[發明專利]氣敏層的材料為Nb2O5的CMOS氣體傳感器

在審

• 申請號: 201710082873.5
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN107068681A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 駱興芳;袁彩雷;俞挺
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8238;G01N27/12
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙)31294
• 代理人: 孫佳胤

1.一種氣敏層的材料為Nb₂O₅的CMOS氣體傳感器，其特征在于，包括：

襯底，所述襯底包括MOS器件區以及傳感器區；

位于所述MOS器件區部分襯底表面的多晶硅柵；

位于所述傳感器區部分襯底表面的多晶硅加熱層；

位于所述MOS器件區以及傳感器區襯底上的介質層，且所述介質層覆蓋于多晶硅柵表面以及多晶硅加熱層表面；

位于所述介質層內的MOS器件互連結構以及傳感器互連結構；

其中，所述MOS器件互連結構位于MOS器件區上方，所述MOS器件互連結構與多晶硅柵電連接，所述MOS器件互連結構至少包括2層金屬互連層，且所述MOS器件區的金屬互連層中包括第一頂層金屬互連層，所述第一頂層金屬互連層頂部與介質層頂部齊平；

所述傳感器互連結構位于傳感器區上方，所述傳感器互連結構與多晶硅加熱層電連接，所述傳感器互連結構至少包括2層金屬互連層，傳感器區的金屬互連層中包括第二頂層金屬互連層，且所述傳感器互連結構中至少有1層金屬互連層還位于MOS器件區上方，所述第二頂層金屬互連層頂部與介質層頂部齊平；

位于所述介質層表面以及第一頂層金屬互連層表面的鈍化層；

位于所述第二頂層金屬互連層表面的氣敏層，所述氣敏層的材料為Nb₂O₅；

環繞所述氣敏層且位于傳感器區上方的溝槽，所述溝槽貫穿傳感器區上方的鈍化層以及介質層，且所述溝槽暴露出傳感器區的部分襯底表面；

被所述溝槽環繞的懸空結構，所述懸空結構與傳感器區的襯底之間具有隔熱區域，且所述懸空結構底部與介質層底部齊平。

2.根據權利要求1所述的CMOS氣體傳感器，其特征在于，所述介質層包括：位于MOS器件區和傳感器區的襯底表面的第一介質層、位于第一介質層表面的第二介質層、位于第二介質層表面的第三介質層、位于第三介質層表面的第四介質層、以及位于第四介質層表面的頂層介質層。

3.根據權利要求2所述的CMOS氣體傳感器，其特征在于，所述MOS器件互連結構包括4層金屬互連層，所述MOS器件互連結構包括：位于MOS器件區第一介質層表面的第一金屬互連層、位于MOS器件區第二介質層表面的第二金屬互連層、位于MOS器件區第三介質層表面的第三金屬互連層、位于MOS器件區第四介質層表面的第一頂層金屬互連層。

4.根據權利要求3所述的CMOS氣體傳感器，其特征在于，所述MOS器件互連結構還包括：位于第一介質層內的第一導電插塞，所述第一導電插塞與多晶硅柵以及第一金屬互連層電連接；位于第二介質層內的第二導電插塞，所述第二導電插塞與第一金屬互連層以及第二金屬互連層電連接；位于第三介質層內的第三導電插塞，所述第三導電插塞與第二金屬互連層以及第三金屬互連層電連接；位于第四介質層內的第四導電插塞，所述第四導電插塞與第三金屬互連層以及第一頂層金屬互連層電連接。

5.根據權利要求2所述的CMOS氣體傳感器，其特征在于，所述傳感器互連結構包括4層金屬互連層，所述傳感器互連結構包括：位于傳感器區第一介質層表面的第一金屬互連層、位于傳感器區第二介質層表面的第二金屬互連層、位于傳感器區第三介質層表面的第三金屬互連層、位于傳感器區第四介質層表面的若干相互電絕緣的第二頂層金屬互連層。

6.根據權利要求5所述的CMOS氣體傳感器，其特征在于，所述傳感器互連結構還包括：位于第一介質層內的第一導電插塞，所述第一導電插塞與多晶硅加熱層以及第一金屬互連層電連接，且與所述多晶硅加熱層電連接的第一金屬互連層相互電絕緣；位于第二介質層內的第二導電插塞，所述第二導電插塞與第一金屬互連層以及部分第二金屬互連層電連接；位于第三介質層內的第三導電插塞，所述第三導電插塞與部分第二金屬互連層以及第三金屬互連層電連接，且第三金屬互連層與多晶硅加熱層之間電絕緣；位于第四介質層內的第四導電插塞，所述第四導電插塞與第三金屬互連層以及第二頂層金屬互連層電連接。

7.根據權利要求5所述的CMOS氣體傳感器，其特征在于，所述傳感器互連結構中具有若干相互電絕緣的第二金屬互連層，所述傳感器互連結構中的第二金屬互連層還位于MOS器件區的第二介質層表面，其中，傳感器互連結構中的部分第二金屬互連層與多晶硅加熱層電連接，傳感器互連結構中的另一部分第二金屬互連層與第二頂層金屬互連層電連接；所述傳感器互連結構中的第二金屬互連層為懸空結構的支撐臂。