CN102027357A - 传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种减少通道的形状、反应场的面积及位置的限制而使测定灵敏度及布局的自由度高的传感器及其制造方法。传感器(10)包括:源电极(15)、漏电极(14)及栅电极(13),配置在氧化硅膜(12a、12b)上;通道(16),配置在氧化硅膜(12a、12b)上,且与源电极15及漏电极14电连接;以及反应场(20),配置在氧化硅膜(12a、12b)上;而且,在与通道(16)不同的氧化硅膜(12a)上形成反应场(20)。通过所述结构,能够分别独立地选择通道(16)的形状及反应场(20)的面积。其结果能够实现测定灵敏度及布局的自由度高的传感器(10)。
Description
技术领域
本发明涉及一种例如作为生物传感器或pH传感器等来使用的传感器及其制造方法,尤其涉及一种具有场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)的传感器及其制造方法。
背景技术
目前,提出了在生物传感器或pH传感器等传感器中采用了FET的传感器(参照专利文献1~3)。一般来说,在利用了FET的传感器中,源电极及漏电极通过形成在绝缘膜上的通道进行电连接。通道上形成有被检测物质的反应场。反应场中设置着用于将被检测物质固定的反应膜。而且,通常,从反应膜上由栅电极施加栅极电压,并测定此时的源极-漏极电流,由此来测定提供给反应场的被检测物质的浓度等。
专利文献
专利文献1:(日本)特开2004-85392号公报
专利文献2:(日本)特开2006-201178号公报
专利文献3:(日本)特开2007-139762号公报
然而,上述的传感器中通道作为传感部而起作用。因此,根据通道的形状的不同,源极-漏极电流相对于栅极电压的变化量(也就是测定灵敏度)不同。因此,期望能够根据所要测定的被检测物的种类等来自由地选择通道的形状。
另一方面,反应场的面积也会影响到被检测物质对FET基板施加的电位。因此,根据反应场的面积,测定灵敏度也不同。因而,也期望能够根据所要测定的被检测物的种类等来自由地选择反应场的面积。另外,考虑到使用者的便利性、及传感器的布局等,期望反应场的位置的选择范围较广。
发明内容
本发明提供一种减少通道的形状、反应场的面积及位置的限制而使测定灵敏度及布局的自由度高的传感器及其制造方法。
本发明第一技术方案涉及一种传感器,其包括:硅基板,具有氧化硅膜;源电极、漏电极及栅电极,配置在所述氧化硅膜上;通道,由多晶硅或者非晶硅构成,配置在所述氧化硅膜上,且与所述源电极及漏电极电连接;以及反应场,配置在所述氧化硅膜上。
本发明第二技术方案涉及一种传感器的制造方法,所述传感器包含FET,所述FET具有半导体基板、形成在所述半导体基板的表面的氧化硅膜、及连接到所述氧化硅膜的电极,而且所述氧化硅膜的一部分用作被检测物的反应场,所述传感器的制造方法包括下述步骤:在硅基板上形成氧化硅膜;在所述氧化硅膜上形成多晶硅膜或者非晶硅膜;在所述多晶硅膜或者非晶硅膜中掺杂杂质;在掺杂了所述杂质的所述多晶硅膜或者非晶硅膜上形成源电极及漏电极;在所述氧化硅膜上形成栅电极;以及在所述氧化硅膜上形成反应场。
根据本发明,由于反应场配置在与通道不同的氧化硅膜上,所以通道的形状、反应场的面积及位置的限制减少,能够提高测定灵敏度及布局的自由度。而且,由于通道是由多晶硅或者非晶硅形成,所以能够使用与制造TFT时相同的半导体制造步骤容易地形成氧化硅膜、漏电极、源电极及通道,也能够容易地选择通道的宽度及氧化硅膜的厚度。结果能够容易地改变测定灵敏度。
附图说明
图1是示意地表示本发明的实施方式1的传感器的结构的立体图。
图2是示意地表示所述实施方式1的传感器的结构的截面图。
图3是表示所述实施方式1的传感器的通道的线路宽度与测定灵敏度之间的关系的图。
图4是表示所述实施方式1的传感器的氧化硅膜的厚度与测定灵敏度之间的关系的图。
图5是所述实施方式1的传感器的半导体制造步骤。
图6是示意地表示本发明的实施方式2的传感器的结构的截面图。
图7是示意地表示本发明的实施方式3的传感器的结构的立体图。
图8是示意地表示所述实施方式3的传感器的结构的截面图。
图9是表示所述实施方式3的传感器的半导体制造步骤的图。
图10是示意地表示本发明的实施方式4的传感器的结构的截面图。
图11是示意地表示本发明的实施方式5的传感器的结构的截面图。
图12是表示本发明的实施方式6的传感器的半导体制造步骤的图。
符号说明
10、40、70、80:传感器
11:硅基板
12a、12b:氧化硅膜
13、43:栅电极
14:漏电极
15:源电极
16:通道
20、50:反应场
21、51:障壁部
30、60:被检测物质识别分子
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
〔传感器的结构〕
图1是示意地表示本发明的实施方式1的传感器的结构的立体图。图2是示意地表示所述传感器的结构的截面图。本实施方式是将本发明的传感器应用于生物传感器或pH传感器等中的例子。
如图1及图2所示,在传感器10的硅基板11的两个面上形成有作为绝缘膜的氧化硅膜12a、12b。
在形成了氧化硅膜12a的面上形成有栅电极13。栅电极13被施加参考电压Vref。栅电极13、氧化硅膜12a及硅基板11形成金属-绝缘体-半导体(Metal-Insulator-Semiconductor,MIS)结构。因此,栅极电压并不是直接施加到硅基板11上。栅电极13的材质只要具有导电性,并不特别限制,例如是金、铂、钛、铝等金属或导电性塑料等即可。
另一方面,在形成了氧化硅膜12b的面上形成有漏电极14及源电极15。漏电极14与源电极15在氧化硅膜12b上,经由通道16电连接。
本实施方式中,通道16由多晶硅形成。由此,氧化硅膜12b、漏电极14、源电极15及通道16成为通常的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)结构,因此,能够使用与制造TFT时相同的半导体制造步骤容易地形成氧化硅膜12b、漏电极14、源电极15及通道16。
此外,通道16由多晶硅形成,所以与由碳纳米管等形成通道16的情况相比,在半导体制造步骤中,能够容易地选择通道16的线路宽度W。
在漏电极14与源电极15之间,经由外部配线而连接有电源Vds及电流表17。由此,通过电源Vds向漏电极14与源电极15之间施加规定的电压,并通过电流表17测定流经硅基板11的电流。
漏电极14与源电极15之间的间隔并不特别限定,通常在0.5~10μm左右。为了使由通道16进行的电极间的连接容易,也可使该间隔进一步缩短。源电极及漏电极的形状及大小并不特别限定,可根据目的而适当设定。
此处,如图2所示,在形成了氧化硅膜12a的面上形成有反应场20。反应场20是指提供试样溶液的区域。
反应场20与栅电极13优选配置在氧化硅膜12a、12b中的同一面的氧化硅膜(图2中是氧化硅膜12a)上。此外,反应场20与栅电极13优选形成在同一氧化硅膜12a上的尽可能近的位置。例如,可以在反应场20的上侧配置栅电极13,也可以在反应场20的周围形成栅电极13。这样,能够增大相对于提供给反应场20的被检测物的浓度变化等的、通道16中的电压变化,因此能够提高测定灵敏度。
配置了反应场20的区域的氧化硅膜12a的厚度,优选比它周围的氧化硅膜12a的厚度更薄。即,反应场20优选位于凹部的内部。由此,不仅能够将试样溶液有效地限制在反应场20内,而且也能够使从栅电极13向基板面方向泄漏的电力线(line of electric force)更有效地穿过反应场20。而且,即使在氧化硅膜12a上设置包围反应场20的障壁,也能够有效地将试样溶液限制在反应场20内。
将传感器10用作生物传感器时,只要使抗体或酶、凝集素等蛋白质、核酸、寡糖或多糖、或者具有这些结构的物质即被检测物质识别分子21固定在反应场20内即可。通过使被检测物质识别分子固定在反应区域内,能够特别地检测出特定的蛋白质或化学物质等。另外,将传感器10用作pH传感器等时,无须将被检测物质识别分子21固定在反应场20内。
图3是表示通道的线路宽度与测定灵敏度之间的关系的图,图3表示由多晶硅形成通道16时通道16的线路宽度W、与相对于栅极电压的源极-漏极电流之间的关系。如图3所示,可知:通道16的线路宽度W越宽,则源极-漏极电流相对于栅极电压的变化的变化量越大;也就是,使线路宽度W越宽,则越能够提高测定灵敏度。而且,根据图3可知,从测定灵敏度方面考虑,通道16的线路宽度W优选为50μm~200μm左右。
另外,在半导体制造步骤中,也能够通过选择氧化硅膜12b的厚度来调整测定灵敏度。图4是表示氧化硅膜12b的厚度与测定灵敏度之间的关系的图,图4表示氧化硅膜12b的厚度、与相对于栅极电压的源极-漏极电流之间的关系。如图4所示,可知:氧化硅膜12b越薄,则源极-漏极电流相对于栅极电压的变化的变化量越大;也就是,使氧化硅膜12b越薄,则越能够提高测定灵敏度。此外,根据图4可知,从测定灵敏度方面考虑,氧化硅膜12b的厚度优选为27nm~100nm左右。
〔传感器的制造方法〕
以下,说明上述结构的传感器10的制造方法。图5是表示传感器10的半导体制造步骤的图。
首先,如图5A所示,在硅基板上利用热氧化法形成氧化硅膜(SiO2)。
接着,如图5B所示,在氧化硅膜上的规定位置(通道16的位置)形成多晶硅膜。此时,例如,首先在氧化硅膜上沉积非晶硅,且对该非晶硅照射激光束,从而形成多晶硅即可。
然后,如图5C所示,向多晶硅膜中埋入杂质,并利用热处理使所述杂质扩散,从而形成NPN型的通道16。图5C中作为一例表示了通过使多晶硅膜为NPN型而形成通道16的情况,但也可以通过使多晶硅膜为PNP型而形成通道16。此外,也可以通过使多晶硅膜为NiP型或者PiP型而形成通道16。
使通道16为NPN型或者PNP型时,带隙(band gap)变大,所以与NiP型或PiP型相比,漏电流较小。因此,在构成要求减少待机状态下的消耗电流的电路的情况下较为有效。另一方面,与NPN型或PNP型相比,NiN型或PiP型的制造步骤数要少1~2个步骤。因此,能够降低成本,在构成对减少待机状态下的消耗电流的要求并不严格的电路的情况下较为有效。这样,可形成由多晶硅构成的通道16。
然后,如图5D所示,形成覆盖通道16的层间绝缘膜18。另外,图2D中,为了将图简化,省略层间绝缘膜18而进行表示。
继而,如图5E所示,形成漏电极14及源电极15。另外,漏电极14及源电极15通过接触孔而电连接到通道16。
接着,如图2所示,进行经由电流表17将漏电极14与源电极15加以连接的处理(外部配线处理)。然后,如图2所示,在氧化硅膜12a上形成栅电极13之后,形成反应场20。
这样,能够使用与制造TFT时相同的半导体制造步骤容易地形成氧化硅膜12b、漏电极14、源电极15及通道16。此外,使栅电极13及反应场20形成在与通道16不同的位置,因此,栅电极13及反应场20的制造也变得容易,而且也能够自由地选择反应场20的面积等。
如图1及图2所示,传感器10在硅基板11的两面上形成有作为绝缘膜的氧化硅膜12a、12b。
在形成了氧化硅膜12a的面上形成有栅电极13。栅电极13被施加参考电压Vref。栅电极13、氧化硅膜12a及硅基板11形成金属-绝缘体-半导体(Metal-Insulator-Semiconductor,MIS)结构。因此,栅极电压并不是直接施加到硅基板11上。栅电极13的材质只要具有导电性,并不特别限定,例如是金、铂、钛、铝等金属或导电性塑料等即可。
另一方面,在形成了氧化硅膜12b的面上形成有漏电极14及源电极15。漏电极14与源电极15在氧化硅膜12b上,经由通道16而电连接。
如以上的详细说明,根据本实施方式,传感器10包括:配置在氧化硅膜12a、12b上的源电极15、漏电极14及栅电极13;配置在氧化硅膜12a、12b上且与源电极15及漏电极14电连接的通道16;以及配置在氧化硅膜12a、12b上的反应场20;而且,在与通道16不同的氧化硅膜12a上形成反应场20。通过该结构,能够分别独立地选择通道16的形状及反应场20的面积。其结果能够实现测定灵敏度及布局的自由度高的传感器10。
此外,由多晶硅形成通道16,由此能够使用与制造TFT时相同的半导体制造步骤容易地形成氧化硅膜12b、漏电极14、源电极15及通道16。此外,与由碳纳米管等形成通道16的情况相比,在半导体制造步骤中,能够容易且高精度地选择通道16的线路宽度W,所以能够容易且高精度地选择测定灵敏度。
另外,本实施方式中,叙述了如图5E所示那样形成层间绝缘膜18并经过接触孔而使漏电极14及源电极15电连接到通道16的情况,但也可省略层间绝缘膜18。此时,例如,形成覆盖通道16的P型区域的抗蚀层,使通过该抗蚀层而电性分离的漏电极14及源电极15直接形成在氧化硅膜12b上即可。
(实施方式2)
图6是示意地表示本发明的实施方式2的传感器的结构的截面图。对与图2相同的结构部分,标注相同符号并省略重复部分的说明。
实施方式1中说明了在形成了漏电极14、源电极15及通道16的氧化硅膜12b的背面侧的氧化硅膜12a上形成栅电极13及反应场20的情况。实施方式2中说明在氧化硅膜12b上形成栅电极13及反应场20的例子。
如图6所示,传感器30在与形成了漏电极14、源电极15及通道16的氧化硅膜12b为同一氧化硅膜12b上,形成栅电极13及反应场20。也可以省略图6所示的传感器30的氧化硅膜12a。
与图6所示的结构相比,图2所示的结构存在可降低作为传感部的漏电极14、源电极15及通道16因被检测物(试样溶液)的飞散而受损的可能性的情形。
另外,实施方式1及2中,说明了由多晶硅形成通道16的情况,但通道16也可以由非晶硅形成。此时,也能够使用与制造TFT时相同的半导体制造步骤容易地形成氧化硅膜12b、漏电极14、源电极15及通道16。
上述实施方式1及2中,说明了反应场配置在与通道不同的氧化硅膜上的传感器。上述实施方式1及2的传感器中反应场配置在与通道不同的氧化硅膜上,所以通道的形状、反应场的面积及位置的限制减少,能够提高测定灵敏度及布局的自由度。
然而,生物传感器中,为了提高检测精度,期望含有被检测物质的试样溶液在反应场上的扩散面积为固定。即,如果能够使该面积固定,则生物分子反应的区域为固定,所以施加到FET基板的电位为固定。其结果能够使相对于浓度的校准曲线稳定,并提高生物传感的精度。此外,如果能够制造反应场的面积为多种多样的生物传感器,则使用者能够从中选择具有适合于实验的反应场面积的生物传感器。
实施方式3~5中,说明了能够使试样溶液在反应场上的扩散面积固定的传感器的制造方法。此外,说明能够较容易地自由选择并形成反应场的面积的传感器制造方法。
(实施方式3)
〔传感器的结构〕
图7是示意地表示本发明的实施方式3的传感器的结构的立体图。图8是示意地表示上述传感器的结构的截面图。对与图2相同的结构部分,标注相同符号并省略重复部分的说明。
如图7及图8所示,在传感器40的硅基板11的两面上形成有作为绝缘膜的氧化硅膜12a、12b。
在与形成了氧化硅膜12a的面相向的位置形成有栅电极43。栅电极43被施加参考电压Vref。栅电极43、氧化硅膜12a及硅基板11形成金属-绝缘体-半导体(MIS)结构。因此,栅极电压并不是直接施加到硅基板11。栅电极43的材质只要具有导电性,并不特别限定,例如是金、铂、钛、铝等金属或导电性塑料等即可。
另一方面,在形成了氧化硅膜12b的面上形成有漏电极14及源电极15。漏电极14与源电极15在氧化硅膜12b上,经由通道16而电连接。通道16是由例如多晶硅或碳纳米管形成。此外,在漏电极14与源电极15之间,经由外部配线而连接有电源Vds及电流表17。由此,通过电源Vds向漏电极14与源电极15之间施加规定的电压,并通过电流表17测定流经硅基板11的电流。
漏电极14与源电极15之间的间隔并不特别限定,通常在0.5~10μm左右。为了使由通道16进行的电极间的连接容易,该间隔也可进一步缩短。源电极及漏电极的形状及大小并不特别限定,根据目的而适当设定即可。
此处,如图8所示,在形成了氧化硅膜12a的面上形成有与栅电极43相向的反应场(栅极氧化膜)50、及包围反应场50的障壁部51。反应场50具有固定被检测物质识别分子60的功能。本实施方式中,反应场50及障壁部51都由氧化硅形成。
作为被检测物质识别分子的例子,包括抗体或酶、凝集素等蛋白质、核酸、寡糖或者多糖、或者具有这些结构的物质。将本发明的传感器用作pH传感器等时,无须将被检测物质固定。
反应场50的厚度设为200nm以下,实际上优选1~200nm左右(例如100nm)。障壁部51的厚度比反应场50的厚度厚,且设为数千nm以下,实际上优选200~1000nm左右(例如600nm)。另外,反应场50的上表面与障壁部51的上表面的差(即高度差)优选200~800nm左右(例如500nm)。而且实际上,反应场50的面积为25mm2左右。
另外,障壁部51优选完全包围反应场50,但也可不完全包围反应场50。总之,只要以能够限制从反应场50的试样溶液的流出程度进行包围即可。
这样,本实施方式的传感器40中形成了包围反应场50的障壁部51,由此在反应场50内载置了被检测物质或被检测物质识别分子时,这些物质受到障壁部51的限制,从而能够防止这些物质扩散到反应场50的面积以外。即,可使试样溶液在反应场50上的扩散面积固定。
〔生物传感器的制造方法〕
以下,说明上述结构的传感器40的制造方法。图9是表示传感器40的半导体制造步骤的图。本实施方式中的生物传感器的制造方法的特征尤其在于:利用硅的局部氧化(Local Oxidation of Silicon,LOCOS:元件分离氧化膜)法)形成障壁部51,所以以此步骤为中心进行说明。
首先,如图9A所示,在p型硅基板上,利用热氧化法形成氧化硅膜(SiO2)。
其次,如图9B所示,在氧化硅膜上,利用化学气相沉积(Chemical VaporDeposition,CVD)技术沉积氮化硅膜(Si3N4)。
然后,如图9C所示,利用微影(lithographic)和蚀刻技术去除Si3N4膜。去除了的部分是形成障壁部51的部分。此外,残留有Si3N4膜的部分是形成着反应场50的部分。
继而,如图9D所示,以1000℃左右的温度,在wetO2环境气体中进行氧化处理。Si3N4不会被氧化,所以仅选择性地对去除了Si3N4的部分进行氧化。此时,形成得较厚的氧化膜的一部分潜入Si3N4膜的正下方(所谓的鸟嘴(bird′s beak))。这样,形成障壁部51。
接下来,如图9E所示去除Si3N4膜之后,如图9F所示,利用热氧化法或者气相生长法形成栅极氧化膜即反应场50。
继而,使硅基板翻转,在形成了障壁部51及反应场50的面的相反侧的面上形成源极及漏极,并形成通道,形成覆盖通道的层间膜,在进行外部配线处理之后,形成表面保护膜。最后,将被检测物质识别分子60固定在反应场50内。
这样,根据本实施方式的生物传感器制造方法,将以往作为元件分离技术而使用的LOCOS法用于形成包围反应场的障壁部51,由此能够容易且以高精度地形成障壁部51及反应场50。此外,如果也使用LOCOS法形成漏极及源极的元件分离,则能够使形成漏电极14及源电极15的步骤、与制造障壁部51及反应场50的步骤的一部分为共用,从而能够简化制造步骤及制造装置。但是,漏电极及源电极的元件分离未必一定要采用LOCOS法来形成,总之,只要在形成了反应场50与障壁部51的区域以外的半导体基板上形成即可。
(实施方式4)
实施方式3中叙述了将栅电极43设置在与反应场50相向的位置的情况,但栅电极43的形成位置并不限于此。实施方式4中,说明将栅电极43固定安装在障壁部51的表面的例子。
图10是示意地表示本发明的实施方式4的传感器的结构的截面图。对与图8相同的结构部分,标注相同符号并省略重复部分的说明。
如图10所示,传感器70中将栅电极43固定安装在障壁部51的表面。即,传感器70中,并未将栅电极43形成在与反应场50相向的位置,而是固定安装在障壁部51的表面。此时,例如在障壁部51的上表面是包围反应场50的四边的框形状时,如果使栅电极43也与该形状匹配而为四边框形状并与障壁部51的整个上表面接触,则可增强通过反应场50的电场。
而且,与如图8所示将栅电极43设置在与反应场50相向的位置的情况相比,实施方式4的结构能够防止由栅电极43与障壁部51或试样溶液接触所引起的静电。
(实施方式5)
实施方式3及4中说明了被称作所谓的背栅型的传感器40的结构。即,说明了在形成了反应场50及障壁部51的硅基板面的背面侧形成了漏电极14及源电极15的情况。
实施方式5中,说明侧栅型的生物传感器的应用例。图11是示意地表示本发明的实施方式5的传感器的结构的截面图。对与图10相同的结构部分,标注相同符号并省略重复部分的说明。
如图11所示,传感器80在形成了反应场50及障壁部51的硅基板面的同一面侧上,形成漏电极14及源电极15。即,传感器80在形成了反应场50及障壁部51的硅基板面的同一面侧上,形成漏电极14及源电极15。
这样,根据本实施方式,可获得与实施方式3及4的背栅型传感器相同的效果,即,形成包围反应场50的障壁部51,由此在反应场50内载置了被检测物质或被检测物质识别分子时,这些物质受到障壁部51的限制,能够防止这些物质扩散到反应场50的面积以外,使试样溶液在反应场50上的扩散面积为固定。
(实施方式6)
实施方式3~5中说明了利用LOCOS法形成障壁部51,并使用气相生长法形成反应场50的情况。实施方式6中,说明使用光刻法形成障壁部51及反应场50的传感器的制造方法。图12是表示本发明的实施方式6的传感器的半导体制造步骤的图。
首先,如图12A所示,在硅基板上,利用热氧化法形成氧化硅膜。此处,氧化硅膜的厚度为从障壁部51的厚度减去反应场50的厚度后所得的值。
接下来,如图12B所示,在氧化硅的整个表面涂敷抗蚀剂,使相当于反应场50的区域曝光。
然后,如图12C所示,通过显影处理去除曝光后的抗蚀剂。
其次,如图12D所示,去除已利用氢氟酸去除了抗蚀剂的部分的氧化硅。
继而,如图12E所示,在去除抗蚀剂之后,利用热氧化法或者气相生长法形成反应场50的厚度的氧化硅膜。由此,能够形成反应场50、及厚度比反应场50厚的障壁部51。
以上说明是本发明的优选实施方式的例证,本发明的范围并不限于此。例如,在上述各实施方式中说明了将本发明应用于生物传感器的制造方法的情况,但本发明并不限于此,其可广泛应用于包含FET的传感器的制造方法中。另外,在将本发明应用于生物传感器以外的包含FET的传感器的制造方法中时,可省略上述的将被检测物质识别分子固定在反应场内的步骤。
此外,上述各实施方式中采用传感器及传感器制造方法这一称呼,但这是为了便于说明,当然也可以称为生物传感器等。此外,上述传感器及传感器制造方法所使用的被检测物质或被检测物质识别分子的种类、数量及处理方法等并不限于所述的实施方式。
2008年5月28日提交的日本专利申请第2008-139045号所包含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容全部引用于本申请。
工业实用性
本发明的传感器及传感器制造方法可广泛应用于包含FET的传感器的制造方法中。
Claims (16)
1.一种传感器,其特征在于,包括:
硅基板,具有氧化硅膜;
源电极、漏电极及栅电极,配置在所述氧化硅膜上;
通道,由多晶硅或者非晶硅构成,配置在所述氧化硅膜上,且与所述源电极及漏电极电连接;以及
反应场,配置在所述氧化硅膜上。
2.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,
所述通道为NPN型。
3.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,
所述通道为PNP型。
4.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,
所述通道为NiN型。
5.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,
所述通道为PiP型。
6.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,
所述硅基板在两面上具有所述氧化硅膜;
所述栅电极配置在与配置有所述源电极、漏电极及通道的氧化硅膜相反面的氧化硅膜上。
7.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,
所述硅基板在两面或者单面上具有氧化硅膜;
所述栅电极配置在与配置有所述源电极、漏电极及通道的氧化硅膜为同一面的氧化硅膜上。
8.根据权利要求1所述的传感器,其特征在于,
所述硅基板在两面上具有所述氧化硅膜;
所述栅电极与所述反应场配置在所述氧化硅膜的两面中的同一面的氧化硅膜上。
9.一种传感器制造方法,所述传感器包含场效应晶体管,所述场效应晶体管具有半导体基板、形成在所述半导体基板的表面的氧化硅膜、及连接到所述氧化硅膜的电极,而且所述氧化硅膜的一部分用作被检测物的反应场,其特征在于,所述传感器制造方法包括下述步骤:
在硅基板上形成氧化硅膜;
在所述氧化硅膜上形成多晶硅膜或者非晶硅膜;
在所述多晶硅膜或者非晶硅膜中掺杂杂质;
在掺杂了所述杂质的所述多晶硅膜或者非晶硅膜上形成源电极及漏电极;
在所述氧化硅膜上形成栅电极;以及
在所述氧化硅膜上形成反应场。
10.根据权利要求9所述的传感器制造方法,其特征在于,包括下述步骤:
使用硅的局部氧化法来形成包围所述反应场且其厚度比所述反应场厚的障壁部;以及
形成栅极氧化膜即所述反应场。
11.根据权利要求10所述的传感器制造方法,其特征在于,还包括下述步骤:
在所述氧化硅膜上的、与所述反应场及所述障壁部的位置不同的位置,形成漏电极及源电极。
12.根据权利要求10所述的传感器制造方法,其特征在于,
在形成所述漏电极及源电极的步骤中,
在形成有所述反应场及所述障壁部的半导体基板面的背面侧,形成所述漏电极及源电极。
13.根据权利要求10所述的传感器制造方法,其特征在于,
在形成所述漏电极及源电极的步骤中,
在形成有所述反应场及所述障壁部的半导体基板面的同一面侧,形成所述漏电极及源电极。
14.根据权利要求10所述的传感器制造方法,其特征在于,还包括下述步骤:
将被检测物质识别分子固定在所述反应场内。
15.根据权利要求9所述的传感器制造方法,其特征在于,包括下述步骤:
使用光刻法形成包围所述反应场且其厚度比所述反应场厚的障壁部;以及
形成栅极氧化膜即所述反应场。
16.一种传感器制造方法,所述传感器包含场效应晶体管,所述场效应晶体管具有半导体基板、形成在所述半导体基板的表面的氧化硅膜、及连接到所述氧化硅膜的电极,而且所述氧化硅膜的一部分用作被检测物的反应场,其特征在于,所述传感器制造方法包括下述步骤:
利用硅的局部氧化法来形成包围所述反应场且其厚度比所述反应场厚的障壁部;以及
形成栅极氧化膜即所述反应场。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103675024A (zh) * | 2012-09-08 | 2014-03-26 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 直接感测BioFET和制造方法 |
CN104502427A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-08 | 融智生物科技(青岛)有限公司 | 微生物检测装置和方法 |
CN109857161A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 成都与非测控设备有限公司 | 一种应用于乙烯装置急冷水ph值自动调节装置 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011169692A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Mitsumi Electric Co Ltd | バイオセンサの製造方法 |
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JP5293660B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2013-09-18 | ミツミ電機株式会社 | 電界効果トランジスタを具備するバイオセンサ |
JP2011220803A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Mitsumi Electric Co Ltd | 電界効果トランジスタ素子を具備するバイオセンサ |
US8373206B2 (en) * | 2010-07-20 | 2013-02-12 | Nth Tech Corporation | Biosensor apparatuses and methods thereof |
KR101202015B1 (ko) | 2010-08-13 | 2012-11-15 | 경북대학교 산학협력단 | SOI기판을 이용한 pH센서 및 그 제작방법 |
EP2910941A4 (en) * | 2012-10-18 | 2016-05-11 | Bio Sensor Inc | SENSOR, SENSOR MODULE AND DETECTION METHOD |
JP6296880B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-03-20 | バイオセンサー株式会社 | 測定装置および測定方法 |
US10006910B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-06-26 | Agilome, Inc. | Chemically-sensitive field effect transistors, systems, and methods for manufacturing and using the same |
US10020300B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-07-10 | Agilome, Inc. | Graphene FET devices, systems, and methods of using the same for sequencing nucleic acids |
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US9857328B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-01-02 | Agilome, Inc. | Chemically-sensitive field effect transistors, systems and methods for manufacturing and using the same |
EP3235010A4 (en) * | 2014-12-18 | 2018-08-29 | Agilome, Inc. | Chemically-sensitive field effect transistor |
US11782057B2 (en) | 2014-12-18 | 2023-10-10 | Cardea Bio, Inc. | Ic with graphene fet sensor array patterned in layers above circuitry formed in a silicon based cmos wafer |
US11921112B2 (en) | 2014-12-18 | 2024-03-05 | Paragraf Usa Inc. | Chemically-sensitive field effect transistors, systems, and methods for manufacturing and using the same |
US9859394B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-01-02 | Agilome, Inc. | Graphene FET devices, systems, and methods of using the same for sequencing nucleic acids |
EP3459115A4 (en) | 2016-05-16 | 2020-04-08 | Agilome, Inc. | GRAPHEN-FET DEVICES, SYSTEMS AND METHODS FOR USE THEREOF FOR SEQUENCING NUCLEIC ACIDS |
CN114624302B (zh) * | 2022-03-28 | 2024-01-26 | 湘潭大学 | 高灵敏度在片集成伪参比栅极的pH传感器及其制备方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6254155A (ja) | 1985-09-02 | 1987-03-09 | Nec Corp | 半導体バイオセンサ酵素固定化膜の形成方法 |
DE19621997C1 (de) * | 1996-05-31 | 1997-07-31 | Siemens Ag | Elektrochemischer Sensor |
JP2001242131A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | イオンセンサ |
US20040026684A1 (en) * | 2002-04-02 | 2004-02-12 | Nanosys, Inc. | Nanowire heterostructures for encoding information |
JP2004085392A (ja) | 2002-08-27 | 2004-03-18 | Fujitsu Ltd | 炭素元素線状構造体を用いた電界効果トランジスタ化学センサー |
JP2004108815A (ja) | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 免疫電極センサ |
US7135728B2 (en) * | 2002-09-30 | 2006-11-14 | Nanosys, Inc. | Large-area nanoenabled macroelectronic substrates and uses therefor |
JP4774476B2 (ja) | 2004-02-16 | 2011-09-14 | 独立行政法人科学技術振興機構 | センサー |
JP3903183B2 (ja) | 2004-02-03 | 2007-04-11 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 遺伝子検出電界効果デバイスおよびこれを用いた遺伝子多型解析方法 |
DE102004010635B4 (de) | 2004-03-02 | 2006-10-05 | Micronas Gmbh | Vorrichtung zur Durchführung von Messungen an Biokomponenten |
EP1774575A2 (en) * | 2004-05-17 | 2007-04-18 | Cambrios Technology Corp. | Biofabrication of transistors including field effect transistors |
KR100682918B1 (ko) | 2005-01-20 | 2007-02-15 | 삼성전자주식회사 | 표면 개질을 갖는 fet형 바이오 센서 |
WO2006103872A1 (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-05 | National University Corporation Hokkaido University | カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ |
KR100738081B1 (ko) | 2005-11-22 | 2007-07-12 | 삼성전자주식회사 | 무기막을 구비하는 fet 기반 바이오 센서, 그의 제조방법 및 그를 이용한 생분자 검출 방법 |
JP5110535B2 (ja) | 2006-03-31 | 2012-12-26 | 国立大学法人静岡大学 | 半導体測距素子及び固体撮像装置 |
KR100773549B1 (ko) | 2006-04-03 | 2007-11-07 | 삼성전자주식회사 | 동일 전계 효과 트랜지스터를 이용하여 생분자를 검출하는방법 |
JP2008139045A (ja) | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Dynam Co Ltd | 測定器 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103675024A (zh) * | 2012-09-08 | 2014-03-26 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 直接感测BioFET和制造方法 |
CN103675024B (zh) * | 2012-09-08 | 2018-02-13 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 直接感测BioFET和制造方法 |
CN104502427A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-08 | 融智生物科技(青岛)有限公司 | 微生物检测装置和方法 |
CN109857161A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 成都与非测控设备有限公司 | 一种应用于乙烯装置急冷水ph值自动调节装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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