JP2000187016A - 半導体イオンセンサ - Google Patents
半導体イオンセンサInfo
- Publication number
- JP2000187016A JP2000187016A JP10363959A JP36395998A JP2000187016A JP 2000187016 A JP2000187016 A JP 2000187016A JP 10363959 A JP10363959 A JP 10363959A JP 36395998 A JP36395998 A JP 36395998A JP 2000187016 A JP2000187016 A JP 2000187016A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate electrode
- ion
- field
- effect transistor
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】オン抵抗が小さく高感度で且つ小型化が可能な
半導体イオンセンサを提供する。 【解決手段】ｐ形シリコン基板１の主表面側に、互いに
並列接続される複数の電界効果型トランジスタセル２０
が形成されている。各電界効果型トランジスタセル２０
は、ＭＯＳＦＥＴの構造を有し、ｐ形シリコン基板１の
主表面側にドレイン領域２とソース領域３とが離間して
形成され、両領域２，３間のチャネル部４上にゲート絶
縁膜５を介してゲート電極１６が形成されている。各電
界効果型トランジスタセル２０のゲート電極１６同士は
ゲート電極配線２６により接続されている。ゲート電極
配線２６上に絶縁酸化膜１９を介してイオン感応膜６が
形成されている。
半導体イオンセンサを提供する。 【解決手段】ｐ形シリコン基板１の主表面側に、互いに
並列接続される複数の電界効果型トランジスタセル２０
が形成されている。各電界効果型トランジスタセル２０
は、ＭＯＳＦＥＴの構造を有し、ｐ形シリコン基板１の
主表面側にドレイン領域２とソース領域３とが離間して
形成され、両領域２，３間のチャネル部４上にゲート絶
縁膜５を介してゲート電極１６が形成されている。各電
界効果型トランジスタセル２０のゲート電極１６同士は
ゲート電極配線２６により接続されている。ゲート電極
配線２６上に絶縁酸化膜１９を介してイオン感応膜６が
形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体イオンセン
サに関するものである。
サに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、溶液（測定液）中のイオンの
濃度（活量）を電気信号に変換するデバイスとしてＩＳ
ＦＥＴ（Ion Sensitive Field Effect Transisto
r）と呼ばれる半導体イオンセンサが提供されている。
この種の半導体イオンセンサは、図２に示すように、ｐ
形シリコン基板１の主表面側にｎ+層よりなるドレイン
領域２’とｎ+層よりなるソース領域３’とが離間して
形成され、両領域２’，３’間のチャネル部４’上にゲ
ート絶縁膜５’を介してイオン感応膜６が形成されてい
る。また、ドレイン領域２’上にはドレイン電極７’が
形成され、ソース領域３’上にはソース電極８’が形成
されており、各電極７’，８’上には保護膜１０が形成
されている。なお、図２中の９は絶縁酸化膜を示す。
濃度（活量）を電気信号に変換するデバイスとしてＩＳ
ＦＥＴ（Ion Sensitive Field Effect Transisto
r）と呼ばれる半導体イオンセンサが提供されている。
この種の半導体イオンセンサは、図２に示すように、ｐ
形シリコン基板１の主表面側にｎ+層よりなるドレイン
領域２’とｎ+層よりなるソース領域３’とが離間して
形成され、両領域２’，３’間のチャネル部４’上にゲ
ート絶縁膜５’を介してイオン感応膜６が形成されてい
る。また、ドレイン領域２’上にはドレイン電極７’が
形成され、ソース領域３’上にはソース電極８’が形成
されており、各電極７’，８’上には保護膜１０が形成
されている。なお、図２中の９は絶縁酸化膜を示す。
【０００３】要するに、図２に示す構成のＩＳＦＥＴ
は、電界効果型トランジスタのドレイン・ソース間のチ
ャネル部上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
極に相当する部分に、イオン感応膜６を形成してあるの
で、イオン濃度の大きさに応じてチャネル部４’の電位
が変わって、チャネル部４’の電気抵抗が変化すること
になり、ドレイン・ソース間の電流が変化する。
は、電界効果型トランジスタのドレイン・ソース間のチ
ャネル部上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
極に相当する部分に、イオン感応膜６を形成してあるの
で、イオン濃度の大きさに応じてチャネル部４’の電位
が変わって、チャネル部４’の電気抵抗が変化すること
になり、ドレイン・ソース間の電流が変化する。
【０００４】したがって、この種の半導体イオンセンサ
は、ドレイン・ソース間の電流を検出するようにすれ
ば、検出電流を増幅する増幅回路や増幅回路の出力に基
づいてイオン濃度を演算する制御回路などと併用するこ
とにより、イオン濃度を算出することができる。
は、ドレイン・ソース間の電流を検出するようにすれ
ば、検出電流を増幅する増幅回路や増幅回路の出力に基
づいてイオン濃度を演算する制御回路などと併用するこ
とにより、イオン濃度を算出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成の半導体イオンセンサでは、イオン感応膜６がＩ
ＳＦＥＴにおけるゲート絶縁膜５’上にのみ形成されて
いるので、オン抵抗を小さくするために複数のＩＳＦＥ
Ｔを同一のｐ形シリコン基板１に形成したり、また、イ
オン感度を上げたり安定化を図るためにイオン感応膜６
の表面積を増大させると、個々のＩＳＦＥＴの面積が大
きくなりチップサイズが大型化してしまうという不具合
があった。
来構成の半導体イオンセンサでは、イオン感応膜６がＩ
ＳＦＥＴにおけるゲート絶縁膜５’上にのみ形成されて
いるので、オン抵抗を小さくするために複数のＩＳＦＥ
Ｔを同一のｐ形シリコン基板１に形成したり、また、イ
オン感度を上げたり安定化を図るためにイオン感応膜６
の表面積を増大させると、個々のＩＳＦＥＴの面積が大
きくなりチップサイズが大型化してしまうという不具合
があった。
【０００６】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、オン抵抗が小さく高感度で且つ小型
化が可能な半導体イオンセンサを提供することにある。
あり、その目的は、オン抵抗が小さく高感度で且つ小型
化が可能な半導体イオンセンサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、互いに並列接続される複数の電
界効果型トランジスタセルが形成された基板と、各電界
効果型トランジスタセルのゲート電極同士を接続したゲ
ート電極配線と、ゲート電極配線上に絶縁膜を介して形
成されたイオン感応膜とを備えることを特徴とするもの
であり、複数の電界効果型トランジスタセルを並列接続
したことによりオン抵抗を小さくすることができ、各電
界効果型トランジスタセルのゲート電極同士がゲート電
極配線で接続されゲート電極配線上に絶縁膜を介してイ
オン感応膜が形成されているから、電界効果型トランジ
スタセルのサイズを大きくすることなくイオン感応膜の
面積だけを大きくすることができて高感度化が図れ、複
数のＩＳＦＥＴを設けて各ＩＳＦＥＴのイオン感応膜の
表面積を大きくした場合に比べてチップサイズの小型化
を図ることができる。
目的を達成するために、互いに並列接続される複数の電
界効果型トランジスタセルが形成された基板と、各電界
効果型トランジスタセルのゲート電極同士を接続したゲ
ート電極配線と、ゲート電極配線上に絶縁膜を介して形
成されたイオン感応膜とを備えることを特徴とするもの
であり、複数の電界効果型トランジスタセルを並列接続
したことによりオン抵抗を小さくすることができ、各電
界効果型トランジスタセルのゲート電極同士がゲート電
極配線で接続されゲート電極配線上に絶縁膜を介してイ
オン感応膜が形成されているから、電界効果型トランジ
スタセルのサイズを大きくすることなくイオン感応膜の
面積だけを大きくすることができて高感度化が図れ、複
数のＩＳＦＥＴを設けて各ＩＳＦＥＴのイオン感応膜の
表面積を大きくした場合に比べてチップサイズの小型化
を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本実施形態の半導体イオンセンサ
は、図１に示すように、ｐ形シリコン基板１の主表面側
に、互いに並列接続される複数の電界効果型トランジス
タセル２０が形成されている。ここにおいて、各電界効
果型トランジスタセル２０は、ＭＯＳＦＥＴの構造を有
し、ｐ形シリコン基板１の主表面側にｎ+層よりなるド
レイン領域２とｎ+層よりなるソース領域３とが離間し
て形成され、両領域２，３間のチャネル部４上にシリコ
ン酸化膜よりなるゲート絶縁膜５を介してポリシリコン
よりなるゲート電極１６が形成されている。また、ドレ
イン領域２上にはドレイン電極７が形成され、ソース領
域３上にはソース電極８が形成されている。
は、図１に示すように、ｐ形シリコン基板１の主表面側
に、互いに並列接続される複数の電界効果型トランジス
タセル２０が形成されている。ここにおいて、各電界効
果型トランジスタセル２０は、ＭＯＳＦＥＴの構造を有
し、ｐ形シリコン基板１の主表面側にｎ+層よりなるド
レイン領域２とｎ+層よりなるソース領域３とが離間し
て形成され、両領域２，３間のチャネル部４上にシリコ
ン酸化膜よりなるゲート絶縁膜５を介してポリシリコン
よりなるゲート電極１６が形成されている。また、ドレ
イン領域２上にはドレイン電極７が形成され、ソース領
域３上にはソース電極８が形成されている。
【０００９】ところで、本実施形態の半導体イオンセン
サでは、各電界効果型トランジスタセル２０のゲート電
極１６同士がポリシリコンよりなるゲート電極配線２６
により接続されており、ゲート電極配線２６上に絶縁酸
化膜（絶縁膜）１９を介してイオン感応膜６が形成され
ている。要するに、本実施形態の半導体イオンセンサ
は、複数の電界効果型トランジスタセル２０の全ての上
にわたってイオン感応膜６が形成されており、イオン感
応膜６の電位の変化をゲート電極配線２６を通して各電
界効果型トランジスタセル２０のゲート電極１６に伝達
できるようになっている。なお、図１中の９は絶縁酸化
膜を示す。
サでは、各電界効果型トランジスタセル２０のゲート電
極１６同士がポリシリコンよりなるゲート電極配線２６
により接続されており、ゲート電極配線２６上に絶縁酸
化膜（絶縁膜）１９を介してイオン感応膜６が形成され
ている。要するに、本実施形態の半導体イオンセンサ
は、複数の電界効果型トランジスタセル２０の全ての上
にわたってイオン感応膜６が形成されており、イオン感
応膜６の電位の変化をゲート電極配線２６を通して各電
界効果型トランジスタセル２０のゲート電極１６に伝達
できるようになっている。なお、図１中の９は絶縁酸化
膜を示す。
【００１０】しかして、本実施形態では、複数の電界効
果型トランジスタセル２０を並列接続したことによりオ
ン抵抗を小さくすることができ、各電界効果型トランジ
スタセル２０のゲート電極１６同士がゲート電極配線２
６で接続されゲート電極配線２６上に絶縁酸化膜１９を
介してイオン感応膜６が形成されているから、電界効果
型トランジスタセル２０のサイズを大きくすることなく
イオン感応膜６の面積だけを大きくすることができて高
感度化が図れ、複数のＩＳＦＥＴを設けて各ＩＳＦＥＴ
のイオン感応膜６の表面積を大きくした場合に比べてチ
ップサイズの小型化を図ることができる。
果型トランジスタセル２０を並列接続したことによりオ
ン抵抗を小さくすることができ、各電界効果型トランジ
スタセル２０のゲート電極１６同士がゲート電極配線２
６で接続されゲート電極配線２６上に絶縁酸化膜１９を
介してイオン感応膜６が形成されているから、電界効果
型トランジスタセル２０のサイズを大きくすることなく
イオン感応膜６の面積だけを大きくすることができて高
感度化が図れ、複数のＩＳＦＥＴを設けて各ＩＳＦＥＴ
のイオン感応膜６の表面積を大きくした場合に比べてチ
ップサイズの小型化を図ることができる。
【００１１】
【発明の効果】請求項１の発明は、互いに並列接続され
る複数の電界効果型トランジスタセルが形成された基板
と、各電界効果型トランジスタセルのゲート電極同士を
接続したゲート電極配線と、ゲート電極配線上に絶縁膜
を介して形成されたイオン感応膜とを備えるので、複数
の電界効果型トランジスタセルを並列接続したことによ
りオン抵抗を小さくすることができ、各電界効果型トラ
ンジスタセルのゲート電極同士がゲート電極配線で接続
されゲート電極配線上に絶縁膜を介してイオン感応膜が
形成されているから、電界効果型トランジスタセルのサ
イズを大きくすることなくイオン感応膜の面積だけを大
きくすることができて高感度化が図れ、複数のＩＳＦＥ
Ｔを設けて各ＩＳＦＥＴのイオン感応膜の表面積を大き
くした場合に比べてチップサイズの小型化を図ることが
できるという効果がある。
る複数の電界効果型トランジスタセルが形成された基板
と、各電界効果型トランジスタセルのゲート電極同士を
接続したゲート電極配線と、ゲート電極配線上に絶縁膜
を介して形成されたイオン感応膜とを備えるので、複数
の電界効果型トランジスタセルを並列接続したことによ
りオン抵抗を小さくすることができ、各電界効果型トラ
ンジスタセルのゲート電極同士がゲート電極配線で接続
されゲート電極配線上に絶縁膜を介してイオン感応膜が
形成されているから、電界効果型トランジスタセルのサ
イズを大きくすることなくイオン感応膜の面積だけを大
きくすることができて高感度化が図れ、複数のＩＳＦＥ
Ｔを設けて各ＩＳＦＥＴのイオン感応膜の表面積を大き
くした場合に比べてチップサイズの小型化を図ることが
できるという効果がある。
【図１】実施形態を示す断面図である。
【図２】従来例を示す断面図である。
１ ｐ形シリコン基板 ２ ドレイン領域 ３ ソース領域 ４ チャネル部 ５ ゲート絶縁膜 ６ イオン感応膜 １６ ゲート電極 １９ 絶縁酸化膜 ２０ 電界効果型トランジスタセル ２６ ゲート電極配線
Claims (1)
- 【請求項１】 互いに並列接続される複数の電界効果型
トランジスタセルが形成された基板と、各電界効果型ト
ランジスタセルのゲート電極同士を接続したゲート電極
配線と、ゲート電極配線上に絶縁膜を介して形成された
イオン感応膜とを備えることを特徴とする半導体イオン
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363959A JP2000187016A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 半導体イオンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363959A JP2000187016A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 半導体イオンセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000187016A true JP2000187016A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18480625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10363959A Withdrawn JP2000187016A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 半導体イオンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000187016A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008542733A (ja) * | 2005-05-30 | 2008-11-27 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学センサ |
| JP2009288214A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果型センサ |
| JP2013539049A (ja) * | 2010-10-08 | 2013-10-17 | ディーエヌエー エレクトロニクス エルティーディー | Ｉｓｆｅｔ装置 |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP10363959A patent/JP2000187016A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008542733A (ja) * | 2005-05-30 | 2008-11-27 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学センサ |
| JP2009288214A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果型センサ |
| JP2013539049A (ja) * | 2010-10-08 | 2013-10-17 | ディーエヌエー エレクトロニクス エルティーディー | Ｉｓｆｅｔ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060307 |