ナノワイヤセンサ装置およびナノワイヤセンサ装置構造の製造方法
【課題】ナノワイヤセンサ装置の製造方法の提供。
【解決手段】シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上の上部シリコン層と、前記シリコンベース層内のドープされたウェルとを備えた基板の形成工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランド形成工程と、前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶ＺｎＯシード層の堆積工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯの除去工程と、前記ＺｎＯシード層上のＺｎＯナノ構造体成長、形成工程と、ＺｎＯナノ構造体の所望の感度調整工程と、絶縁層の堆積工程と、前記絶縁層のパターニング、エッチング工程と、前記ナノワイヤ構造の硬化工程とを含むナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【解決手段】シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上の上部シリコン層と、前記シリコンベース層内のドープされたウェルとを備えた基板の形成工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランド形成工程と、前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶ＺｎＯシード層の堆積工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯの除去工程と、前記ＺｎＯシード層上のＺｎＯナノ構造体成長、形成工程と、ＺｎＯナノ構造体の所望の感度調整工程と、絶縁層の堆積工程と、前記絶縁層のパターニング、エッチング工程と、前記ナノワイヤ構造の硬化工程とを含むナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノテクノロジーおよび／またはマイクロエレクトロニクス、詳細には、光電子装置に適した固体センサ／探知器の製造方法に関し、より詳細には、ナノワイヤセンサ装置およびナノワイヤセンサ装置構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染制御、毒ガス監視、国土安全保障、ラボ・オン・チップ（Lab-on-a-Chip；Laboratory on a Chip）などの用途において、安価で高感度な半導体ガスセンサ（ソリッドステートガスセンサ）の需要が高まっている。金属酸化物のような、ある特定の材料が、その表面で気体を吸収する性質により、様々な気体に対して高感度を示すことが知られている。近年、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、およびＺｎＯ等の金属酸化物の平面薄膜を備え、種々のガスを検出し定量化するための半導体ガスセンサが提案され、製造されている。
【０００３】
Martinsらは、非特許文献１においてガラス上に形成したＵＶ照射ＺｎＯ膜をセンサとして用いる構成を開示している。
【０００４】
また、Gordilloらは、特許文献２において、ＣＯ２、Ｏ２、Ｈ２、およびＣＨ４の探知器として、アニーリングしたＺｎＯ薄膜を用いる構成について開示している。
【非特許文献１】Zinc oxide as an ozone sensor,J.Appl.Phys.96(3),1398(2004)
【非特許文献２】Effect of gas chemisorption on the electrical conductivity of ZnO thin films, Advances in Mat. Sci. and Tech.1(1), 1(1996)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、現在用いられている最先端のＩＣ製造技術を用いて、ナノワイヤセンサ装置およびナノワイヤセンサ装置構造を製造する方法を提供することにある。
【０００６】
本発明に関する以下の概要は、本発明の本質の迅速な理解を得るためのものである。好適な実施形態に関する下記の説明を図面と共に参照することで、本発明をより詳しく理解することができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のナノワイヤセンサ装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングを行う工程と、前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことをとしている。
【０００８】
上記の構成において、ＺｎＯシード層を堆積する工程は、原子層堆積（ＡＬＤ）により、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことを特徴とすることが望ましい。
【０００９】
また、上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることが望ましい。
【００１０】
また、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程をさらに含むことが望ましい。
【００１１】
本発明のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法は、上記の課題を解決するために、シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成され、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングとを行う工程と、前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことが望ましい。
【００１２】
上記の構成において、前記多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程は、ＡＬＤにより、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことが望ましい。
【００１３】
また、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程をさらに含むことが望ましい。
【００１４】
本発明の他のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法は、上記の課題を解決するために、シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に、多結晶のＺｎＯシード層をＡＬＤにより、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドをＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングとを行なう工程と、前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴としている。
【００１５】
上記の構成において、前記上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることが望ましい。
【００１６】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことが望ましい。
【００１７】
また、前記ナノワイヤセンサ装置にバックゲートを形成する工程を含むことが望ましい。
【００１８】
また、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程が、前記シリコンアイランンドの１つのエッジから多結晶ＺｎＯを除去する工程を含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、ナノ構造体を用いることにより表面積が増大するため、本発明にかかるナノワイヤセンサ装置は平面的な装置に比べ、格段に高い感受性を実現できる。
【００２０】
本発明の製造方法は、例えば、Ｉｎ２Ｏ３ナノワイヤ構造に対しＡＬＤＩｎ２Ｏ３のように、他のナノワイヤ構造に対しても適切なシード層を用いることにより適応できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のナノワイヤセンサ装置の製造方法は、ＺｎＯナノワイヤ架橋を備えたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板上に形成された固体センサの製造におけるプロトコールを提供するものである。以下に説明するように、本発明の各実施の形態にかかる製造方法では、ＡＬＤＺｎＯシード層を用いて、ＺｎＯナノワイヤ架橋を選択的に成長できるようにしたものである。これらの方法は、標準的なマイクロエレクトロニクス処理技術により置き換えることが可能であり、また、ＣＭＯＳ装置と組み合わせてもよい。
【００２２】
図１から図１３を参照して、本発明の実施の一形態にかかるナノワイヤセンサ装置の製造方法について説明する。図１は、本発明にかかるナノワイヤセンサ装置の製造方法を説明するブロック図である。図２ないし１３は、本発明のナノワイヤセンサ装置の各製造工程を示す説明図である。
【００２３】
まず、洗浄したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１４を形成する（工程１２）。ＳＯＩ基板１４は、埋め込み酸化層１８が形成されたシリコンウェハ（シリコン基板）１６上に、ドープされた単結晶の上部シリコン層２０が積層された構成となっている。ＳＯＩ基板１４の形成には、公知の技術を用いることができ、ＳＯＩ基板１４の形成方法は特に限定されない。しかしながら、ＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）技術により形成された基板よりも、ボンドアンドエッチバックまたはスマートカット技術により形成された基板の方が好ましい。また、シリコン基板上に酸化物上ポリシリコン（polysilicon-on-oxide）が形成されたものを用いてもよい。次に、ｐ型またはｎ型のドープされたウェル２２をイオン注入法により形成し、ＳＯＩ基板１４の形成が完成する。
【００２４】
次に、図３に示すように、上部シリコン層２０の表面にホトレジストを塗布し、続いてパターニング、ドライエッチングを施すことにより、基板と電気的に絶縁したシリコンアイランド２０ａを形成する（工程２４）。さらに、埋め込み酸化層１８をドライエッチングし、図４に示す構造とする（工程２６）。上記ドライエッチング工程の後、埋め込み酸化層１８を、ＨＦを用いてウェットエッチングし、シリコンアイランド２０ａの裏面側（下側）をくり抜き、図５に示す構成とする（工程２８）。
【００２５】
次に、多結晶ＺｎＯの薄膜であるＺｎＯシード層３０を、原子層堆積（ＡＬＤ）等の堆積処理技術を用いて、ウエハ表面上に堆積する（工程３２）。ここでＺｎＯ膜を、ＺｎＯナノ構造体を成長させるためのシード層として用いられる構成は、例えば、Steckerらによる米国特許出願第10/976,594号（出願日：２００４年１０月２９日）「ALD ZnO Seed Layer for Deposition of ZnO nanostructures on a Si substrate」に開示されている。
【００２６】
本実施の形態においては、ＡＬＤＺｎＯを、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）およびＨ２Ｏ等の前駆体の波動を変えて３５サイクルで約１３０℃〜約２００℃の温度で堆積させている。ＡＬＤＺｎＯの厚さは約１０ｎｍとしたが、これに限定されるものではなく、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲で適宜選択することができる。上記のＡＬＤ堆積技術は、シリコンアイランド２０ａの裏面側（下方側）を絶縁被膜するために必要である。
【００２７】
ＡＬＤＺｎＯの表面に、ホトレジストを塗布した後、パターン形成およびドライエッチングをし、ＺｎＯを除去する（工程３４）。ここで、ドライエッチングを行うことにより、ＡＬＤの薄被膜を、シリコンアイランド２０ａの下面側（裏面側）に残すことができる。続いて、ホトレジストが剥され、図７に示すように、パターン形成されたＺｎＯの表面に上記ＡＬＤの薄被膜を残すことができる。
【００２８】
次に、ＺｎＯナノ構造体の成長工程について説明する。本実施の形態においては、図７に示す構造は、９１５℃で３０分間、微量の酸素存在下でＺｎを蒸発させるように露出したものである。Ｚｎ蒸発の方法としては、ＺｎＯと黒鉛とをそれぞれ同量含むＺｎＯ粉末の熱炭素還元を利用した方法がある。しかしながら、この方法に限定されず、一般的に、ナノ構造体を成長させるためのＺｎ気相を供給する方法であれば、同様に用いることができる。ここで、Conley,Jr.らによる米国特許出願第10/977,430号（出願日：２００４年１０月２９日）「Selective growth of ZnO nanowires using a patterned ALD ZnO seed layer」に、パターンを形成したＺｎＯシード層を用いて、ＺｎＯナノワイヤを選択的に成長させる方法が開示されている。本実施の形態においても、前述した原子層堆積（ＡＬＤ）技術により堆積させたＺｎＯシード層３０上にのみ、固体蒸発メカニズムを介してＺｎＯナノ構造体３６を成長させている。図８に示すように、パターンが形成されたＺｎＯナノ構造体３６を選択的に成長させる（工程３６）。これらのナノワイヤの一部は、基板とシリコンアイランド２０ａとの間のギャップを架橋する。続いて、アニーリング等の工程を行い、ＺｎＯナノワイヤの表面を処理し、所望のガスや生物学的種に対する適切な感度が得られ良好に機能するように調整する（工程３８）。
【００２９】
次に、上記構造のエッジの洗浄のために、水平方向に配向されたＺｎＯナノ構造体３６およびシリコンアイランド２０ａの側面のＺｎＯを任意のドライエッチングにより選択的に除去する（工程４０）。この工程は、ＺｎＯナノ構造体３６とＺｎＯシード層３０を構成する工程とも言える。また、ＺｎＯを選択的に化学反応させて上部シリコン層２０を侵食し、図９に示す構成とする。
【００３０】
さらに、残りの工程を行い、ナノワイヤセンサ装置の２つの端子として機能する上部シリコン層２０とウェル２２とを電気的に接続させる。そして、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４等の絶縁材料からなる絶縁層を形成し（工程４４）、パターン形成およびエッチングした後（工程４６）、金属で処理する（工程４８）。この後、再度パターン形成を行い図１０に示す構造とする。上記の絶縁材料４２は、電気的絶縁のみならず、選択的拡散隔膜としても機能し、ナノワイヤセンサ装置の種々のガスに対する感度を選択的に高くする。
【００３１】
本発明の他の構成例を図１１に示す。図１１に示す構成では、高感度領域に至るホール５２がドライエッチング工程により形成される（工程５４）。この構成によれば、センサ装置へのガスの流れが妨げられるのを防止することができる。
【００３２】
本発明の製造方法により形成されたナノワイヤセンサ装置は、ＺｎＯ膜を気体へさらすことによりその表面が変性し、ワイヤの表面電荷を変化させる点において、２つの端子間の伝導性を調節する平面的な装置と同様に作用する。導電率の変化は、経験的に気体濃度変化と結び付けることが可能である。本発明の構成によれば、ナノ構造体を用いることにより表面積が増大するため、本発明にかかるナノワイヤセンサ装置は平面的な装置に比べ、格段に高い感受性を実現できる。
【００３３】
抵抗ヒーター、結合温度センサなどのようなガスセンサが備える他の基本的な構成要素は、一般に用いられる周知のＩＣ製造方法により製造することができる。本発明の製造方法は、例えば、Ｉｎ２Ｏ３ナノワイヤ構造に対しＡＬＤＩｎ２Ｏ３のように、他のナノワイヤ構造に対しても適切なシード層を用いることにより機能することができる利点がある。
【００３４】
本発明の他の実施の形態にかかる製造方法により形成された構成６０を図１２に示す。構成６０は、シリコンウェハ（シリコン基板）１６上に酸化物６４および多結晶シリコン６２が順次形成されてなる。この製造方法によれば、酸化物６４を堆積する前にシリコン基板１６にウェル２２を埋め込むことができる。
【００３５】
本発明のさらに他の実施の形態の製造方法により形成された構成を図１３に示す。ここでは、前述の工程２６のように、埋め込み酸化層２２を完全にエッチングするのではなく、上部シリコン層２０の洗浄後、一旦エッチングを中断する。すなわち、本実施の形態にかかる方法では、図１に示す工程２６は省略する。ＡＬＤＺｎＯ層を堆積させた後、パターン形成およびドライエッチングを行い、ＺｎＯを選択的に除去する。ここで、シリコンアイランド２０ａの一方側にのみナノ構造体３６を成長させるためのシード層として、側壁層のみを残すことができる。続いて、ホトレジストを剥し、図７に示すように、パターン形成されたＺｎＯの表面に上記ＡＬＤの薄被膜を残すことができる。２つのシリコンアイランド２０ａは、ナノ構造体３６によってのみ架橋され、図１３に示すように、該ナノ構造体３６は、一方のシリコンアイランド２０ａのＺｎＯシード層３０から、該シリコンアイランド２０ａから離間して形成された他方のシリコンアイランド２０ａの単結晶シリコン層へ延設されている。
【００３６】
ＺｎＯシード層３０は、離間して配された２つのシリコンアイランド２０ａの何れにも上にも形成される。そして形成されたナノワイヤは、一方のシリコンアイランド２０ａ上のＺｎＯシード層から他方のシリコンアイランド２０ａ上のＺｎＯシード層３０まで延設されている。図１３に示す構造は、２つの端子間のＡＬＤ層を省き、ナノ構造体３６を流れる電流を防止し、ＡＬＤ層に電流が流れるのを防止することができるという利点がある。本実施の形態にかかる方法で製造された構造の他の利点は、ＭＯＳトランジスタモードで製造したセンサ装置を作用させるためのバックゲート６６が形成される点にある。このバックゲート６６は、センサの感度と応答時間を調整するもので、前述の実施の形態にかかる製造方法では得られないものである。
【００３７】
図１４および図１５は、本発明の方法により製造されたナノワイヤ構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図１４は、本発明の他の方法により製造されたナノワイヤ構造を真上から写した写真であり、図１５は、本実施の形態にかかる方法により製造された構造の断面を写した写真である。ＳＥＭ写真は、本発明のＺｎＯナノ構造体の製造方法の実用性を明確に立証するものである。
【００３８】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかる方法を説明するブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１４】本発明の方法の実施可能性を実証する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１５】本発明の方法の実施可能性を実証する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【符号の説明】
【００４０】
１４ ＳＯＩ基板
１６ シリコンウェハ
１８ 埋め込み酸化層
２０ 上部シリコン層
２０ａ シリコン層
２２ ウェル
３０ ＺｎＯシード層
３６ ＺｎＯナノ構造体
４２ 絶縁層
５０ 金属
５２ ホール
６０ 構成
６２ 多結晶シリコン
６４ 酸化物
６６ バックゲート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノテクノロジーおよび／またはマイクロエレクトロニクス、詳細には、光電子装置に適した固体センサ／探知器の製造方法に関し、より詳細には、ナノワイヤセンサ装置およびナノワイヤセンサ装置構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染制御、毒ガス監視、国土安全保障、ラボ・オン・チップ（Lab-on-a-Chip；Laboratory on a Chip）などの用途において、安価で高感度な半導体ガスセンサ（ソリッドステートガスセンサ）の需要が高まっている。金属酸化物のような、ある特定の材料が、その表面で気体を吸収する性質により、様々な気体に対して高感度を示すことが知られている。近年、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、およびＺｎＯ等の金属酸化物の平面薄膜を備え、種々のガスを検出し定量化するための半導体ガスセンサが提案され、製造されている。
【０００３】
Martinsらは、非特許文献１においてガラス上に形成したＵＶ照射ＺｎＯ膜をセンサとして用いる構成を開示している。
【０００４】
また、Gordilloらは、特許文献２において、ＣＯ２、Ｏ２、Ｈ２、およびＣＨ４の探知器として、アニーリングしたＺｎＯ薄膜を用いる構成について開示している。
【非特許文献１】Zinc oxide as an ozone sensor,J.Appl.Phys.96(3),1398(2004)
【非特許文献２】Effect of gas chemisorption on the electrical conductivity of ZnO thin films, Advances in Mat. Sci. and Tech.1(1), 1(1996)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、現在用いられている最先端のＩＣ製造技術を用いて、ナノワイヤセンサ装置およびナノワイヤセンサ装置構造を製造する方法を提供することにある。
【０００６】
本発明に関する以下の概要は、本発明の本質の迅速な理解を得るためのものである。好適な実施形態に関する下記の説明を図面と共に参照することで、本発明をより詳しく理解することができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のナノワイヤセンサ装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングを行う工程と、前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことをとしている。
【０００８】
上記の構成において、ＺｎＯシード層を堆積する工程は、原子層堆積（ＡＬＤ）により、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことを特徴とすることが望ましい。
【０００９】
また、上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることが望ましい。
【００１０】
また、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程をさらに含むことが望ましい。
【００１１】
本発明のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法は、上記の課題を解決するために、シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成され、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングとを行う工程と、前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことが望ましい。
【００１２】
上記の構成において、前記多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程は、ＡＬＤにより、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことが望ましい。
【００１３】
また、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程をさらに含むことが望ましい。
【００１４】
本発明の他のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法は、上記の課題を解決するために、シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に、多結晶のＺｎＯシード層をＡＬＤにより、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドをＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程と、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングとを行なう工程と、前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴としている。
【００１５】
上記の構成において、前記上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることが望ましい。
【００１６】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことが望ましい。
【００１７】
また、前記ナノワイヤセンサ装置にバックゲートを形成する工程を含むことが望ましい。
【００１８】
また、前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程が、前記シリコンアイランンドの１つのエッジから多結晶ＺｎＯを除去する工程を含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、ナノ構造体を用いることにより表面積が増大するため、本発明にかかるナノワイヤセンサ装置は平面的な装置に比べ、格段に高い感受性を実現できる。
【００２０】
本発明の製造方法は、例えば、Ｉｎ２Ｏ３ナノワイヤ構造に対しＡＬＤＩｎ２Ｏ３のように、他のナノワイヤ構造に対しても適切なシード層を用いることにより適応できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のナノワイヤセンサ装置の製造方法は、ＺｎＯナノワイヤ架橋を備えたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板上に形成された固体センサの製造におけるプロトコールを提供するものである。以下に説明するように、本発明の各実施の形態にかかる製造方法では、ＡＬＤＺｎＯシード層を用いて、ＺｎＯナノワイヤ架橋を選択的に成長できるようにしたものである。これらの方法は、標準的なマイクロエレクトロニクス処理技術により置き換えることが可能であり、また、ＣＭＯＳ装置と組み合わせてもよい。
【００２２】
図１から図１３を参照して、本発明の実施の一形態にかかるナノワイヤセンサ装置の製造方法について説明する。図１は、本発明にかかるナノワイヤセンサ装置の製造方法を説明するブロック図である。図２ないし１３は、本発明のナノワイヤセンサ装置の各製造工程を示す説明図である。
【００２３】
まず、洗浄したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１４を形成する（工程１２）。ＳＯＩ基板１４は、埋め込み酸化層１８が形成されたシリコンウェハ（シリコン基板）１６上に、ドープされた単結晶の上部シリコン層２０が積層された構成となっている。ＳＯＩ基板１４の形成には、公知の技術を用いることができ、ＳＯＩ基板１４の形成方法は特に限定されない。しかしながら、ＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）技術により形成された基板よりも、ボンドアンドエッチバックまたはスマートカット技術により形成された基板の方が好ましい。また、シリコン基板上に酸化物上ポリシリコン（polysilicon-on-oxide）が形成されたものを用いてもよい。次に、ｐ型またはｎ型のドープされたウェル２２をイオン注入法により形成し、ＳＯＩ基板１４の形成が完成する。
【００２４】
次に、図３に示すように、上部シリコン層２０の表面にホトレジストを塗布し、続いてパターニング、ドライエッチングを施すことにより、基板と電気的に絶縁したシリコンアイランド２０ａを形成する（工程２４）。さらに、埋め込み酸化層１８をドライエッチングし、図４に示す構造とする（工程２６）。上記ドライエッチング工程の後、埋め込み酸化層１８を、ＨＦを用いてウェットエッチングし、シリコンアイランド２０ａの裏面側（下側）をくり抜き、図５に示す構成とする（工程２８）。
【００２５】
次に、多結晶ＺｎＯの薄膜であるＺｎＯシード層３０を、原子層堆積（ＡＬＤ）等の堆積処理技術を用いて、ウエハ表面上に堆積する（工程３２）。ここでＺｎＯ膜を、ＺｎＯナノ構造体を成長させるためのシード層として用いられる構成は、例えば、Steckerらによる米国特許出願第10/976,594号（出願日：２００４年１０月２９日）「ALD ZnO Seed Layer for Deposition of ZnO nanostructures on a Si substrate」に開示されている。
【００２６】
本実施の形態においては、ＡＬＤＺｎＯを、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）およびＨ２Ｏ等の前駆体の波動を変えて３５サイクルで約１３０℃〜約２００℃の温度で堆積させている。ＡＬＤＺｎＯの厚さは約１０ｎｍとしたが、これに限定されるものではなく、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲で適宜選択することができる。上記のＡＬＤ堆積技術は、シリコンアイランド２０ａの裏面側（下方側）を絶縁被膜するために必要である。
【００２７】
ＡＬＤＺｎＯの表面に、ホトレジストを塗布した後、パターン形成およびドライエッチングをし、ＺｎＯを除去する（工程３４）。ここで、ドライエッチングを行うことにより、ＡＬＤの薄被膜を、シリコンアイランド２０ａの下面側（裏面側）に残すことができる。続いて、ホトレジストが剥され、図７に示すように、パターン形成されたＺｎＯの表面に上記ＡＬＤの薄被膜を残すことができる。
【００２８】
次に、ＺｎＯナノ構造体の成長工程について説明する。本実施の形態においては、図７に示す構造は、９１５℃で３０分間、微量の酸素存在下でＺｎを蒸発させるように露出したものである。Ｚｎ蒸発の方法としては、ＺｎＯと黒鉛とをそれぞれ同量含むＺｎＯ粉末の熱炭素還元を利用した方法がある。しかしながら、この方法に限定されず、一般的に、ナノ構造体を成長させるためのＺｎ気相を供給する方法であれば、同様に用いることができる。ここで、Conley,Jr.らによる米国特許出願第10/977,430号（出願日：２００４年１０月２９日）「Selective growth of ZnO nanowires using a patterned ALD ZnO seed layer」に、パターンを形成したＺｎＯシード層を用いて、ＺｎＯナノワイヤを選択的に成長させる方法が開示されている。本実施の形態においても、前述した原子層堆積（ＡＬＤ）技術により堆積させたＺｎＯシード層３０上にのみ、固体蒸発メカニズムを介してＺｎＯナノ構造体３６を成長させている。図８に示すように、パターンが形成されたＺｎＯナノ構造体３６を選択的に成長させる（工程３６）。これらのナノワイヤの一部は、基板とシリコンアイランド２０ａとの間のギャップを架橋する。続いて、アニーリング等の工程を行い、ＺｎＯナノワイヤの表面を処理し、所望のガスや生物学的種に対する適切な感度が得られ良好に機能するように調整する（工程３８）。
【００２９】
次に、上記構造のエッジの洗浄のために、水平方向に配向されたＺｎＯナノ構造体３６およびシリコンアイランド２０ａの側面のＺｎＯを任意のドライエッチングにより選択的に除去する（工程４０）。この工程は、ＺｎＯナノ構造体３６とＺｎＯシード層３０を構成する工程とも言える。また、ＺｎＯを選択的に化学反応させて上部シリコン層２０を侵食し、図９に示す構成とする。
【００３０】
さらに、残りの工程を行い、ナノワイヤセンサ装置の２つの端子として機能する上部シリコン層２０とウェル２２とを電気的に接続させる。そして、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４等の絶縁材料からなる絶縁層を形成し（工程４４）、パターン形成およびエッチングした後（工程４６）、金属で処理する（工程４８）。この後、再度パターン形成を行い図１０に示す構造とする。上記の絶縁材料４２は、電気的絶縁のみならず、選択的拡散隔膜としても機能し、ナノワイヤセンサ装置の種々のガスに対する感度を選択的に高くする。
【００３１】
本発明の他の構成例を図１１に示す。図１１に示す構成では、高感度領域に至るホール５２がドライエッチング工程により形成される（工程５４）。この構成によれば、センサ装置へのガスの流れが妨げられるのを防止することができる。
【００３２】
本発明の製造方法により形成されたナノワイヤセンサ装置は、ＺｎＯ膜を気体へさらすことによりその表面が変性し、ワイヤの表面電荷を変化させる点において、２つの端子間の伝導性を調節する平面的な装置と同様に作用する。導電率の変化は、経験的に気体濃度変化と結び付けることが可能である。本発明の構成によれば、ナノ構造体を用いることにより表面積が増大するため、本発明にかかるナノワイヤセンサ装置は平面的な装置に比べ、格段に高い感受性を実現できる。
【００３３】
抵抗ヒーター、結合温度センサなどのようなガスセンサが備える他の基本的な構成要素は、一般に用いられる周知のＩＣ製造方法により製造することができる。本発明の製造方法は、例えば、Ｉｎ２Ｏ３ナノワイヤ構造に対しＡＬＤＩｎ２Ｏ３のように、他のナノワイヤ構造に対しても適切なシード層を用いることにより機能することができる利点がある。
【００３４】
本発明の他の実施の形態にかかる製造方法により形成された構成６０を図１２に示す。構成６０は、シリコンウェハ（シリコン基板）１６上に酸化物６４および多結晶シリコン６２が順次形成されてなる。この製造方法によれば、酸化物６４を堆積する前にシリコン基板１６にウェル２２を埋め込むことができる。
【００３５】
本発明のさらに他の実施の形態の製造方法により形成された構成を図１３に示す。ここでは、前述の工程２６のように、埋め込み酸化層２２を完全にエッチングするのではなく、上部シリコン層２０の洗浄後、一旦エッチングを中断する。すなわち、本実施の形態にかかる方法では、図１に示す工程２６は省略する。ＡＬＤＺｎＯ層を堆積させた後、パターン形成およびドライエッチングを行い、ＺｎＯを選択的に除去する。ここで、シリコンアイランド２０ａの一方側にのみナノ構造体３６を成長させるためのシード層として、側壁層のみを残すことができる。続いて、ホトレジストを剥し、図７に示すように、パターン形成されたＺｎＯの表面に上記ＡＬＤの薄被膜を残すことができる。２つのシリコンアイランド２０ａは、ナノ構造体３６によってのみ架橋され、図１３に示すように、該ナノ構造体３６は、一方のシリコンアイランド２０ａのＺｎＯシード層３０から、該シリコンアイランド２０ａから離間して形成された他方のシリコンアイランド２０ａの単結晶シリコン層へ延設されている。
【００３６】
ＺｎＯシード層３０は、離間して配された２つのシリコンアイランド２０ａの何れにも上にも形成される。そして形成されたナノワイヤは、一方のシリコンアイランド２０ａ上のＺｎＯシード層から他方のシリコンアイランド２０ａ上のＺｎＯシード層３０まで延設されている。図１３に示す構造は、２つの端子間のＡＬＤ層を省き、ナノ構造体３６を流れる電流を防止し、ＡＬＤ層に電流が流れるのを防止することができるという利点がある。本実施の形態にかかる方法で製造された構造の他の利点は、ＭＯＳトランジスタモードで製造したセンサ装置を作用させるためのバックゲート６６が形成される点にある。このバックゲート６６は、センサの感度と応答時間を調整するもので、前述の実施の形態にかかる製造方法では得られないものである。
【００３７】
図１４および図１５は、本発明の方法により製造されたナノワイヤ構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図１４は、本発明の他の方法により製造されたナノワイヤ構造を真上から写した写真であり、図１５は、本実施の形態にかかる方法により製造された構造の断面を写した写真である。ＳＥＭ写真は、本発明のＺｎＯナノ構造体の製造方法の実用性を明確に立証するものである。
【００３８】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかる方法を説明するブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態にかかる方法によるナノワイヤセンサ装置の製造工程を示す説明図である。
【図１４】本発明の方法の実施可能性を実証する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１５】本発明の方法の実施可能性を実証する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【符号の説明】
【００４０】
１４ ＳＯＩ基板
１６ シリコンウェハ
１８ 埋め込み酸化層
２０ 上部シリコン層
２０ａ シリコン層
２２ ウェル
３０ ＺｎＯシード層
３６ ＺｎＯナノ構造体
４２ 絶縁層
５０ 金属
５２ ホール
６０ 構成
６２ 多結晶シリコン
６４ 酸化物
６６ バックゲート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、
前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、
前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、
前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、
前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、
ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、
絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、
前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングを行う工程と、
前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴とするナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項２】
前記多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程は、
原子層堆積（ＡＬＤ）により、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことを特徴とする請求項１記載のナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項３】
前記上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることを特徴とする請求項１記載のナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項４】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項５】
シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成され、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、
前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、
前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、
前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、
前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、
ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、
絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、
前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングとを行う工程と、
前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴とするナノワイヤセンサ構造の製造方法。
【請求項６】
前記多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程は、
ＡＬＤにより、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことを特徴とする請求項５記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項７】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことを特徴とする請求項５記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項８】
シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、
前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、
前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に、多結晶のＺｎＯシード層をＡＬＤにより、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドをＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程と、
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、
前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、
ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、
絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、
前記絶縁層に対し、パターン形成と、エッチングとを行なう工程と、
前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴とするナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項９】
前記上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項１０】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項１１】
前記ナノワイヤセンサ装置にバックゲートを形成する工程を含むことを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項１２】
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程が、前記シリコンアイランンドの１つのエッジから多結晶ＺｎＯを除去する工程を含むことを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項１】
シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、
前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、
前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、
前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、
前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、
ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、
絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、
前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングを行う工程と、
前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴とするナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項２】
前記多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程は、
原子層堆積（ＡＬＤ）により、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことを特徴とする請求項１記載のナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項３】
前記上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることを特徴とする請求項１記載のナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項４】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のナノワイヤセンサ装置の製造方法。
【請求項５】
シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成され、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、
前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、
前記埋め込み酸化層をエッチングし、前記上部シリコンアイランドの裏面側をくり抜く工程と、
前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程と、
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、
前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、
ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、
絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、
前記絶縁層に対し、パターン形成とエッチングとを行う工程と、
前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴とするナノワイヤセンサ構造の製造方法。
【請求項６】
前記多結晶のＺｎＯシード層を堆積する工程は、
ＡＬＤにより、ＺｎＯを、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドのくり抜いた部分の裏面側をＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程を含むことを特徴とする請求項５記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項７】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことを特徴とする請求項５記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項８】
シリコンベース層と、該シリコンベース層内に形成された埋め込み酸化層と、該埋め込み酸化層上に形成された上部シリコン層と、前記シリコンベース層内に形成されたドープされたウェルとを備えた基板を形成する工程と、
前記上部シリコン層からシリコンアイランドを形成する工程と、
前記シリコンアイランド、前記埋め込み酸化層、前記ドープされたウェルおよび前記シリコンベース層上に、多結晶のＺｎＯシード層をＡＬＤにより、１ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の厚さに堆積し、前記シリコンアイランドをＺｎＯで絶縁保護コーティングする工程と、
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程と、
前記ＺｎＯシード層上にＺｎＯナノ構造体を成長、形成する工程と、
ＺｎＯナノ構造体の感度を所望の感度に調整する工程と、
絶縁材料からなる絶縁層を堆積する工程と、
前記絶縁層に対し、パターン形成と、エッチングとを行なう工程と、
前記ナノワイヤセンサ装置を金属で処理する工程とを含むことを特徴とするナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項９】
前記上部シリコン層が、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなることを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項１０】
さらに、前記絶縁層をエッチングし、前記ＺｎＯナノ構造体を開放するためのホールを形成する工程を含むことを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項１１】
前記ナノワイヤセンサ装置にバックゲートを形成する工程を含むことを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【請求項１２】
前記シリコンアイランドの表面から多結晶ＺｎＯを除去する工程が、前記シリコンアイランンドの１つのエッジから多結晶ＺｎＯを除去する工程を含むことを特徴とする請求項８記載のナノワイヤセンサ装置構造の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３４９６７３（Ｐ２００６−３４９６７３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４０９２６（Ｐ２００６−１４０９２６）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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