[发明专利]一种离子检测器及其制备方法

权利要求书

1.一种离子检测器，其特征在于，包括硅衬底(1)，依次形成在硅衬底(1)上的基础绝缘层(8)、第一复合层、第二复合层，所述第一复合层以及第二复合层分别由多晶硅层(3)及其上方的绝缘层(2)构成；所述离子检测器还包括第一阳极(4-1)、第二阳极(4-2)、第一阴极(5-1)、第二阴极(5-2)、第一绝缘体(6-1)、第二绝缘体(7-1)、第三绝缘体(6-2)和第四绝缘体(7-2)；其中，第一复合层中的绝缘层(2)和/或多晶硅层(3)在远离衬底的一面的中间区域具有凹陷，所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层(2)或多晶硅层(3)的厚度；第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第一绝缘体(6-1)以及第二绝缘体(7-1)分别垂直穿透第二复合层以及第一复合层，但不垂直穿透基础绝缘层(8)；第二阳极(4-2)、第二阴极(5-2)、第三绝缘体(6-2)、以及第四绝缘体(7-2)分别垂直穿透第二复合层，但不垂直穿透第一复合层的绝缘层(2)。

2.如权利要求1所述的离子检测器，其特征在于，所述离子检测器还包括设置在第二复合层上的第三复合层，第三阳极(4-3)、第三阴极(5-3)、第五绝缘体(6-3)、以及第六绝缘体(7-3)；其中，第三复合层由多晶硅层(3)及其上方的绝缘层(2)构成，第二复合层中的绝缘层(2)和/或多晶硅层(3)在远离硅衬底的一面的中间区域具有凹陷，所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层(2)或多晶硅层(3)的厚度；第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第一绝缘体(6-1)以及第二绝缘体(7-1)分别垂直穿透第三复合层、第二复合层以及第一复合层，但不垂直穿透基础绝缘层(8)；第二阳极(4-2)、第二阴极(5-2)、第三绝缘体(6-2)以及第四绝缘体(7-2)分别垂直穿透第三复合层以及第二复合层，但不垂直穿透第一复合层的绝缘层；第三阳极(4-3)、第三阴极(5-3)、第五绝缘体(6-3)以及第六绝缘体(7-3)分别垂直穿透第三复合层，但不垂直穿透第二复合层的绝缘层。

3.如权利要求1所述的离子检测器，其特征在于，第一复合层中的绝缘层、第二复合层中的绝缘层、第一绝缘体、第二绝缘体、第三绝缘体以及第四绝缘体的材料为二氧化硅、氮化铝、氧化铝中的任一种。

4.如权利要求2所述的离子检测器，其特征在于，第一复合层中的绝缘层、第二复合层中的绝缘层、第三复合层中的绝缘层、第一绝缘体、第二绝缘体、第三绝缘体、第四绝缘体、第五绝缘体以及第六绝缘体的材料为二氧化硅、氮化铝、氧化铝中的任一种。

5.一种如权利要求1所述的离子检测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在硅衬底(1)上，依次制备基础绝缘层8、第一复合层和第二复合层；其中，第一复合层的绝缘层(2)和/或多晶硅层(3)在制备以后，通过蚀刻工艺在中间区域蚀刻出凹陷，且所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层(2)或多晶硅层(3)的厚度；

第二步，依次经过两次蚀刻形成设置第二阳极(4-2)、第二阴极(5-2)、第三绝缘体(6-2)以及第四绝缘体(7-2)，第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第一绝缘体(6-1)、以及第二绝缘体(7-1)的空洞；其中，所述空洞和所述凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交，第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第一绝缘体(6-1)以及第二绝缘体(7-1)的空洞分别垂直穿透第二复合层以及第一复合层，但不垂直穿透基础绝缘层(8)；第二阳极(4-2)、第二阴极(5-2)、第三绝缘体(6-2)以及第四绝缘体(7-2)的空洞分别垂直穿透第二复合层，但不垂直穿透第一复合层的绝缘层(2)；

第三步，利用制膜工艺，在第一绝缘体(6-1)、第二绝缘体(7-1)、第三绝缘体(6-2)、第四绝缘体(7-2)的空洞内填充绝缘体；

第四步，利用制膜工艺，在第二阳极(4-2)、第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第二阴极(5-2)的空洞内填导电金属。

6.一种如权利要求2所述的离子检测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在硅衬底(1)上，依次制备基础绝缘层(8)、第一复合层、第二复合层、以及第三复合层；其中，第一复合层和第二复合层的绝缘层(2)和/或多晶硅层(3)在制备以后，通过蚀刻工艺在中间区域蚀刻出凹陷，且所述凹陷的深度小于所述凹陷所在的绝缘层(2)或多晶硅层(3)的厚度；

第二步，依次经过三次蚀刻形成设置第三阳极(4-3)、第三阴极(5-3)、第五绝缘体(6-3)、第六绝缘体(7-3)，第二阳极(4-2)、第二阴极(5-2)、第三绝缘体(6-2)、第四绝缘体(7-2)，第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第一绝缘体(6-1)以及第二绝缘体(7-1)的空洞；其中，所述空洞和所述凹陷在硅衬底(1)表面的投影不相交；第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第一绝缘体(6-1)以及第二绝缘体(7-1)的空洞分别垂直穿透第三复合层、第二复合层以及第一复合层，但不垂直穿透基础绝缘层(8)；第二阳极(4-2)、第二阴极(5-2)、第三绝缘体(6-2)以及第四绝缘体(7-2)的空洞分别垂直穿透第三复合层以及第二复合层，但不垂直穿透第一复合层的绝缘层(2)；第三阳极(4-3)、第三阴极(5-3)、第五绝缘体(6-3)以及第六绝缘体(7-3)的空洞分别垂直穿透第三复合层，但不垂直穿透第二复合层的绝缘层(2)；

第三步，利用制膜工艺，在第一绝缘体(6-1)、第二绝缘体(7-1)、第三绝缘体(6-2)、第四绝缘体(7-2)、第五绝缘体(6-3)、第六绝缘体(7-3)的空洞内填充绝缘体；

第四步，利用制膜工艺，在第三阳极(4-3)、第二阳极(4-2)、第一阳极(4-1)、第一阴极(5-1)、第二阴极(5-2)、第三阴极(5-3)的空洞内填导电金属。