半導體氣體傳感器制造技術

基于集成的場效應晶體管的半導體氣體傳感器具有半導體主體和通過間隙與通道區域分離的氣體敏感的控制電極且構造為懸浮柵場效應晶體管，或者控制電極設置為具有間隙的電容器的第一板且電容器的第二板與電容性控制構造的場效應晶體管的柵極連接，控制電極具有半導體載體層和氣體敏感層，半導體載體層具有增附劑層且氣體敏感層位于增附劑層上，控制電極與參考電勢連接，氣體敏感層的表面朝著通道區域或第二板，在半導體主體表面上設有連接區，支撐區設置在連接區內，連接區具有第一連接區域和第二連接區域，第一連接區域借助第一連接劑與控制電極電連接和力鎖合連接，第二連接區域借助第二連接劑與控制電極至少力鎖合連接。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及根據權利要求1的前序部分的半導體氣體傳感器。
技術介紹
由DE 100 36 178 Al公開了一種FET濕度傳感器。在此，通過懸浮柵(SuspendedGate/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 I 103 808 BI分別公開了 SGFET氣體傳感器。此外，由DE 199 07 168 CU US 5 545 589 A、US 5 137 461 A 和 US 5 432 675A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。
技術實現思路
在所述背景下，本專利技術的任務在于，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。本專利技術的有利構型包含在從屬權利要求中。根據本專利技術的主題，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IM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lS/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。在一個擴展方案中，控制電極在半導體表面的法向量的方向上與連接區間隔開并且覆蓋連接區。在此，控制電極和連接區之間的間距尤其通過第一支承結構的高度以及通過第二支承結構的高度確定，其中優選地，第一支承結構的高度與第二支承結構的高度相同。支承結構的高度在此理解為相應的支承結構沿法向量的側邊。在一個特別優選的實施方式中，第一支承區域和/或第二支承區域分別具有一個平臺(Plateau)，其中所述平臺構造在鈍化層的表面上并且控制電極位于所述平臺上。在此優選地，控制電極僅僅位于平臺上并且由第一連接劑和/或第二連接劑既僅僅保持又僅僅借助于連接劑之一與參考電勢電連接。根據一種擴展方案，除第一連接區域以外，第二連接區域也具有穿過鈍化層的第二成型部，其分別具有底面。此外優選地，在第二成型部的底面上構造有導電層。優選地，第二連接劑至少部分地填充第二成型部并且除機械連接以外還建立控制電極和參考電勢之間的電連接，其方式是，具有導電能力的第二連接劑將控制電極與導電層連接。此外優選地，槽狀地或孔狀地構造兩個成型部，并且各個印制導線層的介電層穿過所述成型部。根據一種替代實施方式優選地，兩個成型部的側面的一部分構造有導電層。研究表明，在所述成型部內，印制導線層和含硅的層、優選具有位于其上的硅化物層的摻雜的多晶硅層都是適合的。在此有利地，硅化物層構造為鎢硅化物。此外優選地，第一連接劑和/或第二連接劑完全地填充第一成型部或者第二成型部。根據一種優選實施方式，在底面上構造有一個、優選多個截錐狀的隆起部。根據一個擴展方案，隆起部構造成能導電的，特別優選地，隆起部構造為鎢塞。隆起部的優點是，第一連接劑和/或第二連接劑構造與成型部以及尤其是與底面的特別可靠的機械連接和/或電連接。換句話說，鎢塞或者隆起部增大了通過兩種連接劑涂覆的表面。根據一種優選的實施方式，第一連接劑和第二連接劑僅僅設置在控制電極下方和控制電極的側面上。由此，控制電極的外面不由兩種連接劑之一包圍，并且氣體傳感器的結構高度減小。在另一實施方式中特別有利的是，第一連接區域與第一支承結構緊鄰。由此，需要較少的半導體表面面積來構造氣體傳感器。此外有利地，由同樣設置在半導體主體上的集成電路控制SGFET或CCFET，并且借助于集成電路分析處理SGFET的信號。附圖說明以下參照附圖詳細闡述本專利技術。在此相同的部件標注相同的標記。極其示意性地表示所示實施方式，即間距和橫向延展和縱向延展不是按照比例的并且(只要沒有額外說明)不具有可推導的彼此幾何關系。附圖示出:圖1:SGFET半導體氣體傳感器的橫截面視圖，圖2 =CCFET半導體氣體傳感器的橫截面視圖，圖3:根據第一實施方式的圖1和圖2的局部詳細視圖，圖4:根據第二實施方式的圖1和圖2的局部詳細視圖。具體實施例方式圖1的示圖示出SGFET半導體氣體傳感器的橫截面視圖，所述SGFET半導體氣體傳感器具有電路殼體(未示出)和集成在所述電路殼體內的半導體氣體傳感器10，所述半導體氣體傳感器具有半導體主體20，所述半導體主體具有構造在表面上的鈍化層30，所述半導體氣體傳感器具有構造在半導體主體20中的集成的懸浮柵場效應晶體管40 (簡稱SGFET)，其具有晶體管區，其具有源區域50、通道區域55和漏區域60。半導體主體20借助于粘接層24固定在載本文檔來自技高網...

【技術保護點】
半導體氣體傳感器（10），其基于集成的場效應晶體管，其具有半導體主體（20），所述半導體主體（20）具有構造在所述半導體主體（20）的表面上的鈍化層（30），?所述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構造為懸浮柵場效應晶體管（SGFET），或者?所述控制電極（100）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，并且所述控制電極具有半導體載體層和氣體敏感層（120），所述半導體載體層具有位于其上的增附劑層并且所述氣體敏感層位于所述增附劑層上，其中，所述控制電極與參考電勢連接，?所述氣體敏感層（120）的表面朝著所述通道區域（55）或所述第二板，?設有支撐區，所述支撐區具有第一支承結構（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），其特征在于，在所述半導體主體的表面上設有連接區，并且所述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，所述第一連接區域具有穿過所述鈍化層（30）的第一成型部（112），并且所述第一成型部具有底面，所述底面具有與所述參考電勢連接的導電層（115），并且所述第一連接區域借助于第一連接劑（130）與所述控制電極（100）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（140）與所述控制電極（100）至少具有力鎖合連接，并且所述第一連接劑（130）至少部分地填充所述成型部，并且所述控制電極（100）與所述導電層（115）連接。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：C·維爾貝茨，T·科萊特，HP·弗雷里希斯，
申請(專利權)人：邁克納斯公司，
類型：發明
國別省市：