[发明专利]半导体气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的半导体气体传感器。

背景技术

由DE 100 36 178 A1公开了一种FET湿度传感器。在此，通过悬浮栅（Suspended Gate/SG）调整通道区的导电能力。此外，由DE 42 39 319 C2、DE 10 2005 008 051 A和EP 1 103 808 B1分别公开了SGFET气体传感器。

此外，由DE 199 07 168 C1、US 5 545 589 A、US 5 137 461 A和US 5 432 675 A公开了一些其他的固定装置。

这类具有通过气隙与通道区域间隔开的控制电极的MOS晶体管的共同特征是：控制电极和半导体主体通常不是一体构造的。由此，必须借助于连接剂将控制电极与所属的晶体管区域连接。此外，电连接控制电极。

发明内容

在所述背景下，本发明的任务在于，说明一种半导体气体传感器，其进一步改进现有技术。

所述任务通过具有权利要求1的特征的半导体气体传感器解决。本发明的有利构型包含在从属权利要求中。

根据本发明的主题，提供基于集成的场效应晶体管的半导体气体传感器，其具有半导体主体，其具有构造在半导体主体的表面上的钝化层，其中半导体气体传感器具有通过间隙与通道区域分离的气体敏感的控制电极并且被构造为悬浮栅场效应晶体管（SGFET），或者控制电极设置为具有间隙的电容器的第一板并且所述电容器的第二板与电容性控制地构造的场效应晶体管（CCFET）的栅极连接，并且控制电极具有半导体载体层，其具有位于其上的增附剂层和位于所述增附剂上的气体敏感层，其中控制电极与参考电势连接，并且所述气体敏感层（120）的表面朝向通道区域（55）或第二板，并且设有支撑区，其具有第一支承结构（70）和第二支承结构（80），所述第一支承结构具有第一支承区域（75）并且所述第二支承结构具有第二支承区域（85），其中在半导体主体的表面上设有连接区，并且支撑区与所述连接区邻接，所述连接区具有第一连接区域和第二连接区域，并且第一连接区域具有穿过钝化层的第一成型部（Ausformung），并且所述第一成形部具有底面，所述底面具有与参考电势连接的导电层，所述第一连接区域借助于第一连接剂与控制电极具有电连接和力锁合连接，并且所述第二连接区域借助于第二连接剂与控制电极至少具有力锁合连接，第一连接剂至少部分地填充成型部并且所述控制电极与导电层连接。

应注意，控制电极的朝向通道区域的面以下也称作内面，即气体敏感层设置在内面上。在此，气体敏感层在SGFET中覆盖至少一部分、优选整个通道区域或者在CCFET中以预给定的间距覆盖反电极、即第二板，其中所述间距确定所述间隙的孔径。控制电极的与内面相对置的面称作外面或者称作覆盖面。此外，概念“晶体管区”表示包括源区域、通道区域和漏区域的区。

优点在于，通常构造为层堆的控制电极借助于第一连接剂与半导体主体不仅机械地、即力锁合地连接而且借助于第一连接剂与参考电势电连接。研究表明，借助于第一连接剂的电连接可以取代例如借助于键合引线的附加电接通。由此可以在所谓的晶片水平层上已经实施成型部的制造并且可以将成型部的制造毫无问题地添加到集成电路的制造过程中。制造气体传感器的成本更低，并且气体传感器的可靠性更高。此外，与借助键合引线在控制电极的覆盖面或者外面上实施相比，结构高度更小。研究表明，第一连接剂的较小导电能力已经足以电连接控制电极。优选地，连接电阻构造为低于50M欧姆，最高优选低于1M欧姆。有利的是，第一连接剂和/或第二连接剂相同并且优选被构造为导电粘接剂。在此足够的是，导电粘接剂或至少第一连接剂具有高于1S/m的导电能力。

换句话说，SGFET或CGFET也称作集成部件，其中第一连接剂和/或第二连接剂是第一部分，控制电极是集成部件的构造在钝化层下面的第三部分的第二部分。在不同部分之间存在电信号连接，即集成部件的各个部分之间彼此有效电连接并且共同形成完整的部件。