【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23RO0029

利用課題名 / Title

マイクロチャンバマトリックス型pHセンサの研究

利用した実施機関 / Support Institute

広島大学 / Hiroshima Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

ドーピング,エレクトロデバイス/ Electronic device,センサ/ Sensor

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

花房 宏明

所属名 / Affiliation

広島大学大学院先進理工系科学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

山田 真司,水野 恭司

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

RO-212：高温イオン注入装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

マイクロチャンバマトリックス型pHセンサデバイスとその駆動回路を作製するため，自施設の広島大学工学部棟クリーンルームでエッチング，フォトリソグラフィ，熱処理等を行い，広島大学ナノデバイス研究所の設備を利用してイオン注入を行った。これらのプロセスによりイオン感応性電界効果トランジスタ（ISFET）およびそれらを駆動させるシフトレジスタ等の周辺回路の作製を行った。

実験 / Experimental

マイクロチャンバマトリックス型pHセンサとそれを駆動させる周辺回路を作製するにあたって，イオン感応性電界効果トランジスタ（ISFET）とほぼ同じ作製プロセスを用いて，相補型金属酸化物半導体（CMOS）トランジスタと1段と3段のシフトレジスタの作製プロセスの設計と作製を行った．デバイス領域を形成するために，自施設においてフォトリソグラフィでSilicon-on-Insulator（SOI）層にレジストパターンを形成し，誘導結合型プラズマエッチング装置を用いてSOI層のエッチングを行った。その後，広島大学ナノデバイス研究所の高温イオン注入装置(アルバック，IMX-3500 )にて室温でp型MOSFETとn型MOSFET領域のチャネル部にP⁺，BF_２⁺をそれぞれ注入した。その後自施設に持ち帰り，不純物活性化熱処理を行った。続いて，熱酸化によりゲート絶縁膜を形成した。その後RFスパッタリング装置にて200 nmのアモルファスSi層を形成した。再び同所高温イオン注入装置にて，ソース・ドレイン領域にそれぞれBF₂⁺，P⁺を注入した。再度自施設に持ち帰り，不純物活性化熱処理，コンタクトホールの形成，1層目のAl配線と層間絶縁膜（SiO₂）の堆積と2層目のAl配線を行い，デバイスを完成させた。

結果と考察 / Results and Discussion

マイクロチャンバマトリックス型pHセンサを駆動させるシフトレジスタ回路の設計とプロセス構築を行い，デバイスの作製を行った．Fig. 1にシフトレジスタの設計と完成したサンプルの光学顕微鏡写真を示す。ほぼ設計寸法通りに作製を行うことができた。現在電気特性の取得を進めており，センサ部と駆動部を合わせた一体動作の取得を目指していく。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1.  (a)シフトレジスタ部の設計パターン, (b)実際に作製したシフトレジスタ部の光学顕微鏡写真

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

高温イオン注入装置の使用にあたり，広島大学ナノデバイス研究所ARIMプロジェクト山田真司様，水野恭司様，および同研究所目黒達也様には多くのご支援を頂きました。御礼申し上げます。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件