[发明专利]一种生物芯片中硅纳米线阵列的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物芯片的制造领域，尤其涉及一种在制造生物芯片中硅纳米线阵列时，避免硅纳米线倒塌的工艺方法。

背景技术

所谓生物芯片一般指高密度固定在互相支持介质上的生物信息分子（如基因片段、脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，简称为DNA）片段或多肽、蛋白质）的微阵列（micro-arrays）杂交型芯片，阵列中每个分子的序列及位置都是已知的，并且是预先设定好的序列点阵。

生物芯片是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对DNA、核糖核酸（Ribonucleic Acid，简称为RNA）、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。它是一种检测工具，非常像传感器，外表则像计算机芯片，固定住不同的生物材料或生物分子，借助这些生物分子，可以对相应生物样品（血液、尿液、痰液等）中的靶标进行检测。通过用正常样品的数据与检测样品的数据比较，分析是否存在差异，医生就可以根据差异的情况判断被检测者的身体是否患有疾病。

生物芯片检测的敏感系数与其阵列分布有着密切的关系，一般来说，阵列越密集其检测敏感度就越高，因此为提高其阵列密度，生物芯片就与半导体集成电路制造紧密联系在一起，通过集成电路制造技术来制作出纳米级别的阵列，其用于组成阵列的硅纳米线尺寸分布从10纳米到130纳米，这就大大的提高的生物芯片的检测敏感度。

在55纳米以下CMOS集成电路制造过程中，目前业内通用的应用低温氧化层（Low Temperature Oxidization 简称 LTO）来做硬掩膜（Hard Mask）；应用光刻胶来做软掩膜（Mask），通过光刻和干法刻蚀的方法来制作硅线条。

请参阅图1，图1为现有技术中一实施例的硅纳米线的制作方法流程图，其包括下列步骤：

步骤S01：在半导体衬底上通过湿氧氧化的方法生长二氧化硅层；

步骤S02：在二氧化硅层上生长多晶硅层；

步骤S03：在多晶硅层上低温生长低温氧化层（LTO）；

步骤S04：对多晶硅层及LTO层进行光刻及干法刻蚀形成硅纳米线条（SINW）图形化，可形成不同SINW线宽的硅纳米线条。

生物芯片纳米阵列制作也采用上述技术，但是，互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS）的硅纳米线阵列结构和生物芯片的硅纳米线阵列稍有不同，也就是说，CMOS的制造工艺在硅纳米线形成后，其LTO层可以保留；但生物芯片需要完全的硅纳米线阵列，在生物芯片的硅纳米线阵列工艺过程中,需包括去除LTO层的工艺步骤。

然而，在现有技术中，当LTO层通过应用氟化氢（HF）为反应液的湿法方法去除时，在去除硅纳米线顶部LTO层的同时，其底部的二氧化硅同样会遭到侵蚀，这就造成硅纳米线，例如110纳米硅线条因底部侵蚀，存在倒塌的风险，而尺寸较小的硅线条，例如32纳米硅线条，更容易出现因底部侵蚀而倒塌问题。

请参阅图2，图2为现有技术中根据图1所示的工艺流程步骤所形成硅纳米线条（SINW）的机构示意图。在本图中，标号1表示半导体衬底，标号2表示二氧化硅层，标号3表示多晶硅层或硅纳米线，标号7表示硅纳米底部。

如图2所示，在上述完成步骤S04后直接应用以氢氟酸为反应液的湿法刻蚀方法去除LTO （例如，400 ?）层；在去除LTO的同时，多晶硅层3下面的二氧化硅层2同样会遭到氢氟酸的湿法刻蚀；虽然,LTO层的刻蚀速率大于二氧化硅层2的速率，其速率比例大约为3：1；但是，去除400 ? LTO层的同时，在多晶硅层3的底部单方向上仍然有400 ?/3=133 ?的二氧化硅被侵蚀，即如图中标号7所示的部分，那双边就会有133*2=266 ?的二氧化硅被侵蚀。这就造成硅纳米底部尺寸较小（如32~55纳米），以使该硅纳米线很容易倒塌。在这种情况下，即使其他尺寸较大的硅纳米线也同样存在倒塌的风险。

众所周知，倒塌将直接造成硅纳米线阵列失效，且进一步地，应用该硅纳米阵列的生物芯片检测结果也会出现异常而直接影响对病情的诊断。因此，业界急需特殊的方法来避免硅纳米线倒塌的问题。

发明内容

有鉴于现有技术方法中所采用的LTO湿法去除过程，因硅纳米线条底部侵蚀而容易出现倒塌的问题，本发明的主要目的在于提供一种减少因LTO湿法去除过程对硅纳米线条底部的侵蚀而达到避免其倒塌的工艺方法。

为达成上述目的，本发明提供一种生物芯片中硅纳米线阵列的制造方法，该方法包括如下步骤：