[發明專利]半導體生物傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201610290858.5
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105957866B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 劉亞;張亮;吳東平;曾瑞雪
• 申請（專利權）人: 上海小海龜科技有限公司;復旦大學
• 主分類號: H01L27/10
• 分類號: H01L27/10;H01L27/102;H01L27/105;H01L21/77
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙)31260
• 代理人: 成麗杰

1.一種半導體生物傳感器，其特征在于，所述半導體生物傳感器包含并列設置的離子敏感場效應晶體管和雙極型晶體管；

所述半導體生物傳感器包含襯底，形成在所述襯底之上的外延層作為所述雙極型晶體管的集電區，形成在所述外延層中的離子敏感場效應晶體管的源區、漏區以及雙極型晶體管的基區和發射區，形成在所述外延層上離子敏感場效應晶體管的源區、漏區之間的柵氧化層，形成在所述柵氧化層之上的離子敏感場效應晶體管的柵區；

其中，所述離子敏感場效應晶體管的漏區和所述雙極型晶體管的基區相鄰；

所述襯底以及形成在所述襯底之上的外延層，作為所述半導體生物傳感器的集電極；

所述源區和柵區，以及所述發射區分別引出，作為所述半導體生物傳感器的源極、柵極和發射極。

2.根據權利要求1所述的半導體生物傳感器，其特征在于，所述半導體生物傳感器還包含形成在所述外延層內連接所述襯底的重摻雜區；所述重摻雜區引出，得到半導體生物傳感器的所述集電極。

3.根據權利要求1或2所述的半導體生物傳感器，其特征在于，所述半導體生物傳感器的柵極為浮柵電極；

所述浮柵電極通過多層互連引出與功能化敏感膜相連，接觸樣品電解質溶液進行檢測。

4.根據權利要求3中所述的半導體生物傳感器，其特征在于，所述半導體生物傳感器把所述電解質溶液中離子濃度的變化轉化為電信號變化，所述電信號變化通過所述離子敏感場效應晶體管和所述雙極型晶體管的組合進一步放大。

5.根據權利要求1或2所述的半導體生物傳感器，其特征在于，所述半導體生物傳感器柵極為浮柵電極，所述浮柵電極表面覆蓋功能化敏感膜。

6.根據權利要求5所述的半導體生物傳感器，其特征在于，所述半導體生物傳感器通過所述功能化敏感膜和氣體分子或離子的表面結合變化產生電信號變化，所述電信號變化通過所述離子敏感場效應晶體管和所述雙極型晶體管的組合進一步放大。

7.一種半導體生物傳感器的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

提供一高摻雜襯底；

在襯底之上生長輕摻雜外延層，作為雙極型晶體管的集電區；

在所述外延層之上形成柵氧化層，并在所述柵氧化層之上形成離子敏感場效應晶體管的柵區；

在外延層之上進行第一次光刻，開出窗口，進行第一次離子注入，形成離子敏感場效應晶體管的源區和漏區；其中，第一次光刻得到的光刻膠至少遮蔽預留制作雙極型晶體管的區域；

在外延層之上進行第二次光刻，開出窗口，進行第二次離子注入，形成雙極型晶體管的基區；其中，第二次光刻得到的光刻膠至少遮蔽離子敏感場效應晶體管所在的區域；

進行第三次離子注入，形成雙極型晶體管的發射區；

將所述源區和柵區，以及所述發射區引出，得到半導體生物傳感器的源極、柵極和發射極。

8.根據權利要求7所述的半導體生物傳感器的制備方法，其特征在于，在所述進行第三次離子注入，形成雙極型晶體管的發射區的步驟中，采用第二次光刻得到的光刻膠，調整離子注入方向，形成所述雙極型晶體管的發射區。

9.根據權利要求7所述的半導體生物傳感器的制備方法，其特征在于，在所述進行第三次離子注入，形成雙極型晶體管的發射區的步驟中，在外延層之上進行第三次光刻，開出窗口，進行第三次離子注入，形成雙極型晶體管的發射區；其中，第三次光刻得到的光刻膠遮蔽離子敏感場效應晶體管所在的區域以及基區的部分區域。

10.根據權利要求7所述的半導體生物傳感器的制備方法，其特征在于，在所述形成雙極型晶體管的發射區之后，在所述將所述源區和柵區，以及所述發射區引出的步驟之前，還包含以下步驟：

在外延層之上進行第四次光刻，開出窗口，進行第四次離子注入，形成連接襯底的重摻雜區；

將所述重摻雜區引出，得到半導體生物傳感器的集電極。