[發明專利]一種碳納米管場效應晶體管型傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910871295.2
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110596222A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 肖夢夢;張志勇;彭練矛
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京元芯碳基集成電路研究院;北京華碳元芯電子科技有限責任公司
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414;H01L29/06;H01L29/16;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 張雪嬌

本申請公開了一種碳納米管場效應晶體管型傳感器及其制備方法，所述碳納米管場效應晶體管型傳感器在碳納米管層背離襯底一側設置了一層可以均一覆蓋所述碳納米管層的超薄介質層，在工作過程中敏感層吸附目標物質時可以有效地對作為溝道的碳納米管層產生電學性能的調控，使得敏感層對于溝道的作用更全局平均，有效提升了碳納米管場效應晶體管型傳感器的傳感效率，提升了碳納米管場效應晶體管型傳感器的靈敏度。介質層的存在也為敏感層的修飾提供了可以共價鍵連接的懸掛鍵，使得敏感層可以通過共價修飾的方式設置于介質層之上，拓展了敏感層的修飾方法且解決了傳統的碳納米管場效應晶體管型傳感器的良品率低的問題。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，更具體地說，涉及一種碳納米管場效應晶體管型傳感器及其制備方法。

背景技術

碳納米管場效應晶體管型傳感器可以用作氣體傳感器以探測氣體中的特定氣體分子，或用作生物傳感器以探測樣本中的特定生物物質。

碳納米管場效應晶體管型傳感器的檢測原理基本上為：捕獲了目標物質后的敏感層會改變在其附近的碳納米管的溝道電導，進而改變碳納米管場效應晶體管的電學輸出參數，檢測人員可以通過電學輸出參數是否發生改變來判定樣本中是否存在目標物質，甚至可以通過電學輸出參數改變的大小來判定樣本中存在的目標物質濃度等參數。

但是在實際的傳感器制備和應用過程中發現，對于碳納米管場效應晶體管型傳感器中的碳納米管的直接表面修飾非常困難，在碳納米管上直接形成敏感層的成功率很低，導致碳納米管場效應晶體管型傳感器的良品率低，且由于敏感層不能有效覆蓋在碳納米管表面，導致碳納米管場效應晶體管型傳感器的靈敏度較低。

發明內容

為解決上述技術問題，本申請提供了一種碳納米管場效應晶體管型傳感器及其制備方法，以解決現有技術中在碳納米管層表面直接修飾困難，從而導致的碳納米管場效應晶體管型傳感器良品率低且靈敏度低的問題。

為解決上述技術問題，本申請實施例提供了如下技術方案：

一種碳納米管場效應晶體管型傳感器，包括：

襯底；

位于所述襯底一側的碳納米管層、源極以及漏極；

位于所述碳納米管層背離所述襯底一側表面、所述源極與所述漏極之間的介質層；

位于所述介質層背離所述碳納米管層一側的敏感層；

覆蓋所述源極背離所述襯底一側表面，以及所述源極朝向所述介質層一側側壁表面的第一鈍化層；

覆蓋所述漏極背離所述襯底一側表面，以及所述漏極朝向所述介質層一側側壁表面的第二鈍化層。

可選的，所述介質層為高k介質層。

可選的，所述高k介質層為氧化釔薄膜層或氧化鉿薄膜層或氧化鋁薄膜介質層。

可選的，所述源極和漏極均覆蓋所述碳納米管層背離所述襯底一側的部分表面；

所述源極位于所述碳納米管層第一方向一側，且還覆蓋所述碳納米管層第一方向一側的側壁表面；

所述漏極位于所述碳納米管層第二方向一側，且還覆蓋所述碳納米管層第二方向一側的側壁表面，所述第一方向和第二方向的方向相反。

可選的，所述碳納米管層為網絡狀半導體型碳納米管薄膜或有排列的半導體型碳納米管薄膜。

一種碳納米管場效應晶體管型傳感器，包括：

襯底；

位于所述襯底一側的碳納米管層、源極以及漏極；

位于所述襯底表面、分別位于所述碳納米管層兩側的修飾區域；