| 主权项 |
1.一种非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,适用于水溶液之氢离子检测,上述装置包括下列元件:半导体基底;闸极氧化层,位于上述半导体基底上;非晶形碳氢薄膜,位于上述闸极氧化层上,形成非晶形碳氢闸极;源极∕汲极区,位于上述非晶形碳氢闸极两侧之上述半导体基底中;金属导线,位于上述源极∕汲极区上;以及密封层,覆盖上述金属导线,并露出上述非晶形碳氢薄膜。2.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述电晶体之通道长度约为50m ,通道宽度约为1000m,宽长比率为20。3.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述半导体基底之电性为p型。4.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述半导体基底之电阻系数约为8-12cm。5.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述半导体基底之晶向为(1,0,0)。6.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述闸极氧化层之厚度约为1000埃。7.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述金属导线之材转为金属铝。8.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述密封层之材质为环氧树脂。9.如申请专利范围第1项所述之非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体,其中上述源极∕汲极区之电性为n型。10.一种非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,适用于水溶液之氢离子检测,上述制造方法包括下列步骤:提供半导体基底,其上具有一闸极范围,并有源极∕汲极区形成于上述闸极范围两侧之上述半导体基底中;以及于上述闸极范围中形成一非晶形碳氢薄膜,以形成离子感测场效电晶体;其中上述非晶形碳氢薄膜,系以一电浆辅助-低压化学沈积法(PE-LPCVD)所形成。11.如申请专利范围第10项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,其中形成上述非晶碳氢薄膜之步骤包括:将压力设定于10-6托耳(torr)以下,设定上述基板之温度在140℃至160℃之间;通入甲烷及氢之混合气体,流量控制于6-10 SCCM,并将压力控制于0.08至0.1托耳之间;以及将顺向功率调整在145至160瓦之间,反向功率调整至最小,即可得到一非晶形碳氢薄膜。12.如申请专利范围第10项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,更包括:于上述半导体基底中形成虚拟闸极,以界定上述电晶体之闸极范围;于上述虚拟闸极两侧之上述半导体基底中形成源极∕汲极区;去除上述虚拟闸极;以及于上述闸极范围中形成一闸极氧化层。13.如申请专利范围第10项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,其中于上述半导体基底中形成虚拟闸极,以界定上述电晶体之闸极范围之步骤,更包括下列步骤:将上述半导体基底清洗;于上述半导体基底上形成垫氧化层;以及去除部分上述垫氧化层,形成虚拟闸极,以界定上述电晶体之闸极范围。14.如申请专利范围第10项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,其中于上述虚拟闸极两侧之上述半导体基底中形成源极∕汲极区之步骤,更包括下列步骤:以上述虚拟闸极为罩幕,对上述半导体基底进行离子植入,以形成源极∕汲极区。15.如申请专利范围第11项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,其中上述甲烷及氢之混合气体的混合比例为30:70。16.如申请专利范围第11项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,其中上述基板之温度为150℃。17.如申请专利范围第11项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法.其中上述甲烷及氢之混合气体之流量控制于8 SCCM。18.如申请专利范围第11项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,其中甲烷及氢之混合气体之压力控制于0.09托耳。19.如申请专利范围第11项所述之非晶形碳氢离子感测场效电晶体之制造方法,其中上述顺向功率调整于150瓦。20.一种测量以非晶形碳氢为感测膜之ISFET之温度参数的方法,包括下列步骤:(a1)让该非晶碳氢感测膜与一缓冲溶液接触;(a2)在一固定温度下,改变该缓冲溶液之pH値,并以一电流∕电压量测装置测量并记录该非晶形碳氢ISFET的源∕汲极电流对闸极电压之曲线;(a3)利用该源∕汲极电流对闸极电压之曲线,取一固定电流以求出在该固定温度下ISFET元件之感测度;以及(a4)改变该缓冲溶液之温度,重复步骤(a1)至步骤(a3),以求出在各温度下之感测度。21.如申请专利范围第20项所述之方法,其中,该感测度系为在固定温度下,每增加单位pH値所造成的闸极电压增量。22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中,该温度之控制系由一温度控制器控制一加热器以完成。23.如申请专利范围第22项所述之方法,其中,该温度范围约在5℃-55℃之间。24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中,该缓冲溶液之pH値范围为1到10。25.一种测量以非晶形碳氢为感测膜之ISFET之温度参数的装置,包括:一ISFET,形成于一半导体基板中,且于该半导体基板内系形成有一对互为相隔之源极与汲极,以及一以非晶形碳氢形成之感测膜,系绝缘的设置于该半导体基板之表面;一缓冲溶液,用以与该非晶形碳氢感测膜接触;一光隔绝容器,用以隔绝光线并承载所需之设备;一加热器,用以对该缓冲溶液进行加热;一温度控制器,连接于该加热器;一测试固定器,连接于该ISFET之该源极与该汲极;以及一电流∕电压量测装置,连接于该测试固定器。26.如申请专利范围第25项所述之装置,其中,更包括一参考电极,其一端与该缓冲溶液接触,另一端则与该测试固定器相连。27.如申请专利范围第26项所述之装置,其中,更包括一温度计,其一端与该缓冲溶液接触,另一端则与该温度控制器相连。28.如申请专利范围第25项所述之装置,其中,该ISFET之非晶形碳氢感测膜,系透过一氧化矽层而绝缘的设置于该半导体基板之表面。29.如申请专利范围第25项所述之装置,其中,该测试固定器系经由一铝接触层及金属接线而与该ISFET之源∕汲极相连。30.如申请专利范围第25项所述之装置,其中,该温度控制器系为PID温度控制器。31.一种具有非晶形碳氢感测膜之ISFET的迟滞量的量测方法,包括下列步骤:(a1)利用一恒压恒流电路固定该具有非晶形碳氢感测膜之ISFET之汲∕源电流与汲∕源电压;(a2)让该非晶形碳氢感测膜与一缓冲溶液接触;(a3)以一电压一时间记录器记录该具有非晶形碳氢感测膜之ISFET的闸∕源极输出电压;以及(a4)改变该缓冲溶液之pH値,分别重复步骤(a2)-(a3),以量出该具有非晶形碳氢感测膜之ISFET之迟滞量。32.如申请专利范围第31项所述之方法,其中,该迟滞量系为同一pH値下,最初与最末量测点之闸∕源极输出电压之变化量。33.如申请专利范围第31项所述之方法,其中,该汲源电流系固定在50A,且该汲源电压系固定在0.2V。34.如申请专利范围第31项所述之方法,其中,在步骤(a2)之前更包括将该具有非晶形碳氢感测膜之ISFET放于一基准溶液中以保持稳定。35.如申请专利范围第31项所述之方法,其中,该缓冲溶液之pH値改变顺序系为pH6→pH2→pH6→pH10→pH6。36.如申请专利范围第35项所述之方法,其中,该缓冲溶液之各pH値系持续固定1分钟。37.一种具有非晶形碳氢感测膜之ISFET的时漂量的量测方法,包括下列步骤:(b1)利用一恒压恒流电路固定该具有非晶形碳氢感测膜之ISFET之汲∕源电流与汲∕源电压;(b2)让该非晶形碳氢感测膜与一缓冲溶液接触;以及(b3)在一段时间之内,以一电压一时间记录器记录该具有非晶形碳氢感测膜之ISFET的闸∕源极输出电压,以量测得该具有非晶形碳氢感测膜之时漂量。38.如申请专利范围第37项所述之方法,其中,更包括改变该缓冲液之pH値,以求出在各pH値下之具有非晶形碳氢感测膜之时漂量。39.如申请专利范围第38项所述之方法,其中,该时漂量系为单位时间内闸∕源极输出电压之改变量。40.如申请专利范围第37项所述之方法,其中,该汲源电流系固定在50A,且该汲源电压系固定在0.2V。41.如申请专利范围第37项所述之方法,其中,在步骤(b2)之前更包括将具有非晶形碳氢感测膜之ISFET放置于一基准溶液中以保持稳定。42.如申请专利范围第37项所述之方法,其中,量测该具有非晶形碳氢感测膜之ISFET的闸∕源极输出电压的时间维持12小时以上。43.一种量测具有非晶形氢感测膜之ISFET的迟滞与时漂量的装置,包括:一ISFET,形成于一半导体基板中,且于该半导体基板内系形成有一对互为相隔之源极与汲极,以及一以非晶形碳氢形成之感测膜,系绝缘的设置于该半导体基板之表面;一缓冲溶液,用以与该非晶形碳氢感测膜接触;一光隔绝容器,用以隔绝光线并承载所需之设备;一加热器,用以对该缓冲溶液进行加热;一恒压恒流电路,连接于该ISFET之该源极与该汲极;一电流∕电压量测装置,连接于该恒压恒流电路;以及一电压一时间记录器,连接于该恒压恒流电路。44.如申请专利范围第43项所述之装置,其中,更包括一参考电极,其中一端与该缓冲溶液接触,另一端则与该恒压恒流电路相连。45.如申请专利范围第44项所述之装置,其中,更包括一温度计,其一端与该缓冲溶液接触,另一端则与该温度控制器相连。46.如申请专利范围第45项所述之装置,其中,该温度控制器系将缓冲液之温度控制在25℃。47.如申请专利范围第46项所述之装置,其中,该恒压恒流电路系为一负回授电路。48.如申请专利范围第47项所述之装置,其中,该电流∕电压量测装置系为一数位式三用电表。49.如申请专利范围第48项所述之装置,其中,该恒压恒流电路系经由一金属铝接触层及金属接线而与该ISFET之源∕汲极相连。图式简单说明:第1a图至第1c图系显示依据本发明之非晶形碳氢闸极酸硷ISFET之制造方法的步骤示意图。第2图系显示非晶形碳氢∕二氧化矽双层闸极离子感测场效电晶体元件。第3图系显示本发明之测量以非晶形碳氢为感测膜之ISFET之温度参数的装置之系统架构图。第4图于本发明第二实施例中所使用之非晶矽碳氢IESFT之元件结构剖面图。第5图系显示本发明之非晶形碳氢ISFET操作在25℃时所量测得之源∕汲极电流对闸极电压之关系曲线图。第6图系显示本发明之非晶形碳氢ISFET操作在25℃时所量测得之闸极电压与pH値之关系图。第7图系显示本发明之非晶形碳氢ISFET感测度与温度之关系图。第8图系显示依据本发明量测具有非晶形碳氢感测膜之ISFET的迟滞与时漂量的装置之系统架构图。第9图系显示于量测具有非晶形氢感测膜之ISFET的迟滞与时漂量的装置中所使用之恒压恒流电路图;第10图,表示本发明之非晶形碳氢闸极酸硷ISFET于pH回路在pH6-2-6-10-6之迟滞宽度与不同回路时间之曲线。第11图系显示于本实施例中利用具有非晶形碳氢感测膜之ISFET元件在不同pH値下所测得的时漂値曲线。 |
