JP2019530855A - 試料の微小電位を測定する装置、その装置を製造する方法およびその装置の使用方法 - Google Patents
試料の微小電位を測定する装置、その装置を製造する方法およびその装置の使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
− 基板上に半導体層を設け、
− 十字形構造のマスクパターンを半導体層に転写し、
− マスクパターンの転写後に、異方性エッチングプロセスにおいて、交差する少なくとも二つの半導体ナノワイヤを設け、両方のナノワイヤがそれぞれ断面において三角形または台形の形状を有し、
− ソース接点およびドレイン接点をそれぞれのナノワイヤに設け、
− 基板に電圧を印加するための手段を基板に設ける
工程に特徴を有する。
a)基板上に少なくとも一つの半導体層を設け、
b)仮想的または実体的なマスクのパターンであって、その長手軸線に沿って二つの軸対称構造を有するパターンを用意し、これらの軸対称構造は、交差し且つそれぞれ全体的または部分的に長方形または正方形の形状を少なくとも一つ有し、
c)半導体層上の面領域であってパターンの全体的な面領域と形が同じ面領域の少なくともエッジにエッチング剤が付与され、これが半導体層材料を異方性エッチングし、
d)ナノワイヤの各端部に設けられたソースないしはドレインのための一つの高所部を有し、三角形状または台形状の断面を有する交差する少なくとも二つナノワイヤが面領域の長手軸線に沿って設けられるまで、工程c)で述べた面領域の縁部の反対側のエッジに対して工程c)を再度行い、
e)ナノワイヤの表面に沿って誘電体層を設け、
f)ワイヤ表面に沿った誘電体層に少なくとも一つの付着部位を設け、
g)ドレインとソースのために定められた高所部および基板を、電圧を印加するための手段に、電気が通れるように接続する。
i)工程c)で述べた面領域の少なくとも第一のエッジにエッチング剤が付与され、このとき少なくとも、第一のエッジと平行に延びるこの面領域の長手軸線と、第一のエッジの反対側にある第二のエッジとの間には、エッチング剤は付与せず、
ii)エッチング剤を除去し、その後少なくとも面領域の第二のエッジにエッチング剤を付与し、このとき少なくとも工程i)による長手軸線と第一のエッジとの間には、エッチング剤を付与せず、
iii)工程i)とii)におけるエッチングプロセスを、上述の工程d)によって実行する。
i)半導体層上に少なくとも一つのさらに別の層を設け、この層が、電子線および/または光線および/またはイオンビームで照射された後に除去することができる材料を含み、
ii)パターンの全体的な面領域に一致する少なくとも一つの面領域を有するマスクを用意し、
iii)前記さらに別の層をマスクを通して電子線および/または光および/またはイオンビームにより照射し、
iv)前記さらに別の層の領域であって、マスクを通り抜けて照射が行なわれた領域を除去し、
v)少なくとも、さらに別の層の除去された領域の下側の面領域上における半導体層の表面上にエッチング剤を付与し、
vi)上述の工程d)によって方法を続行し、工程c)で述べられた面領域のエッジに、照射のための工程ii)によるマスクの使用後にその都度エッチング剤を付与する。
以下に、例と図に基づいて本発明の主題を詳細に説明する。これらは限定的に解釈されるべきではない。そこでは、交差する少なくとも二つのナノワイヤを有する本発明の電界効果トランジスタを製造する方法およびその使用方法を記載する。
本発明の最も簡潔な構成では、それぞれ半導体材料からなる交差する二つのナノワイヤであって、それぞれ一つのソース接点およびドレイン接点を有するとともに、それぞれのソース接点とドレイン接点の間に電圧を印加するための手段を有するナノワイヤを対象としているにもかかわらず、本発明の考え方で明らかになったことは、交差する両ナノワイヤがそれぞれ二つの接点しか有していない場合が有利になり得るということである。これらはしかし、必ずしもソース接点およびドレイン接点として形成されていなくてもよいと考えて構わない。
これに加えて明らかになったことは、本発明による装置並びにこの種の装置を用いる場合、一本のナノワイヤのソース接点およびドレイン接点の場合ならそうするであろうような単一ナノワイヤの二接点間に電圧を印加する、というのではなく、一本目の(第一の)ナノワイヤの任意の一接点と、二本目の(第二の)ナノワイヤの任意の別接点との間に電圧を印加できれば、やはり有利になり得るということである。その場合、交差するナノワイヤは、これらのナノワイヤが少なくとも一つの共通のコンタクトポイントを備え、そのためにこれらのナノワイヤが好ましくは一平面内になければならないというものである。
Claims (16)
- 試料の微小電位を測定する装置であって、ソース、ドレインおよびゲートのある少なくとも一つの電界効果トランジスタを有する装置において、
基板と、この基板の上に設けられた半導体材料からなる交差する少なくとも二つのナノワイヤであって、それぞれ一つのソース接点およびドレイン接点を有し、それぞれのソース接点とドレイン接点の間に電圧を印加するための手段を有するナノワイヤと、を備え、これら両方のナノワイヤは、それぞれ断面において三角形または台形の形状を有し、基板には、当該基板に電圧を印加するための手段が設けられていることを特徴とする装置。 - 請求項1に記載の装置において、
ナノワイヤは、その表面に沿って誘電体層によって少なくとも試料に対して電気的に絶縁されており、この層には、両方のナノワイヤのうち少なくとも一方から電荷キャリアを捕獲するとともに逆にこのナノワイヤに電荷キャリアを放出することができる少なくとも一つの付着部位が設けられていることを特徴とする装置。 - 請求項1または2に記載の装置において、
各ナノワイヤの誘電体層上には、ナノワイヤの共通の交差領域を挟んで各ナノワイヤのそれぞれの側に金属からなる小プレートが設けられており、対向する小プレートはそれぞれアンテナ、とりわけボウタイアンテナを形成することを特徴とする装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の装置において、
少なくとも一方のナノワイヤがドーピングされており、特に、一方のナノワイヤが他方のナノワイヤとは異なるドーピングを有していることを特徴とする装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の装置において、
少なくとも一つのナノワイヤの少なくとも一部分が、このナノワイヤの残りの部分とは異なる幅および/または高さを有していることを特徴とする装置。 - 試料の微小電位を測定する装置を製造する方法であって、ソース、ドレインおよびゲートのある少なくとも一つの電界効果トランジスタを有する装置を製造する方法において、
− 基板上に半導体層を設け、
− 十字形構造のマスクパターンを半導体層に転写し、
− マスクパターンの転写後に、異方性エッチングプロセスにおいて、交差する少なくとも二つの半導体ナノワイヤを設け、両方のナノワイヤがそれぞれ断面において三角形または台形の形状を有し、
− ソース接点およびドレイン接点をそれぞれのナノワイヤに設け、
− 基板に電圧を印加するための手段を基板に設ける
工程に特徴を有する方法。 - 請求項6に記載の方法において、
各エッチング工程においてそれぞれ一つのマスクを用いる少なくとも二つのエッチング工程に特徴を有する方法。 - 請求項6または7に記載の方法において、
ナノワイヤの表面上に誘電体層を設け、この誘電体層内に少なくとも一つの付着部位を設け、当該付着部位が、両方のナノワイヤのうち少なくとも一方から電荷キャリアを捕獲するとともに逆にこのナノワイヤに電荷キャリアを放出することができることを特徴とする方法。 - 少なくとも一つの電界効果トランジスタを設ける請求項6から8のいずれか一項に記載の方法において、
a)基板上に少なくとも一つの半導体層を設け、
b)仮想的または実体的なマスクのパターンであって、その長手軸線に沿って二つの軸対称構造を有するパターンを用意し、これらの軸対称構造は、交差し且つそれぞれ全体的または部分的に長方形または正方形の形状を少なくとも一つ有し、
c)半導体層上の面領域であってパターンの全体的な面領域と形が同じ面領域の少なくともエッジにエッチング剤が付与され、これが半導体層材料を異方性エッチングし、
d)ナノワイヤの各端部に設けられたソースないしはドレインのための一つの高所部を有し、三角形状または台形状の断面を有する交差する少なくとも二つナノワイヤが面領域の長手軸線に沿って設けられるまで、工程c)で述べた面領域の縁部の反対側のエッジに対して工程c)を再度行い、
e)ナノワイヤの表面に沿って誘電体層を設け、
f)ワイヤ表面に沿った誘電体層に少なくとも一つの付着部位を設け、
g)ドレインとソースのために定められた高所部および基板を、電圧を印加するための手段に、電気が流れるように接続する
工程を特徴とする方法。 - 請求項9に記載の方法において、
工程c)によりエッチング剤を付与するときに、以下の副工程を行なうことを特徴とする方法:
i)工程c)で述べた面領域の少なくとも第一のエッジにエッチング剤を付与し、このとき少なくとも、第一のエッジと平行に延びるこの面領域の長手軸線と、第一のエッジの反対側にある第二のエッジとの間には、エッチング剤を付与せず、
ii)エッチング剤を除去し、その後少なくとも第二のエッジにエッチング剤を付与し、このとき少なくとも、工程i)による長手軸線と第一のエッジとの間には、エッチング剤を付与せず、
iii)工程i)とii)におけるエッチングプロセスを、請求項9に記載の工程d)によって実行する
ことを特徴とする方法。 - 請求項9または10に記載の方法において、
請求項9における工程c)のエッチング剤の付与を以下の工程で実行する:
i)半導体層上に少なくとも一つのさらに別の層を設け、この層が、電子線および/または光線および/またはイオンビームで照射された後に除去することができる材料を含み、
ii)パターンの全体的な面領域に一致する少なくとも一つの面領域を有するマスクを用意し、
iii)前記さらに別の層をマスクを通して電子線および/または光および/またはイオンビームにより照射し、
iv)前記さらに別の層の領域であって、マスクを通り抜けて照射が行なわれた領域を除去し、
v)少なくとも、前記さらに別の層の除去された領域が上に設けられていた面領域上における半導体層の表面上にエッチング剤を付与し、
vi)請求項9に記載の工程d)によって方法を継続し、工程c)で述べられた面領域のエッジに、照射のための工程ii)によるマスクの使用後にその都度エッチング剤を付与する
ことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法において、
用意されたマスクは、それぞれパターンの全体的な面領域とさらに別の二つの面領域を有し、これらのさらに別の面領域は、パターンの全体的な面領域の両長手軸線によって画成される、対蹠的に対向配置された象限内に設けられており、各象限内におけるパターンの部分的な面領域とともに正方形または長方形を形成する
ことを特徴とする方法 - 請求項11または12に記載の方法において、
用意されたマスクは、それぞれパターンの全体的な面領域とさらに別の三つの面領域を有し、これらのさらに別の面領域は、パターンの全体的な面領域の両長手軸線により画成される、それぞれ一つの象限内に設けられており、各象限内におけるパターンの部分的な面領域とともに正方形または長方形を形成する
ことを特徴とする方法。 - 請求項8から13のいずれか一項に記載の方法において、
各ナノワイヤの表面上の誘電体層の上に金属からなる小プレート、とりわけ金の小プレートを蒸着する
ことを特徴とする方法。 - 請求項8から14のいずれか一項に記載の方法において、
使用されるマスクのパターン内の長方形構造の少なくとも一つは、異なる部分では異なる幅を有する
ことを特徴とする方法。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の装置の使用方法において、
時定数τcまたは時定数τeから試料のpH値を求めることを特徴とする使用方法。
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