RU2134877C1 - Защита от электростатического разряда датчиков на ионно-селективных полевых транзисторах - Google Patents
Защита от электростатического разряда датчиков на ионно-селективных полевых транзисторах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2134877C1 RU2134877C1 RU96115918A RU96115918A RU2134877C1 RU 2134877 C1 RU2134877 C1 RU 2134877C1 RU 96115918 A RU96115918 A RU 96115918A RU 96115918 A RU96115918 A RU 96115918A RU 2134877 C1 RU2134877 C1 RU 2134877C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- ispt
- ion
- substrate
- esd
- Prior art date
Links
- 230000004224 protection Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 42
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 41
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 52
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 21
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 21
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 8
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
- H10D89/601—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4148—Integrated circuits therefor, e.g. fabricated by CMOS processing
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Использование: производство микросхем, обеспечивающих защиту приборов для избирательного измерения ионов в жидкостях, от электростатических разрядов. Сущность изобретения: представлены способ, устройство и технология изготовления микросхемы, которые обеспечивают защиту от электростатического разряда (ЭСР) для основанного на ионно-селективном полевом транзисторе (ИСПТ) прибора (250), используемого для избирательного измерения ионов в жидкости (299). В соответствии с одним аспектом изобретения схема защиты от ЭСР, сделанная из обычных защитных элементов (201, 202, 206), объединена на том же кремниевом кристалле, на котором сформирован ИСПТ (250), наряду с устройством сопряжения (203), которое находится в контакте с измеряемой жидкостью (299), и которое не открывает путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ (250) и жидкостью (299). В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения в качестве устройства сопряжения между защитной схемой (201, 202 и 206) и образцом жидкости (299) используется структура конденсатора. Следующие аспекты изобретения направлены на способы, предназначение, по существу, для обеспечения зашиты от ЭСР ИСПТ-датчиков, использующих упомянутое выше средство сопряжения (203), например структуру конденсатора, и процессы, предназначенные для изготовления нового устройства сопряжения на кремниевой пластине. Техническим результатом изобретения является обеспечение защиты от электростатического разряда, при одновременном исключении трудностей создания металлического электрода, предназначенного для надежного низкоимпедансного контакта с жидкостью. 7 с. и 12 з.п.ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение касается в общем способов и устройства, предназначенных для (a) изменения ионов в жидкости; (b) защиты таких устройств от воздействия электростатического разряда; и (c) изготовления такого устройства, включающего в себя схему защиты от электростатического разряда, на кремниевой пластине.
Более конкретно изобретение касается способов, устройства и технологии производства микросхем, которые обеспечивают защиту от электростатических разрядов (ЭСР) приборов, основанных на ионо-селективных полевых транзисторах (ИСПТ), используемых для избирательного измерения ионов в жидкости.
В соответствии с одним аспектом изобретения, схема защиты от ЭСР, сделанная из обычных защитных элементов, интегрируется на том же кремниевом кристалле, на котором сформирован ИСПТ, вместе с новым устройством сопряжения. В соответствии с изобретением, новое устройство сопряжения представляет собой структуру, соприкасающуюся с жидкостью, подлежащей измерению, которая не дает возможности прохождения токам утечки постоянного тока между ИСПТ и жидкостью.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения в качестве устройства сопряжения между схемой защиты и образцом жидкости используют структуру конденсатора.
Другие аспекты изобретения направлены на способы, предназначенные непосредственно для обеспечения защиты от ЭСР датчиков на ИСПТ, использующих упоминаемое выше средство сопряжения (например, конденсаторную структуру), и процессов, предназначенных для изготовления нового устройства сопряжения на кремниевой пластине.
Специалистам в данной области техники хорошо известны способы и устройства, предназначенные для измерения ионов в жидкости, использующие ИСПТ. Например, Джонсон в патенте США под номером 4.020.830 и Коннери и др. в патенте США под номером 4.851.104, включенных здесь путем иллюстрации состояния техники, предлагают использовать такое устройство. Такие приборы обычно включают в себя измерительную схему и ИСПТ, погруженный в жидкость, предназначенный для избирательного измерения в ней ионного коэффициента активности.
Вышеупомянутые приборы имеют многочисленные применения, включающие применения в области медицины и биомедицины, где, как известно, используются различные ИСПТ для измерения различных ионных коэффициентов активности, таких, например, как pH (водородный показатель), pK (показатель кислотности) и pNa.
Хотя известны чувствительные к ЭСР (электростатическому разряду) структуры типа полупроводниковых полевых транзисторов (ПТ), до недавнего времени многие полагали, что структуры ИСПТ (ионно-селективные полевые транзисторы) преимущественно нечувствительны к воздействию ЭСР, поскольку (1) ИСПТ не содержат в себе металлизированный электрод затвора (которые обычно непосредственно вовлекается в электростатическое повреждение), и (2) опыт, накопленный в течение времени, показал, что такими приборами могут манипулировать много людей без какого-либо признака электростатического повреждения. Однако исследования электродов ИСПТ показали, что могут происходить большие отклонения приборов после случая ЭСР.
Специалисты в данной области техники знают, что несмотря на то, что делались попытки решить проблему предотвращения повреждения от ЭСР в основанных на ИСПТ датчиках, известные подходы для разрешения этой проблемы содержат присущие им ограничения, в частности, когда датчик изготовлен на кремниевой пластине.
До описания этих ограничений для сравнения с предлагаемым изобретением типом способов и аппаратуры защиты от ЭСР будут представлены примеры состояния существующих устройств, предназначенных для защиты основанных на ИСПТ датчиков от воздействия ЭСР.
Здесь будет наглядно показано, что можно предотвратить повреждение от ЭСР (в соответствии с положениями изобретения) путем использования схемы защиты (внутри узла зонда, основанного на ИСПТ), которая позволяет осуществлять накопленные электрические разряды в исследуемом образце во время прохождения ЭСР, одновременно переводя заряд в исток, сток и подложку ИСПТ.
Этот подход к обеспечению защиты от ЭСР минимизирует поле, образующееся в изолирующей структуре транзистора, путем быстрого выравнивания зарядов на любой стороне изолятора во время явления ЭСР.
В схеме защиты от повреждения, вызываемого ЭСР, предназначенной для осуществления вышеуказанной функции, можно использовать, например, импульсные симметричные стабилитроны, подсоединенные между исследуемой жидкостью и проводниками истока, стока и подложки полевого транзистора, и также подробно описанные ниже со ссылкой на чертеж.
Электрический контакт с исследуемой жидкостью можно обеспечить при использовании электрода счетчика, типа электрода счетчика, описанного в вышеупомянутом патенте США N 4.851.104, упоминавшемся выше путем ссылки.
Другой пример состояния имеющейся аппаратуры, предназначенной для выборочного измерения ионов в жидкости и защиты от явлений ЭСР, предложен Лигтенбергом и др. в патенте США под номером 4.589.970. Патент N 4.589.970 включен здесь путем ссылки в отношении его описания схемы защиты от ЭСР, используемой в основном на ИСПТ датчике.
Схема защиты от ЭСР, предлагаемая в патенте N 4.589.970, содержит в себе по меньшей мере один электрод, подсоединенный через контакт с низким импедансом к подлежащей исследованию жидкости, связанный с ИСПТ с помощью защитного элемента, имеющего низкий импеданс для высоких напряжений и большое сопротивление для низких напряжений.
Включенный в описание патент N 4.589.970 устанавливает, что однонаправленные стабилизаторы, механические переключатели и полевые транзисторы с изолированным затвором с высоким пороговым напряжением можно использовать вместо или параллельно с симметричными стабилитронами, для защиты против явлений ЭСР.
Использование дискретных компонентов, расположенных в блоке зонда, для формирования схемы защиты и (или) интеграция схемы на кремниевой подложке ИСПТ предлагается во включенном в описании патенте N 4.589.970.
Что касается упомянутых выше ограничений, одно препятствие интеграции схемы защиты, описанной во включенном в описание патенте N 4.589.970 (и любые подобные схемы), на кремниевой подложке ИСПТ, представляет собой трудность создания металлического электрода, который обеспечивает надежный низкоимпедансный контакт с жидкостью.
Во включенном в описание изобретения патенте N 4.589.970 предлагается использовать для образования контакта алюминиевые пленки или пленки из поликристаллического кремния; однако, обе пленки подвержены химическому воздействию во многих жидкостях, которые необходимо измерять с помощью ИСПТ.
В качестве альтернативы для контакта можно напылять пленку, состоящую из благородного металла, типа золота или платины. К сожалению, для пленок из золота и платины обычно требуется промежуточный слой, для которого используют материалы типа титана или хрома, для обеспечения хорошего сцепления с подложкой; таким образом, химическая стойкость электрода может подвергаться опасности из-за добавления другого слоя, особенно если в пленке из благородного металла возникают микроотверстия.
Другая проблема, возникающая в контакте металла с низким импедансом, используемом между исследуемой жидкостью (образцом) и схемой защиты, представляет собой пути, открываемые для токов утечки постоянного тока через схему защиты между образцом и стоком и подложкой ИСПТ.
В соответствии с этим, было бы желательно иметь способ и устройство, которые обеспечивают защиту от ЭСР основных на ИСПТ приборов, применяемых для избирательного измерения ионов в жидкости, используя (а) схему защиты от ЭСР, сделанную из обычных защитных элементов, интегрированных на том же кремниевом кристалле, на котором сформирован ИСПТ; и (в) средство сопряжения, находящееся в контакте с подлежащей измерению жидкостью, которое не открывает пути для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и жидкостью.
Кроме того, желательно обеспечить способы изготовления, которые позволили бы вышеупомянутую схему защиты объединить на кремниевой подложке ИСПТ таким образом, который позволяет избегать сложность в создании металлического электрода, который должен служить в качестве надежного низкоимпедансного соприкосновения с жидкостью.
Более того, было бы желательно обеспечить устройство, использующее контактные пленки, которые устойчивы к химическому воздействию многих из жидкостей, подлежащих измерению с помощью ИСПТ, не прибегая к использованию благородных металлов и промежуточных слоев для обеспечения хорошего сцепления пленки с подложкой.
В соответствии с этим, в основу настоящего изобретения положена задача обеспечить способы и устройство, предназначенные для измерения ионов в жидкости, и которые неотъемлемо защищают устройство от воздействия электростатического разряда.
Еще одной задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание технологических приемов, предназначенных для изготовления вышеупомянутого устройства (то есть устройства, предназначенного для измерения ионов в жидкости, объединенного со схемой защиты от электростатических разрядов) на кремниевой подложке.
Более конкретно, в основу изобретения положены задачи обеспечить защиту от электростатических разрядов для основанных на ИСПТ приборов, используемых для избирательного измерения ионов в жидкости.
Кроме того, настоящее изобретение позволяет обеспечить способы и устройство, которые предлагают защиту от ЭСР для основанных на ИСПТ приборов, используемых для избирательного измерения ионов в жидкости, используя (а) схему защиты от ЭСР, собранную из обычных защитных элементов, объединенных на том же кремниевом кристалле, на котором образован ИСПТ; и (в) средство сопряжения, находящееся в контакте с измеряемой жидкостью, которое не открывает пути для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и жидкостью.
Далее, настоящее изобретение позволяет обеспечить технологические приемы изготовления микросхем, которые позволяют осуществлять объединение вышеупомянутой схемы защиты на кремниевой подложке ИСПТ таким образом, который аннулирует трудности в создании металлического электрода, предназначенного для службы в качестве надежного низкоимпедансного контакта с жидкостью.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает основанное на ИСПТ устройство, предназначенное для измерения ионов в жидкости, которое использует неметаллические контактные пленки, устойчивые к химическому воздействию, и которые не требуют использования промежуточных слоев для обеспечения хорошего сцепления пленки с подложкой.
В соответствии с одним аспектом изобретения, схема защиты от ЭСР, собранная из обычных защитных элементов, объединена на том же самом кремниевом кристалле, на котором образован ИСПТ, наряду с новым устройством сопряжения. Новым устройством сопряжения является структура, находящаяся в контакте с измеряемой жидкостью, которая не открывает путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и жидкостью.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, в качестве устройства сопряжения между схемой защиты и образцом жидкости используется конденсаторная структура.
В соответствии с одним особым аспектом изобретения, устройство, предназначенное для выборочного измерения ионов в жидкости, содержит в себе: (а) измерительную схему, включающую в себя химически чувствительный к ионам датчик в форме ионно-селективного полевого транзистора (ИСПТ), сформированного на кремниевой подложке; (b) схему защиты от электростатического разряда (ЭСР), объединенную на подложке; и (c) средство сопряжения, объединенное на подложке, предназначенное для обеспечения устройства сопряжения между схемой защиты и жидкостью, отличающееся тем, что средство сопряжения обеспечивает контакт с жидкостью, не открывая путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и жидкостью.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, средство сопряжения представляет собой конденсаторную структуру, включающую в себя (a) электрод, находящийся в электрическом контакте со схемой защиты; и (b) диэлектрик конденсатора, находящийся в контакте с электродом и подлежащий измерению жидкостью.
Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения (a) вышеупомянутый электрод представляет собой металлическую пленку, демонстрирующую такую характеристику, что ее окись является изолятором (примеры подходящих металлических пленок включают в себя алюминий, сурьму, гафний, ниобий, тантал, вольфрам, иттрий и цирконий); а вышеупомянутый диэлектрик конденсатора представляет собой окись металла, выбранного для использования в качестве электрода. Используемый здесь термин "металлическая пленка" обозначает металлическую пленку, демонстрирующую такую характеристику, что ее окись является изолятором.
Далее, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения защитная схема включает в себя средство, предназначенное для переноса заряда, возникающего в исследуемом образце жидкости в результате явления ЭСР. Средство, предназначенное для переноса заряда (к истоку, стоку и подложке имеющегося в составе датчика ИСПТ), включает в себя: (a) первый симметричный стабилитрон, расположенный между вышеупомянутым средством сопряжения и истоком ИСПТ; (b) второй симметричный стабилитрон, расположенный между средством сопряжения и стоком ИСПТ; и (c) однонаправленный стабилитрон, расположенный между средством сопряжения и подложкой.
Следующие аспекты изобретения направлены на способы, обеспечивающие, по существу, защиту от ЭСР для датчиков на ИСПТ, использующих упоминаемое выше средство сопряжения (например, структуру конденсатора), и технологию, предназначенную для производства нового устройства сопряжения на кремниевой пластине.
В частности, один следующий аспект изобретения направлен на способ, предназначенный для обеспечения защиты от электростатического разряда (ЭСР) ионно-селективного полевого транзистора (ИСПТ), основанного на ионно-селективных электродах, содержащий в себе этапы: (a) формирования схемы ИСПТ на кремниевом кристалле; (b) объединения защитной схемы на кристалле, на котором сформирован ИСПТ; и (c) объединение на кристалле устройства сопряжения между защитной схемой и жидкостью, где устройство сопряжения обеспечивает контакт с жидкостью, не открывая путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и жидкостью.
Предполагаемые еще одним аспектом изобретения процессы изготовления включают в себя процесс, предназначенный для изготовления конденсатора, служащего в качестве устройства сопряжения между измеряемой жидкостью и защитной схемой, включаемой в микросхему ионно-селективного полевого транзистора (ИСПТ), где микросхема ИСПТ используется для измерения ионов в жидкости, и где, кроме того, микросхема включает в себя кремниевую подложку, защитный оксидный слой и по меньшей мере один химический обедненный слой и диффузионную область p+ -типа, предназначенную для подсоединения конденсатора к защитной схеме, содержащие в себе этапы: (a) открывания межслойного перехода в защитном слое оксида и по меньшей мере одном химическом обедненном слое; (b) осаждения методом распыления металлической пленки на микросхему с целью создания нижнего электрода для конденсатора; (c) подсоединения пленки к диффузионной области p+ -типа через межслойный переход; и (d) образования окиси упомянутой металлической пленки с целью образования диэлектрика для конденсатора.
Изобретение характеризует сборочные узлы ИСПТ, встроенные в соответствии с положениями настоящего изобретения, которые при использовании в зонах датчиков подвергаются многократному воздействию ЭСР с уровнями 20000 В при испытании в соответствии со стандартом IEC (Международной электротехнической комиссии) 801-2.
Кроме того, изобретение представляет технологию изготовления микросхем, которая обеспечивает возможность вышеупомянутую защитную схему объединить на кремниевой подложке ИСПТ таким образом, который устраняет трудности в создании металлического электрода, служащего в качестве надежного низкоимпедансного контакта с испытываемым образцом жидкости. Более того, использование предлагаемым изобретением неметаллической контактной пленки устойчиво к химическому воздействию и не требует использования промежуточных слоев для обеспечения хорошего сцепления пленки с подложкой.
Эти и другие решаемые задачи, варианты осуществления и особенности настоящего изобретения и способ их выполнения станут ясными специалистам в данной области техники, а само изобретение будет лучше понятным при прочтении последующего подробного описания совместно с прилагаемыми чертежами.
Фиг. 1 представляет иллюстративную защитную схему внутри узла, основанного на ИСПТ зонда, которая позволяет наращивать заряд в исследуемом образце жидкости во время явления ЭСР, одновременно передавая заряд на исток, сток и подложку ИСПТ.
Фиг. 2 представляет защитную схему, предназначенную для основанного на ИСПТ датчика, которая включает в себя средство сопряжения в форме структуры конденсатора, представляемого в предпочтительном варианте осуществления изобретения типа.
Фиг. 3 представляет структуру примерного конденсатора сопряжения, представляемого одним аспектом изобретения типа, изготавливаемого на кремниевой пластине.
Фиг. 4 представляет пример соответствующего изобретению способа объединения ИСПТ, защитной схемы и средства устройства сопряжения, реализуемого на кремниевой подложке
Как было показано выше, известно, что повреждение от ЭСР можно предотвратить посредством использования защитных схем (в узле основанного на ИСПТ зонда), которая позволяет наращивать заряд в исследуемом образце во время осуществления ЭСР, одновременно перенося заряд в сток, исток и подложку ИСПТ. Такой подход минимизирует поле, создающееся в изоляторной структуре транзистора, путем быстрого выравнивания зарядов на обеих сторонах изолятора во время осуществления ЭСР.
Как было показано выше, известно, что повреждение от ЭСР можно предотвратить посредством использования защитных схем (в узле основанного на ИСПТ зонда), которая позволяет наращивать заряд в исследуемом образце во время осуществления ЭСР, одновременно перенося заряд в сток, исток и подложку ИСПТ. Такой подход минимизирует поле, создающееся в изоляторной структуре транзистора, путем быстрого выравнивания зарядов на обеих сторонах изолятора во время осуществления ЭСР.
Примерная защитная схема (в узле основанного на ИСПТ зонда), которая позволяет наращивать заряд в исследуемом образце во время события ЭСР, одновременно перенося заряд на сток, исток и подложку ИСПТ, показана на фиг. 1 транзистора.
Как показано на фиг. 1, в примерной защитной схеме (которая подобна схеме, раскрытой во включенном в описание патенте N 4.589.970) использованы импульсные симметричные стабилитроны 101-103, соединенные с исследуемой жидкостью 199 и проводниками истока (151), стока (152) и подложки (153) ИСПТ 150. Электрический контакт с исследуемой жидкостью 199 достигается при использовании электрода пересчетного устройства (185), который, как показано выше, может быть сделан в соответствии с технологией патента США под номером 4.851.104, включенного здесь выше путем ссылки.
Работу представленной на фиг. 1 примерной защитной схемы можно кратко изложить следующим образом. В случае появления ЭСР можно ожидать, что заряд будет нарастать в исследуемом образце 199 до достижения напряжения туннельного пробоя р-п-перехода.
Полагая, что значение напряжения симметричного стабилитрона существенно меньше, чем напряжение, требуемое для повреждения прибора, как только это напряжение превышается, в любом направлении заряд будет проводиться между электродом 185 пересчетного устройства и истоком, стоком и подложкой ИСПТ, изображенными на фиг. 1. Поскольку дифференциальное напряжение изолятора ограничено напряжением туннельного пробоя р-п-перехода, изолятор и сам ИСПТ-датчик защищены.
Специалистам в данной области техники понятно, что важно расстояние соединения между точкой соприкосновения с жидкостью через стабилитроны 101-103 до проводников истока, стока и подложки. Поскольку продолжительность события ЭСР составляет порядка 30 нс, при скорости, приблизительно соответствующей скорости света, равной 1 футу (0,305 м) за 1 нс, путь между электродом 185 пересчетного устройства и кремниевыми клеммами должна ограничиваться расстоянием порядка 2,4 дюйма (6,1 • 10-2м). Если это приблизительное расстояние превышено, что для переноса заряда между электродами пересчетного устройства и кремния имеется недостаточно времени, чтобы ограничить поле изолятора 200 В.
Это требование к расстоянию предотвращает возможность размещения стабилитронов снаружи от электрода и служит весьма убедительным фактором в пользу осуществления интеграции либо на кремниевом кристалле, либо в непосредственной близости от него.
Как было показано выше, в патенте США N 4.589.970 Лигтенберга и др. (включенном здесь прежде путем ссылки) описано использование схемы, подобной изображенной на фиг. 1. Включенный здесь патент N 4.589.970 устанавливает также, что вместо симметричных стабилитронов или параллельно с ними можно использовать однонаправленные стабилитроны, конденсаторы, механические переключатели и МОП-транзисторы с высоким пороговым напряжением.
Кроме того, как было показано выше, введенным здесь патентом N 4.589.970 предлагалось также использование дискретных элементов, размещенных в корпусе зонда для образования защитной схемы и (или) объединение схемы на кремниевой подложке ИСПТ.
Как отмечалось в предпосылках создания изобретения, важной проблемой, касающейся объединения описанной во введенном здесь в качестве ссылки патенте N 4.589.970 защитной схемы (и любых подобных схем) на кремниевой подложке ИСПТ, является сложность в создании металлического электрода, который обеспечивает надежный низкоимпедансный контакт с жидкостью.
Во введенном здесь в качестве ссылки патенте N 4.589.970 предлагается использовать алюминиевые или поликремниевые пленки для образования контакта: однако, как отмечалось выше, обе пленки подвержены химическому воздействию во многих из подлежащих измерению с помощью ИСПТ жидкостях.
Альтернативой осаждения пленки, состоящей из благородного металла, предназначенной для контакта, и соответствующих требований в отношении промежуточного слоя, является использование для него таких материалов, как титан или хром, с целью обеспечения хорошего сцепления с подложкой и т.д. (как описывалось выше, наряду с другими проблемами, связанными с использованием контакта из благородных металлов), облегчает задачу отклонения использования в качестве альтернативы благородных металлов.
Вместо этого, в соответствии с одним аспектом изобретения, для обеспечения сопряжения между исследуемой жидкостью и защитной схемой используют средство сопряжения (предпочтительно конденсаторную структуру), сделанное из обычных схемных элементов.
Рассмотрим фиг. 2, которая, как отмечалось выше, изображает защитную схему, включающую в себя предлагаемое изобретением средство сопряжения, объединенное с большинством схемных элементов, подобных описанным со ссылкой на фиг. 1. Оно включает в себя стабилитроны с двухсторонним ограничением 201 и 202, показанные соответственно между средством сопряжения 203 (показанным в виде предпочтительно конденсатора сопряжения, который называется далее сопрягающим конденсатором 203), и истоком 204 и стоком 205; а также однонаправленный стабилитрон 206, показанный расположенным между сопрягающим конденсатором 203 и подложкой (207).
Во время возникновения ЭСР заряд в подлежащей исследованию жидкости (показанной на фиг. 2 позицией 299) накапливается, как описывалось выше в связи с фиг. 1. Сопрягающий конденсатор 203 связывает импульс ЭСР со стабилитронами 201, 202 и 206. Когда напряжения на стабилитронах превысят их напряжения туннельного пробоя р-п-перехода, импульс, в свою очередь, подается на исток, сток и подложку транзистора ИСПТ 250. Поле в области затвора ИСПТ 250 минимизируется.
Основным преимуществом использования конденсатора для обеспечения сопряжения между жидкостью и защитной схемой является то, что отсутствует контактирующий с жидкостью металлический электрод.
Устраняется проблема выбора подходящего контактного металла или комбинации металлов. Другое преимущество использования конденсатора заключается в том, что пути токов утечки постоянного тока, которые могут существовать между жидкостью и истоком, стоком и подложкой ИСПТ через защитную схему, по существу, сокращены.
Обратимся теперь к фиг. 3, на которой показана структура примерного сопрягающего конденсатора (конденсатор 300), который в соответствии с одним аспектом изобретения объединен на кремниевой подложке 340 с другими элементами защиты от ЭСР, показанным на фиг. 2.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, нижний электрод конденсатора 300 (то есть электрод 301) состоит из металлической пленки, осажденной методом распыления. На фиг. 3 металлическая пленка показана подсоединенной к другим схемным элементам на кристалле через межслойный переход, открытый в защитном слое оксида (слой 302), и другие осажденные пленки (слой/слои/303), используемые в качестве химических барьеров. Через химическое окисление или анодирование металлической пленки можно образовать слой оксидной пленки (304) для использования ее в качестве диэлектрика конденсатора. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения исследуемая жидкость 399 находится в контакте в диэлектриком конденсатора.
Рассмотрим теперь фиг. 4, на которой показан способ выполнения на кремниевой подложке 400 соответствующей изобретению структуры ИСПТ и защитной схемы.
На фиг. 4 изображены две борные диффузионные области p+ - типа 401 и 402, служащие в качестве истока и стока, соответственно изображенного ИСПТ. Области 401 и 402, кроме того, служат в качестве анодов для защитных стабилитронов, показанных на фиг. 2. Другие две борные диффузионные области p+ -типа, иллюстрируемые на фиг. 4 (области 403 и 404), служат в качестве анодов и для симметричного и для однонаправленного стабилитронов, которые изображены на фиг. 2.
Катод или фоновая область для стабилитронов обеспечены с помощью фосфорных диффузионных областей п-типа 405 и 406. Выбор поверхностной концентрации лигирующей примести и глубины залегания области п-типа определяет напряжение туннельного пробоя р-п-перехода. Клеммы для истока, стока и подложки транзистора ИСПТ обеспечены на задней стороне подложки.
Специалистам в данной области техники теперь легко понять (со ссылками на фиг. 2 - 4), что в соответствии с одним конкретным аспектом изобретения, устройство, предназначенное для избирательного измерения ионов в жидкости, включает в себя: (a) измерительную схему, включающую в себя химически чувствительный к ионам датчик в форме ионно-селективного полевого транзистора (ИСПТ), образованного на кремниевой подложке (где ИСПТ можно образовать так, как показано на фиг. 4); (b) защитную схему от электростатического разряда (ЭСР) (такого типа, как было описано в связи с фиг. 2), интегрированную на подложке (так же, как показано в качестве примера на фиг. 4); и (c) средство сопряжения, объединенное на подложке, предназначенное для обеспечения сопряжения между защитной схемой и жидкостью, отличающееся тем, что средство сопряжения обеспечивает контакт с жидкостью, не открывая пути для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и жидкостью.
На фиг. 3 - 4 можно также видеть, что в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретение предполагает процесс, предназначенный для изготовления: (a) конденсатора, служащего в качестве устройства сопряжения между измеряемой жидкостью (типа показанной на фиг. 3 жидкости 309), и (b) защитной схемы, включенной на кристалле ионночувствительного полевого транзистора (ИСПТ) (типа кристалла, показанного на фиг. 4), где микросхема ИСПТ используется для измерения ионов в жидкости, к, кроме того, где микросхема включает в себя кремниевую подложку (показанную, например, в виде подложки 340 на фиг. 3), защитный оксидный слой (302 на фиг. 3) и по меньшей мере один химический барьерный слой (303 на фиг. 3), и диффузионную область p+ - типа (305 на фиг. 3), предназначенную для подсоединения конденсатора к защитной схеме; содержащий в себе этапы: (a) открытия межслойного перехода в защитном слое оксида и по меньшей мере в одном химическом барьерном слое ; (b) осаждения методом распыления металлической пленки на кристалле с целью создания нижнего электрода для конденсатора; (c) соединения пленки с диффузионной областью p+ -типа через межслойный переход; и (d) формирования окиси металлической пленки, служащей в качестве диэлектрика для конденсатора. Все вышеупомянутые этапы были описаны выше в связи с фиг. 3.
Выше были подробно описаны способы, устройство и технология изготовления микросхемы, которые позволяют решить все вышепоставленные задачи. Как показано выше, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что приведенное выше описание представлено только для иллюстрации и описания. Оно не предназначено в качестве исчерпывающего описания или ограничения изобретения точно раскрытой формой, и очевидно, что в свете вышеизложенного положения возможно множество модификаций и вариантов.
Приведенные здесь варианты осуществления и примеры были представлены для лучшего понимания принципов настоящего изобретения и его практических применений, обеспечивая тем самым возможность другим специалистам в данной области техники лучше использовать настоящее изобретение в различных вариантах осуществления и с различными модификациями для конкретного рассматриваемого использования.
Следовательно, в свете вышеизложенного должно быть понятно, что прилагаемая формула изобретения предназначена для того, чтобы перекрыть все такие модификации и варианты, которые находятся в пределах истинных объема и сущности притязаний изобретения.
Claims (19)
1. Устройство для избирательного измерения ионов в жидкости, содержащее а) измерительную схему, включающую химически чувствительный к ионам датчик в форме ионно-селективного полевого транзистора (ИСПТ), сформированного на кремниевой подложке, в) схему защиты от электростатического разряда (ЭСР), объединенную на упомянутой подложке, и с) средство сопряжения, объединенное на упомянутой подложке, выполненное с возможностью сопряжения между упомянутой схемой защиты и упомянутой жидкостью, отличающееся тем, что упомянутое средство сопряжения обеспечивает контакт с упомянутой жидкостью, не открывая путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и упомянутой жидкостью.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутое средство сопряжения дополнительно содержит в себе структуру конденсатора.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутая структура конденсатора дополнительно содержит а) электрод, находящийся в электрическом контакте с упомянутой защитной схемой, и в) диэлектрик конденсатора, находящийся в контакте с упомянутым электродом и измеряемой жидкостью.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутый электрод представляет собой металлическую пленку.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутый диэлектрик конденсатора представляет собой окись упомянутой металлической пленки.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутая схема защиты дополнительно содержит первый симметричный стабилитрон, расположенный между упомянутым средством сопряжения и истоком упомянутого ИСПТ, второй симметричный стабилитрон, расположенный между упомянутым средством сопряжения и стоком упомянутого ИСПТ, и однонаправленный стабилитрон, расположенный между упомянутым средством сопряжения и упомянутой подложкой.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что упомянутое средство сопряжения дополнительно содержит в себе структуру конденсатора.
8. Устройство для защиты от электростатического разряда (ЭСР) для основанного на ионно-селективном полевом транзисторе (ИСПТ) измерительного прибора, используемого для измерения ионного коэффициента активности в жидкости, содержащее а) схему защиты от ЭСР, изготовленную на кремниевой подложке, включающую а1) первый симметричный стабилитрон, подсоединенный к истоку упомянутого ИСПТ, а2) второй симметричный стабилитрон, подсоединенный к стоку упомянутого ИСПТ, и а3) однонаправленный стабилитрон, подсоединенный к упомянутой подложке, и в) средство сопряжения, объединенное на упомянутой подложке вместе с упомянутой схемой защиты от ЭСР, предназначенное для обеспечения сопряжения между упомянутой схемой защиты и упомянутой жидкостью, не открывая путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и упомянутой жидкостью.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что упомянутое средство сопряжения соединено последовательно с каждым из упомянутого первого симметричного стабилитрона, упомянутого второго симметричного стабилитрона и упомянутого однонаправленного стабилитрона.
10. Устройство, предназначенное для обеспечения защиты от электростатического разряда (ЭСР) для основанной на ионно-селективном полевом транзисторе (ИСПТ) микросхемы датчика, используемой для измерения ионного коэффициента активности в исследуемом образце жидкости, содержащее а) средство, предназначенное для переноса заряда, накопленного в упомянутом исследуемом образце жидкости в результате события ЭСР, в исток, сток и подложку упомянутого ИСПТ, и в) средство сопряжения, объединенное в упомянутой микросхеме вместе с упомянутым средством, предназначенным для переноса заряда, для обеспечения сопряжения между упомянутой схемой защиты и упомянутой жидкостью, не открывая путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и упомянутой жидкостью.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что упомянутое средство сопряжения дополнительно содержит в себе структуру конденсатора.
12. Способ обеспечения защиты от электростатического разряда (ЭСР) для основанных на ионно-селективном полевом транзисторе (ИСПТ) избирающих ионы электродов, содержащий в себе этапы: а) формируют схему ИСПТ на кремниевом кристалле, в) объединяют схему защиты на упомянутом кристалле, на котором сформирован упомянутый ИСПТ, и с) объединяют на упомянутом кристалле устройство сопряжения между упомянутой схемой защиты и упомянутой жидкостью, отличающийся тем, что упомянутое устройство сопряжения обеспечивает контакт с упомянутой жидкостью, не открывая путей для токов утечки постоянного тока между ИСПТ и упомянутой жидкостью.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что устройство сопряжения, объединенное на упомянутом кристалле, представляет собой структуру конденсатора.
14. Способ изготовления конденсатора, служащего в качестве устройства сопряжения между измеряемой жидкостью и защитной схемой, включенной в микросхему ионно-селективного полевого транзистора (ИСПТ), отличающийся тем, что упомянутая микросхема ИСПТ используется для измерения ионов в упомянутой жидкости, и дополнительно тем, что упомянутая микросхема включает в себя кремниевую подложку, защитный слой оксида и по меньшей мере один химический барьерный слой и диффузионную область p+ - типа, предназначенную для подсоединения упомянутого конденсатора к упомянутой схеме защиты, содержащий этапы: а) осуществляют открывание межслойного перехода в упомянутом защитном слое оксида и упомянутом по меньшей мере одном химическом барьерном слое, в) осаждают методом распыления металлической пленки на упомянутом кристалле для создания нижнего электрода для упомянутого конденсатора, с) подсоединяют упомянутую пленку к упомянутой диффузионной области p+ - типа через упомянутый межслойный переход, и d) формируют окись упомянутой металлической пленки, служащей в качестве диэлектрика для упомянутого конденсатора.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что упомянутый этап формирования окиси осуществляют путем химического окисления упомянутой металлической пленки.
16. Способ по п.14, дополнительно отличающийся тем, что упомянутый этап формирования окиси осуществляют путем анодирования упомянутой металлической пленки.
17. Способ для обеспечения защиты от электростатического разряда (ЭСР) для основанной на ионно-селективном транзисторе (ИСПТ) микросхеме датчика, используемого для измерения ионного коэффициента активности в исследуемом образце жидкости, содержащий в себе этапы: а) осуществляют накопление заряда в упомянутом исследуемом образце во время протекания ЭСР, и в) переносят накопленный в упомянутом исследуемом образце жидкости заряд, в результате упомянутого явления ЭСР, одновременно в исток, сток и подложку упомянутого ИСПТ.
18. Устройство для обеспечения защиты от электростатического разряда (ЭСР), основанной на ионно-селективном полевом транзисторе (ИСПТ) микросхемы датчика, используемого для измерения ионного коэффициента активности в исследуемом образце жидкости, содержащее а) средство, предназначенное для накапливания заряда в упомянутом исследуемом образце во время явления ЭСР, и в) средство, предназначенное для переноса заряда, накопленного в упомянутом исследуемом образце жидкости в результате упомянутого явления ЭСР, в исток, сток и подложку упомянутого ИСПТ.
19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что упомянутое средство, предназначенное для накапливания заряда, и упомянутое средство, предназначенное для переноса заряда, объединены в упомянутой микросхеме.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US183733 | 1994-01-19 | ||
| US08/183,733 US5414284A (en) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | ESD Protection of ISFET sensors |
| PCT/US1995/000426 WO1995020243A1 (en) | 1994-01-19 | 1995-01-12 | Electrostatic discharge protection of isfet sensors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96115918A RU96115918A (ru) | 1998-11-27 |
| RU2134877C1 true RU2134877C1 (ru) | 1999-08-20 |
Family
ID=22674080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96115918A RU2134877C1 (ru) | 1994-01-19 | 1995-01-12 | Защита от электростатического разряда датчиков на ионно-селективных полевых транзисторах |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5414284A (ru) |
| EP (1) | EP0749632B1 (ru) |
| JP (1) | JP3701308B2 (ru) |
| KR (1) | KR100358534B1 (ru) |
| CN (1) | CN1120985C (ru) |
| AU (1) | AU1602195A (ru) |
| CA (1) | CA2181591C (ru) |
| DE (1) | DE69535202T2 (ru) |
| RU (1) | RU2134877C1 (ru) |
| WO (1) | WO1995020243A1 (ru) |
Families Citing this family (76)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5869869A (en) * | 1996-01-31 | 1999-02-09 | Lsi Logic Corporation | Microelectronic device with thin film electrostatic discharge protection structure |
| US5747839A (en) * | 1996-09-30 | 1998-05-05 | Motorola, Inc. | Chemical sensing trench field effect transistor |
| US5833824A (en) * | 1996-11-15 | 1998-11-10 | Rosemount Analytical Inc. | Dorsal substrate guarded ISFET sensor |
| US5811868A (en) * | 1996-12-20 | 1998-09-22 | International Business Machines Corp. | Integrated high-performance decoupling capacitor |
| US5944970A (en) * | 1997-04-29 | 1999-08-31 | Honeywell Inc. | Solid state electrochemical sensors |
| US5892252A (en) * | 1998-02-05 | 1999-04-06 | Motorola, Inc. | Chemical sensing trench field effect transistor and method for same |
| WO1999063596A1 (de) * | 1998-06-04 | 1999-12-09 | GFD-Gesellschaft für Diamantprodukte mbH | Diamantbauelement mit rückseitenkontaktierung und verfahren zu seiner herstellung |
| US6300148B1 (en) * | 1998-10-05 | 2001-10-09 | Advanced Micro Devices | Semiconductor structure with a backside protective layer and backside probes and a method for constructing the structure |
| US6387724B1 (en) | 1999-02-26 | 2002-05-14 | Dynamics Research Corporation | Method of fabricating silicon-on-insulator sensor having silicon oxide sensing surface |
| TW434704B (en) * | 1999-06-11 | 2001-05-16 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Device of amorphous WO3 ion sensitive field effect transistor (ISFET) and method for making the same |
| JP2000356619A (ja) * | 1999-06-14 | 2000-12-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ｐＨセンサおよびそれを使用したｐＨ測定方法 |
| US6218208B1 (en) | 1999-07-02 | 2001-04-17 | National Science Council | Fabrication of a multi-structure ion sensitive field effect transistor with a pH sensing layer of a tin oxide thin film |
| US6538300B1 (en) | 2000-09-14 | 2003-03-25 | Vishay Intertechnology, Inc. | Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate |
| US7151036B1 (en) * | 2002-07-29 | 2006-12-19 | Vishay-Siliconix | Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate |
| TW468233B (en) | 2000-09-16 | 2001-12-11 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Apparatus and measurement method of hysteresis and time shift for ISFET containing amorphous silicon hydride sensing membrane |
| KR20030075437A (ko) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | (주)티오스 | 감이온 전계효과 트랜지스터-미터의 정전기로 인한 손상방지를 위한 감이온 전계효과 트랜지스터-프로브 제작 및측정기 본체의 회로 설계 기술 |
| TW544752B (en) | 2002-05-20 | 2003-08-01 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Method for producing SnO2 gate ion sensitive field effect transistor (ISFET), and method and device for measuring the temperature parameters, drift and hysteresis values thereof |
| US20040104454A1 (en) * | 2002-10-10 | 2004-06-03 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
| DE10260961A1 (de) * | 2002-12-20 | 2004-07-01 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Halbleitersensor mit frontseitiger Kontaktierung |
| US7337898B2 (en) * | 2003-09-30 | 2008-03-04 | Fred Lewter | Golf bag |
| AU2005208303A1 (en) * | 2004-01-21 | 2005-08-11 | Rosemount Analytical Inc. | Ion sensitive field effect transistor (ISFET) sensor with improved gate configuration |
| JP4065855B2 (ja) * | 2004-01-21 | 2008-03-26 | 株式会社日立製作所 | 生体および化学試料検査装置 |
| TWI241020B (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-01 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Method of manufacturing TiO2 sensing film, ISFET having TiO2 sensing film, and methods and apparatus for measuring the temperature parameter, drift, and hysteresis thereof |
| US20050225916A1 (en) * | 2004-04-02 | 2005-10-13 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Ultrasound membrane transducer collapse protection system and method |
| ITTO20040386A1 (it) * | 2004-06-09 | 2004-09-09 | Infm Istituto Naz Per La Fisi | Dispositivo ad effetto di campo per la rilevazione di piccole quantita' di carica elettrica, come quelle generate in processi biomolecolari, immobilizzate nelle vicinanze della superficie. |
| GB2416210B (en) * | 2004-07-13 | 2008-02-20 | Christofer Toumazou | Ion sensitive field effect transistors |
| CN100446417C (zh) * | 2004-12-23 | 2008-12-24 | 中国科学院电子学研究所 | 基于双模式的集成isfet传感器信号差分读出电路 |
| US20060174683A1 (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-10 | Ulrich Bonne | Functionalized field effect transistor sensor with self checking |
| TWI244702B (en) * | 2005-04-04 | 2005-12-01 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Titanium oxide thin film for extended gate field effect transistor using reactive sputtering |
| EP1729121A1 (de) * | 2005-05-30 | 2006-12-06 | Mettler-Toledo AG | Elektrochemischer Sensor |
| CN101101272B (zh) * | 2006-07-07 | 2010-10-13 | 中国科学院电子学研究所 | 一种生化微传感集成芯片、制作及模具制备方法 |
| DE102006052863B4 (de) | 2006-11-09 | 2018-03-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Schutzstruktur für Halbleitersensoren und deren Verwendung |
| US11339430B2 (en) | 2007-07-10 | 2022-05-24 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| US8349167B2 (en) | 2006-12-14 | 2013-01-08 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for detecting molecular interactions using FET arrays |
| US8262900B2 (en) | 2006-12-14 | 2012-09-11 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| ES2923759T3 (es) | 2006-12-14 | 2022-09-30 | Life Technologies Corp | Aparato para medir analitos utilizando matrices de FET |
| US8017982B2 (en) * | 2007-06-12 | 2011-09-13 | Micron Technology, Inc. | Imagers with contact plugs extending through the substrates thereof and imager fabrication methods |
| EP2982437B1 (en) | 2008-06-25 | 2017-12-06 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale fet arrays |
| US8207894B2 (en) * | 2008-09-11 | 2012-06-26 | Google Inc. | Multilayer compact antenna |
| US20100137143A1 (en) | 2008-10-22 | 2010-06-03 | Ion Torrent Systems Incorporated | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US20100301398A1 (en) | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Ion Torrent Systems Incorporated | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US8776573B2 (en) | 2009-05-29 | 2014-07-15 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US20120261274A1 (en) | 2009-05-29 | 2012-10-18 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| EP2320222A1 (en) * | 2009-11-04 | 2011-05-11 | Nxp B.V. | Electrostatic discharge (ESD) protection for biosensors |
| TWI400009B (zh) * | 2010-04-12 | 2013-06-21 | Ili Technology Corp | Electrostatic discharge protection module |
| CN106449632B (zh) | 2010-06-30 | 2019-09-20 | 生命科技公司 | 阵列列积分器 |
| TWI569025B (zh) | 2010-06-30 | 2017-02-01 | 生命技術公司 | 用於測試離子感測場效電晶體（ｉｓｆｅｔ）陣列之裝置及方法 |
| US8858782B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-10-14 | Life Technologies Corporation | Ion-sensing charge-accumulation circuits and methods |
| US11307166B2 (en) | 2010-07-01 | 2022-04-19 | Life Technologies Corporation | Column ADC |
| CN103168341B (zh) | 2010-07-03 | 2016-10-05 | 生命科技公司 | 具有轻度掺杂的排出装置的化学敏感的传感器 |
| EP2617061B1 (en) | 2010-09-15 | 2021-06-30 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US8796036B2 (en) | 2010-09-24 | 2014-08-05 | Life Technologies Corporation | Method and system for delta double sampling |
| GB2484339B (en) | 2010-10-08 | 2016-12-21 | Dnae Group Holdings Ltd | Electrostatic discharge protection |
| JP5749566B2 (ja) * | 2011-05-20 | 2015-07-15 | 株式会社堀場製作所 | Ｉｓｆｅｔセンサ |
| US9970984B2 (en) | 2011-12-01 | 2018-05-15 | Life Technologies Corporation | Method and apparatus for identifying defects in a chemical sensor array |
| US8821798B2 (en) | 2012-01-19 | 2014-09-02 | Life Technologies Corporation | Titanium nitride as sensing layer for microwell structure |
| US8786331B2 (en) | 2012-05-29 | 2014-07-22 | Life Technologies Corporation | System for reducing noise in a chemical sensor array |
| US9080968B2 (en) | 2013-01-04 | 2015-07-14 | Life Technologies Corporation | Methods and systems for point of use removal of sacrificial material |
| US9841398B2 (en) | 2013-01-08 | 2017-12-12 | Life Technologies Corporation | Methods for manufacturing well structures for low-noise chemical sensors |
| US8962366B2 (en) | 2013-01-28 | 2015-02-24 | Life Technologies Corporation | Self-aligned well structures for low-noise chemical sensors |
| US8871549B2 (en) * | 2013-02-14 | 2014-10-28 | International Business Machines Corporation | Biological and chemical sensors |
| US8963216B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-02-24 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with sidewall spacer sensor surface |
| US8841217B1 (en) | 2013-03-13 | 2014-09-23 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with protruded sensor surface |
| WO2014149779A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Life Technologies Corporation | Chemical device with thin conductive element |
| US9835585B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-12-05 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with protruded sensor surface |
| US9116117B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-08-25 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with sidewall sensor surface |
| WO2014149780A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with consistent sensor surface areas |
| CN105283758B (zh) | 2013-03-15 | 2018-06-05 | 生命科技公司 | 具有一致传感器表面区域的化学传感器 |
| US20140336063A1 (en) | 2013-05-09 | 2014-11-13 | Life Technologies Corporation | Windowed Sequencing |
| US10458942B2 (en) | 2013-06-10 | 2019-10-29 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor array having multiple sensors per well |
| US9978689B2 (en) | 2013-12-18 | 2018-05-22 | Nxp Usa, Inc. | Ion sensitive field effect transistors with protection diodes and methods of their fabrication |
| US9442090B2 (en) | 2014-03-27 | 2016-09-13 | Honeywell International Inc. | Magnetic stimulus of ISFET-based sensor to enable trimming and self-compensation of sensor measurement errors |
| US10077472B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-09-18 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with power management |
| EP3234575B1 (en) | 2014-12-18 | 2023-01-25 | Life Technologies Corporation | Apparatus for measuring analytes using large scale fet arrays |
| CN107250784B (zh) | 2014-12-18 | 2020-10-23 | 生命科技公司 | 具有发送器配置的高数据率集成电路 |
| EP3206027B1 (en) | 2016-02-11 | 2019-09-11 | Sensirion AG | Sensor chip comprising electrostatic discharge protection element |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4020830A (en) * | 1975-03-12 | 1977-05-03 | The University Of Utah | Selective chemical sensitive FET transducers |
| US4397714A (en) * | 1980-06-16 | 1983-08-09 | University Of Utah | System for measuring the concentration of chemical substances |
| JPS57159055A (en) * | 1981-03-25 | 1982-10-01 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
| NL8302963A (nl) * | 1983-08-24 | 1985-03-18 | Cordis Europ | Inrichting voor het selectief meten van ionen in een vloeistof. |
| US4505799A (en) * | 1983-12-08 | 1985-03-19 | General Signal Corporation | ISFET sensor and method of manufacture |
| GB8428138D0 (en) * | 1984-11-07 | 1984-12-12 | Sibbald A | Semiconductor devices |
| US4851104A (en) * | 1987-02-27 | 1989-07-25 | General Signal Corporation | Instrument for potentiometric electrochemical measurements |
| JP2610294B2 (ja) * | 1988-03-31 | 1997-05-14 | 株式会社東芝 | 化学センサ |
| DD275958A1 (de) * | 1988-10-03 | 1990-02-07 | Akad Wissenschaften Ddr | Chemischer sensor mit elektrostatischem schutz |
| US4898839A (en) * | 1988-11-15 | 1990-02-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit and manufacturing method therefor |
| US5025298A (en) * | 1989-08-22 | 1991-06-18 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure with closely coupled substrate temperature sense element |
| US5130760A (en) * | 1991-06-11 | 1992-07-14 | Honeywell Inc. | Bidirectional surge suppressor Zener diode circuit with guard rings |
| FR2683947B1 (fr) * | 1991-11-18 | 1994-02-18 | Sgs Thomson Microelectronics Sa | Diode de protection monolithique basse tension a faible capacite. |
| DE4232532A1 (de) * | 1992-09-29 | 1994-04-28 | Ct Fuer Intelligente Sensorik | Anordnung und Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von ionensensitiven Feldeffekttransistoren |
-
1994
- 1994-01-19 US US08/183,733 patent/US5414284A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-10-13 US US08/322,226 patent/US5407854A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-01-12 WO PCT/US1995/000426 patent/WO1995020243A1/en active IP Right Grant
- 1995-01-12 JP JP51959695A patent/JP3701308B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-12 AU AU16021/95A patent/AU1602195A/en not_active Abandoned
- 1995-01-12 CA CA002181591A patent/CA2181591C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-01-12 RU RU96115918A patent/RU2134877C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1995-01-12 KR KR1019960703873A patent/KR100358534B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-01-12 DE DE69535202T patent/DE69535202T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-12 EP EP95908032A patent/EP0749632B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-12 CN CN95191279A patent/CN1120985C/zh not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0749632A1 (en) | 1996-12-27 |
| US5407854A (en) | 1995-04-18 |
| JPH09508207A (ja) | 1997-08-19 |
| DE69535202D1 (de) | 2006-10-12 |
| CA2181591A1 (en) | 1995-07-27 |
| KR100358534B1 (ko) | 2003-01-25 |
| US5414284A (en) | 1995-05-09 |
| JP3701308B2 (ja) | 2005-09-28 |
| AU1602195A (en) | 1995-08-08 |
| EP0749632A4 (en) | 1999-11-24 |
| CN1143428A (zh) | 1997-02-19 |
| EP0749632B1 (en) | 2006-08-30 |
| CN1120985C (zh) | 2003-09-10 |
| DE69535202T2 (de) | 2007-07-19 |
| CA2181591C (en) | 2008-04-29 |
| WO1995020243A1 (en) | 1995-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2134877C1 (ru) | Защита от электростатического разряда датчиков на ионно-селективных полевых транзисторах | |
| US9964516B2 (en) | Methods and apparatus for an ISFET | |
| RU96115918A (ru) | Защита от электростатического разряда датчиков на ионно-селективных полевых транзисторах | |
| US4636827A (en) | Semiconductor device responsive to ions | |
| DE4333875C2 (de) | Halbleiter-Gassensor auf der Basis eines Kapazitiv Gesteuerten Feldeffekttransistors (Capacitive Controlled Field Effect Transistor, CCFET) | |
| US5097302A (en) | Semiconductor device having current detection capability | |
| DE4232532A1 (de) | Anordnung und Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von ionensensitiven Feldeffekttransistoren | |
| US20110074459A1 (en) | Structure and method for semiconductor testing | |
| US5619050A (en) | Semiconductor acceleration sensor with beam structure | |
| US12087708B2 (en) | Chip protected against back-face attacks | |
| US5846848A (en) | Polysilicon electromigration sensor which can detect and monitor electromigration in composite metal lines on integrated circuit structures with improved sensitivity | |
| WO1996015553A1 (en) | Transistor structure with specific gate and pad areas | |
| EP0215493B1 (en) | Protected mos transistor circuit | |
| US5394101A (en) | Method for detecting mobile ions in a semiconductor device | |
| EP0814508B1 (en) | Semiconductor device having element with high breakdown voltage | |
| US4513304A (en) | Semiconductor memory device and process for producing the same | |
| KR910000229B1 (ko) | 보호장치를 구비하고 있는 반도체집적회로와 그 제조방법 | |
| JP3897339B2 (ja) | Ｓｏｉデバイスのプラズマ・チャージング損傷を最小化する構造および方法 | |
| KR940008730B1 (ko) | 반도체장치 | |
| US5712492A (en) | Transistor for checking radiation-hardened transistor | |
| Baldi et al. | Electrostatic discharge sensitivity tests for ISFET sensors | |
| US4987464A (en) | Encapsulated FET semiconductor device with large W/L ratio | |
| KR100575861B1 (ko) | 반도체 소자의 정전기 방지 구조 | |
| JPH02105470A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| RU2029393C1 (ru) | Динамическая ячейка памяти |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110113 |