[发明专利]传感器及其形成方法

权利要求书

1.一种传感器，包括：

衬底，包括一对第一源极/漏极区域和一对第二源极/漏极区域；

第一栅电极和第二栅电极，位于所述衬底下面，其中，所述第一栅电极横向位于所述第一源极/漏极区域之间，并且所述第二栅电极横向位于所述第二源极/漏极区域之间；

互连结构，位于所述衬底下面并且限定将所述第二源极/漏极区域和所述第二栅电极电耦合在一起的导电路径；

钝化层，位于所述衬底上方并且限定第一阱和第二阱，其中，所述第一阱和所述第二阱分别位于所述第一栅电极和所述第二栅电极上面；以及

感测层，衬里所述第一阱和所述第二阱中的所述衬底，

其中，所述第一栅电极和所述第一源极/漏极区域部分地限定离子敏感场效应晶体管(ISFET)，其中，所述第二栅电极和所述第二源极/漏极区域部分地限定参考电压场效应晶体管(VRFET)。

2.根据权利要求1所述的传感器，还包括：

多个感测分子探针，位于所述第一阱中和所述感测层上，其中，所述第二阱没有感测分子探针。

3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述互连结构还限定将所述第一源极/漏极区域和所述第一栅电极互连在一起的导电路径。

4.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述感测层包括氧化铪。

5.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述离子敏感场效应晶体管和所述参考电压场效应晶体管具有单独的双电层(EDL)，并且其中，所述双电层具有相同的厚度。

6.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述第一阱和所述第二阱之间的间隔为0.1微米至100微米。

7.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述衬底在所述第一源极/漏极区域之间以及还在所述第二源极/漏极区域之间完全耗尽。

8.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述第一源极/漏极区域和所述第二源极/漏极区域具有与所述衬底相同的厚度。

9.根据权利要求1所述的传感器，还包括：

跨阻放大器，具有电耦合至所述第一源极/漏极区域中的一个的输入。

10.根据权利要求1所述的传感器，还包括：

场效应晶体管(FET)的阵列，位于所述衬底上，其中，所述阵列包括N型离子敏感场效应晶体管(ISFET)和P型离子敏感场效应晶体管，并且还包括分别与所述N型离子敏感场效应晶体管和所述P型离子敏感场效应晶体管相邻的N-型参考电压场效应晶体管(VRFET)和P型参考电压场效应晶体管。

11.一种形成传感器的方法，包括：

在衬底的前侧上形成第一栅电极和第二栅电极；

掺杂所述衬底以在所述衬底中形成分别与所述第一栅电极和所述第二栅电极邻接的一对第一源极/漏极区域和一对第二源极/漏极区域；

在所述衬底的所述前侧上形成互连结构，所述互连结构将所述第二源极/漏极区域和所述第二栅电极电耦合在一起；

在所述衬底的与所述前侧相对的后侧上形成第一阱和第二阱，所述第一阱和所述第二阱分别与所述第一栅电极和所述第二栅电极对准，其中，所述第一阱和所述第二阱暴露所述衬底；以及

沉积感测层，所述感测层衬里所述第一阱和所述第二阱中的衬底，

其中，所述第一栅电极和所述第一源极/漏极区域部分地限定离子敏感场效应晶体管(ISFET)，其中，所述第二栅电极和所述第二源极/漏极区域部分地限定参考电压场效应晶体管(VRFET)。