绝缘层11和掩膜衬底12构成。下基板I是已经制作完成S12绝缘层的半导体衬底，之后制作掩膜衬底。S12绝缘层的厚度为200?300nmo
[0047]在本实施例中，所述半导体层10为硅，所述S12绝缘层11为氧化硅，所述掩膜衬底12的材料为氧化硅。接着执行步骤2)。
[0048]在步骤2)中，如图2所示，利用反应离子刻蚀工艺(Reactive-1on Etching,RIE)刻蚀所述掩膜衬底层12，在掩膜衬底上形成一个释放窗口 20，接着执行步骤3)。
[0049]在步骤3)中，如图3所示，利用溅射或者蒸镀、或者电镀的方法在S12绝缘层11上方沉积金属薄膜3。所述金属薄膜3为Ti/Au或者Cr/Au，厚度为50?200nm。在本实施例中，采用厚度为50nm的Ti/Au薄膜。
[0050]在步骤4)中，如图4所示，在金属源极和漏极和S12绝缘层11上方制作钝化层40，并制作出二硫化钼窗口、金属源极外接窗口和金属源极外接窗口。钝化层40生长后可以采用可以通过图形化处理和刻蚀工艺得到二硫化钼窗口、金属源极外接窗口和金属源极外接窗口。本实施例中，采用等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)工艺生长钝化层40，采用光刻和反应离子刻蚀工艺(Reactive-1on Etching，RIE)刻蚀出二硫化钼窗口、金属源极外接窗口和金属源极外接窗口，具体过程为:
[0051]第一步，采用PE-CVD工艺在金属源极和漏极和S12绝缘层11上表面形成钝化层40，当然，也可以采用其他合适的工艺如原子层沉积(ALD)技术等在所述顶金属源极和金属漏极和S12绝缘层11上表面形成钝化层40，在此不限。
[0052]形成的钝化层40的厚度范围为200?800nm。本实施例中，钝化层40的厚度为300nm。当然，在其他实施例中，钝化层40的厚度还可以制作为200nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm 等。
[0053]第二步，在所述钝化层40上涂敷光刻胶，之后通过光刻图形化所述光刻胶形成开口，再利用反应离子刻蚀工艺(Reactive-1on Etching，RIE)刻蚀所述开口以下的钝化层40形成二硫化钼窗口、金属源极外接窗口和金属源极外接窗口，如图7所示。
[0054]其中，钝化层40的材料为氧化硅或者氮化硅。
[0055]在步骤5)中，如图5所示，将整个结构放入碱性溶液中，利用所述步骤2)刻蚀形成的释放窗口 20进行释放，去除所述半导体层10，得到刻蚀槽，并形成局部悬空的S12*缘层膜。具体地，在本实施例中，去除所述半导体层10的碱性溶液为浓度为25%的TMAH溶液。接着执行步骤6)。
[0056]在步骤6)中，在所述局部悬空的S12绝缘层膜上制作盲孔，该盲孔为纳米盲孔。如图6所示，在本实施例中，利用聚焦离子束(Focused 1n beam,FIB)刻蚀所述S12绝缘层12，在所述S12绝缘层12形成盲孔50。接着执行步骤7)。
[0057]在步骤7)中，如图7所示，在盲孔50中央制作通孔，实现盲孔剩余S12*缘层的贯穿，该通孔为纳米通孔。在本实施例中，利用聚焦离子束(Focused 1n beam, FIB)在所述盲孔50中央制作出通孔51，该纳米通孔贯穿于所述盲孔剩余S12绝缘层形成一个纳米通孔。
[0058]在步骤8)中，如图8所示，将二硫化钼31转移到二硫化钼窗口上，并用电子束或者离子束辅助沉积电极的方法使之与金属源极和金属漏极相连接。所述二硫化钼为层状，且不多于5层，并与下基板的S12绝缘层相接触，形成夹心结构。
[0059]最后执行步骤9)，通过将样品底部刻蚀出的窗口浸入盐溶液当中进行施加栅极电压，以便对二硫化钼场效应管进行表征。栅极电压是通过将样品底部刻蚀出的窗口浸入盐溶液当中进行施加的，所述盐溶液是NaCl溶液或是KCl溶液，浓度范围为0.lmol/L?2mol/L。
[0060]重复使用本发明的器件时，可采用低功率氧等离子去除二硫化钼，本实例中采用氧等离子循环去除工艺，为了避免高温和氧等离子对金属电极的损伤，当腔体温度达到35°C，停止去除工作，待温度降至室温后再采用低功率氧等离子去除二硫化钼，直至完全去除为止。为以后对生物分子进行检测，实际使用本发明器件时的外接电路示意图，如图9所示，直接在盐溶液中施加一个栅极电压作为调制电压。
[0061]综上所述，本发明提供的一种面向生物分子检测的二硫化钼场效应管制作方法，解决了传统方法中二硫化钼器件不能重复使用问题，为以后对生物分子的检测提供了极有力的支撑。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值，在生物分子检测领域将会具有很广泛的应用前景。
[0062]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)提供一下基板，以及对应所述下基板，且具有掩膜衬底、S12绝缘层以及半导体层的半导体衬底，并在所述S12绝缘层上定义出结构区域； (2)刻蚀所述掩膜衬底，在所述掩膜衬底上制作释放窗口，用于释放所述半导体层； (3)利用溅射、蒸镀或者电镀的方法在S12绝缘层上方沉积金属薄膜，即为金属微电极，形成源极和漏极； (4)制备钝化层覆盖在整个结构上方，并刻蚀制作出外接电路窗口和二硫化钼窗口； (5)利用步骤(2)刻蚀形成的释放窗口释放所述半导体层，得到局部悬空的S12绝缘层膜结构； (6)在所述释放窗口一侧的局部悬空的S12绝缘层膜中央制作出盲孔； (7)在所述绝缘层的盲孔中央制作通孔； (8)将二硫化钼转移到二硫化钼窗口上，并制备电极使之与金属源极和金属漏极相连接; (9)通过将样品底部刻蚀出的窗口浸入盐溶液当中进行施加栅极电压。2.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤(I)中，所述半导体衬底采用已制作完成S12绝缘层和掩膜层的半导体衬底，其由底层的掩膜衬底、顶层的S12绝缘层以及中间的半导体层组成；所述半导体层的材料为娃、锗或锗娃，所述S12绝缘层的材料为氧化娃，所述掩膜衬底的材料为氧化娃；所述S12绝缘层的厚度为为200?300nm。3.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤(2)中，利用反应离子刻蚀工艺刻蚀所述掩膜衬底层，释放窗口位于整个结构的中央。4.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤(3)中，所述金属薄膜为Ti/Au或者Cr/Au，厚度为50?200nm。5.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤(4)中，制作外接电路窗口和二硫化钼窗口的步骤包括: (4-1)采用等离子体增强化学气相沉积方法在S12绝缘层和金属电极上方制作出钝化层，形成的钝化层的厚度范围为200?800nm ; (4-2)通过光刻和反应离子刻蚀工艺刻蚀或者腐蚀工艺，制作出外接电路窗口和二硫化钼窗口，外接电路窗口包括金属源极外接窗口和金属源极外接窗口 ； 所述钝化层的材料为氧化硅或者氮化硅。6.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤(5)中，将整个结构放入碱性溶液中，通过反应离子刻蚀和腐蚀工艺释放所述半导体层，去除半导体层，得到刻蚀槽，并形成局部悬空的S12绝缘层膜。7.如权利要求6所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:所述碱性溶液为浓度为25%的TMAH溶液。8.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤￠)中，利用聚焦离子束刻蚀所述S12绝缘层，在所述S12绝缘层形成盲孔，所述盲孔为台阶状孔，其大孔径部分是在下基板的S12*缘层上；步骤(7)中，利用聚焦离子束在所述盲孔中央制作出通孔，该通孔贯穿于盲孔剩余S12*缘层。9.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤(8)中，用电子束或者离子束辅助沉积电极的方法使之与金属源极和金属漏极相连接；所述二硫化钼为层状，且不多于5层，并与下基板的S12绝缘层相接触，形成夹心结构。10.如权利要求1所述的面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，其特征在于:步骤(9)中，栅极电压是通过将样品底部刻蚀出的窗口浸入盐溶液当中进行施加的，所述盐溶液是NaCl溶液或是KCl溶液，浓度范围为0.lmol/L?2mol/L。
【专利摘要】本发明公开了一种面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法，包括：提供一下基板，以及对应下基板，且具有掩膜衬底、SiO2绝缘层以及半导体层的半导体衬底；刻蚀掩膜衬底，制作释放窗口；在SiO2绝缘层上方沉积金属薄膜；在结构上方制备钝化层，并刻蚀制作出外接电路窗口和二硫化钼窗口；释放半导体层，得到局部悬空的SiO2绝缘层膜；在释放窗口一侧的局部悬空的SiO2绝缘层膜中央制作出盲孔；在盲孔中央制作通孔；将二硫化钼转移到二硫化钼窗口上，制备电极使之与金属源极和金属漏极相连接；通过将样品底部刻蚀出的窗口浸入盐溶液当中进行施加栅极电压。本发明可重复循环使用，在微电子和生物分子检测领域有较广的前景。
【IPC分类】B81C1/00, G01N27/414
【公开号】CN105021683
【申请号】CN201510307242
【发明人】沙菁*, 徐伟, 袁志山, 邹益人, 刘磊, 倪中华, 易红, 陈云飞
【申请人】东南大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月5日