[发明专利]多参数离子传感器及其制备方法、多参数离子传感器芯片和监测系统

权利要求书

1.一种多参数离子传感器，其特征在于，所述传感器包括：多个由成对的离子敏场效应晶体管组合的互补对结构；其中，

每个互补对结构中成对的离子敏场效应晶体管共用一个参比电极；

所述成对的离子敏场效应晶体管中的一个设有的敏感膜作为指示晶体管，另一个设有非活性膜作为参比晶体管；

多个互补对结构中的敏感膜不同。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器中，每种敏感膜分别针对一种特定的离子；所述离子包括Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-中的至少一种。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器的互补对结构基于N沟道的离子敏场效应晶体管。

4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，在每个互补对结构中：

参比电极设置在成对的离子敏场效应晶体管之间；

每个离子敏场效应晶体管为多层级结构，所述多层级结构的各层依次包括P型硅衬底、N型沟道、Si0₂氧化层、源漏电极、绝缘层及栅电极；其中，

所述N型沟道形成在所述P型硅衬底的表面，所述源漏电极通过所述Si0₂氧化层中的通孔分别连接两个N型沟道区，所述栅电极通过所述绝缘层中的通孔连接所述Si0₂氧化层；

所述敏感膜或所述非活性膜布设在所述栅极表面并暴露在环境当中。

5.一种多参数离子传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

准备P型硅片；

清洗硅片；

湿氧化法制作Si0₂氧化层；

制作N阱；

注入磷，形成漏区与源区；

生长栅极二氧化硅；

刻蚀二氧化硅；

形成接触孔；

沉积金属化电极；

形成金属互连；

形成金属层间接触孔；

淀积多种离子敏感层，形成灵敏层窗口；

用环氧树脂将整个传感器密封起来，只将与溶液接触的栅极灵敏层窗口暴露在环境当中。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述多种离子敏感层中的离子包括Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-中的至少一种。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，各离子敏感层的分别采用下述方法获得：

Na⁺：双12-冠-4衍生物、聚氯乙烯树脂粉，四氢呋喃为溶剂，适当比例混合；

K⁺：适当比例的缬氨霉素、聚氯乙烯树脂粉、增塑剂和四氢呋喃溶剂的溶液注入芯片上；

Ca²⁺：二癸基磷酸钙电活性材料，甲基磷酸二庚脂为增塑剂，聚氯乙烯树脂粉为基底，四氢呋喃为溶剂，适当比例混合；

Cl^-：AgC1、AgS、聚氯乙烯树脂聚合物，四氢呋喃为溶剂，适当比例混合；

SO₄^2-：以季铵盐为电活性物质，以邻苯二甲酸二丁脂为增塑剂，对-三氟乙酰苯甲羧基己基醚为添加剂，四氢呋喃为溶剂，适当比例混合；

CO₃^2-：三氟乙酰对癸基苯为载体，氯化三(十二烷基)甲基铵为碳酸铵盐，癸二酸二辛酯为增塑剂，聚氯乙烯为树脂聚合物，四氢呋喃为溶剂，适当比例混合。