[发明专利]一种离子传感器及其制备方法

说明书

本发明属于离子探测技术领域，涉及一种离子传感器，包括硅衬底，多个第一类金属电极，多个第二类金属电极，以及依次形成在该硅衬底上的基础绝缘层、多层复合层、多晶硅层；其中，复合层由多晶硅层及其上的绝缘层构成，复合层的宽度随着远离硅衬底而依次减小；多个第一类金属电极的一个电极与多晶硅层的一个侧面直接接触，多个第一金属电极的剩余电极中的每一个分别与一层复合层的一个侧面直接接触；多个第二类金属电极的一个电极与多晶硅层的另一个侧面直接接触，多个第二金属电极的剩余电极中的每一个分别与一层复合层的另一个侧面直接接触；第一类电极以及第二类电极中的每一个电极彼此用绝缘物层隔离。本发明提高离子能量探测方法的分辨率。

技术领域

本发明涉及离子探测技术领域，尤其涉及一种离子传感器及其制备方法。

背景技术

离子注入技术是将掺杂剂的离子引入固体中的材料改性方法。由于离子注入技术具有掺杂纯净度高、掺杂离子浓度不受平衡固溶度的限制、注入的离子浓度和深度分布精确可控、固体温度可自由选择等特点，其被广泛的应用在半导体材料、以及光电材料的电学性能控制方面。

离子注入剂量和离子注入能量是离子注入技术的两个关键性参数，离子注入能量决定了离子注入的深度，离子注入能量越高，离子注入的深度越深。传统对离子能量探测的方法是通过测量硅片注入区域的电阻率改变来实现的，其误差较大。为了克服传统离子注入能量探测的上述缺点，申请号为CN201710564681.8的专利申请文献提出了一种新型的离子能量探测方法以及实施该探测方法的装置。但该离子能量探测方法也存在分辨率低的问题。

发明内容

本发明提供一种离子传感器及其制备方法，从而提高离子能量探测方法的分辨率。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种离子传感器，包括硅衬底(1)，多个第一类金属电极(5)，多个第二类金属电极(6)，以及依次形成在该硅衬底(1)上的基础绝缘层(2)、多层复合层、多晶硅层(7)；其中，复合层由多晶硅层(3)及其上的绝缘层(4)构成，复合层的宽度随着远离硅衬底(1)而依次减小；多个第一类金属电极(5)的一个电极与多晶硅层(7)的一个侧面直接接触，多个第一金属电极(5)的剩余电极中的每一个分别与一层复合层的一个侧面直接接触；多个第二类金属电极(6)的一个电极与多晶硅层(7)的另一个侧面直接接触，多个第二金属电极(6)的剩余电极中的每一个分别与一层复合层的另一个侧面直接接触；第一类电极(5)以及第二类电极(6)中的每一个电极彼此用绝缘物层(8)隔离。

作为优选方案，所述基础绝缘层(2)、复合层中的绝缘层(4)、绝缘物层(8)的材料为二氧化硅、氮化铝或者氧化铝。

作为优选方案，所述基础绝缘层(2)、复合层中的绝缘层(4)、绝缘物层(8)的材料为二氧化硅。

本发明还提供一种离子传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：

第一步，在硅衬底(1)上，依次制备基础绝缘层(2)、第一层复合层至第N层复合层、以及多晶硅层(7)；其中，每层复合层由多晶硅层(3)及其上的绝缘层(4)构成；N为大于1的正整数。

第二步，依次经过蚀刻工艺形成，复合层的宽度随着远离硅衬底(1)而依次减小，多晶硅层(7)的宽度小于第N层复合层的宽度，且复合层、多晶硅层(7)的两侧均为阶梯状；

第三步，制备绝缘物层(8)；

第四步，对涂覆于表面的光刻胶进行曝光和显影，形成相对的两蚀刻区(a-1)；其中，蚀刻区(a-1)横跨绝缘物层(8)和多晶硅层(7)；

第五步，对蚀刻区(a-1)进行蚀刻，形成相对的两电极区(b-1)；其中，蚀刻深度大于或等于多晶硅层(7)的厚度，且小于多晶硅层(7)与第N层复合层的绝缘层(4)的厚度之和；