生物传感结构及其形成方法技术

一种形成生物传感结构的方法，包括开槽部分衬底，从而在衬底中形成多个平台。多个平台中的每个均具有顶面和与该顶面相邻的侧壁面。第一反光层沉积在每个平台的顶面和侧壁面上方。填充材料形成在第一反光层的第一部分上方。停止层沉积在填充材料和第一反光层的第二部分上方。牺牲层形成在停止层上方并且被平坦化，暴露出停止层。第一开口形成在停止层和第一反光层中。第二反光层沉积在第一开口上方。第二开口形成在第二反光层中。本发明专利技术还提供一种生物传感结构。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及了生物传感结构以及形成生物传感结构的方法。
技术介绍
生物传感结构或生物传感器是用于传感和探测生物分子并且在电子或光学探测原理的基础上进行操作的器件。生物传感结构的优势在于免标记操作的前景。尤其是生物传感结构能够避免标记操作(诸如，对带有，例如，荧光剂或放射性药剂的分析物进行标记)的高昂费用以及所耗费的时间。可以使用半导体工艺制造生物传感结构或生物传感器。生物传感结构可以迅速探测到电信号或光信号并且可以轻易地将其应用于集成电路(IC)和微机电系统(MEM)。忽略上述引人瞩目的性质，对生物传感器的发展而言仍存在大量挑战。针对形成这些生物传感器的配置方式和方法的各种技术已经被实施用于进行尝试和进一步改善器件的性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种形成多个生物传感结构的方法，所述方法包括:开槽部分衬底，从而在所述衬底中形成多个平台，其中，所述多个平台中的每个均具有顶面和与所述顶面相邻的侧壁面；在所述衬底上方沉积第一反光层，由此覆盖了每个平台的所述顶面和所述侧壁面；在所述第一反光层的第一部分上方形成填充材料，从而暴露出所述第一反光层的第二部分；在所述填充材料和所述第一反光层的所述第二部分上方沉积停止层；在所述停止层上方形成牺牲层；平坦化所述牺牲层，从而部分地暴露出所述停止层；在所述停止层和所述第一反光层中形成第一开口，从而暴露出每个平台的所述顶面的第一部分；在所述第一开口和每个平台的部分暴露的顶面上方沉积第二反光层；在所述第二反光层中形成第二开口，从而暴露出每个平台的所述顶面的第二部分。在上述方法中，其中，每个第二开口具有小于每个第一开口的宽度W1的宽度W2。在上述方法中，其中，所述第一开口具有位于每个平台的所述顶面和所述第一开口的侧壁之间的内角，所述内角大于90°。在上述方法中，其中，所述第二开口具有位于每个平台的所述顶面和所述第二开口的侧壁之间的内角，所述内角在大约90°至大约145°的范围内。在上述方法中，其中，所述第二开口具有仅能容纳分析物的一个分子的宽度W2。在上述方法中，其中，所述第二开口具有在大约120nm至大约160nm的范围内的宽度W2。在上述方法中，其中，所述牺牲层与所述停止层的去除率的比值大于约100。在上述方法中，其中，所述牺牲层与所述停止层的去除率的比值大于约100，其中，所述牺牲层与所述停止层的去除率的比值大于约400。在上述方法中 ，其中，所述牺牲层包括多晶硅或非晶硅。在上述方法中，其中，所述停止层包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种形成多个生物传感结构的方法，所述方法包括:蚀刻部分衬底，从而在所述衬底中形成多个平台，其中，所述多个平台中的每个均具有顶面和与所述顶面相邻的侧壁面；在所述衬底上方沉积第一反光层，从而覆盖每个平台的所述顶面和所述侧壁面；围绕着每个平台形成填充材料，从而暴露出部分所述第一反光层，其中，每个平台以阶梯高度W从所述填充材料的顶面伸出；在所述填充材料和部分所述第一反光层上方沉积停止层，其中，所述停止层具有小于所述阶梯高度W的厚度T ;在所述停止层上方形成牺牲层；平坦化所述牺牲层，从而部分地暴露所述停止层；在所述停止层和所述第一反光层中形成具有宽度W1的第一开口，从而部分地暴露出每个平台的所述顶面；至少在所述第一开口和每个平台的部分暴露的顶面上方形成第二反光层；以及在所述第二反光层中形成具有宽度W2的第二开口，从而部分地暴露出每个平台的所述顶面，其中，所述宽度W2小于所述宽度W1。在上述方法中，其中，所述第一反光层和所述第二反光层包括铝、铜、钛、银、金或钼。 在上述方法中，其中，所述第二反光层具有在大约700人至大约1600A的范围内的厚度。在上述方法中，其中，所述阶梯高度W与所述厚度T的比值大于约5。在上述方法中，其中，所述牺牲层与所述停止层的去除率的比值大于约100。在上述方法中，其中，所述牺牲层包括多晶硅或非晶硅。在上述方法中，其中，所述第二开口具有位于所述顶面和所述第二开口的侧壁之间的内角，所述内角在大约90°至大约145°的范围内。在上述方法中，其中，所述宽度W2在大约120nm至大约160nm的范围内。在上述方法中，其中，所述宽度W2仅能容纳分析物的一个分子。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种生物传感结构，包括:平台，与部分衬底整体相连，其中，所述平台具有顶面和与所述顶面相邻的侧壁面；第一反光层，设置在所述平台的所述顶面和所述侧壁面上方；填充材料，围绕着所述平台，其中，所述平台从所述填充材料的顶面伸出；停止层，形成在所述填充材料和部分所述第一反光层上方；牺牲层，设置在所述停止层的第一部分上方并且暴露出所述停止层的第二部分；第二反光层，设置在所述停止层的所述第二部分和每个平台的部分所述顶面上方；开口，设置在所述第二反光层中，从而部分地暴露出每个平台的所述顶面。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1A是根据本公开的一个或多个实施例包括了多个位于衬底上的生物芯片的晶圆的俯视图；图1B是根据本公开的一个或多个实施例的图1A的单个生物芯片的放大图；图2是根据本公开的一个或多个实施例形成具有生物传感结构的生物芯片结构的方法的流程图；图3A是根据本公开的一个或多个实施例的图1B的单个生物芯片结构的俯视图；图3B是根据本公开的一个或多个实施例沿着图3A中的线A_A’的单个生物芯片的透视图；图4至图1lB是根据图2的方法的各个实施例在制造的各个阶段中具有生物传感结构的生物芯片结构的截面图；图12是图1B中的具有多个形成在阵列布置中的生物传感结构的单个生物芯片的俯视图；图13示出了在探测生物分子的操作中生物传感结构的放大的截面图。具体实施例方式以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现本专利技术的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，相关术语(诸如，“顶部”、“前面” “底部”以及“后面”)的参考均被用于提供元件间的相对关系并且不代表任何绝对的方向。为了简单和清楚，可以不同比例任意绘制各个部件。图1A是包括有标记在衬底102上的多个生物芯片103的晶圆100的俯视图。位于生物芯片103之间的划线106将多个生物芯片103分开。图1B是图1A所描述的一个生物芯片103的放大图。衬底102将经历多种清洁、分层、图案化、蚀刻或掺杂步骤来在生物芯片104中形成生物传感结构。术语“衬底”在此大体上涉及的是适用于传送分析物的电信号或光信号的体衬底。在至少一个实例中，该衬底包括透明材料，诸如，石英、蓝宝石、熔融石英或其他适合的玻璃。在另一个实例中，该衬底是在观察过程中将被观察的分析物保持在固定位置中的刚性材料。在又一个实例中，该衬底是透明的有机材料，例如，甲基丙烯酸酯聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成多个生物传感结构的方法，所述方法包括：开槽部分衬底，从而在所述衬底中形成多个平台，其中，所述多个平台中的每个均具有顶面和与所述顶面相邻的侧壁面；在所述衬底上方沉积第一反光层，由此覆盖了每个平台的所述顶面和所述侧壁面；在所述第一反光层的第一部分上方形成填充材料，从而暴露出所述第一反光层的第二部分；在所述填充材料和所述第一反光层的所述第二部分上方沉积停止层；在所述停止层上方形成牺牲层；平坦化所述牺牲层，从而部分地暴露出所述停止层；在所述停止层和所述第一反光层中形成第一开口，从而暴露出每个平台的所述顶面的第一部分；在所述第一开口和每个平台的部分暴露的顶面上方沉积第二反光层；在所述第二反光层中形成第二开口，从而暴露出每个平台的所述顶面的第二部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林宏桦，朱立晟，吴铭栋，谢元智，赵兰璘，蔡嘉雄，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：