[发明专利]多栅结构场效应晶体管pH传感器及制造方法

权利要求书

1.一种多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，包括：基板、第一栅极、漏极、沟道层、源极、第三栅极、第二介电层和第二栅极；第二栅极为储液槽中的溶液和参比电极构成的液接式栅极；

其中，所述基板的顶面设置有所述第一栅极；所述第一栅极的顶面设置有第一介电层；所述第一介电层的顶面设置有所述漏极、所述沟道层和所述源极；所述漏极、所述沟道层和所述源极的顶面设置有所述第二介电层；所述第二介电层的顶面设置有所述第二栅极；所述第二栅极为储液槽中的溶液和参比电极构成的液接式栅极；所述第一介电层的顶面还设置有所述第三栅极，其中，所述第三栅极与所述漏极、所述沟道层和所述源极均处于同一平面；所述第二栅极的顶面设置有所述储液槽，所述储液槽用于盛装待测液体；所述储液槽中还设置有参比电极，用于稳定电位。

2.根据权利要求1所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述基板的材质为半导体Si。

3.根据权利要求1所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述第一栅极、所述第三栅极、所述源极和所述漏极的材质均为金属Al。

4.根据权利要求3所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述第三栅极、所述源极和所述漏极的金属Al表面镀有金属Au。

5.根据权利要求1所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述第一介电层的材质为SiO₂。

6.根据权利要求1所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述沟道层的材质为铟镓锌氧化物。

7.根据权利要求6所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述铟镓锌氧化物的摩尔组分构成为In₂O₃:Ga₂O₃:ZnO＝2:1:2。

8.根据权利要求1所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述第二介电层的材质为TiO₂。

9.根据权利要求1所述的多栅结构场效应晶体管pH传感器，其特征在于，所述参比电极的材质为金属Ag和AgCl。

10.一种多栅结构场效应晶体管pH传感器的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

将硅片置于清洗液中进行清洗，以获得基板；

在所述基板的顶面采用电子束蒸发工艺制备一层金属Al薄膜作为第一栅极；

在所述第一栅极的顶面用等离子体增强化学气相沉积在所述第一栅极的顶面沉积一层SiO₂薄膜作为第一介电层；

制备铟镓锌氧化物薄膜，并利用射频磁控溅射法将所述铟镓锌氧化物薄膜沉积在所述第一介电层的顶面，并通过光刻将所述铟镓锌氧化物薄膜图形化，用稀氢氟酸进行湿法刻蚀到预设形状后，再在氧气氛围中350℃退火1小时，以得到沟道层；

在所述第一介电层的顶面分别采用电子束蒸发工艺制备金属Al薄膜作为源极、漏极以及第三栅极的材料，并在所述金属Al薄膜表面溅射一层金属Au，通过金属剥离工艺将金属Al/Au图案化所述沟道层形成对应的沟道；

在所述沟道层的顶面通过原子层沉积的方法沉积一层TiO2薄膜作为第二介电层的材料，并通过光刻刻蚀工艺将TiO2薄膜图案化，将制作完的TiO2薄膜在真空氛围300℃退火30min，以得到第二栅极；

使用涂胶机将光刻胶均匀涂在所述第二栅极的顶面上，再通过光刻显影得到预设图案后去胶，制备出预设尺寸的储液槽。