JPS63315940A - アモルファスシリコンを用いたイオンセンシング電界効果トランジスタとその製造方法 - Google Patents
アモルファスシリコンを用いたイオンセンシング電界効果トランジスタとその製造方法Info
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- JPS63315940A JPS63315940A JP62152512A JP15251287A JPS63315940A JP S63315940 A JPS63315940 A JP S63315940A JP 62152512 A JP62152512 A JP 62152512A JP 15251287 A JP15251287 A JP 15251287A JP S63315940 A JPS63315940 A JP S63315940A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はアモルファスシリコンを用いたイオンセンシン
グ電界効果トランジスタ(以下l5FET)という)と
その製造方法に係り、特にP H特性の測定に適したT
SFETとその製造方法に関する。
グ電界効果トランジスタ(以下l5FET)という)と
その製造方法に係り、特にP H特性の測定に適したT
SFETとその製造方法に関する。
最近、l5FETを用いた微小バイオセンサに関する研
究開発が進められ、例えばウレアーゼ、ATPage、
アセチルコリンレセプター等の生体素子をl5FET上
に固定化して各種の微小バイオセンサが作製されている
。
究開発が進められ、例えばウレアーゼ、ATPage、
アセチルコリンレセプター等の生体素子をl5FET上
に固定化して各種の微小バイオセンサが作製されている
。
その−例を第8図に示す。図において、このl5FET
はp型車結晶Siの基板上の一部にn型のソース領域、
ドレイン領域を形成し、さらに、基板上にシリカ(Sm
02)及び窒化ケイ素(S13N4)を形成してバイオ
センサに用いられるl5FETを完成している。
はp型車結晶Siの基板上の一部にn型のソース領域、
ドレイン領域を形成し、さらに、基板上にシリカ(Sm
02)及び窒化ケイ素(S13N4)を形成してバイオ
センサに用いられるl5FETを完成している。
しかし、従来使用してきたl5FETは単結晶Si基板
や、サファイヤ及びスピフル上にSi単結晶をエピタキ
シィ化した構造の所謂SO8基板を素子材料として用い
ているため高価であり、製造工程が煩雑で長時間を要す
るという欠点があった。また、l5FETは上記基板を
用いて作製後、ダイシングにより切断しなければならな
いため、素子自体を微小化できてもダイシングにより完
成品の大きさが制限されていた。さらに、基板自体がも
ろいため、この点からも全体の微小化に問題があった。
や、サファイヤ及びスピフル上にSi単結晶をエピタキ
シィ化した構造の所謂SO8基板を素子材料として用い
ているため高価であり、製造工程が煩雑で長時間を要す
るという欠点があった。また、l5FETは上記基板を
用いて作製後、ダイシングにより切断しなければならな
いため、素子自体を微小化できてもダイシングにより完
成品の大きさが制限されていた。さらに、基板自体がも
ろいため、この点からも全体の微小化に問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、プラズマ
CVDを使用して、機械的強度の強い基板上にa−3i
:Hを用いた新規なl5FETとその製造方法を提起す
ることを目的とする。
CVDを使用して、機械的強度の強い基板上にa−3i
:Hを用いた新規なl5FETとその製造方法を提起す
ることを目的とする。
そのために本発明のl5FETは、ガラス基板上にアル
ミニウム電極と、該電極上に形成されるn′″層と、全
面にアモルファスシリコン層、アモルファス窒化シリコ
ン層と、酸化ケイ素層とを順次形成することを特徴とす
る。
ミニウム電極と、該電極上に形成されるn′″層と、全
面にアモルファスシリコン層、アモルファス窒化シリコ
ン層と、酸化ケイ素層とを順次形成することを特徴とす
る。
本発明のI S F IE Tは、ガラス基板上にアル
ミニウムを蒸着し、パターニングして電極を形成し、P
lh、H□、SiH4のガス中でプラズマCVD、パタ
ーニングによりn9層を形成し、次いで、SiH,、H
zのガス中でプラズマCVDによりアモルファスシリコ
ン層を形成し、次いで、5tHa 、Hz 、NH3の
ガス中でアモルファス窒化シリコン層を形成し、最後に
、真空薄着法により酸化ケイ素層を形成することにより
機械的強度の強い基板上に自由に素子を形成する。
ミニウムを蒸着し、パターニングして電極を形成し、P
lh、H□、SiH4のガス中でプラズマCVD、パタ
ーニングによりn9層を形成し、次いで、SiH,、H
zのガス中でプラズマCVDによりアモルファスシリコ
ン層を形成し、次いで、5tHa 、Hz 、NH3の
ガス中でアモルファス窒化シリコン層を形成し、最後に
、真空薄着法により酸化ケイ素層を形成することにより
機械的強度の強い基板上に自由に素子を形成する。
以下、本発明のl5FETの構造と製造工程を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
第1図は本発明によるl5FETであり、図中1はガラ
ス板からなる基板、2.3はアルミニウム電極であり、
それぞれソース、ドレインである。
ス板からなる基板、2.3はアルミニウム電極であり、
それぞれソース、ドレインである。
4はアルミニウム電極2,3上に形成されたn0層、5
はアモルファスシリコン層(以下a−’f。
はアモルファスシリコン層(以下a−’f。
1:Hという)、6はアモルファス窒化シリコン層(以
下a 5IN)+という)、7は膜状の酸化ケイ素層
(Sin)である。
下a 5IN)+という)、7は膜状の酸化ケイ素層
(Sin)である。
本発明のl5FETは、第2図に示すようなプラズマC
VD装置により作製される。第2図において、基板はチ
ャンバー内のプラズマ中に配置され、所望の層形成に応
して準備されたシラン(SiHa)、水素(H2)、ア
ンモニア(NH:1)。
VD装置により作製される。第2図において、基板はチ
ャンバー内のプラズマ中に配置され、所望の層形成に応
して準備されたシラン(SiHa)、水素(H2)、ア
ンモニア(NH:1)。
水素化リン(PH:+)のガスを適宜チャンバー内に供
給して、プラズマ状態で層形成を行う。
給して、プラズマ状態で層形成を行う。
次に、第3図(A)〜(E)の製造工程に沿って、本発
明のl5FETの製造方法を説明する。
明のl5FETの製造方法を説明する。
第3図(イ)〜(ホ)において、図番l〜7は第1図と
同一のものには同し図番を付している。
同一のものには同し図番を付している。
まず、本発明のアモルファスl5FETの製造に先たち
、洗浄したガラス基板1を用意し、第3図(イ)に示す
ように、該基板1上にアルミニウムを真空蒸着し、パタ
ーニングしてアルミニウム電極2.3を形成した。次い
で、該基板lをプラズマCVD装置の所定位置に設置し
、PH*、Si H4,Hzガスを注入して、10−’
T o r r 〜150mTorrの圧力、3n+°
C1プラズマ出力6Wの条件下で10分間反応させてn
″″層を形成し、次に、チャンバーを開きエツチングを
含むパターニングを行って、アルミニウム電極2゜3上
にのみn+層を形成した。次に、再びプラズマCVD装
置を用い、3iH4,Hzガスを注入して、lOOmT
orrの圧力で20分間反応させてa−5i : II
JQj5を形成した。続いて、同様にプラズマCVD装
置を用い、SiH,、NH。
、洗浄したガラス基板1を用意し、第3図(イ)に示す
ように、該基板1上にアルミニウムを真空蒸着し、パタ
ーニングしてアルミニウム電極2.3を形成した。次い
で、該基板lをプラズマCVD装置の所定位置に設置し
、PH*、Si H4,Hzガスを注入して、10−’
T o r r 〜150mTorrの圧力、3n+°
C1プラズマ出力6Wの条件下で10分間反応させてn
″″層を形成し、次に、チャンバーを開きエツチングを
含むパターニングを行って、アルミニウム電極2゜3上
にのみn+層を形成した。次に、再びプラズマCVD装
置を用い、3iH4,Hzガスを注入して、lOOmT
orrの圧力で20分間反応させてa−5i : II
JQj5を形成した。続いて、同様にプラズマCVD装
置を用い、SiH,、NH。
、H2ガスを注入して、150mTorrの圧力で50
分間反応させてa SiNx層6を形成した。最後に
アルミニウム電極2,3ににワイヤーポンディングした
後、真空蒸着法により膜状の310層7を表面に蒸着し
た。
分間反応させてa SiNx層6を形成した。最後に
アルミニウム電極2,3ににワイヤーポンディングした
後、真空蒸着法により膜状の310層7を表面に蒸着し
た。
こうして本発明のa−ISFETが完成した。
第4図に、得られた本発明のa−ISFETのa 5
iNy上にゲートとしてアルミニウム電極8を形成した
ときFETのV、、−1□特性を示す。
iNy上にゲートとしてアルミニウム電極8を形成した
ときFETのV、、−1□特性を示す。
図から明らかなように、■9−0でl−a=O1■9〉
0で1□が増加するエンハンスメントモードのFETと
して(す3作していることがわかる。
0で1□が増加するエンハンスメントモードのFETと
して(す3作していることがわかる。
次に、本発明のa−ISFETにょるP tl測定につ
いて説明する。
いて説明する。
第5図は本発明のa−13FETを用いた測定システム
のブロック図で、11はセル、12は参H,q6極、1
3はa−ISFET、14はン容ン夜、15.16は演
算増幅器、17は測定器、18は記録計である。
のブロック図で、11はセル、12は参H,q6極、1
3はa−ISFET、14はン容ン夜、15.16は演
算増幅器、17は測定器、18は記録計である。
図において、参照電極AgC+電極12により/8液1
4の電位を一定Gこ保ち、電圧フォロワーを構成する増
幅器15を通して一定電流を流し、溶液のP H変化に
より生じる溶液−3iO界面の界面電位をソース電位と
して取り出し、電圧フォロワーを構成する増幅器16を
通して測定器17により測定すると共に、記録計18に
より記録する。
4の電位を一定Gこ保ち、電圧フォロワーを構成する増
幅器15を通して一定電流を流し、溶液のP H変化に
より生じる溶液−3iO界面の界面電位をソース電位と
して取り出し、電圧フォロワーを構成する増幅器16を
通して測定器17により測定すると共に、記録計18に
より記録する。
第6図は第5図の測定システムによるPH測定結果を示
す図である。
す図である。
10mMTr i 5−HC1il衝液を用いて18″
Cで行ったもので、a−ISFETを緩衝液に浸し、1
0分後の出力電力をプロットした。p++5〜P HI
Oの間で直線性が認められ、その傾きはI P Hあ
たり約50mVである。
Cで行ったもので、a−ISFETを緩衝液に浸し、1
0分後の出力電力をプロットした。p++5〜P HI
Oの間で直線性が認められ、その傾きはI P Hあ
たり約50mVである。
第7図は本発明のa−13FETの応答特性を示す図で
る。
る。
本発明のa−ISFETをPH7の緩衝液に浸し、界面
が安定した後にINのHCI、INのNa Otlを加
えた場合の出力応答を示している。酸、アルカリを加え
ると直ちに応答し、30秒以内に界面電位は定常値に達
した。
が安定した後にINのHCI、INのNa Otlを加
えた場合の出力応答を示している。酸、アルカリを加え
ると直ちに応答し、30秒以内に界面電位は定常値に達
した。
以上のように本発明の製造方法により得られたa−13
FETは、プラズマCVD装置を使用して、アモルファ
スシリコンを用い、かつ基尋反に廉価で強固なガラスあ
るいはプラスチックを用いるので、製造工程を短縮化し
かつ素子自体の微小化を可能にする。
FETは、プラズマCVD装置を使用して、アモルファ
スシリコンを用い、かつ基尋反に廉価で強固なガラスあ
るいはプラスチックを用いるので、製造工程を短縮化し
かつ素子自体の微小化を可能にする。
ちなみに、従来のl5FETと本発明のa−ISFET
の製造上の差異と比較すると下記のようになる。
の製造上の差異と比較すると下記のようになる。
以上の通り、本発明のa−ISFETの方がその素子自
体ともとより製造方法においてもを利であるこきが理解
されるであろう。
体ともとより製造方法においてもを利であるこきが理解
されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のa−ISFETの構造図、第2図は本
発明の製造方法に用いるプラズマCVD装置、第3図(
イ)〜(ホ)は本発明のa−15FETの製造工程の説
明図、第4図はa−ISFETのFET特性図、第5図
は本発明のa−1SFETを用いた測定システムのブロ
ック図、第6図はa−ISFETのPH特性測定結果を
示す図、第7図は本発明のa−ISFETの応答特性を
示す図、第8図は従来のl5FETの構造口である。 l・・・ガラス(反、2,3・・・アルミニウム電極、
4、、・n 4層、5−・−a−5i : I(,6・
・・a S + N w層、7・・・Si0層、11
・・・セル、12・・・参照電極、13・・−a −I
5FET、14−?S液、15.16・・・演算増幅
器、17・・・測定器、]8・・・記録計。 出 願 人 新技術開発事業団 代理人 弁理士 蛭 川 昌 信 第3図 (計蔚 図) (7ご 図り+@ 堵
+ co へ −−県 ) ) も ち
へ −1) (晴
へ % 叫 ・ ^) 四
Nム 羽 朶 ゝ
発明の製造方法に用いるプラズマCVD装置、第3図(
イ)〜(ホ)は本発明のa−15FETの製造工程の説
明図、第4図はa−ISFETのFET特性図、第5図
は本発明のa−1SFETを用いた測定システムのブロ
ック図、第6図はa−ISFETのPH特性測定結果を
示す図、第7図は本発明のa−ISFETの応答特性を
示す図、第8図は従来のl5FETの構造口である。 l・・・ガラス(反、2,3・・・アルミニウム電極、
4、、・n 4層、5−・−a−5i : I(,6・
・・a S + N w層、7・・・Si0層、11
・・・セル、12・・・参照電極、13・・−a −I
5FET、14−?S液、15.16・・・演算増幅
器、17・・・測定器、]8・・・記録計。 出 願 人 新技術開発事業団 代理人 弁理士 蛭 川 昌 信 第3図 (計蔚 図) (7ご 図り+@ 堵
+ co へ −−県 ) ) も ち
へ −1) (晴
へ % 叫 ・ ^) 四
Nム 羽 朶 ゝ
Claims (2)
- (1)ガラス基板上に、アルミニウム電極と、該電極上
に形成されるn^+層と、全面にアモルファスシリコン
層と、アモルファス窒化シリコン層と、酸化ケイ素層と
を順次形成したことを特徴とするイオンセンシング電界
効果トランジスタ。 - (2)ガラス基板上にアルミニウムを蒸着しパターニン
グして電極を形成する工程と、PH_3、H_2、Si
H_4のガス中でプラズマCVD、パターニングにより
電極表面上にn ̄+層を形成する工程と、SiH_4、
H_2のガス中でプラズマCVDによりアモルファスシ
リコン層を形成する工程と、SiH_4、H_2、NH
_3のガス中でアモルファス窒化シリコン層を形成する
工程と、酸化ケイ素層を蒸着形成する工程とからなるイ
オンセンシング電界効果トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62152512A JPS63315940A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | アモルファスシリコンを用いたイオンセンシング電界効果トランジスタとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62152512A JPS63315940A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | アモルファスシリコンを用いたイオンセンシング電界効果トランジスタとその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63315940A true JPS63315940A (ja) | 1988-12-23 |
Family
ID=15542072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62152512A Pending JPS63315940A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | アモルファスシリコンを用いたイオンセンシング電界効果トランジスタとその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63315940A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6338874B1 (en) * | 1993-01-28 | 2002-01-15 | Applied Materials, Inc. | Method for multilayer CVD processing in a single chamber |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59136649A (ja) * | 1983-01-25 | 1984-08-06 | Kuraray Co Ltd | 化学的感応性半導体センサ− |
JPS6276069A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | ピツクアツプ送り機構 |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP62152512A patent/JPS63315940A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59136649A (ja) * | 1983-01-25 | 1984-08-06 | Kuraray Co Ltd | 化学的感応性半導体センサ− |
JPS6276069A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | ピツクアツプ送り機構 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6338874B1 (en) * | 1993-01-28 | 2002-01-15 | Applied Materials, Inc. | Method for multilayer CVD processing in a single chamber |
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