JP6205017B2 - Method for manufacturing transistor - Google Patents
Method for manufacturing transistor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6205017B2 JP6205017B2 JP2016119311A JP2016119311A JP6205017B2 JP 6205017 B2 JP6205017 B2 JP 6205017B2 JP 2016119311 A JP2016119311 A JP 2016119311A JP 2016119311 A JP2016119311 A JP 2016119311A JP 6205017 B2 JP6205017 B2 JP 6205017B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- diamond thin
- diamond
- fluorine
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 154
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 48
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 264
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 263
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 203
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 102
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 71
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 65
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 64
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 64
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 57
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 57
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 34
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 34
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 23
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 22
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 20
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 86
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 49
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 33
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 30
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 18
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 16
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001139 pH measurement Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000003631 expected 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
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- KPSZQYZCNSCYGG-UHFFFAOYSA-N [B].[B] Chemical compound [B].[B] KPSZQYZCNSCYGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001723 carbon free-radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- YNAAFGQNGMFIHH-UHFFFAOYSA-N ctk8g8788 Chemical compound [S]F YNAAFGQNGMFIHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000002353 field-effect transistor method Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N octafluoropropane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229960004065 perflutren Drugs 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N xenon difluoride Chemical compound F[Xe]F IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
本発明は、トランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a transistor.
近年、溶液中のイオン濃度を検出するイオンセンサや、溶液中のタンパク質やグルコース等の有機物質を検出するバイオセンサのように、溶液(電解質溶液)中に含まれる特定物質を検出するセンサ素子の研究開発が盛んに行われている。このようなセンサ素子の一種に、ダイヤモンド薄膜上にソース電極及びドレイン電極が形成されており、ソース電極とドレイン電極との間であって上記の溶液が接するダイヤモンド薄膜の表面がゲートとして機能する電界効果トランジスタを備えるものがある。このような電界効果トランジスタは、溶液が接する部分がダイヤモンド薄膜とされているため安定性が高く、製造が容易であり、且つ低コストであるという利点を有する。 In recent years, sensor elements that detect a specific substance contained in a solution (electrolyte solution), such as an ion sensor that detects an ion concentration in a solution or a biosensor that detects an organic substance such as protein or glucose in a solution, Research and development is actively conducted. As one kind of such sensor element, a source electrode and a drain electrode are formed on a diamond thin film, and an electric field in which the surface of the diamond thin film between the source electrode and the drain electrode and in contact with the above solution functions as a gate. Some have an effect transistor. Such a field effect transistor has advantages that the portion in contact with the solution is a diamond thin film, has high stability, is easy to manufacture, and is low in cost.
以下の特許文献1には、上記の電界効果トランジスタを備えるイオンセンサが開示されている。具体的には、検出対象の溶液が挟持されるように配置された参照極及び作用極を備えており、参照極及び作用極の各々が上記の電界効果トランジスタ(pチャネルの電界効果トランジスタ)によって構成されたイオンセンサが開示されている。また、この特許文献1には、ゲートとして機能するダイヤモンド薄膜の表面に対して水素終端処理を施した上で、その一部を酸素終端又はフッ素終端することで、イオン感応性を制御する点も開示されている。
また、以下の特許文献2〜4には、ダイヤモンドの表面を処理(フッ素処理)する技術が開示されている。具体的に、以下の特許文献2には、導電性ダイヤモンドが被覆された導電性基材をフッ化処理(熱フッ素処理、電解フッ素処理)することにより長寿命化を図る点が開示されている。以下の特許文献3には、ダイヤモンドの表面を水素と硫化フッ素の混合ガスでなるプラズマに曝してダイヤモンド基板の表面を処理することにより正孔密度を高める点が開示されている。以下の特許文献4には、ダイヤモンド粉末とペルフルオロアゾアルカンとを溶液中に存在させて紫外線を照射して、ダイヤモンド粉末表面にペルフルオロアゾアルキル基を化学的に結合させる処理を行うことにより簡便にフッ素官能基を導入する点が開示されている。
Moreover, the following
ところで、上述した特許文献1に開示されている通り、水素終端処理が施されたダイヤモンド表面の一部をフッ素終端すれば、電界効果トランジスタのイオン感応性を自在に変化させることができるとも考えられる。しかしながら、本出願の発明者の研究によって、ダイヤモンドの表面をフッ素処理する場合において、その処理方法によってはフルオロカーボンの堆積膜が堆積されることが分かってきた。
By the way, as disclosed in
フルオロカーボンは、周知の通り、炭素−フッ素結合(C−F)を持つ有機化合物の総称であって、化学反応が生じにくく温度を変化させても安定であるという性質を有する。このため、水素終端処理が施されたダイヤモンド表面の一部をフッ素終端する際に、このようなフルオロカーボンの堆積膜がダイヤモンド表面に堆積されると、ダイヤモンド表面の特性(性質)が本来意図した特性とは異なってしまう虞がある。すると、電界効果トランジスタのイオン感応性が、本来意図したイオン感応性とは異なったものになってしまい、その結果として、本来の特性とは異なったセンサ素子が製造されてしまう可能性があるという問題が生ずる。 As is well known, fluorocarbon is a general term for organic compounds having a carbon-fluorine bond (C—F), and has a property that a chemical reaction hardly occurs and is stable even when the temperature is changed. For this reason, when such a fluorocarbon deposit is deposited on the diamond surface when a part of the hydrogen-terminated diamond surface is terminated with fluorine, the characteristics (property) of the diamond surface are originally intended. May be different. Then, the ion sensitivity of the field effect transistor becomes different from the originally intended ion sensitivity, and as a result, a sensor element different from the original characteristic may be manufactured. Problems arise.
以上から、意図した特性を有するセンサ素子を製造するには、電界効果トランジスタのゲートとして機能するダイヤモンド表面を処理する際に、フルオロカーボンの堆積膜の有無を制御することが極めて重要である。尚、上述した特許文献2〜4は、ダイヤモンドの表面を処理(フッ素処理)する技術を開示してはいるものの、これら特許文献2〜4は何れも、ダイヤモンドの表面を処理した際にフルオロカーボンの堆積膜が堆積される点については何ら言及していない。
From the above, in order to manufacture a sensor element having the intended characteristics, it is extremely important to control the presence or absence of a deposited film of fluorocarbon when processing the diamond surface functioning as the gate of the field effect transistor. Although
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フルオロカーボンの堆積膜の有無を制御することによってダイヤモンドの表面を所望の特性にすることが可能なトランジスタの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a transistor capable of making a diamond surface have desired characteristics by controlling the presence or absence of a deposited film of fluorocarbon. .
上記課題を解決するために、本発明のダイヤモンド薄膜の表面処理方法は、基板(11、21、40)上に形成されたダイヤモンド薄膜(12、22)の表面処理方法であって、必要となる前記ダイヤモンド薄膜の表面特性に応じて、前記ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずに前記ダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する第1置換処理と、前記ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させながら前記ダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する第2置換処理との何れか一方の処理(S15)を行うことを特徴としている。
この発明によると、ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずにダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する第1置換処理と、ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させながらダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する第2置換処理との何れか一方の処理が行われる。
また、本発明のダイヤモンド薄膜の表面処理方法は、前記第1,第2置換処理の何れか一方の処理を行う前に、前記ダイヤモンド薄膜の表面の水素以外の終端を水素終端に置換する処理(S14)を行うことを特徴としている。
また、本発明のダイヤモンド薄膜の表面処理方法は、前記第1置換処理が、前記ダイヤモンド薄膜の全面又は一部の領域に対してフッ素ガス或いはフッ素系ガスを用いて被曝処理を行うことによって実現される処理、或いは前記ダイヤモンド薄膜の全面又は一部の領域に対するフッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング処理又は誘導結合型反応性イオンエッチング処理を行うことによって実現される処理であることを特徴としている。
また、本発明のダイヤモンド薄膜の表面処理方法は、前記第2置換処理が、前記ダイヤモンド薄膜の全面又は一部の領域に対するフッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング処理又は誘導結合型反応性イオンエッチング処理を行うことによって実現される処理であることを特徴としている。
また、本発明のダイヤモンド薄膜の表面処理方法は、前記第1置換処理の被曝処理で用いられるフッ素系ガスが、XeF2又はCOF2を含むガスであることを特徴としている。
また、本発明のダイヤモンド薄膜の表面処理方法は、前記第1置換処理の反応性イオンエッチング処理又は誘導結合型反応性イオンエッチング処理で用いられるフッ素系ガスが、CxFy、CxHyFz、SxFy、NxFy、CxOyFz、NxOyFz、及びSxOyFz(x,y,zは1以上の整数)の少なくとも1つを含むガスであることを特徴としている。
また、本発明のダイヤモンド薄膜の表面処理方法は、前記第2置換処理の反応性イオンエッチング処理又は誘導結合型反応性イオンエッチング処理で用いられるフッ素系ガスが、CxFy、CxHyFz、SxFy、NxFy、CxOyFz、NxOyFz、及びSxOyFz(x,y,zは1以上の整数)の少なくとも1つを含むガスであることを特徴としている。
本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、基板(11、21、40)上に形成されたダイヤモンド薄膜(12、22)と、該ダイヤモンド薄膜上に形成されたソース電極(13、23)及びドレイン電極(14、24)とを備えており、該ソース電極及びドレイン電極間の前記ダイヤモンド薄膜の表面がゲート(16、26)として機能する電界効果トランジスタの製造方法であって、基板上に前記ダイヤモンド薄膜を形成する第1工程(S13)と、前記ダイヤモンド薄膜の表面の少なくとも前記ゲートとして機能する部分に対して、上記の何れかに記載のダイヤモンド薄膜の表面処理方法を用いて処理を行う第2工程(S14、S15)とを有することを特徴としている。
前記第1工程と前記第2工程との間に、前記ダイヤモンド薄膜上に前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する第3工程(S16)を有することを特徴としている。
本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、前記第3工程が、前記ソース電極及びドレイン電極を保護する保護膜(15、25)を、前記ソース電極及びドレイン電極を覆うように形成する工程を有することを特徴としている。
本発明のセンサ素子は、特定物質が含まれる溶液(W)に接する少なくとも1つの検出極(10、20)を備えており、該検出極の出力に基づいて前記溶液に含まれる前記特定物質を検出するセンサ素子(1、2)であって、上記の電界効果トランジスタの製造方法により製造された電界効果トランジスタが、前記ゲートとして機能する前記ダイヤモンド薄膜の表面が前記溶液に接するように、前記少なくとも1つの検出極に設けられていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the surface treatment method for a diamond thin film of the present invention is a surface treatment method for a diamond thin film (12, 22) formed on a substrate (11, 21, 40), which is necessary. In accordance with the surface characteristics of the diamond thin film, a first substitution treatment in which part of the hydrogen terminus of the diamond thin film is replaced with a fluorine terminus without depositing a fluorocarbon deposition film on the surface of the diamond thin film; One of the processes (S15) of the second substitution process in which a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film is replaced with a fluorine terminal while depositing a fluorocarbon deposition film on the surface is performed.
According to the present invention, the first substitution treatment in which part of the hydrogen terminal of the diamond thin film is replaced with fluorine termination without depositing the fluorocarbon deposited film on the surface of the diamond thin film, and the fluorocarbon deposited film is deposited on the surface of the diamond thin film. In this manner, either one of the second substitution process is performed in which a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film is replaced with a fluorine terminal.
In the diamond thin film surface treatment method of the present invention, before any one of the first and second substitution processes is performed, a terminal other than hydrogen on the surface of the diamond thin film is replaced with a hydrogen terminal ( S14) is performed.
In the diamond thin film surface treatment method of the present invention, the first substitution treatment is realized by performing an exposure treatment using a fluorine gas or a fluorine-based gas on the entire surface or a partial region of the diamond thin film. Or a reactive ion etching process using a fluorine-based gas or an inductively coupled reactive ion etching process on the entire surface or a part of the diamond thin film. .
In the diamond thin film surface treatment method of the present invention, the second substitution treatment may be reactive ion etching treatment or inductively coupled reactive ion etching using a fluorine-based gas for the entire surface or a part of the diamond thin film. It is a process realized by performing the process.
The diamond thin film surface treatment method of the present invention is characterized in that the fluorine-based gas used in the exposure treatment of the first substitution treatment is a gas containing XeF 2 or COF 2 .
In the diamond thin film surface treatment method of the present invention, the fluorine-based gas used in the reactive ion etching treatment or inductively coupled reactive ion etching treatment of the first substitution treatment is C x F y , C x H y. At least one of F z , S x F y , N x F y , C x O y F z , N x O y F z , and S x O y F z (x, y, z are integers of 1 or more) It is characterized by being gas containing.
In the diamond thin film surface treatment method of the present invention, the fluorine-based gas used in the reactive ion etching process or inductively coupled reactive ion etching process of the second substitution process is C x F y , C x H y. At least one of F z , S x F y , N x F y , C x O y F z , N x O y F z , and S x O y F z (x, y, z are integers of 1 or more) It is characterized by being gas containing.
The method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention includes a diamond thin film (12, 22) formed on a substrate (11, 21, 40), a source electrode (13, 23) and a drain formed on the diamond thin film. And a surface of the diamond thin film between the source electrode and the drain electrode functions as a gate (16, 26), wherein the diamond is formed on a substrate. A first step of forming a thin film (S13), and a second process of performing at least a portion functioning as the gate on the surface of the diamond thin film using the surface treatment method for a diamond thin film according to any one of the above. It has the process (S14, S15).
A third step (S16) of forming the source electrode and the drain electrode on the diamond thin film is provided between the first step and the second step.
In the field effect transistor manufacturing method of the present invention, the third step includes a step of forming a protective film (15, 25) for protecting the source electrode and the drain electrode so as to cover the source electrode and the drain electrode. It is characterized by that.
The sensor element of the present invention includes at least one detection electrode (10, 20) in contact with the solution (W) containing the specific substance, and the specific substance contained in the solution is detected based on the output of the detection electrode. A sensor element (1, 2) for detection, wherein the field effect transistor manufactured by the above-described method for manufacturing a field effect transistor has at least the surface of the diamond thin film functioning as the gate in contact with the solution. It is characterized by being provided on one detection electrode.
本発明によれば、ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずにダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する第1置換処理と、ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させながらダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する第2置換処理との何れか一方の処理を行うようにしているため、ダイヤモンドの表面を所望の特性にすることが可能であるという効果がある。 According to the present invention, the first substitution treatment in which part of the hydrogen termination of the diamond thin film is replaced with fluorine termination without depositing the fluorocarbon deposition film on the surface of the diamond thin film, and the fluorocarbon deposition film on the surface of the diamond thin film. While being deposited, any one of the second substitution treatment in which part of the hydrogen termination of the diamond thin film is replaced with a fluorine termination is performed, so that the surface of the diamond can have desired characteristics. There is an effect.
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるダイヤモンド薄膜の表面処理方法、電界効果トランジスタの製造方法、及びセンサ素子について詳細に説明する。尚、以下では、センサ素子がpHセンサである場合を例に挙げて説明するとともに、ダイヤモンド薄膜の表面処理方法及び電界効果トランジスタの製造方法については、pHセンサが備える電界効果トランジスタを製造する場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, a surface treatment method of a diamond thin film, a method of manufacturing a field effect transistor, and a sensor element according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the case where the sensor element is a pH sensor will be described as an example, and the surface treatment method of the diamond thin film and the method of manufacturing the field effect transistor will be described in the case of manufacturing the field effect transistor included in the pH sensor. An example will be described.
〔第1実施形態〕
〈センサ素子〉
図1は、本発明の第1実施形態によるセンサ素子としてのpHセンサの構成を示す断面図である。また、図2は、同pHセンサの平面透視図である。尚、図1は、図2中のB−B線に沿う断面矢視図であり、図2は、図1中のA−A方向からpHセンサ1を見た場合の平面透視図である。図1,図2に示す通り、pHセンサ1は、互いに対向するように設けられた参照極10(検出極)と作用極20(検出極)とを備えており、これら参照極10と作用極20との間に導かれる被測定液W(溶液)のpHを測定する。
[First Embodiment]
<Sensor element>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a pH sensor as a sensor element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective plan view of the pH sensor. 1 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2, and FIG. 2 is a plan perspective view when the
参照極10は、シリコンウェハ11(基板)、ダイヤモンド薄膜12、ソース電極13、ドレイン電極14、及び保護膜15を備える。ダイヤモンド薄膜12は、シリコンウェハ11の表面に形成されており、ソース電極13及びドレイン電極14は、ダイヤモンド薄膜12の表面において互いに対向するよう形成されている。保護膜15は、ダイヤモンド薄膜12上において、ソース電極13及びドレイン電極14を覆うように形成されている。この参照極10において、ソース電極13とドレイン電極14とによって挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜12の表面)がゲート16として機能する。
The
つまり、参照極10には、ソース電極13、ドレイン電極14、及びゲート16を備えるpチャネル電界効果トランジスタが形成されている。このpチャネル電界効果トランジスタは、ゲート16に被測定液Wが導かれることから、イオン感応性電界効果トランジスタ(ISFET:Ion-Sensitive Field-Effect Transistor)ということができる。尚、このイオン感応性電界効果トランジスタは、ダイヤモンド薄膜12を有することからダイヤモンドISFETともいう。また、ダイヤモンド薄膜を有し、ダイヤモンドの接液部に酸化物を有しないことからダイヤモンドSGFET(electrolyte Solution-Gate FET)ともいう。
That is, a p-channel field effect transistor including a
ここで、ゲート16の寸法は、pHセンサの特性に応じて適宜設定される。例えば、図2に示す通り、ゲート長αは、10〜1000μm程度の値に設定され、ゲート幅βは、0.01〜50mm程度の値に設定される。また、ソース電極13(ドレイン電極14)の長さγは、0.01〜50mm程度の値に設定され、ソース電極13(ドレイン電極14)の幅δは、0.01〜100mmの程度の値に設定される。
Here, the dimension of the
また、ゲート16として機能するダイヤモンド薄膜12の表面は、水素イオン濃度が1.0×10−1〜1.0×10−14mol/Lの範囲において電位が安定し、若しくはイオン感応性が実用上問題とならない程度に電位の一定性が保たれるように、終端元素が制御される。つまり、ゲート16として機能するダイヤモンド薄膜12の表面は、イオン鈍感応性終端とされる。尚、ダイヤモンド薄膜12の表面処理の詳細については後述する。
In addition, the surface of the diamond
作用極20は、参照極10と同様の構成であり、シリコンウェハ21(基板)、ダイヤモンド薄膜22、ソース電極23、ドレイン電極24、及び保護膜25を備える。ダイヤモンド薄膜22は、シリコンウェハ21の表面に形成されており、ソース電極23及びドレイン電極24は、ダイヤモンド薄膜22の表面において互いに対向するよう形成されている。保護膜25は、ダイヤモンド薄膜22上において、ソース電極23及びドレイン電極24を覆うように形成されている。この作用極20において、ソース電極23とドレイン電極24とによって挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜22の表面)がゲート26として機能する。
The working
つまり、作用極20には、ソース電極23、ドレイン電極24、及びゲート26を備えるpチャネル電界効果トランジスタが形成されている。このpチャネル電界効果トランジスタは、ゲート26に被測定液Wが導かれることから、イオン感応性電界効果トランジスタ(ISFET)ということができる。
That is, the p-channel field effect transistor including the
ここで、ソース電極23及びドレイン電極24は、図2に示す通り、参照極10のソース電極13及びドレイン電極14とそれぞれ同一の形状とすることが望ましい。ソース電極23及びドレイン電極24の大きさや間隔は、参照極10のソース電極13及びドレイン電極14の大きさ及び間隔と異なっていてもよい。但し、ゲート長α、ゲート幅β、ソース電極23(ドレイン電極24)の長さγ、及びソース電極23(ドレイン電極24)の幅δは、それぞれ上述した範囲の値に設定するのが好適である。
Here, it is desirable that the
また、ゲート26として機能するダイヤモンド薄膜22の表面は、水素イオン濃度が1.0×10−1〜1.0×10−14mol/Lの範囲において電位がpH値に応じて線形或いは非線形に応答するように、終端元素が制御される。つまり、ゲート26として機能するダイヤモンド薄膜22の表面は、イオン感応性終端とされる。尚、ダイヤモンド薄膜12の表面処理の詳細については後述する。
Further, the surface of the diamond
次に、上記構成におけるpHセンサ1の動作について説明する。図1に示す通り、参照極10は、ゲート16として機能するソース電極13とドレイン電極14によって挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜12の表面)が被測定液Wに接する。これに対し、ソース電極13及びドレイン電極14は、保護膜15で覆われているため、被測定液Wに接することはない。また、作用極20は、ゲート26として機能するソース電極23とドレイン電極24によって挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜22の表面)が被測定液Wに接する。これに対し、ソース電極23及びドレイン電極24は、保護膜25で覆われているため、被測定液Wに接することはない。
Next, the operation of the
被測定液Wの電荷はゲート16及びゲート26の界面電位に影響を及ぼし、その結果が出力端T1,T2(図3参照)で取り出される。
The charge of the liquid W to be measured affects the interface potential between the
図3は、本発明の第1実施形態によるセンサ素子としてのpHセンサを用いたpH測定回路の一例を示す回路図である。図3に示す通り、被測定液W(図3では図示省略)に接する擬似参照極30は接地されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a pH measurement circuit using the pH sensor as the sensor element according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the
参照極10のソース電極13には定電流源C1とバッファ回路B11とが接続され、参照極10のドレイン電極14にはバッファ回路B12が接続される。出力端T1は、バッファ回路B11を介して参照極10のソース電極13に接続されるとともに、抵抗R1及びバッファ回路B12を介して参照極10のドレイン電極14に接続される。作用極20のソース電極23には定電流源C2とバッファ回路B21とが接続され、作用極20のドレイン電極24にはバッファ回路B22が接続される。出力端T2は、バッファ回路B21を介して作用極20のソース電極23に接続されるとともに、抵抗R2及びバッファ回路B22を介して作用極20のドレイン電極24に接続される。
A constant current source C1 and a buffer circuit B11 are connected to the
図3に示すソースフォロアーのpH測定回路では、被測定液Wの電荷がゲート16及びゲート26の界面電位に影響を及ぼし、これにより参照極10のゲート16と作用極20のゲート26とにそれぞれ電位が生じる。図3に示すpH測定回路において、出力端T1には参照極10のソース電極13とゲート16とに基づく電圧が生ずる。これに対し、出力端T2には作用極20のソース電極23とゲート26とに基づく電圧が生ずる。そして、出力端T1の電圧値と出力端T2の電圧値との差分は、被測定液WのpHと相関がある。
In the pH measurement circuit of the source follower shown in FIG. 3, the electric charge of the liquid W to be measured affects the interface potential between the
図4は、本発明の第1実施形態によるセンサ素子としてのpHセンサに形成されているpチャネル電界効果トランジスタの特性の一例を示す図である。尚、図4に示す特性は、例えばpHセンサ1の作用極20に形成されているpチャネル電界効果トランジスタの特性をソース接地で評価したものである。pHセンサ1の参照極10に形成されているpチャネル電界効果トランジスタは、作用極20に形成されているpチャネル電界効果トランジスタとは電流及び電圧の大きさは異なるものの、おおむね図4(a),(b)に示すものと同様の特性を示す。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the characteristics of the p-channel field effect transistor formed in the pH sensor as the sensor element according to the first embodiment of the present invention. The characteristics shown in FIG. 4 are obtained by evaluating the characteristics of a p-channel field effect transistor formed on the working
図4(a)は、ドレイン電極・ソース電極間の電圧(Vds)を一定の電圧(−0.5[V])に設定したときの、参照極の電圧(Vgs)と、ドレイン電極・ソース電極に流れる電流(Ids)との関係を示す図である。図4(a)を参照すると、参照極の電圧(Vgs)が−0.4〜−0.5[V]程度になると、ドレイン電極・ソース電極に流れる電流(Ids)が急激に大きくなる特性であるのが分かる。 FIG. 4A shows the voltage (Vgs) of the reference electrode and the drain electrode / source when the voltage (Vds) between the drain electrode and the source electrode is set to a constant voltage (−0.5 [V]). It is a figure which shows the relationship with the electric current (Ids) which flows into an electrode. Referring to FIG. 4A, when the voltage (Vgs) of the reference electrode becomes about −0.4 to −0.5 [V], the current (Ids) flowing through the drain electrode and the source electrode increases rapidly. I understand that.
図4(b)は、参照極の電圧(Vgs)をある範囲(0〜−1.4[V]の範囲)で変化させたときの、ドレイン電極・ソース電極間の電圧(Vds)と、ドレイン電極・ソース電極に流れる電流(Ids)との関係を示す図である。図4(b)を参照すると、参照極の電圧(Vgs)が大きくなるにつれて、図4(b)中の特性曲線が全体的に上方に持ち上がり、ドレイン電極・ソース電極に流れる電流(Ids)が大きくなる傾向があるのが分かる。 FIG. 4B shows the voltage (Vds) between the drain electrode and the source electrode when the voltage (Vgs) of the reference electrode is changed in a certain range (range of 0 to −1.4 [V]). It is a figure which shows the relationship with the electric current (Ids) which flows into a drain electrode and a source electrode. Referring to FIG. 4 (b), as the reference electrode voltage (Vgs) increases, the characteristic curve in FIG. 4 (b) rises upward as a whole, and the current (Ids) flowing through the drain electrode / source electrode is increased. You can see that it tends to grow.
ここで、被測定液WのpH値が増加すると、図4(b)中の特性曲線は上方に移動し、被測定液WのpH値が減少すると図4(b)中の特性曲線は下方に移動する特性となる。また、ドレイン電極・ソース電極に流れる電流(Ids)が一定の場合に、被測定液WのpH値が増加すると、参照極の電圧(Vgs)は低下する特性となる。この特性を利用して、参照極の電圧(Vgs)の値から被測定液WのpH値を算出することができる。 Here, when the pH value of the liquid to be measured W increases, the characteristic curve in FIG. 4B moves upward, and when the pH value of the liquid to be measured W decreases, the characteristic curve in FIG. It becomes the characteristic to move to. In addition, when the current (Ids) flowing through the drain electrode / source electrode is constant, the reference electrode voltage (Vgs) decreases as the pH value of the liquid W to be measured increases. Using this characteristic, the pH value of the liquid W to be measured can be calculated from the value of the reference electrode voltage (Vgs).
〈電界効果トランジスタの製造方法及びダイヤモンド薄膜の処理方法〉
次に、上述したpHセンサ1の製造方法について説明する。尚、以下ではpHセンサ1の一連の製造工程のうち、参照極10及び作用極20に形成されるpチャネル電界効果トランジスタの製造方法と、この製造方法で用いられるダイヤモンド薄膜の処理方法とを中心に説明する。
<Manufacturing method of field effect transistor and processing method of diamond thin film>
Next, a method for manufacturing the above-described
図5は、本発明の第1実施形態による電界効果トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。pチャネル電界効果トランジスタの製造が開始されると、図5(a)に示す通り、まずシリコンウェハ11,21の表面を研磨する処理が行われる(工程S11)。具体的に、シリコンウェハ11,21を研磨する場合には、シリコンウェハ11,21と後の工程で形成されるダイヤモンド薄膜12,22との密着性を向上させるために、算術平均粗さRa:0.1〜15μm、最大高さRz:1〜100μmとするのが望ましい。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a field effect transistor according to the first embodiment of the present invention. When the manufacture of the p-channel field effect transistor is started, as shown in FIG. 5A, first, a process of polishing the surfaces of the
研磨処理が終了すると、研磨されたシリコンウェハ11,21の表面に対してダイヤモンド粉末の核付けを行う核付け処理が行われる(工程S12)。この工程は、シリコンウェハ11,21の表面に均一なダイヤモンド薄膜12,22を成長させるために行われる。ここで、ダイヤモンド粉末の核付け方法としては、ダイヤモンド微粒子が入った溶液を、超音波法、浸漬法、その他の方法でシリコンウェハ11,21の表面に塗布し、その溶媒を乾燥させる方法等を用いることができる。
When the polishing process is completed, a nucleation process for nucleating diamond powder onto the
ダイヤモンド粉末の核付けが終了すると、例えば熱フィラメントCVD法によって、シリコンウェハ11,21の表面にダイヤモンド薄膜12,22を成膜する処理が行われる(工程S13:第1工程)。具体的には、炭素源(例えば、メタン、アルコール、アセトン等の低分子有機化合物)を水素ガス等とともにフィラメントに供給する。尚、必要であれば、ドーパント(例えば、ホウ素)も炭素源及び水素ガス等とともにフィラメントに供給する。そして、炭素ラジカル等が発生する温度域(例えば、1800〜2800℃)までフィラメントを加熱して、この雰囲気内にダイヤモンドが析出する温度領域(例えば、750〜950℃)になるようにシリコンウェハ11,21を配置する。
When the nucleation of the diamond powder is completed, the diamond
ここで、上記の炭素源、ドーパント、及び水素ガス等を含む混合ガスの供給速度は反応容器のサイズに依るが、圧力は約2〜100[kPa]程度であることが好ましい。シリコンウェハ11,21上には、通常0.001〜2μmの粒径のダイヤモンド微粒子層が析出する。このダイヤモンド微粒子層の厚さは蒸着時間により調節することができるが、経済性の観点から0.5〜20μmとするのが好ましい。尚、上記工程S11,S12は、必要がなければ省略することも可能である。また、以下に述べる工程S14は、上記工程S13が兼ねても良い。
Here, although the supply speed of the mixed gas containing the carbon source, the dopant, and the hydrogen gas depends on the size of the reaction vessel, the pressure is preferably about 2 to 100 [kPa]. On the
ダイヤモンド成膜処理が終了すると、シリコンウェハ11,21上に成膜されたダイヤモンド薄膜12,22(アズ・グローンダイヤモンド)に対して水素終端処理が行われる(工程S14:第2工程)。具体的には、成膜されたダイヤモンド薄膜12,22の表面の水素以外の終端(例えば、炭素終端や酸素終端等)を水素終端に置換することで高密度水素終端とする処理が行われる。この水素終端処理としては、フッ化水素酸水溶液による処理、水素プラズマ処理、水素雰囲気中の加熱処理、水素ラジカル処理、陰極還元法の何れかを選択することができる。尚、2種類以上の方法を組み合わせて、水素終端処理の効率を高めてもよい。
When the diamond film forming process is completed, a hydrogen termination process is performed on the diamond
ここで、水素プラズマ処理としては、例えば、1[kW]、H2−flow 400[sccm]、プラズマ照射時間5時間の処理条件でダイヤモンド薄膜12,22の表面における終端の水素密度を高密度化できる。また、陰極還元法としては、例えばアズ・グローン状態の導電性ダイヤモンド電極に約−1.8[V]の電圧を印加して0.1M硫酸水溶液(H2SO4)中に30分間以上浸漬する方法を使用できる。
Here, as the hydrogen plasma treatment, for example, the termination hydrogen density on the surfaces of the diamond
水素終端処理が終了すると、フルオロカーボンの堆積膜の有無を考慮したフッ素ガス処理が行われる(工程S15:第2工程)。具体的には、必要となるダイヤモンド薄膜12,22の表面特性に応じて、以下に示す第1,第2置換処理の何れか一方の処理が選択されて行われる。
第1置換処理…ダイヤモンド薄膜12,22の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずにダイヤモンド薄膜12,22の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理
第2置換処理…ダイヤモンド薄膜12,22の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させながらダイヤモンド薄膜12,22の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理
When the hydrogen termination process is completed, a fluorine gas process is performed in consideration of the presence or absence of a fluorocarbon deposition film (step S15: second step). Specifically, one of the following first and second replacement processes is selected and performed according to the required surface characteristics of the diamond
First substitution process: A process of substituting part of the hydrogen ends of the diamond
上記の第1置換処理は、ダイヤモンド薄膜12,22の全面又は一部の領域(ゲート16,26として機能する領域)に対してフッ素ガス、或いはフッ素系ガスを用いて被曝処理を行うことによって実現される処理である。例えば、窒素ガス(N2ガス)によって希釈したフッ素ガス(F2ガス)が処理ガスとして用いられ、処理温度が20℃に設定されて、処理時間が10時間程度とされる。或いは、上記の第1置換処理は、上記領域に対するフッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)処理又は誘導結合型反応性イオンエッチング(ICP−RIE:Inductive Coupled Plasma−RIE)処理を行うことによって実現される処理である。
The first replacement process is realized by performing an exposure process using fluorine gas or fluorine-based gas on the entire surface or a part of the diamond
これに対し、上記の第2置換処理は、ダイヤモンド薄膜12,22の全面又は一部の領域(ゲート16,26として機能する領域)に対するフッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)処理又は誘導結合型反応性イオンエッチング(ICP−RIE)処理を行うことによって実現される処理である。例えば、ICP−RIE処理が行われる場合には、八フッ化プロパンガス(C3F8ガス)が処理ガスとして用いられ、ICP電源出力が500[W]、バイアス出力が0乃至は20[W]、ガス圧力が3[Pa]、C3F8ガスの流量が20[sccm]、処理時間が5[sec]にそれぞれ設定されて処理される。
On the other hand, the second substitution process described above is a reactive ion etching (RIE) process using a fluorine-based gas for the entire surface or a part of the diamond
ここで、上記のフッ素系ガスとは、分子式内にFを含むガスの総称である。このフッ素系ガスの例としては、CxFyガス(例えば、CF4、C2F6、C3F8、C4F8等)、CxHyFzガス(例えば、CHF3、CH2F2、CH3F等)、SxFyガス(例えば、SF6等)、NxFyガス(例えば、NF3等)、CxOyFz(例えば、COF2等)、NxOyFz(例えば、F3NO等)、SxOyFz(例えば、SOF2等)がある。また、上記フッ素系ガスを含む混合ガスもフッ素系ガスに含まれる。 Here, the above-mentioned fluorine-based gas is a general term for gases containing F in the molecular formula. Examples of the fluorine-based gas include C x F y gas (for example, CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8, etc.), C x H y F z gas (for example, CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 3 F, etc.), S x F y gas (eg, SF 6 etc.), N x F y gas (eg, NF 3 etc.), C x O y F z (eg, COF 2 etc.) , N x O y F z (eg, F 3 NO), and S x O y F z (eg, SOF 2 ). Moreover, the mixed gas containing the said fluorine-type gas is also contained in fluorine-type gas.
上記の第1置換処理における被曝処理に使用するフッ素系ガスとしては、期待する効果に応じて上記のフッ素系ガスから選択でき、例えばXeF2、COF2等を使用することができる。また、上記の第1,第2置換処理におけるICP−RIE処理に使用するフッ素系ガスとしては、期待する効果に応じて上記のフッ素系ガスから選択でき、例えばCF4、C3F8、C4F8、CHF3、SF6等を使用することができる。 The fluorine-based gas used for the exposure treatment in the first replacement treatment can be selected from the above-mentioned fluorine-based gases according to the expected effect, and for example, XeF 2 , COF 2 or the like can be used. The fluorine-based gas used for the ICP-RIE process in the first and second replacement processes can be selected from the above-described fluorine-based gases according to the expected effect. For example, CF 4 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CHF 3 , SF 6 and the like can be used.
フルオロカーボンの堆積膜の有無を考慮したフッ素ガス処理が終了すると、pチャネル電界効果トランジスタを製造する工程が行われる(工程S16:第3工程)。この工程は、電極形成工程と保護膜形成工程とに大別される。 When the fluorine gas treatment considering the presence or absence of a fluorocarbon deposited film is completed, a step of manufacturing a p-channel field effect transistor is performed (step S16: third step). This process is roughly divided into an electrode forming process and a protective film forming process.
電極形成工程では、まずダイヤモンド薄膜12,22の表面にレジストをスピンコートし、露光及び現像を行ってレジストをパターニングする処理が行われる。その後、Au/Tiスパッタリングしてリフトオフすることによって、図2に示す平面視形状を有するAu/Ti薄膜がダイヤモンド薄膜12,22上に形成される。これにより、ダイヤモンド薄膜12上にはソース電極13及びドレイン電極14が形成され、ダイヤモンド薄膜22上にはソース電極23及びドレイン電極24が形成される。
In the electrode forming process, first, a resist is spin-coated on the surfaces of the diamond
保護膜形成工程では、ダイヤモンド薄膜12,22及びAu/Ti薄膜が形成されたシリコンウェハ11,21上に保護膜15,25となるレジストをスピンコートし、露光及び現像によりレジストをパターニングする処理が行われる。レジストが除去された領域は、ダイヤモンド薄膜12,22が露出した状態となる。ダイヤモンド薄膜12が露出した領域はゲート16として機能し、ダイヤモンド薄膜22が露出した領域はゲート26として機能する。
In the protective film forming step, there is a process of spin-coating a resist to be the
以上の処理によって、pチャネル電界効果トランジスタが形成された参照極10及び作用極20が得られる。図1に示すpHセンサ1は、平面視でソース電極13,23が重なり、且つ平面視でドレイン電極14,24が重なるように参照極10及び作用極20を向かい合わせ、参照極10と作用極20とを予め規定された間隔だけ離間させて配置することによって得られる。
By the above processing, the
以上の工程を経て作成されたダイヤモンド表面の終端(フッ素終端、酸素終端、水素終端等)の定性定量に関しては、例えばX線光電子分光法(XPS)、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)等、従来から知られている解析方法により検査することができる。尚、図5(a)に示すフローチャートは、フルオロカーボンの堆積膜の有無を考慮したフッ素ガス処理(工程S15)を行った後に、pチャネル電界効果トランジスタを製造する工程(工程S16)を行うものであったが、図5(b)に示すフローチャートのように、工程S16と工程S15とを逆にすることも可能である。 With respect to the qualitative quantification of the diamond surface termination (fluorine termination, oxygen termination, hydrogen termination, etc.) produced through the above steps, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR) Etc.) can be inspected by a conventionally known analysis method. In the flow chart shown in FIG. 5A, the step of manufacturing a p-channel field effect transistor (step S16) is performed after the fluorine gas treatment (step S15) in consideration of the presence or absence of a fluorocarbon deposited film. However, as shown in the flowchart of FIG. 5B, the steps S16 and S15 can be reversed.
図6は、本発明の第1実施形態によるダイヤモンド薄膜の処理方法によって処理されたダイヤモンド薄膜の解析結果を示す図である。また、図7は、同処理方法によって処理されたダイヤモンド薄膜の表面状態を模式的に示す図である。ここで、図6(a)及び図7(a)は、前述した第1置換処理が行われたダイヤモンド薄膜の解析結果及び表面状態をそれぞれ示す図であり、図6(b)及び図7(b)は、前述した第2置換処理が行われたダイヤモンド薄膜の解析結果及び表面状態をそれぞれ示す図である。尚、図6に示す解析結果は、上述のX線光電子分光法(XPS)を用いた解析結果である。 FIG. 6 is a diagram showing an analysis result of the diamond thin film processed by the diamond thin film processing method according to the first embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 7 is a figure which shows typically the surface state of the diamond thin film processed by the processing method. Here, FIG. 6A and FIG. 7A are diagrams respectively showing the analysis result and the surface state of the diamond thin film subjected to the first substitution process described above, and FIG. 6B and FIG. (b) is a figure which each shows the analysis result and surface state of a diamond thin film in which the 2nd substitution process mentioned above was performed. The analysis result shown in FIG. 6 is an analysis result using the above-mentioned X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
まず、図6(a)を参照すると、炭素−炭素結合(C−C)を示す大きなピークと、炭素−フッ素結合(C−F)を示す小さなピークとが現れているのが確認できるが、これらのピーク以外のピークは現れていない。このため、前述した、第1置換処理が行われたダイヤモンド薄膜の表面状態は、図7(a)に示す通り、一部がフッ素終端されているものの殆どが水素終端されており、しかもフルオロカーボンの堆積膜が堆積されていない(或いは、殆ど堆積されていない)状態である。 First, referring to FIG. 6A, it can be confirmed that a large peak indicating a carbon-carbon bond (C—C) and a small peak indicating a carbon-fluorine bond (C—F) appear. No peaks other than these peaks appear. For this reason, as shown in FIG. 7A, the surface state of the diamond thin film that has been subjected to the first substitution treatment described above is partially hydrogen-terminated, but most of it is hydrogen-terminated. The deposited film is not deposited (or hardly deposited).
次に、図6(b)を参照すると、炭素−炭素結合(C−C)を示す大きなピーク及び炭素−フッ素結合(C−F)を示す小さなピークに加えて、炭素−フッ化炭素結合(C−CF)及び炭素−フッ素結合(C−F2,C−F3)を示す新たな3つのピークが現れているのが分かる。このため、前述した、第2置換処理が行われたダイヤモンド薄膜の表面状態は、図7(b)に示す通り、一部がフッ素終端されており、且つフルオロカーボンの堆積膜Dが堆積された状態である。 Next, referring to FIG. 6B, in addition to a large peak indicating a carbon-carbon bond (C—C) and a small peak indicating a carbon-fluorine bond (C—F), a carbon-fluorinated carbon bond ( It can be seen that three new peaks appear indicating C—CF) and carbon-fluorine bonds (C—F 2 , C—F 3 ). For this reason, the surface state of the diamond thin film that has been subjected to the second substitution process described above is a state in which a part of the diamond thin film is fluorine-terminated and a fluorocarbon deposition film D is deposited as shown in FIG. It is.
以上の通り、本実施形態では、ダイヤモンド薄膜に対して前述した第1置換処理を行えば、ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずにダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換することができる。これに対し、ダイヤモンド薄膜に対して前述した第2置換処理を行えば、ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させながらダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換することができる。このため、本実施形態では、ダイヤモンドの表面を所望の特性にすることが可能である。 As described above, in this embodiment, when the first substitution process described above is performed on the diamond thin film, a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film is made fluorine-terminated without depositing a fluorocarbon deposited film on the surface of the diamond thin film. Can be replaced. On the other hand, if the second substitution process described above is performed on the diamond thin film, a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film can be replaced with a fluorine terminal while depositing a fluorocarbon deposition film on the surface of the diamond thin film. For this reason, in this embodiment, it is possible to make the surface of diamond have desired characteristics.
ここで、上述した第1置換処理を行うことによってダイヤモンド薄膜の表面がイオン感応性終端となる場合には、pチャネル電界効果トランジスタを作用極20に形成する際(具体的には、ダイヤモンド薄膜22の表面を処理する際)に、上述した第1置換処理を行えば良い。また、上述した第2置換処理を行うことによってダイヤモンド薄膜の表面がイオン鈍感応性終端となる場合には、pチャネル電界効果トランジスタを参照極10に形成する際(具体的には、ダイヤモンド薄膜12の表面を処理する際)に、上述した第2置換処理を行えば良い。
Here, when the surface of the diamond thin film becomes an ion-sensitive termination by performing the first substitution process described above, the p-channel field effect transistor is formed on the working electrode 20 (specifically, the diamond thin film 22). The first replacement process described above may be performed when the surface is processed. Further, when the surface of the diamond thin film becomes an ion-insensitive terminal by performing the second substitution process described above, when the p-channel field effect transistor is formed on the reference electrode 10 (specifically, the diamond
上記の例とは逆に、上述した第1置換処理を行うことによってダイヤモンド薄膜の表面がイオン鈍感応性終端となり、上述した第2置換処理を行うことによってダイヤモンド薄膜の表面がイオン鋭感応性終端となる場合も考えられる。かかる場合には、pチャネル電界効果トランジスタを参照極10に形成する際に上述した第1置換処理を行い、pチャネル電界効果トランジスタを作用極20に形成する際に上述した第2置換処理を行えば良い。
Contrary to the above example, the surface of the diamond thin film becomes an ion-insensitive termination by performing the above-described first substitution treatment, and the surface of the diamond thin film becomes an ion-acute sensitive termination by performing the above-described second substitution treatment. It may be possible. In such a case, the first replacement process described above is performed when the p-channel field effect transistor is formed on the
このように、本実施形態では、ダイヤモンド薄膜12,22の表面にフルオロカーボンの堆積膜が堆積されていない電界効果トランジスタ、或いはダイヤモンド薄膜12,22の表面にフルオロカーボンの堆積膜が堆積された電界効果トランジスタの何れをも製造することが可能である。これにより、意図したイオン感応性を有する電界効果トランジスタを容易に製造することができる。
Thus, in the present embodiment, a field effect transistor in which a fluorocarbon deposition film is not deposited on the surface of the diamond
また、本実施形態におけるpHセンサ1は、参照極10に形成されたpチャネル電界効果トランジスタのゲート16として機能するダイヤモンド薄膜12の表面が被測定液Wに接するとともに、作用極20に形成されたpチャネル電界効果トランジスタのゲート26として機能するダイヤモンド薄膜22の表面が被測定液Wに接する。このため、pHセンサ1は、高温高圧及び耐酸耐アルカリ性に優れている。これにより、半導体製造プロセスにおける強酸・強アルカリ条件下であっても、タンパク質等の生体関連物質を扱うバイオプロセスであっても、pH値を正確に測定することが可能である。
Further, the
〔第2実施形態〕
図8は、本発明の第2実施形態によるセンサ素子としてのpHセンサの構成を示す断面図である。尚、図8においては、図1に示す部材に相当する部材には同一の符号を付してある。上述した第1実施形態のpHセンサ1は、異なるシリコンウェハ11,12を用いて参照極10及び作用極20がそれぞれ形成されており、参照極10と作用極20との間に導かれる被測定液WのpHを測定するものであった。これに対し、本実施形態のpHセンサ2は、共通のシリコンウェハ40(基板)を用いて参照極10及び作用極20が形成されており、シリコンウェハ40上(参照極10及び作用極20上)に導かれる被測定液WのpHを測定するものである。擬似参照極30(不図示)としては、導電性材料(金属等)を使用する。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a pH sensor as a sensor element according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, members corresponding to those shown in FIG. In the
図8に示す通り、参照極10は、ダイヤモンド薄膜12、ソース電極13、ドレイン電極14、及び保護膜15を備える。ダイヤモンド薄膜12は、シリコンウェハ40の表面に形成されており、ソース電極13及びドレイン電極14は、ダイヤモンド薄膜12の表面において同一基板に平行して配置するよう形成されている。保護膜15は、ダイヤモンド薄膜12上において、ソース電極13及びドレイン電極14を覆うように形成されている。この参照極10において、ソース電極13とドレイン電極14とによって挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜12の表面)がゲート16として機能する。
As shown in FIG. 8, the
また、ゲート16として機能するダイヤモンド薄膜12の表面は、水素イオン濃度が1.0×10−1〜1.0×10−14mol/Lの範囲において電位が安定し、若しくはイオン感応性が実用上問題とならない程度に電位の一定性が保たれるように、終端元素が制御される。つまり、上述した第1実施形態と同様に、ゲート16として機能するダイヤモンド薄膜12の表面は、イオン鈍感応性終端とされる。
In addition, the surface of the diamond
作用極20は、ダイヤモンド薄膜22、ソース電極23、ドレイン電極24、及び保護膜25を備える。ダイヤモンド薄膜22は、シリコンウェハ40の表面であって参照極10が形成されている部分とは異なる部分に形成されており、ソース電極23及びドレイン電極24は、ダイヤモンド薄膜22の表面において互いに対向するよう形成されている。保護膜25は、ダイヤモンド薄膜22上において、ソース電極23及びドレイン電極24を覆うように形成されている。この作用極20において、ソース電極23とドレイン電極24とによって挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜22の表面)がゲート26として機能する。尚、ソース電極23及びドレイン電極24は、参照極10のソース電極13及びドレイン電極14とそれぞれ同一の形状とすることが望ましい。
The working
また、ゲート26として機能するダイヤモンド薄膜22の表面は、水素イオン濃度が1.0×10−1〜1.0×10−14mol/Lの範囲において電位がpH値に応じて線形或いは非線形に応答するように、終端元素が制御される。つまり、ゲート26として機能するダイヤモンド薄膜22の表面は、イオン感応性終端とされる。
Further, the surface of the diamond
ここで、ゲート16として機能するダイヤモンド薄膜12の表面、及びゲート26として機能するダイヤモンド薄膜22の表面の終端制御は、第1実施形態と同様の方法で行うことができる。つまり、フルオロカーボンの堆積膜の有無を考慮したフッ素ガス処理を行うことによって、ダイヤモンド薄膜12,22の表面の終端制御を行うことができる(図5中の工程S15参照)。
Here, the termination control of the surface of the diamond
図8に示すpHセンサ2によって被測定液WのpHを測定する場合には、シリコンウェハ40上(参照極10及び作用極20上)に被測定液Wが導かれる。これにより、参照極10は、ゲート16として機能するソース電極13及びドレイン電極14に挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜12の表面)が被測定液Wに接する。これに対し、ソース電極13及びドレイン電極14は、保護膜15で覆われているため、被測定液Wに接することはない。
When the pH of the liquid W to be measured is measured by the
また、作用極20は、ゲート26として機能するソース電極23とドレイン電極24によって挟まれた領域(ダイヤモンド薄膜22の表面)が被測定液Wに接する。これに対し、ソース電極23及びドレイン電極24は、保護膜25で覆われているため、被測定液Wに接することはない。
In addition, the working
このようにして、pHセンサ2が被測定液WのpHを測定する場合には、pHセンサ1と同様に、参照極10のゲート16として機能する領域(ダイヤモンド薄膜12の表面)が被測定液Wに接するとともに、作用極20のゲート26として機能する領域(ダイヤモンド薄膜22の表面)が被測定液Wに接する状態にされる。このため、第1実施形態のpHセンサ1と同様の原理によって、被測定液WのpHが測定される。
In this way, when the
以上、本発明の実施形態によるダイヤモンド薄膜の表面処理方法、電界効果トランジスタの製造方法、及びセンサ素子について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、シリコンウェハ11,21,40上に形成されているダイヤモンド薄膜12,22の表面を処理する例について説明した。しかしながら、処理対象のダイヤモンド薄膜は、基板(シリコン基板や炭素基板)上に形成されているものである必要は必ずしもなく、基板が除去されているもの(ダイヤモンドバルク体)であっても良い。また、ダイヤモンド薄膜は、多結晶構造のものであっても、単結晶構造のものであっても良い。
The diamond thin film surface treatment method, the field effect transistor manufacturing method, and the sensor element according to the embodiment of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and is freely within the scope of the present invention. Can be changed. For example, in the above embodiment, an example in which the surfaces of the diamond
図9は、本発明の実施形態で使用可能なダイヤモンド基板の例を示す図である。尚、図9では、図1中のシリコンウェハ11,21、或いは図8中のシリコンウェハ40を基板SBとして示している。図9(a)に示すダイヤモンド基板は、基板SB上に不純物が添加されていないダイヤモンド薄膜(ノンドープダイヤモンド薄膜L1)が形成された基板であり、図9(b)に示すダイヤモンド基板は、基板SB上に不純物が添加されたダイヤモンド基板(ドープダイヤモンド薄膜L2)が形成された基板である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a diamond substrate that can be used in the embodiment of the present invention. In FIG. 9, the
図9(c)に示すダイヤモンド基板は、基板SBを有していないノンドープダイヤモンド薄膜L1のみからなる基板であり、図9(d)に示すダイヤモンド基板は、基板SBを有しておらず、ノンドープダイヤモンド薄膜L1上にドープダイヤモンド薄膜L2が形成された基板である。尚、図9(c),図9(d)に示すダイヤモンド基板は、基板SBを有していないため、ダイヤモンド自立体ということもできる。 The diamond substrate shown in FIG. 9 (c) is a substrate made of only the non-doped diamond thin film L1 that does not have the substrate SB, and the diamond substrate shown in FIG. 9 (d) does not have the substrate SB and is non-doped. This is a substrate in which a doped diamond thin film L2 is formed on a diamond thin film L1. Note that the diamond substrate shown in FIGS. 9C and 9D does not have the substrate SB, and can be called a diamond self-solid.
図9(e)に示すダイヤモンド基板は、図9(a)に示すダイヤモンド基板上にドープダイヤモンド薄膜L2が形成された基板である。この基板をpHセンサ1等のセンサ素子に用いた場合には、ドープダイヤモンド薄膜L2の半導体特性と、ノンドープダイヤモンド薄膜L1の絶縁体特性との相乗効果を期待することができる。
The diamond substrate shown in FIG. 9 (e) is a substrate in which a doped diamond thin film L2 is formed on the diamond substrate shown in FIG. 9 (a). When this substrate is used as a sensor element such as the
図9(f),図9(g),図9(h)に示すダイヤモンド基板は、図9(a),図9(b),図9(e)に示すダイヤモンド基板の基板SB上にシリコン酸化膜(SiO2)L0が形成され、このシリコン酸化膜L0上にノンドープダイヤモンド薄膜L1及びドープダイヤモンド薄膜L2の少なくとも一方が形成された基板である。この基板をpHセンサ1等のセンサ素子に用いた場合には、シリコン酸化膜による絶縁効果を期待することができる。
The diamond substrate shown in FIGS. 9 (f), 9 (g), and 9 (h) has silicon on the substrate SB of the diamond substrate shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), and 9 (e). An oxide film (SiO 2 ) L0 is formed, and at least one of a non-doped diamond thin film L1 and a doped diamond thin film L2 is formed on the silicon oxide film L0. When this substrate is used for a sensor element such as the
また、上記実施形態では、参照極10が基準とする疑似参照電極と作用極20が基準とする疑似参照電極とが共通する例について説明したが、これらは個別に設けられていても良い。また、上記実施形態では、基板としてシリコンウェハを用いる例を示したが、基板の材質は任意である。また、上記実施形態では、前述した第1,第2置換処理を行う前に水素終端処理を行う例について説明したが、水素終端処理を省略したとしても必要となるダイヤモンド薄膜の表面特性が得られるのであれば、水素終端処理を省略しても良い。
In the above embodiment, an example in which the pseudo reference electrode based on the
また、基板上にダイヤモンド薄膜を形成する方法は上記の方法に限定されず、任意のものを使用できる。代表的な形成方法としては気相合成法が使用でき、気相合成法としては、CVD(化学蒸着)法、物理蒸着(PVD)法、プラズマジェット法等がある。また、CVD法としては、熱フィラメントCVD法またはマイクロ波プラズマCVD法等がある。 Moreover, the method of forming a diamond thin film on a board | substrate is not limited to said method, Arbitrary things can be used. As a typical formation method, a vapor phase synthesis method can be used, and examples of the vapor phase synthesis method include a CVD (chemical vapor deposition) method, a physical vapor deposition (PVD) method, and a plasma jet method. Examples of the CVD method include a hot filament CVD method and a microwave plasma CVD method.
また、何れのダイヤモンド成膜法を用いた場合であっても、合成されたダイヤモンド薄膜は多結晶であり、ダイヤモンド薄膜中にアモルファスカーボンやグラファイト成分が残存する場合がある。ダイヤモンド薄膜の安定性の観点からアモルファスカーボンやグラファイト成分は少ないほうが好ましく、ラマン分光分析において、ダイヤモンドに帰属する1332cm−1付近(1321〜1352cm−1の範囲)に存在するピーク強度I(D)と、グラファイトのGバンドに帰属する1580cm−1付近(1560〜1600cm−1の範囲)のピーク強度I(G)の比I(D)/I(G)が1以上であり、ダイヤモンドの含有量がグラファイトの含有量より多くなることが好ましい。 In addition, regardless of which diamond film forming method is used, the synthesized diamond thin film is polycrystalline, and amorphous carbon and graphite components may remain in the diamond thin film. Amorphous carbon or graphite component from the viewpoint of the stability of the diamond film is preferably lesser, in Raman spectroscopic analysis, and around 1332 cm -1 attributable to the diamond peak present in (1321~1352Cm range of -1) intensity I (D) , the ratio I (D) / I of the peak intensity near 1580 cm -1 attributable to the G band of graphite (range 1560~1600cm -1) I (G) ( G) is not less than 1, the content of diamond It is preferable that the content be higher than the graphite content.
また、上記実施形態では、センサ素子としてpHセンサを例に挙げて説明したが、本発明はpHセンサ以外のセンサ素子(例えば、バイオセンサ)にも適用可能である。尚、バイオセンサの中には、上記の参照極10や作用極20に相当する検出極を1つしか備えないものも存在するが、本発明は、このようなバイオセンサにも適用可能である。
Moreover, although the pH sensor was mentioned as an example and demonstrated in the said embodiment as a sensor element, this invention is applicable also to sensor elements (for example, biosensor) other than a pH sensor. Some biosensors include only one detection electrode corresponding to the
また、上述した実施形態では、図5に示す工程S15において、前述した第1,第2置換処理を行うことにより、イオン感応性が異なる電界効果トランジスタを製造する例について説明したが、化学吸着特性が異なる電界効果トランジスタを製造することも可能である。つまり、本発明は、用途に即した電界効果トランジスタを製造することが可能である。 In the above-described embodiment, the example in which the field effect transistors having different ion sensitivities are manufactured by performing the above-described first and second substitution processes in step S15 illustrated in FIG. 5 has been described. It is also possible to manufacture field effect transistors having different values. That is, the present invention can manufacture a field effect transistor suitable for the application.
本出願の発明者は、以上説明したダイヤモンド薄膜の表面処理方法を用いてダイヤモンド薄膜の表面を実際に処理し、或いは以上説明した電界効果トランジスタの製造方法を用いて実際に電界効果トランジスタを製造した。そして、処理されたダイヤモンド薄膜の特性を測定し、或いは製造された電界効果トランジスタの特性を測定した。以下、ダイヤモンド薄膜の表面に対して前述した第1置換処理を行って電界効果トランジスタを製造した第1〜第3実施例、及びダイヤモンド薄膜の表面に対して前述した第2置換処理を行った第4実施例について順に説明する。 The inventors of the present application actually processed the surface of the diamond thin film using the diamond thin film surface treatment method described above, or actually manufactured the field effect transistor using the field effect transistor manufacturing method described above. . And the characteristic of the processed diamond thin film was measured, or the characteristic of the manufactured field effect transistor was measured. Hereinafter, first to third examples in which a field effect transistor was manufactured by performing the first substitution process described above on the surface of the diamond thin film, and a second example in which the second substitution process described above was performed on the surface of the diamond thin film. The four examples will be described in order.
〔第1実施例〕
本実施例では、SF6のガスを用いてICP−RIE処理を行うことにより、フルオロカーボンの堆積膜を堆積させずにダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行うとともに電界効果トランジスタを製造している。図10は、第1実施例における電界効果トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。
[First embodiment]
In this embodiment, the ICP-RIE process is performed using SF 6 gas, so that a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film is replaced with a fluorine terminal without depositing a fluorocarbon film, and a field effect is obtained. Manufactures transistors. FIG. 10 is a flowchart showing a method of manufacturing the field effect transistor in the first embodiment.
図10に示す通り、本実施例では、まずシリコンウェハの表面を研磨する処理を行い、研磨したシリコンウェハの表面に対してダイヤモンド粉末の核付けを行う処理を行った(工程S21)。次に、核付け処理を行ったシリコンウェハの表面上に、熱フィラメントCVD法によってノンドープダイヤモンド薄膜を成膜し(工程S22)、そのノンドープダイヤモンド薄膜上に、マイクロ波プラズマCVD法によってボロン(ホウ素)ドープダイヤモンド薄膜を成膜した(工程S23)。ここで、成膜条件としては、例えばメタン(CH4)濃度を0.01〜1%に設定し、B/C比を1000〜15000ppmに設定し、成膜時間を1〜10分に設定した。 As shown in FIG. 10, in this example, the surface of the silicon wafer was first polished, and the surface of the polished silicon wafer was nucleated with diamond powder (step S21). Next, a non-doped diamond thin film is formed on the surface of the silicon wafer subjected to the nucleation process by a hot filament CVD method (step S22), and boron (boron) is formed on the non-doped diamond thin film by a microwave plasma CVD method. A doped diamond thin film was formed (step S23). Here, as the film formation conditions, for example, the methane (CH 4 ) concentration was set to 0.01 to 1%, the B / C ratio was set to 1000 to 15000 ppm, and the film formation time was set to 1 to 10 minutes. .
続いて、マイクロ波プラズマCVD法によって水素終端処理を行い(工程S24)、その後に電界効果トランジスタを製造した(工程S25)。最後に、ゲートとして機能するダイヤモンド薄膜の表面に対して、SF6のガスを用いてICP−RIE処理を行った(工程S26)。以上の工程を経て、フッ素終端されたゲートを有する電界効果トランジスタを得た。ここで、ICP−RIE処理条件としては、例えばICP電源出力を10〜1000[W]に設定し、真空度を約1.33〜13.3[Pa]に設定し、処理時間を2〜3分に設定した。 Subsequently, hydrogen termination was performed by microwave plasma CVD (step S24), and then a field effect transistor was manufactured (step S25). Finally, the surface of the diamond thin film functioning as a gate was subjected to ICP-RIE treatment using SF 6 gas (step S26). Through the above steps, a field effect transistor having a fluorine terminated gate was obtained. Here, as the ICP-RIE processing conditions, for example, the ICP power output is set to 10 to 1000 [W], the degree of vacuum is set to about 1.33 to 13.3 [Pa], and the processing time is set to 2-3. Set to minutes.
図11は、第1実施例で得られた電界効果トランジスタの特性の一例を示す図である。尚、図11においては、電界効果トランジスタの特性として、pH感度とX線光電子分光法(XPS)の解析結果を挙げている。図11に示す通り、本実施例で得られた電界効果トランジスタのpH感度は、8〜11[mV/pH]程度であった。また、XPSの解析結果(F1s/(C1s+F1s))は、30〜60[%]程度であった。尚、図11では、XPSの解析結果が30[%]であるもののみを図示している。これにより、本実施例で得られた電界効果トランジスタでは、ゲートとして機能するダイヤモンド薄膜の表面が、所定の割合でフッ素終端されていることを確認することができた。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the characteristics of the field effect transistor obtained in the first embodiment. In FIG. 11, the analysis results of pH sensitivity and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) are given as the characteristics of the field effect transistor. As shown in FIG. 11, the pH sensitivity of the field effect transistor obtained in this example was about 8 to 11 [mV / pH]. Moreover, the analysis result (F1s / (C1s + F1s)) of XPS was about 30 to 60 [%]. In FIG. 11, only the XPS analysis result of 30 [%] is shown. Thus, in the field effect transistor obtained in this example, it was confirmed that the surface of the diamond thin film functioning as a gate was fluorine-terminated at a predetermined ratio.
〔第2実施例〕
本実施例では、フッ化キセノン(XeF2)を用いて被曝処理を行うことにより、フルオロカーボンの堆積膜を堆積させずにダイヤモンド自立体(図9(d)参照)の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行うとともに電界効果トランジスタを製造している。図12は、第2実施例における電界効果トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。
[Second Embodiment]
In this example, by performing an exposure process using xenon fluoride (XeF 2 ), a part of the hydrogen terminal of the diamond self-solid (see FIG. 9D) is made fluorine without depositing a fluorocarbon deposition film. A field effect transistor is manufactured while performing a process of replacing the terminal. FIG. 12 is a flowchart showing a method for manufacturing a field effect transistor in the second embodiment.
図12に示す通り、本実施例では、まず多結晶ダイヤモンド基板の表面を洗浄(酸洗浄、有機溶媒洗浄)する処理を行った(工程S31)。次に、洗浄した多結晶ダイヤモンド基板の表面上に、マイクロ波プラズマCVD法によってボロンドープダイヤモンド薄膜を成膜した(工程S32)。ここで、成膜条件としては、例えばメタン(CH4)濃度を0.01〜1%に設定し、B/C比を1000〜15000ppmに設定し、成膜時間を1〜10分に設定した。 As shown in FIG. 12, in this example, first, the surface of the polycrystalline diamond substrate was cleaned (acid cleaning, organic solvent cleaning) (step S31). Next, a boron-doped diamond thin film was formed on the surface of the cleaned polycrystalline diamond substrate by microwave plasma CVD (step S32). Here, as the film formation conditions, for example, the methane (CH 4 ) concentration was set to 0.01 to 1%, the B / C ratio was set to 1000 to 15000 ppm, and the film formation time was set to 1 to 10 minutes. .
続いて、マイクロ波プラズマCVD法によって水素終端処理を行い(工程S33)、その後に固体のXeF2を昇華させて被曝処理を行って、ボロンドープダイヤモンド薄膜の特定箇所(ゲートとなる箇所)における水素終端の一部をフッ素終端に置換した(工程S34)。ここで、上記のXeF2を用いた被曝処理の処理条件としては、例えば真空度を約133[Pa]に設定し、処理時間を5分に設定した。最後に、上記の特定箇所がゲートとなるように電界効果トランジスタを製造した(工程S35)。以上の工程を経て、フッ素終端されたゲートを有する電界効果トランジスタを得た。 Subsequently, a hydrogen termination process is performed by a microwave plasma CVD method (step S33), followed by an exposure process by sublimating solid XeF 2, and hydrogen at a specific portion (portion serving as a gate) of the boron-doped diamond thin film. A part of the terminal was replaced with a fluorine terminal (step S34). Here, as the processing conditions of the exposure processing using XeF 2 described above, for example, the degree of vacuum was set to about 133 [Pa], and the processing time was set to 5 minutes. Finally, a field effect transistor was manufactured so that the above-mentioned specific location became a gate (step S35). Through the above steps, a field effect transistor having a fluorine terminated gate was obtained.
図13は、第2実施例で得られた電界効果トランジスタの電流電圧特性の一例を示す図である。尚、図13に示す特性は、ソース電極及びドレイン電極が金(Au)で形成されており、ゲート長が500[μm]とされ、ゲート幅が10[mm]とされた電界効果トランジスタの電流電圧特性(ゲート電極・ソース電極間の電圧(Vgs)を変化させたときの、ドレイン電極・ソース電極間の電圧(Vds)と、ドレイン電極・ソース電極に流れる電流(Ids)との関係)である。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of current-voltage characteristics of the field effect transistor obtained in the second embodiment. The characteristic shown in FIG. 13 is that the current of a field effect transistor in which the source electrode and the drain electrode are made of gold (Au), the gate length is 500 [μm], and the gate width is 10 [mm]. Voltage characteristics (the relationship between the voltage between the drain electrode and the source electrode (Vds) and the current flowing through the drain electrode and the source electrode (Ids) when the voltage between the gate electrode and the source electrode (Vgs) is changed) is there.
図13を参照すると、図4(b)と同様に、電圧(Vgs)が大きくなるにつれて、図13中の特性曲線が全体的に上方に持ち上がり、ドレイン電極・ソース電極に流れる電流(Ids)が大きくなる傾向があるのが分かる。これにより、電界効果トランジスタとして動作していることが確認できた。また、図示は省略しているが、本実施例で得られた電界効果トランジスタのpH感度は、5〜12[mV/pH]程度であり、XPSの解析結果(F1s/(C1s+F1s))は、5[%]程度であった。 Referring to FIG. 13, as in FIG. 4B, as the voltage (Vgs) increases, the characteristic curve in FIG. 13 generally rises upward, and the current (Ids) flowing through the drain electrode / source electrode is increased. You can see that it tends to grow. Thereby, it was confirmed that it was operating as a field effect transistor. Although not shown, the pH sensitivity of the field effect transistor obtained in this example is about 5 to 12 [mV / pH], and the XPS analysis result (F1s / (C1s + F1s)) is It was about 5%.
〔第3実施例〕
本実施例では、C3F8ガスを用いてICP−RIE処理を行うことにより、フルオロカーボンの堆積膜を堆積させずにダイヤモンド自立体(図9(d)参照)の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行うとともに電界効果トランジスタを製造している。図14は、第3実施例における電界効果トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。
[Third embodiment]
In this example, by performing an ICP-RIE process using C 3 F 8 gas, a part of the hydrogen termination of the diamond self-solid (see FIG. 9D) is made fluorine without depositing a fluorocarbon deposition film. A field effect transistor is manufactured while performing a process of replacing the terminal. FIG. 14 is a flowchart showing a method for manufacturing a field effect transistor according to the third embodiment.
図14に示す通り、本実施例では、第2実施形態と同様に、多結晶ダイヤモンド基板の表面を洗浄(酸洗浄、有機溶媒洗浄)する処理(工程S31)、洗浄した多結晶ダイヤモンド基板の表面上に、マイクロ波プラズマCVD法によってボロンドープダイヤモンド薄膜を成膜する処理(工程S32)、及びマイクロ波プラズマCVD法による水素終端処理(工程S33)を順に行った。尚、上記工程S32の成膜条件は、第2実施例と同様に設定した。 As shown in FIG. 14, in this example, as in the second embodiment, the surface of the polycrystalline diamond substrate is cleaned (acid cleaning, organic solvent cleaning) (step S31), and the surface of the cleaned polycrystalline diamond substrate is processed. On top of this, a treatment for forming a boron-doped diamond thin film by a microwave plasma CVD method (step S32) and a hydrogen termination treatment by a microwave plasma CVD method (step S33) were sequentially performed. The film forming conditions in the above step S32 were set in the same manner as in the second example.
その後、C3F8ガスを用いたICP−RIE処理を行って、ボロンドープダイヤモンド薄膜の特定箇所(ゲートとなる箇所)における水素終端の一部をフッ素終端に置換した(工程S40)。ここで、上記ICP−RIE処理の処理条件としては、ICP電源出力を100[W]に設定し、処理時間を30秒に設定した。最後に、上記の特定箇所がゲートとなるように電界効果トランジスタを製造した(工程S35)。以上の工程を経て、フッ素終端されたゲートを有する電界効果トランジスタを得た。 Thereafter, ICP-RIE treatment using C 3 F 8 gas was performed, and a part of hydrogen termination at a specific location (location to be a gate) of the boron-doped diamond thin film was replaced with a fluorine termination (step S40). Here, as processing conditions of the ICP-RIE process, the ICP power output was set to 100 [W], and the processing time was set to 30 seconds. Finally, a field effect transistor was manufactured so that the above-mentioned specific location became a gate (step S35). Through the above steps, a field effect transistor having a fluorine terminated gate was obtained.
図15は、第3実施例で得られた電界効果トランジスタの電流電圧特性の一例を示す図である。尚、図15に示す特性は、図13と同様に、ソース電極及びドレイン電極が金(Au)で形成されており、ゲート長が500[μm]とされ、ゲート幅が10[mm]とされた電界効果トランジスタの電流電圧特性である。図15を参照すると、図13に比べて電圧(Vgs)が変化した場合における特性曲線の変化幅(持ち上がり幅)は小さいものの、図13と同様の電流電圧特性を示していることから、電界効果トランジスタとして動作していることが確認できた。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the current-voltage characteristics of the field effect transistor obtained in the third embodiment. The characteristics shown in FIG. 15 are the same as in FIG. 13, in which the source electrode and the drain electrode are made of gold (Au), the gate length is 500 [μm], and the gate width is 10 [mm]. The current-voltage characteristics of the field effect transistor. Referring to FIG. 15, although the change width (lifting width) of the characteristic curve when the voltage (Vgs) changes is smaller than that in FIG. 13, the current-voltage characteristics are the same as those in FIG. It was confirmed that it was operating as a transistor.
図16は、第3実施例で得られた電界効果トランジスタのpH感度の一例を示す図である。尚、図16においては、横軸にpH値をとり、縦軸にゲート電極・ソース電極間の電圧(Vgs)を取ってある。図16を参照すると、pHが大きくなるにつれて電圧(Vgs)が僅かではあるが下がる傾向がある。このように、本実施例で得られた電界効果トランジスタのpH感度は、−1[mV/pH]程度であった。 FIG. 16 is a diagram showing an example of the pH sensitivity of the field effect transistor obtained in the third example. In FIG. 16, the horizontal axis represents the pH value, and the vertical axis represents the voltage (Vgs) between the gate electrode and the source electrode. Referring to FIG. 16, the voltage (Vgs) tends to decrease slightly as the pH increases. Thus, the pH sensitivity of the field effect transistor obtained in this example was about -1 [mV / pH].
また、図示は省略しているが、本実施例で得られた電界効果トランジスタのXPSの解析結果(F1s/(C1s+F1s))は、30[%]程度であった。尚、ICP−RIE処理の処理時間のみを30秒から1分に変更した場合(他の処理条件は変更無し)には、XPSの解析結果(F1s/(C1s+F1s))は、20[%]程度であった。また、本実施例では、XPSの解析結果において、C1sピーク付近(結合エネルギーが280〜295[eV]の領域)に炭素−フッ素結合(C−F3)を示すピークが現れていないため、フルオロカーボンの堆積膜が無いことが確認できた。 Although not shown, the XPS analysis result (F1s / (C1s + F1s)) of the field effect transistor obtained in this example was about 30%. When only the processing time of the ICP-RIE processing is changed from 30 seconds to 1 minute (the other processing conditions are not changed), the XPS analysis result (F1s / (C1s + F1s)) is about 20%. Met. Further, in the present example, in the XPS analysis result, a peak indicating a carbon-fluorine bond (C—F 3 ) does not appear in the vicinity of the C1s peak (region having a binding energy of 280 to 295 [eV]). It was confirmed that there was no deposited film.
〔第4実施例〕
本実施例では、C3F8ガスを用いてICP−RIE処理を行うことにより、フルオロカーボンの堆積膜を堆積させながらダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行っている。図17は、第4実施例におけるダイヤモンド薄膜の表面処理方法を示すフローチャートである。尚、図17と図14とを比較すると分かるように、本実施例では、第3実施例と同じ工程によってダイヤモンド薄膜の表面が処理される。
[Fourth embodiment]
In this embodiment, the ICP-RIE process is performed using C 3 F 8 gas to perform a process of substituting a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film with a fluorine terminal while depositing a fluorocarbon deposition film. FIG. 17 is a flowchart showing a diamond thin film surface treatment method according to the fourth embodiment. As can be seen from a comparison between FIG. 17 and FIG. 14, in this embodiment, the surface of the diamond thin film is treated by the same process as in the third embodiment.
図17に示す通り、本実施例では、第3実施形態と同様に、多結晶ダイヤモンド基板の表面を洗浄(酸洗浄、有機溶媒洗浄)する処理(工程S31)、洗浄した多結晶ダイヤモンド基板の表面上に、マイクロ波プラズマCVD法によってボロンドープダイヤモンド薄膜を成膜する処理(工程S32)、及びマイクロ波プラズマCVD法による水素終端処理(工程S33)を順に行った。尚、上記工程S32の成膜条件は、第3実施例と同様に設定した。 As shown in FIG. 17, in this example, as in the third embodiment, the surface of the polycrystalline diamond substrate is cleaned (acid cleaning, organic solvent cleaning) (step S31). On top of this, a treatment for forming a boron-doped diamond thin film by a microwave plasma CVD method (step S32) and a hydrogen termination treatment by a microwave plasma CVD method (step S33) were sequentially performed. The film forming conditions in the above step S32 were set in the same manner as in the third example.
その後、C3F8ガスを用いたICP−RIE処理を行って、ボロンドープダイヤモンド薄膜の特定箇所(ゲートとなる箇所)における水素終端の一部をフッ素終端に置換した(工程S40)。ここで、上記ICP−RIE処理の処理条件としては、ICP電源出力を300〜500[W]程度に設定し、処理時間を30秒に設定した。 Thereafter, ICP-RIE treatment using C 3 F 8 gas was performed, and a part of hydrogen termination at a specific location (location to be a gate) of the boron-doped diamond thin film was replaced with a fluorine termination (step S40). Here, as processing conditions for the ICP-RIE process, the ICP power output was set to about 300 to 500 [W], and the processing time was set to 30 seconds.
図示は省略しているが、本実施例で得られた電界効果トランジスタのXPSの解析結果(F1s/(C1s+F1s))は、ICP電源出力が300[W]である場合には58[%]程度であり、ICP電源出力が500[W]である場合には62[%]程度であった。ここで、本実施例では、XPSの解析結果において、C1sピーク付近(結合エネルギーが280〜295[eV]の領域)に炭素−フッ素結合(C−F3)を示すピークが現れていることから、フルオロカーボンの堆積膜が堆積されていることが確認できた。 Although not shown, the XPS analysis result (F1s / (C1s + F1s)) of the field effect transistor obtained in this example is about 58 [%] when the ICP power output is 300 [W]. When the ICP power output is 500 [W], it was about 62 [%]. Here, in the present example, in the XPS analysis result, a peak indicating a carbon-fluorine bond (C—F 3 ) appears in the vicinity of the C1s peak (a region where the binding energy is 280 to 295 [eV]). It was confirmed that a deposited film of fluorocarbon was deposited.
以上の通り、C3F8ガスを用いてICP−RIE処理を行う場合には、ICP−RIE処理の処理条件を変えるだけで、フルオロカーボンの堆積膜が堆積されたダイヤモンド薄膜と、フルオロカーボンの堆積膜が堆積されていないダイヤモンド薄膜との双方を得ることができる。尚、図17に示す工程S40の後に、図14に示す工程S35を行えば、第3実施例と同様に、フッ素終端されたゲートを有する電界効果トランジスタを得ることができる。 As described above, when the ICP-RIE process is performed using the C 3 F 8 gas, the diamond thin film on which the fluorocarbon deposition film is deposited and the fluorocarbon deposition film are merely changed by changing the processing conditions of the ICP-RIE process. It is possible to obtain both a diamond thin film on which no is deposited. Note that if step S35 shown in FIG. 14 is performed after step S40 shown in FIG. 17, a field effect transistor having a fluorine-terminated gate can be obtained as in the third embodiment.
尚、上述した第3,第4実施例においては、ボロンドープダイヤモンド薄膜を成膜する処理(工程S32)、水素終端処理(工程S33)、水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理(工程S40)、及び電界効果トランジスタの製造工程(工程S35)を順に実施していた。しかしながら、電界効果トランジスタの製造工程(工程S35)は、ボロンドープダイヤモンド薄膜を成膜する処理(工程S32)と水素終端処理(工程S33)との間に実施しても良く、水素終端処理(工程S33)と水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理(工程S40)との間に実施しても良い。 In the third and fourth embodiments described above, a process for forming a boron-doped diamond thin film (process S32), a hydrogen termination process (process S33), and a process for replacing part of the hydrogen termination with a fluorine termination (process) S40) and the field effect transistor manufacturing process (step S35) were performed in order. However, the field effect transistor manufacturing process (process S35) may be performed between the process of forming a boron-doped diamond thin film (process S32) and the hydrogen termination process (process S33). You may implement between S33) and the process (process S40) which substitutes a part of hydrogen termination | terminus by the fluorine termination | terminus.
1,2 pHセンサ
10 参照極
11 シリコンウェハ
12 ダイヤモンド薄膜
13 ソース電極
14 ドレイン電極
15 保護膜
16 ゲート
20 作用極
21 シリコンウェハ
22 ダイヤモンド薄膜
23 ソース電極
24 ドレイン電極
25 保護膜
26 ゲート
30 擬似参照極
40 シリコンウェハ
W 被測定液
1, 2
Claims (15)
前記ダイヤモンド薄膜の表面の少なくとも一部に対して、フッ素ガス或いは炭素を含まないフッ素系ガスを用いて被曝処理を行うことにより、前記ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずに前記ダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行うことと、
前記ダイヤモンド薄膜の表面の一部上にゲートを形成することと、
前記ダイヤモンド薄膜の形成と前記置換処理との間に、前記ダイヤモンド薄膜上にソース電極及びドレイン電極を形成することと
を有する、トランジスタの製造方法。 Forming a diamond film,
The diamond thin film is not deposited on the surface of the diamond thin film by subjecting at least a part of the surface of the diamond thin film to an exposure treatment using a fluorine gas or a fluorine-based gas containing no carbon. Performing a process of substituting a part of the hydrogen terminal of the thin film with a fluorine terminal;
Forming a gate on a portion of the surface of the diamond film ;
A method for manufacturing a transistor , comprising: forming a source electrode and a drain electrode on the diamond thin film between the formation of the diamond thin film and the substitution treatment .
前記ダイヤモンド薄膜の表面の少なくとも一部に対して、炭素を含まないフッ素系ガスを用いた誘導結合型反応性イオンエッチング処理を行うことにより、前記ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずに前記ダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行うことと、
前記ダイヤモンド薄膜の表面の一部上にゲートを形成することと、
前記ダイヤモンド薄膜の形成と前記置換処理との間に、前記ダイヤモンド薄膜上にソース電極及びドレイン電極を形成することと
を有する、トランジスタの製造方法。 Forming a diamond film,
At least a part of the surface of the diamond thin film is subjected to inductively coupled reactive ion etching using a fluorine-based gas not containing carbon, so that no fluorocarbon deposition film is deposited on the surface of the diamond thin film. A process of substituting a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film with a fluorine terminal;
Forming a gate on a portion of the surface of the diamond film ;
A method for manufacturing a transistor , comprising: forming a source electrode and a drain electrode on the diamond thin film between the formation of the diamond thin film and the substitution treatment .
前記ダイヤモンド薄膜の表面にボロンをドープすることと、
ボロンがドープされた前記ダイヤモンド薄膜の表面の少なくとも一部に対して、炭素を含むフッ素系ガスを用いた誘導結合型反応性イオンエッチング処理を行うことにより、前記ダイヤモンド薄膜の表面にフルオロカーボンの堆積膜を堆積させずに前記ダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行うことと、
前記ダイヤモンド薄膜の表面の一部上にゲートを形成することと、
前記ダイヤモンド薄膜の形成と前記置換処理との間に、前記ダイヤモンド薄膜上にソース電極及びドレイン電極を形成することと
を有する、トランジスタの製造方法。 Forming a diamond film,
Doping the surface of the diamond thin film with boron;
A fluorocarbon deposition film is formed on the surface of the diamond thin film by subjecting at least a part of the surface of the diamond thin film doped with boron to inductively coupled reactive ion etching using a fluorine-based gas containing carbon. A process of substituting a part of the hydrogen terminal of the diamond thin film with a fluorine terminal without depositing,
Forming a gate on a portion of the surface of the diamond film ;
A method for manufacturing a transistor , comprising: forming a source electrode and a drain electrode on the diamond thin film between the formation of the diamond thin film and the substitution treatment .
炭素を含むフッ素系ガスを用いて、前記ダイヤモンド薄膜の結晶構造からなる表面に、前記ダイヤモンド薄膜と結晶構造が異なるフルオロカーボンの堆積膜を堆積させながら前記ダイヤモンド薄膜の水素終端の一部をフッ素終端に置換する処理を行うことと、
前記ダイヤモンド薄膜の表面の一部上にゲートを形成することと
を有する、トランジスタの製造方法。 Forming a diamond film,
Using a fluorine-based gas containing carbon, depositing a fluorocarbon deposition film having a crystal structure different from that of the diamond thin film on the surface of the diamond thin film while using a part of the hydrogen termination of the diamond thin film as a fluorine termination. Performing the replacement process,
Forming a gate on a part of the surface of the diamond thin film.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013175059 | 2013-08-26 | ||
JP2013175059 | 2013-08-26 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014138972A Division JP2015063443A (en) | 2013-08-26 | 2014-07-04 | Surface treatment method of diamond thin film, manufacturing method of field effect transistor, and sensor element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016178342A JP2016178342A (en) | 2016-10-06 |
JP6205017B2 true JP6205017B2 (en) | 2017-09-27 |
Family
ID=57070475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016119311A Active JP6205017B2 (en) | 2013-08-26 | 2016-06-15 | Method for manufacturing transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6205017B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007078373A (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | pH SENSOR COMPRISING ISFET AND METHOD OF MANUFACTURING SAME |
JP4853706B2 (en) * | 2006-03-22 | 2012-01-11 | 凸版印刷株式会社 | Imprint mold and manufacturing method thereof |
JP5541530B2 (en) * | 2011-02-16 | 2014-07-09 | 横河電機株式会社 | Ion sensor and ion concentration measuring method |
-
2016
- 2016-06-15 JP JP2016119311A patent/JP6205017B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016178342A (en) | 2016-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI383144B (en) | Sensing element, manufacturing method and detecting system thereof | |
US8008650B2 (en) | Transistor with nanotube structure exhibiting N-type semiconductor-like characteristics | |
US8154058B2 (en) | Bio-sensor and method of manufacturing the same | |
US9267913B2 (en) | PH sensor, pH measurement method, ion sensor, and ion concentration measurement method | |
Lin et al. | The electrical and physical characteristics of Mg-doped ZnO sensing membrane in EIS (electrolyte–insulator–semiconductor) for glucose sensing applications | |
Sakai et al. | Ozone-treated channel diamond field-effect transistors | |
JP2015063443A (en) | Surface treatment method of diamond thin film, manufacturing method of field effect transistor, and sensor element | |
Kao et al. | Effects of N2 and O2 annealing on the multianalyte biosensing characteristics of CeO2-based electrolyte–insulator–semiconductor structures | |
JP5541530B2 (en) | Ion sensor and ion concentration measuring method | |
Kim et al. | A facile process to achieve hysteresis-free and fully stabilized graphene field-effect transistors | |
JP2007078373A (en) | pH SENSOR COMPRISING ISFET AND METHOD OF MANUFACTURING SAME | |
Zhang et al. | On-chip surface modified nanostructured ZnO as functional pH sensors | |
Lin et al. | Comparison between performances of In2O3 and In2TiO5-based EIS biosensors using post plasma CF4 treatment applied in glucose and urea sensing | |
Sinha et al. | Selective, ultra-sensitive, and rapid detection of serotonin by optimized ZnO nanorod FET biosensor | |
Kao et al. | Effects of Ti addition and annealing on high-k Gd2O3 sensing membranes on polycrystalline silicon for extended-gate field-effect transistor applications | |
Kozak et al. | Directly grown nanocrystalline diamond field-effect transistor microstructures | |
JP5534349B2 (en) | pH sensor and pH measuring method | |
JP6205017B2 (en) | Method for manufacturing transistor | |
Liu et al. | Investigation of AlGaZnO pH sensors fabricated by using cosputtering system | |
Chin et al. | Effects of CF4 plasma treatment on pH and pNa sensing properties of light-addressable potentiometric sensor with a 2-nm-thick sensitive HfO2 layer grown by atomic layer deposition | |
WO2002077632A1 (en) | Field-effect transistor | |
JP2004004007A (en) | Semiconductor-sensing device | |
CN117907405B (en) | Biosensor based on two-dimensional transition metal chalcogenide interface engineering and preparation method thereof | |
JP4157699B2 (en) | pH sensor | |
Ahmad et al. | Fabrication of electrolyte-gate nanocrystalline diamond-based field effect transistor (NCD-EGFET) for HIV-1 Tat protein detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160708 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170403 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170808 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6205017 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |