[发明专利]具有集成控制装置的ISFET传感器

权利要求书

1.一种用于测量溶液中的物质浓度的传感器，所述物质是离子形式的或适用于产生离子化合物，所述传感器包括至少两个组件，即i)ISFET晶体管(100)，具有漏极、源极、对所述物质敏感的绝缘膜(3)，且被连接到参考电极(4)上，和ii)MOSFET晶体管(200)，具有漏极、源极、金属电极(6)覆盖的绝缘层(5)形成的栅极(13)，其特征在于，所述两个组件被并联安置，所述源极(1)和漏极(2)被它们共用。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括至少一个半导体衬底(7)，半导体衬底(7)呈现带有电荷载体的两个掺杂区，分别形成通过沿轴线A延伸的间隔进行相分隔的源极区(1)和漏极区(2)，所述间隔在所述两个区域之间在所述轴线A的至少两个段上构成传导通道(8)，

-所述通道由至少一层电绝缘材料(5)覆盖，电绝缘材料(5)本身由对所述物质敏感的至少一层绝缘材料(3)覆盖，

-所述敏感层(3)在所述轴线A的第一段上是裸露的，以得到所述ISFET组件(100)，和

-所述敏感层(3)由在所述轴线A的第二段上起栅极电极(6)功用的金属覆盖，以构成所述MOSFET组件(200)。

3.根据前述权利要求任一项所述的传感器，其特征在于，所述源极区(1)和漏极区(2)在轴线A的两侧纵向延伸，在距离d₁间可以对它们在第一段位置处进行电传导，并在距离d₂间可以对它们在第二段位置处进行电传导。

4.根据前述权利要求任一项所述的传感器，其特征在于，在中间段位置处包括第一和第二段，所述源极区(1)和漏极区(2)在轴线A的两侧纵向延伸，在距离D上禁止对它们进行电传导，以得到设置导电通道的平面(300)，导电通道分隔ISFET组件(100)和MOSFET组件(200)。

5.根据前述权利要求任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括分别被连接到共用源极区(1)和漏极区(2)的两个接触衬垫(9’、9)和被连接到MOSFET(200)的栅极的接触衬垫(10)。

6.根据前述权利要求任一项所述的传感器，其特征在于，所述衬底由硅基底制成，且属于掺杂N+带漏极和源极的P型或属于掺杂P+带漏极和源极的N型。

7.根据前述权利要求2到6任一项所述的传感器，其特征在于，所述至少一层敏感材料为对H⁺离子敏感的层，它通过选自氮化硅(Si₃N₄)、氧化铝(Al₂O₃)、五氧化二钽(Ta₂O₅)的材料来实施。

8.根据前述权利要求任一项所述的传感器，其特征在于，所述对H⁺离子敏感的材料层被与给定的化学或生化物质反应的敏感材料层覆盖，其中所述反应的反应产物引起pH变化。

9.根据前述权利要求2到6任一项所述的传感器，其特征在于，所述至少一层敏感材料为对K⁺、Na⁺和Li⁺、Ca⁺⁺、CI^-、硝酸盐或铵离子敏感的层，它通选自包含通过离子注入改性的离子载体化合物或硅铝酸盐的聚合物的材料来实施。

10.根据前述权利要求任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器在ISFET栅极位置处设置有陷阱电荷，以在干燥介质中进行验证电荷测试。

11.一种制造测量溶液中物质的传感器的方法，所述物质是离子形式的或适用于产生离子化合物，所述传感器包括至少两个组件，即i)ISFET晶体管(100)，具有漏极、源极、对所述物质敏感的绝缘膜(3)，且被连接到参考电极(4)上，和ii)MOSFET晶体管(200)，具有漏极、源极、金属电极(6)覆盖的绝缘层(5)形成的栅极，所述方法的特征在于，所述方法包括形成由并联安置的ISFET和MOSFET共用的源极(1)和漏极(2)的步骤。