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電界効果トランジスタ、その製造方法及びバイオセンサ

国内特許コード P120007710
整理番号 WASEDA-1069
掲載日 2012年6月22日
出願番号 特願2010-122399
公開番号 特開2011-247795
登録番号 特許第5366215号
出願日 平成22年5月28日(2010.5.28)
公開日 平成23年12月8日(2011.12.8)
登録日 平成25年9月20日(2013.9.20)
発明者
  • 川原田 洋
  • 田島 慎也
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 電界効果トランジスタ、その製造方法及びバイオセンサ
発明の概要

【課題】製造工程の負担を低減するとともに、デバイス毎の特性の差異を低減する電界効果トランジスタ、その製造法、及びバイオセンサを提供する。
【解決手段】ソース電極3及びドレイン電極4を形成しさえすれば、その表面に自然に酸化チタン膜が形成され、ソース電極3及びドレイン電極4の表面が酸化チタン膜9により被膜されることから、従来行われてきたソース電極102及びドレイン電極103を絶縁性エポキシ樹脂107で別途覆う被膜作業が不要となり、その分だけ製造工程を簡単にでき、かくして製造工程の負担を低減できる。また、ソース電極3及びドレイン電極4に皮膜される酸化チタン膜9が空気中で自然酸化して形成されることから、酸化チタン膜9の膜厚を非常に薄く均一に形成でき、検出層7の表面にはみ出す酸化チタン膜9の膜厚がデバイス毎に一定となることで、検出層7の表面を一定の面積にでき、かくしてデバイス毎の特性の差異を低減できる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、図13に示すように、多結晶ダイヤモンドからなる基板(以下、ダイヤモンド基板と呼ぶ)101上にソース電極102及びドレイン電極103が形成された電界効果トランジスタ110と、当該電界効果トランジスタ110に対向して配置された参照電極106とを備えるバイオセンサ100が知られている(例えば、非特許文献1参照)。実際上、バイオセンサ100は、電界効果トランジスタ110上に壁部(図示せず)が設けられ、この壁部内に電解質溶液を貯留させて、この電解質溶液内に参照電極106が浸漬された構成を有する。



電界効果トランジスタ110は、ソース電極102及びドレイン電極103間のチャネル層(図示せず)の表面にアミノ終端化された検出層105を有しており、電解質溶液内の検出対象分子が検出層105の表面近傍に固定され得る。これにより、電界効果トランジスタ110では、参照電極106から検出層105に電界が印加されると、検出対象分子が有する電荷により、チャネル層を流れる電流量が変化し得るようになされている。



ここで、電界効果トランジスタ110では、ダイヤモンドの物理特性である電位窓が大きいため、検出層105の表面を電解質溶液中に暴露して用いてもリーク電流が発生しない。しかしながら、ソース電極102及びドレイン電極103は、ダイヤモンドに比較して電位窓が小さい金により形成されていることから、ソース電極102及びドレイン電極103を電解質溶液中に直接暴露すると、ソース電極102及びドレイン電極103と、参照電極106との間でリーク電流が生じてしまうという問題があった。



そこで、そのような問題点を解決するために、従来の電界効果トランジスタ110では、ソース電極102及びドレイン電極103を絶縁性エポキシ樹脂107によって覆い、これらソース電極102及びドレイン電極103が電解質溶液中に直接暴露されることが防止されている。

産業上の利用分野


本発明は、電界効果トランジスタ、その製造方法及びバイオセンサに関し、例えば、参照電極と電界効果トランジスタとを電解質溶液に浸漬させた構成を有するバイオセンサに適用して好適なものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ダイヤモンド基板上にソース電極及びドレイン電極を備え、前記ソース電極及び前記ドレイン電極間に検出層を有する電界効果トランジスタにおいて、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、チタンからなり、前記ダイヤモンド基板上に形成され、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面には自然酸化により酸化チタン膜が形成されている
ことを特徴とする電界効果トランジスタ。

【請求項2】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、炭化チタン層を介して、前記ダイヤモンド基板上に形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタ。

【請求項3】
前記検出層は、アミノ終端化される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電界効果トランジスタ。

【請求項4】
前記検出層の表面には、リンカー分子がアミノ基に結合されて設けられる
ことを特徴とする請求項3に記載の電界効果トランジスタ。

【請求項5】
ダイヤモンド基板上にソース電極及びドレイン電極を備え、前記ソース電極及び前記ドレイン電極間に検出層を有する電界効果トランジスタの製造方法において、
前記ダイヤモンド基板にチタン膜を形成し、前記チタン膜から所定形状でなる前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成する電極形成ステップを備え、
前記電極形成ステップでは、前記チタン膜が自然酸化によって前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面に酸化チタン膜が形成される
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。

【請求項6】
前記ソース電極及び前記ダイヤモンド基板間と、前記ドレイン電極及び前記ダイヤモンド基板間とに、炭化チタン層を形成する炭化チタン形成ステップと、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の電界効果トランジスタの製造方法。

【請求項7】
電界効果トランジスタ及び参照電極が電解質溶液に浸漬された構成を有し、前記参照電極から前記電解質溶液を介して前記電界効果トランジスタに電界が印加されることで、前記電解質溶液内の検出対象分子の検出に応じて電流が変化するバイオセンサにおいて、
前記電界効果トランジスタは、請求項1~4の電界効果トランジスタである
ことを特徴とするバイオセンサ。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2010122399thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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