[发明专利]BioFET器件及其制造方法和传感器阵列

说明书

bioFET器件包括具有第一表面和与第一表面相对、平行的第二表面的半导体衬底以及半导体衬底上的多个bioFET传感器。每个bioFET传感器均包括形成在半导体衬底的第一表面上的栅极以及形成在栅极下面的半导体衬底内和半导体衬底中的源极/漏极(S/D)区域之间的沟道区域。沟道区域包括半导体衬底的第二表面的部分。隔离层设置在半导体衬底的第二表面上。隔离层具有位于多个bioFET传感器的多于一个bioFET传感器的沟道区域上方的开口。界面层设置在开口中的多于一个bioFET传感器的沟道区域上。本发明的实施例涉及BioFET器件的制造方法和传感器阵列。

技术领域

本发明的实施例涉及BioFET器件及其制造方法和传感器阵列。

背景技术

生物传感器是用于感测和检测生物分子的器件，并且在电子、电化学、光学和机械检测原理的基础上操作。包括晶体管的生物传感器是电感测生物实体或生物分子的电荷、光子或机械性能的传感器。可以通过检测生物实体或生物分子自身或通过特定反应物和生物实体/生物分子之间的相互作用和反应来实施检测。这种生物感测器可以使用半导体工艺来制造，可以迅速地转换电信号，以及可以容易地应用于集成电路(IC)和微电子机械系统(MEMS)。

发明内容

本发明的实施例提供了一种生物场效应晶体管(bioFET)器件，包括：半导体衬底，具有第一表面和与所述第一表面相对、平行的第二表面；多个生物场效应晶体管传感器，设置在所述半导体衬底上，每个生物场效应晶体管传感器均包括：栅极，形成在所述半导体衬底的第一表面上；和沟道区域，形成在所述栅极下面的所述半导体衬底内和所述半导体衬底中的源极/漏极(S/D)区域之间，其中，所述沟道区域包括所述半导体衬底的第二表面的部分；隔离层，设置在所述半导体衬底的第二表面上，所述隔离层具有位于所述多个生物场效应晶体管传感器的多于一个生物场效应晶体管传感器的所述沟道区域上方的开口；以及界面层，设置在所述开口中的所述多于一个生物场效应晶体管传感器的所述沟道区域上。

本发明的实施例还提供了一种制造生物场效应晶体管器件的方法，所述方法包括：在半导体衬底的第一表面上形成多个栅极，所述多个栅极的每个均形成在所述半导体衬底中的相应的沟道区域上方；在每个所述沟道区域的两侧上的所述半导体衬底中形成源极/漏极(S/D)区域；在所述半导体衬底的第二表面上的隔离层中形成开口，所述第二表面与所述半导体衬底的第一表面相对和平行，其中，所述沟道区域的每个均包括所述半导体衬底的第二表面的部分，并且其中，所述开口暴露包括多于一个沟道区域的所述半导体衬底的第二表面的部分；以及在所述开口内的所述半导体衬底的第二表面上设置界面层。

本发明的又一实施例提供了一种传感器阵列，包括：半导体衬底，具有第一表面和与所述第一表面相对、平行的第二表面；多个生物场效应晶体管传感器，在所述半导体衬底上以行和列的矩阵布置，每个生物场效应晶体管传感器均包括：栅极，形成在所述半导体衬底的第一表面上；和沟道区域，形成在所述栅极下面的所述半导体衬底内和所述半导体衬底中的源极/漏极(S/D)区域之间，其中，所述沟道区域包括半导体衬底的所述第二表面的部分；隔离层，设置在所述半导体衬底的第二表面上，所述隔离层具有沿着行矩阵的至少一行的长度延伸的开口，从而使得所述开口位于至少一行中的所述多个生物场效应晶体管传感器的多于一个生物场效应晶体管传感器的所述沟道区域上方；以及界面层，设置在所述开口内的所述半导体衬底的第二表面上。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1示出了根据一些实施例的感测器件的组件。

图2示出了根据一些实施例的示例性双栅极背侧感测FET传感器的截面图。

图3是根据一些实施例的示例性可寻址阵列中配置的多个FET传感器的电路图。