CN108732225B - 离子敏感场效应晶体管及其形成方法 - Google Patents

离子敏感场效应晶体管及其形成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108732225B
CN108732225B CN201710257059.2A CN201710257059A CN108732225B CN 108732225 B CN108732225 B CN 108732225B CN 201710257059 A CN201710257059 A CN 201710257059A CN 108732225 B CN108732225 B CN 108732225B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
sensitive
field effect
effect transistor
sensitive layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710257059.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108732225A (zh
Inventor
伏广才
蒋沙沙
崔强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp, Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp filed Critical Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority to CN201710257059.2A priority Critical patent/CN108732225B/zh
Publication of CN108732225A publication Critical patent/CN108732225A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108732225B publication Critical patent/CN108732225B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS

Abstract

本发明提供一种离子敏感场效应晶体管及其形成方法，其中，所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底上具有层间介质层；在所述层间介质层上形成顶层金属层和阻挡层，所述阻挡层位于所述金属层上；在所述阻挡层上形成第一敏感层；在所述第一敏感层上形成保护层；在所述保护层中形成开口，所述开口底部暴露出所述第一敏感层。所述形成方法能够改善所形成的离子敏感场效应晶体管的性能。

Description

离子敏感场效应晶体管及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种离子敏感场效应晶体管及其形成方法。
背景技术
随着半导体器件集成度的提高，场效应晶体管的应用越来越广泛。场效应晶体管(Field-Effect Transistor，FET)是利用栅极电压来控制源-漏电流的一种器件。由于栅极电压信号可以来自于各种作用，所以场效应晶体管能够用作检测各种信号的器件，例如有压敏、磁敏、热敏、离子敏感等各种场效应晶体管。
离子敏感场效应晶体管是测量电解质溶液中的离子组分及浓度的敏感元件。离子敏感场效应晶体管是用一层敏感膜、电解质溶液和一个参考电极取代了MOSFET的栅极结构。当电解质溶液离子的浓度改变时，将导致界面电荷的变化，从而使感应膜的电位发生变化，进而可以通过后置电路读出电压信号对电解质容易中的离子浓度进行测量。相对当前应用于医疗诊断检测的离子电极选择技术(ISE)，离子敏感场效应晶体管具有体积小、全固态、低功耗和便于集成的优点。
然而，现有技术形成的离子敏感场效应晶体管的性能较差。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种离子敏感场效应晶体管及其形成方法，能够改善离子敏感场效应晶体管的性能。
为解决上述问题，本发明提供一种离子敏感场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底上具有层间介质层；在所述层间介质层上形成顶层金属层和阻挡层，所述阻挡层位于所述金属层上；在所述阻挡层上形成第一敏感层；在所述第一敏感层上形成保护层；在所述保护层中形成开口，所述开口底部暴露出所述第一敏感层。
可选的，所述阻挡层的材料为氮化钛或氮化钽。
可选的，所述第一敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
可选的，还包括：在所述开口底部的第一敏层上形成第二敏感层。
可选的，所述第二敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
可选的，所述第一敏感层的厚度为300埃～400埃；所述第二敏感层的厚度为100埃～300埃。
可选的，形成所述第二敏感层的工艺包括原子层沉积工艺、物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺。
可选的，所述第一敏感层的厚度为400埃～600埃。
可选的，形成所述第一敏感层的工艺包括原子层沉积工艺、物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺。
可选的，还包括：形成自所述保护层贯穿至所述第一敏感层的焊盘孔，所述焊盘孔底部暴露出所述阻挡层。
可选的，形成所述开口之后，形成所述焊盘孔；或者形成所述焊盘孔之后，形成所述开口。
可选的，还包括：在所述开口底部的第一敏感层上，形成第二敏感层；形成所述第二敏感层之后，形成所述焊盘孔。
相应的，本发明还提供一种离子敏感场效应晶体管，包括：衬底，所述衬底上具有层间介质层；位于所述层间介质层上的顶层金属层；位于所述顶层金属层上的阻挡层；位于所述阻挡层上的第一敏感层；位于所述第一敏感层上的保护层，所述保护层中具有开口，所述开口暴露出所述第一敏感层。
可选的，所述第一敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
可选的，所述第一敏感层的厚度为400埃～600埃。
可选的，所述阻挡层的材料为氮化钛或氮化钽。
可选的，还包括：位于所述开口底部第一敏感层上的第二敏感层。
可选的，所述第二敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
可选的，所述第一敏感层的厚度为300埃～400埃；所述第二敏感层的厚度为100埃～300埃。
可选的，所述保护层和第一敏感层中具有焊盘孔，所述焊盘孔底部暴露出所述阻挡层。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的离子敏感场效应晶体管的形成方法中，在形成保护层之前，在所述阻挡层上形成第一敏感层。在形成所述开口的过程中，所述第一敏感层能够保护所述开口底部的阻挡层不被去除，从而能够避免所述顶层金属层被暴露出来，进而避免所形成的离子敏感场效应晶体管在使用过程中，所述顶层金属层被待测电解质溶液腐蚀；此外，所述第一敏感层能够保护所述开口底部的阻挡层不被去除，还能够阻挡待测电解质溶液中的电荷到达所述衬底中，从而损坏所形成的离子敏感场效应晶体管。因此，所述形成方法能够改善所形成的离子敏感场效应晶体管的性能。
进一步，在通过所述离子敏感场效应晶体管对待测溶液进行检测时，需要对所述第二敏感层上的电压进行测量，从而获得测量电压。所述第一敏感层和第二敏感层作为电介质具有寄生电容。所述寄生电容越大，第二敏感层表面与顶层金属层表面之间的电压越小，对所述测量电压的影响越小。所述第二敏感层或第一敏感层为高k(k值大于3.9)介质材料。所述第二敏感层或第一敏感层的介电常数较高，则第二敏感层或第一敏感层产生的寄生电容较高，从而对所述测量电压影响较小，进而能够提高检测精度。
本发明技术方案提供的离子敏感场效应晶体管中，所述阻挡层上具有第一敏感层，且所述层间介质层位于所述第一敏感层上，则所述第一敏感层能够保护所述开口底部的阻挡层不被去除，从而能够避免所述顶层金属层被暴露出来，进而能够改善所形成的离子敏感场效应晶体管的性能。
附图说明
图1至图3是一种离子敏感场效应晶体管的形成方法各步骤的结构示意图；
图4至图9是本发明的离子敏感场效应晶体管的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
离子敏感场效应晶体管的形成方法存在诸多问题，例如：离子敏感场效应晶体管的性能较差。
现结合一种离子敏感场效应晶体管的形成方法，分析所形成的离子敏感场效应晶体管性能较差的原因：
图1至图3是一种离子敏感场效应晶体管的形成方法各步骤的结构示意图。
请参考图1，提供衬底100，所述衬底100上具有层间介质层120，所述层间介质层120上具有顶层金属层130，所述顶层金属层130上具有阻挡层132。
所述阻挡层132用于阻挡顶层金属层130材料原子扩散进入所述层间介质层120中，从而能够改善所述层间介质层120的绝缘性。
继续参考图1，在所述阻挡层132上形成保护层131。
请参考图2，对所述保护层131进行刻蚀，在所述保护层131中形成开口，所述开口底部暴露出所述阻挡层132。
请参考图3，在所述开口底部和所述保护层131上形成敏感层140。
所形成的离子敏感场效应晶体管工作时，电解质溶液与所述敏感层140接触，使敏感层140与电解质溶液接触面上产生电化学势，从而使所述敏感层140的电位发生变化，进而改变所述离子敏感场效应晶体管的阈值电压。当所述离子敏感场效应晶体管的漏极电流一定时，所述离子敏感场效应晶体管的栅源电压与待测溶液中离子含量有关，可以通过对所述离子敏感场效应晶体管的栅源电压进行测量，获取所述电解质溶液中离子的浓度。当所述离子敏感场效应晶体管的栅源电压一定时，所述离子敏感场效应晶体管的漏极电流与待测溶液中离子含量有关，还可以通过对所述离子敏感场效应晶体管的漏极电进行测量，获取所述电解质溶液中离子的浓度。为了增加所述离子敏感场效应晶体管的灵敏度，所述开口的个数较多。
所述形成方法中，在对所述保护层131进行刻蚀形成所述开口的过程中，由于所述保护层131与阻挡层132的刻蚀选择比较小，所述开口底部的阻挡层132容易被刻蚀，导致顶层金属层130被暴露出来，当所述敏感膜140与电解质溶液接触时，电解质溶液容易穿过所述敏感膜140到达所述顶层金属层130，导致所述顶层金属层130被腐蚀，从而影响所形成离子敏感场效应晶体管的性能。此外，所述开口底部的阻挡层132被刻蚀，容易导致电解质溶液中的电荷到达所述衬底，损坏离子敏感场效应晶体管。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种离子敏感场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底上具有层间介质层；在所述层间介质层上形成顶层金属层和阻挡层，所述阻挡层位于所述金属层上；在所述阻挡层上形成第一敏感层；在所述第一敏感层上形成保护层；在所述保护层中形成开口，所述开口底部暴露出所述第一敏感层。
其中，在形成保护层之前，在所述阻挡层上形成第一敏感层。在形成所述开口的过程中，所述第一敏感层能够保护所述开口底部的阻挡层不被去除，从而能够避免所述顶层金属层被暴露出来。因此，所述形成方法能够改善所形成的离子敏感场效应晶体管的性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图4至图9是本发明离子敏感场效应晶体管的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
请参考图4，提供衬底200，所述衬底200上具有层间介质层220。
本实施例中，所述衬底200为硅衬底。在其他实施例中，所述衬底还可以为锗衬底、硅锗衬底、绝缘体上硅或绝缘体上锗等半导体衬底。
本实施例中，所述衬底200上具有栅极结构210。在其他实施例中，所述衬底上还可以不具有所述栅极结构。
所述栅极结构210两侧的衬底200中具有源漏掺杂区211。所述源漏掺杂区211用做后续形成的离子敏感场效应晶体管的源极和漏极。
所述栅极结构210用于定义所述源漏掺杂区211的位置。
所述栅极结构包括：位于所述衬底200上的栅介质层和位于所述栅介质层上的栅极。
所述栅介质层的材料为氧化硅或高k(k大于3.9)介质材料。
本实施例中，所述栅极的材料为多晶硅。在其他实施例中，所述栅极的材料为金属，例如钨或铜。
所述层间介质层220用于实现衬底200与外部电路的电绝缘。
本实施例中，所述层间介质层220的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述层间介质层的材料还可以为氮氧化硅。
所述层间介质层220中具有连接所述栅极的插塞222，以及连接所述插塞222的金属层221。
所述插塞222和金属层221用于实现后续形成的顶层金属层与所述栅极结构210之间的电连接。
本实施例中，所述插塞222和所述金属层221的材料为铝。在其他实施例中，所述插塞和所述金属层的材料还可以为铜。
继续参考图4，在所述层间介质层220上形成顶层金属层230和阻挡层231，所述阻挡层231位于所述顶层金属层230上。
所述顶层金属层230后续用做所形成的离子敏感场效应晶体管的参比电极。所述阻挡层231用于阻挡所述顶层金属层230材料原子向所述后续形成的保护层扩散，从而能够改善保护层的绝缘性能。所述阻挡层还用于在所形成的离子敏感场效应晶体管工作过程中，隔离顶层金属层230与待测电解质溶液，减少顶层金属层230的腐蚀。
本实施例中，形成所述顶层金属层230和阻挡层231的步骤包括：在所述层间介质层220上初始金属层；在所述初始金属层上形成初始阻挡层；对所述初始阻挡层和初始金属层进行图形化，形成所述顶层金属层230和位于所述顶层金属层230上的阻挡层231。
本实施例中，所述顶层金属层230的材料为铝。在其他实施例中，所述顶层金属层的材料还可以为铜。
所述阻挡层231的材料为氮化钛或氮化钽。
如果所述阻挡层231的厚度过小，不利于阻挡所述顶层金属层230材料原子的扩散，且容易在后续刻蚀保护层过程中被去除，导致所述顶层金属层230被暴露出来；如果所述阻挡层231的厚度过大，容易增加所述顶层金属层230与后续形成的第一敏感层之间阻挡层231的电阻，降低所形成离子敏感场效应晶体管的灵敏度。具体的，所述阻挡层231的厚度为500埃～1000埃。
请参考图5，在所述阻挡层231上形成第一敏感层241。
所述第一敏感层241用于与待测电解质溶液接触，当待测电解质溶液中待测离子的浓度发生变化时，所述第一敏感层241的界面电荷也随之改变，使得第一敏感层241的电位发生改变，从而使离子敏感场效应晶体管的阈值电压发生变化，因此，可以通过检测离子敏感场效应晶体管的栅源电压对待测电解质溶液中待测离子的浓度进行检测。
所述第一敏感层241还可以在后续刻蚀保护层的过程中，对所述阻挡层230进行保护，防止开口底部暴露出顶层金属层230。
本实施例中，所述第一敏感层241的材料为高k(k大于3.9)介质材料，例如：HfO2、La2O3、HfSiON、HfAlO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5、Yb2O3或HfSiO4。在其他实施例中，所述第一敏感层的材料还可以为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
所述第一敏感层241的材料为高k介质材料。在后续的第一刻蚀过程中，保护层240与高k介质材料的刻蚀选择比较大。因此，所述第一刻蚀对第一敏感层241的损伤小。
此外，在通过所述离子敏感场效应晶体管对待测溶液进行检测时，对后续第二敏感层上的电压进行测量。所述第一敏感层的寄生电容容易对测量结构产生影响。所述第一敏感层为高k(k值大于3.9)介质材料。所述第一敏感层的介电常数较高，则第一敏感层产生的寄生电容较高，从而对测量的电位影响较小，进而能够提高检测精度。
本实施例中，形成所述第一敏感层241的工艺包括原子层沉积工艺。在其他实施例中，形成所述第一敏感层的工艺包括化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。
如果所述第一敏感层241的厚度过小，不利后续对阻挡层231进行保护；如果所述第一敏感层241的厚度过大，容易增加工艺难度。具体的，本实施例中，所述第一敏感层241的厚度为300埃～400埃。
请参考图6，在所述第一敏感层241上形成保护层240。
所述保护层240用于实现顶层金属层230与外界环境的隔离。
本实施例中，所述保护层240的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述保护层还可以为氧化硅层、正硅酸乙酯层和氮化硅层形成的叠层结构。
请参考图7，在所述保护层240中形成开口250，所述开口250底部暴露出所述第一敏感层241。
形成所述开口250的步骤包括：在所述保护层240上形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜对所述保护层240进行第一刻蚀，形成所述开口250。
在对所述保护层240进行第一刻蚀的过程中，所述第一敏感层241能够保护所述阻挡层231不被刻蚀，从而能够防止所述阻挡层231暴露出所述顶层金属层230，进而能够避免待测腐蚀所述顶层金属层230。
本实施例中，所述第一敏感层241的材料为高k介质材料。由于所述高k介质材料与第一敏感层241的刻蚀选择比较大。因此，所述第一刻蚀对第一敏感层241的损伤小，不容易影响所述第一敏感层241的性能。
本实施例中，所述第一刻蚀的工艺为干法刻蚀工艺。在其他实施例中，所述第一刻蚀的工艺还可以为湿法刻蚀工艺。
本实施例中，所述第一刻蚀的工艺参数包括：刻蚀气体包括：O2、Ar或C5F8；其中，Ar与O2的流量之比为35～45，例如40，C5F8与O2的流量之比为0.65～0.85，例如0.75；压强为27mtorr～33mtorr；偏置功率为1350W～1650W，例如1500W；射频功率为1550W～1850W，例如1700W。
请参考图8，在所述开口250底部形成第二敏感层242。
所述第二敏感层242与第一敏感层241共同形成所形成离子敏感场效应晶体管的敏感层，对待测溶液中的待测离子的浓度进行测量。
本实施例中，所述第二敏感层242的材料为高k(k大于3.9)介质材料，例如HfO2、La2O3、HfSiON、HfAlO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O5、Yb2O3或HfSiO4。在其他实施例中，所述第二敏感层的材料为还可以为氮化硅、氧化硅或氧化硅。
在通过所述离子敏感场效应晶体管对待测溶液进行检测时，需要对所述第二敏感层242上的电压进行测量，从而获得测量电压。所述第一敏感层241和第二敏感层242作为电介质具有寄生电容。所述寄生电容越大，第二敏感层242表面与顶层金属层230表面之间的电压越小，对所述测量电压的影响越小。所述第二敏感层242或第一敏感层241为高k(k值大于3.9)介质材料。所述第二敏感层242或第一敏感层241的介电常数较高，则第二敏感层242或第一敏感层产生的寄生电容较高，从而对所述测量电压影响较小，进而能够提高检测精度。
本实施例中，所述第一敏感层241和第二敏感层242构成敏感层。如果所述第二敏感层242的厚度过小，容易导致所述敏感层的厚度过小，使得所形成的离子敏感场效应晶体管在工作过程中，所述敏感层容易被腐蚀而形成空洞，影响所形成离子敏感场效应晶体管的性能；如果所述第二敏感层242的厚度过大，容易给后续的第二刻蚀带来困难。具体的，所述第一敏感层241和第二敏感层242的厚度之和为400埃～600埃。本实施例中，所述第二敏感层242的厚度为100埃～300埃。在其他实施例中，所述第一敏感层的厚度为400埃～600埃，所述形成方法还可以不形成所述第二敏感层。
本实施例中，形成所述第二敏感层242的工艺为原子层沉积工艺。在其他实施例中，形成所述第二敏感层的工艺还可以为化学气相沉积或物理气相沉积工艺。
请参考图9，形成自所述保护层231贯穿至所述第一敏感层241的焊盘孔251，所述焊盘孔251暴露出所述阻挡层231。
所述焊盘孔251用于暴露出所述顶层金属层230，从而实现顶层金属层230与外部电路的电连接。
本实施例中，所述焊盘孔251还贯穿所述第二敏感层242。
形成所述焊盘孔251的步骤包括：在所述第二敏感层242上形成图形化的图形层；以所述图形层为掩膜对所述第二敏感层242、保护层240和第一敏感层241进行第二刻蚀，形成所述焊盘孔251。
本实施例中，所述第二刻蚀的工艺为干法刻蚀工艺。在其他实施例中，所述第二刻蚀的工艺还可以为湿法刻蚀工艺。
综上，本实施例提供的离子敏感场效应晶体管中，在形成保护层之前，在所述阻挡层上形成第一敏感层。在形成所述开口的过程中，所述第一敏感层能够保护所述开口底部的阻挡层不被去除，从而能够避免所述顶层金属层被暴露出来，进而避免所形成的离子敏感场效应晶体管在使用过程中，所述顶层金属层被待测电解质溶液腐蚀；此外，所述第一敏感层能够保护所述开口底部的阻挡层不被去除，还能够阻挡待测电解质溶液中的电荷到达所述衬底中，从而损坏所形成的离子敏感场效应晶体管。因此，所述形成方法能够改善所形成的离子敏感场效应晶体管的性能
继续参考图9，本实施例还提供了一种离子敏感场效应晶体管，包括：衬底200，所述衬底200上具有层间介质层220；位于所述层间介质层220上的顶层金属层230；位于所述顶层金属层230上的阻挡层231；位于所述阻挡层231上的第一敏感层241；位于所述第一敏感层241上的保护层240，所述保护层240中具有开口250，所述开口250暴露出所述第一敏感层241。
本实施例中，所述衬底200上具有栅极结构210。在其他实施例中，所述衬底上还可以不具有所述栅极结构。
所述栅极结构210两侧的衬底200中具有源漏掺杂区211。所述源漏掺杂区211用做后续形成的离子敏感场效应晶体管的源极和漏极。
所述层间介质层220中具有连接所述栅极的插塞222，以及连接所述插塞222的金属层221。
所述第一敏感层241的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k(k值大于3.9)介质材料。
本实施例中，所述离子敏感场效应晶体管还包括：位于所述开口250底部第一敏感层241上的第二敏感层242。在其他实施例中，还可以不包括所述第二敏感层。
所述第二敏感层242的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k(k值大于3.9)介质材料。
本实施例中，所述第一敏感层241的厚度为300埃～400埃；所述第二敏感层242的厚度为100埃～300埃。在其他实施例中，所述第一敏感层的厚度为400埃～600埃。
所述保护层240和第一敏感层240暴露出部分所述阻挡层231。具体的，本实施例中，所述保护层240、第一敏感层240和第二敏感层242中具有焊盘孔251，所述焊盘孔251底部暴露出所述阻挡层231。
本实施例中，所述离子敏感场效应晶体管与图2至图9的离子敏感场效应晶体管的形成方法所形成的离子敏感场效应晶体管相同，在此不多做赘述。
综上，本实施例提供的离子敏感场效应晶体管中，所述阻挡层上具有第一敏感层，且所层间介质层位于所述第一敏感层上，则所述第一敏感层能够保护所述开口底部的阻挡层不被去除，从而能够避免所述顶层金属层被暴露出来。因此，所述形成方法能够改善所形成的离子敏感场效应晶体管的性能。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底上具有层间介质层；
在所述层间介质层上形成顶层金属层和阻挡层，所述阻挡层位于所述金属层上，所述阻挡层的材料为氮化钛或氮化钽；
在所述阻挡层上形成第一敏感层；
在所述第一敏感层上形成保护层；
在所述保护层中形成开口，所述开口底部暴露出所述第一敏感层；
在所述开口底部表面、开口侧壁表面和保护层表面形成第二敏感层。
2.如权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
3.如权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
4.如权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一敏感层的厚度为300埃～400埃；所述第二敏感层的厚度为100埃～300埃。
5.如权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述第二敏感层的工艺包括原子层沉积工艺、物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺。
6.如权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一敏感层的厚度为400埃～600埃。
7.如权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述第一敏感层的工艺包括原子层沉积工艺、物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺。
8.如权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：形成自所述保护层贯穿至所述第一敏感层的焊盘孔，所述焊盘孔底部暴露出所述阻挡层。
9.如权利要求8所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述开口之后，形成所述焊盘孔；或者形成所述焊盘孔之后，形成所述开口。
10.如权利要求8所述的离子敏感场效应晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：形成所述第二敏感层之后，形成所述焊盘孔。
11.一种离子敏感场效应晶体管，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底上具有层间介质层；
位于所述层间介质层上的顶层金属层；
位于所述顶层金属层上的阻挡层，所述阻挡层的材料为氮化钛或氮化钽；
位于所述阻挡层上的第一敏感层；
位于所述第一敏感层上的保护层，所述保护层中具有开口，所述开口暴露出所述第一敏感层；
位于开口底部表面、开口侧壁表面和保护层表面的第二敏感层。
12.如权利要求11所述的离子敏感场效应晶体管，其特征在于，所述第一敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
13.如权利要求11所述的离子敏感场效应晶体管，其特征在于，所述第一敏感层的厚度为400埃～600埃。
14.如权利要求11所述的离子敏感场效应晶体管，其特征在于，所述第二敏感层的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或高k介质材料，k值大于3.9。
15.如权利要求11所述的离子敏感场效应晶体管，其特征在于，所述第一敏感层的厚度为300埃～400埃；所述第二敏感层的厚度为100埃～300埃。
16.如权利要求11所述的离子敏感场效应晶体管，其特征在于，所述保护层和第一敏感层中具有焊盘孔，所述焊盘孔底部暴露出所述阻挡层。
CN201710257059.2A 2017-04-19 2017-04-19 离子敏感场效应晶体管及其形成方法 Active CN108732225B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710257059.2A CN108732225B (zh) 2017-04-19 2017-04-19 离子敏感场效应晶体管及其形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710257059.2A CN108732225B (zh) 2017-04-19 2017-04-19 离子敏感场效应晶体管及其形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108732225A CN108732225A (zh) 2018-11-02
CN108732225B true CN108732225B (zh) 2021-07-13

Family

ID=63924336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710257059.2A Active CN108732225B (zh) 2017-04-19 2017-04-19 离子敏感场效应晶体管及其形成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108732225B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110646490A (zh) * 2019-09-30 2020-01-03 深圳大学 一种基于二硒化钨的离子敏场效应晶体管传感器及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1842704A (zh) * 2003-08-29 2006-10-04 独立行政法人科学技术振兴机构 场效应晶体管和单电子晶体管及利用它们的传感器
CN102203597A (zh) * 2008-06-26 2011-09-28 生命技术公司 使用fet阵列检测分子相互作用的方法和装置
CN103901090A (zh) * 2008-10-22 2014-07-02 生命技术公司 用于生物和化学分析的集成式传感器阵列
CN104614401A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 气体传感器及其形成方法
CN105051525A (zh) * 2013-03-15 2015-11-11 生命科技公司 具有薄导电元件的化学设备

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104979181B (zh) * 2014-04-09 2018-07-20 中国科学院微电子研究所 一种半导体器件的制造方法
US10249741B2 (en) * 2014-05-13 2019-04-02 Joseph T. Smith System and method for ion-selective, field effect transistor on flexible substrate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1842704A (zh) * 2003-08-29 2006-10-04 独立行政法人科学技术振兴机构 场效应晶体管和单电子晶体管及利用它们的传感器
CN102203597A (zh) * 2008-06-26 2011-09-28 生命技术公司 使用fet阵列检测分子相互作用的方法和装置
CN103901090A (zh) * 2008-10-22 2014-07-02 生命技术公司 用于生物和化学分析的集成式传感器阵列
CN105051525A (zh) * 2013-03-15 2015-11-11 生命科技公司 具有薄导电元件的化学设备
CN104614401A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 气体传感器及其形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108732225A (zh) 2018-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9964516B2 (en) Methods and apparatus for an ISFET
CN103675024B (zh) 直接感测BioFET和制造方法
US8227877B2 (en) Semiconductor bio-sensors and methods of manufacturing the same
US7728363B2 (en) Protective structure for semiconductor sensors
US7777283B2 (en) Electric component
US20140061729A1 (en) Ion sensitive field effect transistor
CN106920771B (zh) 金属栅晶体管源漏区接触塞的制作方法
US8878258B2 (en) Detector of biological or chemical material and corresponding array of detectors
JPH1084145A (ja) 圧力センサおよび電気化学的センサを組み合わせたセンサの製造方法
JPH0153745B2 (zh)
CN108732225B (zh) 离子敏感场效应晶体管及其形成方法
US8592812B2 (en) Device for analyzing charge and ultraviolet (UV) light
US6841832B1 (en) Array of gate dielectric structures to measure gate dielectric thickness and parasitic capacitance
CN109300878B (zh) 界面缺陷表征结构的形成方法
CN103472115A (zh) 离子敏感场效应晶体管及其制备方法
CN109192676B (zh) 界面缺陷的表征方法
TWI600901B (zh) 離子感測場效電晶體
KR20060007020A (ko) 유전체 두께 결정 방법 및 장치와 전기 소자 제조 방법
TW201638814A (zh) 生物裝置與應用其之生物感測方法
WO2021197090A1 (zh) 半导体结构
KR100958623B1 (ko) 트랜지스터의 공핍층 깊이 측정 방법, 측정 패턴 및 그패턴의 제조 방법
US10788446B1 (en) Ion-sensitive field-effect transistor with micro-pillar well to enhance sensitivity
KR20140106335A (ko) 수평형 플로팅 게이트를 갖는 3차원 핀펫형 가스 감지소자
JP2002156356A (ja) 半導体化学センサ及びその製造方法
US20210242222A1 (en) Controlling trap formation to improve memory window in one-time prograrm devices

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant