JP2016038367A - 半導体バイオセンサー - Google Patents
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Abstract
【課題】バイオセンサーの限界感度を大幅に向上し、尚且つ製造途上でのエラーを修復する方法を提供すること。
【解決手段】共通ソースとビット線デコーダの間に伸ばした複数のナノワイヤーを個別にセンスアンプに接続し、溶媒中を漂うターゲット分子が酸化膜表面のレセプターに受容される際もたらす電荷が少なくとも１本のナノワイヤーに与える電気的変化を検知することにより、従来のバイオセンサーの検知限界を大幅に向上することを特徴とする。
【選択図】図１４
【解決手段】共通ソースとビット線デコーダの間に伸ばした複数のナノワイヤーを個別にセンスアンプに接続し、溶媒中を漂うターゲット分子が酸化膜表面のレセプターに受容される際もたらす電荷が少なくとも１本のナノワイヤーに与える電気的変化を検知することにより、従来のバイオセンサーの検知限界を大幅に向上することを特徴とする。
【選択図】図１４
Description
本発明は、医療用ヘルスケアチップに用いる半導体バイオセンサーに関する。
昨今先進国は一斉に高齢化社会に向かっており医療費高騰を防ぐため予防医療の重要性が増してきている。病気の初期段階で検体サンプルに極微量だけ含まれる化学物質を特定し、精度良く検出できれば病気の早期発見と医療費の大幅な節約が可能となる。このような検出方法は、半導体技術を用いて実現可能と考えられている（たとえば、非特許文献１参照。）。
Ｋ．Ｋｏｉｋｅ，ｅｔ ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．５３，０５ＦＦ０４（２０１４）
Ｋ．Ｋｏｉｋｅ，ｅｔ ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．５３，０５ＦＦ０４（２０１４）
しかしながら、精度の高い検査装置は高価であるばかりでなく、規模が大きく大病院や特定の施設でないと扱えない。このため検査そのものが高価になり、また検査結果も数日待たないと出てこない状態になっている。
言い換えると、高精度小型検査装置があれば小規模な医療機関で低価格で検査できるようになる。また、検査自体の簡略化により検査時間の大幅短縮が可能となり利用者の負担を大幅に減らすと共に利便性を飛躍的に向上することが可能となる。そのため、半導体技術とバイオ技術を組み合わせた半導体バイオセンサーを使い、検査装置の精度を犠牲にすることなく装置を大幅に小型化し、検査を低価格化することが求められている。
図１は、従来技術（非特許文献１）による半導体バイオセンサーの一例である。半導体基板４上に酸比膜１とソース電極２とドレイン電極３がレイアウトされている。更に、検査ターゲットを溶かし込んだ溶液（処理した血液や尿など）からソース電極２とドレイン電極３を守るようにレジスト１００が塗布されている。この装置は、検査のためそのまま溶液中に晒される。
溶液中では、図１０に示されるように、ターゲット７と、酸化膜１表面上に付着したレセプター８との間で結合反応が起こる。乖離定数３００（Ｋ）が大きければ分離が優勢となり、反対に小さければ結合が優勢となり、図２、図３、及び図４に示すように、結合体５が酸化膜１の表面上に出現する。
結合体５は、ターゲット７が運んできた電荷を持っており、この電荷が酸化膜１を通して半導体４の表面電界を変化させる。その結果、ソース電極２とドレイン電極３の間を流れる電流が変化し、その変化を読み取ることで溶媒中にターゲットが含まれるかどうか判定することができる。
乖離定数３００が小さければ、図２のように、おおくの結合体５が酸化膜１の表面上に存在する。乖離定数３００が大きくなれば、図３あるいは図４のように、酸化膜１表面上の結合体５の数が次第に減少して行く。
あるいは、溶液中に含まれるターゲット７の数が多ければ、図２のように、おおくの結合体５が酸化膜１の表面上に存在する。溶液中に含まれるターゲット７の数が減少すれば、図３あるいは図４のように、酸化膜１方面上の結合体５の数が次第に減少して行く。
ここで、乖離定数３００は、溶液中のターゲット７の濃度に敏感である。また、乖離定数３００は、溶液の温度に敏感である。
図３、４に示すように、酸化膜１表面に存在する電荷はまばらになることがある。このような場合、結合体５が齎す電荷は酸化膜１表面上で点電荷のように振る舞うため、図６に示すように、電子はソース電極２からドレイン電極３へ伝導する際、結合体５を容易に迂回する。このため、結合体５は電流特性に変化を齎すことができなくなる。
そこで、図７のように、広いゲート幅を持つ半導体４を細いゲート幅を持つ半導体ナノワイヤー６に置き換える。この場合、迂回路が見つけられない電子は、たった一個の点電荷（たった一個の結合体５）でも減速し、電流を減少させる。この減少をセンスすれば、原理的にはたった一個のターゲット７でも検出することが可能となる。
一般に、トランジスタの半導体表面を流れる電流変化は、敷居値電圧Ｖｔの変化（ΔＶｔ）として検出される。電流変化量をΔＩｄｓ、トランジスタの相互コンダクタンスをｇｍ、ターゲットが酸化膜表面に運んでくる総電荷量をＱｘ、トランジスタのゲート容量をＣ、レセプターの表面密度を［Ｙ］、溶液中のターゲット濃度を［Ｘ］、溶液の乖離定数をＫとすると、背景ノイズを考慮に入れて、式１が得られる。カットオフは、バイオセンサーに起因しないノイズを取り除く為に測定側の設定によって決定される。一般に、バイオセンサーに起因するノイズより遥かに小さい。
この式１から、簡単な変形を経て、バイオセンサーに起因するノイズに関連する電流Ｉｎｏｉｓｅとカットオフを考慮に入れた検出限界（Ｌｉｍｉｔ ｏｆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：ＬＯＤ）が式２のように求められる（非特許文献２）。
Ｍ．Ａ．Ｒｅｅｄ，ＩＥＥＥ ＩＥＤＭ１３，ｐｐ．２０８−２１１（２０１３）．
式２からわかるように、バイオセンサーに起因するノイズ電流Ｉｎｏｉｓｅがカットオフと同等になるまで小さくすればＬＯＤも小さくなる。
で説明したように、半導体ナノワイヤー６を利用することで、このＩｎｏｉｓｅを小さくすることができる。図５に一例を示す。共通のソース２と共通のドレイン３の間に複数本の半導体ナノワイヤーが平行に配置されている。この図の例では、４本のナノワイヤー６上の酸化膜１の表面上に結合体５ができている。この４本のナノワイヤー６は、それぞれたった一個の結合体に関する電流変化を検知できるので、一見すると、式２にしたがって、ＬＯＤを下げられるように見える。
しかしながら、実際には、すべてのナノワイヤー６からの信号は共通ドレインでノイズと共に合算され、十分な効果を挙げることが難しい。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、高精度の検査装置を小型化することができる新規な半導体バイオセンサー技術を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に関わる半導体バイオセンサーは、高精度小型検査装置の中心部品となる半導体チップであって、半導体チップ内に製造され、複数の半導体ナノワイヤーと、前記複数の半導体ナノワイヤーが共有する共通ソース領域と、前記複数の半導体ナノワイヤーに個別に接続する複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタと、前記複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタに個々に接続する複数のセンスアンプと、前記複数のセンスアンプの出力を解析し前記複数のセンスアンプの動作を管理するビット線制御装置と、前記複数のナノワイヤーを包み込む酸化膜と、前記酸化膜表面に付着する複数のレセプターと、を備えていることを特徴とする。
本発明に関わる半導体バイオセンサーは、高精度小型検査装置の中心部品となる半導体チップであって、半導体チップ内に製造され、複数の半導体ナノワイヤーと、前記複数の半導体ナノワイヤーが共有する共通ソース領域と、前記複数の半導体ナノワイヤーに個別に接続する複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタと、前記複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタに個々に接続する複数のセンスアンプと、前記複数のセンスアンプの出力を解析し前記複数のセンスアンプの動作を管理するビット線制御装置と、前記複数のナノワイヤーを包み込む酸化膜と、前記酸化膜表面に付着する複数のレセプターと、を備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る半導体バイオセンサーは、検体サンプルを含む溶媒に晒す前に前記複数の半導体ナノワイヤーからの出力信号を検査し、断裂や異常高抵抗などのワイヤーエラーの有無を判断するステップと、前記ワイヤーエラーの判断に基づき、前記複数の半導体ナノワイヤーの内対応する半導体ナノワイヤーに接続する、前記複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタの内対応する不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタに書き込み処理を行うステップと、をさらに備えていることを特徴とする。
本発明によれば、高精度小型検査装置を実現するために必須な基本部品を安価に提供することができる。
本発明に係る一実施形態について、以下図面を参照して説明する。
本実施形態に関わる半導体バイオセンサーは、図８に示すように、半導体ナノワイヤー６と酸化膜１とレセプター８からなる反応中心装置２００および下記に説明する周辺装置によって実現することができる。
本実施形態に関わる半導体バイオセンサーは、図８に示すように、半導体ナノワイヤー６と酸化膜１とレセプター８からなる反応中心装置２００および下記に説明する周辺装置によって実現することができる。
反応中心装置２００は半導体基板表面上に製造され、検査時ターゲット７を含む溶媒中に晒される。ターゲット７は電荷を帯びており、溶媒中を浮遊しながら酸化膜１表面に付帯しているレセプター８と、図１０に示す化学式に基づいて結合する。ここで、乖離定数３００（Ｋ）は平衡状態を決定する。Ｋが大きければレセプター８とターゲット７は分離し、小さければ酸化膜１表面でレセプター８とターゲット７は結合し、結合体５となる。
この反応中心装置２００は、図９に示すように、各ナノワイヤー６の一方を共通ソース２に接続し、他方を個別にセンスアンプ９に接続する。センスアンプ９の数（Ｍ）は、ナノワイヤー６の本数と等しく、それぞれ、０からＭ−１の番号でラベルする。
この図の例では、３本のナノワイヤー６に結合体５が付着している。対応するナノワイヤー６に接続するセンスアンプ９では、信号レベルが下がる。このように、共通ドレインで合算しないお陰で一個の結合体の齎す電流変化を検出することが原理的にできる。
次に、ノイズとの分離方法について述べる。図１０に示すように、今、Ｍ本のナノワイヤー６とＭこのセンスアンプ９が共通ソース２の反対側でそれぞれ接続している。これらＭ本のナノワイヤー６のうち、ｍ本に結合体５が付着していると仮定する。（この図の例では、ｍ＝３である。）
ここで、式３で与えられる検出限界（ＬＯＤ）の改善率について考える。
偶発的な電流変化によって誤認されるナノワイヤーの数をδとすると、ｍがδに大して十分大きければ簡単にノイズを目立たなくすることができる。検出限界（ＬＯＤ）を損なうことなくｍを大きくするには、ナノワイヤー６の全数Ｍを十分大きくすれば良い。このとき、本実施形態による検出限界（ＬＯＤ）の改善率は、次の式で与えられる。
バイオセンサーのゲート幅、或いは、反応中心装置２００の幅が２．４ｍｍ、ナノワイヤー６の幅が３ｎｍ、ナノワイヤー６同士の間隔が５７ｎｍの場合を考えよう。簡単な計算から、ナノワイヤー６の全本数Ｍは、４０，０００本であることが判る。検出限界改善率（式３）を９９％とすると、ｍは４０である。偶発的に電流が減少し、しかもその減少幅が検出体５と同程度である可能性はゼロではないが、確かに存在する。しかしながら、ｍ＝４０に比べれば、そのようなナノワイヤー６の本数δは４０よりはるかに少ないだろう。検出限界改善率を１０％にすれば、ｍ＝４００となり、更にδより大きくなる。たとえ９０％の改善率でも大幅な改善と言える。
ところで、ナノワイヤーの全数Ｍはデバイス設計段階で決定できる。そのことを説明するために、反応中心装置の製造方法の一例を簡単に説明する。
図１１に示すように、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）膜１０からはじめる。一例として、厚さを２０ｎｍとする。続いて、図１２に示すように、リソグラフィー工程により、３０ｎｍのライン（Ｌ）１１とスペース（Ｓ）１２に切り分ける。こうして、平均として、断面が３０ｎｍＸ３０ｎｍＸ２０ｎｍの半導体ワイヤー１１が複数本できる。
スペース１２に酸化膜をつめ、熱工程を重ねて半導体ワイヤー１１をスリミングする。（スリミング工程）
こうして、図１３のように、平均直系３ｎｍの半導体ナノワイヤー６が、平均間隔５７ｎｍで平行に配置された構造が出来上がる。一度表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ）で削り出し平坦化した後、更にゲート酸化膜となる薄い酸化膜を重ね、その上にレセプターを高表面濃度で付着させると、図８に示すように、反応中心装置２００が出来上がる。
図１４は、本発明の一実施形態に関わる半導体バイオセンサーの等価回路図である。半導体ナノワイヤー６の一端は、ソース選択ゲートトランジスタ（ＳＧＳ）２０を介して、共通ソース線（ＳＬ）２３に接続している。他方は、ドレイン選択ゲートトランジスタ（ＳＧＤ）２１を挟んでセンスアンプ９に接続している。各センスアンプ９からの信号は、ビット線デコーダ２２で解析される。
図１５は、本発明の半導体ナノワイヤー６の働きに着目するため、図１４の等価回路から一本だけ残して他の半導体ナノワイヤー６を省略したものである。一例としてのこの図では、ソース選択ゲートトランジスタ２０としてｎＭＯＳＦＥＴを採用している。一方、ドレイン選択ゲートトランジスタ２１としてｐＭＯＳＦＥＴを採用している。一本のナノワイヤー６に接続する、二つの選択ゲートトランジスタ２０と２１は、ｎＭＯＳＦＥＴとｐＭＯＳＦＥＴの中から重複を含めて組み合わせで４通り選ぶことができる。
ここで、ソース選択トランジスタ２０とドレイン選択トランジスタ２１の両方をオンにし、センスアンプ９を介してドレイン電圧をナノワイヤー６に印加すると、電子電流がソース選択ゲート２０のＮ型拡散層からナノワイヤー６に流れ込んでくる。ナノワイヤーは熱をこもらせる性質がある（セルフヒーティング）ので、ドレイン選択ゲートのＰ型拡散層に熱を逃がす必要がある。このため、ドレイン選択ゲートはｐＭＯＳＦＥＴとなっている。
本実施形態に関わるナノワイヤー６を流れる電流が電子電流であるので、結合体５の電荷が負であればセンスアンプ９で検出される電流が減少する。反対に正であれば増大する。
図１６には、検出体５が電子２個分（Ｎ＝２）の場合と検出体５がない場合（Ｎ＝０に相当）の電流の差を示している。この電流差を検出することがターゲット７の検出に相当する。
図１７には、デバイスシミュレーションによる計算結果を示している。検出体５がない場合（Ｎ＝０）に対する、検出体５に溜まる電荷が電子数に換算してＮの場合の電流量を、電流変化率としてプロットしている。Ｎが大きくなるに従い、電流変化率が１から大きく減少し、Ｎ＝３で半分程度、Ｎ＝４では２０％程度にまで減少している。通常のセンスアンプ技術で十分検出できる程度である。
また、ＥＯＴは、検出体５を構成するターゲットＸとナノワイヤー６との間の距離をシリコン酸化膜に換算したものである。ＥＯＴの減少と共に感度が良くなるのが判る。このシミュレーション結果によれば、ＥＯＴは２ｎｍ以下にすることが望ましい。
図１３に示したように、実際に製造されるライン・スペースには製造ばらつきが多い。ナノワイヤー６は細ければ抵抗が高く、太ければ抵抗が低くなり、このばらつきはセンスアンプ９でセンスする電流に混入する。
図１８、図１９に示すように、ナノワイヤーが非常に細ければ（３２）、センスアンプ９０で検知される電流がノイズと区別付かなくなる。また、図１８、図１９に示すように、場合によって偶発的に製造途中で断線（３０）する場合もある。
図１８、図１９は、このような場合に対処する方法を簡単に示している。
まず、図１８に示すように、ドレイン選択ゲートを不揮発メモリ型トランジスタ３１に置き換える。或いは、図１９に示すように、ドレイン選択ゲート２１とセンスアンプ９０の間に不揮発メモリ型トランジスタ３１を配置する。
次に、図２０に示すように、半導体バイオセンサーをターゲットのない溶液中に浸すか、溶液に浸さない状態でセンスアンプ９０を用いて電流を測定する（初期化ステップ４００）。このとき電流が流れなかったナノワイヤー６は、断線（３０）しているか、細すぎて抵抗が高すぎる（３２）かしているとみなし、対応する不揮発型トランジスタ３１を定常的に書き込みオフ状態とする（間引きステップ４１０）。こうして、断線（３０）や細すぎるナノワイヤー（３２）を排除した後、改めて検体測定を行う（検体測定ステップ４２０）。
次に、半導体基板を使った通常のトランジスタに比べ、一般にナノワイヤー６は構造上体積に対する表面積が大きく、表面状態の影響を受けやすい。そのため、ナノワイヤー６からの信号には通常のトランジスタからの信号に比べ、ノイズが大きくなる傾向がある。式２に含まれるオフセットはこのノイズの最大幅を考慮して決定される。
しかしながら、このノイズの幅もナノワイヤー６の直径に依存する。これは、もちろん細すぎるナノワイヤー３２ほど抵抗が大きくなる訳ではなく、カットオフが適正であれば処理できる程度のノイズの幅の増減に影響するものである。
カットオフを適正に決定するにはこのノイズ幅の増減を考慮に入れる必要がある。
また、図２１に示すように、ナノワイヤー６０自身も直径に揺らぎを持っている。ノイズに対するカットオフを適正に決定するには、このナノワイヤーに特徴的な直径揺らぎを考慮に入れる必要がある。
残念ながら、これらの情報はバイオセンサーを設計する段階では正確に把握するのは容易ではない。製造後になんらかの方法で微調整する必要がある。
図１８および図１９に示すように、本発明に関連する一実施形態で利用される不揮発性メモリ型トランジスタ３１を用いてこの問題に対処することができる。
本発明に関する一実施形態では、図２２に示すように、間引きステップ４１０の後、初期化ステップ４００において測定した信号に応じて不揮発性メモリ型トランジスタ３１の閾電圧を調整することにより、不揮発性メモリ型トランジスタ３１の抵抗を調整することが出来る。これにより、ノイズ源となっている直径揺らぎを低減することが可能となる。
このような閾電圧の微調整には、通常の不揮発性メモリの書き込みや消去を小さなステップで繰り返す手法（ベリファイ）が適当である。
Ｔ．Ｔａｎａｋａ，ｅｔ ａｌ．，１９９０ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳＩ ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｐｐ．１０５−１０６（１９９０）．
Ｔ．Ｔａｎａｋａ，ｅｔ ａｌ．，１９９０ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳＩ ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｐｐ．１０５−１０６（１９９０）．
この発明によれば、バイオセンサーの検知限界を大幅に向上することが可能となり、医療用ヘルスケアチップの性能アップと低価格化を同時に行い、従来のバイオセンサーでは不可能であった病気の早期発見を可能とし、大幅な医療費節減効果を期待することがことができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
バイオセンサーの検知限界を大幅に改善することが可能となる。
１ 酸化膜
２ 電極（ソース）
３ 電極（ドレイン）
４ 半導体
５ ターゲットとレセプターが合体して半導体表面に付着した電荷
６ 半導体ナノワイヤー
７ ターゲット
８ レセプター
９ センスアンプ
１０ シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）
１１ 半導体ライン
１２ スペース
２０ ソース選択ゲート
２１ ドレイン選択ゲート
２２ ビット線デコーダ
２３ 共通ソース線
３０ ナノワイヤーの断線
３１ 不揮発性メモリセル
３２ 細過ぎて抵抗が高いナノワイヤー
６０ 直径にばらつきのある半導体ナノワイヤー
１０１ レジスト
１１０ 半導体バイオセンサーの従来例
２００ 反応中心装置
３００ 乖離定数
４００ 初期化ステップ
４１０ 間引きステップ
４２０ 検体測定ステップ
５３０ オフセット調整ステップ
２ 電極（ソース）
３ 電極（ドレイン）
４ 半導体
５ ターゲットとレセプターが合体して半導体表面に付着した電荷
６ 半導体ナノワイヤー
７ ターゲット
８ レセプター
９ センスアンプ
１０ シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）
１１ 半導体ライン
１２ スペース
２０ ソース選択ゲート
２１ ドレイン選択ゲート
２２ ビット線デコーダ
２３ 共通ソース線
３０ ナノワイヤーの断線
３１ 不揮発性メモリセル
３２ 細過ぎて抵抗が高いナノワイヤー
６０ 直径にばらつきのある半導体ナノワイヤー
１０１ レジスト
１１０ 半導体バイオセンサーの従来例
２００ 反応中心装置
３００ 乖離定数
４００ 初期化ステップ
４１０ 間引きステップ
４２０ 検体測定ステップ
５３０ オフセット調整ステップ
Claims (6)
- 高精度小型検査装置の中心部品となる半導体チップであって、半導体チップ内に製造され、複数の半導体ナノワイヤーと、前記複数の半導体ナノワイヤーが共有する共通ソース領域と、前記複数の半導体ナノワイヤーに個別に接続する複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタと、前記複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタに個々に接続する複数のセンスアンプと、前記複数のセンスアンプの出力を解析し前記複数のセンスアンプの動作を管理するビット線制御装置と、前記複数のナノワイヤーを包み込む酸化膜と、前記酸化膜表面に付着する複数のレセプターと、を備えていることを特徴とする半導体バイオセンサー。
- 請求項１記載の半導体バイオセンサーを、検体サンプルを含む溶媒に晒す前に前記複数の半導体ナノワイヤーからの出力信号を検査し、断裂や異常高抵抗などのワイヤーエラーの有無を判断する初期化ステップと、前記ワイヤーエラーの判断に基づき、前記複数の半導体ナノワイヤーの内対応する半導体ナノワイヤーに接続する、前記複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタの内対応する不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタに書き込み処理を行う間引きステップと、を備えていることを特徴とする、半導体バイオセンサーの動作方法。
- 前記間引きステップの後、さらに、前記複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタのうち、前記間引きステップで書き込みが行われなかった不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタの閾電圧を選択的に微調整するオフセット調整ステップを、さらに備えていることを特徴とする、請求項２記載の半導体バイオセンサーの動作方法。
- 高精度小型検査装置の中心部品となる半導体チップであって、半導体チップ内に製造され、複数の半導体ナノワイヤーと、前記複数の半導体ナノワイヤーが共有する共通ソース領域と、前記複数の半導体ナノワイヤーに個々に接続する複数の不揮発性メモリ型トランジスタと、前記複数の半導体ナノワイヤーに個々に接続する複数のドレイン選択ゲートトランジスタと、前記複数の不揮発性メモリ型ドレイン選択ゲートトランジスタに個々に接続する複数のセンスアンプと、前記複数のセンスアンプの出力を解析し前記複数のセンスアンプの動作を管理するビット線制御装置と、前記複数のナノワイヤーを包み込む酸化膜と、前記酸化膜表面に付着する複数のレセプターと、を備えていることを特徴とする半導体バイオセンサー。
- 請求項４記載の半導体バイオセンサーを、検体サンプルを含む溶媒に晒す前に前記複数の半導体ナノワイヤーからの出力信号を検査し、断裂や異常高抵抗などのワイヤーエラーの有無を判断する初期化ステップと、前記ワイヤーエラーの判断に基づき、前記複数の半導体ナノワイヤーの内対応する半導体ナノワイヤーに接続する、前記複数の不揮発性メモリ型トランジスタの内対応する不揮発性メモリ型トランジスタに書き込み処理を行う間引きステップと、を備えていることを特徴とする、半導体バイオセンサーの動作方法。
- 前記間引きステップの後、さらに、前記複数の不揮発性メモリ型トランジスタのうち、前記間引きステップで書き込みが行われなかった不揮発性メモリ型トランジスタの閾電圧を選択的に微調整するオフセット調整ステップを、さらに備えていることを特徴とする、請求項５記載の半導体バイオセンサーの動作方法。
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