[發(fā)明專利]硅納米管的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110328164.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102332392A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景旭斌;楊斌;郭明升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物芯片，特別涉及一種硅納米管的制作方法。

背景技術(shù)

近5年來(lái)利用microRNA(微小核糖核酸)作為診斷生物標(biāo)記物得到了充分的研究和發(fā)展，市場(chǎng)巨大。目前主要檢測(cè)microRNA的手段是基因芯片，其中硅納米管(Si?nanowire)就是其中最熱門的人選。具有高檢測(cè)靈敏性，操作簡(jiǎn)單，可絕對(duì)定量，同時(shí)檢測(cè)多項(xiàng)以及檢測(cè)儀器常規(guī)的優(yōu)勢(shì)。

硅納米管的基本結(jié)構(gòu)是極細(xì)長(zhǎng)的多晶硅線外包均勻厚度的氧化膜并裸露在外界環(huán)境下，如圖1a和圖1b所示，通常是在硅片6上熱氧化生長(zhǎng)二氧化硅層7，在二氧化硅層7上沉積多晶硅，并采用光刻、刻蝕工藝，在二氧化硅層7上形成多晶硅線8，其中多晶硅線的側(cè)壁和頂部需要均勻摻雜，多晶硅線8外包的氧化膜(圖中未示)厚度也需要保持側(cè)壁和頂部的一致。

由于目前離子注入機(jī)臺(tái)都是為2維的圖形器件而設(shè)計(jì)的，直接使用在3D結(jié)構(gòu)的硅納米管會(huì)存在垂直和傾斜注入角度不同的問(wèn)題，導(dǎo)致左右兩側(cè)注入量出現(xiàn)大差異。不僅影響多晶硅表面摻雜不均勻，而且不均勻摻雜表面會(huì)導(dǎo)致后續(xù)氧化膜厚不均勻，影響器件性能。

圖1a是帶角度的傾斜注入方式，如果不對(duì)硅片做rotate(旋轉(zhuǎn))動(dòng)作，多晶硅線的左側(cè)的注入量顯然要比右側(cè)和頂部的少，如果利用rotate(旋轉(zhuǎn))，左右兩側(cè)是平衡了，但是左右兩側(cè)的總注入量比頂部的少。

圖1b是垂直注入，很明顯，多晶硅線的側(cè)壁的注入量要遠(yuǎn)少于頂部。

總之，上述現(xiàn)有技術(shù)的注入方式，都不能實(shí)現(xiàn)均勻3D化摻雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種硅納米管的制作方法，以實(shí)現(xiàn)硅納米管結(jié)構(gòu)中的多晶硅線均勻化摻雜，提高硅納米管的性能。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種硅納米管的制作方法，包括以下步驟：

在硅片上熱氧化生長(zhǎng)二氧化硅層，在二氧化硅層上依次沉積多晶硅和氮化硅；

刻蝕氮化硅和多晶硅，形成頂部覆蓋有氮化硅的多晶硅線；

邊旋轉(zhuǎn)硅片邊以一傾斜角度對(duì)多晶硅線進(jìn)行離子注入；

去除多晶硅線上的氮化硅；

以垂直角度對(duì)多晶硅線進(jìn)行離子注入；

在多晶硅線上熱氧化生長(zhǎng)二氧化硅膜。

作為優(yōu)選：所述邊旋轉(zhuǎn)硅片邊以一傾斜角度對(duì)多晶硅線進(jìn)行離子注入的步驟為硅片每旋轉(zhuǎn)90°注入一定劑量的離子。

作為優(yōu)選：所述傾斜角度為20-30°。

作為優(yōu)選：所述以垂直角度注入的劑量為以一傾斜角度注入的劑量的1/4。

作為優(yōu)選：所述氮化硅的厚度為100-600埃。

作為優(yōu)選：所述氮化硅用熱磷酸去除。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用氮化硅作為注入阻擋層，旋轉(zhuǎn)硅片對(duì)多晶硅線側(cè)壁均勻摻雜，去除氮化硅阻擋層對(duì)多晶硅線的頂部進(jìn)行摻雜，使得多晶硅線上均勻摻雜，同時(shí)使得后續(xù)在多晶硅線上熱氧化生長(zhǎng)的二氧化硅膜厚度均勻，從而硅納米管的性能提高。

附圖說(shuō)明

圖1a、1b是現(xiàn)有技術(shù)硅納米管摻雜的示意圖。

圖2是本發(fā)明硅納米管的制作流程圖。

圖3a-3f是本發(fā)明硅納米管制作流程中各個(gè)工藝步驟的剖面圖。

圖4a-4d是本發(fā)明硅納米管制作過(guò)程中硅片旋轉(zhuǎn)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述：

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。

其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。

圖2示出了本發(fā)明硅納米管的制作流程圖。

請(qǐng)參閱圖2所示，在本實(shí)施例中，本發(fā)明硅納米管制作流程中各個(gè)工藝步驟如下：

在步驟101中，如圖3a所示，在硅片1上熱氧化生長(zhǎng)二氧化硅層2，在二氧化硅層2上依次沉積多晶硅3和氮化硅4，所述氮化硅4的厚度需要滿足注入阻擋層的厚度要求，但是也不能太厚，太厚增加刻蝕難度，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)注入陰影效應(yīng)，在硅納米管密集區(qū)擋住底部區(qū)域，所述氮化硅4的厚度為100-600埃；

在步驟102中，如圖3b所示，刻蝕氮化硅4和多晶硅3，形成頂部覆蓋有氮化硅41的多晶硅線31；