传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种减少通道的形状、反应场的面积及位置的限制而使测定灵敏度及布局的自由度高的传感器及其制造方法。传感器（１０）包括：源电极（１５）、漏电极（１４）及栅电极（１３），配置在氧化硅膜（１２ａ、１２ｂ）上；通道（１６），配置在氧化硅膜（１２ａ、１２ｂ）上，且与源电极１５及漏电极１４电连接；以及反应场（２０），配置在氧化硅膜（１２ａ、１２ｂ）上；而且，在与通道（１６）不同的氧化硅膜（１２ａ）上形成反应场（２０）。通过所述结构，能够分别独立地选择通道（１６）的形状及反应场（２０）的面积。其结果能够实现测定灵敏度及布局的自由度高的传感器（１０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本发 明涉及一种例如作为生物传感器或pH传感器等来使用的传感器及其制造方 法，尤其涉及一种具有场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)的。
技术介绍
目前，提出了在生物传感器或pH传感器等传感器中采用了 FET的传感器(参照 专利文献1 3)。一般来说，在利用了 FET的传感器中，源电极及漏电极通过形成在绝 缘膜上的通道进行电连接。通道上形成有被检测物质的反应场。反应场中设置着用于将 被检测物质固定的反应膜。而且，通常，从反应膜上由栅电极施加栅极电压，并测定此 时的源极_漏极电流，由此来测定提供给反应场的被检测物质的浓度等。专利文献专利文献1 (日本)特开2004-85392号公报专利文献2 (日本)特开2OO6-2Oll78号公报专利文献3 (日本)特开2007-139762号公报然而，上述的传感器中通道作为传感部而起作用。因此，根据通道的形状的不 同，源极-漏极电流相对于栅极电压的变化量(也就是测定灵敏度)不同。因此，期望 能够根据所要测定的被检测物的种类等来自由地选择通道的形状。另一方面，反应场的面积也会影响到被检测物质对FET基板施加的电位。因 此，根据反应场的面积，测定灵敏度也不同。因而，也期望能够根据所要测定的被检测 物的种类等来自由地选择反应场的面积。另外，考虑到使用者的便利性、及传感器的布 局等，期望反应场的位置的选择范围较广。
技术实现思路
本专利技术提供一种减少通道的形状、反应场的面积及位置的限制而使测定灵敏度 及布局的自由度高的。本专利技术第一技术方案涉及一种传感器，其包括硅基板，具有氧化硅膜；源电 极、漏电极及栅电极，配置在所述氧化硅膜上；通道，由多晶硅或者非晶硅构成，配置 在所述氧化硅膜上，且与所述源电极及漏电极电连接；以及反应场，配置在所述氧化硅 膜上。本专利技术第二技术方案涉及一种传感器的制造方法，所述传感器包含FET，所述 FET具有半导体基板、形成在所述半导体基板的表面的氧化硅膜、及连接到所述氧化硅 膜的电极，而且所述氧化硅膜的一部分用作被检测物的反应场，所述传感器的制造方法 包括下述步骤在硅基板上形成氧化硅膜；在所述氧化硅膜上形成多晶硅膜或者非晶硅 膜；在所述多晶硅膜或者非晶硅膜中掺杂杂质；在掺杂了所述杂质的所述多晶硅膜或者 非晶硅膜上形成源电极及漏电极；在所述氧化硅膜上形成栅电极；以及在所述氧化硅膜上形成反应场。根据本专利技术，由于反应场配置在与通道不同的氧化硅膜上，所以通道的形状、 反应场的面积及位置的限制减少，能够提高测定灵敏度及布局的自由度。而且，由于通 道是由多晶硅或者非晶硅形成，所以能够使用与制造TFT时相同的半导体制造步骤容易 地形成氧化硅膜、漏电极、源电极及通道，也能够容易地选择通道的宽度及氧化硅膜的 厚度。结果能够 容易地改变测定灵敏度。附图说明图1是示意地表示本专利技术的实施方式1的传感器的结构的立体图。图2是示意地表示所述实施方式1的传感器的结构的截面图。图3是表示所述实施方式1的传感器的通道的线路宽度与测定灵敏度之间的关系 的图。图4是表示所述实施方式1的传感器的氧化硅膜的厚度与测定灵敏度之间的关系 的图。图5是所述实施方式1的传感器的半导体制造步骤。图6是示意地表示本专利技术的实施方式2的传感器的结构的截面图。图7是示意地表示本专利技术的实施方式3的传感器的结构的立体图。图8是示意地表示所述实施方式3的传感器的结构的截面图。图9是表示所述实施方式3的传感器的半导体制造步骤的图。图10是示意地表示本专利技术的实施方式4的传感器的结构的截面图。图11是示意地表示本专利技术的实施方式5的传感器的结构的截面图。图12是表示本专利技术的实施方式6的传感器的半导体制造步骤的图。符号说明10、40、70、80 传感器11 硅基板12a、12b 氧化硅膜13、43:栅电极14:漏电极15:源电极16 通道20、50 反应场21、51 障壁部30、60 被检测物质识别分子具体实施例方式以下，参照附图详细地说明本专利技术的实施方式。(实施方式1)〔传感器的结构〕图1是示意地表示本专利技术的实施方式1的传感器的结构的立体图。图2是示意地表示所述传感器的结构的截面图。本实施方式是将本专利技术的传感器应用于生物传感器 或pH传感器等中的例子。如图1及图2所示，在传感器10的硅基板11的两个面上形成有作为绝缘膜的氧 化硅膜12a、12b。在形成了氧化硅膜12a的面上形成有栅电极13。栅电极13被施加参考 电压Vref。 栅电极13、氧化硅膜12a及硅基板11形成金属-绝缘体-半导体 (Metal-Insulator-Semiconductor, MIS)结构。因此，栅极电压并不是直接施加到硅基板11上。栅电极13的材质只要具有导电性，并不特别限制，例如是金、钼、钛、铝等金属 或导电性塑料等即可。另一方面，在形成了氧化硅膜12b的面上形成有漏电极14及源电极15。漏电极 14与源电极15在氧化硅膜12b上，经由通道16电连接。本实施方式中，通道16由多晶硅形成。由此，氧化硅膜12b、漏电极14、源 电 极15及通道16成为通常的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)结构，因此，能够使 用与制造TFT时相同的半导体制造步骤容易地形成氧化硅膜12b、漏电极14、源电极15 及通道16。此外，通道16由多晶硅形成，所以与由碳纳米管等形成通道16的情况相比，在 半导体制造步骤中，能够容易地选择通道16的线路宽度W。在漏电极14与源电极15之间，经由外部配线而连接有电源Vds及电流表17。 由此，通过电源Vds向漏电极14与源电极15之间施加规定的电压，并通过电流表17测 定流经硅基板11的电流。漏电极14与源电极15之间的间隔并不特别限定，通常在0.5 IOym左右。为 了使由通道16进行的电极间的连接容易，也可使该间隔进一步缩短。源电极及漏电极的 形状及大小并不特别限定，可根据目的而适当设定。此处，如图2所示，在形成了氧化硅膜12a的面上形成有反应场20。反应场20 是指提供试样溶液的区域。反应场20与栅电极13优选配置在氧化硅膜12a、12b中的同一面的氧化硅膜(图 2中是氧化硅膜12a)上。此外，反应场20与栅电极13优选形成在同一氧化硅膜12a上 的尽可能近的位置。例如，可以在反应场20的上侧配置栅电极13，也可以在反应场20 的周围形成栅电极13。这样，能够增大相对于提供给反应场20的被检测物的浓度变化等 的、通道16中的电压变化，因此能够提高测定灵敏度。配置了反应场20的区域的氧化硅膜12a的厚度，优选比它周围的氧化硅膜12a的 厚度更薄。即，反应场20优选位于凹部的内部。由此，不仅能够将试样溶液有效地限 制在反应场20内，而且也能够使从栅电极13向基板面方向泄漏的电力线(line of electric force)更有效地穿过反应场20。而且，即使在氧化硅膜12a上设置包围反应场20的障 壁，也能够有效地将试样溶液限制在反应场20内。将传感器10用作生物传感器时，只要使抗体或酶、凝集素等蛋白质、核酸、寡 糖或多糖、或者具有这些结构的物质即被检测物质识别分子21固定在反应场20内即可。 通过使被检测物质识别分子固定在反应区域内，能够特别地检测出特定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，其特征在于，包括：　　硅基板，具有氧化硅膜；　　源电极、漏电极及栅电极，配置在所述氧化硅膜上；　　通道，由多晶硅或者非晶硅构成，配置在所述氧化硅膜上，且与所述源电极及漏电极电连接；以及　　反应场，配置在所述氧化硅膜上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山林智明，高桥理，近藤胜则，菊地洋明，
申请(专利权)人：三美电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]