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公開番号2024131186
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023041293
出願日2023-03-15
発明の名称センシングデバイス、及びセンシングデバイスの製造方法
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 31/08 20060101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】コンタクト抵抗の低減と歩留まりの向上を両立させたセンシングデバイスを提供する。
【解決手段】センシングデバイスは、基板と、前記基板の上に設けられるセンシング材料層と、前記センシング材料層に接続される電極と、を有し、前記電極は、前記センシング材料層の表面と接して設けられる第1電極膜と、前記第1電極膜を覆って前記第1電極膜を前記センシング材料層に対して固定する第2電極膜と、を有し、前記センシング材料層または前記基板に対する前記第2電極膜の密着性は、前記センシング材料層または前記基板に対する前記第1電極膜の密着性よりも高い。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の上に設けられるセンシング材料層と、
前記センシング材料層に接続される電極と、
を有し、
前記電極は、前記センシング材料層の表面と接して設けられる第１電極膜と、前記第１電極膜を覆って前記第１電極膜を前記センシング材料層に対して固定する第２電極膜と、を有し、
前記センシング材料層または前記基板に対する前記第２電極膜の密着性は、前記センシング材料層または前記基板に対する前記第１電極膜の密着性よりも高い、
センシングデバイス。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記センシング材料層は、半導体または層状物質を含む、
請求項１に記載のセンシングデバイス。
【請求項３】
前記センシング材料層は、グラフェンまたはカルコゲナイドの層である、
請求項２に記載のセンシングデバイス。
【請求項４】
前記電極は、前記センシング材料層の長さ方向に所定の距離をおいて配置される一対の電極を含み、
前記一対の電極のそれぞれで、前記第１電極膜は前記センシング材料層の前記長さ方向の両端で前記センシング材料層にオーバーラップし、
前記第２電極膜は、前記一対の電極の前記第１電極膜が互いに対向する対向面を露出させた状態で、前記第１電極膜を覆っている、
請求項１に記載のセンシングデバイス。
【請求項５】
前記第２電極膜は、前記第１電極膜の上面と、前記対向面を除く側面を覆い、前記センシング材料層の幅方向の両側の基板表面に延びて前記第１電極膜を固定する、
請求項４に記載のセンシングデバイス。
【請求項６】
前記第１電極膜は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｏ、またはＮｉで形成されており、
前記第２電極膜は、ＴｉまたはＣｒで形成されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のセンシングデバイス。
【請求項７】
基板の上の所定の領域にセンシング材料層を形成し、
前記センシング材料層に接続される第１電極膜を形成し、
前記第１電極膜よりも前記センシング材料層または前記基板に対する密着性が高い導電性材料で、前記第１電極膜を覆う第２電極膜を形成する、
センシングデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１電極膜は、前記センシング材料層の長さ方向の両端に接続される一対の第１電極膜を含み、
前記第２電極膜は、前記一対の第１電極膜の互いに対向する対向面を露出させた状態で前記一対の第１電極膜の上面と側面を覆って、前記第１電極膜を前記センシング材料層または前記基板に固定する、
請求項７に記載のセンシングデバイスの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、センシングデバイス、及びセンシングデバイスの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
センシングデバイスは、一般に光、熱、圧力などの刺激に感度をもつセンシング材料に電極を接続して、刺激の量を電気信号として取り出す。たとえば赤外線センサは、熱をもつ物体が発する赤外光の波長に感度をもつ材料で形成され、自動ドア、監視カメラ、インフラ点検等に適用されている。赤外線センサの材料として、半導体超格子の他に、グラフェンやカルコゲナイドの層状物質が用いられ得る。赤外線の波長領域は広く、室温で動作する広帯域、高感度のセンサが求められている。
【０００３】
グラフェンのような層状物質や半導体層に電極を接続する場合、電極と下地層との密着性を高めるために、下地層と電極の間にチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）などの密着性の高い金属が挿入される（たとえば、特許文献１、及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－１２９５４８号公報
国際公開公報第２０１７／１４５２９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、電極材料として金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの電気伝導性の高い材料が用いられる。これらの金属の仕事関数は大きく、ｐ型半導体に対してオーミック接触する電極材料としても用いられる。しかし、これらの良導性の金属材料と下地層の密着性が不十分なため、密着性の高いチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等が上記の電極材料の下層に用いられる。金属の密着性は、下地に対する剥離エネルギーの大小で決まり、剥離エネルギーが大きい材料ほど、下地に対する密着性が高い。Ｔｉ、Ｃｒ等の密着性の高い金属膜を挿入することで、電極の剥離が抑制され、歩留まりが向上する。しかし、下層の金属の存在により、下地層と電極の界面でキャリアの移動度が低下し、コントタクト抵抗が増大する。
【０００６】
一つの側面では、コンタクト抵抗の低減と歩留まりの向上を両立させたセンシングデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、センシングデバイスは、
基板と、
前記基板の上に設けられるセンシング材料層と、
前記センシング材料層に接続される電極と、
を有し、
前記電極は、前記センシング材料層の表面と接して設けられる第１電極膜と、前記第１電極膜を覆って前記第１電極膜を前記センシング材料層に対して固定する第２電極膜と、を有し、
前記センシング材料層または前記基板に対する前記第２電極膜の密着性は、前記センシング材料層または前記基板に対する前記第１電極膜の密着性よりも高い。
【発明の効果】
【０００８】
コンタクト抵抗の低減と歩留まり向上を両立させたセンシングデバイスが実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態のセンシングデバイスの模式的な斜視図である。
図１のＡ－Ａ断面模式図である。
図１の構成のセンシングデバイスのサンプルの光学顕微像である。
伝達長法（ＴＬＭ：Transfer Length Method）による接触抵抗率算出のための測定及びフィッティング結果を示す図である。
図４Ａの長さ３０μｍまでの領域の拡大図である。
図４Ａ及び図４Ｂから求めた実施形態のセンシングデバイスの接触抵抗率を従来構成と比較して示す図である。
実施形態の第１電極膜と従来の電極構成における移動度の測定結果を示す図である。
実施形態の第１電極膜と従来の電極構成のトータルのコンタクト抵抗の測定結果を示す図である。
センシングデバイスの動作特性を示す図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
実施形態のセンシングデバイスの製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で、図面を参照しながら発明を実施するための形態を説明する。下記で述べる実施形態は、発明の技術思想を具体化するための例示であり、本発明を下記の構成や数値に限定するものではない。図面中、同一の機能を有する構成要素には、同一符号を付して、重複する記載を省略する場合がある。異なる実施形態や構成例の間での部分的な置換または組み合わせは可能である。各図面が示す各部材の大きさ、位置関係等は、発明の理解を容易にするために誇張して描かれている場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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