JP2002156356A

JP2002156356A - 半導体化学センサ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002156356A
Application number: JP2000348760A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Sugiura; 義幸杉浦
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的強度を増すとともに歩留まりを向上した
半導体化学センサを提供する。【解決手段】一面に２つの溝１１を有し、ドレイン拡散
層１２及びソース拡散層１３が離間して形成された半導
体基板１０と、半導体基板１０の一方の面上に形成され
る化学量感応膜１６と、半導体基板１０の他方の面側に
配設される電極１２ａ，１３ａとを備え、半導体基板１
０の２つの溝１１に、各溝１１の開口面付近に達するま
で導電体１を満たす。導電体１によって機械的な強度を
増すことができ、また各電極１２ａ，１３ａを例えばフ
ォトリソグラフィを用いて形成するときには、半導体基
板１０に電極材を表面の凹凸を抑えて積層することがで
きて、フォトレジストを前記表面上に沿って略均一に塗
布することができ、従来例のような現像むらを抑えて歩
留まりを向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体化学センサ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば試料溶液中のイオンを
検知するために、又はイオン濃度などを計測するために
用いられる半導体化学センサが提供されている。

【０００３】上記従来の半導体化学センサは、例えば図
７に示すように、断面形状が略Ｖ字状であって互いに略
平行に配置される２つの溝１１，１１を一面に有し、ド
レイン拡散層１２及びソース拡散層１３が離間して１組
形成された半導体基板１０と、半導体基板１０の溝１１
が形成された面と反対側の面上に形成され、外部のイオ
ン濃度に感応する化学量感応膜１６と、半導体基板１０
の溝１１が形成された面上に配設され、前記ドレイン拡
散層１２又はソース拡散層１３に電気的に各別に接続す
る１対の電極１２ａ’，１３ａ’とを備え、化学量感応
膜１６をゲート電極とした電界効果型トランジスタを構
成している。

【０００４】半導体基板１０は例えばシリコン基板であ
って、半導体基板１０の両面ならびに２つの溝１１，１
１の内面には例えばＳｉＯ₂などからなる絶縁膜１４が
形成されている。

【０００５】化学量感応膜１６は、半導体基板１０の溝
１１が形成されていない面側の絶縁膜１４上に形成さ
れ、この化学量感応膜１６には、例えば窒化膜やアルミ
ナ膜などの無機膜、又は例えばポリエーテルアミドやク
ラウンエーテルなどの有機膜が用いられる。

【０００６】ドレイン拡散層１２およびソース拡散層１
３は、それぞれ溝１１，１１が形成されていない面側の
絶縁膜１４内にあって、各溝１１の底面を含む部位に沿
って形成され、ドレイン拡散層１２とソース拡散層１３
の間のチャネル領域１５は、化学量感応膜１６との間に
絶縁膜１４の薄い部分となるゲート絶縁膜１４ａを挟み
込むように配置されている。

【０００７】電極１２ａ’，１３ａ’は、それぞれ各溝
１１，１１の内面に沿って配設される部位を有し、電極
１２ａ’は一方の溝１１の底面から露出するドレイン拡
散層１２に接触し、電極１３ａ’は他方の溝１１の底面
から露出するソース拡散層１３に接触する。

【０００８】また上記以外の従来例を図８に示す。

【０００９】この半導体化学センサは、断面形状が略Ｖ
字状の溝２１を一面に１つ有し、ドレイン拡散層２２及
びソース拡散層２３が離間して１組形成された半導体基
板２０と、半導体基板２０における溝２１の内面及び溝
２１の開口面周辺に沿って形成され、外部のイオン濃度
に感応する化学量感応膜２６’と、半導体基板２０の溝
２１が形成された面と反対側の面側に配設され、前記ド
レイン拡散層２２又はソース拡散層２３に電気的に各別
に接続する１対の電極２２ａ，２３ａとを備え、図７に
示す半導体化学センサと同様、化学量感応膜２６’をゲ
ート電極とした電界効果型トランジスタを構成してい
る。

【００１０】図７に示す半導体化学センサと同様、半導
体基板２０は、例えばシリコン基板であって、半導体基
板２０の両面ならびに溝２１の内面には例えばＳｉＯ₂
などの絶縁膜２４が形成されている。そして化学量感応
膜２６’は前記絶縁膜２４上に形成され、この化学量感
応膜２６には、例えば窒化膜やアルミナ膜などの無機
膜、又は例えばポリエーテルアミドやクラウンエーテル
などの有機膜が用いられる。

【００１１】ドレイン拡散層２２およびソース拡散層２
３は、それぞれ半導体基板２０の溝２１が形成されてい
ない面側の絶縁膜２４内に形成され、ドレイン拡散層２
２とソース拡散層２３の間のチャネル領域２５は、化学
量感応膜２６’の溝２１底部に位置する部位との間に、
絶縁膜２４の薄い部分となるゲート絶縁膜２４ａを挟み
込むように配置される。

【００１２】電極２２ａはドレイン拡散層２２に接触
し、電極２３ａはソース拡散層２３に接触するように配
設されて、各電極２２ａ，２３ａの一部が半導体基板２
０の絶縁膜２４表面に露出されている。

【００１３】上述のように図７及び図８に示す従来の半
導体化学センサは、半導体基板１０，２０の一面側に形
成された化学量感応膜１６，２６’を試料溶液に浸漬す
ると、試料溶液のイオン濃度の大きさに応じてチャネル
領域１５，２５の電位が変って、チャネル領域１５，２
５の電気抵抗が変化することとなり、ドレイン拡散層側
の電極１２ａ’，２２ａとソース拡散層側の電極１３
ａ’，２３ａとの間の電流が変化する。

【００１４】したがって、このような半導体化学センサ
は、上記電極１２ａ’，１３ａ’間または電極２２ａ，
２３ａ間の電流を検出するようにすれば、検出電流を増
幅する増幅回路や増幅回路の出力に基づいてイオン濃度
を演算する制御回路などと併用することにより、イオン
濃度を算出することができるのである。

【００１５】さらに、上述の図７に示す半導体化学セン
サは、溝１１を設けることで化学量感応膜１６、各電極
１２ａ’，１３ａ’、各拡散層１２，１３、チャネル領
域１５をそれぞれ近接配置しながらも、半導体基板１０
の表裏に化学量感応膜１６と各電極１２ａ’，１３ａ’
とをそれぞれ分けて配置しているので、化学量感応膜１
６を試料溶液に浸漬させても半導体基板１０の厚さ分だ
け電極１２ａ’，１３ａ’に試料溶液が触れる可能性が
低く、安定に動作するとともに長寿命であるという特徴
がある。また、図８に示す半導体化学センサについても
同様、溝２１を設けることで化学量感応膜２６’、各電
極２２ａ，２３ａ、各拡散層２２，２３、チャネル領域
２５をそれぞれ近接配置しながらも、半導体基板２０の
厚さ分だけ試料溶液が電極２２ａ，２３ａに触れる可能
性が低く、安定に動作するという特徴がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図７及び図８に示す半導体基板１０，２０に設けられた
溝１１，２１の半導体基板１０，２０に占める割合が大
きくなると半導体基板１０，２０の機械的な強度が低下
し、これを補うためには半導体基板１０，２０を大きく
せざるを得ないといった問題があった。

【００１７】また、図７に示す半導体化学センサにおい
て電極１２ａ’，１３ａ’を形成するときには、先に半
導体基板１０における２つの溝１１，１１内面を含む一
面に沿って、電極１２ａ’，１３ａ’の構成部材である
電極材を積層し、その後、フォトリソグラフィを用いて
前記電極材をドレイン拡散層１２側とソース拡散層１３
側とに分離して各電極１２ａ’，１３ａ’を形成してい
る。

【００１８】ところが、積層された電極材には溝１１の
形状に応じて表面に凹凸があるためフォトレジストを電
極材の表面に一様に塗布することが難しく、フォトレジ
ストにむらが生じることがある。その結果、露光して現
像したときには現像むらが生じるため歩留まりが低下す
るといった問題があった。さらに同一の半導体基板に図
８に示す半導体化学センサが複数個形成されたものを製
造する場合であっても、上述と同様、複数の化学量感応
膜２６’を形成するときには、先に前記半導体基板にお
ける複数の溝２１内面を含む一面に沿って、化学量感応
膜２６’の構成部材である感応膜材を積層する。そし
て、フォトリソグラフィを用いて前記感応膜材を分離し
て複数の化学量感応膜２６’を形成するが、上述と同
様、積層された感応膜材の表面に凹凸があるためフォト
レジストを一様に塗布することが難しく、歩留まりが低
下するといった問題があった。

【００１９】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、機械的強度を増すとともに歩留まりを向上し
た半導体化学センサを提供する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、一面に１乃至複数の凹部を有
し、ドレイン拡散層及びソース拡散層が離間して少なく
とも１組形成された半導体基板と、半導体基板の一方の
面上に形成され、外部のイオン濃度に感応する感応部
と、半導体基板の他方の面側に配設され、前記ドレイン
拡散層又はソース拡散層に電気的に各別に接続する複数
の電極とを備えて電界効果型トランジスタを構成する半
導体化学センサであって、半導体基板の１乃至複数の凹
部に前記凹部の開口面付近に達するまで導電体を満たし
たことを特徴とし、導電体を各凹部の開口面付近に達す
るまで満たしたことによって機械的な強度を増すことが
でき、また、例えば複数の電極を半導体基板の凹部が設
けられた面にフォトリソグラフィを用いて形成するとき
には、複数の電極の構成部材を半導体基板の前記面上に
沿って表面の凹凸を抑えて積層することができて、フォ
トレジストを前記構成部材の表面に沿って略均一に塗布
することができ、その結果、従来例のような現像むらを
抑えて歩留まりを向上させることができる。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、複数の凹部を半導体基板の電極が配設される側の面
に設けるとともに、ドレイン拡散層およびソース拡散層
を、半導体基板の前記各凹部の底面を含む部位にそれぞ
れ各別に形成して、凹部内に満たされた導電体を介して
各電極に接続したことを特徴とし、請求項１の発明と同
様の作用を奏する。

【００２２】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、１乃至複数の凹部を半導体基板の感応部が形成され
る面に設けるとともに、ドレイン拡散層とソース拡散層
の間のチャネル領域を、ゲート絶縁膜および凹部内に満
たされた導電体を介して感応部に略対向させたことを特
徴とし、請求項１の発明と同様の作用を奏する。

【００２３】請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか
の発明において、導電体は、導電性多結晶シリコンから
なることを特徴とし、例えば導電体の表面を酸化させる
ことで、前記表面に沿って絶縁性の高いＳｉＯ₂からな
る絶縁膜を容易に形成することができ、導電体に絶縁膜
が必要な場合には、製造工程を簡略化することができ
る。

【００２４】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、ゲート絶縁膜は、Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｔａ₂Ｏ₅の
うち少なくとも何れか１種類からなることを特徴とし、
別途新たな部材ならびに新たな製造工程を要することな
く、外部の水素イオン濃度に応じてのみチャネル領域の
電位を変化させて、水素イオンのみを検知することがで
きる。

【００２５】請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか
の発明において、感応部を膜状に複数層形成したことを
特徴とし、複数層の感応部における特定のイオンの透過
性を高めて、簡単に前記特定のイオンのみを検知するこ
とができる。

【００２６】請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか
に記載の半導体化学センサの製造方法であって、半導体
基板における複数の凹部が形成された一面に沿って導電
体を一体に積層して複数の凹部内に満たし、導電体の表
面を研磨して複数の凹部の開口面付近に位置させること
を特徴とし、各凹部ごとにそれぞれ導電体を満たす手間
を省いて、製造工程を簡単にすることができる。

【００２７】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、導電体の表面を研磨して複数の凹部の開口面付近に
位置させた後、導電体における半導体基板の一面上で前
記各凹部の間にある部分を取り除き、導電体を前記各凹
部に満たされた部分毎に分離することを特徴とし、請求
項７の発明と同様の作用を奏する。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態におけ
る基本構成は図７に示す従来例と共通するために共通す
る部分については同一の符号を付して説明を省略し、本
実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明す
る。

【００２９】本実施形態では、図７に示す従来例と異な
って溝１１の内面に沿って電極１２ａ’，１３ａ’が配
設されず、図１に示すように、半導体基板１０の２つの
溝１１，１１に、各溝１１の開口面付近に達するまで例
えば導電性多結晶シリコンなどの導電体１を満たしてい
る。

【００３０】ここで、本実施形態の製造方法について、
図２に基づいて説明する。

【００３１】まず、半導体基板１０の溝１１が設けられ
る面に沿って、マスク用絶縁膜１７を形成する。このと
き半導体基板１０の溝１１，１１に対応する部位を、マ
スク用絶縁膜１７から露出させておく。その後、半導体
基板１０のマスク用絶縁膜１７が形成された面側を異方
性エッチングして、図２（ａ）に示すように、半導体基
板１０におけるマスク用絶縁膜１７から露出した部位に
溝１１を形成する。このとき各溝１１の深さは、半導体
基板１０の他方の面側に形成された絶縁膜１４にまで達
する。

【００３２】そして、図２（ｂ）に示すように、上述の
エッチングを行うために用いたマスク用絶縁膜１７を取
り除き、図２（ｃ）に示すように、半導体基板１０の溝
１１が形成された面と溝１１内面に絶縁膜１４を形成す
る。そして各溝１１に満たされる導電体１が絶縁膜１４
内のドレイン拡散層１２又はソース拡散層１３に接触す
るように、各溝１１の底部にある絶縁膜１４を取り除い
て、ドレイン拡散層１２及びソース拡散層１３を各溝１
１の底面から露出させる。

【００３３】次に、図２（ｄ）に示すように、半導体基
板１０における２つの溝１１が形成された一面に沿って
導電体１を一体に積層して、２つの溝１１内に導電体１
を満たす。そして、図２（ｅ）に示すように、導電体１
の表面を全体的に研磨して前記表面を各溝１１の開口面
付近に位置させる。これにより、各溝１１ごとにそれぞ
れ導電体１を開口面付近にまで満たす手間を省いて、本
実施形態の製造工程を簡単にすることができるのであ
る。

【００３４】その後、例えば導電体１表面にマスクを形
成しエッチングすることによって、図２（ｆ）に示すよ
うに、導電体１における半導体基板１０の前記一面上で
各溝１１の間にある部分を取り除き、導電体１を各溝１
１に満たされた部分毎に分離する。なお、化学量感応膜
１６の形成は、上述の製造工程中の何れの段階に行って
も良く、或いは溝１１を形成する前に予め行っておいて
も、又は導電体１をエッチングして分離した後に行って
も良い。

【００３５】さらに本実施形態では、半導体基板１０の
溝１１が形成された一面に沿って、導電体１が外部に露
出しないように絶縁膜１４ｂを形成する。この絶縁膜１
４ｂは少なくとも導電体１の表面に形成され、導電体１
が導電性多結晶シリコンからなるときには、導電体１の
表面を酸化させるだけで絶縁性の高いＳｉＯ₂からなる
絶縁膜１４ｂを容易に形成でき、本実施形態の製造工程
をさらに簡略化することができる。また、各電極１２
ａ，１３ａはそれぞれ絶縁膜１４ｂにおける導電体１に
対応する部位に穿設された露出孔１４ｃを介して導電体
１に接触される。これにより、各電極１２ａ，１３ａは
それぞれドレイン拡散層１２又はソース拡散層１３に導
電体１を介して電気的に接続されるのである。

【００３６】上述のように本実施形態では、各溝１１に
導電体１が満たされているので従来例と比べて機械的な
強度を増すことができる。さらに、半導体基板１０を小
さくして各溝１１の半導体基板１０に占める割合が大き
くなっても機械的な強度を保つことができるので、セン
サ全体の小型化を図ることができる。

【００３７】また、本実施形態の電極１２ａ，１３ａを
形成するときには、図３に示すように、電極１２ａ，１
３ａの構成部材である電極材２を半導体基板１０の一面
に絶縁膜１４ｂ表面を覆うように積層する。そして従来
例と同様、フォトリソグラフィを用いて電極材２を分離
して各電極１２ａ，１３ａを形成する。ここで本実施形
態では、導電体１が各溝１１の開口面付近に達するまで
満たされていることによって、半導体基板１０に電極材
２を表面の凹凸を抑えて積層することができて、フォト
レジストを電極材２の表面上に沿って略均一に塗布する
ことができる。その結果、従来例のような現像むらを抑
えて歩留まりを向上させることができるのである。（実施形態２）本実施形態における基本構成は図８に示
す従来例と共通するために共通する部分については同一
の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる
部分についてのみ詳細に説明する。

【００３８】本実施形態では、図８に示す従来例と異な
って溝２１の内面に沿って化学量感応膜２６’が配設さ
れず、図４に示すように、実施形態１と同様、半導体基
板２０の溝２１に、溝２１の開口面付近に達するまで例
えば多結晶シリコンなどの導電体１を満たしている。そ
して化学量感応膜２６は、溝２１に満たされた導電体１
表面を覆って、半導体基板２０の絶縁膜２４上に積層さ
れる。これにより、ドレイン拡散層２２とソース拡散層
２３の間のチャネル領域２５を、ゲート絶縁膜２４ａお
よび溝２１に満たされた導電体１を介して化学量感応膜
２６に略対向させているのである。

【００３９】上述のように本実施形態では、実施形態１
と同様、溝２１に導電体１が満たされているので従来例
と比べて機械的な強度を増すことができる。

【００４０】ところで本実施形態では、ゲート絶縁膜２
４ａを含む絶縁膜２４を、Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｔａ₂
Ｏ₅のうち少なくとも何れか１種類から形成しても良
い。このような絶縁膜２４は電気的な絶縁性を有すると
ともに、試料溶液中の水素イオン濃度にのみ応じてチャ
ネル領域２５の電位を変化させる。その結果、本実施形
態では、別途新たな部材ならびに新たな製造工程を要す
ることなく、水素イオンのみを検知することができる。

【００４１】さらに本実施形態では、化学量感応膜２６
に例えばイオノフォアを含んだ有機膜からなる他の化学
量感応膜（図示せず）を重ねて、化学量感応膜を複数層
形成することにより、複数層の化学量感応膜における特
定のイオンの透過性を高めて、簡単に前記特定のイオン
のみを検知することができる。（実施形態３）本実施形態における基本構成は実施形態
２と共通するために共通する部分については同一の符号
を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分に
ついてのみ詳細に説明する。

【００４２】本実施形態では、図５に示すように、１つ
の半導体基板２０に実施形態２の半導体化学センサと同
様の基本構成を有する２つのセンサ部Ａ，Ｂが形成され
ている。化学量感応膜２６は、各溝２１に満たされた導
電体１表面を覆って、半導体基板２０の絶縁膜２４表面
上に積層される。なお、化学量感応膜２６における各溝
２１に満たされた導電体１に対応する部位間は電気的に
分離され、各導電体１のそれぞれに電気的な干渉が生じ
ないようにしている。また、一方のセンサ部Ａには、実
施形態２に述べたイオノフォアを含む化学量感応膜２７
が、化学量感応膜２６の導電体１に対応する部位に重ね
て形成されている。

【００４３】これにより本実施形態では、センサ部Ａ，
Ｂにより試料溶液中の異なるイオンを同時に検知するこ
とができる。

【００４４】また本実施形態では、化学量感応膜２７を
形成するとき、図６に示すように、化学量感応膜２７の
構成部材である感応膜材３を、化学量感応膜２６表面を
覆うように半導体基板２０の一面側に積層する。そし
て、従来例と同様、フォトリソグラフィを用いて感応膜
材３の不要な部分を削除して化学量感応膜２７を形成す
る。ここで本実施形態では、導電体１が各溝２１の開口
面付近に達するまで満たされていることによって、半導
体基板２０の前記一面側に感応膜材３を表面の凹凸を抑
えて積層することができて、フォトレジストを感応膜材
３の表面上に沿って略均一に塗布することができる。そ
の結果、従来例のような現像むらを抑えて歩留まりを向
上させることができるのである。

【００４５】なお、本実施形態においても実施形態１の
図２に示す製造方法と同様に、導電体１を一体に半導体
基板２０上に積層して、エッチングにより形成された溝
２１，２１内に満たし、その後、導電体１の表面を全体
的に研磨することで、製造工程を簡単にすることができ
る。

【００４６】ところで本実施形態では、半導体基板２０
に２つのセンサ部を設けたが、３つ以上設けても良い。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明は、一面に１乃至複数の
凹部を有し、ドレイン拡散層及びソース拡散層が離間し
て少なくとも１組形成された半導体基板と、半導体基板
の一方の面上に形成され、外部のイオン濃度に感応する
感応部と、半導体基板の他方の面側に配設され、前記ド
レイン拡散層又はソース拡散層に電気的に各別に接続す
る複数の電極とを備えて電界効果型トランジスタを構成
する半導体化学センサであって、半導体基板の１乃至複
数の凹部に前記凹部の開口面付近に達するまで導電体を
満たしたので、機械的な強度を増すことができ、また、
例えば複数の電極を半導体基板の凹部が設けられた面に
フォトリソグラフィを用いて形成するときには、複数の
電極の構成部材を半導体基板の前記面上に沿って表面の
凹凸を抑えて積層することができて、フォトレジストを
前記構成部材の表面に沿って略均一に塗布することがで
き、その結果、従来例のような現像むらを抑えて歩留ま
りを向上させることができるという効果がある。

【００４８】請求項２の発明は、複数の凹部を半導体基
板の電極が配設される側の面に設けるとともに、ドレイ
ン拡散層およびソース拡散層を、半導体基板の前記各凹
部の底面を含む部位にそれぞれ各別に形成して、凹部内
に満たされた導電体を介して各電極に接続したので、請
求項１の発明と同様の効果を奏する。

【００４９】請求項３の発明は、１乃至複数の凹部を半
導体基板の感応部が形成される面に設けるとともに、ド
レイン拡散層とソース拡散層の間のチャネル領域を、ゲ
ート絶縁膜および凹部内に満たされた導電体を介して感
応部に略対向させたので、請求項１の発明と同様の効果
を奏する。

【００５０】請求項４の発明は、導電体は、導電性多結
晶シリコンからなることを特徴とし、例えば導電体の表
面を酸化させることで、前記表面に沿って絶縁性の高い
ＳｉＯ₂からなる絶縁膜を容易に形成することができ、
導電体に絶縁膜が必要な場合には、製造工程を簡略化す
ることができるという効果がある。

【００５１】請求項５の発明は、ゲート絶縁膜は、Ｓｉ
₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｔａ₂Ｏ₅のうち少なくとも何れか１種
類からなるので、別途新たな部材ならびに新たな製造工
程を要することなく、外部の水素イオン濃度に応じての
みチャネル領域の電位を変化させて、水素イオンのみを
検知することができるという効果がある。

【００５２】請求項６の発明は、感応部を膜状に複数層
形成したので、複数層の感応部における特定のイオンの
透過性を高めて、簡単に前記特定のイオンのみを検知す
ることができるという効果がある。

【００５３】請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか
に記載の半導体化学センサの製造方法であって、半導体
基板における複数の凹部が形成された一面に沿って導電
体を一体に積層して複数の凹部内に満たし、導電体の表
面を研磨して複数の凹部の開口面付近に位置させるの
で、各凹部ごとにそれぞれ導電体を満たす手間を省い
て、製造工程を簡単にすることができるという効果があ
る。

【００５４】請求項８の発明は、導電体の表面を研磨し
て複数の凹部の開口面付近に位置させた後、導電体にお
ける半導体基板の一面上で前記各凹部の間にある部分を
取り除き、導電体を前記各凹部に満たされた部分毎に分
離するので、請求項７の発明と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す概略断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は同上の製造方法を示す説明用
の概略断面図である。

【図３】同上の電極を形成するときの概略断面図であ
る。

【図４】実施形態２を示す概略断面図である。

【図５】実施形態３を示す概略断面図である。

【図６】同上の化学量感応膜を形成するときの概略断面
図である。

【図７】従来例を示す概略断面図である。

【図８】同上の他の概略断面図である。

【符号の説明】

１導電体１０半導体基板１１溝１２ドレイン拡散層１２ａ電極１３ソース拡散層１３ａ電極１４絶縁膜１４ａゲート絶縁膜１４ｂ絶縁膜１４ｃ露出孔１５チャネル領域１６化学量感応膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 27/30 ３０１Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一面に１乃至複数の凹部を有し、ドレイ
ン拡散層及びソース拡散層が離間して少なくとも１組形
成された半導体基板と、半導体基板の一方の面上に形成
され、外部のイオン濃度に感応する感応部と、半導体基
板の他方の面側に配設され、前記ドレイン拡散層又はソ
ース拡散層に電気的に各別に接続する複数の電極とを備
えて電界効果型トランジスタを構成する半導体化学セン
サであって、半導体基板の１乃至複数の凹部に前記凹部
の開口面付近に達するまで導電体を満たしたことを特徴
とする半導体化学センサ。
【請求項２】複数の凹部を半導体基板の電極が配設さ
れる側の面に設けるとともに、ドレイン拡散層およびソ
ース拡散層を、半導体基板の前記各凹部の底面を含む部
位にそれぞれ各別に形成して、凹部内に満たされた導電
体を介して各電極に接続したことを特徴とする請求項１
記載の半導体化学センサ。
【請求項３】１乃至複数の凹部を半導体基板の感応部
が形成される面に設けるとともに、ドレイン拡散層とソ
ース拡散層の間のチャネル領域を、ゲート絶縁膜および
凹部内に満たされた導電体を介して感応部に略対向させ
たことを特徴とする請求項１記載の半導体化学センサ。
【請求項４】導電体は、導電性多結晶シリコンからな
ることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導
体化学センサ。
【請求項５】ゲート絶縁膜は、Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃，
Ｔａ₂Ｏ₅のうち少なくとも何れか１種類からなることを
特徴とする請求項３記載の半導体化学センサ。
【請求項６】感応部を膜状に複数層形成したことを特
徴とする請求項１〜５の何れかに記載の半導体化学セン
サ。
【請求項７】請求項１〜６の何れかに記載の半導体化
学センサの製造方法であって、半導体基板における複数
の凹部が形成された一面に沿って導電体を一体に積層し
て複数の凹部内に満たし、導電体の表面を研磨して複数
の凹部の開口面付近に位置させることを特徴とする半導
体化学センサの製造方法。
【請求項８】導電体の表面を研磨して複数の凹部の開
口面付近に位置させた後、導電体における半導体基板の
一面上で前記各凹部の間にある部分を取り除き、導電体
を前記各凹部に満たされた部分毎に分離することを特徴
とする請求項７記載の半導体化学センサの製造方法。