CN102315128B - 化学敏感的场效应晶体管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于制造场效应晶体管、尤其用于气体传感器的化学敏感的场效应晶体管的方法。为了提高可采用的处理技术和材料的数量以及在处理衬底的顺序上的变化可能性，在该方法的范畴内构造一个栅绝缘保护层（3），其中该栅绝缘保护层（3）在进一步处理时保护该栅绝缘层（2）以防止环境影响，并在构造栅极层之前被部分或完全地去除。此外本发明还涉及这种场效应晶体管以及其应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造场效应晶体管的、尤其用于气体传感器的化学敏感的场效应晶体管的方法，以及这种场效应晶体管及其应用。
背景技术
化学气体传感器的传感器单元基于的是场效应晶体管和宽带隙半导体材料，并且目前主要采用来自半导体技术的标准材料来构造。但是化学气体传感器需要一个所谓的“开放”的栅，其具有非常薄的敏感的栅绝缘层以及设置在该栅绝缘层上的敏感层。
为了避免在栅绝缘层中的金属污染，其中这可能导致电特性变差（晶格缺陷）以及稳定性降低，并为了避免其他元件、比如金属元件的温度载荷，通常在制造过程链开始（前端）时来进行该栅绝缘层的制造。在常规晶体管的已知制造方法中，该栅绝缘层在制造之后马上被覆盖了由导电材料构成的长期位于此处的栅极层。
但从而该栅绝缘层和该栅极层的材料在其他处理中暴露于许多处理步骤中，如光刻、涂层、蚀刻和溅射，并从而暴露于与此相关的物理和化学影响中，因此该方法不适于或仅在之后处理步骤的严格限制下利用化学敏感的层作为栅极层来制造化学敏感的场效应晶体管。
从而比如在已知制造方法的范畴内不能在之后的处理步骤中施加和结构化由和该栅绝缘层或栅极层相同的材料构成的层，因为在该层的开口处也会侵蚀并去除该栅绝缘层或该栅极层。
出于此原因，比如在已知的制造方法中该栅绝缘层在施加并结构化场氧化物之后就被生成。
同样在已知的制造过程中通常仅能够通过湿化学剥离法来进行之后所施加的、金属层的结构化，因为通过干蚀刻也可能侵蚀该栅绝缘层。
发明内容
本发明的主题是一种用于制造场效应晶体管、尤其用于气体传感器的化学敏感的场效应晶体管的方法，其包含有方法步骤：
a)提供由半导体材料构成的衬底层、尤其晶片；
b)在该衬底层上构造/施加栅绝缘层，
c)在该栅绝缘层上构造/施加至少一个栅绝缘保护层；
d)完全或部分地去除该栅绝缘保护层；以及
e)在该栅绝缘层或者在该栅绝缘保护层的剩余部分上构造/施加栅极层（敏感层）。
根据本发明的方法所具有的优点是，通过该栅绝缘保护层可以保护该栅绝缘层以防止环境影响。从而在方法步骤c)中的装置可以在该方法步骤c)和方法步骤d)之间有利地被继续加工、尤其继续处理，其中可以有利地实施诸如回溅（Rücksputtern）的方法步骤，该方法步骤在已知的具有“开放”栅绝缘层的方法的范畴内是不可能的。从而能够有利地提高可采用的处理技术和材料的数量以及在处理技术序列中的变化可能性。此外该栅绝缘保护层还可以用作比如在分割时的运送保护和防污染保护，并且比如在构造该栅极层（敏感层）之前很短的时间才被去除。此外该栅绝缘保护层还可以部分地变成该栅绝缘层的组成部分，其方式是，该栅绝缘保护层的至少一部分或者该栅绝缘保护层保留在该栅绝缘层上或也保留该场效应晶体管的另一区域上。此外，还可以通过该/这些栅绝缘保护层来有利地调节或校正在该方法步骤c)和d)之间所构造的层的位置和边缘形状。此外还可以通过导电栅绝缘保护层来检验该栅绝缘层的完整性。
优选地至少一些栅绝缘保护层对在方法步骤c)和d)之间所实施的方法步骤是稳定的和/或是足够厚的，以在方法步骤c)和d)之间所实施的方法步骤期间保护该栅绝缘层防止环境影响。此外该/这些栅绝缘保护层优选地可以有选择地从该栅绝缘层去除。
在该方法步骤c)之前，该方法优选地包含有一个方法步骤：c0) 清洁该栅绝缘层，尤其通过一种气体等离子体处理，比如通过剥离和/或清除浮渣或通过回溅，和/或通过湿或干化学蚀刻和/或通过热处理，比如在含氧的气氛中，或通过这些方法的组合。这样就可以有利地去除有机成分并改善场效应晶体管的功能。该气体等离子体处理在此可以在单纯气体中或在比如氩、氧和/或氟的气体混合物中来进行。该回溅比如可以采用氩、氮和/或氧来进行。该湿化学蚀刻比如可以在一种缓冲的含HF的溶液中来进行。该干化学蚀刻比如可以在含CF4或SF6的气氛中来进行。比如可以在清洁时去除在从≥2nm至≤30nm范围内的层厚度。
优选地（直接）与该方法步骤b)或c0)相连地进行方法步骤c)。
该/这些栅绝缘保护层可以在方法步骤c)中尤其平面地或整面地构造或施加。
在该方法的一个实施方案的范畴内，在方法步骤c)中由相互不同的材料来构造或施加两个或多个栅绝缘保护层。
在多个栅绝缘保护层中，单个的栅绝缘保护层的材料和其顺序优选地与之后的方法步骤、尤其在方法步骤c)和d)之间的方法步骤相协调。在此单个的材料可以如此来选择，使得其对于单独的之后的方法步骤、尤其在方法步骤c)和d)之间的方法步骤具有高的（物理和/或化学）稳定性或惰性。由此该栅绝缘保护层系统总体上可以具有比相同稳定性或惰性的单个栅绝缘保护层更小的总厚度。
在该方法的另一实施方案的范畴内，在方法步骤c)中，在栅绝缘保护层由如下材料来构造或涂覆之前，其中该材料对于物理去除方法或干蚀刻、尤其回溅、比如离子射束蚀刻（IBE，英语：“ion beam etching”）或反应离子射束蚀刻（RIBE，英语：“reactive ion beam etching”）是稳定的（比如碳化硅、氮化硅、氮化钛、碳氮化硅），栅绝缘保护层由比如金属铝和/或镍的材料来构造或涂覆，其中该材料可以通过湿化学蚀刻来溶解或清除。这样，较外面的栅绝缘保护层在物理去除或干蚀刻时就可以保护该栅绝缘层，并能够通过之下的、能够湿化学溶解或清除的栅绝缘保护层的溶解或清除而被清除。
作为该/这些栅绝缘保护层的材料尤其比如提供有无定形硅或多晶硅，因为硅总归是衬底的组成部分并通常也是该绝缘层的组成部分。代替地或附加地，其他的材料也是可以的。比如提供有金属铝和/或镍来作为稍后容易去除的金属、或者氮化硅、或者由有机材料构成的层或具有有机材料的层、或者与二氧化硅相比能够有选择地去除的其他绝缘材料。
在另一实施方案的范畴内，在方法步骤c)中从而构造或施加了一个或多个栅绝缘保护层，其包含有
-从由硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物、比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中所选择的材料，和/或
-由硅（Si）、硼（B）、碳（C）和氮（N）组成的混合物，和/或
-由硅（Si）、铝（Al）、氧（O）和氮（N）组成的混合物，也称为SiAlON，和/或
-铝和/或镍，和/或
-硅、比如无定形硅或多晶硅、尤其多晶硅、和/或钛和/或钽和/或铌，和/或
-碳氮化硅，和/或
-碳化硅、比如无定形碳化硅或多晶碳化硅，尤其微小导电性的碳化硅，和/或
-氮化硅和/或氮化钛和/或氮化钽，和/或
-氧化硅和/或氧化钛，和/或
-有机材料
或由其组成。
只要在方法步骤c)中构造或施加了一个或多个导电的栅绝缘保护层，那么其优选地在方法步骤d)中尤其完全地被去除。
在方法步骤c)中所构造或涂覆的栅绝缘保护层比如总计可以具有在从≥10nm至≤10μm、尤其从≥50nm至≤1000nm、比如从≥50nm至≤500nm范围内的一个总厚度d。
该/这些栅绝缘保护层可以在方法步骤c)中比如通过物理气体沉积（PVD，英语：“physical vapour
deposition”），比如通过溅射（英语：“sputtering”）或反应溅射（英语：“reactive sputtering”），或通过化学气相沉积（CVD，英语：“chemical vapour deposition”），比如通过低压化学气相沉积（LPCVD，英语：“low pressure chemical vapour deposition”）或通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD，英语：“plasma
enhanced chemical vapour deposition”）或者原子层沉积（ALD，英语：“atomic layer deposition”），或通过这些方法的组合，来构造或施加。
比如可以在方法步骤c)中：
-首先由介电材料来构造或涂覆至少一个栅绝缘保护层，所述介电材料尤其从由硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物、比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中来选择，以及
-然后由介电材料和/或自钝化材料、尤其由如下材料来构造或涂覆至少一个栅绝缘保护层：其包含有由硅（Si）、硼（B）、碳（C）和氮（N）组成的混合物、和/或由硅（Si）、铝（Al）、氧（O）和氮（N）组成的混合物、也称为SiAlON、和/或从由硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物、比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中所选择的材料，或由其组成，以及
-然后由（物理和/或化学）稳定的材料、尤其由如下材料来构造或涂覆至少一个栅绝缘保护层：其包含有碳化硅、比如无定形碳化硅或多晶碳化硅、尤其微小导电性的碳化硅、和/或碳氮化硅和/或氮化硅和/或氮化钛，或由其组成。
在此可以在方法步骤c)中构造或涂覆：
-首先被构造或涂覆的栅绝缘保护层，比如通过物理气体沉积、比如通过溅射或反应溅射、或通过化学气相沉积、比如通过等离子体增强化学气相沉积或者原子层沉积，比如以在从≥3nm至≤300nm范围内的（总）层厚度dB，以及
-然后被构造或涂覆的栅绝缘保护层，比如（分别）通过物理气体沉积、比如通过溅射或反应溅射、或通过化学气相沉积、比如通过等离子体增强化学气相沉积或者原子层沉积，比如以在从≥100nm至≤300nm范围内的（总）层厚度dZ，以及
-之后被构造或涂覆的栅绝缘保护层，比如通过物理气体沉积、比如通过溅射、或通过化学气相沉积、比如通过低压化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积，比如以在从≥100nm至≤300nm范围内的（总）层厚度dD。
在该方法的另一实施方案的范畴内，在方法步骤c)中，首先由栅绝缘层材料、尤其是如下材料来构造或涂覆栅绝缘保护层：该材料从由硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪、和其混合物组成的集合中来选择。在方法步骤e)中，该栅绝缘保护层可以有利地部分或完全地保留于该栅绝缘层上，并用作增强的栅绝缘层。
优选地在方法步骤c)中由无机材料来构造或涂覆至少一个栅绝缘保护层。在该方法步骤c)中所构造或涂覆的全部栅绝缘保护层尤其可以由无机材料来组成。
在该方法的另一实施方案的范畴内，在方法步骤c)中由导电材料来构造或涂覆至少一个栅绝缘保护层。这所具有的优点是，在方法步骤d0)中，可以尤其比如利用测试针/探针通过由该导电材料构成的栅绝缘保护层的电气接触，并通过实施电容电压测量（C-V测量）或电流强度电压测量（I-V测量）来检验该栅绝缘层的完整性。
如前所述，该方法可以在方法步骤c)和方法步骤d)之间包含有至少一个方法步骤d0)：对方法步骤c)的装置的进一步加工、尤其进一步处理，其中在方法步骤d0)中该栅绝缘保护层保持覆盖有栅绝缘保护层的至少一部分。通过在方法步骤d0)中把该栅绝缘保护层保持覆盖有栅绝缘保护层的至少一部分，可以有利地避免该方法步骤d0)的影响或损害，或限制在具有足够厚绝缘层和/或不具有关键电气功能的区域上（见图3d）。
在本发明的另一实施方案的范畴内，该方法在该方法步骤c)和方法步骤d)之间包含有一个或多个方法步骤d0)，其从包含有如下方法步骤或由如下方法步骤组成的集合中来选择：
-比如通过部分去除来结构化、尤其横向结构化该/这些栅绝缘保护层；
-构造/施加另外一个或多个层，比如金属/导电的、电气绝缘的和/或钝化层，尤其用于构造电接触部、印制导线、绝缘层和/或保护层；
-比如通过部分去除来结构化一个或多个被构造或施加的层比如栅绝缘保护层、金属/导电的、电气绝缘的和/或钝化层，尤其用于构造电接触部、印制导线、绝缘层和/或保护层；
-检验该栅绝缘层的完整性，尤其通过与导电栅绝缘保护层的电接触，比如利用测试针/探针，并通过实施电容电压测量（C-V测量）或电流强度电压测量（I-V测量）；
-分割所形成的装置，比如通过锯；
-运送所形成的装置；
以及其上的组合，其中该栅绝缘层通过至少一部分栅绝缘保护层而保持被覆盖。
在该方法步骤d0)的范畴内，可以采用多种不同的技术比如涂层、蚀刻、运送、光刻和分离技术。
在方法步骤d0)中所述结构化尤其可以通过去除方法比如湿化学蚀刻或干蚀刻或物理去除方法、比如回溅、比如离子射束蚀刻（IBE，英语：“ion beam etching”）或反应离子射束蚀刻（RIBE，英语：“reactive ion beam etching”）来进行。在此该/这些栅绝缘保护层和/或其他所构造或施加的层可以在两个或多个方法步骤d0)中被构造，尤其分别局部地被去除。
优选地所述去除在此借助一种光谱测量（光学发射）或频谱测量（通过质谱仪）而被监控。在此，确定的、事先所探测的去除部分的消失在必要时也可以与自去除开始以后预先确定的时间信号相结合而被用作该去除方法的停止信号。只要露出的层具有足够的厚度，那么此外就可以把该层的去除部分的出现用作该去除方法的停止信号。这样就能够保证在该去除方法停止时要露出层比如该栅绝缘层的材料不具有该/这些要去除层的残余。
在栅绝缘保护层的该/这些结构化方法步骤d0)之后，可以比如通过物理气体沉积（PVD，英语：“physical
vapour deposition”）、比如通过溅射（英语：“sputtering”）或反应溅射（英语：“reactive sputtering”）、或通过化学气相沉积（CVD，英语：“chemical vapour deposition”）、比如通过低压化学气相沉积（LPCVD，英语：“low pressure chemical vapour deposition”）或通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD，英语：“plasma
enhanced chemical vapour deposition”）或者原子层沉积（ALD，英语：“atomic layer deposition”）、或通过这些方法的组合构造或施加一个或多个其他的层。这些层在必要时可以如此来施加，使得其对该/这些栅绝缘保护层进行增强。
比如可以施加一个或多个金属层以构造印制导线和/或电接触部。比如一个或多个层、尤其印制导线可以由金属或金属混合物、尤其二元或三元金属混合物来构造，其包含有从由铂、铑、钌、钛、钯、铱和其混合物组成的集合中所选择的至少金属，并必要时另外还包含有从由铬、钴、铜、钛、金、硅、银、钨、锆、钛和其混合物组成的集合中所选择的至少金属。尤其以印制导线为功能的该金属层比如可以由如下金属混合物来构造：其包含有铂和关于金属混合物的总重量直至30重量百分比的、从由铂、铑、钌、钽、钛、钯、铱和其混合物组成的集合中所选择的一种或多种金属。该金属层、尤其印制导线比如可以以在从≥10nm至≤10μm、比如从≥50nm至≤500nm范围内的层厚度dL来构造或施加。
在该方法的另一实施方案的范畴内，该/这些栅绝缘保护层在该方法步骤d0)中如此来构造，使得其用作之后所构造或施加的层比如金属层的掩模。通过这种掩模，可以有利地尤其修改此后所施加的层的边缘，并与之后的应用相匹配。在此该/这些栅绝缘保护层在必要时也可以多次地被用作掩模，并在最后一次掩模之后才在此程度上被去除，使得仅仅该栅绝缘层还在剩余的过程中保持被保护。在此在多个栅绝缘保护层的情况下必要时也可以把单个栅绝缘保护层有针对地保留在要掩蔽的层之下。
在方法步骤d)中该栅绝缘保护层的去除可以包含有两个或多个局部去除的方法步骤。
在该方法的另一实施方案的范畴内，在方法步骤d)中通过干蚀刻或湿化学蚀刻来进行该栅绝缘保护层的去除。尤其可以在方法步骤d)中通过湿化学蚀刻来进行该栅绝缘保护层的去除，因为其相对于栅绝缘层具有高的选择性。
在该方法的另一实施方案的范畴内，（直接）与方法步骤d)相连地进行该方法步骤e)。
在方法步骤e)中，该栅极层尤其被构造或施加在该栅绝缘层的至少一个片段上和/或该栅绝缘保护层的剩余部分的至少一个片段上。此外该栅极层还可以构造或施加在该场绝缘层的至少一个片段和/或在该印制导线的至少一个片段上。优选地该栅极层由一种导电材料来构造。该栅极层尤其可以由金属、金属混合物、合金或陶瓷金属混合物比如由一种铂铑混合物来构造。
在方法步骤e)中该栅极层（敏感层）的施加尤其可以通过湿化学涂层方法来进行。因为在去除该栅绝缘保护层之后可以存在所定义的表面特性，所以在湿化学涂层的情况下可以获得所定义的润湿特性，而不需要额外的清洁步骤。
该衬底层尤其可以由宽带隙的半导体材料（英语：“Wide-Bandgap-Semiconductor”）来构成，比如由碳化硅（SiC）构成。“宽带隙的半导体材料”在本发明的意义上尤其可以理解为如下半导体材料：其带隙大于一个电子伏特，比如大于两个电子伏特。
另外该方法还可以包含有方法步骤b0)在该衬底层上施加场绝缘层（场氧化，FOX）。在此该方法步骤b0)可以在方法步骤b)之前、在方法步骤b)之后、比如在方法步骤d0)中、或与该方法步骤b)同时地来进行。
比如可以在方法步骤b0)中首先施加并必要时结构化该场绝缘层，并之后在方法步骤b)中施加该栅绝缘层。该栅绝缘层在此比如可以施加或生长在该场绝缘层区域之间的空区域中。如果该场绝缘层和该栅绝缘层由相同的材料来构造，那么该顺序是尤其有利的。对此代替地，也可以首先在方法步骤b)中施加并必要时结构化该栅绝缘层，并之后在方法步骤b0)中施加该场绝缘层。该栅绝缘层在此比如可以表面覆盖地来施加或生长。如果该场绝缘层和该栅绝缘层由不同的材料来构造，那么该顺序是尤其有利的。只要该栅绝缘层在该场绝缘层之前被施加，那么该栅绝缘保护层就可以用作该场绝缘层的掩模。在方法步骤c)中，该/这些栅绝缘保护层也可以部分或完全地施加在该场氧化层上。
该栅绝缘层在方法步骤b)中尤其可以平面或整面地来构造。该栅绝缘层尤其可以是氧化层。比如该栅绝缘层由二氧化硅来构造。在方法步骤b)中该栅绝缘层的施加比如可以通过半导体材料的氧化、尤其热氧化来进行。在此该栅绝缘层可以由和该场绝缘层相同或不同的材料来构造。比如该场绝缘层以及该栅绝缘层可以由二氧化硅来构造。在已经沉积了比如高温氧化物（HTO）作为场氧化物之后，这比如可以通过含硅的晶片比如碳化硅晶片的氧化热处理来进行。但该场绝缘层和/或该栅绝缘层在此也可以采用四乙基原硅酸盐（TEOS）来施加。对此代替地，也可以由硅酸铪来构造该场绝缘层和/或该栅绝缘层。
本发明的另一主题是一种场效应晶体管、尤其用于气体传感器的化学敏感的一种场效应晶体管，其通过根据本发明的方法来制造。
本发明的另一主题是一种场效应晶体管、尤其用于气体传感器的化学敏感的一种场效应晶体管，比如通过根据本发明的方法所制造的一种场效应晶体管，其包含有至少一个衬底层、栅绝缘层、场绝缘层（场氧化，FOX）、印制导线和栅极层（敏感层），其中该栅极层设置在该栅绝缘层的至少一个片段上。根据本发明，在此该栅极层附加地设置在该场绝缘层的至少一个片段上和/或该印制导线的至少一个片段上。这种场效应晶体管可以有利地首次通过本发明的方法来制造。关于其他的优点以及附加的特征特此明确地参见结合本发明的方法所解释的优点和特征。
该栅绝缘层和/或该场绝缘层在此尤其可以设置在该衬底层上。在此该场绝缘层和该栅绝缘层可以相邻和/或相互重叠。比如该场绝缘层的至少一个片段可以设置在该栅绝缘层的至少一个片段上，或者该栅绝缘层的至少一个片段可以设置在该场绝缘层的至少一个片段上。或者该栅绝缘层比如可以施加在该场绝缘层区域之间的空区域中。该印制导线比如可以设置在该场绝缘层上。
该衬底层尤其可以由比如具有宽带隙的半导体材料（英语：“Wide-Bandgap-Semiconductor”）、比如由碳化硅（SiC）来构造。比如该衬底层可以是这样一种晶片。
该场绝缘层和该栅绝缘层可以由相同的或不同的材料来构造。比如该场绝缘层和该栅绝缘层可以相互无关地由介电材料来构造，介电材料从由硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中选择。必要时该场绝缘层以及该栅绝缘层可以由氧化物比如二氧化硅来构造。
该栅绝缘层尤其可以具有由不同材料构成的两个或多个覆层，所述材料比如从由硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中来选择。
该印制导线比如可以由金属或金属混合物、尤其二元或三元金属混合物来构造，其包含有从由铂、铑、钌、钛、钯、铱和其混合物组成的集合中所选择的至少金属，并必要时附加地还包含有从由铬、钴、钛、铜、金、硅、银、钨、锆、铬和其混合物组成的集合中所选择的至少金属。该印制导线尤其可以由如下金属混合物来构造：其包含有铂和关于金属混合物的总重量直至30重量百分比的、从由铂、铑、钌、钽、钛、钯、铱和其混合物组成的集合中所选择的一种或多种金属。该印制导线比如可以具有在从≥10nm至≤10μm、比如从≥50nm至≤500nm范围内的层厚度dL。
该栅极层优选地由导电材料来构造。该栅极层尤其可以由金属、金属混合物、合金或陶瓷金属混合物、比如由铂-铑混合物来构造。
另外该场效应晶体管还可以包含有保护层或保护层系统，其由两个或更多、尤其三个或更多保护层组成。比如该场效应晶体管可以包含有保护层系统，其由基础层和覆盖层以及必要时设置在该基础层和该覆盖层之间的至少一个中间层组成。这比如可以设置在该衬底层和/或该场绝缘层和/或该栅绝缘层和/或印制导线的至少一个片段上。在此该保护层以及该保护层系统尤其可以与该栅极层相邻。
“层系统”在本发明的意义上尤其可以理解为由不同材料的三个或更多依次设置的层组成的一个系统。“基础层”在此尤其可以理解为该层系统的在被覆盖层上的层，并且“覆盖层”可以理解为该层系统的与被覆盖的层相背向的或最外侧/最上侧的层。
比如该场效应晶体管可以包含有一个保护层系统，其具有
-基础层，其由介电材料来构造，所述介电材料尤其由从由硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物、比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中选择，和/或
-覆盖层，其由化学稳定的材料、尤其由包含有碳化硅、比如无定形或多晶硅碳化硅、尤其微小导电性的碳化硅、和/或碳氮化硅或由其组成的材料来构造，和/或
-一个或多个中间层，其由介电和/或自钝化材料、尤其由如下材料来构造：该材料包含由硅（Si）、硼（B）、碳（C）和氮（N）组成的混合物、和/或由硅（Si）、铝（Al）、氧（O）和氮（N）组成的混合物也称为SiAlON的材料、和/或从包含有从硅、铝、锆、铪的氧化物、氮化物和硅酸盐和其混合物比如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中所选择的材料，或由其组成。
在此该基础层可以具有在从≥3nm至≤300nm范围内的层厚度d1B，和/或该覆盖层具有在从≥100nm至≤300nm范围内的层厚度d1D，和/或该/这些中间层（总计）具有在从≥100nm至≤300nm范围内的层厚度d1Z。该层系统在此总计可以具有在从≥10nm至≤10μm、尤其从≥50nm至≤1000nm、比如从≥50nm至≤500nm范围内的总厚度d1。这样层系统尤其可以设置在该场绝缘层和/或该栅绝缘层和/或该印制导线的至少一个片段上。
对此代替地或者附加地，该场效应晶体管可以具有（印制导线）保护层系统，其具有基础层和/或中间层和/或覆盖层，所述基础层由防扩散的材料、尤其由如下材料来构成：其包含有氮化钛和/或氮化钽或由其组成；所述中间层由金属的、能形成氧化保护层的材料、尤其由包含有钛、硅、钽和/或铌、尤其钛和/或硅或由其组成的材料来构造；所述覆盖层由氧化材料、尤其由包含有氧化钛、氧化硅、氧化钽和/或氧化铌、尤其氧化钛和/或氧化硅或由其组成的材料来构造。在此，该基础层可以具有在从≥5nm至≤50nm范围内的层厚度d2B，和/或该中间层和该覆盖层总计具有在从≥5nm至≤50nm范围内的层厚度d2ZD。该层系统在此总计可以具有在从≥10nm至≤200nm、比如从≥10nm至≤100nm范围内的总厚度d2。这样一个保护层系统尤其可以设置在该印制导线的至少一个片段上。
另外，本发明的主题是根据本发明所制造的场效应晶体管和/或根据本发明的场效应晶体管比如在在线诊断（OBD）的范畴内用于探测和/或分析尾气、尤其氮氧化物的应用。
附图说明
根据本发明的主题的其他优点和有利的扩展通过附图来示出并在下文说明中来解释。在此要注意的是，附图仅具有描述性的特征，且并不认为以任意形式对本发明进行限制。其中：
图1a-1e示出了示意的、不按比例的截面，以示出根据本发明的方法和场效应晶体管的一个实施方案；
图2示出了示意的、不按比例的截面，以示出根据本发明的方法和场效应晶体管的另一实施方案；以及
图3a-3d示出了示意的、不按比例的截面，以示出根据本发明的方法和场效应晶体管的另一实施方案。
具体实施方式
图1a示出，在该方法的一个实施方案的范畴内，在方法步骤a)中，提供了由半导体材料构成的衬底层1，在方法步骤b0)中首先在该衬底层上构造了场绝缘层4并将其结构化了，并接着在方法步骤b)中在两个场绝缘层区域4的空区域中构造了栅绝缘层2。
图1b示出，在方法步骤c)中在该栅绝缘层2和与之相邻的场绝缘层区域4上构造了栅绝缘保护层3。
图1c示出，在与方法步骤c)相继的方法步骤d0)中在场绝缘层区域4上构造了金属层5，其中该金属层与该栅绝缘保护层3相邻并用作印制导线。
图1d示出，在该方法步骤d0)之后在方法步骤d)中该栅绝缘保护层3被完全去除。
图1e示出，直接与方法步骤d)相连地在该栅绝缘层2上构造了栅极层6，该栅极层附加地设置在场绝缘层4和印制导线5的片段上，并且该栅极层与该栅绝缘层2相邻。此外图1e还示出，在该印制导线5的片段上构造了保护层7，该保护层与该栅极层6相邻。
图2示出，在该方法的该实施方案的范畴内，同样在方法步骤a)中，提供了由半导体材料构成的衬底层1，在方法步骤b0)和b)中在该衬底层上构造场绝缘层4和栅绝缘层2。与在图1a至1d中所示的实施方案相反，在该实施方案的方法步骤c)中，在该栅绝缘层2和与之相邻的场绝缘层区域4上由不同材料构造了三个栅绝缘保护层3`、3``、3```，其中在方法步骤d)中仅完全去除两个上面的栅绝缘保护层3``、3```。从而在之后的方法步骤e)中可以在剩余的栅绝缘保护层3`上构造栅极层（未示出），并且剩余的栅绝缘保护层3`用作增强的栅绝缘层。
图3a示出，在该方法的该实施方案的范畴内，同样在方法步骤a)中提供了由半导体材料构成的一个衬底层1，在方法步骤b0)和b)中在该衬底层上构造了场绝缘层4和栅绝缘层2，在方法步骤c)中再次在其上整面地施加一个栅绝缘保护层3。与图1a至1d和2中所示的实施方案相反，在该实施方案的一个第一方法步骤d0)中该栅绝缘保护层3被局部地去除。
图3b示出，被局部去除的栅绝缘保护层3在一个第二方法步骤d0)中被用作掩模，其中在该方法步骤中整面地施加了一个第一金属层8以形成接触面。图3b另外还示出，接着在第三方法步骤d0)中局部地去除该栅绝缘保护层3和该第一金属层8。图3b此外还示出，所施加的第一金属层8在此对该栅绝缘保护层3的剩余区域进行增强。
图3c示出，在一个第四方法步骤d0)中整面地施加了第二金属层5以形成印制导线，其中该金属层同样对该栅绝缘保护层3的剩余区域进行增强。在此被局部去除的栅绝缘保护层3重新用作掩模。
图3d示出，在一个第五方法步骤d0)中，该栅绝缘保护层3、该金属层8和该金属层5被局部去除。图3d示出，在此所述去除通过该栅绝缘保护层3而被限制于该场绝缘层4的区域上，其中该场绝缘层具有足够的层厚度。在一个紧接的、未示出的方法步骤d)中，该栅绝缘保护层3可以连同其上所设置的金属层8、5一起比如通过剥离方法而被去除，其中该栅绝缘保护层3比如被湿化学溶解。
Claims (16)
1.用于制造场效应晶体管的方法，包含有以下的方法步骤：
a)提供由半导体材料构造的衬底层（1）；
b)在该衬底层（1）上构造栅绝缘层（2）；
c)在该栅绝缘层（2）上构造至少一个栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```）；
d)完全或部分地去除栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```）；以及
e)在该栅绝缘层（2）上或者在栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```）的剩余部分上构造栅极层（6）；
其中，在方法步骤c)中由不同的材料来依次构造或施加两个或更多栅绝缘保护层（3`，3``，3```），并且至少一些栅绝缘保护层对在方法步骤c)和d)之间所实施的方法步骤在物理特性和/或化学特性方面是稳定的和/或是足够厚的，以在方法步骤c)和d)之间所实施的方法步骤期间保护该栅绝缘层防止环境影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在方法步骤c)中，在由在物理特性和/或化学特性方面对于物理去除方法或干蚀刻是稳定的材料来构造或涂覆所述栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```）之一之前，由能够通过湿化学蚀刻来溶解或清除的材料来构造或涂覆所述栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```）的另一栅绝缘保护层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在物理特性和/或化学特性方面对于物理去除方法或干蚀刻是稳定的材料是碳化硅、氮化硅、氮化钛或碳氮化硅，并且所述能够通过湿化学蚀刻来溶解或清除的材料是金属铝或镍。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在方法步骤c)中构造或施加一个或多个栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```），其包含有
-从由二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、氧化铪、硅酸铪和其混合物组成的集合中所选择的材料，和/或
-由硅、硼、碳和氮组成的混合物，和/或
-由硅、铝、氧和氮组成的混合物，和/或
-铝和/或镍，和/或
-硅和/或钛和/或钽和/或铌，和/或
-碳氮化硅，和/或
-碳化硅，和/或
-二氧化硅和/或氧化钛，和/或
-有机材料。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在方法步骤c)中首先由栅绝缘层材料来构造栅绝缘保护层（3`）。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在方法步骤c)中由导电材料来构造至少一个栅绝缘保护层（3```）。
7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，该方法在方法步骤c)和方法步骤d)之间包含如下方法步骤d0)：
-结构化该/这些栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```）；
-构造另外一个或多个层（4，5，7，8）；
-结构化一个或多个被构造的层（2，3，3`，3``，3```，4，5，7，8）；
-通过电接触导电的栅绝缘保护层（3```）检验该栅绝缘层（2）的完整性；
-分割所形成的装置（1，2，3，3`，3``，3```，4，5，7，8）；
-运送所形成的装置（1，2，3，3`，3``，3```，4，5，7，8）；
其中该栅绝缘层（2）通过至少一部分栅绝缘保护层（3，3`，3``，3```）而保持被覆盖。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述构造另外一个或多个层（4，5，7，8）和所述结构化一个或多个被构造的层（2，3，3`，3``，3```，4，5，7，8）被用于构造电接触部、印制导线、绝缘层和/或保护层。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该/这些栅绝缘保护层（3）在方法步骤d0)被结构化，使得其用作之后所构造的层（4，5，7，8）的掩模。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，栅绝缘保护层（3）的去除在方法步骤d0)中通过干蚀刻或湿化学蚀刻来进行。
11.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，该方法步骤e)紧接着方法步骤d)地进行。
12.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述场效应晶体管是用于气体传感器的化学敏感的场效应晶体管。
13.通过根据权利要求1至12之一所述的方法所制造的场效应晶体管。
14.根据权利要求13所述的场效应晶体管，其特征在于，所述场效应晶体管是用于气体传感器的化学敏感的场效应晶体管。
15.通过根据权利要求1至12之一所述的方法所制造的场效应晶体管，至少包含有
-由半导体材料构成的衬底层（1），
-栅绝缘层（2），
-场绝缘层（4），
-印制导线（5）以及
-栅极层（6），
其中该栅极层（6）设置在该栅绝缘层（2）的至少一个片段上，
其特征在于，
该栅极层（6）附加地设置在该场绝缘层（4）的至少一个片段上和/或该印制导线（5）的至少一个片段上。
16.根据权利要求15所述的场效应晶体管，其特征在于，所述场效应晶体管是用于气体传感器的化学敏感的场效应晶体管。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1336010A (zh) * | 1998-08-28 | 2002-02-13 | 克里公司 | 碳化硅半导体结构上的层叠电介质 |
| CN1815699A (zh) * | 2004-12-17 | 2006-08-09 | 株式会社半导体能源研究所 | 具有导电层的衬底的制造方法和半导体器件的制造方法 |
| CN101189507A (zh) * | 2005-05-30 | 2008-05-28 | 梅特勒-托利多公开股份有限公司 | 电化学传感器 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1336010A (zh) * | 1998-08-28 | 2002-02-13 | 克里公司 | 碳化硅半导体结构上的层叠电介质 |
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| CN101189507A (zh) * | 2005-05-30 | 2008-05-28 | 梅特勒-托利多公开股份有限公司 | 电化学传感器 |
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