专利名称：感应栅型非晶态金属氧化物tft气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体敏感器件，特别是涉及一种高效的低成本大尺寸可集成的非晶态金属氧化物半导体的气体传感器。
背景技术：
随着社会生活与工业技术的不断发展，气体敏感器在监控有毒有害气体、工业废气、大气污染和提高食品与人居环境环保水平上有着越来越重要的作用。主要的应用例子有对大气中nox、sox、co2等有害气体的监控；对生活生产中CO的监控；对乙醇、甲醇的检测；对汽车尾气的检测等。 自上世纪60年代以来，金属氧化物半导体气体传感器就以较高的灵敏度、响应迅速等优点占据气体传感器的主要市场。最初的气体传感器主要采用Sn02、ZnO为气敏材料，近些年又研究开发了一些新型材料，除了少量单一金属氧化物材料，如W03、ln203、Ti02、Al2O3等外，开发的热点主要集中在复合金属氧化物和混合物金属氧化物如表I所示。表I各类检测气体对应的金属氧化物敏感材料
权利要求
1.一种感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，包括 衬底； 源漏电极，形成在所述衬底上； TFT导电薄膜，形成在所述衬底以及所述信号检测电极上； 栅绝缘介质层，形成在所述衬底以及所述TFT导电薄膜上； 顶栅电极，形成在所述栅绝缘介质层上； 其特征在于， 所述TFT导电薄膜包括非晶态氧化物半导体，以及所述顶栅电极包括气敏金属氧化物半导体。
2.一种感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，包括 衬底； 背栅电极，形成在所述衬底上； 栅绝缘介质层，形成在所述衬底以及所述背栅电极上； TFT导电薄膜，形成在所述栅绝缘介质层上； 源漏电极，形成在所述衬底以及所述TFT导电薄膜上； 顶栅隔离层，形成在所述TFT导电薄膜以及所述源漏电极上； 顶栅电极，形成在所述顶栅隔离层上； 其特征在于， 所述TFT导电薄膜包括非晶态氧化物半导体，以及所述顶栅电极包括气敏金属氧化物半导体。
3.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述非晶态氧化物半导体包括掺In的ZnO基半导体，所述掺In的ZnO基半导体包括InGaZnO、InZnO、Hf InZnO、TalnZnO、ZrlnZnO、YInZnO、AllnZnO、SnInZnO0
4.如权利要求3所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述掺In的ZnO基半导体中[In]/([In] +[第三金属])的原子计数比为35 % 80 %，[Zn]/([In]+ [Zn])的原子计数比为40% 85%。
5.如权利要求4所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，各元素原子计数比为[In][第三金属]:[Zn]
= I I I I或者I : I : I : 2或者2:2:2:1 或者 I : I : I : 4。
6.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述非晶态氧化物半导体包括ln203、ZT0、IT0、ZnO、Sn0x。
7.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述非晶态氧化物半导体厚度为I至lOOOOnm。
8.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述衬底包括表面为绝缘层的硅片、玻璃、石英、塑料或背部镂空的硅片基底。
9.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述源漏电极和/或所述背栅电极的材料包括Mo、Pt、Al、Ti、Co、Au、Cu、多晶硅、TiN、TaN及其组
10.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述栅绝缘介质层和/或所述顶栅隔离层的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、高k材料及其组合。
11.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述气敏金属氧化物半导体为所述非晶态氧化物半导体。
12.如权利要求I或2所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述气敏金属氧化物半导体为多晶态、单晶态、微晶态或颗粒状的混合物。
13.如权利要求12所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述混合物为一元金属氧化物和/或二元金属氧化物组成的混合物。
14.如权利要求13所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述一元金属氧化物包括 SnOx (X = I 2) > ZnO>Fe2O3> La2O3> In2O3> Al2O3> WO3>MoO3> TiO2> V2O5> Co3O4>Ga203、Cu0、Ni0 及其组合。
15.如权利要求13所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述二元金属氧化物包括通式为ABO3和A2BO4的二元金属氧化物，其中所述通式中A金属选自Y、La、Zn、Cd、Co、Mg及其组合，B金属选自Fe、Sn、Ti、In及其组合。
16.如权利要求13至15任一项所述的感应栅型非晶态金属氧化物TFT气体传感器，其中，所述气敏金属氧化物半导体还含有掺杂金属，所述掺杂金属包括Ag、Au、Pb、Pt及其组
全文摘要
本发明提供了一种感应栅型TFT气体传感器，包括衬底；源漏电极，形成在所述衬底上；TFT导电薄膜，形成在所述衬底以及所述信号检测电极上；栅绝缘介质层，形成在所述衬底以及所述TFT导电薄膜上；顶栅电极，形成在所述栅绝缘介质层上；其特征在于，所述TFT导电薄膜包括非晶态氧化物半导体，以及所述顶栅电极包括气敏金属氧化物半导体。依照本发明的气体传感器，由于采用了非晶态半导体作为TFT导电薄膜且使用了气敏金属氧化物半导体层作为顶部栅电极，结合非晶态氧化物TFT的优异均匀导电特性与高敏感金属氧化物的气体吸附与反应特性的各自优点，可以对环境气体实行高敏度监控并实现在线有源放大信号变化，由此形成高灵敏大面积低成本单片集成的气体传感器。
文档编号G01N27/04GK102778481SQ20111011765
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者殷华湘, 陈大鹏 申请人:中国科学院微电子研究所