JP2013019851A - 半導体センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゲート絶縁膜には、検出対象が付着するセンシング領域が設けられている。チャネル領域6では、複数のクーロンアイランド20が、ワイヤ領域を介して、ソース領域4とドレイン領域5との間で直列に接続されている。ドレイン電流は、室温で、ゲート電圧に対してクーロン振動を起こすようになり、ゲート電圧の変化に対するドレイン電流の変化は急峻となる。これにより、センシング領域に付着する検出対象となるイオンの付着量の変化に対するドレイン電流の変化量を大きくすることができる。複数のクーロンアイランド20を直列に接続すれば、室温動作がより容易となるうえ、希薄感度に対する検出感度を向上することができる。
【選択図】図3
Description
ソース領域と、
ドレイン領域と、
検出対象が付着するセンシング領域が設けられたゲート絶縁膜と、
クーロンアイランドが、トンネル障壁を介して、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間で接続されることにより前記ゲート絶縁膜下に形成されたチャネル領域と、
前記チャネル領域を介して前記ドレイン領域から流れるドレイン電流を計測する計測部と、
を備える。
複数のクーロンアイランドが、トンネル障壁を介して、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間で直列に接続されることにより形成されている、
こととしてもよい。
こととしてもよい。
こととしてもよい。
こととしてもよい。
こととしてもよい。
クーロン振動のピークの電圧に設定されている、
こととしてもよい。
前記水溶液中の電荷イオンを付着させるイオン感応膜が形成されている、
こととしてもよい。
ターゲットDNAとハイブリダイズさせるためのプローブDNAが固定されている、
こととしてもよい。
所定の抗体又は抗原が固定されている、
こととしてもよい。
まず、本発明の実施の形態1について説明する。
上記式(1)において、eは、電子1個の電荷であり、Cは、容量である。
このように、クーロンアイランド20を直列に接続するようにすれば、チャネル領域6全体の容量を小さくすることができるので、室温での単電子動作が可能になる。クーロンアイランド20の数を11個としているのは、これ以上、クーロンアイランド20の数を増やしても、容量Cは、ある値にしか収束せず、容量を小さくする効果がうすれるためである。また、クーロンアイランド20の配列の全体の長さ(チャネル)も、チャネル領域6の抵抗が大きくなりすぎないような長さとする必要がある。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
2 基板Si層
3 SiO2またはBOX層
4 ソース領域
5 ドレイン領域
6 チャネル領域
7、8 Al配線
9 SiO2膜
10 Si3N4膜
11 電流計
12 電源
13 流路部
14 マイクロ空隙部
15、16 流路
17 容器
18 参照電極
19 電源(電圧源)
20 クーロンアイランド
21 抗体
22 抗原
100 半導体センサ
Claims (10)
- ソース領域と、
ドレイン領域と、
検出対象が付着するセンシング領域が設けられたゲート絶縁膜と、
クーロンアイランドが、トンネル障壁を介して、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間で接続されることにより前記ゲート絶縁膜下に形成されたチャネル領域と、
前記チャネル領域を介して前記ドレイン領域から流れるドレイン電流を計測する計測部と、
を備える半導体センサ。 - 前記チャネル領域は、
複数のクーロンアイランドが、トンネル障壁を介して、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間で直列に接続されることにより形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体センサ。 - 前記センシング領域に前記検出対象が含まれる水溶液を暴露するための流路チャネルが設けられている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体センサ。 - ゲート電圧が0である場合に、前記センシング領域に付着した前記検出対象によって生ずる電位差に応じて前記ドレイン電流が流れるように、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域が、同型にドープされている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体センサ。 - クーロン振動によりゲート電圧が増加するにつれてドレイン電流が増加する範囲内で、前記ゲート電圧が設定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体センサ。 - クーロン振動によりゲート電圧が増加するにつれてドレイン電流が減少する範囲内で、前記ゲート電圧が設定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体センサ。 - 前記ゲート電圧が、
クーロン振動のピークの電圧に設定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体センサ。 - 前記センシング領域には、
前記水溶液中の電荷イオンを付着させるイオン感応膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体センサ。 - 前記センシング領域には、
ターゲットDNAとハイブリダイズさせるためのプローブDNAが固定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体センサ。 - 前記センシング領域には、
所定の抗体又は抗原が固定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体センサ。
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CN106383163B (zh) * | 2016-10-19 | 2023-10-17 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种基于单电子晶体管的电离式气敏传感器及其制备方法 |
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