專利名稱：高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種包含鈀柵MOS器件的高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器。
現(xiàn)有鈀柵MOS器件的半導體氫敏傳感器中，除鈀柵MOS器件外還設有加熱元件與測溫元件，用以與控溫電路連接，使芯片溫度控制在所限定的范圍內，從而能夠避免因環(huán)境溫度變化而引起鈀柵MOS器件特性的變動。盡管如此，除溫度以外的環(huán)境因素(如濕度、光照等等)以及器件自身老化等非環(huán)境因素引起的特性變動仍然不受控制，以致現(xiàn)有鈀柵MOS氫敏傳感器的長時間穩(wěn)定性能仍難滿足實用要求。
為了克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，本實用新型設計的鈀柵MOS半導體氫敏傳感器包含一個氫敏鈀柵MOS器件、一個對氫氣沒有電學響應的無鈀層金屬柵MOS器件、一個測溫元件與加熱元件。鈀柵MOS器件與無鈀層金屬柵MOS器件的性能之間只存在著對氫氣敏感與否的顯著差別，除此之外，其它環(huán)境與非環(huán)境因素的影響在它們的特性之間并無明顯差異，因而只要在檢測電路中使這兩個器件處于互補連接就能獲得純凈的氫敏輸出，從而實現(xiàn)高穩(wěn)定的氫檢測功能。
本實用新型高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器的一項實施例是使鈀柵MOS器件、無鈀層金屬柵MOS器件、測溫元件與加熱元件集成在一塊硅芯片上，并用一個擴散(或離子注入)P－n結的二極管作測溫元件，用擴散(或離子注入)層電阻作加熱元件。圖一為該項實施例的芯片剖面結構示意圖，圖二是它的俯視示意圖。圖一中的虛線框A示意鈀柵MOS器件，在它的源(SA)和漏(DA)之間的絕緣柵(6)上直接覆蓋一層鈦(5)，鈦上覆蓋一層鈀(4)。虛線框B示意無鈀層金屬柵MOS器件，在它的源(SB)和漏(DB)之間的絕緣柵(6)上也直接覆蓋一層鈦(5)，在這一層鈦上直接覆蓋一層鉑(8)，在鉑層上又覆蓋一層金(7)。DT示意由擴散(或離子注入)P－n結形成的測溫二極管，它的表面有一層金屬電極，另一電極由硅襯底與金屬形成的歐姆接觸(9)引出。R示意用擴散(或離子注入)層制作的加熱電阻，它的表面覆蓋有絕緣層，并在其兩端開孔形成金屬層歐姆接觸。在該項實施例中鈀柵MOS器件與無鈀層金屬柵MOS器件的源極均與硅襯底相通。圖一示出整個半導體氫敏傳感器共有兩個漏極(16，11)、兩個柵極(12，17)、加熱電阻的兩端(14，15)、測溫二極管的一個電極(18)以及硅襯底(13)等八個引接端。
用本實用新型半導體氫敏傳感器組裝成補償電路的氫氣檢測裝置具有高度穩(wěn)定可靠的氫氣檢測性能。


圖一為本實用新型半導體氫敏傳感器一項實施例的硅芯片剖面結構示意圖，其中1為硅襯底，2為絕緣層，3為金屬層，4為鈀層，5為鈦層，6為絕緣柵，7為金層，8為鉑層，9為金屬層與硅襯底之間的歐姆接觸，A為鈀柵MOS器件區(qū)，SA與DA分別為鈀柵MOS器件的源區(qū)和漏區(qū)，B為無鈀層金屬柵MOS器件區(qū)，SB與DB分別為無鈀層金屬柵MOS器件的源區(qū)和漏區(qū)，R為擴散(或離子注入)層加熱電阻，DT為擴散(或離子注入)P－n結測溫二極管。
圖二為本實用新型半導體氫敏傳感器一項實施例的硅芯片表面俯視圖，其中11與12分別為鈀柵MOS器件的漏極與柵極引接端，13為兩個MOS器件的源極與硅襯底共用引接端，14與15為加熱電阻的兩個引接端，16與17分別為無鈀層金屬柵MOS器件的漏極與柵極引接端，18為測溫二極管的一個電極引接端。
權利要求1.一種包含鈀柵MOS器件的高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器，其特征在于，它由一個氫敏鈀柵MOS器件、一個對氫氣沒有電學響應的無鈀層金屬柵MOS器件、一個測溫元件以及加熱元件組成。
2.按照權利要求1所述高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器，其特征為，所述鈀柵MOS器件、無鈀層金屬柵MOS器件、測溫與加熱元件是被集成在一塊硅芯片上的。
3.按照權利要求1和2所述高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器，其特征為，在所述鈀柵MOS器件的絕緣柵上直接覆蓋一層鈦，鈦上覆蓋一層鈀。
4.按照權利要求1和2所述高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器，其特征為，在所述無鈀層金屬柵MOS器件的絕緣柵上直接覆蓋一層鈦，鈦上直接覆蓋一層鉑、鉑上覆蓋一層金。
5.按照權利要求1和2所述高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器，其特征為，所述測溫元件就是用擴散(或離子注入)P－n結形成的測溫二極管，在二極管的表面覆蓋一層金屬為它的一個電極，與硅襯底形成歐姆接觸的另一層金屬為其另一電極。
6.按照權利要求1和2所述高穩(wěn)定半導體氫敏傳感器，其特征為，所述加熱元件是用擴散(或離子注入)層制作的加熱電阻，加熱電阻兩端表面并有形成歐姆接觸的金屬層作為引接端。
專利摘要本實用新型公開了一種包含鈀柵MOS器件的高穩(wěn)定氫敏半導體傳感器，它使一個氫敏鈀柵MOS器件、一個對氫氣沒有電學響應的無鈀層金屬柵MOS器件、一個測溫二極管與加熱電阻集成在一塊硅芯片上，用這樣的氫敏半導體傳感器組裝成補償電路的氫氣檢測裝置具有高度穩(wěn)定可靠的氫氣檢測性能。
文檔編號G01N27/02GK2051351SQ8920604
公開日1990年1月17日 申請日期1989年4月27日 優(yōu)先權日1989年4月27日
發(fā)明者徐永祥 申請人:中國科學院半導體研究所