[发明专利]流道结构器件及其制造方法

说明书

一种流道结构器件及其制造方法，该方法包括：提供基片(21)，其包括第一部分(211)和与第一部分(211)邻接的第二部分(212)；在基片(21)上形成图形化的第一牺牲层(31)，该第一牺牲层(31)覆盖第二部分(212)且露出第一部分(211)；在基片(21)的第一部分(211)和第一牺牲层(31)上形成第一结构层(41)；执行第一抛光处理以露出第一牺牲层(31)；去除第一牺牲层(31)以露出基片(21)的第二部分(212)的上表面和第一结构层(41)的侧面；在基片(21)的第二部分(212)的部分上表面上形成第二牺牲层(32)，其中第二牺牲层(32)覆盖第一结构层(41)的侧面；在基片(21)的第二部分(212)、第二牺牲层(32)和第一结构层(41)上形成第二结构层(42)；执行第二抛光处理以露出第二牺牲层(32)；以及利用选择性刻蚀工艺去除第二牺牲层(32)以形成流道(50)；该方法可以实现具有垂直流道的流道结构器件。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种流道结构器件及其制造方法。

背景技术

基于微纳流道的微纳流控分析技术，在生化分析、基因测序等领域，正受到越来越多的研究和应用。微纳流道器件与集成电路(Integrated Circuit，简称为IC)的结合，也将有助于提升微分析系统的自动化和小型化，更好地拓展其应用空间。在某些应用中，需要在微纳流道中嵌入电极材料，在某些设计中，需要具有高深宽比的纳米流道。

传统方法中，可以采用电子束光刻或者激光光刻，并结合各向异性刻蚀工艺实现纳米流道。但是直接电子束或激光光刻方法的效率低、尺寸可调性差，且在金属材料上很难实现高深宽比，通常只有1左右。

现有技术中也可以采用侧墙法实现上述微纳流道结构。但是侧墙法必须依赖半导体材料侧墙支撑结构实现结构互联与信号引出，这会带来更多寄生效应，并最终会影响检测信号的质量，且工艺热预算高，不利于与CMOS芯片的集成。例如，现有技术中大部分电极引出需要依赖拼接的金属互联线(例如典型材料是铝和铜)或半导体互连线(例如典型材料是多晶硅)与电极材料形成合金结构引出。但是合金结构存在以下缺点：(1)合金过程需要额外热处理工艺，将增加工艺热预算，不利于在IC芯片上实施工艺集成，以典型的多晶硅互联工艺为例，需要多晶硅沉积工艺(温度通常高于600℃)、离子注入与激活(通常需要550℃以上)以及金属半导体合金(通常需要400℃以上)等热预算比较高的工艺技术；(2)合金体将会引入额外的接触电阻，这将会降低器件性能。此外，现有技术中还存在金属引线的横向流道结构，但是这样的横向流道结构中，金属电极分别在流道的上下两侧相对分布，会影响其应用范围，比如，其无法用于包含发光的应用，因为光信号将被上下电极挡住。而且，这样的横向流道结构还限制了在芯片上的制造密度。

现有技术中还可以通过调节金属溅射角度实现纳米间隙结构。在该溅射工艺中，粒子溅射方向与衬底基片表面存在一定角度，通过调整角度，可以在预先制备的沟槽底部产生溅射的死角，从而获得纳米间隙流道结构，但工艺可控性和尺寸可调性差。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种流道结构器件的制造方法，包括：提供基片，所述基片包括第一部分和与所述第一部分邻接的第二部分；在所述基片上形成图形化的第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述第二部分且露出所述第一部分；在所述基片的第一部分和所述第一牺牲层上形成第一结构层；在形成所述第一结构层之后，执行第一抛光处理以露出所述第一牺牲层；去除所述第一牺牲层以露出所述基片的第二部分的上表面和所述第一结构层的侧面；在所述基片的第二部分的部分上表面上形成第二牺牲层，其中所述第二牺牲层覆盖所述第一结构层的被露出的侧面；在所述基片的第二部分、所述第二牺牲层和所述第一结构层上形成第二结构层；在形成所述第二结构层之后，执行第二抛光处理以露出所述第二牺牲层；以及利用选择性刻蚀工艺去除所述第二牺牲层以形成流道。