JP2011169692A - バイオセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電界効果トランジスタを備えたバイオセンサを、歩留まりよく製造する方法を提供すること。
【解決手段】シリコン基板の一方の面に酸化シリコン膜とポリシリコン膜との積層膜を形成する工程と；前記シリコン基板の他方の面に酸化シリコン膜を形成する工程と；前記シリコン基板の他方の面に形成された酸化シリコン膜上に、ソース電極およびドレイン電極、ならびにソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルとを形成する工程と；前記シリコン基板の一方の面のポリシリコン膜を除去する工程とを含む、電界効果トランジスタを含むバイオセンサの製造方法。
【選択図】図４−１

Description

本発明は、電界効果トランジスタを備えたバイオセンサの製造方法に関する。

従来、電界効果トランジスタを備えたバイオセンサが提案されている（特許文献１〜３を参照）。一般に、電界効果トランジスタを備えるバイオセンサでは、半導体基板の絶縁膜上に、ソース電極／ドレイン電極およびチャネルが形成されており、さらにチャネルや、半導体基板の絶縁膜などに反応場が配置されていることが多い。反応場には、被検出物質認識分子が固定されることが多い。

反応場に固定された被検出物質認識分子に被検出物質を認識させ、そのときのソース−ドレイン電流を測定することで、反応場に提供された被検出物質の有無や濃度を測定する。

特開２００４−８５３９２号公報 特開２００６−２０１１７８号公報 特開２００７−１３９７６２号公報

電界効果トランジスタを備えたバイオセンサの製造において、同一条件で製造しているにも係わらず、得られるバイオセンサの特性が大きく異なることがあり、歩留まりを低下させる原因となることがあった。本発明者は、その原因の一つが、製造プロセス（特に、チャネルやソース/ドレイン電極を作製するための半導体製造プロセス）において、反応場を配置するべき半導体基板の絶縁膜に欠陥が生じるためであることを突き止めた。そして、欠陥が生じる原因の一つが、半導体基板を搬送するときに、半導体基板の絶縁膜と搬送ラインなどとの物理的接触により、半導体基板の絶縁膜が傷つけられるためであることを見出した。

そこで本発明は、電界効果トランジスタを備えたバイオセンサを、歩留まりよく製造する方法を提供することを目的とする。

本発明は、電界効果トランジスタを備えたバイオセンサの製造において、チャネルやソース/ドレイン電極を作製するときに、反応場となる領域をポリシリコン膜にて保護しておくことで、反応場の損傷を抑制することを特徴とする。つまり、本発明は、以下に示すバイオセンサの製造方法に関する。

［１］ シリコン基板と、前記シリコン基板の一方の面に形成された酸化シリコン膜と、前記シリコン基板の一方の面に形成された酸化シリコン膜上に配置された反応場およびゲート電極と、前記シリコン基板の他方の面に形成された酸化シリコン膜と、前記他方の面に形成された酸化シリコン膜に配置されたソース電極およびドレイン電極、ならびにソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルと、を有するセンサの製造方法であって、
シリコン基板の一方の面に酸化シリコン膜とポリシリコン膜との積層膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の面に酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の他方の面に形成された酸化シリコン膜上に、ソース電極およびドレイン電極、ならびにソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルとを形成する工程と、
前記シリコン基板の一方の面のポリシリコン膜を除去する工程と、
前記シリコン基板の一方の面に、ゲート電極を配置する工程と、を含む製造方法。
［２］ 前記ポリシリコン膜の厚さは、１０００Å以上である、［１］に記載の製造方法。
［３］ 前記シリコン基板の一方の面に形成される酸化シリコン膜の厚さは、１０００Å以上である、［１］に記載の製造方法。
［４］ 前記反応場には、被検出物質認識分子が固定される、［１］に記載の製造方法。

本発明によれば、電界効果トランジスタを備えたバイオセンサを歩留まりよく製造することができる。

本発明のバイオセンサの構成を模式的に示す斜視図である。 本発明のバイオセンサの第一の例の構成を模式的に示す断面図である。 本発明のバイオセンサの第二の例の構成を模式的に示す断面図である。 本発明のバイオセンサの製造フローである。 本発明のバイオセンサの製造フローである。 障壁部を有する反応場を形成するフローである。

１．本発明におけるバイオセンサ
本発明におけるバイオセンサは、シリコン基板と、それに配置された電界効果トランジスタと、反応場と、を有する。

本発明におけるバイオセンサにおいて、シリコン基板の両面には、酸化シリコン膜が成膜されている。シリコン基板の一方の面に形成された酸化シリコン膜上には、反応場とゲート電極とが配置される。シリコン基板の他方の面に形成された酸化シリコン膜上には、ソース電極およびドレイン電極、ならびにソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルとが配置される。

反応場には、通常、検出対象物に選択的に結合することができる被検出物質認識分子が結合されている。

本発明のバイオセンサによる検出フローは、検出対象物を含みうるサンプルを反応場に提供して；サンプル中の検出対象物と、反応場に固定化された被検出物質認識分子とを反応させ；所定のゲート電圧を印加しつつ、ソース−ドレイン電流を測定することで、サンプル中の検出対象物の有無の判断、およびその量を測定する。

図１は、本発明におけるバイオセンサ１０の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明における第一の態様のバイオセンサ１０−１の構成を模式的に示す断面図であり；図３は、本発明における第二の態様のバイオセンサ１０−２の構成を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、バイオセンサ１０は、シリコン基板１１の両面に、絶縁膜である酸化シリコン膜１２ａ，１２ｂが形成されている。酸化シリコン膜１２ａが形成された面には、ゲート電極１３が形成されている。ゲート電極１３には、参照電圧Ｖrefが印加される。ゲート電極１３、酸化シリコン膜１２ａ及びシリコン基板１１は、金属（導体）−絶縁体−半導体（Metal-Insulator-Semiconductor：ＭＩＳ）構造となっている。したがって、ゲート電圧はシリコン基板１１に直接印加されない。ただしゲート電極１３の材質は、導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば金、白金、チタン、アルミニウムなどの金属や導電性プラスチックなどであればよい。

一方、酸化シリコン膜１２ｂが形成された面には、ドレイン電極１４及びソース電極１５が形成されている。ドレイン電極１４とソース電極１５は、酸化シリコン膜１２ｂ上で、チャネル１６を介して電気的に接続されている。

チャネル１６は、ポリシリコンで形成されていることが好ましい。これにより、酸化シリコン膜１２ｂ、ドレイン電極１４、ソース電極１５及びチャネル１６は、一般的なＴＦＴ（Thin Film Transistor）構造とされているので、ＴＦＴを製造するのと同様の半導体製造工程を用いて、酸化シリコン膜１２ｂ、ドレイン電極１４、ソース電極１５及びチャネル１６を形成することができる。

また、チャネル１６はポリシリコンで形成されているので、チャネル１６の線路幅Ｗを、半導体製造工程のなかで、容易に選択できる。

ドレイン電極１４とソース電極１５の間には、外部配線を介して電源Ｖds及び電流計１７が接続されている。これにより、電源Ｖdsによってドレイン電極１４とソース電極１５との間に所定の電圧が印加され、電流計１７によってチャネル１６に流れる電流が測定される。

ドレイン電極１４とソース電極１５との間隔は、特に限定されないが、通常は０.５〜１０μｍ程度である。この間隔は、チャネル１６による電極間の接続を容易にするためにさらに縮めてもよい。ソース電極及びドレイン電極の形状及び大きさは特に限定されず、目的に応じて適宜設定すればよい。

図２に示されるバイオセンサ１０−１は、酸化シリコン膜１２ａが形成された面に反応場２０を有する。反応場２０とは、測定試料（通常は溶液）を提供する領域を意味する。反応場２０には、被検出物質認識分子２１が固定化されている。被検出物質認識分子の例には、抗体や酵素、レクチンなどのタンパク質、核酸、オリゴ糖又は多糖、あるいはそれらの構造を有する物質が含まれる。被検出物質認識分子を反応領域に固定化することで、特定のタンパク質や化学物質などを特異的に検出することができる。

反応場２０とゲート電極１３は、酸化シリコン膜１２ａ，１２ｂのうちの、同一の酸化シリコン膜に配置されることが好ましく；特に、ドレイン電極１４とソース電極１５が配置された面とは反対の面の酸化シリコン膜（図２の場合、酸化シリコン膜１２ａ）に配置されることが好ましい。また、反応場２０とゲート電極１３は、同一の酸化シリコン膜１２ａ上のできるだけ近い位置に形成されることが好ましい。例えば、反応場２０の上側にゲート電極１３を配置してもよく、反応場２０の周囲にゲート電極１３を形成してもよい。このようにすることで、反応場２０に提供された被検出物の濃度変化等に対するチャネル１６での電圧変化を大きくできるので、測定感度を高めることができる。

図２において、反応場２０が配置された領域の酸化シリコン膜１２ａの厚さは一定であるが；反応場２０が配置された領域の酸化シリコン膜の厚さが、その周囲の酸化シリコン膜の厚さよりも薄くてもよい。すなわち、反応場２０は凹部の内部にあることが好ましい。これにより、試料溶液を反応場２０に効率的に留めることができるだけでなく、ゲート電極１３から基板面方向に漏れ出た電気力線をより効率的に反応場２０を通過させることができる。また、酸化シリコン膜１２ａ上に、反応場２０を取り囲む障壁を設けても、試料溶液を反応場２０に効率的に留めることができる。

図３に示されるバイオセンサ１０−２は、反応場が凹部の内部にあるバイオセンサである。図３において、図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図３に示すように、酸化シリコン膜１２ａが形成された面には、ゲート電極４３に対向する反応場（ゲート酸化膜）５０と、反応場５０を取り囲む障壁部５１とが形成されている。反応場５０は、被検出物質認識分子６０を固定する機能を有する。本実施の形態の場合、反応場５０及び障壁部５１は、いずれも酸化シリコンにより形成されている。

反応場５０の酸化シリコン膜の厚さは２００ｎｍ以下とされており、実際には１〜２００ｎｍ程度（例えば、１００ｎｍ）であることが好ましい。障壁部５１の酸化シリコン膜の厚さは、反応場５０の厚さよりも厚く、かつ数１０００ｎｍ以下とされており、実際には２００〜１０００ｎｍ程度（例えば、６００ｎｍ）であることが好ましい。さらに、反応場５０の上面と障壁部５１の上面との差（つまり段差）は、２００〜８００ｎｍ程度（例えば、５００ｎｍ）であることが好ましい。また実際上、反応場５０の面積は、２５ｍｍ^２程度である。

障壁部５１は、反応場５０を完全に取り囲んでいることが好ましいが、完全に取り囲んでいなくてもよい。要は、反応場５０に提供された試料溶液の流出を規制できる程度に取り囲んでいればよい。

このように、図３に示されるセンサ１０−２は、反応場５０を取り囲む障壁部５１を形成したことにより、反応場５０に被検出物質や被検出物質認識分子を載置した場合に、これらの物質が障壁部５１に規制されて反応場５０の面積よりも拡がることを防止できる。つまり、試料溶液が反応場５０上で拡がる面積を一定とすることができる。

本発明のバイオセンサは、反応場が形成される酸化シリコン膜（チャネルが配置された面とは反対の面の酸化シリコン膜）が、センサの製造フローにおいて損傷を受けにくいので、歩留まりよく製造されることはもちろんであるが、安定した検出感度を有するバイオセンサとなりうる。

２．本発明におけるバイオセンサの製造方法
本発明におけるバイオセンサは、シリコン基板の一方の面に酸化シリコン膜とポリシリコン膜との積層膜を形成する工程（第１工程）と、前記シリコン基板の他方の面に酸化シリコン膜を形成する工程（第２工程）と、前記シリコン基板の他方の面に形成された酸化シリコン膜上に、ソース電極およびドレイン電極、ならびにソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルとを形成する工程（第３工程）と、前記シリコン基板の一方の面のポリシリコン膜を除去する工程（第４工程）とを含む。

このように、第３工程においてソース電極およびドレイン電極ならびにチャネルを形成する際に、シリコン基板の一方の面の酸化シリコン膜はポリシリコン膜で保護されている。第３工程は、一般の半導体製造プロセスを利用して行うことができ、その作業効率を高めるためには、シリコン基板を自動搬送機に載せて行うことが好ましい。このとき、シリコン基板の裏面（ソース電極およびドレイン電極ならびにチャネルを形成する面とは反対の面）は、搬送機の部材などと接触するため損傷を受けることがある。それにより、従来はバイオセンサの製造歩留まりが低下することがあった。

本発明においては、第３工程において、シリコン基板の裏面には酸化シリコン膜と、さらにポリシリコン膜が成膜されているので、シリコン基板の裏面の酸化シリコン膜は損傷を受けにくい。したがって、第３工程の後に、ポリシリコン膜を除去して酸化シリコン膜を露出させることにより、正常な表面のポリシリコン膜が得られる。そして、そこに反応場を形成すれば、欠陥のないバイオセンサが製造される。

図４−１（図４Ａ〜Ｆ）および図４−２（図４Ｇ〜Ｋ）には、本発明のバイオセンサの製造フローが示される。まず、図４Ａでは、シリコン基板１１の両面に、熱酸化法によって酸化シリコン膜１２ａと１２ｂを形成する。酸化シリコン膜の厚みは、１０００Å〜５０００Åであることが好ましい。酸化シリコン膜の厚みが１０００Å未満では、絶縁膜としての機能が維持されないことがある。また、酸化シリコン膜の厚みが５０００Åを超えると、バイオセンサとしての感度が低下することがある。

図４Ｂでは、酸化シリコン膜１２ａと１２ｂ上に、ポリシリコン膜３０ａと３０ｂを形成する。ポリシリコン膜はＣＶＤ法にて成膜すればよい。ポリシリコン膜３０ａの厚みは、１０００Å〜４０００Åであることが好ましい。ポリシリコン膜３０ａの厚みが１０００Å未満であると、搬送部材との接触による酸化シリコン膜１２ａの損傷が十分に抑制できないことがある。４０００Åを超えても構わないが、製造コストの上昇を引き起こす場合がある。

図４Ｃでは、シリコン基板１１の片面の酸化シリコン膜１２ｂとポリシリコン膜３０ｂとを除去する。図４Ｄでは、酸化シリコン膜１２ｂとポリシリコン膜３０ｂとを除去したシリコン基板１１の面に、再び酸化シリコン膜１２ｂを形成する。前記と同様に、熱酸化法により形成すればよい。もちろん、図４Ｂの酸化シリコン膜１２ｂを除去することなく、ポリシリコン膜３０ｂを選択的に除去して、図４Ｄの状態としてもよい。

図４Ｅでは、酸化シリコン膜１２ｂ上の所定位置（チャネルを形成するべき位置）にポリシリコン膜１６’を形成する。ポリシリコン膜１６’の形成は、例えば、所定位置にアモルファスシリコンを堆積させ、アモルファスシリコンにレーザを照射して多結晶化させればよい。

図４Ｆでは、ポリシリコン膜１６’に不純物を埋め込み、熱処理により不純物を拡散させてチャネル１６とする。チャネル１６はＮＰＮ型であっても、ＰＮＰ型であっても、ＮｉＰ型であっても、ＰｉＰ型であってもよい。ＮＰＮ型またはＰＮＰ型のチャネルは、バンドギャップが大きくなるので、ＮｉN型またはＰｉＰ型のチャネルと比較して、リーク電流が小さくなりやすい。このため、待機状態の消費電流を低減する回路を構成しやすい。一方、ＮｉN型またはＰｉＰ型のチャネルは、ＮＰＮ型またはＰＮＰ型のチャネルと比較して、少ない製造工程で作製されうる。

図４Ｇでは、チャネル１６を被覆する層間絶縁膜１８を形成する。層間絶縁膜１８は、例えばハフニウムオキサイドである。図４Ｈでは、ドレイン電極１４およびソース電極１５を形成し、それぞれコンタクトホールを介してチャネル１６に接続させる。

次に、図４Ｉでは、シリコン基板１１のもう一方の面にあるポリシリコン膜３０ａを除去する。ポリシリコン膜３０ａの除去は、ドライエッチングガスを用いてエッチングすることにより行えばよい。ドライエッチングガスの例には、塩素ガス、臭化水素などが含まれる。これらのドライエッチングによれば、酸化シリコン膜１２ａを除去することなく、選択的にポリシリコン膜３０ａを除去できるからである。

図４Ｊでは、ポリシリコン膜３０ａを除去して露出した酸化シリコン膜１２ａに、反応場２０を形成する。このとき、ポリシリコン膜３０ａを除去して露出した酸化シリコン膜１２ａには欠陥の発生が抑制されているので、適切な反応場２０が形成される。反応場２０には、被検出物質認識分子２１が固定化される。

図４Ｋでは、反応場２０の近傍にゲート電極１３を配置するこで、本発明のバイオセンサを得る。ゲート電極１３は、反応場２０の近傍に配置されていればよいが、反応場２０を囲むように配置されてもよい。ゲート電極２０の材質は、金、白金、チタン、アルミニウムなどの金属のほか、導電性プラスチックなどであってもよい。ゲート電極は、酸化シリコン膜１２ａ上に配置される。したがって、ゲート電圧はシリコン基板１１に直接印加されない。

また、本発明のバイオセンサは、図３に示されるように、障壁部５１によって囲まれている反応場５０を有していてもよい。障壁部５１によって囲まれた反応場の形成方法を、図５を用いて説明する。障壁部５１はＬＯＣＯＳ法によって形成されうる。

図５Ａでは、ポリシリコン膜を除去することで露出した酸化シリコン膜１２ａ（図４Ｉ参照）に、ＣＶＤ法によって窒化シリコン膜７０を堆積させる。図５Ｂでは、リソグラフィー技術とエッチング技術とで、窒化シリコン膜７０をパターニングする。窒化シリコン膜を除去した領域に、障壁部が形成される。一方、窒化シリコン膜が残っている領域には、反応場が形成される。

図５Ｃでは酸化処理を行い、窒化シリコン膜７０が除去された領域が選択的に酸化され、酸化シリコン膜が厚くなり、障壁部５１が形成される。一方、窒化シリコン膜７０が残っている領域は酸化されない。このとき、厚くされた酸化膜の一部が、窒化シリコン膜直下にもぐりこみ、バーズビーグ５２を形成する。酸化処理は、湿潤酸素雰囲気下で、高温（例えば１０００℃）条件にて行えばよい。

図５Ｄでは、窒化シリコン膜７０を除去して、反応場５０となる領域を得る。反応場５０に被検出物質認識分子６０を結合する。さらに、反応場５０の近傍にゲート電極を配置することで、本発明のバイオセンサを得る。

［参考例１］
シリコンウェハの両面に、熱酸化法にて１３５０Åの酸化シリコン膜を形成した。さらに、両面に２０００Åのポリシリコン膜を化学蒸着法により成膜した。シリコンウェハを反転させ、搬送ラインにのせて搬送した。搬送ラインの搬送部材と接触したシリコンウェハ面のポリシリコン膜をエッチング除去した。エッチング除去は、塩素ガスを用いてドライエッチングした。

ポリシリコン膜のエッチングにより露出した酸化シリコン膜に、蒸着によりアルミニウム膜を成膜した。アルミニウム膜を、レジストパターニングして（樹脂レジスト膜の形成、レジスト膜のパターニング、アルミニウム膜のパターニング、レジスト除去の工程による）、１２０個のアルミニウム電極を形成した。

アルミニウム電極を形成した面とは、反対のシリコンウェハ面のポリシリコン膜および酸化シリコン膜を面研削により除去して、シリコン面を露出させた。次に、露出したシリコン面と、各アルミニウム電極とを電気接続した。アルミニウム電極に電圧を０Ｖ〜−４０Ｖにスキャンし、シリコン基板とアルミニウム電極間の電流を測定した。このとき、電流が流れない素子（正常素子）の個数と、電流が流れる素子（欠陥素子）の個数と、をそれぞれ求めた。

［参考例２］
シリコンウェハの両面に、熱酸化法にて１３５０Åの酸化シリコン膜を形成した。さらに、両面に３５００Åのポリシリコン膜を形成した。その後、参考例１と同様に、ウェハ搬送、ポリシリコン膜のエッチング除去、１２０個のアルミニウム電極の形成、面研削によるシリコン面の露出、シリコン面とアルミニウム電極の接続を行った。

さらに参考例１と同様に、アルミニウム電極に電圧を０Ｖ〜−４０Ｖにスキャンし、シリコン基板とアルミニウム電極間の電流を測定した。このとき、電流が流れない素子（正常素子）の個数と、電流が流れる素子（欠陥素子）の個数と、をそれぞれ求めた。

［参考例３］
シリコンウェハの両面に、熱酸化法にて４０００Åの酸化シリコン膜を形成した。さらに、両面に２０００Åのポリシリコン膜を形成した。その後、参考例１と同様に、ウェハ搬送作業、ポリシリコン膜のエッチング除去、１２０個のアルミニウム電極の形成、面研削によるシリコン面の露出、シリコン面とアルミニウム電極の接続を行った。

さらに参考例１と同様に、アルミニウム電極に電圧を０Ｖ〜−４０Ｖにスキャンし、シリコン基板とアルミニウム電極間の電流を測定した。このとき、電流が流れない素子（正常素子）の個数と、電流が流れる素子（欠陥素子）の個数と、をそれぞれ求めた。

［参考例４］
シリコンウェハの両面に、熱酸化法にて４０００Åの酸化シリコン膜を形成した。さらに、両面に３５００Åのポリシリコン膜を形成した。その後、参考例１と同様に、ウェハ搬送、ポリシリコン膜のエッチング除去、１２０個のアルミニウム電極の形成、面研削によるシリコン面の露出、シリコン面とアルミニウム電極の接続を行った。

さらに参考例１と同様に、アルミニウム電極に電圧を０Ｖ〜−４０Ｖにスキャンし、シリコン基板とアルミニウム電極間の電流を測定した。このとき、電流が流れない素子（正常素子）の個数と、電流が流れる素子（欠陥素子）の個数と、をそれぞれ求めた。

［比較参考例１］
シリコンウェハの両面に、熱酸化法にて１３５０Åの酸化シリコン膜を形成した。その後、ウェハ搬送をせずに、シリコンウェハの裏面の酸化シリコン膜に搬送部材を接触させなかった。そのまま、ポリシリコン膜のエッチング除去、１２０個のアルミニウム電極の形成、面研削によるシリコン面の露出、シリコン面とアルミニウム電極の接続を行った。

さらに参考例１と同様に、アルミニウム電極に電圧を０Ｖ〜−４０Ｖにスキャンし、シリコン基板とアルミニウム電極間の電流を測定した。このとき、電流が流れない素子（正常素子）の個数と、電流が流れる素子（欠陥素子）の個数と、をそれぞれ求めた。

［参考比較例２］
シリコンウェハの両面に、熱酸化法にて１３５０Åの酸化シリコン膜を形成した。そして、ポリシリコン膜を形成することなく、参考例１と同様に、ウェハ搬送、ポリシリコン膜のエッチング除去、１２０個のアルミニウム電極の形成、面研削によるシリコン面の露出、シリコン面とアルミニウム電極の接続を行った。

さらに参考例１と同様に、アルミニウム電極に電圧を０Ｖ〜−４０Ｖにスキャンし、シリコン基板とアルミニウム電極間の電流を測定した。このとき、電流が流れない素子（正常素子）の個数と、電流が流れる素子（欠陥素子）の個数と、をそれぞれ求めた。

［参考比較例３］
シリコンウェハの両面に、熱酸化法にて３０００Åの酸化シリコン膜を形成した。そして、ポリシリコン膜を形成することなく、参考例１と同様に、ウェハ搬送、ポリシリコン膜のエッチング除去、１２０個のアルミニウム電極の形成、面研削によるシリコン面の露出、シリコン面とアルミニウム電極の接続を行った。

さらに参考例１と同様に、アルミニウム電極に電圧を０Ｖ〜−４０Ｖにスキャンし、シリコン基板とアルミニウム電極間の電流を測定した。このとき、電流が流れない素子（正常素子）の個数と、電流が流れる素子（欠陥素子）の個数と、をそれぞれ求めた。

以下の表１には、各参考例、比較参考例における、全素子数（１２０個）に対する欠陥素子の個数を示す。

表１に示されるように、素子作製プロセスに搬送工程を含まない場合には、ポリシリコン膜で酸化シリコン膜を保護していない場合（比較参考例１）であっても、欠陥素子はなく、歩留まりが高いことがわかる。ところが、素子の作製プロセスに搬送工程を含む場合には、ポリシリコン膜で酸化シリコン膜を保護しない場合（比較参考例２および３を参照）には、欠陥素子が発生した。

これに対して、ポリシリコン膜で酸化シリコン膜を保護した場合には、搬送工程があっても、欠陥素子の発生が低減されていることがわかる（比較参考例１と、参考例１〜２とを参照）。さらに、ポリシリコン膜と酸化シリコン膜の厚みが厚いほど、欠陥素子の発生が抑制されることがわかる（参考例１〜４を参照）。

以上の結果から、バイオセンサ素子を作製する場合に、シリコンウェハを搬送する工程を含む場合には、シリコンウェハ表面に形成した絶縁膜を保護しておくことにより、素子欠陥の発生を抑制することができる。特に、ポリシリコン膜で、酸化シリコン膜である絶縁膜を保護すれば、通常の半導体プロセスにて作業可能であり、選択的に酸化シリコン膜のみを保護することができるため好ましい。

本発明によれば、電界効果トランジスタを備えたバイオセンサを、歩留まりよく製造することができる。よって、電界効果トランジスタを備えたバイオセンサの実用化に寄与する。

１０，１０−１，１０−２ バイオセンサ
１１ シリコン基板
１２ａ，１２ｂ 酸化シリコン膜
１３ ゲート電極
１４ ドレイン電極
１５ ソース電極
１６ チャネル
１６’ ポリシリコン膜
１７ 電流形
１８ 層間絶縁膜
２０ 反応場
２１ 被検出物質認識分子
３０ａ，３０ｂ ポリシリコン膜
４３ ゲート電極
５０ 反応場
５１ 障壁部
５２ バーズビーグ
６０ 被検出物質認識分子
７０ 窒化シリコン膜

Claims (4)

1. シリコン基板と、前記シリコン基板の一方の面に形成された酸化シリコン膜と、前記シリコン基板の一方の面に形成された酸化シリコン膜上に配置された反応場およびゲート電極と、前記シリコン基板の他方の面に形成された酸化シリコン膜と、前記他方の面に形成された酸化シリコン膜に配置されたソース電極およびドレイン電極、ならびにソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルと、を有するバイオセンサの製造方法であって、
   シリコン基板の一方の面に酸化シリコン膜とポリシリコン膜との積層膜を形成する工程と、
   前記シリコン基板の他方の面に酸化シリコン膜を形成する工程と、
   前記シリコン基板の他方の面に形成された酸化シリコン膜上に、ソース電極およびドレイン電極、ならびにソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルとを形成する工程と、
   前記シリコン基板の一方の面のポリシリコン膜を除去する工程と、
   前記シリコン基板の一方の面に、ゲート電極を配置する工程と、を含む製造方法。
2. 前記ポリシリコン膜の厚さは、１０００Å以上である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記シリコン基板の一方の面に形成される酸化シリコン膜の厚さは、１０００Å以上である、請求項１に記載の製造方法。
4. 前記反応場には、被検出物質認識分子が固定される、請求項１に記載の製造方法。
   

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