时，在栅极电介质40下方的ρ-区50的表面部分的 导电性反转而形成η-型沟道。于是来自η+-区60的电子能够通过沟道，进入η-层35中， 并且传输到Ρ+-区70 (正电空穴从ρ+-区70注入）上。由此，具有高电阻率的η-层35受 到导电性调制，从而在图2Α中的正极（C)和负极（Ε)之间提供低电阻路径。因此，可以实 现低导通电阻和优异的正向阻断特性，这对各种形式的功率开关是非常有用的。
[0024] 存在对上述实施方案的许多改进（着重于改善开关性能），其中的一些包括于 E.KhoChingTee的报告中，参考文献8〇
[0025] 图2B是图2A中的装置的等效电路图。显示有三个端子C、E和G。该装置还利用 了外部背侧衬底电极。η-型MOSFET将其源极和体端子在（E)处连接在一起，这些反过来通 过体电阻R1连接至横向双极型pnp-晶体管的集电极区（C)。还显示了横向pnp-晶体管的 基极端子如何通过可变电阻R2而连接至MOSFET的漏极，可变电阻R2反映导电性调制。
[0026] 将其基极连接至横向pnp晶体管的集电极的纵向寄生npn-型晶体管包含于图2B 中，从而示出LIGBT含有类似晶闸管的结构。一旦该晶闸管引起闩锁，所述LIGBT装置不再 受栅极电势控制。闩锁的条件是：αηρη+α_多1，其中α_和α_分别是寄生npn晶体管 和pnp晶体管的共基极电流增益。为了减少闩锁的风险，有必要降低两个晶体管中的电流 增益α。因为pnp晶体管承载通路状态压降，所以npn-型晶体管的增益需要通过例如在发 射极区下方增加基极掺杂（降低基极电阻）而进行抑制。
【发明内容】
[0027] 很显然需要一种基于将场效应晶体管与双极结型晶体管结合的半导体装置的混 合形式的改进的传感器装置，参考图3-7。
[0028] 本发明的目的是提供一种高度敏感的集成传感器装置（具有内部放大），该集成 传感器装置能够用于液体中的电荷检测或用于气体混合物中的离子或可极化分子检测。这 是通过如权利要求1中所限定的装置来实现的。
[0029] 本发明提供了一种与纵向双极结型晶体管BJT紧密结合的浮栅M0SFET，其特征在 于：具有非常高的内部放大、高信噪比以及在低供电电压下操作。在优选的实施方案中，该 装置可以通过由世界范围内的半导体晶圆代工厂提供的标准低电压CMOS工艺实现。
[0030] 根据本发明所述的集成传感器包括设置在半导体衬底中的横向金属氧化物半导 体场效应晶体管（M0SFET)和双极结型晶体管（BJT)，其中，M0SFET串联连接至纵向BJT的 基极。将M0SFET设置为连接在半导体衬底表面处，并且BJT的发射极位于所述半导体衬底 表面处。所述M0SFET的漏极漂移区是在半导体衬底内的BJT的基区的一部分，由此使所述 漏极漂移区电连接至BJT的基极。从M0SFET的漏极漂移区到BJT的发射极的距离超过在 所述发射极和作为集电极的任何埋层之间的纵向距离。因此，该装置的击穿电压由纵向BJT 的BVeE。确定。
[0031] 根据本发明的一个实施方案的传感器装置进一步包括通过多个接触/通孔和金 属层电连接到浮置栅电极的离子敏感电极。所述离子敏感电极的表面与参考栅极所附接 至的含离子溶液接触，其中，为了外部装置连接以及信号提取的目的，将电极设置为与第三 区、作为所述BJT的发射极的第四区、作为M0SFET源极的第五区、以及第六区欧姆接触，所 述第三区与作为BJT的集电极的埋层接触，所述第六区提供到所述第三区的欧姆接触。
[0032] 根据优选实施方案的集成传感器装置包括：
[0033] -第一掺杂类型的半导体衬底；
[0034] -第二掺杂类型的第一区，用作用于在所述衬底内的装置的埋层，且位于衬底表面 之下，当在衬底的平面中观察时，所述区构成直角多边形；
[0035] -第一掺杂类型的第二作为BJT的基极和M0SFET的漏极漂移区，从衬底表面延 伸并且垂直延伸进入所述衬底一段距离，从而在所述衬底内与第二掺杂类型埋层接触且与 第二掺杂类型埋层形成半导体结，当在衬底的平面中观察时，所述区构成直角多边形；
[0036] -第二掺杂类型的第三区，其围绕且包覆第一掺杂类型的所述第二区，并且从衬底 表面垂直延伸进入所述衬底一段距离，以形成与第二掺杂类型的埋层的电接触；并且在表 面为所述第三区提供至少一个欧姆接触，当在衬底的平面中观察时，所述区构成直角多边 形；
[0037] -在所述第二区和第三区的所述衬底表面上并且越过所述区的介质膜，在所述介 质膜上形成至少一个矩形导电带形式的栅电极，所述导电带伸展越过在所述第二区和第三 区之间的界面，并且延伸到所述第二区和第三区的部分；在衬底平面中，所述栅电极带沿着 所述第二区和第三区之间的界面延伸。
[0038] -至少一个第四其为第二导电类型的直角多边形形式，从表面延伸并讲入所述 第二区，且在所述第二区的内部作为BJT的发射极，所述第四区在与第二区和第三区之间 的界面平行的水平面上。
[0039] -所述第一导电类型的第五区，其从与矩形栅电极带相邻且略微重叠的所述第三 区的表面延伸并且延伸进入所述第三区，第五区作为M0SFET的源极，第一导电类型的所述 区在位于远离所述第二区和第三区的交接处的一侧的衬底平面中；所述第一导电类型的所 述区与所述矩形栅电极带并列布置，并且略微由所述矩形栅电极带覆盖，当在衬底的平面 中观察时，所述区构成直角多边形。
[0040] -所述第二导电类型的第六其从表面延伸目.延伸讲入第二导电类型的所述第 三区，并且提供到所述第三区的欧姆接触，第二导电类型的所述区在位于远离栅电极带和 第一导电类型的第二区的衬底的平面内。
[0041] -所述第一导电类型的簠土区，其延伸进入所述第二区的部段，从而提供作为 M0SFET的漏极漂移区的低电阻率区，所述第七区在所述第二区中与所述矩形栅电极带相邻 并且与其重叠，所述第七区在与所述矩形栅电极带并列布置且略微由所述矩形栅电极带覆 盖的衬底的平面内，甚虫所述区同时作为M0SFET的漏极漂移区和BJT的基极，从而为基极 电流提供低电阻供应路径。
[0042] 根据一种实施方案，提供一种M0SFET，该M0SFET如上所述地使其漏极共有地连接 至纵向BJT的非本征基极，其中，所述M0SFET是η-型的，而所述BJT是pnp-型的。
[0043] 所述集成传感器在分子水平上具有广泛的应用范围，例如但不限于：医疗诊断装 置、环境和生物过程分析装置和食品加工和化学过程监测装置。
[0044] 然而应用领域不应限于以上列出的应用，这是因为，对本领域技术人员显而易见 的是，所提出的装置在没有离子感测电极的情况下，可以在许多类型的电子电路中用作放 大器。
[0045] 本发明的一个优点是，所述传感器装置可以通过在微电子领域中完善的方法和手 段来制造。因此，制造成本将与对于标准集成电路所预期的制造成本相当。此外，所述设计 仅具有这些特征，使得包括大量的所述M0SFET/BJT装置的传感芯片能够在已经可商业购 买的设备中容易地进行制造。
[0046] 只有在尽可能接近信号源的情况下应用放大，才能获得最大信-噪比输出。在本 发明中这可以自动实现，这是因为第一放大阶段与传感器自身相结合。
[0047] 通过提供制造成本仍然维持在1C制造业的典型低水平的传感芯片，本发明的高 增益和优异的信-噪比特性避免了对在这之前的对昂贵的样品富集的需要。
【附图说明】
[0048] 现在将参考附图详细描述本发明，其中：图1A是描述根据现有技术的具有栅控横 向双极型晶体管的氢离子感测装置的截面视图，而图1B是图1A中的现有技术装置的等效 电路图。
[0049] 图2A是描绘代表性的现有技术的横向绝缘栅极双极晶体管（LIGBT)的侧截面视 图，图2B是图2A中的现有技术装置的等效电路。
[0050] 图3示意性地图示了根据本发明的电子传感器的第一实施方案的结构。
[0051] 图4示意性地图示了根据本发明的电子传感器的第二实施方案的结构。
[0052] 图5示意性地图示了根据本发明的电子传感器的第三实施方案的结构。
[0053] 图6是根据本发明的电子传感器的等效电路示图。
[0054] 图7示意性地图示了根据本发明的电子传感器的部分的结构。
【具体实施方式】
[0055] 浮置栅极结构的功能可以通过以下应用示例来说明，其中，将已知碱基序列的DNA 链固定化在图3中的电解液容器的底部金属表面上达到所希望的表面密度。所述容器连接 至用于程序化地顺序供应四种核苷酸（碱基）A、C、G和