【技术实现步骤摘要】
离子敏感场效应晶体管及其制备工艺
本专利技术涉及晶体管,特别涉及离子敏感场效应晶体管及其制备工艺。
技术介绍
现有技术中,离子敏感场效应晶体管ISFET器件的结构如图1所示。包含半导体衬底101,位于半导体衬底上预设区域内的栅绝缘层104′,位于上绝缘层104两侧半导体衬底101内通过掺杂形成的源极102和漏极103,位于栅绝缘层上通过掺杂形成的栅极105,位于栅极105上的金属复合层106,位于金属复合层106上的离子敏感膜107以及分别位于源极102、漏极103和半导体衬底101背面的金属硅化物接触区110。将被测溶液109注入溶液槽108,被测溶液109中的氢离子吸附在离子敏感膜107表面,在被测溶液109表面与离子敏感膜107之间形成一界面电势,这一界面电势的大小与被测溶液中的离子活度有关。界面电势一部分降落于敏感膜层,另一部分通过金属复合层106传递到栅极105,在栅绝缘层104′中产生一个从栅极105到半导体衬底101的电场,该电场能够将栅极105附近半导体衬底101中的电子(或空穴)吸引到半导体衬底101表面,当界面电势继续增大,电场继续增大,吸引电子(或空穴)的能力增强,当界面电势增大到一阈值后,电场吸引的电子(或空穴)会在栅绝缘层104′下的半导体衬底101表面形成导电沟道,此时在源极102和漏极103之间加上电压,就会形成源极102到漏极103的电流,整个离子敏感场效应晶体管与外界电路的连接是通过金属硅化物接触区110来实现的。由上述对现有技术中离子敏感场效应晶体管工作原理的叙述可知,产生的源-漏电流是通过栅绝缘层104′与半导体衬底1 ...
【技术保护点】
一种离子敏感场效应晶体管,其特征在于,包含半导体衬底,栅绝缘层,通过掺杂形成的源极和漏极以及与所述源极和所述漏极掺杂类型相同的埋设沟道;所述埋设沟道位于所述半导体衬底内靠近上表面处,且所述埋设沟道与所述半导体衬底上表面不接触;所述源极和所述漏极分别位于所述埋设沟道两侧;所述栅绝缘层位于所述埋设沟道之上的所述半导体衬底上。
【技术特征摘要】
1.一种离子敏感场效应晶体管,其特征在于,包含半导体衬底,栅绝缘层,通过掺杂形成的源极和漏极以及与所述源极和所述漏极掺杂类型相同的埋设沟道;所述埋设沟道位于所述半导体衬底内靠近上表面处,且所述埋设沟道与所述半导体衬底上表面不接触;所述源极和所述漏极分别位于所述埋设沟道两侧;所述栅绝缘层位于所述埋设沟道之上的所述半导体衬底上。2.根据权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述埋设沟道的掺杂方式为原位掺杂或外延掺杂。3.根据权利要求2所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述埋设沟道为原位掺杂时,若所述半导体衬底为P型硅衬底,则所述源极和所述漏极为N型原位高掺杂硅,所述埋设沟道为N型低掺杂硅;若所述半导体衬底为N型硅衬底,则所述源极和所述漏极为P型原位高掺杂硅,所述埋设沟道为P型低掺杂硅。4.根据权利要求2所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述埋设沟道为原位掺杂时,所述埋设沟道为掺杂浓度峰值处所在的半导体衬底区域。5.根据权利要求2所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述埋设沟道为外延掺杂时,所述半导体衬底为N型硅衬底,所述源极和所述漏极为P型原位高掺杂硅,所述埋设沟道为外延生长的P型低掺杂锗化硅SiGe层。6.根据权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述埋设沟道的厚度小于10nm。7.根据权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述埋设沟道的掺杂浓度小于或等于5×1015/cm3。8.根据权利要求5所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,还包含栅极,所述栅极位于所述栅绝缘层上表面,且所述栅极为N型外延高掺杂硅,掺杂浓度大于1016/cm3。9.根据权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述栅绝缘层的材料为二氧化硅SiO2。10.根据权利要求1所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,还包含栅极,金属复合层,离子敏感膜和三个金属硅化物接触区;所述栅极位于所述栅绝缘层上表面;所述金属复合层位于所述栅极上表面;所述离子敏感膜位于所述金属复合层上表面;所述三个金属硅化物接触区分别位于所述源极、所述漏极和所述半导体衬底背面的设定区域内。11.根据权利要求10所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述离子敏感膜为单层绝缘介质层,所述离子敏感膜的材料为以下任意一种:二氧化硅SiO2、氮化硅Si3N4、氧化铝Al2O3或五氧化二钽Ta2O5。12.根据权利要求10所述的离子敏感场效应晶体管,其特征在于,所述离子敏感膜为具有至少两层的绝缘介质层,与所述金属复合层接触的层采用的材料为二氧化硅SiO2,最表面的层采用的材料为以下任意一种:氮化硅Si3N4、氧化铝Al2O3或五氧化二钽Ta2O5。13.一种离子敏感场效应晶体管的制备工艺,其特征在于,包含以下步骤:提供一半导体衬底;对所述半导体衬底进行掺杂,形成埋设沟道,所述埋设沟道与所述半导体衬底上表面靠近且不接触;在所述半导体衬底上表面生成绝缘层;刻蚀掉所述绝缘层中预设区域两侧的绝缘层,形成栅绝缘层;对所述栅绝缘层两侧的所述半导体衬底进行掺杂,形成源极和漏极,且所述源极和所述漏极与所述埋设沟道的掺杂类型相同。14.根据权利要求13所述的离子敏感场效应晶体管的制备工艺,其特征在于,若所述半导体衬底为P型硅衬底,则所...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴东平,曾瑞雪,文宸宇,张世理,
申请(专利权)人:复旦大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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