CN115436436A - 一种fet气敏传感器及其加工方法 - Google Patents

一种fet气敏传感器及其加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115436436A
CN115436436A CN202211368549.7A CN202211368549A CN115436436A CN 115436436 A CN115436436 A CN 115436436A CN 202211368549 A CN202211368549 A CN 202211368549A CN 115436436 A CN115436436 A CN 115436436A
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulating layer
electrode
fet
layer
gas
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.)
Granted
Application number
CN202211368549.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115436436B (zh
Inventor
任青颖
柳俊文
史晓晶
李卫
胡引引
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.)
Nanjing Yuangan Microelectronic Co ltd
Original Assignee
Nanjing Yuangan Microelectronic Co ltd
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 Nanjing Yuangan Microelectronic Co ltd filed Critical Nanjing Yuangan Microelectronic Co ltd
Priority to CN202211368549.7A priority Critical patent/CN115436436B/zh
Publication of CN115436436A publication Critical patent/CN115436436A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115436436B publication Critical patent/CN115436436B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/127Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

本发明涉及气敏传感器技术领域,公开一种FET气敏传感器及其加工方法。其中FET气敏传感器包括:衬底,设有隔热腔室;绝缘层,位于隔热腔室的一端且固定在衬底上;硅岛,位于绝缘层的第一侧面上且位于隔热腔室内;FET加热组件,包括源极、漏极及感应电极组,源极和漏极间隔排布在硅岛内且与第一侧面接触,感应电极组设置在绝缘层的第二侧面上,源极和漏极导通时能够产生热量;气敏层,覆盖在感应电极组上。本发明公开的FET气敏传感器的FET加热组件,利用场效应晶体管的焦耳热对气敏层进行加热,具有加热均匀、功耗低、寿命长、易与调理电路一致性加工的特点,利于实现FET气敏传感器的小型化、智能化及集成化。

Description

一种FET气敏传感器及其加工方法
技术领域
本发明涉及气敏传感器技术领域,尤其涉及一种FET气敏传感器及其加工方法。
背景技术
现有的气敏传感器需要单独设计加热线圈,即通过加热金属电极或者多晶硅电极加热气敏层,存在加热不均匀、金属原子迁移、出现膜裂纹或者需要考虑多层金属加工工艺等问题,使得现有的气敏传感器的性能不稳定或工艺步骤复杂。
发明内容
基于以上所述,本发明的目的在于提供一种FET气敏传感器及其加工方法,利用FET加热组件进行加热,克服了现有技术存在的问题,利于气敏传感器的小型化设计,延长了气敏传感器的使用寿命。
为达上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种FET气敏传感器,包括:衬底,其上设有隔热腔室;绝缘层,位于所述隔热腔室的一端且固定在所述衬底上;硅岛,位于所述绝缘层的第一侧面上且位于所述隔热腔室内;FET加热组件,包括源极、漏极及感应电极组,所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内且与所述第一侧面接触,所述感应电极组设置在所述绝缘层的第二侧面上或者所述绝缘层内,所述第二侧面与所述第一侧面正对设置,所述源极和所述漏极导通时能够产生热量;气敏层,覆盖在所述感应电极组上或者覆盖正对所述感应电极组的所述绝缘层上。
作为一种FET气敏传感器的优选方案,所述源极和所述漏极的个数均为至少一个,所述源极和所述漏极依次间隔排布在所述硅岛上。
作为一种FET气敏传感器的优选方案,所述感应电极组包括正电极和负电极,所述正电极和所述负电极间隔排布在所述绝缘层上。
作为一种FET气敏传感器的优选方案,所述正电极和所述负电极均沿所述绝缘层的周向呈多边形或者环形设置。
作为一种FET气敏传感器的优选方案,所述正电极和所述负电极均为多晶硅电极。
作为一种FET气敏传感器的优选方案,所述气敏层内掺杂有贵金属,且所述气敏层为二氧化锡层、三氧化钨层或氧化锌层。
一种FET气敏传感器的加工方法,包括:
提供衬底,在所述衬底的局部区域渗入离子,形成硅岛;
形成源极、漏极、感应电极组及绝缘层,所述源极和所述漏极间隔设置在所述硅岛内,所述感应电极组设置在所述绝缘层背离所述硅岛的一侧或者设置在所述绝缘层内;
在所述感应电极组上或者正对所述感应电极组的所述绝缘层上,形成用于检测敏感气体含量且包括贵金属的气敏层;
在所述衬底背离所述绝缘层的一端加工出隔热腔室,形成半成品;
将所述半成品进行退火并冷却,形成FET气敏传感器。
作为一种FET气敏传感器的加工方法的优选方案,采用丝网印刷方法滴涂气敏材料,或者采用蒸镀方法使气敏材料成型,形成所述气敏层。
作为一种FET气敏传感器的加工方法的优选方案,形成所述源极、所述漏极、所述感应电极组及所述绝缘层时包括:
在所述硅岛上形成间隔排布的所述源极和所述漏极;
在所述衬底上淀积绝缘材料形成绝缘层;
在所述绝缘层上形成感应电极组,所述感应电极组设置在所述绝缘层背离所述硅岛的一侧。
作为一种FET气敏传感器的加工方法的优选方案,形成所述源极、所述漏极、所述感应电极组及所述绝缘层时包括:
在所述衬底上淀积绝缘材料形成第一子绝缘层;
在所述第一子绝缘层上形成感应电极组;
刻蚀部分所述第一子绝缘层,在所述硅岛上形成间隔排布的所述源极和所述漏极;
在所述源极、所述漏极、所述感应电极组及所述第一子绝缘层上形成第二子绝缘层,所述第一子绝缘层和所述第二子绝缘层形成所述绝缘层。
本发明的有益效果为:
本发明公开的FET气敏传感器的FET加热组件,利用场效应晶体管的焦耳热对气敏层进行加热,加热更加均匀,能够降低系统功耗,便于数字加热,降低FET气敏传感器出现膜裂纹的概率,促进FET气敏传感器的小型化和集成。
本发明公开的FET气敏传感器的加工方法加工而成的气敏传感器,具有加热均匀、功耗低及寿命长的特点,利于FET气敏传感器的小型化和集成化设计。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例提供的FET气敏传感器的剖视图;
图2是本发明具体实施例提供的FET气敏传感器的FET加热组件的俯视图;
图3是本发明具体实施例提供的FET气敏传感器的绝缘层的俯视图;
图4是本发明第一个其他实施例的FET气敏传感器的剖视图;
图5是本发明第二个其他实施例的FET气敏传感器的剖视图;
图6是本发明具体实施例提供的FET气敏传感器的加工方法的流程图;
图7至图18是本发明具体实施例提供的FET气敏传感器的加工方法的过程图;
图19和图20是本发明其他实施例提供的FET气敏传感器的加工方法的部分过程图。
图中:
1、衬底;10、隔热腔室;11、硅岛;
2、绝缘层;201、第一子绝缘层;202、第二子绝缘层;21、绝缘层本体;22、连接层;
3、FET加热组件;30、多晶硅层;31、源极;32、漏极;33、感应电极组;331、正电极;332、负电极;
4、气敏层;
100、第一光刻胶层;1001、第一开口区域;200、第二光刻胶层;2001、第二开口区域;300、第三光刻胶层;3001、第三开口区域;400、第四光刻胶层;4001、第四开口区域;500、硬掩膜;5001、隔热孔;600、第五光刻胶层;6001、第五开口区域;700、保护层。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种FET气敏传感器,如图1所示,包括衬底1、绝缘层2、硅岛11、FET加热组件3及气敏层4,衬底1上设有隔热腔室10,绝缘层2位于隔热腔室10的一端且固定在衬底1上,硅岛11位于绝缘层2的第一侧面上且位于隔热腔室10内,FET加热组件3包括源极31、漏极32及感应电极组33,源极31和漏极32间隔排布在硅岛11内且与第一侧面接触,感应电极组33设置在绝缘层2的第二侧面上且位于源极31和漏极32之间,第二侧面与第一侧面正对设置,源极31和漏极32导通时能够产生热量,气敏层4覆盖在感应电极组33上,感应电极组33作为气敏层4的感应电极,能够感应气敏层4的电阻率的变化。
本实施例提供的FET气敏传感器的FET加热组件3,利用场效应晶体管的焦耳热对气敏层4进行加热,加热更加均匀,能够降低系统功耗,节省芯片面积,便于数字加热和与调理电路一致性加工,降低FET气敏传感器出现膜裂纹的概率,利于实现FET气敏传感器的小型化、智能化及集成化。
具体的,本实施例的衬底1为掺杂有硼的P型硅,硅岛11为掺杂有浓磷的N阱硅岛,N阱硅岛绝缘且导热,能够将FET加热组件3产生的热量传输至气敏层4,利于气敏层4对目标气体浓度的监测。由于气敏层4为基于金属氧化物纳米颗粒的加热膜,气敏层4的金属氧化物上吸附的氧气与目标气体发生反应,从而释放出电子,导致由传感器测量的气敏层4的电阻发生改变,实现对目标气体浓度的监测。
进一步地,本实施例的气敏层4内掺杂有贵金属,且气敏层4为二氧化锡层、三氧化钨层或氧化锌层,气敏层4中的贵金属可为具有催化作用的铂、金、钯、铑或铱等,贵金属能够降低二氧化锡、三氧化钨或氧化锌的半导体势垒,促进FET气敏传感器的选择性。其中,二氧化锡层、三氧化钨层及氧化锌层均对氢气、一氧化碳和氨气较为敏感,只有氧化锌层对二氧化氮较为敏感,可以检测出二氧化氮的浓度。需要说明的是,本发明中气敏层4的气敏材料除了二氧化锡、三氧化钨及氧化锌,还可以为其他材料,具体根据实际需要检测的目标气体进行确定,本实施例不做具体限定。本实施例的FET加热组件3为PMOS晶体管,PMOS晶体管的源极31和漏极32均在硅岛11上掺杂磷离子而形成,
如图2所示,本实施例的源极31和漏极32的个数均为两个,源极31和漏极32间隔排布在硅岛11上。源极31和漏极32的形状均为环状正八边形,这种设置使得FET加热组件3能够更均匀的加热气敏层4,从而使FET气敏传感器的受热更加均匀。在其他实施例中,源极31和漏极32的个数还可以不同,源极31和漏极32的形状还可以为环形或者其他环状多边形,具体根据实际需要进行设置。
本实施例的感应电极组33能够感应气敏层4电阻的变化,感应电极组33包括两个正电极331和一个负电极332,正电极331和负电极332均为多晶硅电极,正电极331、负电极332及正电极331依次间隔排布在绝缘层2上。其中,正电极331和负电极332均沿绝缘层2的周向呈环状正八边形设置。在其他实施例中,感应电极组33的形状还可以为环形、直线或者其他多边形,每个感应电极组33包括的正电极331和负电极332的个数也并不限于本实施例的限定,还可以是负电极332的个数比正电极331多一个,此时负电极332、正电极331、负电极332......依次间隔排布;若感应电极组33包括的正电极331和负电极332的个数相同,此时正电极331和负电极332依次间隔排布,具体根据实际需要进行设置。现有技术采用铂材料制备的感应电极组33,在使用的过程中,铂原子在高温时会出现迁移,不利于加热,感应电极组33还会出现裂纹,影响感应电极组33的正常使用,本实施例采用多晶硅材料制备的电极则不会出现上述问题。
如图3所示,本实施例的绝缘层2包括绝缘层本体21和连接层22,连接层22沿绝缘层本体21的一端向外延伸,连接层22的延长线经过绝缘层本体21的中心。本实施例的绝缘层本体21为正方形,连接层22的个数为四个,每个连接层22均位于绝缘层本体21的拐角处,每个连接层22与绝缘层本体21的长边和宽边的角度均为135°,这种结构与连接层22沿绝缘层本体21的一条边的方向延伸相比,增加了绝缘层2的有效面积,提升了FET气敏传感器的鲁棒性能,延长了FET气敏传感器的使用寿命,源极31和漏极32包裹在绝缘层2和硅岛11之间,避免了源极31和漏极32导通时漏电的现象发生。在其他实施例中,绝缘层本体21的形状还可以为与硅岛11形状相同的其他形状,具体根据实际需要进行设置。
如图1所示,本实施例的隔热腔室10采用干法腐蚀刻蚀而成,隔热腔室10的内壁沿衬底1的轴线方向延伸,与衬底1上不设置隔热腔室10,即硅岛11的下表面完全与衬底1贴合的情况相比,减少了FET加热组件3产生的热量经过硅岛11和衬底1散失至外界环境,大幅度减少了能量的浪费,提高了FET加热组件3的加热效率,降低了FET加热组件3的加热功耗。在其他实施例中,隔热腔室10还可以采用湿法腐蚀刻蚀而成,此时隔热腔室10的侧壁与衬底1的厚度方向呈夹角设置,沿隔热腔室10深度增加的方向,隔热腔室10的直径逐渐增大,如图4所示。
本实施例的FET气敏传感器的FET加热组件3在不同的加热电压下能够将气敏层4加热至不同的温度,经过实验知,FET加热组件3能够将气敏层4加热至达到甚至高于350℃,气敏层4的温度与加热电压基本呈线性相关。
在本发明的其他实施例中,还可以将感应电极组33设置在绝缘层2内,如图5所示,此时气敏层4覆盖在正对感应电极组33的绝缘层2上,使得感应电极组33能够感应气敏层4的电阻率的变化。
本实施例还提供一种FET气敏传感器的加工方法,能够加工出上述结构的FET气敏传感器,如图6所示,包括以下步骤:
S1、提供衬底1,在衬底1的局部区域渗入离子,形成硅岛11。
具体地,S1包括以下步骤:
S11、在衬底1的上表面涂覆第一光刻胶层100;
S12、图形化第一光刻胶层100,形成第一开口区域1001;
S13、通过第一开口区域1001向衬底1上注入浓磷离子,形成正方形的硅岛11,如图7所示;
S14、去掉已经图形化的第一光刻胶层100,如图8所示。
具体地,本实施例的衬底1为P型硅,在P型硅上渗入浓磷离子形成N阱硅岛,N阱硅岛的形状呈正方形。
S2、在硅岛11上形成源极31和漏极32,源极31和漏极32间隔排布在硅岛11内;
具体地,S2包括以下步骤:
S21、在衬底1的上表面和硅岛11的上表面涂覆第二光刻胶层200;
S22、图形化第二光刻胶层200,形成第二开口区域2001,如图9所示;
S23、通过第二开口区域2001向硅岛11上注入浓硼离子,形成源极31和漏极32;
S24、去掉已经图形化的第二光刻胶层200,如图10所示。
具体地,加工而成的源极31和漏极32的形状均为正八边形,源极31和漏极32的个数均为两个,源极31和漏极32依次间隔分布。在其他实施例中,源极31和漏极32的形状还可以为圆形或者其他多边形,源极31和漏极32的个数可以均为一个或者均多于两个,具体根据实际需要设置。
S3、在衬底1上采用化学气相淀积工艺淀积绝缘材料形成绝缘层2,如图11所示。
具体地,本实施例的绝缘层2为氧化硅层。在其他实施例中,绝缘层2还可以为氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的单层结构,或者为氧化硅、氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的至少两层结构,具体根据实际需要选定。
S4、在绝缘层2上形成感应电极组33,感应电极组33设置在绝缘层2的第二侧面上且位于源极31和漏极32之间。
具体地,S4包括以下步骤:
S41、在绝缘层2上化学气相淀积多晶硅,形成多晶硅层30,如图12所示;
S42、在多晶硅层30上涂覆对紫外线敏感的第三光刻胶层300;
S43、将第三光刻胶层300暴露在紫外线下对其显影,并对第三光刻胶层300进行光刻图形化,形成第三开口区域3001,如图13所示;
S43、等离子刻蚀正对第三开口区域3001的多晶硅,使得多晶硅层30形成正电极331和负电极332;
S44、剥离已经图形化的第三光刻胶层300,如图14所示。
S5、在感应电极组33上形成用于检测敏感气体含量且包括贵金属的气敏层4,如图15所示,具体来讲,本实施例采用丝网印刷方法将气敏材料滴涂在感应电极组33上,形成的气敏层4呈水滴状。
在本发明的其他实施例中,还可以采用蒸镀方法使气敏材料成型在感应电极组33上,形成气敏层4,此时S5包括以下步骤:
S51、在绝缘层2和感应电极组33上涂覆第四光刻胶层400;
S52、图形化第四光刻胶层400,形成第四开口区域4001,如图19所示;
S53、向第四开口区域4001内采用蒸镀方法使气敏材料成型在感应电极组33上,形成气敏层4;
S54、去掉已经图形化的第四光刻胶层400,如图20所示。
在其他实施例中,还可以采用喷墨打印的方法形成气敏层4。
具体地,气敏层4为二氧化锡层、三氧化钨层或氧化锌层,气敏层4中的贵金属可为具有催化作用的铂、金、钯、铑或铱等,贵金属能够降低二氧化锡、三氧化钨或氧化锌的半导体势垒,促进FET气敏传感器的选择性。
S6、在衬底1背离绝缘层2的一端采用干法刻蚀工艺加工出隔热腔室10,形成半成品。
具体地,S6包括以下步骤:
S61、采用正面涂胶的方式对气敏层4进行保护,在气敏层4上形成保护层700;
S62、在衬底1上化学淀积氧化硅,形成硬掩膜500;
S63、在硬掩膜500涂覆第五光刻胶层600;
S64、图形化第五光刻胶层600,形成第五开口区域6001,如图16所示;
S65、采用反应离子刻蚀工艺刻蚀正对第五开口区域6001的硬掩膜500,形成隔热孔5001,如图17所示;
S66、采用深硅刻蚀工艺刻蚀正对隔热孔5001的衬底1,形成隔热腔室10;
S67、去掉已经图形化的第五光刻胶层600和硬掩膜500,并去除保护层700,如图18所示。
本实施例的保护层700能够保护气敏层4,避免了加工过程中对气敏层4的损伤。步骤S66中的干法刻蚀工艺兼有各向异性和选择性好的优点,与湿法刻蚀相比,成本低但刻蚀速率慢。当然,在本发明的其他实施例中,还可以采用湿法自停止腐蚀工艺形成隔热腔室10,例如,采用氢氧化钾溶液或者四甲基氢氧化铵溶液等腐蚀液对衬底1进行湿法腐蚀,由于硅岛11中磷离子的浓度高于衬底1中自带的硼离子的浓度,而腐蚀液对低离子浓度的衬底1腐蚀速率远高于硅岛11的腐蚀速率,从而表现为自停止的效果,刻蚀速率快、设备简单,具有较高的机械灵敏度,实际加工时根据实际需要选择加工工艺。
S7、将半成品进行退火并冷却,形成FET气敏传感器。
此步骤中的半成品指的是单个FET气敏传感器半成品,退火后的FET气敏传感器的气敏层4呈孔状,具有较高的线性度和灵敏度。退火温度和退火时长属于本领域常用的技术手段,本领域技术人员可以根据实际需要进行设置,本实施例不做具体限定。
采用该FET气敏传感器的加工方法加工而成的气敏传感器,具有加热均匀、功耗低、面积小及寿命长的特点,利于FET气敏传感器的小型化和集成化设计。
为了将绝缘层2加工成如图3所示的形状,需要对绝缘层2进行刻蚀,具体地,在绝缘层2形成之后、气敏层4形成之前,在绝缘层2上形成第六光刻胶层,图形化第六光刻胶层,形成第六开口区域,刻蚀正对第六开口区域的绝缘层2,使得绝缘层2形成如图3所示的形状,最后去除第六光刻胶层。在其他实施例中,绝缘层2的加工步骤还可以是隔热腔室10形成之后,保护层700去除之前,在衬底1、绝缘层2及硅岛11上形成第七光刻胶层,图形化第七光刻胶层,形成第七开口区域,刻蚀正对第七开口区域的绝缘层2,使得绝缘层2形成如图3所示的形状,最后去除第七光刻胶层。
形成如图5所示的源极31、漏极32、感应电极组33及绝缘层2时包括:
在衬底1上淀积绝缘材料形成第一子绝缘层201;
在第一子绝缘层201上形成感应电极组33,感应电极组33的加工方法与S4相同;
刻蚀部分第一子绝缘层201,在硅岛11上形成间隔排布的源极31和漏极32;
在源极31、漏极32、感应电极组33及第一子绝缘层201上形成第二子绝缘层202,第一子绝缘层201和第二子绝缘层201形成绝缘层2。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种FET气敏传感器,其特征在于,包括:
衬底,其上设有隔热腔室;
绝缘层,位于所述隔热腔室的一端且固定在所述衬底上;
硅岛,位于所述绝缘层的第一侧面上且位于所述隔热腔室内;
FET加热组件,包括源极、漏极及感应电极组,所述源极和所述漏极间隔排布在所述硅岛内且与所述第一侧面接触,所述感应电极组设置在所述绝缘层的第二侧面上或者所述绝缘层内,所述第二侧面与所述第一侧面正对设置,所述源极和所述漏极导通时能够产生热量;
气敏层,覆盖在所述感应电极组上或者覆盖正对所述感应电极组的所述绝缘层上。
2.根据权利要求1所述的FET气敏传感器,其特征在于,所述源极和所述漏极的个数均为至少一个,所述源极和所述漏极依次间隔排布在所述硅岛上。
3.根据权利要求1所述的FET气敏传感器,其特征在于,所述感应电极组包括正电极和负电极,所述正电极和所述负电极间隔排布在所述绝缘层上。
4.根据权利要求3所述的FET气敏传感器,其特征在于,所述正电极和所述负电极均沿所述绝缘层的周向呈多边形或者环形设置。
5.根据权利要求3所述的FET气敏传感器,其特征在于,所述正电极和所述负电极均为多晶硅电极。
6.根据权利要求1所述的FET气敏传感器,其特征在于,所述气敏层内掺杂有贵金属,且所述气敏层为二氧化锡层、三氧化钨层或氧化锌层。
7.一种FET气敏传感器的加工方法,其特征在于,包括:
提供衬底,在所述衬底的局部区域渗入离子,形成硅岛;
形成源极、漏极、感应电极组及绝缘层,所述源极和所述漏极间隔设置在所述硅岛内,所述感应电极组设置在所述绝缘层背离所述硅岛的一侧或者设置在所述绝缘层内;
在所述感应电极组上或者正对所述感应电极组的所述绝缘层上,形成用于检测敏感气体含量且包括贵金属的气敏层;
在所述衬底背离所述绝缘层的一端加工出隔热腔室,形成半成品;
将所述半成品进行退火并冷却,形成FET气敏传感器。
8.根据权利要求7所述的FET气敏传感器的加工方法,其特征在于,采用丝网印刷方法滴涂气敏材料,或者采用蒸镀方法使气敏材料成型,形成所述气敏层。
9.根据权利要求7所述的FET气敏传感器的加工方法,其特征在于,形成所述源极、所述漏极、所述感应电极组及所述绝缘层时包括:
在所述硅岛上形成间隔排布的所述源极和所述漏极;
在所述衬底上淀积绝缘材料形成绝缘层;
在所述绝缘层上形成感应电极组,所述感应电极组设置在所述绝缘层背离所述硅岛的一侧。
10.根据权利要求7所述的FET气敏传感器的加工方法,其特征在于,形成所述源极、所述漏极、所述感应电极组及所述绝缘层时包括:
在所述衬底上淀积绝缘材料形成第一子绝缘层;
在所述第一子绝缘层上形成感应电极组;
刻蚀部分所述第一子绝缘层,在所述硅岛上形成间隔排布的所述源极和所述漏极;
在所述源极、所述漏极、所述感应电极组及所述第一子绝缘层上形成第二子绝缘层,所述第一子绝缘层和所述第二子绝缘层形成所述绝缘层。
CN202211368549.7A 2022-11-03 2022-11-03 一种fet气敏传感器及其加工方法 Active CN115436436B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211368549.7A CN115436436B (zh) 2022-11-03 2022-11-03 一种fet气敏传感器及其加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211368549.7A CN115436436B (zh) 2022-11-03 2022-11-03 一种fet气敏传感器及其加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115436436A true CN115436436A (zh) 2022-12-06
CN115436436B CN115436436B (zh) 2023-03-10

Family

ID=84252985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211368549.7A Active CN115436436B (zh) 2022-11-03 2022-11-03 一种fet气敏传感器及其加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115436436B (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6111280A (en) * 1997-01-15 2000-08-29 University Of Warwick Gas-sensing semiconductor devices
GB201000225D0 (en) * 2005-03-15 2010-02-24 Univ Warwick Smart sensor
CN102778481A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 中国科学院微电子研究所 感应栅型非晶态金属氧化物tft气体传感器
CN103295906A (zh) * 2012-06-29 2013-09-11 上海中航光电子有限公司 一种薄膜晶体管的制作方法和薄膜晶体管
CN103472115A (zh) * 2013-08-16 2013-12-25 复旦大学 离子敏感场效应晶体管及其制备方法
CN104204789A (zh) * 2012-02-28 2014-12-10 雷蒙特亚特特拉维夫大学有限公司 基于虚拟内埋纳米线的分子传感器
CN204694669U (zh) * 2015-02-16 2015-10-07 郑州炜盛电子科技有限公司 Mems气体传感器
CN107003278A (zh) * 2014-12-22 2017-08-01 罗伯特·博世有限公司 用于探测气体的、基于半导体的气体传感器组件和相应的制造方法
CN107132257A (zh) * 2017-03-29 2017-09-05 上海新克信息技术咨询有限公司 石墨烯传感器及其制备方法
CN107449811A (zh) * 2016-05-13 2017-12-08 霍尼韦尔国际公司 具有保护栅极电介质的阻挡层的基于fet的湿度传感器
CN206756733U (zh) * 2017-05-18 2017-12-15 新疆工程学院 一种具有复合绝缘结构的fet式气体传感器
CN110596202A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 香港科技大学 气敏型场效应晶体管装置和气敏型场效应晶体管装置阵列
CN112611788A (zh) * 2020-12-28 2021-04-06 山东大学 一种半导体硫化氢气体传感器
CN114577882A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 联合微电子中心有限责任公司 气体传感器的制备方法以及气体传感器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6111280A (en) * 1997-01-15 2000-08-29 University Of Warwick Gas-sensing semiconductor devices
GB201000225D0 (en) * 2005-03-15 2010-02-24 Univ Warwick Smart sensor
CN102778481A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 中国科学院微电子研究所 感应栅型非晶态金属氧化物tft气体传感器
CN104204789A (zh) * 2012-02-28 2014-12-10 雷蒙特亚特特拉维夫大学有限公司 基于虚拟内埋纳米线的分子传感器
CN103295906A (zh) * 2012-06-29 2013-09-11 上海中航光电子有限公司 一种薄膜晶体管的制作方法和薄膜晶体管
CN103472115A (zh) * 2013-08-16 2013-12-25 复旦大学 离子敏感场效应晶体管及其制备方法
CN107003278A (zh) * 2014-12-22 2017-08-01 罗伯特·博世有限公司 用于探测气体的、基于半导体的气体传感器组件和相应的制造方法
CN204694669U (zh) * 2015-02-16 2015-10-07 郑州炜盛电子科技有限公司 Mems气体传感器
CN107449811A (zh) * 2016-05-13 2017-12-08 霍尼韦尔国际公司 具有保护栅极电介质的阻挡层的基于fet的湿度传感器
CN107132257A (zh) * 2017-03-29 2017-09-05 上海新克信息技术咨询有限公司 石墨烯传感器及其制备方法
CN206756733U (zh) * 2017-05-18 2017-12-15 新疆工程学院 一种具有复合绝缘结构的fet式气体传感器
CN110596202A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 香港科技大学 气敏型场效应晶体管装置和气敏型场效应晶体管装置阵列
CN114577882A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 联合微电子中心有限责任公司 气体传感器的制备方法以及气体传感器
CN112611788A (zh) * 2020-12-28 2021-04-06 山东大学 一种半导体硫化氢气体传感器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BUM-JOON KIM: ""Highly sensitive dual-FET hydrogen gas sensors with a surface modified gate electrode"", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 *
DANICK BRIAND等: ""A Low-Power Micromachined MOSFET Gas Sensor"", 《JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS》 *
DANICK BRIAND等: ""Thermally Isolated MOSFET for Gas Sending Application"", 《IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS》 *
孙建波等: "CMOS工艺实现的热风速传感器及其封装", 《东南大学学报(自然科学版)》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115436436B (zh) 2023-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100812996B1 (ko) 마이크로 가스 센서 및 그 제조방법
EP2762864B1 (en) Membrane-based sensor device and method for manufacturing the same
JP3542614B2 (ja) 温度センサおよび該温度センサの製造方法
US9466498B2 (en) CMOS gas sensor and method for manufacturing the same
CN204694669U (zh) Mems气体传感器
JP2006024937A (ja) 半導体ヒータおよびその製造方法
KR101993782B1 (ko) 양면 마이크로 가스 센서 및 그의 제조방법
CN206573520U (zh) 半导体气体传感器
KR20060055525A (ko) 가스 센서와 그 제조 방법
JP4590764B2 (ja) ガスセンサ及びその製造方法
CN1112239A (zh) 低功率消耗型薄膜气体传感器及其制造方法
JPH08152356A (ja) 赤外線センサ
CN115774043A (zh) 一种fet加热的插指气敏传感器及其加工方法
CN115436436B (zh) 一种fet气敏传感器及其加工方法
CN104316575A (zh) 全硅mems甲烷传感器及瓦斯检测应用和制备方法
JP3485151B2 (ja) 接触燃焼式ガスセンサ
JP2021535375A (ja) 温度センサ及びその製造方法
CN115420777B (zh) 一种阵列式fet加热的插指气敏传感器及其加工方法
CN115656277A (zh) 一种fet阵列气敏传感器及其加工方法
WO2012011387A1 (ja) 熱式空気流量センサ
KR100325631B1 (ko) 평면형 마이크로 가스센서 및 그 제조방법
KR100504177B1 (ko) 반도체 가스 센서 및 그 제조 방법
TWI278619B (en) Gas sensor and the method of producing thereof
CN117401646B (zh) 一种mems气体传感器及其加工方法
JP5152271B2 (ja) 薄膜メンブレン構造体及び半導体式薄膜ガスセンサ

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