[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件和制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811314954.4
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN111141804B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚海平;曹治;王英輝;王瑋冰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;謝湘寧

本申請?zhí)峁┝艘环N半導(dǎo)體器件和制作方法。該半導(dǎo)體器件包括：襯底；第一絕緣層，位于襯底的表面上；電極層，位于第一絕緣層的遠(yuǎn)離襯底的表面上；第二絕緣層，位于電極層的遠(yuǎn)離第一絕緣層的表面上，第二絕緣層具有間隔設(shè)置的多個通孔，各通孔使得電極層的部分表面裸露，第二絕緣層的材料和/或第一絕緣層的材料包括非晶碳化硅。該半導(dǎo)體器件中第一絕緣層的材料和/或第二絕緣層的材料為非晶碳化硅，該材料可以有效防止由于海水腐蝕造成的器件失效的問題，極大的提高了半導(dǎo)體器件的使用壽命。此外，碳化硅對于強(qiáng)酸強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性溶液，也有很好的抗腐蝕性，可以較好的滿足海水原位檢測的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體而言，涉及一種半導(dǎo)體器件和制作方法。

背景技術(shù)

痕量金屬是海洋生物地球化學(xué)循環(huán)的重要組分之一，對海洋生物有著不可或缺的作用。痕量金屬的濃度及形態(tài)研究是古海洋學(xué)、生物進(jìn)化學(xué)和板塊學(xué)說等學(xué)科的必要方法。與此同時，痕量金屬的研究有助于控制海洋重金屬污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的宏偉目標(biāo)。

由于海洋金屬中，只有一小部分形態(tài)的金屬(痕量金屬)可被生物利用，因此，物理法檢測到的金屬總量并沒有太多參考價(jià)值。電化學(xué)的溶出伏安法檢測的金屬與可被生物利用的金屬(痕量金屬)濃度一致，然而，基于采樣后在陸地分析的傳統(tǒng)檢測方法會導(dǎo)致金屬形態(tài)的原有平衡被打破，進(jìn)而導(dǎo)致檢測結(jié)果仍然不準(zhǔn)確。

微型電化學(xué)傳感器與溶出伏安法結(jié)合，可用于實(shí)現(xiàn)海洋痕量金屬的原位檢測。微電極陣列構(gòu)成的工作電極是溶出伏安法三電極系統(tǒng)之一，因此，微電極陣列的設(shè)計(jì)和制造是問題的關(guān)鍵。

采用微電子工藝制作微電極陣列時，通常以硅為基底，在其上沉積絕緣層和金屬層。腐蝕材料、蝕刻工藝和絕緣層的不同均會影響電極性能。由于絕緣層的開發(fā)目的是絕緣而非腐蝕保護(hù)，考慮到海水尤其是深海的強(qiáng)腐蝕性，通常會由于絕緣層阻擋性能不合適而導(dǎo)致傳感器失效過快。

申請?zhí)枮?01310062478.2的專利文件中，采用金納米顆粒作為金屬電極層，下絕緣層為熱氧化形成的氧化硅，上絕緣層采用PECVD生長的氮化硅。在25℃的1mol/L的NaCl(pH為7)的溶液中，PECVD生長的氮化硅和氧化硅在幾小時內(nèi)會發(fā)生故障。

申請?zhí)枮?01610534964.3的專利文件中，采用金作為金屬電極層，采用聚酰亞胺作為上下絕緣層。在25℃1mol/L的NaCl(pH為7)的溶液中，聚酰亞胺等有機(jī)高分子材料僅在短時間內(nèi)表現(xiàn)出屏障效應(yīng)

因此，亟需一種具有抗腐蝕性較好的絕緣層的半導(dǎo)體器件，以提高半導(dǎo)體器件在海水中的使用壽命。

在背景技術(shù)部分中公開的以上信息只是用來加強(qiáng)對本文所描述技術(shù)的背景技術(shù)的理解，因此，背景技術(shù)中可能包含某些信息，這些信息對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說并未形成在本國已知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體器件和制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的用于測量海洋中的痕量金屬的含量的半導(dǎo)體器件的抗腐蝕性較差的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：襯底；第一絕緣層，位于上述襯底的表面上；電極層，位于上述第一絕緣層的遠(yuǎn)離上述襯底的表面上；第二絕緣層，位于上述電極層的遠(yuǎn)離上述第一絕緣層的表面上，上述第二絕緣層具有間隔設(shè)置的多個通孔，各上述通孔使得上述電極層的部分表面裸露，上述第二絕緣層的材料和/或上述第一絕緣層的材料包括非晶碳化硅。

進(jìn)一步地，上述第二絕緣層的材料和上述第一絕緣層的材料包括非晶碳化硅。

進(jìn)一步地，多個上述通孔等間隔設(shè)置。

進(jìn)一步地，上述第一絕緣層的遠(yuǎn)離上述襯底的表面包括中心區(qū)域和外圍區(qū)域，上述外圍區(qū)域圍設(shè)在上述中心區(qū)域的外側(cè)，上述電極層位于在上述中心區(qū)域上，上述第二絕緣層還位于上述外圍區(qū)域上。