[go: up one dir, main page]

RU2061233C1 - Fat-based gas-sensitive detector - Google Patents

Fat-based gas-sensitive detector Download PDF

Info

Publication number
RU2061233C1
RU2061233C1 RU93008616A RU93008616A RU2061233C1 RU 2061233 C1 RU2061233 C1 RU 2061233C1 RU 93008616 A RU93008616 A RU 93008616A RU 93008616 A RU93008616 A RU 93008616A RU 2061233 C1 RU2061233 C1 RU 2061233C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dielectric layer
drain
layer
source
gate
Prior art date
Application number
RU93008616A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93008616A (en
Inventor
В.А. Березкин
Е.И. Борзов
Ю.Г. Качуровский
Ю.М. Полубояринов
И.Г. Шкуропат
Original Assignee
Государственный научно-исследовательский институт физических проблем им.Ф.В.Лукина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научно-исследовательский институт физических проблем им.Ф.В.Лукина filed Critical Государственный научно-исследовательский институт физических проблем им.Ф.В.Лукина
Priority to RU93008616A priority Critical patent/RU2061233C1/en
Publication of RU93008616A publication Critical patent/RU93008616A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2061233C1 publication Critical patent/RU2061233C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

FIELD: microelectronics. SUBSTANCE: detector has silicon substrate with source and drain areas. There is a layer of thin dielectric between the areas. Gate is disposed onto the layer. Holes are made into thick dielectric layer for making contacts with source and drain areas. There is a polysilicon film onto the thin dielectric layer between gate and thick dielectric layer. Silicon dioxide layer is deposited onto the thin dielectric layer. The film is made in form of a loop or a frame. Width of the film does not excess distance of boundary of the thick dielectric layer to boundary of spatial charge area of drain and source. The gate is made of catalytically active metal. EFFECT: improved reliability of operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в первичных преобразователях концентраций газов. The invention relates to microelectronics and can be used in primary converters of gas concentrations.

Известен газочувствительный датчик на основе полевого транзистора [1] Нагреватель датчика выполнен на одном кристалле с газочувствительным транзистором в виде слоя полупроводникового материала, изолирован от транзистора p -- n-переходом и расположен рядом с транзистором. Недостатком устройства является большая потребляемая нагревателем мощность, которая обусловлена конструкцией датчика. Known gas-sensitive sensor based on a field-effect transistor [1] The sensor heater is made on a single crystal with a gas-sensitive transistor in the form of a layer of semiconductor material, isolated from the transistor by a p - n junction and is located next to the transistor. The disadvantage of this device is the large power consumed by the heater, which is due to the design of the sensor.

Наиболее близким техническим решением к предложенному устройству является газочувствительный датчик на основе полевого транзистора [2] Известный газочувствительный датчик содержит кремниевую подложку с областями истока и стока, слой толстого диэлектрика над ними, слой подзатворного диэлектрика между ними и электрод затвора, расположенный над слоем тонкого диэлектрика. При этом в слое толстого диэлектрика выполнены отверстия для контактов к областям стока и истока. The closest technical solution to the proposed device is a gas-sensitive sensor based on a field-effect transistor [2] A known gas-sensitive sensor contains a silicon substrate with source and drain areas, a thick dielectric layer above them, a gate dielectric layer between them and a gate electrode located above the thin dielectric layer. In this case, holes for contacts to the drain and source regions are made in the thick dielectric layer.

Однако в указанном устройстве в одном элементе затворе транзистора совмещены функции нагревания, управления и газочувствительности. Это приводит к ухудшению чувствительности и быстродействия устройства. However, in the specified device in one element of the gate of the transistor combines the functions of heating, control and gas sensitivity. This leads to a deterioration in the sensitivity and performance of the device.

Технической задачей, которую должно решать изобретение, является такое конструктивное выполнение устройства, которое позволило бы повысить чувствительность и быстродействие устройства. В предложенном изобретении эта задача решается благодаря тому, что газочувствительный датчик выполнен на основе полевого транзистора, содержащего кремниевую подложку с областями стока и истока, слой толстого диэлектрика над областями стока и истока, слой тонкого диэлектрика между ними, на котором расположен затвор, причем в слое толстого диэлектрика выполнены отверстия для контактов к областям стока и истока. При этом в отличие от прототипа устройство дополнительно содержит поликремниевую пленку с нанесенным на нее слоем диоксида кремния, а указанная пленка имеет форму петли или рамки и расположена на слое тонкого диэлектрика между затвором, выполненным из каталитически активного металла, и слоем толстого диэлектрика, а ширина поликремниевой пленки не превышает расстояния от границы слоя толстого диэлектрика до границы области пространственного заряда стока и истока. The technical problem that should be solved by the invention is such a structural embodiment of the device, which would improve the sensitivity and speed of the device. In the proposed invention, this problem is solved due to the fact that the gas-sensitive sensor is based on a field-effect transistor containing a silicon substrate with drain and source regions, a thick dielectric layer above the drain and source regions, a thin dielectric layer between them, on which the gate is located, and in the layer thick dielectric holes are made for contacts to the areas of drain and source. Moreover, unlike the prototype, the device additionally contains a polysilicon film with a layer of silicon dioxide deposited on it, and the specified film has the shape of a loop or frame and is located on a thin dielectric layer between a gate made of a catalytically active metal and a thick dielectric layer, and the width is polysilicon film does not exceed the distance from the boundary of the thick dielectric layer to the boundary of the space charge region of the drain and source.

Поликремниевая пленка служит нагревателем газочувствительного датчика, ток нагрева которого подводится через контактные площадки. A polysilicon film serves as a heater for a gas-sensitive sensor, the heating current of which is supplied through the contact pads.

На фиг. 1 приведен разрез, на фиг. 2 топология фрагмента кристалла первичного преобразователя концентрации газов газочувствительного датчика на основе полевого транзистора. In FIG. 1 shows a section, in FIG. 2 is the topology of a crystal fragment of a primary converter of gas concentration of a gas-sensitive sensor based on a field-effect transistor.

Газочувствительный датчик содержит кремниевую подложку 1, области 2 истока и 3 стока, толстый диэлектрик 4, контакты 5 к областям 2, 3, подзатворный диэлектрик 6, поликремниевую пленку 7 в виде петли или рамки, слой 8 каталитического металла, слой 9 диоксида кремния, контактные площадки 10, 11, 12, 13 и 14. На кремниевой площадке 1 выполнены области 2, 3 истока и стока, покрытые слоем толстого диэлектрика 4, на котором выполнены контакты 5 к областям 2, 3 и который удален между этими областями. На место удаленного толстого диэлектрика 4 нанесен тонкий слой подзатворного диэлектрика 6, на который в местах, примыкающих к областям 2, 3 истока и стока, нанесена поликремниевая пленка 7 в виде петли или рамки, на поликремниевую пленку 7 нанесен слой 9 диоксида кремния, при этом на слой 9 и открытую часть подзатворного диэлектрика 6 нанесен слой 8 каталитического металла. Области 2, 3, истока и стока контактами 5 соединены с контактными площадками 12, 13 соответственно, поликремниевая пленка 7 с контактными площадками 10, 11, а слой 8 каталитического металла с контактной площадкой 14. The gas-sensitive sensor contains a silicon substrate 1, source 2 and drain regions 2, a thick dielectric 4, contacts 5 to regions 2, 3, a gate insulator 6, a polysilicon film 7 in the form of a loop or frame, a catalytic metal layer 8, silicon dioxide layer 9, contact pads 10, 11, 12, 13, and 14. On silicon pad 1, source and drain areas 2, 3 are made, covered with a thick dielectric layer 4 on which contacts 5 are made to regions 2, 3 and which is removed between these regions. In place of the removed thick dielectric 4, a thin layer of gate dielectric 6 is deposited, on which, in places adjacent to the source and drain regions 2, 3, a polysilicon film 7 is applied in the form of a loop or frame, and silicon dioxide layer 9 is applied to the polysilicon film 7; a layer 8 of a catalytic metal is deposited on the layer 9 and the open part of the gate dielectric 6. Regions 2, 3, source and drain, contacts 5 are connected to the contact pads 12, 13, respectively, a polysilicon film 7 with contact pads 10, 11, and a layer 8 of catalytic metal with a contact pad 14.

Для приведения первичного преобразователя в рабочее состояние на контактные площадки 10, 11 подается напряжение, обеспечивающее заданный потенциал затвора и рабочую температуру датчика, а с контактных площадок 12, 13, 14 снимается информация о концентрации газа. To bring the primary converter into working condition, voltage is applied to the contact pads 10, 11, which ensures a predetermined gate potential and the sensor’s operating temperature, and information on gas concentration is removed from the contact pads 12, 13, 14.

Новая конструкция газочувствительного датчика обеспечивает гальваническую развязку нагревательного элемента от остальных элементов кристалла, разделение функций газочувствительности, управления, нагрева и благодаря этому повышение чувствительности и быстродействия. Кроме того, изолирование слоя каталитического металла от областей стока и истока обеспечивает повышение надежности, а конструктивное выполнение нагревателя уменьшение потребляемой мощности и получение необходимой величины его сопротивления в широких пределах. The new design of the gas-sensitive sensor provides galvanic isolation of the heating element from the remaining elements of the crystal, separation of the functions of gas sensitivity, control, heating, and thereby increase the sensitivity and speed. In addition, the isolation of the catalytic metal layer from the drain and source regions provides increased reliability, and the structural design of the heater reduces the power consumption and obtains the required value of its resistance over a wide range.

Claims (1)

Газочувствительный датчик на основе полевого транзистора, содержащий кремниевую подложку с областями стока и истока, слой толстого диэлектрика над областями стока и истока, слой тонкого диэлектрика между ними, на котором расположен затвор, причем в слое толстого диэлектрика выполнены отверстия для контактов к областям стока и истока, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поликремниевую пленку с нанесенным на нее слоем диоксида кремния, причем пленка имеет форму петли или рамки и расположена на слое тонкого диэлектрика между затвором, выполненным из каталитически активного металла, и слоем толстого диэлектрика, а ширина поликремниевой пленки не превышает расстояние от границы слоя толстого диэлектрика до границы области пространственного заряда стока и истока. A field-effect transistor-based gas sensor containing a silicon substrate with drain and source regions, a thick dielectric layer above the drain and source regions, a thin dielectric layer between them, on which the gate is located, and holes are made in the thick dielectric layer for contacts to the drain and source regions characterized in that it further comprises a polysilicon film with a layer of silicon dioxide deposited on it, the film being in the form of a loop or frame and located on a thin dielectric layer between an admixture made of a catalytically active metal and a thick dielectric layer, and the width of the polysilicon film does not exceed the distance from the boundary of the thick dielectric layer to the boundary of the space charge region of the drain and source.
RU93008616A 1993-02-15 1993-02-15 Fat-based gas-sensitive detector RU2061233C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93008616A RU2061233C1 (en) 1993-02-15 1993-02-15 Fat-based gas-sensitive detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93008616A RU2061233C1 (en) 1993-02-15 1993-02-15 Fat-based gas-sensitive detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93008616A RU93008616A (en) 1995-01-27
RU2061233C1 true RU2061233C1 (en) 1996-05-27

Family

ID=20137287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93008616A RU2061233C1 (en) 1993-02-15 1993-02-15 Fat-based gas-sensitive detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2061233C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2169363C2 (en) * 1998-11-02 2001-06-20 Государственный научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина Gas-sensitive sensor based on field-effect transistor and process of determination of concentration of gases
RU2196981C2 (en) * 2000-11-20 2003-01-20 Саито Такеши Gas-sensitive pickup
RU2539677C2 (en) * 2012-12-27 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Fet-based probe with nanodimensional channel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.Lundstrom, C.Svengson "Gas-sensitive Metal Gate Semiconductor Devices, Soliol state Shemical Sensors". Akademic Press. Inc. Sau Diego, New Jork, London, 1989, p.1 - 63. Евдокимов А.В. и др. Микроэлектронные датчики химического состава газов. - Зарубежная электронная техника, 1988, N 2, с. 26 - 27. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2169363C2 (en) * 1998-11-02 2001-06-20 Государственный научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина Gas-sensitive sensor based on field-effect transistor and process of determination of concentration of gases
RU2196981C2 (en) * 2000-11-20 2003-01-20 Саито Такеши Gas-sensitive pickup
RU2539677C2 (en) * 2012-12-27 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Fet-based probe with nanodimensional channel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0953152B1 (en) Gas-sensing semiconductor devices
US4322680A (en) Chemically sensitive JFET transducer devices utilizing a blocking interface
KR890702254A (en) Integrated circuit trench cells
KR970072395A (en) Semiconductor devices
KR970705834A (en) Power semiconductor devices
KR860003661A (en) Manufacturing method of semiconductor integrated circuit and apparatus manufactured using the same
KR970003739A (en) Biochemical Sensor Using Thin Film Transistor and Manufacturing Method Thereof
JPS59214254A (en) High output mosfet with direct connector of connecting pad tbase silicon layer
KR890013796A (en) Semiconductor device and manufacturing method
KR950015755A (en) Semiconductor integrated circuit device
US4543596A (en) Insulated-gate field-effect transistor (IGFET) with injector zone
RU2061233C1 (en) Fat-based gas-sensitive detector
US5034790A (en) MOS transistor with semi-insulating field plate and surface-adjoining top layer
US5965921A (en) High voltage inverter circuit
JPH05218438A (en) MOS transistor for power switching
SU949469A1 (en) Sensing element for measuring hydrogen partial pressure
JP2000187016A (en) Semiconductor ion sensor
JPS57133677A (en) Semiconductor integrated circuit device
RU93008616A (en) GAS SENSITIVE SENSOR BASED ON FIELD TRANSISTOR
JPS6113180B2 (en)
JPS60209162A (en) Chemical sensing field-effect transistor and manufacture thereof
JPS62110145A (en) Environment detector and manufacture thereof
JP2645219B2 (en) Conduction modulation type MOSFET
JPS6239756A (en) Semiconductor multi-biosensor
JPH0936352A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070216

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20090210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090216