半导体器件及其选择性加热的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及半导体领域，更具体地，涉及半导体器件及其选择性加热。
【背景技术】
[0002]在半导体器件中，在将足够的电压或偏压施加给器件的栅极时，电流流过介于源极区域和漏极区域之间的沟道区域。当电流流过沟道区域时，器件通常被视为处于“导通”状态，并且当电流未流过沟道区域时，器件通常被视为处于“截止”状态。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件，包括:离子感测器件，包括:有源区域，包括源极、漏极以及位于源极和漏极之间的沟道；离子感测膜，位于沟道上方；和离子感测区域，位于离子感测膜上方；以及加热元件，接近离子感测器件。
[0004]该半导体器件包括:热传感器，接近离子感测器件和加热元件中的至少一个。
[0005]该半导体器件包括导线，导线连接至加热元件并且被配置为将电流施加给加热元件。
[0006]该半导体器件离子感测器件包括位于沟道下方的栅极。
[0007]其中，离子感测器件包括离子感测场效应晶体管、纳米线或M0SFET。
[0008]其中，加热元件包括电阻器。
[0009]其中，加热元件包括金属和多晶硅中的至少一种。
[0010]其中，离子感测区域包括生物溶液。
[0011]其中，离子感测区域的立方体尺寸介于约0.5μ??3至约1.5μ??3之间。
[0012]离子感测膜包括HfO2、Ta2O5和S12中的至少一种。
[0013]此外，还提供了一种形成半导体器件的方法，包括:形成离子感测器件；以及形成接近离子感测器件的加热元件。
[0014]该方法包括:在介电层上方形成导电层，其中，离子感测器件位于介电层内；以及图案化导电层以形成加热元件。
[0015]该方法包括:在介电层内形成加热元件，其中，离子感测器件位于介电层内。
[0016]该方法包括:在介电层中形成第一开口 ；在第一开口内形成离子感测器件的离子感测膜；在离子感测膜和加热元件上方形成钝化层；在离子感测膜上方的钝化层中形成第二开口 ；以及在第二开口内形成离子感测器件的离子感测区域。
[0017]此外，还提供了一种阵列，包括:第一离子感测器件；第一加热元件，接近第一离子感测器件；第二离子感测器件；以及第二加热元件，接近第二离子感测器件。
[0018]其中，第一离子感测器件包括:第一有源区域，包括第一源极、第一漏极以及位于第一源极和第一漏极之间的第一沟道；第一离子感测膜，位于第一沟道上方；以及第一离子感测区域，位于第一离子感测膜上方。
[0019]其中，第二离子感测器件包括:第二有源区域，包括第二源极、第二漏极以及位于第二源极和第二漏极之间的第二沟道；第二离子感测膜，位于第二沟道上方；以及第二离子感测区域，位于第二离子感测膜上方。
[0020]其中，第一加热元件和第二加热元件中的至少一个包括电阻器。
[0021]该阵列包括位于第一离子感测器件和第二离子感测器件之间的热传感器。
[0022]其中，热传感器被配置为导致以下情况中的至少一种:第一电流在第一时间流过第一加热元件，从而升高第一离子感测器件的第一温度；第二电流在第二时间流过第一加热元件，从而升高第一离子感测器件的第二温度；以及第三电流在第三时间流过第一加热元件，从而升高第一离子感测器件的第三温度。
【附图说明】
[0023]根据结合参考附图所进行的以下详细描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该理解，附图的元件和/或结构未按比例绘出。因此，为了讨论清楚，各个部件的尺寸可以被任意地增大和/或减小。
[0024]图1是示出根据一些实施例形成包括离子感测器件和加热元件的半导体器件的方法的流程图。
[0025]图2是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0026]图3是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0027]图4是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0028]图5是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0029]图6是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0030]图7是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0031]图8是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0032]图9是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0033]图10是根据一些实施例的半导体器件的示意图。
[0034]图11是根据一些实施例的阵列的示意图。
[0035]图12是根据一些实施例的阵列的示意图。
【具体实施方式】
[0036]现在参考附图描述要求保护的主题，其中在通篇描述中，相同的参考标号通常用于表示相同的元件。在接下来的描述中，为了说明的目的，阐述多个具体细节以提供对要求保护主题的理解。但是，很明显，在没有这类具体细节的情况下也可以实践要求保护的主题。在其他实例中，为帮助描述要求保护的主题，以框图形式示出了结构和器件。
[0037]如本文所提供的，半导体器件包括有源区域和接近有源区域的加热元件，该半导体器件用于不同的目的，诸如用于感测生物材料。在一些实施例中，有源区域包括源极、漏极和介于源极和漏极之间的沟道。在一些实施例中，离子感测膜位于沟道上方。在一些实施例中，离子感测区域位于离子感测膜的上方。在一些实施例中，离子感测区域包含液体。在一些实施例中，响应于施加的电流或流过加热元件的电流，加热元件改变离子感测区域中的温度。在一些实施例中，加热元件包括电阻器。在一些实施例中，半导体器件保持离子感测区域中的第一温度。在一些实施例中，半导体器件保持离子感测区域中的第二温度。在一些实施例中，半导体器件从离子感测区域中的第一温度转换至离子感测区域中的第二温度。在一些实施例中，半导体器件保持离子感测区域中的第三温度。在一些实施例中，半导体器件从离子沟道区域中的第二温度转变至离子沟道区域中的第三温度。在一些实施例中，半导体器件从离子沟道区域中的第三温度转变至离子沟道区域中的第一温度。在一些实施例中，第一温度介于约90°C至约100°C之间。在一些实施例中，第二温度介于约20°C至约70°C之间。在一些实施例中，第三温度介于约65°C至约80°C之间。在一些实施例中，半导体器件包括测量局部温度的热传感器(thermal sensor)。在一些实施例中，热传感器接近离子感测区域和有源区域中的至少一个以测量其温度。在一些实施例中，热传感器传输信号至加热元件以影响第一温度、第二温度和第三温度中至少一种之间的转换。离子感测区域或离子感测膜中的至少一个通常用作包括源极、漏极和沟道的晶体管的栅极，从而根据离子感测区域中的材料或组分，电流流过或不流过源极和漏极之间的沟道。在一些实施例中，半导体器件被配置为感测离子，诸如离子感测区域中的缓冲液内。在一些实施例中，配置半导体器件以感测束缚(bound)或连接至分子或生物分子(诸如DNA碱基对)的电荷，诸如分子或生物分子位于离子感测区域中的缓冲液内。离子感测区域和有源区域中的至少一个的温度也会影响晶体管的操作。此外，加热元件的选择性激活作为通过热传感器所检测的温度的函数，促进了半导体器件的期望操作，诸如用作生物传感器。
[0038]本发明提供了半导体器件的一种或多种布置。在一些实施例中，在形成半导体器件的有源区域之后，形成半导体器件的加热元件。在一些实施例中，在有源区域的形成过程中，形成加热元件。
[0039]图1示出了形成具有离子感测器件234和加热元件222的半导体器件200的方法100