高密度電漿化學氣相沉積法成長含氧氮化矽作為氫離子感應膜之研究

離子感應場效電晶體（ISFET）為一種結合電化學原理與場效電晶體的微型感測器，利用MOS-FET之基本原理，將其金屬閘極以參考電極/電解液/離子感應膜（絕緣層）取代，因此ISFET同時具有離子選擇與場效電晶體元件的特性。以高密度電漿化學氣相沈積法（high density plasma chemical vapor deposition, HDPCVD）沈積含氧碳化矽（SiOxCy）做為氫離子感應膜，藉由通以不同氣體流量比（三甲基矽烷及氧氣（3MS/O2）），在不同電漿功率，以及不同製程溫度下，於p-type(100)矽基板上沈積感應薄膜製備SiOxCy/Si之EIS結構，經由C-V量測來探討平能帶電壓（flat band voltage）變化的關係，以瞭解做為氫離子感應膜的感測響應度。此外，薄膜的特性利用低掠角X光繞射分析與原子力顯微鏡（AFM）做各項的分析。實驗結果發現，在製程溫度200°C下，含氧碳化矽薄膜於氣體流量比為20/2（三甲基矽烷/氧氣，3MS/O2），電漿功率為600瓦特，於酸鹼液pH1-pH11範圍所獲得之感應靈敏度及穩定性為最佳，其感測靈敏度約為56.35 mV/pH。而將本製程參數之感應膜做成EIS雙層結構時，感測靈敏度提升至64.35 mv/pH。