[发明专利]气敏场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气敏场效应晶体管，以及制造气敏场效应晶体管的方法。

背景技术

在当前的气敏或者化学敏感的场效应晶体管(也常常缩写为ChemFETs)中，它们都是设计用于不利的环境条件(也称为”恶劣的环境”)，并以此必须承受高的温度或者化学的负载，因此通常应用一种宽带隙的半导体材料(例如SiC或者GaN)作为半导体基质。因此将一种化学敏感的导电层，它尤其也涂覆在FETs的通道部位上，导电接通在很靠近通道部位的旁边或者其上面。通道部位只是设置有一种薄的绝缘“栅极氧化物”(它真正是一种栅极绝缘，因为也可以是其它的绝缘材料)，这个部位再外面一般用一种较厚的绝缘，一种所谓“场氧化物”(也可以是另外的材料作为氧化物一起包括在内)和一种饨化膜来保护。场氧化物的性能(例如边棱)一般是不确定的，因此不能利用作为涂覆层的基体。在通常的设计中，栅极的导电接通因此在通道部位的旁边或者其上面的栅极氧化物上，用一种印制导线来进行，这种导线除了栅极氧化物通到通道上或者说旁边，并且在通道部位之外位于场氧化物上或者说在场氧化物和饨化膜之间。在栅极氧化物上的导电接通限制了为印制导线的涂覆和形成结构所用的方法。

发明内容

根据这种背景本发明提出了一种按照独立权利要求的气敏场效应晶体管，以及最后一种用于制造气敏场效应晶体管的相应的方法。

有利的设计方案见各自的从属权利要求和随后的说明。

本发明提出了一种气敏场效应晶体管，它具有以下特征：

--具有一个基质主表面的半导体基质，其中半导体基质具有一个源极区，一个栅极区和一个漏极区；

--一个绝缘层，它具有指向基质主表面的第一主表面，和背离基质主表面的第二主表面，其中绝缘层至少局部地盖住了基质主表面并且在栅极区部位里具有一个开孔或者绝缘层部位，这里层厚小，其中在开孔部位或者绝缘层部位里的绝缘层具有倾斜的侧壁，因此在开孔部位或者绝缘层部位里的绝缘层的对置的倾斜侧壁之间的间距，从第二主表面在向第一主表面的方向上变小；而且

--包括有一个栅极层，它至少盖住绝缘层的第二主表面的一个局部，倾斜侧壁的一个部位以及栅极区的一个部位，其中栅极层包括有一种材料或者一种结构，它们在与一种预先规定的气体接触时，使栅极层或者其表面的电性能发生变化。

此外本发明还提出了一种用于制造气敏场效应晶体管的方法，其中这方法有以下步骤：

--准备一种具有一个基质主表面的半导体基质，其中半导体基质具有一个源极区，一个栅极区和一个漏极区，其中基质主表面通过一个绝缘层覆盖；

--将一个标志层涂覆在绝缘层的露出表面上，其中这样进行标志层的涂覆，使得标志层具有一种带有倾斜侧壁的空隙或者开孔，其中空隙或者开孔向着对置于的一个栅极区的部位逐渐变小；

--在应用空隙或者开孔的情况下，在绝缘层里形成一个具有开孔或者减小层厚的部位，从而使得在绝缘层里具有一个开孔或者一个绝缘层部位，其层厚小，其中在开孔部位或者绝缘层部位里的绝缘层具有倾斜的侧壁，因此在开孔部位或者绝缘层部位里的绝缘层的对置的倾斜侧壁之间的间距，从第二主表面在第一主表面的方向上变小；而且

--涂覆一个栅极层，以便通过栅极层至少盖住绝缘层露出的主表面的一个局部，绝缘层中倾斜侧壁的一个部位以及栅极区的一个部位，其中栅极层包括有一种材料或者一种结构，它们在与一种预先规定的气体接触时，使栅极层或者其表面的电性能发生变化。

所谓半导体基质可以是指一种掺杂的半导体材料，其中在这半导体基质中相应提到的区域表明有某种升高的掺杂。栅极层可以一方面用于接通连接和另一方面也用于构成一个栅极本身。栅极层应该具有一种材料，它在与一种预先规定的气体接触时，其使其电性能或者其表面的电性能发生变化，并因此引起场效应晶体管的气体敏感性。绝缘层可以通过一个由一种氧化物或者另一种绝缘材料组成的层构成。

本发明基于以下认识：为了制造场效应晶体管，在绝缘层里提供或者构成一个开孔或者具有变小的层厚的部位，这开孔或者部位具有倾斜的侧壁。例如一个位于基质主表面对面的开孔面小于一个在绝缘层的背离基质主表面的一个主表面里形成的开孔面。换句话说，

在开孔部位或者绝缘层部位里的绝缘层的对置的倾斜侧边棱之间的间距，在第二主表面附近大于在第一主表面附近。这可以实现栅极层的一种很精密和精细的，具有气敏性能的结构化。