[发明专利]具有网络结构纳米线的纳米线传感器

说明书

技术领域

本发明涉及使用纳米线的纳米线传感器，尤其是涉及具有网络结构纳米线的纳米线传感器，通过使用具有重复图案的网络结构而不是直线结构的纳米线，从而获得高效率和结构稳定性。

背景技术

电化学传感器作为将对象物质的物理或化学特性转换为电气信号的元件，是一种根据对象物质的种类，而作为生物传感器、化学传感器以及环境传感器等的使用用途而备受期待的元件。

为了使用电化学传感器检测和分析对象物质，需要具有即使是对于对象物质的细微特征也可以表现出较大信号变化的高灵敏度，并且需要具有耐体液的化学成分的化学稳定性和不受流体流动影响的物理稳定性。此外，为了使用便利，需要可以使用现有的测量平台，并且为了经济型和实用性，需要以易于量产的结构制造。

在这方面，使用现有半导体工艺的硅传感器最适合于电化学传感器的要求。其中，纳米线通道作为一维结构具有高的栅极控制能力，并且具有高于平板硅通的体积比面积比例从而可以获得高灵敏度，因此对其进行着许多研究。

图1为示出使用传统纳米线的纳米线传感器的示例的视图。

参照图1，在传统的纳米线传感器中，将检测物质40附着到形成在源电极区域S与漏电极区域D之间的纳米线上部的栅极绝缘膜15之后，通过使用选择性附着的对象物质所携带的电荷量来改变纳米线通道区域的电导率而执行检测。此时，可以形成独立的水下栅电极31以固定溶液的电位。

在这种传统的纳米线传感器的情况下，固定有检测物质的硅纳米线可以以自底向上（bottom-up）方式或自顶向下（top-down）方式形成，并且它们分别存在着以下问题。

在自底向上方式的情况下，将通过使用如化学气相沉积的半导体工艺技术而形成的硅纳米线定位到特定位置以制造传感器，此时，因为不易进行纳米线的合成和定位，所以很难实现元件的量产。

相反，在用于制造使用SOI（Silicon-on insulator，绝缘体上硅）的纳米线的自顶向下方式的情况下，虽然具有优良的电特性，但是由于曝光技术上的限制而导致难以实现比自底向上方式的纳米线的更薄的厚度。此外，为了获得高灵敏度而实现全环栅形态的元件的情况在，如果纳米线长于数百nm或以上时，则导致发生纳米线弯曲或倒塌的问题，并且存在着对于流体流动的结构不稳定性。

另外，一般结构的纳米线传感器具有将直线形纳米线束连接到源极和漏极的结构。此时，对于任意排列的对象物质而言，一个物质只能对一个纳米线产生影响，所以只能通过增加纳米线束的数量来获得高灵敏度。因此，由于面积比元件数量的降低而导致了难以缩减费用的问题。

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种具有网络结构纳米线的纳米线传感器，通过网状的网格结构形成纳米线从而具有大于直线形纳米线传感器的暴露表面积进而提高对象物质附着于纳米线的概率，由此可以改善测量灵敏度。

技术手段

为了实现上述的技术问题，根据本发明的具有网络结构纳米线的纳米线传感器，其特征在于，包括：形成在基板上部的源电极和漏电极；形成在源电极与漏电极之间并且以重复交点图案的网格结构形成的纳米线；以及固定到纳米线并且选择性地与流入的对象物质进行反应的检测物质。

为了实现上述的技术问题，根据本发明的具有网络结构纳米线的纳米线传感器的制造方法，其特征在于，包括：（a）下部绝缘层和硅层形成步骤，在基板的上部依次形成绝缘层和硅层；（b）纳米线形成步骤，通过使用光刻工艺在硅层的上部形成源电极区域、漏电极区域和纳米线图案；（c）离子注入步骤，将离子注入到源电极区域和漏电极区域；（d）下部支承层去除步骤，通过湿式刻蚀工艺去除纳米线图案的下部支承层；（e）栅极绝缘膜形成步骤，在源电极区域、漏电极区域和纳米线的外部形成栅极绝缘膜；（f）金属电极形成步骤，在源电极区域和漏电极区域的上部形成金属电极；（g）纳米线图案暴露步骤，在纳米线的金属电极上部形成上部绝缘层并通过去除上部绝缘层而暴露纳米线的栅极绝缘膜；以及（h）检测物质固定步骤，将待与从外部注入的对象物质进行反应的检测物质固定到暴露后的纳米线图案，其中，纳米线图案是以在源电极区域与漏电极区域之间重复交点图案的网格结构形成。

技术效果