具有网络结构纳米线的纳米线传感器制造技术

本发明专利技术涉及具有网络结构纳米线的纳米线传感器，通过使用具有重复图案的网络结构纳米线而提高效率和结构稳定性，其特征在于，包括：形成在基板上部的源电极和漏电极；形成在源电极与漏电极之间并且以重复交点图案的网格结构形成的纳米线；以及固定到纳米线并且选择性地与流入的对象物质进行反应的检测物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有网络结构纳米线的纳米线传感器
本专利技术涉及使用纳米线的纳米线传感器，尤其是涉及具有网络结构纳米线的纳米线传感器，通过使用具有重复图案的网络结构而不是直线结构的纳米线，从而获得高效率和结构稳定性。
技术介绍
电化学传感器作为将对象物质的物理或化学特性转换为电气信号的元件，是一种根据对象物质的种类，而作为生物传感器、化学传感器以及环境传感器等的使用用途而备受期待的元件。为了使用电化学传感器检测和分析对象物质，需要具有即使是对于对象物质的细微特征也可以表现出较大信号变化的高灵敏度，并且需要具有耐体液的化学成分的化学稳定性和不受流体流动影响的物理稳定性。此外，为了使用便利，需要可以使用现有的测量平台，并且为了经济型和实用性，需要以易于量产的结构制造。在这方面，使用现有半导体工艺的硅传感器最适合于电化学传感器的要求。其中，纳米线通道作为一维结构具有高的栅极控制能力，并且具有高于平板硅通的体积比面积比例从而可以获得高灵敏度，因此对其进行着许多研究。图1为示出使用传统纳米线的纳米线传感器的示例的视图。参照图1，在传统的纳米线传感器中，将检测物质40附着到形成在源电极区域S与漏电极区域D之间的纳米线上部的栅极绝缘膜15之后，通过使用选择性附着的对象物质所携带的电荷量来改变纳米线通道区域的电导率而执行检测。此时，可以形成独立的水下栅电极31以固定溶液的电位。在这种传统的纳米线传感器的情况下，固定有检测物质的硅纳米线可以以自底向上(bottom-up)方式或自顶向下(top-down)方式形成,并且它们分别存在着以下问题。在自底向上方式的情况下，将通过使用如化学气相沉积的半导体工艺技术而形成的硅纳米线定位到特定位置以制造传感器，此时，因为不易进行纳米线的合成和定位，所以很难实现元件的量产。相反，在用于制造使用SOI (Silicon-on insulator,绝缘体上娃)的纳米线的自顶向下方式的情况下，虽然具有优良的电特性，但是由于曝光技术上的限制而导致难以实现比自底向上方式的纳米线的更薄的厚度。此外，为了获得高灵敏度而实现全环栅形态的元件的情况在，如果纳米线长于数百rim或以上时，则导致发生纳米线弯曲或倒塌的问题，并且存在着对于流体流动的结构不稳定性。另外，一般结构的纳米线传感器具有将直线形纳米线束连接到源极和漏极的结构。此时，对于任意排列的对象物质而言，一个物质只能对一个纳米线产生影响，所以只能通过增加纳米线束的数量来获得高灵敏度。因此，由于面积比元件数量的降低而导致了难以缩减费用的问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术要解决的技术问题在于提供一种具有网络结构纳米线的纳米线传感器，通过网状的网格结构形成纳米线从而具有大于直线形纳米线传感器的暴露表面积进而提高对象物质附着于纳米线的概率，由此可以改善测量灵敏度。技术手段为了实现上述的技术问题，根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器，其特征在于，包括:形成在基板上部的源电极和漏电极；形成在源电极与漏电极之间并且以重复交点图案的网格结构形成的纳米线；以及固定到纳米线并且选择性地与流入的对象物质进行反应的检测物质。为了实现上述的技术问题，根据本专利技术的，其特征在于，包括:(a)下部绝缘层和硅层形成步骤，在基板的上部依次形成绝缘层和硅层；(b)纳米线形成步骤，通过使用光刻工艺在硅层的上部形成源电极区域、漏电极区域和纳米线图案；(C)离子注入步骤，将离子注入到源电极区域和漏电极区域；(d)下部支承层去除步骤，通过湿式刻蚀工艺去除纳米线图案的下部支承层；(e)栅极绝缘膜形成步骤，在源电极区域、漏电极区域和纳米线的外部形成栅极绝缘膜；(f)金属电极形成步骤，在源电极区域和漏电极区域的上部形成金属电极；(g)纳米线图案暴露步骤，在纳米线的金属电极上部形成上部绝缘层并通过去除上部绝缘层而暴露纳米线的栅极绝缘膜；以及(h)检测物质固定步骤，将待与从外部注入的对象物质进行反应的检测物质固定到暴露后的纳米线图案，其中，纳米线图案是以在源电极区域与漏电极区域之间重复交点图案的网格结构形成。技术效果根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器，因为具有大于使用直线形纳米线的纳米线传感器的表面积，所以可以提高对象物质附着于纳米线的概率，并由此可以更加灵敏地检测由附着的对象物质所导致的纳米线的电导率(conductance或resistance)或者电容量(capacitance)的变化,从而可以改善传感器的灵敏度。此外，通过网络结构的稳定性，即使是在通道长度长的情况下纳米线也不会弯曲或变形并维持现有结构本身，从而使得对象物质与检测物质还可以在纳米线侧面和下部进行反应，由此可以进一步改善灵敏度。【附图说明】图1为示出使用传统纳米线的纳米线传感器的示例的视图。图2为用于说明根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器的结构和工作原理进行的视图。图3为用于对比说明传统的纳米线传感器与根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器的工作特性的视图。图4为用于说明在没有网格纳米线的下部支承层的情况下的结构稳定性的电子显微镜照片。图5为用于说明根据本专利技术的的工艺流程图。图6至图13为示出根据本专利技术的的各个工艺流程的剖面图和平面图。附图标记说明10:基板11:下部绝缘层12:硅层13:离子防泄露层14:离子防注入层15:栅极绝缘膜16:上部绝缘层17:流体通道层 20:纳米线区域21:有源区域 22:纳米线下部支承层30-1:源电极30-2:漏电极31:水下栅电极 40:检测物质41:对象物质【具体实施方式】下面，将参照附图进行详细描述。图2为用于说明根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器的结构和工作原理进行的视图。参照图2，根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器200包括:形成在基板上部的源电极30-1和漏电极30-2 ;形成在源电极30-1与漏电极30-2之间并且以重复交点图案的网格结构形成的纳米线20 ;固定到纳米线并且选择性地与流入的对象物质进行反应的检测物质40。基板优选为使用半导体、聚合物或非导体材质的基板，纳米线优选为使用硅、化合物半导体或聚合物材质的纳米线。图2所示的根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器200包括与图1所示的现有纳米线传感器100的部件相同的部件，除了纳米线的结构为网格结构以外。也就是说，不同于传统的纳米线传感器，根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器200具有以网格结构连接的多束短纳米线。纳米线以如X形、Y形、T形和十字形(+ )的连续性重复交点图案的网格结构形成。此时优选为，纳米线宽度为5nm至I ii m,并且重复图案的交点的间隔为IOnm至I U m0当如上所述的纳米线以网状结构的网格形态形成而不是以直线形成时，对象物质41粘附到检测物质40的面积将变大，由此改善了测量灵敏度。此外，当纳米线通过以网格结构连接多束短纳米线的形态形成时，因为具有结构稳定性，所以可以进行全环栅(gate-all-around)形态的检测,将在下文中参照图3和图4对此进行后述。图3为用于对比说明传统的纳米线传感器与根据本专利技术的具有网络结构纳米线的纳米线传感器的工作特性的视图，图4为用于说明在没有网格结构纳米线的下部支承层的情况下的结构稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有网格结构纳米线的纳米线传感器，包括：源电极和漏电极，形成在基板上部；纳米线，形成在所述源电极与所述漏电极之间并且以重复交点图案的网格结构形成；以及检测物质，固定到所述纳米线并且选择性地与流入的对象物质进行反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.14 KR 10-2011-00348601.一种具有网格结构纳米线的纳米线传感器,包括: 源电极和漏电极，形成在基板上部； 纳米线，形成在所述源电极与所述漏电极之间并且以重复交点图案的网格结构形成；以及 检测物质，固定到所述纳米线并且选择性地与流入的对象物质进行反应。2.如权利要求1所述的纳米线传感器，其中， 所述基板为半导体、聚合物或非导体材质的基板。3.如权利要求1所述的纳米线传感器，其中， 所述纳米线为硅、化合物半导体或聚合物材质的纳米线。4.如权利要求1所述的纳米线传感器，其中， 所述纳米线以X形、Y形、T形或十字形构成，并且以连续性重复交点图案的网格结构形成。5.如权利要求1所述的纳米线传感器，其中， 所述纳米线的宽度为5nm至1μ m。6.如权利要求1所述的纳米线传感器，其中， 重复交点图案的交点的间隔为1Onm至1μ m。7.如权利要求1所述的纳米线传感器，其中， 所述纳米线的下部不附着于所述基板的上部，而是以预定间隔相隔。8.如权利要求5所述的纳米线传感器，其中， 所述检测物质与所述对象物质之间的选择性反应是在所述纳米线的上部、两侧面和下部处进行。9.如权利要求1所述的纳米线传感器，其中， 在所述源电极区域与所述漏电极区域之间经过所述纳米线上的一个交点路径中，存在着纳米线长度相同的两个或多个路径。10.如权利要求1所述的纳米线传感器，还包括: 水下栅电极，形成在所述基板上部， 其中，所述水下电极将电位直接施加至含有所述对象物质的溶液。11.如权利要求10所述的纳米线传感器，其中， 在除了纳米线区域和水下栅电极区域以外的区域之上形成绝缘层。12.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正守，丁润夏，林兑旭，白昌基，金成镐，金岐泫，
申请(专利权)人：浦项工科大学校产学协力团，
类型：
国别省市：