CN102522426B - 硅纳米线探测单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅纳米线探测单元，包括源极、漏极以及耦接在所述源极与所述漏极之间的硅纳米线，其中，在所述硅纳米线上设置有光刻胶加固结构，和/或分别在所述漏极与所述硅纳米线的连接处、所述源极与所述硅纳米线的连接处设置第一应力释放区和第二应力释放区。本发明的技术方案可以降低SiNW探测单元对于光刻、刻蚀工艺的要求，提高了SiNW探测单元的良率。

Description

硅纳米线探测单元
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种硅纳米线探测单元。
背景技术
硅纳米线(silicon Nano-wire，SiNW)探测单元是目前最常用的生物芯片基本单元，被广泛应用于生物探测领域，其主要的工作原理类似于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，利用多晶硅(polysilicon)或者硅(Silicon)上的氧化层(oxide)作为栅氧，由于吸附在硅纳米线探测单元中的硅纳米线上的生物分子通常都带有电荷，该电荷会对硅纳米线进行类似于MOSFET的电势调节，进而影响硅纳米线的导电特性。因此，可以通过对这种导电特性的监控来识别特定的生物分子。
在硅纳米线探测单元中，源极与漏极之间通过硅纳米线相连，该硅纳米线的形状可以是长方体形，也可以是弯曲的管道形。当然，硅纳米线的形状可以根据实际情况设置为其他形状。利用SiNW探测单元进行生物探测，为了保证有效的探测面积，通常SiNW探测单元中的硅纳米线的长度非常长，一般为几百到上千微米，而硅纳米线的平面宽度非常小，一般为几十纳米。在SiNW探测单元的工艺制造过程中，硅纳米线这种非常大的长宽比会导致光刻时出现倒胶等问题，如图1中右图为正常的硅纳米线，图1中的左图为出现倒胶现象的硅纳米线，这种倒胶现象会造成以后的刻蚀工艺出现问题，从而影响SiNW探测单元的良率。
发明内容
为了降低对SiNW探测单元制造工艺的要求，提高SiNW探测单元的良率，本发明提供了一种硅纳米线探测单元，技术方案如下：
一种硅纳米线探测单元，包括源极、漏极以及耦接在所述源极与所述漏极之间的硅纳米线，其特征在于，在所述硅纳米线上设置有光刻胶加固结构，和/或分别在所述漏极与所述硅纳米线的连接处、所述源极与所述硅纳米线的连接处设置第一应力释放区和第二应力释放区。
本发明在硅纳米线上设置具有加固作用的若干光刻胶加固结构和/或在源极、漏极与硅纳米线相连接处设置具有加固作用的应力释放区，可以稳定地进行光刻，避免光刻过程中倒胶问题的出现，进而降低了SiNW探测单元对于光刻、刻蚀工艺的要求，提高了SiNW探测单元的良率。
通过以下参照附图对本申请实施例的说明，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。
附图说明
下面将参照所附附图来描述本申请的实施例，其中：
图1是现有技术中正常的硅纳米线和出现倒胶现象的硅纳米线的示意图；
图2是改进前的源、漏极与硅纳米线的布局的示意图；
图3是改进后的源、漏极与硅纳米线的布局的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。
如图2所示为改进前的源、漏极与硅纳米线的布局的示意图。图2中，硅纳米线103耦接在源极101和漏极102之间。需要说明的是，图2中的硅纳米线103的平面形状为长方形，但本领域技术人员可以理解的是，硅纳米线103本身的平面形状也可以是其他形状，例如可以是弯曲的管道形，本发明并不限于以上的形状。
图3是改进后的源、漏极与硅纳米线的布局的示意图。在图3中，硅纳米线103’仍然耦接在源极101’和漏极102’之间，同时，在硅纳米线103’与源极101’的连接处设置第一应力释放区104，在硅纳米线103’与漏极102’的连接处设置第二应力释放区105，在硅纳米线103’上设置若干光刻胶加固结构106。
其中，可以根据光刻工艺设置光刻胶加固结构106。例如，如果采用193纳米浸没式光刻工艺，可以在硅纳米线103’上设置80到120个光刻胶加固结构106，优选的数量是90到100个。也可以根据硅纳米线103’的长宽比设置光刻胶加固结构106，当硅纳米线103’的长宽比过大时，可以适当地多设置光刻胶加固结构106，而当硅纳米线103’的长宽比过小时，可以适当地少设置光刻胶加固结构106，优选地，设置的光刻胶加固结构106的数量可以是80到120个，进一步地，优选的数量为90到100个。例如，硅纳米线103’的长宽比为1000∶1时，设置光刻胶加固结构106的数量为100个。进一步地，相邻光刻胶加固结构106之间的距离可以相等，也可以不相等。为了降低制造工艺的难度，优选地，相邻光刻胶加固结构106之间的距离相等。此外，光刻胶加固结构106的形状可以根据实际需要进行选择，可以是规则形状，也可以是不规则形状，只要可以起到加固硅纳米线103’的结构即可。两个光刻胶加固结构106之间的形状也可以不相同。优选地，光刻胶加固结构106的形状为矩形或正方形，在这种情况下，光刻胶加固结构106平行于硅纳米线103’宽度方向的边与硅纳米线103’的宽度的比例关系介于4到6之间。
其中，第一应力释放区104和第二应力释放区105的形状可以相同，也可以不相同。当两者的形状相同时，以第一应力释放区104为例进行描述，第二应力释放区105可依据对第一应力释放区104的描述推导得出，因此不再进行赘述。具体地，第一应力释放区104以与硅纳米线103’的延伸方向(即长度方向)垂直且与源极101’相接触的边作为第一边，以与硅纳米线103’的延伸方向(即长度方向)垂直且与硅纳米线103’相接触的边作为第二边，且第三边、第四边与第一边、第二边形成闭合图形，该闭合图形关于硅纳米线103’的延伸方向(即长度方向)呈轴对称图形。优选地，该轴对称图形可以是呈轴对称的梯形，其中该梯形的高与第一边的比例关系介于1/10到1之间，优选地，该比例关系为1/5。本领域技术人员可以理解的是，该轴对称图形并不限于图3中所示梯形，也可以是其他轴对称图形，例如，可以将图3中梯形的两个侧边更改为两个弧形边或其他形状的边。此外，该轴对称图形的第一边并不必然与源极101’的整条边相接触，也可以只接触一部分。
在本实施例中，由于在硅纳米线103’上设置若干具有加固作用的光刻胶加固结构的同时，还在源极101’、漏极102’与硅纳米线103’相连接处设置同样具有加固作用的应力释放区，因此，可以稳定地进行光刻，避免光刻过程中倒胶问题的出现，进而降低了SiNW探测单元对于光刻、刻蚀工艺的要求，提高了SiNW探测单元的良率。
本领域技术人员可以理解的是，为了解决现有技术的问题，在其他实施例中，也可以仅在硅纳米线上设置具有加固作用的若干光刻胶加固结构，或仅在源极、漏极与硅纳米线相连接处设置具有加固作用的应力释放区。
虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种硅纳米线探测单元，包括源极、漏极以及耦接在所述源极与所述漏极之间的硅纳米线，其特征在于，在所述硅纳米线上设置有光刻胶加固结构，和/或分别在所述漏极与所述硅纳米线的连接处、所述源极与所述硅纳米线的连接处设置第一应力释放区和第二应力释放区。
2.根据权利要求1所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，根据所述硅纳米线的长宽比和/或光刻工艺设置所述光刻胶加固结构。
3.根据权利要求1或2所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，所述光刻胶加固结构之间的间距相等或不相等。
4.根据权利要求1或2所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，所述光刻胶加固结构的平面形状为矩形或正方形。
5.根据权利要求4所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，所述矩形或所述正方形和所述硅纳米线的宽度方向平行的边与所述硅纳米线的宽度的比例关系介于4到6之间。
6.根据权利要求1所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，所述第一应力释放区和所述第二应力释放区的形状相同或不相同。
7.根据权利要求6所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，当所述第一应力释放区和所述第二应力释放区的形状相同时，所述第一应力释放区和所述第二应力释放区是以所述硅纳米线的长度方向呈轴对称的图形。
8.根据权利要求7所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，所述轴对称的图形为轴对称梯形。
9.根据权利要求8所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，所述轴对称梯形的高与所述第一应力释放区、所述第二应力释放区的比例关系介于1/10到1之间。
10.根据权利要求9所述的硅纳米线探测单元，其特征在于，所述比例关系为1/5。
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