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原文传递敏感场效应器件及其制造方法

专利名称：	敏感场效应器件及其制造方法
摘要：	本发明涉及敏感场效应器件(100)，包括：半导体沟道(110)；连接到所述半导体沟道(110)的源电极(120)；漏电极(130)，该漏电极连接到所述半导体沟道(110)，使得所述半导体沟道(110)置于所述源电极(120)与所述漏电极(130)之间；栅电极(140)；以及置于所述栅电极(140)与所述半导体沟道(110)之间的介电层(150)，其特征在于，所述半导体沟道(110)是层状的且由非晶氧化物制成，并且其中所述传感器装置(170、171、172、173、174、175、175)被配置成基于能够改变它们的电力状态的感测事件来改变所述栅电极(140)与所述源电极(120)之间的电压。本发明还涉及传感器和用于制造所述场效应器件(100)的方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	意大利;IT
申请人：	博洛尼亚大学阿尔玛母校研究室
发明人：	罗德里戈·费劳·德派瓦·马丁斯;佩德罗·米格尔·坎迪多·巴尔基尼亚;埃尔薇拉·玛丽亚·科雷亚·福尔图纳托;托比亚斯·克拉梅尔;比阿特丽斯·弗拉博尼
专利状态：	有效
申请日期：	2017-03-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201780070167.7
公开号：	CN110073207A
代理机构：	成都超凡明远知识产权代理有限公司
代理人：	魏彦;洪玉姬
分类号：	G01N27/414(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	意大利博洛尼亚
主权项：	1.一种敏感场效应器件(100)，包括：半导体沟道(110)，源电极(120)，所述源电极连接到所述半导体沟道(110)，漏电极(130)，所述漏电极连接到所述半导体沟道(110)，使得所述半导体沟道(110)置于所述源电极(120)与所述漏电极(130)之间，栅电极(140)，以及介电层(150)，所述介电层置于所述栅电极(140)与所述半导体沟道(110)之间，其特征在于，所述半导体沟道(110)是层状的并且由非晶氧化物制成，并且其中，所述传感器装置(170、171、172、173、174、175、175)被配置成基于能够改变它们的电力状态的感测事件来改变所述栅电极(140)与所述源电极(120)之间的电压。 2.根据权利要求1所述的器件(100)，其特征在于，所述非晶氧化物是高迁移率的非晶氧化物类型，并且所述非晶氧化物选自包括下述的组：铟镓锌氧化物(IGZO)和/或铟铪锌氧化物(IHZO)和/或锌锡氧化物(ZTO)和/或镓锌锡氧化物(GZTO)。 3.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述感测装置包括电容器(171)，所述电容器连接到所述栅电极(140)和所述源电极(120)。 4.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述感测装置包括：介电层(150)，所述介电层被布置成能暴露于电离辐射，诸如X射线等，所述介电层自身又包括至少一个主层，所述主层由具有至少一种正离子元素的至少一种材料制成，所述正离子元素具有的原子序数被选择以增加对待被感测的入射的所述电离辐射的吸收。 5.根据权利要求4所述的器件(100)，其特征在于，所述介电层(150)的所述至少一种材料具有高的原子序数Z，所述原子序数Z大于36(Z>36)。 6.根据权利要求4或5中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述介电层(150)的所述至少一个主层由氧化钇(Y2O3)和/或氧化锆(ZrO2)和/或氧化铪(HfO2)和/或五氧化二钽(Ta2O5)和/或氧化铋(Bi2O3)制成。 7.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述感测装置包括用于检测电磁辐射的光电二极管(170)，所述光电二极管连接到所述栅电极(140)和所述源电极(120)。 8.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述感测装置包括与压电传感器(173)串联连接的整流二极管(172)，所述感测装置与所述栅电极(140)和所述源电极(120)并联连接。 9.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述感测装置包括能够感测环境温度的热电传感器(174)，所述热电传感器(174)连接到所述栅电极(140)和所述源电极(120)。 10.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述感测装置包括化学传感器(175)，所述化学传感器连接到所述栅电极(140)和所述源电极(120)。 11.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述介电层(150)与所述源电极(120)和所述漏电极(130)电接触。 12.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述介电层具有大于或等于150nm的厚度。 13.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述介电层(150)是多层的，包括一个或多个绝缘层，所述绝缘层具有的原子序数小于所述主层的原子序数。 14.根据权利要求13所述的器件(100)，其特征在于，所述介电层(150)的所述一个或多个绝缘层由二氧化硅(SiO2)和/或氧化铝(Al2O3)制成。 15.根据权利要求13或14中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述介电层(150)包括：具有较小原子序数的原子的所述绝缘层与所述主层的组合，所述组合重复二至十次，以及具有较小原子序数的原子的所述绝缘层的顶层。 16.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述器件包括至少一个基板(160)，所述栅电极(140)和所述介电层(150)沉积在所述基板上。 17.根据权利要求16所述的器件(100)，其特征在于，所述至少一个基板(160)是柔性的。 18.根据权利要求16或17中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述至少一个基板(160)由聚萘二甲酸乙二醇酯制成。 19.根据前述权利要求中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述栅电极(140)、源电极(120)和漏电极(130)由下述制成：导电材料，诸如钼(Mo)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)和/或银(Ag)；和/或导电氧化物，诸如掺镓的锌氧化物(GZO)或铟锌氧化物(IZO)；和/或导电聚合物，诸如聚对苯乙烯磺酸。 20.一种检测传感器，包括：基板(160)，以及布置在所述基板(160)上的多个根据前述权利要求中任一项所述的敏感场效应器件(100)，所述电离敏感场效应器件(100)与至少另一敏感场效应器件(100)连接。 21.根据权利要求20所述的传感器，其特征在于，所述基板是柔性的，并且所述基板优选地由聚萘二甲酸乙二醇酯制成。 22.根据权利要求20或21中任一项所述的传感器，其特征在于，所述场效应器件(100)被布置成阵列或矩阵。 23.根据权利要求20至22中任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括至少一个RFID发射器(400)，所述RFID发射器具有连接到相关场效应器件(100)的源电极(120)和栅电极(140)的一对电极，所述RFID发射器被配置成能连接到RFID接收器(RFID-R)。 24.根据权利要求23所述的传感器，其特征在于，所述RFID发射器(400)包括RFID芯片(401)和天线(402)。 25.根据权利要求23或24中任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括多个RFID发射器(400)，每个RFID发射器可操作地连接到相关场效应器件(100)。 26.一种用于制造根据权利要求1至19中任一项所述的场效应器件(100)的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤： (A)在所述柔性基板(160)上沉积所述栅电极(140)，并且对所述栅电极(140)实施光刻和蚀刻工艺或剥离工艺； (B)沉积所述介电层(150)并且对所述介电层(150)实施光刻和蚀刻工艺或剥离工艺； (C)沉积所述半导体沟道(110)，并且对所述半导体沟道(110)实施光刻和蚀刻工艺或剥离工艺； (D)对所述半导体沟道(110)实施光刻工艺，并且沉积所述源电极(120)和所述漏电极(130)；以及 (E)通过剥离工艺对所述源电极(120)和所述漏电极(130)进行图案化。 27.根据权利要求26所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(B)通过从包含所述介电质(150)的所述绝缘层的所述绝缘材料和所述介电质的所述主层的所述材料的两种单独的靶材并行执行RF溅射来实施，和/或经由基于包含所述介电质(150)的所述绝缘层的所述材料和所述介电质的所述主层的所述材料的溶液的工艺来实施，以便通过依次沉积下述来创建多层结构的所述介电层(150)：仅一绝缘层诸如二氧化硅(SiO2)和/或氧化铝(Al2O3)的沉积；以及绝缘材料诸如二氧化硅(SiO2)和/或氧化铝(Al2O3)与所述介电质(150)的所述主层的所述材料的共沉积。
所属类别：	发明专利