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SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME meetings

Patent code P110005938
File No. S2010-0679-N0
Posted date Nov 15, 2011
Application number P2010-094012
Publication number P2011-226800A
Patent number P5339377
Date of filing Apr 15, 2010
Date of publication of application Nov 10, 2011
Date of registration Aug 16, 2013
Inventor
  • (In Japanese)佐藤 威友
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost sensor capable of improving the sensitivity thereof while suppressing variations in sensor characteristics.
SOLUTION: A sensor 1 according to the present invention includes a semiconductor substrate 3, a semiconductor region 5 provided on the semiconductor substrate 3, a source electrode 7 and a drain electrode 9 both provided on the upper side of the semiconductor region 5, and a back gate electrode 11 provided on a rear surface 3b of the semiconductor substrate 3. The semiconductor substrate 3 and the semiconductor region 5 constitute a p-n junction J. A plurality of pores 15 are formed at least on a part 5e of an upper surface 5u of the semiconductor region 5, and the each pores 15 extend from the upper surface 5u of the semiconductor region 5 toward the semiconductor substrate 3 but do not reach the semiconductor substrate 3. At least a part 5e of the upper surface 5u of the semiconductor region 5 and side surfaces 15s of the plurality of pores 15 constitute an open gate 5g.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、センサ及びセンサの製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010094012thum.jpg
State of application right Registered
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