[發明專利]半導體氣體傳感器

有效

• 申請號: 201210470822.7
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103175881A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: C·維爾貝茨;T·科萊特;H-P·弗雷里希斯
• 申請（專利權）人: 邁克納斯公司
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 曾立

技術領域

本發明涉及根據權利要求1的前序部分的半導體氣體傳感器。

背景技術

由DE?100?36?178?A1公開了一種FET濕度傳感器。在此，通過懸浮柵（Suspended?Gate/SG）調整通道區的導電能力。此外，由DE?42?39?319?C2、DE?10?2005?008?051?A和EP?1?103?808?B1分別公開了SGFET氣體傳感器。

此外，由DE?199?07?168?C1、US?5?545?589?A、US?5?137?461?A和US?5?432?675?A公開了一些其他的固定裝置。

這類具有通過氣隙與通道區域間隔開的控制電極的MOS晶體管的共同特征是：控制電極和半導體主體通常不是一體構造的。由此，必須借助于連接劑將控制電極與所屬的晶體管區域連接。此外，電連接控制電極。

發明內容

在所述背景下，本發明的任務在于，說明一種半導體氣體傳感器，其進一步改進現有技術。

所述任務通過具有權利要求1的特征的半導體氣體傳感器解決。本發明的有利構型包含在從屬權利要求中。

根據本發明的主題，提供基于集成的場效應晶體管的半導體氣體傳感器，其具有半導體主體，其具有構造在半導體主體的表面上的鈍化層，其中半導體氣體傳感器具有通過間隙與通道區域分離的氣體敏感的控制電極并且被構造為懸浮柵場效應晶體管（SGFET），或者控制電極設置為具有間隙的電容器的第一板并且所述電容器的第二板與電容性控制地構造的場效應晶體管（CCFET）的柵極連接，并且控制電極具有半導體載體層，其具有位于其上的增附劑層和位于所述增附劑上的氣體敏感層，其中控制電極與參考電勢連接，并且所述氣體敏感層（120）的表面朝向通道區域（55）或第二板，并且設有支撐區，其具有第一支承結構（70）和第二支承結構（80），所述第一支承結構具有第一支承區域（75）并且所述第二支承結構具有第二支承區域（85），其中在半導體主體的表面上設有連接區，并且支撐區與所述連接區鄰接，所述連接區具有第一連接區域和第二連接區域，并且第一連接區域具有穿過鈍化層的第一成型部（Ausformung），并且所述第一成形部具有底面，所述底面具有與參考電勢連接的導電層，所述第一連接區域借助于第一連接劑與控制電極具有電連接和力鎖合連接，并且所述第二連接區域借助于第二連接劑與控制電極至少具有力鎖合連接，第一連接劑至少部分地填充成型部并且所述控制電極與導電層連接。

應注意，控制電極的朝向通道區域的面以下也稱作內面，即氣體敏感層設置在內面上。在此，氣體敏感層在SGFET中覆蓋至少一部分、優選整個通道區域或者在CCFET中以預給定的間距覆蓋反電極、即第二板，其中所述間距確定所述間隙的孔徑。控制電極的與內面相對置的面稱作外面或者稱作覆蓋面。此外，概念“晶體管區”表示包括源區域、通道區域和漏區域的區。

優點在于，通常構造為層堆的控制電極借助于第一連接劑與半導體主體不僅機械地、即力鎖合地連接而且借助于第一連接劑與參考電勢電連接。研究表明，借助于第一連接劑的電連接可以取代例如借助于鍵合引線的附加電接通。由此可以在所謂的晶片水平層上已經實施成型部的制造并且可以將成型部的制造毫無問題地添加到集成電路的制造過程中。制造氣體傳感器的成本更低，并且氣體傳感器的可靠性更高。此外，與借助鍵合引線在控制電極的覆蓋面或者外面上實施相比，結構高度更小。研究表明，第一連接劑的較小導電能力已經足以電連接控制電極。優選地，連接電阻構造為低于50M歐姆，最高優選低于1M歐姆。有利的是，第一連接劑和/或第二連接劑相同并且優選被構造為導電粘接劑。在此足夠的是，導電粘接劑或至少第一連接劑具有高于1S/m的導電能力。

換句話說，SGFET或CGFET也稱作集成部件，其中第一連接劑和/或第二連接劑是第一部分，控制電極是集成部件的構造在鈍化層下面的第三部分的第二部分。在不同部分之間存在電信號連接，即集成部件的各個部分之間彼此有效電連接并且共同形成完整的部件。