一种氢离子感测膜–二氧化锡薄膜组成多层结构之场效型离子感测元件之方法及其装置

摘要

本发明系以热蒸镀法，或射频溅镀法，制作一种氢离子感测膜-二氧化锡薄膜组成多层结构之场效型离子感测元件之方法及装置。此种以二氧化锡作为氢离子感测膜之多层感测元件结构，系以二氧化锡/二氧化矽多层结构感测元件，和二氧化锡/氮化矽/氧化矽多层结构感测元件，拥有极佳之特性。例如:在氢离子浓度pH2至 pH1O量测范围内，此种感测元件之感测度接近奈恩思特响应，在56~58mV/pH范围内、高感测线性度、长时间稳定度之低漂移特性、小于0.1秒之反应速率，及在适当之工作电流下，元件之温度系数可以降低至零等特点。此外，以此种制程方法亦具有制程系统设备简单、价格低廉、可大量制作等优点，亦可以制作出价格低廉之可抛式感测元件。所以，本发明在场效型离子感测电晶体中，具有极高之可行性。

主权项

1.一种氢离子感测膜-二氧化锡薄膜组成多层结构之场效型离子感测元件之方法,其特征系在P型基板上,制作无金属闸极之金氧半场效电晶体,之后利用热蒸镀法或射频溅镀法备制二氧化锡薄膜于闸极绝缘层之上,以组成多层结构之场效型离子感测元件,而能感测氢离子浓度者;其中二氧化锡薄膜在以热蒸镀法或射频溅镀法制作时,基板温度可由室温至摄氏200度加以制作,而二氧化锡薄膜可以氮气、氧气或氩气各别气体来完成退火。2.一种氢离子感测膜-二氧化锡薄膜组成多层结构之场效型离子感测元件之装置,其中多层结构之场效型离子感测元件之结构可由二氧化锡/二氧化矽多层结构感测元件所组成,而二氧化矽及氮化矽之厚度约150-200奈米,而能完成一种特性优良之氢离子感测膜-二氧化锡多层结构之场效型离子感测元件之装置。图式简单说明:第一图本发明之元件结构俯视图第二图二氧化锡薄膜多层结构之场效型离子感测电晶体结构图第三图二氧化锡/二氧化矽闸极感测元件电流-电压曲线图a....参考电极电压1V b....pH 2c....pH 4 d....pH 6e....pH 8 f....pH 10第四图三种感测元件特性比较图a...氮化矽膜元件感测度:47mV/pHb...二氧化锡膜元件感测度:58mV/pHc...二氧化矽膜元件感测度:36mV/pH第五图二氧化锡/二氧化矽闸极感测元件温度特性量测图a...温度(25℃) b...温度(55℃)c...移动率主宰 d...低温度系数区e...临界电压主宰第六图二氧化锡/二氧化矽闸极感测元件长时间稳定度量测图温度25.3℃第七图二氧化锡/二氧化矽闸极感测元件反应速率量测图