[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

公开了具有bioFET传感器、生物指纹传感器和温度传感器的阵列的半导体器件的结构以及制造该半导体器件的方法。用于制造半导体器件的方法包括：在半导体衬底的第一侧上形成栅电极，在半导体衬底内的源极区域和漏极区域之间形成沟道区域，以及在半导体衬底的第二侧上形成压电传感器区域。第二侧基本平行于第一侧并且与第一侧相对。该方法还包括在压电传感器区域的形成期间在第二侧上形成温度感测电极，在沟道区域上形成感测阱，以及将捕获试剂结合在感测阱上。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

生物传感器系统可以用于感测和检测生物分子，并且可以基于电子、电化学、光学和/或机械检测原理进行操作。具有场效应晶体管(FET)的生物传感器系统可以电感测生物实体或生物分子的电荷、光子和/或机械特性。可以通过检测生物实体或生物分子本身，或通过特定反应物与生物实体/生物分子之间的相互作用和反应来执行检测。这样的生物传感器系统可以使用半导体工艺来制造，可以快速地转换电信号，并且可以容易地应用于集成电路(IC)和微机电系统(MEMS)。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于制造半导体器件的方法，包括：在半导体衬底的第一侧上形成栅电极；在所述半导体衬底内的源极区域和漏极区域之间形成沟道区域；在所述半导体衬底的第二侧上形成压电传感器区域，其中，所述第二侧平行于所述第一侧并且与所述第一侧相对；在所述压电传感器区域的形成期间，在所述第二侧上形成温度感测电极；在所述沟道区域上形成感测阱；以及将捕获试剂结合在所述感测阱上。

本发明的另一实施例提供了一种用于制造半导体器件的方法，包括：在载体衬底上形成生物场效应晶体管(bioFET)传感器，包括：在设置在所述载体衬底上的半导体衬底的第一侧上形成栅电极，和在所述半导体衬底内的源极区域和漏极区域之间形成沟道区域；以及在所述载体衬底上形成生物传感器，包括：在所述半导体衬底的第二侧上形成压电传感器区域，其中，所述第二侧平行于所述第一侧并且与所述第一侧相对；以及在所述压电传感器区域上沉积感测层。

本发明的又一实施例提供了一种半导体器件，包括：栅电极，设置在半导体衬底的第一侧上；沟道区域，设置在所述半导体衬底内的源极区域和漏极区域之间；压电传感器区域，设置在所述半导体衬底的第二侧上，其中，所述第二侧平行于所述第一侧并且与所述第一侧相对；温度感测电极，设置在所述第二侧上；感测阱，设置在所述沟道区域上；以及捕获试剂，结合至所述感测阱。

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。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。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传感器系统的组件。

图2示出了根据一些实施例的双栅极背侧感测bioFET传感器的截面图。

图3示出了根据一些实施例的以可寻址阵列配置的多个bioFET传感器的电路图。

图4示出了根据一些实施例的双栅极背侧感测FET传感器和加热器的可寻址阵列的电路图。

图5A至图5B示出了根据一些实施例的具有bioFET传感器、生物指纹传感器和温度传感器的半导体器件的截面图。

图6示出了根据一些实施例的生物指纹传感器的电路图。

图7是根据一些实施例的用于制造具有bioFET传感器、生物指纹传感器和温度传感器的半导体器件的方法的流程图。

图8至图18示出了根据一些实施例的在其制造工艺的各个阶段的具有bioFET传感器、生物指纹传感器和温度传感器的半导体器件的截面图。

现在将参考附图描述示例性实施例。在附图中，相同的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。