JP2000356619A - ｐＨセンサおよびそれを使用したｐＨ測定方法 - Google Patents
ｐＨセンサおよびそれを使用したｐＨ測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微量の溶液についてｐＨを容易に測定するこ
とを可能にするｐＨセンサを提供する。 【解決手段】 ｐＨセンサ１００は、半導体基板１０１
と、半導体基板１０１上に形成される酸化物膜１０２
と、酸化物膜１０２上で溶液１０５を保持するよう設け
られた溶液貯留部１１０と、酸化物１０２膜の近傍で溶
液１０５と接触する電極１０７とを備える。センサ１０
０によるｐＨ測定では、溶液１０５に接触する電極１０
７と電極１０８との間の容量電圧特性を測定する。この
測定の結果に基づいてフラットバンド電圧を求める。得
られたフラットバンド電圧に基づいて溶液のｐＨが求め
られる。
とを可能にするｐＨセンサを提供する。 【解決手段】 ｐＨセンサ１００は、半導体基板１０１
と、半導体基板１０１上に形成される酸化物膜１０２
と、酸化物膜１０２上で溶液１０５を保持するよう設け
られた溶液貯留部１１０と、酸化物１０２膜の近傍で溶
液１０５と接触する電極１０７とを備える。センサ１０
０によるｐＨ測定では、溶液１０５に接触する電極１０
７と電極１０８との間の容量電圧特性を測定する。この
測定の結果に基づいてフラットバンド電圧を求める。得
られたフラットバンド電圧に基づいて溶液のｐＨが求め
られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐＨセンサおよび
ｐＨ測定法に関し、特に、微量の溶液のｐＨ測定に適し
たｐＨセンサおよびｐＨ測定法に関する。
ｐＨ測定法に関し、特に、微量の溶液のｐＨ測定に適し
たｐＨセンサおよびｐＨ測定法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶液のｐＨを測定するためのセン
サとして、イオン感応性電界効果型トランジスタ（ＩＳ
ＦＥＴ）を用いたものがあった。このセンサは、図１０
に示すように、ＩＳＦＥＴ２０１と基準電極２０２とを
有する。溶液２０３のｐＨを測定するとき、ＩＳＦＥＴ
２０１および基準電極２０２は、サンプル溶液２０３に
投入される。溶液２０３のｐＨに応じてＩＳＦＥＴ２０
１のゲート電位が変化することを利用してｐＨが測定さ
れる。この従来技術では、ＩＳＦＥＴおよび基準電極の
両方を溶液中に入れる必要があるため、微量の溶液につ
いてｐＨを測定することは困難であった。
サとして、イオン感応性電界効果型トランジスタ（ＩＳ
ＦＥＴ）を用いたものがあった。このセンサは、図１０
に示すように、ＩＳＦＥＴ２０１と基準電極２０２とを
有する。溶液２０３のｐＨを測定するとき、ＩＳＦＥＴ
２０１および基準電極２０２は、サンプル溶液２０３に
投入される。溶液２０３のｐＨに応じてＩＳＦＥＴ２０
１のゲート電位が変化することを利用してｐＨが測定さ
れる。この従来技術では、ＩＳＦＥＴおよび基準電極の
両方を溶液中に入れる必要があるため、微量の溶液につ
いてｐＨを測定することは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、微量
の溶液についてｐＨを容易に測定することを可能にする
ｐＨセンサを提供することである。
の溶液についてｐＨを容易に測定することを可能にする
ｐＨセンサを提供することである。
【０００４】本発明の他の目的は、バイオセンサ等に応
用できるシンプルな構造のｐＨセンサを提供することで
ある。
用できるシンプルな構造のｐＨセンサを提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるｐＨセンサ
は、半導体基板と、半導体基板上に形成される絶縁膜
と、絶縁膜上で溶液を保持するよう設けられた溶液貯留
部と、溶液と接触するよう設けられた金属電極とを備え
る。
は、半導体基板と、半導体基板上に形成される絶縁膜
と、絶縁膜上で溶液を保持するよう設けられた溶液貯留
部と、溶液と接触するよう設けられた金属電極とを備え
る。
【０００６】本発明によるｐＨセンサの溶液貯留部は、
絶縁膜上で溶液を保持するよう設けられた囲い壁を有す
ることができる。
絶縁膜上で溶液を保持するよう設けられた囲い壁を有す
ることができる。
【０００７】本発明によるｐＨ測定法では、上述した本
発明によるｐＨセンサの溶液貯留部に溶液を注入する。
次いで、センサを構成する半導体基板の絶縁膜が設けら
れた面と対向する面と、溶液に接触する金属電極との間
の容量電圧特性を測定する。この測定の結果に基づいて
フラットバンド電圧を求める。得られたフラットバンド
電圧に基づいて溶液のｐＨが求められる。
発明によるｐＨセンサの溶液貯留部に溶液を注入する。
次いで、センサを構成する半導体基板の絶縁膜が設けら
れた面と対向する面と、溶液に接触する金属電極との間
の容量電圧特性を測定する。この測定の結果に基づいて
フラットバンド電圧を求める。得られたフラットバンド
電圧に基づいて溶液のｐＨが求められる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明によるｐＨセンサは、たと
えば図１に示すような構造を有する。ｐＨセンサ１００
において、ｎ型シリコン基板１０１上にはＳｉＯ2膜１
０２が形成されている。基板１０１上には溶液貯留部１
１０が設けられる。溶液貯留部１１０は、溶液１０５の
流れを堰きとめる囲い壁１０６およびＳｉＯ2膜１０２
から構成される。囲い壁１０６上には金属電極１０７が
設けられる。金属電極１０７は、ＳｉＯ2膜１０２の方
に延びていて、溶液貯留部１１０内に保持される溶液と
接触するように配置される。シリコン基板１０１の裏面
（ＳｉＯ2膜１０２が設けられた面と対向する面）に
は、端子電極１０８が設けられる。
えば図１に示すような構造を有する。ｐＨセンサ１００
において、ｎ型シリコン基板１０１上にはＳｉＯ2膜１
０２が形成されている。基板１０１上には溶液貯留部１
１０が設けられる。溶液貯留部１１０は、溶液１０５の
流れを堰きとめる囲い壁１０６およびＳｉＯ2膜１０２
から構成される。囲い壁１０６上には金属電極１０７が
設けられる。金属電極１０７は、ＳｉＯ2膜１０２の方
に延びていて、溶液貯留部１１０内に保持される溶液と
接触するように配置される。シリコン基板１０１の裏面
（ＳｉＯ2膜１０２が設けられた面と対向する面）に
は、端子電極１０８が設けられる。
【０００９】無機酸化物の表面は、水溶液中で水和反応
を起こして、水酸基を生成させる。その水酸基の解離に
よって酸化物表面に電荷が生じる。したがって、酸化物
の表面には、溶液のｐＨに応じた表面電位が発生する。
すなわち、酸化物の表面は、低いｐＨでプロトン付加に
より正の電位を帯び、高いｐＨでＯＨ基からのプロトン
引き抜きにより負の電位を帯びる。一般に、酸化物は見
かけ上の電位がゼロになる点（等電点）を有し、この点
より高いｐＨでは負の表面電位を、この点より低いｐＨ
では正の表面電位を有する。たとえば、ＳｉＯ2の場
合、以下のような解離がおこり、その表面電位はｐＨに
よって変化する。 他の酸化物でも同様な機構により表面電位が生じ、酸化
物の種類に応じて等電点や発生する電位の値は異なる。
なお、ＳｉＯ2の等電点はおよそ１．８〜２．８であ
る。また、詳細な機構は分からないが、窒化物の表面に
も酸化物と同様に水溶液中でその水溶液のｐＨに応じた
電位が発生する。たとえば、Ｓｉ3Ｎ4の場合は等電点が
およそ４〜５程度であって、それより低いｐＨで正の表
面電位を、それより高いｐＨで負の表面電位を帯びる。
このため、絶縁膜としてＳｉＯ2膜のかわりにＳｉ3Ｎ4
膜等の窒化物膜を用いてもよい。
を起こして、水酸基を生成させる。その水酸基の解離に
よって酸化物表面に電荷が生じる。したがって、酸化物
の表面には、溶液のｐＨに応じた表面電位が発生する。
すなわち、酸化物の表面は、低いｐＨでプロトン付加に
より正の電位を帯び、高いｐＨでＯＨ基からのプロトン
引き抜きにより負の電位を帯びる。一般に、酸化物は見
かけ上の電位がゼロになる点（等電点）を有し、この点
より高いｐＨでは負の表面電位を、この点より低いｐＨ
では正の表面電位を有する。たとえば、ＳｉＯ2の場
合、以下のような解離がおこり、その表面電位はｐＨに
よって変化する。 他の酸化物でも同様な機構により表面電位が生じ、酸化
物の種類に応じて等電点や発生する電位の値は異なる。
なお、ＳｉＯ2の等電点はおよそ１．８〜２．８であ
る。また、詳細な機構は分からないが、窒化物の表面に
も酸化物と同様に水溶液中でその水溶液のｐＨに応じた
電位が発生する。たとえば、Ｓｉ3Ｎ4の場合は等電点が
およそ４〜５程度であって、それより低いｐＨで正の表
面電位を、それより高いｐＨで負の表面電位を帯びる。
このため、絶縁膜としてＳｉＯ2膜のかわりにＳｉ3Ｎ4
膜等の窒化物膜を用いてもよい。
【００１０】したがって、図１に示す装置１００におい
て、ＳｉＯ2膜１０２が露出した溶液貯留部１１０に水
溶液を入れると、ＳｉＯ2膜１０２の表面にその水溶液
のｐＨに応じた電位が発生する。この電位によって、絶
縁膜を介して設けられるシリコン基板表面のキャリア濃
度が変化する。したがって、シリコン基板１０１の溶液
１０５に近い部分に形成される空乏層１０９の容量が変
化する（空乏層の幅が変化する）。したがって、ＭＯＳ
（ＭＩＳ）に相当する構造を有する装置１００におい
て、金属電極１０７と端子電極１０８との間の容量電圧
特性（高周波特性）は、溶液１０５のｐＨに応じて変化
する。この変化を、図２に示す。図２は、ｐＨの異なる
２種の溶液に関して容量電圧特性を示している。容量電
圧特性は、図に示すようにｐＨに応じて電圧軸方向に変
化する。
て、ＳｉＯ2膜１０２が露出した溶液貯留部１１０に水
溶液を入れると、ＳｉＯ2膜１０２の表面にその水溶液
のｐＨに応じた電位が発生する。この電位によって、絶
縁膜を介して設けられるシリコン基板表面のキャリア濃
度が変化する。したがって、シリコン基板１０１の溶液
１０５に近い部分に形成される空乏層１０９の容量が変
化する（空乏層の幅が変化する）。したがって、ＭＯＳ
（ＭＩＳ）に相当する構造を有する装置１００におい
て、金属電極１０７と端子電極１０８との間の容量電圧
特性（高周波特性）は、溶液１０５のｐＨに応じて変化
する。この変化を、図２に示す。図２は、ｐＨの異なる
２種の溶液に関して容量電圧特性を示している。容量電
圧特性は、図に示すようにｐＨに応じて電圧軸方向に変
化する。
【００１１】あらかじめ、図１に示すｐＨ測定装置を用
いて、測定周波数１ＭＨｚ程度で、ｐＨの分かっている
種々の溶液の容量電圧特性を測定し、ｐＨ値とフラット
バンド電位（ＶFB）との関係を得ることができる。ｐＨ
値とフラットバンド電位（Ｖ FB）は、たとえば図３に示
すような関係を有する。この関係に基づいて、未知の溶
液のｐＨが求められる。すなわち、ｐＨ測定装置１００
をＣ−ＶメーターおよびＣ−Ｖレコーダーに接続する。
次いで、溶液保持部１１０に測定すべき溶液を入れ、電
極１０７と１０８との間のＣ−Ｖ特性を測定し、ＶFBを
求める。得られたＶFBと、予め得られたｐＨ値とフラッ
トバンド電位（ＶFB）との関係（図３に示すような関
係）から、当該溶液のｐＨが決定される。
いて、測定周波数１ＭＨｚ程度で、ｐＨの分かっている
種々の溶液の容量電圧特性を測定し、ｐＨ値とフラット
バンド電位（ＶFB）との関係を得ることができる。ｐＨ
値とフラットバンド電位（Ｖ FB）は、たとえば図３に示
すような関係を有する。この関係に基づいて、未知の溶
液のｐＨが求められる。すなわち、ｐＨ測定装置１００
をＣ−ＶメーターおよびＣ−Ｖレコーダーに接続する。
次いで、溶液保持部１１０に測定すべき溶液を入れ、電
極１０７と１０８との間のＣ−Ｖ特性を測定し、ＶFBを
求める。得られたＶFBと、予め得られたｐＨ値とフラッ
トバンド電位（ＶFB）との関係（図３に示すような関
係）から、当該溶液のｐＨが決定される。
【００１２】このｐＨセンサは、極めて単純な構造（Ｍ
ＯＳ（ＭＩＳ）構造）を有し、通常の半導体加工技術
（リソグラフィー、ＣＶＤ、エッチング等）を用いて簡
単に製作できる。当該センサの溶液貯留部にピペットな
どで溶液を滴下し、数μｌ〜数十μｌの微量の溶液につ
いてｐＨを測定できる。このセンサは、シリコン基板上
に作製することができ、したがって、他の半導体センサ
や、半導体バイオセンサと一緒に同じ基板上に作り込む
ことができる。また、それらのセンサ間を繋ぐ溶液流路
もエッチング等を用いて容易に形成できる。したがっ
て、１チップ上にｐＨ測定機能を含む複数の機能を備え
た半導体装置を提供することもできる。そのような装置
は、バイオテクノロジーの分野で有用となり得る。
ＯＳ（ＭＩＳ）構造）を有し、通常の半導体加工技術
（リソグラフィー、ＣＶＤ、エッチング等）を用いて簡
単に製作できる。当該センサの溶液貯留部にピペットな
どで溶液を滴下し、数μｌ〜数十μｌの微量の溶液につ
いてｐＨを測定できる。このセンサは、シリコン基板上
に作製することができ、したがって、他の半導体センサ
や、半導体バイオセンサと一緒に同じ基板上に作り込む
ことができる。また、それらのセンサ間を繋ぐ溶液流路
もエッチング等を用いて容易に形成できる。したがっ
て、１チップ上にｐＨ測定機能を含む複数の機能を備え
た半導体装置を提供することもできる。そのような装置
は、バイオテクノロジーの分野で有用となり得る。
【００１３】上述したｐＨセンサにおいて、ｎ型Ｓｉ基
板の代わりにｐ型Ｓｉ基板を用いてもよいし、他の半導
体基板、たとえば、Ｇｅ基板やＧａＡｓ等の化合物半導
体基板を用いてもよい。また、ＳｉＯ2膜の代わりに他
の酸化物膜たとえばＡｌ2Ｏ3膜、ＴｉＯ2膜を用いても
よいし、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化物膜を用いてもよい。絶縁膜
の厚みは、たとえば１００Å〜１μｍであり、好ましく
は５００Å〜３０００Åである。電極用の材料には、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ａｕ等を用いることができる。
板の代わりにｐ型Ｓｉ基板を用いてもよいし、他の半導
体基板、たとえば、Ｇｅ基板やＧａＡｓ等の化合物半導
体基板を用いてもよい。また、ＳｉＯ2膜の代わりに他
の酸化物膜たとえばＡｌ2Ｏ3膜、ＴｉＯ2膜を用いても
よいし、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化物膜を用いてもよい。絶縁膜
の厚みは、たとえば１００Å〜１μｍであり、好ましく
は５００Å〜３０００Åである。電極用の材料には、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ａｕ等を用いることができる。
【００１４】
【実施例】図４および図５に示すようなｐＨセンサを作
製した。ｐＨセンサ１３０は、シリコン基板１３１を含
む基台部１４１と、それに接合されたパイレックスガラ
ス製の溶液保持プレート（囲い壁）１４２とを有する。
基台部１４１のサイズは、７ｍｍ×７ｍｍである。基台
部１４１とプレート１４２とによって、ｐＨモニタ用セ
ル１３４が形成される。プレート１４２のサイズは、６
ｍｍ×６ｍｍであり、高さは０．５ｍｍである。シリコ
ン基板１３１の表面は、約２００ｎｍの厚みのシリコン
酸化膜１３５で被覆されている。セル１３４は、直径約
４ｍｍの円筒形または円錐台形である。セルのサイズは
目的に応じて変えることができる。
製した。ｐＨセンサ１３０は、シリコン基板１３１を含
む基台部１４１と、それに接合されたパイレックスガラ
ス製の溶液保持プレート（囲い壁）１４２とを有する。
基台部１４１のサイズは、７ｍｍ×７ｍｍである。基台
部１４１とプレート１４２とによって、ｐＨモニタ用セ
ル１３４が形成される。プレート１４２のサイズは、６
ｍｍ×６ｍｍであり、高さは０．５ｍｍである。シリコ
ン基板１３１の表面は、約２００ｎｍの厚みのシリコン
酸化膜１３５で被覆されている。セル１３４は、直径約
４ｍｍの円筒形または円錐台形である。セルのサイズは
目的に応じて変えることができる。
【００１５】ｐＨモニタ用セル１３４を形成するプレー
ト１４２上には、電極１４４が形成され、シリコン基板
１３１の裏面にも電極１４５が形成される。図６に示す
ように電極１４４は、Ｔｉ層１４４ａおよびＰｔ層１４
４ｂを有する二層構造となっている。下地のＴｉ層１４
４ａは、パイレックスガラスとの密着性を向上させるた
め設けられる。電極１４４上には、端子１４６が設けら
れる。シリコン基板１３１、シリコン酸化膜１３５、電
極１４４、および電極１４５によりｐＨセンサ部が構成
される。
ト１４２上には、電極１４４が形成され、シリコン基板
１３１の裏面にも電極１４５が形成される。図６に示す
ように電極１４４は、Ｔｉ層１４４ａおよびＰｔ層１４
４ｂを有する二層構造となっている。下地のＴｉ層１４
４ａは、パイレックスガラスとの密着性を向上させるた
め設けられる。電極１４４上には、端子１４６が設けら
れる。シリコン基板１３１、シリコン酸化膜１３５、電
極１４４、および電極１４５によりｐＨセンサ部が構成
される。
【００１６】図４に示す装置の基台部は、半導体装置の
一般的な製造プロセスを使用して、シリコンウェーハ上
に一度に多数作製することができる。たとえば、図７
（ａ）に示すように、まず、シリコンウェーハ１８１の
表面に熱酸化によって約２００ｎｍの厚みのシリコン酸
化膜１８２を形成する。その後、シリコンウェーハを切
断（スクライビング）し、得られたチップに電極１８５
を設けて、多数の基台部を得る（図７（ｂ））。
一般的な製造プロセスを使用して、シリコンウェーハ上
に一度に多数作製することができる。たとえば、図７
（ａ）に示すように、まず、シリコンウェーハ１８１の
表面に熱酸化によって約２００ｎｍの厚みのシリコン酸
化膜１８２を形成する。その後、シリコンウェーハを切
断（スクライビング）し、得られたチップに電極１８５
を設けて、多数の基台部を得る（図７（ｂ））。
【００１７】溶液保持プレートも、一般的なエッチング
技術およびスパッタリング技術を用いて、たとえば図８
（ａ）〜図８（ｆ）に示すように作製される。まず、図
８（ａ）に示すように、パイレックスガラス板１９１の
表面に所定のパターンでレジストマスク１９２を形成す
る。次いで、フッ酸によるウェットエッチングまたはダ
イヤモンドブラスト法を行なって貫通孔１９３をガラス
板１９１に形成する（図８（ｂ））。次に、ｐＨモニタ
用セルとなるべき貫通孔１９３以外の場所をＳＵＳ板の
ハードマスク１９４ａで覆い、スパッタリングによって
Ｔｉ／Ｐｔ膜１９５を形成する（図８（ｃ））。その
後、必要な部分をハードマスク１９４ｂで覆い、スパッ
タリングにより接続用のＡｕ端子１９６を形成する（図
８（ｄ））。かくして、図８（ｅ）に示すような電極部
１９７を有する溶液保持プレート１９８が得られる。得
られたプレートを、図７（ａ）および（ｂ）に示すプロ
セスにより得られた基台部に、陽極接合などにより結合
し、図４に示す装置が得られる（図８（ｆ））。
技術およびスパッタリング技術を用いて、たとえば図８
（ａ）〜図８（ｆ）に示すように作製される。まず、図
８（ａ）に示すように、パイレックスガラス板１９１の
表面に所定のパターンでレジストマスク１９２を形成す
る。次いで、フッ酸によるウェットエッチングまたはダ
イヤモンドブラスト法を行なって貫通孔１９３をガラス
板１９１に形成する（図８（ｂ））。次に、ｐＨモニタ
用セルとなるべき貫通孔１９３以外の場所をＳＵＳ板の
ハードマスク１９４ａで覆い、スパッタリングによって
Ｔｉ／Ｐｔ膜１９５を形成する（図８（ｃ））。その
後、必要な部分をハードマスク１９４ｂで覆い、スパッ
タリングにより接続用のＡｕ端子１９６を形成する（図
８（ｄ））。かくして、図８（ｅ）に示すような電極部
１９７を有する溶液保持プレート１９８が得られる。得
られたプレートを、図７（ａ）および（ｂ）に示すプロ
セスにより得られた基台部に、陽極接合などにより結合
し、図４に示す装置が得られる（図８（ｆ））。
【００１８】図４に示す装置において、次のような方法
により、ｐＨを測定する。図９に示すように、ｐＨモニ
タ用セルの電極にＣ−Ｖメーター２０１を接続し、これ
にＸ−Ｙレコーダー２０２を接続する。次に、ｐＨモニ
タ用セルに溶液を滴下し、Ｃ−Ｖ特性を測定する。得ら
れたＣ−Ｖ特性からＶFBが求められる。求めたＶFBと予
め調べたｐＨ値とＶFBとの関係から、溶液のｐＨが求め
られる。
により、ｐＨを測定する。図９に示すように、ｐＨモニ
タ用セルの電極にＣ−Ｖメーター２０１を接続し、これ
にＸ−Ｙレコーダー２０２を接続する。次に、ｐＨモニ
タ用セルに溶液を滴下し、Ｃ−Ｖ特性を測定する。得ら
れたＣ−Ｖ特性からＶFBが求められる。求めたＶFBと予
め調べたｐＨ値とＶFBとの関係から、溶液のｐＨが求め
られる。
【００１９】また、複数のセンサや溶液流路を備えたワ
ンチップ多機能装置の場合、その一部に本発明によるｐ
Ｈセンサを設ければよい。たとえば、全体のサイズが幅
１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの装置の場合、開口部の直径が
３ｍｍ程度のｐＨセンサーをその一部に配置することが
できる。
ンチップ多機能装置の場合、その一部に本発明によるｐ
Ｈセンサを設ければよい。たとえば、全体のサイズが幅
１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの装置の場合、開口部の直径が
３ｍｍ程度のｐＨセンサーをその一部に配置することが
できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造で微量の溶
液についてｐＨを測定することができる装置を提供する
ことができる。本発明による装置は、半導体基板上に形
成されるため、他のデバイスとともに１つの基板上に作
り込むことができる。すなわち、本発明を用いて、ｐＨ
測定機能および他の機能を有するモノリシックな装置を
提供することができる。本発明は、分析化学、医療等の
分野において、種々の微量な溶液のｐＨを測定するため
使用することができる。また本発明による装置は、バイ
オセンサへの応用等が可能である。
液についてｐＨを測定することができる装置を提供する
ことができる。本発明による装置は、半導体基板上に形
成されるため、他のデバイスとともに１つの基板上に作
り込むことができる。すなわち、本発明を用いて、ｐＨ
測定機能および他の機能を有するモノリシックな装置を
提供することができる。本発明は、分析化学、医療等の
分野において、種々の微量な溶液のｐＨを測定するため
使用することができる。また本発明による装置は、バイ
オセンサへの応用等が可能である。
【図１】本発明によるｐＨセンサの一例を示す概略断面
図である。
図である。
【図２】図１に示すｐＨセンサで測定される容量電圧特
性の例を示す図である。
性の例を示す図である。
【図３】図１に示すｐＨセンサで測定される容量電圧特
性から求められるフラットバンド値と溶液のｐＨとの関
係を示す図である。
性から求められるフラットバンド値と溶液のｐＨとの関
係を示す図である。
【図４】本発明によるｐＨセンサの他の例を示す斜視図
である。
である。
【図５】図４に示す装置の断面図である。
【図６】図４に示す装置における電極を拡大した断面図
である。
である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、図４に示す装置の基台
部を製造する方法を示す概略断面図である。
部を製造する方法を示す概略断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、図４に示す装置の溶液保持
プレートを製造する方法を示す概略断面図である。
プレートを製造する方法を示す概略断面図である。
【図９】図４に示す装置においてｐＨを測定する流れを
示す模式図である。
示す模式図である。
【図１０】従来のｐＨセンサを示す模式図である。
１００ ｐＨセンサ １０１ ｎ型シリコン基板 １０２ ＳｉＯ2膜 １０５ 溶液 １０７ 金属電極
Claims (3)
- 【請求項１】 溶液のｐＨを測定するためのセンサであ
って、 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成される絶縁膜と、 前記絶縁膜上で前記溶液を保持するよう設けられた溶液
貯留部と、 前記溶液と接触するよう設けられた金属電極とを備える
ことを特徴とする、ｐＨセンサ。 - 【請求項２】 前記溶液貯留部は、前記絶縁膜上で前記
溶液を保持するよう設けられた囲い壁を有することを特
徴とする、請求項１に記載のｐＨセンサ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載されるｐＨセン
サを使用してｐＨを測定する方法であって、 前記溶液貯留部に溶液を注入する工程と、 前記半導体基板の前記絶縁膜が設けられた面と対向する
面と前記金属電極との間の容量電圧特性を測定する工程
と、 前記測定の結果に基づいてフラットバンド電圧を求める
工程と、 得られたフラットバンド電圧に基づいて前記溶液のｐＨ
を求める工程とを備えることを特徴とする、ｐＨ測定方
法。
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| JP11167110A JP2000356619A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | ｐＨセンサおよびそれを使用したｐＨ測定方法 |
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