场效应晶体管和单电子晶体管及利用它们的传感器制造技术

在具有配备了基板（２）、设置于基板（２）上的源电极（４）和漏电极（５）、以及成为源电极（４）与漏电极（５）之间的电流通路的沟道（６）的场效应晶体管（１Ａ），用于检测出检测对象物质的传感器中，场效应晶体管（１Ａ）通过构成为具有用于固定与检测对象物质有选择地进行相互作用的特定物质（１０）的相互作用感知栅（９）和为了检测相互作用作为场效应晶体管（１Ａ）的特性的变化而施加电压的栅（７），提供了一种要求高灵敏度的检测灵敏度的检测对象物质的检测成为可能的传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及场效应晶体管和单电子晶体管及利用它们的传感器。
技术介绍
场效应晶体管(FET)和单电子晶体管(SET)是将输入到栅上的电压信号变换为从源电极或漏电极输出的电流信号的元件。如果在源电极与漏电极之间施加电压，则存在于沟道中的带电粒子沿着电场方向在源电极与漏电极之间移动，从源电极或漏电极作为电流信号输出。此时，所输出的电流信号的强度与带电粒子的密度成正比。一旦对隔着绝缘体设置于沟道的上方、侧面或下方等的栅施加电压，则存在于沟道中的带电粒子的密度发生变化，故利用此效应即可通过改变栅电压而使电流信号发生变化。以下，在对场效应晶体管和单电子晶体管不加区别进行叙述的情况下，简称为“晶体管”。目前所知的利用了晶体管的化学物质检测元件(传感器)是应用了上述晶体管原理的检测元件。作为具体的传感器的例子，可举出在专利文献1中所述的例子。在专利文献1中，叙述了具有下述结构的传感器，在所述结构中，固定有选择性地与在晶体管的栅上应检测出的物质反应的物质。由于应检测出的物质与固定在栅上的物质的反应所引起的栅上的表面电荷的变化，施加于栅上的电位发生变化，从而存在于沟道中的带电粒子的密度发生变化。通过读取由此产生的来自晶体管的漏电极或源电极的输出信号的变化，可检测出应检测的物质。专利文献1日本特开平10-260156号公报然而，在考虑到将这样的传感器应用到例如利用要求极高灵敏度的检测灵敏度的抗原—抗体反应的免疫传感器等的情况下，检测灵敏度因受技术上的限制而达不到实用化的阶段。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述课题而首创的，其目的在于提供一种使要求高灵敏度的检测灵敏度的检测对象物质的检测成为可能的传感器。本专利技术的专利技术人发现，在使用晶体管检测出检测对象物质用的传感器中，除了使该晶体管具有源电极、漏电极和沟道外，还具有用于固定与该检测对象物质有选择地进行相互作用的特定物质的相互作用感知栅、以及为了检测该相互作用作为该晶体管的特性的变化而施加电压的栅，由此能以高灵敏度检测出该检测对象物质，从而完成本专利技术。即，本专利技术的传感器具有配备了基板、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道的场效应晶体管，用于检测出检测对象物质，其特征在于，该场效应晶体管具有用于固定与该检测对象物质有选择地进行相互作用的特定物质的相互作用感知栅、以及为了检测该相互作用作为该场效应晶体管的特性的变化而施加电压的栅(第一方面)。按照该传感器，可在晶体管的转移特性达到最高灵敏度的状态下进行该相互作用的检测，从而可使传感器具有高灵敏度。另外，本专利技术的另一传感器具有配备了基板、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道的单电子晶体管，用于检测出检测对象物质，其特征在于，该单电子晶体管具有用于固定与该检测对象物质有选择地进行相互作用的特定物质的相互作用感知栅、以及为了检测该相互作用作为该单电子晶体管的特性的变化而施加电压的栅(第五方面)。按照该传感器，可在晶体管的转移特性达到最高灵敏度的状态下进行该相互作用的检测，从而可使传感器具有高灵敏度。另外，优选情况是，该沟道由纳米管状结构体构成(第二、第六方面)。由此，可进一步提高传感器的灵敏度。另外，优选情况是，上述纳米管状结构体是从由碳纳米管、氮化硼纳米管和二氧化钛纳米管构成的组中选出的结构体(第三、第七方面)。另外，优选情况是，上述场效应晶体管所具有的纳米管状结构体的电学特性具有半导体方面的性质(第四方面)。另外，优选情况是，上述单电子晶体管所具有的纳米管状结构体引入了缺陷(第八方面)。由此，可在纳米管状结构体中形成量子点结构。另外，优选情况是，上述单电子晶体管所具有的纳米管状结构体的电学特性具有金属方面的性质(第九方面)。另外，优选情况是，该相互作用感知栅是与该栅不同的另一栅(第十方面)。由此，可用简单结构构成晶体管。另外，优选情况是，上述另一栅是在该基板表面的沟道上表面设置的顶栅、在该基板表面的沟道侧面设置的侧栅、以及在背面侧设置的背栅中的某一种(第十一方面)。由此，可简单地进行检测时的操作。另外，优选情况是，该沟道以与该基板隔离的状态被架设于上述源电极与上述漏电极之间(第十二方面)。由此，相互作用感知栅与沟道之间的介电常数变低，减小了相互作用感知栅的电容，从而能以高灵敏度进行检测。另外，优选情况是，该沟道按照在室温下在上述源电极与漏电极之间松弛的状态设置(第十三方面)。由此，能减小沟道因温度变化而破损的可能性。另外，优选情况是，该基板是绝缘性基板(第十四方面)。另外，优选情况是，该沟道被绝缘性构件覆盖(第十五方面)。由此，晶体管内的电流能可靠地流过沟道，并能稳定地进行检测。另外，优选情况是，在该沟道与该相互作用感知栅之间形成低介电常数的绝缘性材料层(第十六方面)。由此，由于在相互作用感知栅处发生的相互作用所引起的电荷的变化被高效地转移给沟道，所以可提高传感器的灵敏度。另外，优选情况是，在该沟道与该栅之间形成高介电常数的绝缘性材料层(第十七方面)。由此，在栅上的栅电压作用下，能更加高效地调制晶体管的转移特性，可提高传感器的灵敏度。另外，本专利技术的传感器在该相互作用感知栅上还包含将该特定物质固定化的部分(第十八方面)。本专利技术的场效应晶体管配备了基板、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道，用于检测出检测对象物质，其特征在于，具有用于固定与该检测对象物质有选择地进行相互作用的特定物质的相互作用感知栅、以及为了检测该相互作用作为该场效应晶体管的特性的变化而施加电压的栅(第十九方面)。本专利技术的另一场效应晶体管配备了基板、栅、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道，其特征在于，该沟道是以与该基板隔离的状态被架设于上述源电极与漏电极之间的纳米管状结构体(第二十方面)。本专利技术的另一场效应晶体管配备了基板、栅、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道的场效应晶体管，其特征在于，该沟道由纳米管状结构体构成，该纳米管状结构体按照在室温下在上述源电极与漏电极之间松弛的状态设置(第二十一方面)。本专利技术的另一场效应晶体管配备了基板、栅、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道，其特征在于，该沟道是纳米管状结构体，该基板是绝缘性基板(第二十二方面)。本专利技术的另一场效应晶体管配备了基板、栅、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道，其特征在于，该沟道是被绝缘性构件覆盖的纳米管状结构体(第二十三方面)。本专利技术的单电子晶体管配备了基板、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道，用于检测出检测对象物质用的传感器，其特征在于，具有用于固定与该检测对象物质有选择地进行相互作用的特定物质的相互作用感知栅、以及为了检测该相互作用作为该单电子晶体管的特性的变化而施加电压的栅(第二十四方面)。本专利技术的另一单电子晶体管配备了基板、栅、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为上述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道，其特征在于，该沟道是以与该基板隔离的状态被架设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，其具有配备了基板、设置于该基板上的源电极和漏电极、以及成为所述源电极与漏电极之间的电流通路的沟道的场效应晶体管，用于检测出检测对象物质，其特征在于，该场效应晶体管具有：用于固定与该检测对象物质有选择地进行相互作用的特定物 质的相互作用感知栅；以及为了检测该相互作用作为该场效应晶体管的特性的变化而施加电压的栅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本和彦，小岛厚彦，长尾哲，加藤尚范，山田豊，长池一博，井福康夫，三谷浩，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]