JPS6247251B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6247251B2
JPS6247251B2 JP54054528A JP5452879A JPS6247251B2 JP S6247251 B2 JPS6247251 B2 JP S6247251B2 JP 54054528 A JP54054528 A JP 54054528A JP 5452879 A JP5452879 A JP 5452879A JP S6247251 B2 JPS6247251 B2 JP S6247251B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
sensor
sensitive
sio
solution
Prior art date
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Expired
Application number
JP54054528A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS55146034A (en
Inventor
Kazumuki Yanagisawa
Hironobu Aoki
Takashi Mizusaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP5452879A priority Critical patent/JPS55146034A/en
Publication of JPS55146034A publication Critical patent/JPS55146034A/en
Publication of JPS6247251B2 publication Critical patent/JPS6247251B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電界効果を利用した半導体センサ
ー、特にその感応膜が有機金属化合物のアルコー
ル溶液(アルコキシド溶液)から形成されること
を特徴とした半導体センサーの製造方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor sensor that utilizes an electric field effect, and particularly to a method for manufacturing a semiconductor sensor characterized in that its sensitive film is formed from an alcohol solution (alkoxide solution) of an organometallic compound.

従来、半導体センサーの感応膜として、例えば
PVCに固定されたバリノマイシンがKイオン用
に利用出来る等の提案はこれまでにもなされてき
たが、アルコキシド溶液から出発して実現される
多成分系酸化物薄膜をセンサー感応膜として使用
する方法に関しては、例えば特開昭52−26292に
「…ガラス組成を…アルコキシド溶液の塗布方法
によつて形成することができる」という可能性の
指摘はあるものの、その具体的内容については全
く不明である。
Conventionally, as a sensitive film for semiconductor sensors, e.g.
Proposals have been made so far, such as that valinomycin fixed on PVC can be used for K ions. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-26292, there is a possibility that "...the glass composition can be formed by a coating method of an alkoxide solution", but the specific content thereof is completely unknown.

アルコキシド溶液を用いてセンサー感応膜を形
成する際、特に注意しなければならないのは、溶
液中に含まれる金属イオンよるトランジスタ
(FET)の汚染の問題である。
When forming a sensor-sensitive film using an alkoxide solution, special attention must be paid to the problem of contamination of the transistor (FET) by metal ions contained in the solution.

多くの場合アルコキシド溶液にはアルカリ・ア
ルカリ土類金属が含まれており、特にNa+のよう
なイオンがFET中に侵入すると素子不安定性の
原因になることは、FET製造工程では良く知ら
れている事実である。従つて、感応膜を形成する
に際しては、上記金属イオンの汚染に十分注意
し、これを未然に防ぐ事が重要である。
Alkoxide solutions often contain alkali and alkaline earth metals, and it is well known in the FET manufacturing process that ions such as Na + can cause device instability if they enter the FET. It is a fact that Therefore, when forming a sensitive film, it is important to pay sufficient attention to the contamination of the metal ions and prevent this from occurring.

本発明は、センサーのゲート絶縁膜上にアルコ
キシド溶液の被膜を形成する工程並びにその後の
熱処理工程で、しばしば問題となるコンタクト部
分からの汚染を有効に防ぐ為の電界効果型半導体
センサーの製造方法を提供するものである。
The present invention provides a method for manufacturing a field-effect semiconductor sensor that effectively prevents contamination from the contact portion, which is often a problem, in the process of forming an alkoxide solution film on the gate insulating film of the sensor and the subsequent heat treatment process. This is what we provide.

以下、本発明によるセンサーの製法を図面に参
照しながら説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a sensor according to the present invention will be explained with reference to the drawings.

センサーの感応膜を形成する前迄の電界効果ト
ランジスタの製造工程は、例えば特願昭53−
96602号(特開昭55−24603号公報)に開示されて
いるような方法で行なわれる。図面に従つて簡単
に説明すると、 (1) 基体として比抵抗10Ωcm程度のP型シリコン
(100)面を使い、化学エツチングにより厚さを
200μmとする。
For example, the manufacturing process of field effect transistors before forming the sensitive film of the sensor is disclosed in Japanese Patent Application No. 1973-
96602 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-24603). Briefly explained according to the drawings: (1) A P-type silicon (100) surface with a resistivity of about 10 Ωcm is used as the substrate, and the thickness is reduced by chemical etching.
The diameter shall be 200μm.

(2) 両面を酸化してSiO2層で覆い (3) 第2図aにハツチで示す部分のSiO2層をフ
オトエツチングによつて取除き、同時に素子裏
面には後にシリコンをエツチングによつて除去
する為の目印をつける。
(2) Both sides are oxidized and covered with two layers of SiO. (3) The two SiO layers in the areas indicated by hatches in Figure 2a are removed by photo-etching, and at the same time, silicon is etched on the back side of the device. Mark it for removal.

第2図a〜eは各工程を説明する為の1素子
の平面図であるが、実際には第1図に示すよう
に、シリコン基体1上に、同一素子を多数形成
する。ここで第1図の説明を簡単に行なうと、
第1図に示すのは一枚のシリコン基体1上に同
時に多数の感応素子を形成する本発明による製
造工程を説明する為の線図である。本発明によ
る製造工程は同時に形成する各素子を切離す前
に各素子の感応部付近の表面安定化をその側面
も含めて終えてしまうことを特徴としている。
その為に素子の感応部を含む前部3を細く、素
子後部4を幅広く形成し後部4同士の隣接する
部分、すなわちクロスハツチを付した部分5は
切離さないようにして、最後にスクライブして
切離すスクライブラインを形成するに留め、ハ
ツチを付して示す部分6だけを完全に除去して
しまう。以下部分6を除去部分と呼ぶことにす
る。このようにするとこの段階で素子前部3の
側面は露出するので、この時にこの側面の表面
安定化を含めて工程を進めることができる。
尚、除去部6のエツチングは表裏から同時に行
なつているので、工程(3)で付す裏面の目印はこ
の時必要になるものである。
Although FIGS. 2a to 2e are plan views of one element for explaining each process, in reality, as shown in FIG. 1, a large number of the same elements are formed on the silicon substrate 1. To briefly explain Figure 1 here,
FIG. 1 is a diagram for explaining the manufacturing process according to the present invention in which a large number of sensing elements are simultaneously formed on a single silicon substrate 1. In FIG. The manufacturing process according to the present invention is characterized in that the surface stabilization of the vicinity of the sensitive portion of each element including its side surfaces is completed before separating the elements formed at the same time.
For this purpose, the front part 3 containing the sensitive part of the element is made thin, the rear part 4 of the element is made wide, and the parts where the rear parts 4 are adjacent to each other, that is, the parts 5 with cross hatches, are made not to be separated and are finally scribed. Only a scribe line for cutting is formed, and only the portion 6 shown with a hatch is completely removed. Hereinafter, portion 6 will be referred to as the removed portion. By doing so, the side surface of the element front section 3 is exposed at this stage, so that the process can proceed at this time, including surface stabilization of this side surface.
Incidentally, since the etching of the removed portion 6 is carried out simultaneously from the front and back sides, the mark on the back side provided in step (3) is necessary at this time.

(4) 次に、前記工程(3)でSiO2層を取除いた部分
にソース領域、ドレイン領域を形成するように
リン1018cm-3の密度に拡散する。この拡散の深
さは数μm〜十数μmであり、ソース領域11
とドレイン領域12との間隔13は10〜50μm
としてある。もちろんこれ等の値は素子全体の
大きさ等に合わせて適宜変更することができ
る。
(4) Next, phosphorus is diffused to a density of 10 18 cm -3 to form a source region and a drain region in the portion where the SiO 2 layer was removed in step (3). The depth of this diffusion is from several μm to more than ten μm, and the source region 11
The distance 13 between and the drain region 12 is 10 to 50 μm.
It is as follows. Of course, these values can be changed as appropriate depending on the overall size of the element.

(5) 第2図bにハツチで示す領域のSiO2層を取
り除き、この領域にボロンを拡散してP+チヤ
ンネルストツパー領域14を形成する。チヤン
ネルストツパー領域14は素子先端の感応部付
近以外では、上記ソース領域11とドレイン領
域12の間にチヤンネルが形成されないように
するためのもので、その深さは0.1〜3μmと
する。これにより第2図bのクロスハツチの部
分15にのみチヤンネルが形成されることにな
る。以下このチヤンネル領域も符号15で表わ
すことにする。
(5) Remove the SiO 2 layer in the hatched region in FIG. 2b, and diffuse boron into this region to form the P + channel stopper region 14. The channel stopper region 14 is for preventing a channel from being formed between the source region 11 and the drain region 12 except near the sensitive part at the tip of the element, and has a depth of 0.1 to 3 μm. As a result, a channel is formed only in the crosshatch portion 15 of FIG. 2b. Hereinafter, this channel area will also be represented by the reference numeral 15.

(6) 第2図cにハツチで示す部分のSiO2層をフ
オトエツチして、この部分にリンを拡散し、コ
ンタクト用n+領域16,17を形成する。こ
の後で第1図の除去部分6及びスクライブライ
ン5のエツチングを行なう。すなわち (7) フオトエツチングによつて、第1図のハツチ
で示す除去部分6の表裏のSiO2層及びクロス
ハツチで示すスクライブライン5の表側の
SiO2層を取り除く。
(6) Photo-etch the portion of the SiO 2 layer indicated by hatching in FIG. 2c, and diffuse phosphorus into this portion to form contact n + regions 16 and 17. After this, the removed portion 6 and scribe line 5 shown in FIG. 1 are etched. That is, (7) by photo-etching, the two SiO layers on the front and back sides of the removed portion 6 shown by hatches in FIG. 1 and the front side of scribe line 5 shown by cross hatches are removed.
Remove the SiO2 layer.

(8) これらの部分に対して選択的エツチングを行
なうと、除去部6に於ては表裏両面から進行し
たエツチングによる溝がつながつて、素子前部
3の側面が完全に露出する。一方スクライブラ
イン5に於ては表側からしかエツチングが進ま
ない事とエツチングされる部分の幅が狭いとい
う事により約50μmの深さの溝が形成されるに
留まる。
(8) When selective etching is performed on these parts, grooves formed by etching progressing from both the front and back surfaces of the removed portion 6 are connected, and the side surface of the element front portion 3 is completely exposed. On the other hand, in the scribe line 5, a groove with a depth of only about 50 μm is formed because the etching progresses only from the front side and the width of the etched portion is narrow.

(9) ウエハーを乾燥してから素子前部3の露出し
た側面を酸化してSiO2層で被覆する。この
SiO2層の厚さは、例えば6000Å以下とする。
(9) After drying the wafer, the exposed sides of the device front 3 are oxidized and coated with a layer of SiO 2 . this
The thickness of the SiO 2 layer is, for example, 6000 Å or less.

(10) 第2図dにハツチで示す素子感応部19とド
レインコンタクト領域16、ソースコンタクト
領域17の上方のSiO2層をフオトエツチング
によつて除去し、 (11) 次に1150℃で30分間乾燥酸化を行なつて厚さ
数百〜数千Å、例えば1000ÅのSiO2層を形成
する。これによりチヤンネル領域15の上方に
ゲート酸化膜が形成されることになる。
(10) The SiO 2 layer above the device sensitive area 19, drain contact region 16, and source contact region 17 shown by hatching in FIG. Dry oxidation is performed to form a SiO 2 layer with a thickness of several hundred to several thousand Å, for example 1000 Å. As a result, a gate oxide film is formed above the channel region 15.

以上、感応膜を形成する前迄の電界効果トラン
ジスタの製造工程の1例であるが、この後、アル
コキシド溶液から感応膜を形成する為には、上記
ゲート酸化工程后直ちに素子表面を安定化する必
要がある。その理由は、アルコキシド溶液の中に
は成分の1種としてアルカリ(又はアルカリ土
類)金属イオンが含まれており、これらがゲート
酸化膜(SiO2)中に入り込むと素子不安定性の原
因となるからである。
The above is an example of the manufacturing process of a field effect transistor before forming a sensitive film. After this, in order to form a sensitive film from an alkoxide solution, the device surface must be stabilized immediately after the gate oxidation process. There is a need. The reason for this is that the alkoxide solution contains alkali (or alkaline earth) metal ions as one of its components, and if these enter the gate oxide film (SiO 2 ), they can cause device instability. It is from.

表面安定化の方法は、例えば特願昭53−96602
で開示されている如く、Si3N4を900〜1000℃の高
温CVD法によつて素子の全面を覆うように被着
せしめる。また、表面安定化膜としてはSi3N4
に限らず、耐水性・緻密性・イオン不透過性に優
れた絶縁材料ならば何を用いても良く、例えば、
五酸化タンタル(Ta2O5)、窒化タンタル
(TaN)、シリコンオキシナイトライド
(SiOxNy)、アルミニウムオキシナイトライド
(AlOxNy)、タンタルオキシナイトライド
(TaOxNy)等の膜が利用できる。
For example, the method of surface stabilization is disclosed in Japanese Patent Application No. 1983-96602.
As disclosed in , Si 3 N 4 is deposited over the entire surface of the device by high temperature CVD at 900-1000°C. Furthermore, the surface stabilizing film is not limited to the Si 3 N 4 film, but any insulating material with excellent water resistance, denseness, and ion impermeability may be used, for example,
Films such as tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), tantalum nitride (TaN), silicon oxynitride (SiOxNy), aluminum oxynitride (AlOxNy), and tantalum oxynitride (TaOxNy) can be used.

表面安定化膜が被着された後は、センサーのゲ
ート絶縁膜(安定化膜)上に感応膜を形成し、ソ
ース及びトレインコンタクトを形成してセンサー
を完成させるが、アルコキシド溶液から感応膜を
形成する場合には、特にアルコキシド溶液の被膜
形成工程及び熱処理工程で、コンタクト部分の取
扱いに注意しなければならない。アルコキシド溶
液からのFETの汚染を末然に防ぐ為のコンタク
ト部分の取扱いに関し、本発明では次に述べる方
法を具体的に提案する。
After the surface stabilizing film is deposited, a sensitive film is formed on the gate insulating film (stabilizing film) of the sensor, and source and train contacts are formed to complete the sensor. When forming contact areas, care must be taken in handling the contact portions, especially during the alkoxide solution film formation process and heat treatment process. Regarding the handling of the contact portion in order to prevent contamination of the FET from the alkoxide solution, the present invention specifically proposes the method described below.

この方法は、前記表面安定化膜を、コンタクト
部分も含めた素子全面を覆うように被着せしめた
まゝの状態で、センサーのゲート絶縁膜上にアル
コキシド溶液の被膜を形成し、熱処理して多成分
系酸化膜(感応膜)とする方法である。
In this method, a film of an alkoxide solution is formed on the gate insulating film of the sensor while the surface stabilizing film is still deposited so as to cover the entire surface of the device including the contact portion, and then heat-treated and multilayered. This is a method of forming a component-based oxide film (sensitive film).

感応膜形成の具体例については後述する。この
場合のコンタクト部分の構造を第3図に示す。第
3図は、本発明によるセンサーのドレインコンタ
クト部分35での断面図を表わしており、コンタ
クト部分は酸化膜(SiO2)36及びその上の表面
安定化膜37で完全に覆われている為に、感応膜
形成時に遊離するNA+イオン等による汚染を未然
に防ぐことが出来る。この様子は、ソースコンタ
クト部分についても同様である。感応膜形成後、
第2図eにハツチで示すドレイン、ソースコンタ
クト部分16,17の表面安定化膜37及びその
下の酸化膜36を、例えばプラズマエツチングで
除去し、特願昭53−96602で開示されている如き
方法により、第2図fで示すドレイン、ソース各
接点部21,22を形成することによつて、セン
サーを完成させる。
A specific example of forming the sensitive film will be described later. The structure of the contact portion in this case is shown in FIG. FIG. 3 shows a cross-sectional view at the drain contact part 35 of the sensor according to the invention, which is completely covered with an oxide film (SiO 2 ) 36 and a surface stabilizing film 37 thereon. In addition, contamination by NA + ions and the like released during the formation of the sensitive membrane can be prevented. This situation also applies to the source contact portion. After forming the sensitive film,
The surface stabilizing film 37 of the drain and source contact portions 16 and 17 shown by hatching in FIG. By this method, the sensor is completed by forming the drain and source contact portions 21 and 22 shown in FIG. 2f.

第4図は、本発明を適用しうるイオンセンサー
の例を説明する為のものであり、素子のチヤンネ
ル部分15での断面図を表わしている。ここで4
1はP型シリコン基板、42,43は各々ソー
ス・ドレイン拡散領域、44はゲート酸化膜
(SiO2)、45は酸化膜(SiO2)、46は表面安定
化膜、51は感応膜である。第4図で感応膜をセ
ンサー表面にのみ形成せしめているが形成手段
(スプレー法、スピナーによる回転塗布法、デイ
ツピング法など)によつてセンサー側面又は裏面
にまで感応膜が及んでも何らさしつかえはない。
FIG. 4 is for explaining an example of an ion sensor to which the present invention can be applied, and shows a cross-sectional view at a channel portion 15 of the element. here 4
1 is a P-type silicon substrate, 42 and 43 are source/drain diffusion regions, 44 is a gate oxide film (SiO 2 ), 45 is an oxide film (SiO 2 ), 46 is a surface stabilizing film, and 51 is a sensitive film. . In Fig. 4, the sensitive film is formed only on the sensor surface, but there is no problem even if the sensitive film extends to the side or back surface of the sensor by the forming method (spray method, spin coating method, dipping method, etc.). do not have.

以下、感応膜の形成法について、いくつかの実
施例をもとに具体的に説明する。
Hereinafter, a method for forming a sensitive film will be specifically explained based on some examples.

実施例 1 H+イオン用ガラス感応膜形成の場合。Example 1 Formation of a glass sensitive membrane for H + ions.

使用したアルコキシド化合物は次の通りであ
る。
The alkoxide compounds used are as follows.

Si(OC2H54・Ca(OCH3216mole%溶液及び
NaOCH316mole%溶液。ここで、上記Ca
(OCH32、NaOCH316mole%溶液は各々金属
Ca、Naをメタノール(CH3OH)に溶解させて作
製した。アルコキシド溶液の調整は次のように行
なつた。選流冷却器を備えた撹拌型ホツトプレー
ト上のフラスコに乾燥窒素ガスを導入しつつ メタノール …100c.c. Ca(OCH3216mole%溶液 …3.03c.c. を加えて撹拌しながら沸騰させたのち、次のもの
を順次加える。
Si(OC 2 H 5 ) 4・Ca(OCH 3 ) 2 16mole% solution and
NaOCH3 16mole% solution. Here, the above Ca
(OCH 3 ) 2 and NaOCH 3 16mole% solutions are each metal
It was prepared by dissolving Ca and Na in methanol (CH 3 OH). The alkoxide solution was prepared as follows. While introducing dry nitrogen gas into a flask on a stirred hot plate equipped with a selective flow condenser, add 100 c.c. of methanol (3.03 cc) of Ca (OCH 3 ) 2 16 mole% solution and bring to a boil while stirring. , add the following in sequence:

NaOCH316mole% …11.1c.c. Si(OC2H54 …16.1c.c. これを還流しつつ溶液が透明になるまで加熱、
撹拌する。このようにして作られたアルコキシド
溶液は酸化物を次の割合で含有する。
NaOCH 3 16mole%...11.1cc Si(OC 2 H 5 ) 4 ...16.1cc This was heated under reflux until the solution became transparent.
Stir. The alkoxide solution thus prepared contains oxides in the following proportions:

Na2O:22mole% CaO:6〃 SiO2:72〃 尚、酸化物組成は上記割合に限定されず、H+
イオン用センサーの感応膜としては、次の範囲の
任意組成が選択可能である。
Na 2 O: 22 mole% CaO: 6〃 SiO 2 : 72〃 The oxide composition is not limited to the above ratio, and H +
As the sensitive membrane of the ion sensor, any composition within the following range can be selected.

Na2O:15〜30mole% CaO:4〜10〃 SiO2:60〜81〃 上記アルコキシド溶液からセンサー表面に感応
膜を形成する方法を次に述べる。
Na 2 O: 15-30 mole% CaO: 4-10 SiO 2 : 60-81 A method for forming a sensitive film on the sensor surface from the above alkoxide solution will be described below.

センサー表面、望ましくは第1図の前部3にス
プレー法、スピナーによる回転塗布法、デイツピ
ング等で均一なアルコキシド溶液の被膜を形成す
る。この被膜の膜厚は、アルコキシド溶液中のア
ルコール(メタノール)の含有量で任意に調整出
来るが、500Å〜10000Åの範囲が望ましい。次に
この被膜を湿分の存在下で十分に加水分解させ
る。被膜の薄い場合は湿分は空気中の水分で十分
であるが、一般的には水蒸気を十分含ませた空気
中で加水分解させるのが良い。この加水分解が不
十分だと、次の加熱の工程で、被膜中にとり残さ
れた残アルキル基が炭化し、感応膜中にカーボン
が存在することによつて好ましくない。加水分解
の後、不活性ガス(例えば窒素ガス)中で2〜3
時間かけて500〜800℃まで昇温しこの温度で数時
間放置する。これにより感応膜が完成する。
A uniform coating of the alkoxide solution is formed on the sensor surface, preferably on the front part 3 in FIG. 1, by a spraying method, a spin coating method using a spinner, dipping, or the like. The thickness of this film can be arbitrarily adjusted by adjusting the content of alcohol (methanol) in the alkoxide solution, but it is preferably in the range of 500 Å to 10,000 Å. This coating is then fully hydrolyzed in the presence of moisture. If the film is thin, moisture in the air is sufficient, but it is generally better to carry out hydrolysis in air that contains sufficient water vapor. If this hydrolysis is insufficient, the remaining alkyl groups left in the film will be carbonized in the next heating step, which is undesirable due to the presence of carbon in the sensitive film. After hydrolysis, in an inert gas (e.g. nitrogen gas) 2-3
Raise the temperature to 500-800℃ over time and leave it at this temperature for several hours. This completes the sensitive film.

以上、上述した方法でイオン感応膜を形成せし
めたのち、第2図fにハツチで示すドレイン、ソ
ース各接点部21,22を形成することによつて
PHセンサーを完成させる。
After forming the ion-sensitive film by the method described above, the drain and source contact portions 21 and 22 shown by hatching in FIG. 2f are formed.
Complete the PH sensor.

実施例 2 Na+イオン用ガラス感応膜形成の場合。Example 2 Formation of glass sensitive membrane for Na + ions.

使用したアルコキシド化合物は次の通りであ
る。
The alkoxide compounds used are as follows.

Si(OC2H54、Al(i−OC4H93 及びNaOCH316mole%溶液。ここで
NaOCH316mole%溶液は金属Naをメタノール
(CH3OH)に溶解させて作製した。アルコキシド
溶液の調整は還流冷却器を備えた撹拌型ホツトプ
レート上のフラスコに乾燥窒素ガスを導入しつつ メタノール …100c.c. Ai(i−OC4H93 …8.86g を加えて撹拌しながら沸騰させたのち、次のもの
を順次加える。
Si( OC2H5 ) 4 , Al(i- OC4H9 ) 3 and NaOCH3 16 mole % solution. here
A 16 mole% NaOCH 3 solution was prepared by dissolving metallic Na in methanol (CH 3 OH). To prepare the alkoxide solution, add 8.86 g of methanol (100 c.c. Ai(i-OC 4 H 9 ) 3 ) and stir while introducing dry nitrogen gas into a flask on a stirring hot plate equipped with a reflux condenser. Bring to a boil, then add the following in order:

NaOCH316mole%溶液 …5.55c.c. Si(OC2H54 …15.8c.c. これを還流しつつ溶液が透明になるまで加熱、
撹拌する。このようにして作られたアルコキシド
溶液は、酸化物を次の割合で含有する。
NaOCH 3 16mole% solution...5.55cc Si(OC 2 H 5 ) 4 ...15.8cc This was heated under reflux until the solution became transparent.
Stir. The alkoxide solution thus prepared contains oxides in the following proportions:

Na2O:11mole% Al2O3:18〃 SiO2:71〃 尚、酸化物組成は上記割合に限定されず、Na+
イオン用センサーの感応膜としては、次の範囲の
任意組成が選択可能である。
Na 2 O: 11mole% Al 2 O 3 : 18〃 SiO 2 : 71〃 The oxide composition is not limited to the above ratio, and Na +
As the sensitive membrane of the ion sensor, any composition within the following range can be selected.

Na2O又はLi2O:10〜25mole% Al2O3:10〜25〃 SiO2:50〜80〃 但し、Li2Oは、Na2Oと同様に、メタノールに
金属Liを溶解させて作製したLiOCH316mole%溶
液を使用した。
Na 2 O or Li 2 O: 10 to 25 mole% Al 2 O 3 : 10 to 25〃 SiO 2 : 50 to 80〃 However, like Na 2 O, Li 2 O is prepared by dissolving metal Li in methanol. The prepared LiOCH 3 16 mole% solution was used.

上記アルコキシド溶液から、センサー表面に感
応膜を形成する方法は実施例1に示した通りであ
る。これにより、すぐれた特性のpNaセンサーが
完成する。
The method for forming a sensitive film on the sensor surface from the alkoxide solution is as shown in Example 1. This completes a pNa sensor with excellent characteristics.

実施例 3 K+イオン用ガラス感応膜形成の場合。Example 3 Formation of glass sensitive membrane for K + ions.

使用したアルコキシド化合物は実施例2と同種
類である。アルコキシド溶液の調整は、還流冷却
器を備えた撹拌型ホツトプレート上のフラスコに
乾燥窒素ガスを導入しつつ メタノール …100c.c. Al(i−OC4H93 …1.97g を加えて撹拌しながら沸騰させたのち、次のもの
を順次加える。
The alkoxide compound used was the same as in Example 2. To prepare the alkoxide solution, introduce dry nitrogen gas into a flask on a stirred hot plate equipped with a reflux condenser, add 100 c.c. of methanol and 1.97 g of Al(i-OC 4 H 9 ) 3 and stir. Bring to a boil, then add the following in order:

NaOCH316mole%溶液 …13.6c.c. Si(OC2H54 …15.4c.c. これを還流しつつ溶液が透明になるまで加熱・
撹拌する。このようにして作られたアルコキシド
溶液は、酸化物を次の割合で含有する。
NaOCH 3 16mole% solution...13.6cc Si(OC 2 H 5 ) 4 ...15.4cc This was heated under reflux until the solution became transparent.
Stir. The alkoxide solution thus prepared contains oxides in the following proportions:

Na2O:27mole% Al2O3:4〃 SiO2:69〃 尚、酸化物組成は上記割合に限定されず、K+
イオン用センサーの感応膜としては、次の範囲の
任意組成が選択可能である。
Na 2 O: 27 mole% Al 2 O 3 : 4〃 SiO 2 : 69〃 The oxide composition is not limited to the above ratio, and K +
As the sensitive membrane of the ion sensor, any composition within the following range can be selected.

Na2O:25〜30mole% Al2O3:2〜7〃 SiO2:63〜73〃 上記アルコキシド溶液からセンサー表面に感応
膜を形成する方法は、実施例1に示した通りであ
る。これにより、すぐれた特性のpKセンサーが
完成する。
Na 2 O: 25 to 30 mole% Al 2 O 3 : 2 to 7 SiO 2 : 63 to 73 The method for forming a sensitive film on the sensor surface from the above alkoxide solution is as shown in Example 1. This completes a pK sensor with excellent characteristics.

尚、溶媒として使用するアルコールはメタノー
ルに限られず、亦、アルコキシド化合物のアルキ
ル基は、実施例で述べたメチル基(−OCH3)、
エチル基(−OC2H5)及びブチル基(−OC4H9)に
限定されない事は云うまでもない。更に、ここで
述べた感応膜の形成方法は、H+、Na+、K+等の
陽イオンのみならず、蔭イオン及び或る種のガス
用の半導体センサーにも適用可能であることは勿
論である。
Note that the alcohol used as a solvent is not limited to methanol, and the alkyl group of the alkoxide compound may be the methyl group (-OCH 3 ) described in the example,
Needless to say , it is not limited to the ethyl group ( -OC2H5 ) and the butyl group ( -OC4H9 ). Furthermore, it goes without saying that the method for forming a sensitive film described here can be applied not only to cations such as H + , Na + , and K + , but also to semiconductor sensors for negative ions and certain gases. It is.

以上述べてきたように、電界効果型半導体セン
サーのゲート絶縁膜上にアルコキシド溶液から感
応膜を形成する方法に於て、コンタクト部分を表
面安定化膜でおおつた状態で感応膜形成工程を進
めることにより、Na+イオン等のアルカリ金属イ
オンによるFET汚染の問題を未然に防止するこ
とが出来、安定なセンサーが実現出来る。
As described above, in the method of forming a sensitive film from an alkoxide solution on the gate insulating film of a field effect semiconductor sensor, the process of forming the sensitive film is carried out with the contact portion covered with a surface stabilizing film. This makes it possible to prevent the problem of FET contamination due to alkali metal ions such as Na + ions, and to realize a stable sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は1枚のウエハー上に多数の半導体セン
サーを形成した様子を示す平面図、第2図a〜f
は各工程に於て処理を行なう部分を示す平面図、
第3図、第4図は本発明の実施例を説明する為の
センサーの断面図である。 31,41…P型シリコン基板、32,42…
ソース拡散領域、33,43…ドレイン拡散領
域、34…チヤンネルストツパー、35…コンタ
クト部分、36,45…酸化膜(SiO2)、37,
46…表面安定化膜、44…ゲート酸化膜
(SiO2)、51…多成分系酸化物感応膜。
Figure 1 is a plan view showing a large number of semiconductor sensors formed on one wafer, Figures 2 a to f
is a plan view showing the parts processed in each process,
FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views of a sensor for explaining an embodiment of the present invention. 31, 41...P-type silicon substrate, 32, 42...
Source diffusion region, 33, 43... Drain diffusion region, 34... Channel stopper, 35... Contact portion, 36, 45... Oxide film (SiO 2 ), 37,
46...Surface stabilization film, 44...Gate oxide film ( SiO2 ), 51...Multi-component oxide sensitive film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電界効果を利用した半導体センサーの感応膜
を無機質の被膜から形成する方法において、その
コンタクト部分も含めた表面全体が窒化シリコン
で覆われた電界効果型トランジスタのゲート絶縁
膜上に、アルコキシド溶液を熱処理して感応膜と
し、その後、コンタクト部分の窒化シリコンを除
去して、コンタクト部分に電極を形成することを
特徴とする電界効果型半導体センサーの製造方
法。
1 In a method of forming a sensitive film of a semiconductor sensor using an electric field effect from an inorganic film, an alkoxide solution is applied to the gate insulating film of a field effect transistor whose entire surface including the contact area is covered with silicon nitride. A method for manufacturing a field-effect semiconductor sensor, which comprises heat-treating the film to form a sensitive film, and then removing silicon nitride from the contact portion to form an electrode at the contact portion.
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