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センサ及びセンサの製造方法 新技術説明会

国内特許コード P110005938
整理番号 S2010-0679-N0
掲載日 2011年11月15日
出願番号 特願2010-094012
公開番号 特開2011-226800
登録番号 特許第5339377号
出願日 平成22年4月15日(2010.4.15)
公開日 平成23年11月10日(2011.11.10)
登録日 平成25年8月16日(2013.8.16)
発明者
  • 佐藤 威友
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 センサ及びセンサの製造方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】製造コストが低いと共に、センサの特性のばらつきを抑制しながら、センサの感度を向上させることが可能なセンサ等を提供する。
【解決手段】本発明に係るセンサ1は、半導体基板3と、半導体基板3上に設けられた半導体領域5と、半導体領域5の上面に設けられたソース電極7及びドレイン電極9と、半導体基板3の裏面3b上に設けられたバックゲート電極11とを備え、半導体基板3と半導体領域5とはpn接合Jを構成し、半導体領域5の上面5uの少なくとも一部5eには、複数の孔部15が形成されており、複数の孔部15は、それぞれ、半導体領域5の上面5uから半導体基板3に向かって延びると共に、半導体基板3には至っておらず、半導体領域5の上面5uの少なくとも一部5e及び複数の孔部15の側面15sは、オープンゲート5gを構成していることを特徴とする。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


測定対象物を半導体へ作用させ、その際に生じる半導体の電気伝導度の変化を測定することにより、測定対象物を検出するセンサが知られている。例えば、下記非特許文献1には、イオン感応性電界効果トランジスタと呼ばれるセンサが記載されている。このセンサは、電界効果トランジスタ構造を有している。測定の際には、ソース電極とドレイン電極間に検知電流を流した状態で、測定対象物である溶液中のイオンをセンサのゲート部に吸着させる。すると、ゲート部の表面電位が変化する。この表面電位の変化に起因して、ゲート部に接する半導体領域の空乏層の厚さが変化するため、当該半導体領域の電気伝導度が変化する。その結果、ソース電極とドレイン電極間を流れる検知電流の大きさも変化するため、その変化を測定することにより、測定対象物を検出することができる。



また、下記特許文献1には、絶縁基板上に設けられた多孔質構造の半導体層からなるガス感応部と、ガス感応部上に設けられた一対の電極と、を備えるガス検知素子が記載されている。このガス検知素子においては、ガス感応部が多孔質構造であるため、測定対象のガスを吸着するガス感応部の表面積が大きくなり、測定感度が向上することが記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、センサ及びセンサの製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電界効果トランジスタ型のセンサであって、
第1導電型半導体基板と、
前記第1導電型半導体基板の主面上に設けられた第2導電型半導体領域と、
前記第2導電型半導体領域の上面又は側面に設けられたソース電極と、
前記ソース電極と離間するように前記第2導電型半導体領域の上面又は側面に設けられたドレイン電極と、
前記第1導電型半導体基板の裏面上に設けられたバックゲート電極と、
を備え、
前記第1導電型半導体基板と前記第2導電型半導体領域とはpn接合を構成し、
前記第2導電型半導体領域の上面の少なくとも一部は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極によって覆われておらず、
前記第2導電型半導体領域の上面の前記少なくとも一部には、複数の孔部が形成されており、
前記複数の孔部は、それぞれ、前記第2導電型半導体領域の上面から前記第1導電型半導体基板に向かって延びると共に、前記第1導電型半導体基板には至っておらず、
前記第2導電型半導体領域の上面の前記少なくとも一部及び前記複数の孔部の側面は、オープンゲートを構成していることを特徴とするセンサ。

【請求項2】
前記複数の孔部は、前記バックゲート電極を陽極電極として用いた陽極酸化法によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

【請求項3】
電界効果トランジスタ型のセンサの製造方法であって、
第1導電型半導体基板の主面上に、当該第1導電型半導体基板とpn接合を構成する第2導電型半導体領域を形成する半導体領域形成工程と、
前記第1導電型半導体基板の裏面上にバックゲート電極を形成するバックゲート電極形成工程と、
前記第2導電型半導体領域に、複数の孔部を形成する孔部形成工程と、
前記第2導電型半導体領域の上面又は側面に互いに離間するソース電極及びドレイン電極を形成し、その際、前記第2導電型半導体領域の上面の少なくとも一部は前記ソース電極及び前記ドレイン電極によって覆われていないようにするソース・ドレイン電極形成工程と、
を備え、
前記孔部形成工程は、前記第1導電型半導体基板を陽極電極として用いた陽極酸化法によって、前記第2導電型半導体領域に、当該第2導電型半導体領域の上面から前記第1導電型半導体基板に向かって延びる前記複数の孔部であって、前記第1導電型半導体基板には至っていない前記複数の孔部を形成する陽極酸化工程を含むことを特徴とするセンサの製造方法。

【請求項4】
前記孔部形成工程は、前記陽極酸化工程の前に、前記第2導電型半導体領域の上面に、複数の開口を有するマスクを形成するマスク形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のセンサの製造方法。

【請求項5】
第1導電型半導体基板と、
前記第1導電型半導体基板の主面上に設けられた第2導電型半導体領域と、
前記第2導電型半導体領域の上面又は側面に設けられた第1電極と、
前記第1電極と離間するように前記第2導電型半導体領域の上面又は側面に設けられた第2電極と、
前記第1導電型半導体基板の裏面上に設けられた第3電極と、
を備え、
前記第1導電型半導体基板と前記第2導電型半導体領域とはpn接合を構成し、
前記第2導電型半導体領域の上面の少なくとも一部は、前記第1電極及び前記第2電極によって覆われておらず、
前記第2導電型半導体領域の上面の前記少なくとも一部には、複数の孔部が形成されており、
前記複数の孔部は、それぞれ、前記第2導電型半導体領域の上面から前記第1導電型半導体基板に向かって延びると共に、前記第1導電型半導体基板には至っておらず、
前記第2導電型半導体領域の上面の前記少なくとも一部及び前記複数の孔部の側面は、測定対象を作用させる感応面を構成しており、
前記測定対象が前記感応面に作用することにより、前記第2導電型半導体領域の電気伝導度が変化することを特徴とするセンサ。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010094012thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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