在所述半导体主体(11)的表面形成第一连接区域(2)并形成第一端连接到所述第一连接区域(2)的多个台形半导体区域(1)，且将所述第二连接区域(3)形成为在所述多个台形半导体区域(1)的第二端连接到所述多个台形半导体区域(1)以及连接到所述多个台形半导体区域(1)的侧壁的一部分。
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Cited By (3)
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104849317A (zh) * | 2014-02-18 | 2015-08-19 | 元太科技工业股份有限公司 | 半导体感测装置及制作方法 |
| US9748482B2 (en) | 2014-02-18 | 2017-08-29 | E Ink Holdings Inc. | Semiconductor sensing device comprising conductive nanowires and manufacturing method thereof |
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