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単結晶シリコン選択成長による生体電位計測用スマート極微細多電極チップ形成の研究

单晶硅选择性生长形成智能超细生物电势测量多电极芯片的研究

基本信息

批准号：
12875061
负责人：
石田誠
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、選択VLS(Vapor-Liquid-Solid)成長技術を用いた挿入型Siプローブ電極と制御回路を集積化したスマート神経電位測定チップを提案し、その実現に必要な基礎技術を確立した。平成12年度脳の皮質から神経細胞までの距離は数ミリメートル程度あり、十分に長いSiプローブの成長が課題であった。実験開始当初、2時間で10μm程度の長さのプローブが成長したが、より高い成長圧力に対応した装置構成に変更することで、従来の約10倍の成長速度を得られた。また、成長温度の低温化に関して、最低500℃でのプローブ成長を確認した。よって、集積回路との一体化をより低温・短時間で行うことで、回路へのダメージが少ない成長技術を確立できたと言える。また、VLS成長時には成長の核としてAuドットを用いるが、デバイス特性変動などの悪影響を引き起こす懸念があった。そこでVLS成長時のAu拡散によるMOSFET特性への影響を調査した結果、デバイスへの悪影響は全く無視できる程度と確認された。よってプローブの最適形成条件、一体化に適したMOSFET製作工程を確立することができたといえる。平成13年度シリコン電極の基礎的電気的特性(絶縁性、抵抗)と成長条件、不純物ドーピング条件との関係を把握し、設計、試作条件を完成させるべく、リンの拡散炉で不純物拡散を行った。1150℃における液体拡散源を用いたリン拡散工程によって、プローブの抵抗率を4桁以上低減できることを確認することができた。抵抗値としては100Ω以下のものが得られており、生体信号を検出するプローブとしては十分低抵抗のものが実現できる見通しを得た。VLS成長によるCMOSの信頼性テストとして、試作したMOSスイッチ回路とワイヤーを、繰り返しパルス信号印加・計測装置を用いて信号測定を行い、トランジスタとワイヤーの劣化を評価した。その結果、繰り返しパルス印加によるワイヤー特性の劣化は見られず、金ドーピングされたシリコンワイヤーの電気的な不安定性については問題ないとの結論を得た。

In this study, we have established the necessary basic technology for the application of VLS(Vapor-Liquid-Solid) growth technology to the integration of silicon electrode and control circuit. Heisei 12 years old, the number of cortical cells in the distance, the length of Si, the growth of the problem. At the beginning of the experiment, the growth rate was about 10μm, and the growth pressure was about 10 times higher than that of the device. The growth temperature is low, and the growth temperature is confirmed at a minimum of 500℃. The integration of integrated circuits and low temperature circuits and short time circuits has been established. When VLS grows, the core of the growth is affected by the change of its characteristics. The effect of Au dispersion on MOSFET characteristics during VLS growth was investigated. The results showed that the effect of Au dispersion on MOSFET characteristics was completely ignored. The optimum conditions for the formation and integration of MOSFET are established. The basic electrical characteristics (insulation, resistance) of the electrode and the relationship between growth conditions, impurity conditions, design, trial conditions, completion of the test, impurity dispersion, etc. 150 ℃ liquid dispersion source used in the dispersion engineering, the resistance of the film is more than 4 meters low, and the temperature is determined. The resistance is below 100Ω, and the biological signal is transmitted. VLS growth, MOS circuit, measurement device, signal measurement, degradation evaluation The results show that the deterioration of the electrical characteristics of the metal alloy can be seen in the surface of the metal alloy.