一种基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器及其制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：步骤一、制备垂直结构的隧穿场效应晶体管作为转换器，所述隧穿场效应晶体管中的沟道悬空，所述沟道与源极、漏极形成垂直结构；步骤二、采用表面修饰剂对所述沟道表面进行表面活化修饰。本发明专利技术提供的生物传感器由于作为转换器的隧穿场效应晶体管中的源极、沟道和漏极采用了垂直结构，且沟道为悬空结构，使器件的亚阈斜率更加陡峭，因此，器件对沟道表面电荷的变化感应也更加的灵敏，从而提高生物传感器的工作性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，所述制备方法至少包括以下步骤：步骤一、制备垂直结构的隧穿场效应晶体管作为转换器，所述隧穿场效应晶体管中的沟道悬空，所述沟道与源极、漏极形成垂直结构；步骤二、采用表面修饰剂对所述沟道表面进行表面活化修饰。本专利技术提供的生物传感器由于作为转换器的隧穿场效应晶体管中的源极、沟道和漏极采用了垂直结构，且沟道为悬空结构，使器件的亚阈斜率更加陡峭，因此，器件对沟道表面电荷的变化感应也更加的灵敏，从而提高生物传感器的工作性能。【专利说明】一种基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器及其制备方法
本专利技术涉及生物传感
，特别是涉及。
技术介绍
生物传感器是用在生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分子方法。在未来经济发展中，生物传感技术必将是介于信心和生物技术之间的新增长点，在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分子(包括生物药物研究开发)、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。具体地，生物传感器(Biosensor)是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。1967年S.J.乌普迪克等制出了第一个生物传感器:葡萄糖传感器。将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，边制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可以制得检测其对应物的其他传感器。现已研制和开发第三代传感器，将生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器。目前，传统的平面隧穿场效应晶体管(TFET)的亚阈值斜率比较平稳，导致器件对沟道表面电荷的变化感应不灵敏，影响生物传感器的工作性能。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供，用于解决现有技术中隧穿场效应晶体管对沟道表面电荷的变化感应不灵敏的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器的制备方法，所述生物传感器的制备方法至少包括步骤:步骤一、制备垂直结构的隧穿场效应晶体管作为转换器，所述隧穿场效应晶体管中的沟道悬空，所述沟道与源极、漏极形成垂直结构；步骤二、采用表面修饰剂对所述沟道表面进行表面活化修饰。优选地，所述步骤一中制备垂直结构隧穿场效应管的具体步骤包括:I)提供一 SGOI衬底，所述SGOI衬底包括埋氧层和形成于所述埋氧层上的P型重掺杂SiGe ；2)在所述P型重掺杂SiGe依次沉积形成硅层和N型重掺杂SiGe ；3)利用光刻和刻蚀技术刻蚀所述N型重掺杂SiGe，在所述硅层一侧表面形成漏极；4)刻蚀所述硅层形成具有纳米线或纳米棒结构的沟道；5)利用化学腐蚀工艺去除所述沟道下的部分P型重掺杂SiGe，使所述沟道悬空，与所述漏极处于相对的另一侧的P型重掺杂SiGe定义为源极，所述漏极、沟道和源极构成垂直结构；6)在所述沟道表面形成包裹所述沟道的栅介质层。优选地，所述P型重掺杂SiGe中Ge原子的原子百分比含量为10%?50%。优选地，所述N型重掺杂SiGe中Ge原子的原子百分比为10%?50%。优选地，所述硅层为本征硅或轻掺杂的硅。优选地，采用选择性化学腐蚀工艺去除所述沟道下的P型重掺杂SiGe。优选地，所述纳米线或纳米棒结构的沟道的宽度范围为10?900nm。优选地，所述步骤二中采用3-氨丙基三乙氧基硅烷作为表面修饰剂对所述沟道表面进行活化修饰。本专利技术还提供一种基于垂直结构隧穿场效应精益管理的生物传感器，所述生物传感器至少包括:转换器，为垂直结构隧穿场效应晶体管；所述隧穿场效应晶体管中的沟道悬空，所述沟道与源极、漏极形成垂直结构；表面修饰剂，覆盖于所述沟道表面。优选地，所述垂直结构的隧穿场效应晶体管至少包括:SGOI衬底，包括埋氧层和位于埋氧层两侧上的P型重掺杂SiGe，其中一侧的P型重掺杂SiGe定义为源极；具有纳米线或纳米棒结构的沟道，悬空于所述P型重掺杂SiGe上；漏极，结合于与所述源极相对的另一侧的P型重掺杂SiGe上，所述源极、沟道和漏极构成垂直结构；栅介质层，包裹于所述沟道表面；优选地，所述纳米线或纳米棒结构的沟道的宽度范围为10?900nm。优选地，所述表面修饰剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。如上所述，本专利技术的基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器及其制备方法，包括以下步骤:步骤一、制备垂直结构的隧穿场效应晶体管作为转换器，所述隧穿场效应晶体管中的沟道悬空，所述沟道与源极、漏极形成垂直结构；步骤二、采用表面修饰剂对所述沟道表面进行表面活化修饰。本专利技术提供的生物传感器由于作为转换器的隧穿场效应晶体管中的源极、沟道和漏极采用了垂直结构，且沟道为悬空结构，使器件的亚阈斜率更加陡峭，因此，器件对沟道表面电荷的变化感应也更加的灵敏，从而提高生物传感器的工作性倉泛。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器的制备方法的工艺流程示意图。图2为本专利技术的基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器的制备方法中在提供的SGOI衬底上沉积硅层和N型掺掺杂层的结构示意图。图3a为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成漏极的结构正视图。图3b为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成漏极的结构俯视图。图4a为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成纳米线沟道的结构正视图。图4b为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成纳米线沟道的结构俯视图。图5a为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成悬空的纳米线沟道的结构正视图。图5b为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成悬空的纳米线沟道的结构俯视图。图6a为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成栅介质层的结构正视图。图6b为本专利技术的垂直结构的隧穿场效应晶体管的制备方法中形成栅介质层的结构俯视图。图6c为图6b沿AA’方向构剖面图。元件标号说明`SI ~S2步骤ISGOI 衬底11埋氧层12P 型重掺杂 SiGe121源极2硅层21沟道3N型重掺杂SiGe4漏极5栅介质层【具体实施方式】以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术提供一种基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器的制备方法，如图1所示为流程示意图，所述生物传感器的制备方法至少包括以下步骤:SI，制备垂直结构的隧穿场效应晶体管作为转换器，所述隧穿场效应晶体管中的沟道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于垂直结构隧穿场效应晶体管的生物传感器的制备方法，其特征在于，所述生物传感器的制备方法至少包括步骤：?步骤一、制备垂直结构的隧穿场效应晶体管作为转换器，所述隧穿场效应晶体管中的沟道悬空，所述沟道与源极、漏极形成垂直结构；?步骤二、采用表面修饰剂对所述沟道表面进行表面活化修饰。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵清太，俞文杰，刘畅，王曦，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：