CN102332392B - 硅纳米管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅纳米管的制作方法，包括以下步骤：在硅片上热氧化生长二氧化硅层，在二氧化硅层上依次沉积多晶硅和氮化硅；刻蚀氮化硅和多晶硅，形成顶部覆盖有氮化硅的多晶硅线；边旋转硅片边以一倾斜角度对多晶硅线进行离子注入；去除多晶硅线上的氮化硅；以垂直角度对多晶硅线进行离子注入；在多晶硅线上热氧化生长二氧化硅膜。本发明采用氮化硅作为注入阻挡层，旋转硅片对多晶硅线侧壁均匀掺杂，去除氮化硅阻挡层对多晶硅线的顶部进行掺杂，使得多晶硅线上均匀掺杂，同时使得后续在多晶硅线上热氧化生长的二氧化硅膜厚度均匀，硅纳米管的性能提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物芯片，特别涉及一种硅纳米管的制作方法。
背景技术
近5年来利用microRNA(微小核糖核酸)作为诊断生物标记物得到了充分的研究和发展，市场巨大。目前主要检测microRNA的手段是基因芯片，其中硅纳米管(Si nanowire)就是其中最热门的人选。具有高检测灵敏性，操作简单，可绝对定量，同时检测多项以及检测仪器常规的优势。
硅纳米管的基本结构是极细长的多晶硅线外包均匀厚度的氧化膜并裸露在外界环境下，如图1a和图1b所示，通常是在硅片6上热氧化生长二氧化硅层7，在二氧化硅层7上沉积多晶硅，并采用光刻、刻蚀工艺，在二氧化硅层7上形成多晶硅线8，其中多晶硅线的侧壁和顶部需要均匀掺杂，多晶硅线8外包的氧化膜(图中未示)厚度也需要保持侧壁和顶部的一致。
由于目前离子注入机台都是为2维的图形器件而设计的，直接使用在3D结构的硅纳米管会存在垂直和倾斜注入角度不同的问题，导致左右两侧注入量出现大差异。不仅影响多晶硅表面掺杂不均匀，而且不均匀掺杂表面会导致后续氧化膜厚不均匀，影响器件性能。
图1a是带角度的倾斜注入方式，如果不对硅片做rotate(旋转)动作，多晶硅线的左侧的注入量显然要比右侧和顶部的少，如果利用rotate(旋转)，左右两侧是平衡了，但是左右两侧的总注入量比顶部的少。
图1b是垂直注入，很明显，多晶硅线的侧壁的注入量要远少于顶部。
总之，上述现有技术的注入方式，都不能实现均匀3D化掺杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅纳米管的制作方法，以实现硅纳米管结构中的多晶硅线均匀化掺杂，提高硅纳米管的性能。
本发明的技术解决方案是一种硅纳米管的制作方法，包括以下步骤：
在硅片上热氧化生长二氧化硅层，在二氧化硅层上依次沉积多晶硅和氮化硅；
刻蚀氮化硅和多晶硅，形成顶部覆盖有氮化硅的多晶硅线；
边旋转硅片边以一倾斜角度对多晶硅线进行离子注入；
去除多晶硅线上的氮化硅；
以垂直角度对多晶硅线进行离子注入；
在多晶硅线上热氧化生长二氧化硅膜。
作为优选：所述边旋转硅片边以一倾斜角度对多晶硅线进行离子注入的步骤为硅片每旋转90°注入一定剂量的离子。
作为优选：所述倾斜角度为20-30°。
作为优选：所述以垂直角度注入的剂量为以一倾斜角度注入的剂量的1/4。
作为优选：所述氮化硅的厚度为100-600埃。
作为优选：所述氮化硅用热磷酸去除。
与现有技术相比，本发明采用氮化硅作为注入阻挡层，旋转硅片对多晶硅线侧壁均匀掺杂，去除氮化硅阻挡层对多晶硅线的顶部进行掺杂，使得多晶硅线上均匀掺杂，同时使得后续在多晶硅线上热氧化生长的二氧化硅膜厚度均匀，从而硅纳米管的性能提高。
附图说明
图1a、1b是现有技术硅纳米管掺杂的示意图。
图2是本发明硅纳米管的制作流程图。
图3a-3f是本发明硅纳米管制作流程中各个工艺步骤的剖面图。
图4a-4d是本发明硅纳米管制作过程中硅片旋转示意图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
图2示出了本发明硅纳米管的制作流程图。
请参阅图2所示，在本实施例中，本发明硅纳米管制作流程中各个工艺步骤如下：
在步骤101中，如图3a所示，在硅片1上热氧化生长二氧化硅层2，在二氧化硅层2上依次沉积多晶硅3和氮化硅4，所述氮化硅4的厚度需要满足注入阻挡层的厚度要求，但是也不能太厚，太厚增加刻蚀难度，同时会出现注入阴影效应，在硅纳米管密集区挡住底部区域，所述氮化硅4的厚度为100-600埃；
在步骤102中，如图3b所示，刻蚀氮化硅4和多晶硅3，形成顶部覆盖有氮化硅41的多晶硅线31；
在步骤103中，如图3c所示，边旋转硅片1边以一倾斜角度对多晶硅线31进行离子注入，在多晶硅线的侧壁形成轻掺杂32，如图4a-4d所示，所述边旋转硅片1边以一倾斜角度对多晶硅线31进行离子注入的步骤为硅片1每旋转90°注入一定剂量的离子，所述倾斜角度为20-30°；
在步骤104中，如图3d所示，去除多晶硅线31上的氮化硅41，所述氮化硅41用热磷酸去除；
在步骤105中，如图3e所示，以垂直角度对多晶硅线31进行离子注入，在多晶硅线的顶部形成轻掺杂32，所述以垂直角度注入的剂量为以一倾斜角度注入的剂量的1/4；
在步骤106中，如图3f所示，在多晶硅线31上热氧化生长二氧化硅膜33形成硅纳米管5。本发明采用氮化硅41作为注入阻挡层，旋转硅片1对多晶硅线31侧壁均匀掺杂，去除氮化硅41阻挡层对多晶硅线31的顶部进行掺杂，使得多晶硅线31上均匀掺杂，同时使得后续在多晶硅线31上热氧化生长的二氧化硅膜33厚度均匀，从而硅纳米管5的性能提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种硅纳米管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在硅片上热氧化生长二氧化硅层，在二氧化硅层上依次沉积多晶硅和氮化硅；
刻蚀氮化硅和多晶硅，形成顶部覆盖有氮化硅的多晶硅线；
边旋转硅片边以一倾斜角度对多晶硅线进行离子注入；
去除多晶硅线上的氮化硅；
以垂直角度对多晶硅线进行离子注入；
在多晶硅线上热氧化生长二氧化硅膜；
所述倾斜角度为20-30°。
2.根据权利要求1所述硅纳米管的制作方法，其特征在于：所述边旋转硅片边以一倾斜角度对多晶硅线进行离子注入的步骤为硅片每旋转90°注入一定剂量的离子。
3.根据权利要求1所述硅纳米管的制作方法，其特征在于：所述以垂直角度注入的剂量为以一倾斜角度注入的剂量的1/4。
4.根据权利要求1所述硅纳米管的制作方法，其特征在于：所述氮化硅的厚度为100-600埃。
5.根据权利要求1所述硅纳米管的制作方法，其特征在于：所述氮化硅用热磷酸去除。
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