[实用新型]高稳定半导体氢敏传感器

说明书

本实用新型涉及一种包含钯栅MOS器件的高稳定半导体氢敏传感器。

现有钯栅MOS器件的半导体氢敏传感器中，除钯栅MOS器件外还设有加热元件与测温元件，用以与控温电路连接，使芯片温度控制在所限定的范围内，从而能够避免因环境温度变化而引起钯栅MOS器件特性的变动。尽管如此，除温度以外的环境因素（如湿度、光照等等）以及器件自身老化等非环境因素引起的特性变动仍然不受控制，以致现有钯栅MOS氢敏传感器的长时间稳定性能仍难满足实用要求。

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型设计的钯栅MOS半导体氢敏传感器包含一个氢敏钯栅MOS器件、一个对氢气没有电学响应的无钯层金属栅MOS器件、一个测温元件与加热元件。钯栅MOS器件与无钯层金属栅MOS器件的性能之间只存在着对氢气敏感与否的显著差别，除此之外，其它环境与非环境因素的影响在它们的特性之间并无明显差异，因而只要在检测电路中使这两个器件处于互补连接就能获得纯净的氢敏输出，从而实现高稳定的氢检测功能。

本实用新型高稳定半导体氢敏传感器的一项实施例是使钯栅MOS器件、无钯层金属栅MOS器件、测温元件与加热元件集成在一块硅芯片上，并用一个扩散（或离子注入）P－n结的二极管作测温元件，用扩散（或离子注入）层电阻作加热元件。图一为该项实施例的芯片剖面结构示意图，图二是它的俯视示意图。图一中的虚线框A示意钯栅MOS器件，在它的源（S_A）和漏（D_A）之间的绝缘栅（6）上直接覆盖一层钛（5），钛上覆盖一层钯（4）。虚线框B示意无钯层金属 栅MOS器件，在它的源（S_B）和漏（D_B）之间的绝缘栅（6）上也直接覆盖一层钛（5），在这一层钛上直接覆盖一层铂（8），在铂层上又覆盖一层金（7）。D_T示意由扩散（或离子注入）P－n结形成的测温二极管，它的表面有一层金属电极，另一电极由硅衬底与金属形成的欧姆接触（9）引出。R示意用扩散（或离子注入）层制作的加热电阻，它的表面覆盖有绝缘层，并在其两端开孔形成金属层欧姆接触。在该项实施例中钯栅MOS器件与无钯层金属栅MOS器件的源极均与硅衬底相通。图一示出整个半导体氢敏传感器共有两个漏极（16，11）、两个栅极（12，17）、加热电阻的两端（14，15）、测温二极管的一个电极（18）以及硅衬底（13）等八个引接端。

用本实用新型半导体氢敏传感器组装成补偿电路的氢气检测装置具有高度稳定可靠的氢气检测性能。

附图说明

图一为本实用新型半导体氢敏传感器一项实施例的硅芯片剖面结构示意图，其中1为硅衬底，2为绝缘层，3为金属层，4为钯层，5为钛层，6为绝缘栅，7为金层，8为铂层，9为金属层与硅衬底之间的欧姆接触，A为钯栅MOS器件区，S_A与D_A分别为钯栅MOS器件的源区和漏区，B为无钯层金属栅MOS器件区，S_B与D_B分别为无钯层金属栅MOS器件的源区和漏区，R为扩散（或离子注入）层加热电阻，D_T为扩散（或离子注入）P－n结测温二极管。

图二为本实用新型半导体氢敏传感器一项实施例的硅芯片表面俯视图，其中11与12分别为钯栅MOS器件的漏极与栅极引接端，13为两个MOS器件的源极与硅衬底共用引接端，14与15为加热电阻的两个引接端，16与17分别为无钯层金属栅MOS器件的漏极与栅极引接端，18为测温二极管的一个电极引接端。