JP3350867B2 - Ion-sensitive field-effect transistor - Google Patents

Ion-sensitive field-effect transistor

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JP3350867B2
JP3350867B2 JP08988093A JP8988093A JP3350867B2 JP 3350867 B2 JP3350867 B2 JP 3350867B2 JP 08988093 A JP08988093 A JP 08988093A JP 8988093 A JP8988093 A JP 8988093A JP 3350867 B2 JP3350867 B2 JP 3350867B2
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芳孝 小川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、液中のイオン濃度を
検出するイオン感応性電界効果型トランジスタに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion-sensitive field effect transistor for detecting the concentration of ions in a liquid.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5Aに従来のイオン感応性電界効果型
トランジスタを示す。同図Bは同図AのII−II線断面を
拡大した図である。シリコンのような半導体基板11の
主面12上においてソース領域13及びドレイン領域1
4が互いに絶縁されて形成される。つまり基板11が、
例えばP型単結晶シリコンであって、ソース領域13及
びドレイン領域14はそれぞれN型不純物が拡散されて
構成される。これらソース領域13及びドレイン領域1
4は互いに接近しているが、これら領域を電気的に導出
するために、これらソース領域13及びドレイン領域1
4と連続して、それぞれ同一導電型で引出し部15、1
6が形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 5A shows a conventional ion-sensitive field-effect transistor. FIG. B is an enlarged view of a cross section taken along line II-II of FIG. A source region 13 and a drain region 1 are formed on a main surface 12 of a semiconductor substrate 11 such as silicon.
4 are formed insulated from each other. That is, the substrate 11
For example, the source region 13 and the drain region 14 are made of P-type single-crystal silicon, and are formed by diffusing N-type impurities. These source region 13 and drain region 1
4 are close to each other, but these source and drain regions 13 and 1
4, the lead portions 15, 1 of the same conductivity type, respectively.
6 are formed.

【0003】ソース領域13及びドレイン領域14間に
わたって主面12上にゲート絶縁膜17が形成され、ゲ
ート絶縁膜17は比較的薄い膜であって、これと連続し
てソース領域13、ドレイン領域14、更に半導体11
の全外周面にわたって絶縁層18が連続して形成され
る。例えば、ゲート絶縁膜17、絶縁層18が二酸化シ
リコンによって形成され、絶縁層18を形成したのち、
そのソース領域13及びドレイン領域14間部分を薄く
してゲート絶縁膜17とすることができる。これらゲー
ト絶縁膜17及び絶縁層18の主面12側にイオン侵入
防止層19が形成される。イオン侵入防止層19は、例
えば、窒化シリコンSi3 4 である。イオン侵入防止
層19上にイオン感応層21が形成される。イオン感応
層21が溶液中のイオンと接触すると電荷が生じ、これ
によりその溶液とソース領域13間との間のバイアス電
圧に応じてソース領域13及びドレイン領域14間のチ
ャネルが制御されて、イオン感応層21に生じた電荷及
びバイアス電圧に応じた電流がソース領域13及びドレ
イン領域間に流れる。このようにしてその溶液中のイオ
ン濃度に対応した電流がソース領域13及びドレイン領
域14間に流れ、溶液中のイオン濃度を検出することが
出来る。
A gate insulating film 17 is formed on the main surface 12 between the source region 13 and the drain region 14, and the gate insulating film 17 is a relatively thin film. And semiconductor 11
The insulating layer 18 is formed continuously over the entire outer peripheral surface of the substrate. For example, after the gate insulating film 17 and the insulating layer 18 are formed of silicon dioxide, and the insulating layer 18 is formed,
The portion between the source region 13 and the drain region 14 can be thinned to form the gate insulating film 17. An ion penetration preventing layer 19 is formed on the main surface 12 side of the gate insulating film 17 and the insulating layer 18. The ion intrusion prevention layer 19 is, for example, silicon nitride Si 3 N 4 . An ion sensitive layer 21 is formed on the ion intrusion prevention layer 19. When the ion-sensitive layer 21 comes into contact with the ions in the solution, an electric charge is generated, whereby the channel between the source region 13 and the drain region 14 is controlled according to the bias voltage between the solution and the source region 13, A current corresponding to the charge generated in the sensitive layer 21 and the bias voltage flows between the source region 13 and the drain region. In this manner, a current corresponding to the ion concentration in the solution flows between the source region 13 and the drain region 14, and the ion concentration in the solution can be detected.

【0004】このようなイオン感応性電界効果型トラン
ジスタは溶液中のイオン濃度を検出することが出来る
が、外部の光によってソース領域13及びドレイン領域
14の各接合部分が影響を受け、このため検出感度が影
響され、正しい測定をすることが出来ない。このような
点から従来においては、イオン感応層21上に黒色ポリ
マ層22を形成し、これにより外光が半導体の接合、つ
まり、ソース領域13及びドレイン領域14と基板との
PN接合部分やこれらソース領域及びドレイン領域間の
チャネル領域に入射されるのを阻止していた(特開昭5
3−146693号公報)。或いは図6に図5と対応す
る部分に同一符号を付けて示すように、イオン侵入防止
層19上に光を遮断する金属層23を形成し、その金属
層23上にイオン侵入防止層24をさらに形成し、その
上にイオン感応層21を形成して金属層23によって外
部からの光がチャネル領域やソース領域及びドレイン領
域と基板とのPN接合部分に光が達するのを阻止してい
る(特開平2−167462号公報)
[0004] Such an ion-sensitive field-effect transistor can detect the ion concentration in the solution, but the external light affects the respective junctions of the source region 13 and the drain region 14, so that the detection is impossible. Sensitivity is affected and correct measurement cannot be performed. From such a point, conventionally, a black polymer layer 22 is formed on the ion-sensitive layer 21 so that external light can be bonded to the semiconductor, that is, the PN junction between the source region 13 and the drain region 14 and the substrate, or the like. The light is prevented from being incident on the channel region between the source region and the drain region (Japanese Patent Laid-Open No.
3-146993). Alternatively, as shown in FIG. 6 by attaching the same reference numerals to portions corresponding to FIG. 5, a metal layer 23 for blocking light is formed on the ion intrusion prevention layer 19, and an ion intrusion prevention layer 24 is formed on the metal layer 23. Further, an ion sensitive layer 21 is formed thereon, and a metal layer 23 prevents external light from reaching the PN junction between the channel region, the source region and the drain region, and the substrate ( JP-A-2-167462 official report).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】先に述べた黒色ポリマ
層をイオン感応膜上に形成する場合においては、黒色ポ
リマ層22がイオン感応膜上に存在するイオンの移動を
妨害し、よって感度が悪く、また応答特性が悪いという
問題があり、更に黒色ポリマ層を形成する工程が増え、
それだけ製造プロセスが複雑化する。その上に黒色ポリ
マ層はシリコン半導体との密着性が悪いため、黒色ポリ
マ層22が剥離する可能性が指摘されている。
In the case where the above-mentioned black polymer layer is formed on the ion-sensitive film, the black polymer layer 22 hinders the movement of ions existing on the ion-sensitive film, and thus the sensitivity is reduced. There is a problem that the response characteristics are poor, and the number of steps for forming the black polymer layer increases.
That complicates the manufacturing process. In addition, it is pointed out that the black polymer layer 22 may peel off because the black polymer layer has poor adhesion to the silicon semiconductor.

【0006】一方、金属層23により遮光する場合にお
いては、その金属層23は酸やアルカリに弱いためイオ
ン感応膜にピンホールが存在すると金属層23が侵され
るため、イオン感応膜と金属層23との間にイオン侵入
防止層24を形成しており、従ってイオン感応膜21と
ソース領域13及びドレイン領域14間の主面、つま
り、チャネル25までの距離が大きくなりそれだけ感度
及び応答時間が低下する。また形成する層が多く、それ
だけ製造工程が複雑となる。
On the other hand, when light is shielded by the metal layer 23, the metal layer 23 is vulnerable to acids and alkalis, and if a pinhole is present in the ion-sensitive film, the metal layer 23 is attacked. And the main surface between the ion-sensitive film 21 and the source region 13 and the drain region 14, that is, the distance to the channel 25 is increased, and the sensitivity and the response time are reduced accordingly. I do. In addition, there are many layers to be formed, and the manufacturing process is accordingly complicated.

【0007】この発明の目的は、応答速度が遅れること
無く、また感度が低下すること無く、製造工程も複雑化
すること無く外光を遮断することが可能なイオン感応性
電界効果型トランジスタを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an ion-sensitive field-effect transistor capable of blocking external light without delaying response speed, reducing sensitivity, and complicating a manufacturing process. Is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明によれば、ソー
ス領域、ドレイン領域の各接合の主面側の部分及びこれ
らソース領域及びドレイン領域間のゲート絶縁膜の全域
を覆って、Sn−Sb−O膜が形成される。請求項2の
発明によれば、請求項1の発明において更にSn−Sb
−O膜上にイオン感応膜、特に水素イオン以外のイオン
に感応する膜が形成される。
According to the present invention, Sn-Sb is formed so as to cover the entire area of the gate insulating film between the source region and the drain region on the main surface side of each junction of the source region and the drain region. An -O film is formed. According to the invention of claim 2, Sn-Sb is further provided in the invention of claim 1.
An ion-sensitive film, particularly a film sensitive to ions other than hydrogen ions, is formed on the -O film.

【0009】[0009]

【作用】請求項1の発明によれば、Sn−Sb−O膜は
暗色であって、しかも水素イオンと感応するため特にイ
オン感応膜を設けること無く、水素イオン濃度に対応し
た出力を検出することができる。請求項2の発明によれ
ば、Sn−Sb−O膜は単なる遮光膜として作用する
が、これは半導体に対する密着性がよく、また、イオン
感応膜とチャネル間の間隔、つまりこれら間に介在する
層が少なく、その間隔が小さくなり、応答速度が速く、
かつ感度のよいものとすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the Sn-Sb-O film has a dark color and is sensitive to hydrogen ions, so that an output corresponding to the hydrogen ion concentration is detected without providing an ion-sensitive film. be able to. According to the second aspect of the present invention, the Sn—Sb—O film functions only as a light-shielding film, but has good adhesion to the semiconductor, and has an interval between the ion-sensitive film and the channel, that is, intervenes therebetween. There are few layers, the spacing is small, the response speed is fast,
In addition, the sensitivity can be improved.

【0010】[0010]

【実施例】図1に請求項1の発明の実施例を示し、図5
と対応する部分には同一符号を付けて示す。この例にお
いてはソース領域13、ドレイン領域14間のゲート絶
縁膜17上に、また、これらソース領域、ドレイン領域
上においてもイオン侵入防止層19が形成された場合で
あるが、このイオン侵入防止層19上にSn−Sb−O
膜31が形成される。この膜31はゲート絶縁膜17上
のみならず、ソース領域13、ドレイン領域14と基板
11とのPN接合の主面12側の部分を含み、この例で
は更に主面12側においてソース領域13、ドレイン領
域14の全領域をその外側にまでわたるように形成さ
れ、かつソース領域、ドレイン領域に対する端子導出部
15、16の基板11とのPN接合を含む部分にわたっ
て、これらを遮光するように膜31が形成される。
FIG. 1 shows an embodiment of the invention of claim 1, and FIG.
The parts corresponding to are denoted by the same reference numerals. In this example, the ion intrusion preventing layer 19 is formed on the gate insulating film 17 between the source region 13 and the drain region 14 and also on the source region and the drain region. 19 on top of Sn-Sb-O
A film 31 is formed. This film 31 includes not only the portion on the gate insulating film 17 but also the portion on the main surface 12 side of the PN junction between the source region 13, the drain region 14 and the substrate 11. The film 31 is formed so as to extend over the entire region of the drain region 14 to the outside thereof, and covers portions including the PN junction of the terminal lead-out portions 15 and 16 with the substrate 11 for the source region and the drain region so as to shield them. Is formed.

【0011】このSn−Sb−O膜31の形成は、Sn
に対するSbのモル比が0.15乃至0.4の範囲で混
合した塩化錫と塩化アンチモンとを純水で10倍に薄め
た塩酸に溶解させ、それを酸素ガスまたは酸素窒素混合
ガスをキャリアガスとして500℃以上に加熱された基
板11上にスプレー法によって成膜する。この膜31の
膜厚は0.3μm以上が好ましい。このようにして作ら
れたSn−Sb−O膜の波長500nmでの透過率は図
2Aに示すようになる。図2Aにおいて横軸はSnに対
するSbのモル比であり、縦軸は光透過率である。この
図2Aの特性から前記モル比が0.15以上の場合は光
透過率が著しく小さくなり、光を遮断することが理解さ
れる。なおこのスプレー法による場合には、前記モル比
を0.4以上にすると塩化錫及び塩化アンチモンが溶解
しがたくなるため、モル比が0.4以上の高濃度領域を
作ることが困難となる。従ってスプレー法による場合は
前記モル比は0.15乃至0.4とすることになる。
The formation of the Sn—Sb—O film 31 is based on Sn
Tin chloride and antimony chloride mixed in a molar ratio of Sb to 0.15 to 0.4 are dissolved in hydrochloric acid diluted ten times with pure water, and dissolved in oxygen gas or oxygen-nitrogen mixed gas as carrier gas. Is formed on the substrate 11 heated to 500 ° C. or higher by a spray method. The thickness of this film 31 is preferably 0.3 μm or more. The transmittance at a wavelength of 500 nm of the Sn—Sb—O film thus formed is as shown in FIG. 2A. In FIG. 2A, the horizontal axis is the molar ratio of Sb to Sn, and the vertical axis is the light transmittance. From the characteristics of FIG. 2A, it is understood that when the molar ratio is 0.15 or more, the light transmittance becomes extremely small and blocks light. In the case of this spray method, tin chloride and antimony chloride are difficult to dissolve when the molar ratio is 0.4 or more, so that it is difficult to form a high concentration region with a molar ratio of 0.4 or more. . Therefore, when the spray method is used, the molar ratio is 0.15 to 0.4.

【0012】図2Bに膜厚が0.5μmのSn−Sb−
O膜の光波長透過特性を示す。この特性においてパラメ
ータはSn−Sbのモル比であり、このモル比が15%
或いは39%の場合においては波長が200乃至260
0nmの範囲にわたって光透過率がかなり小さく、つま
り、光を遮断することができるが、このモル比が3.8
%のように小さくなると、比較的長い波長においては光
の遮断を行うが、波長が短くなる領域では光遮断特性が
劣化し、前記モル比が0、つまり、アンチモンの成分が
0の場合は光遮断特性が全く無くなる。この図2Bから
も前記膜31はスプレー法の場合においては、Sn−S
bのモル比は0.15乃至0.4が好ましいことがわか
る。しかし、他の製造法によれば前記モル比は0.5で
も光遮断特性があることが知られている。
FIG. 2B shows a Sn—Sb— film having a thickness of 0.5 μm.
4 shows the light wavelength transmission characteristics of the O film. In this characteristic, the parameter is the Sn-Sb molar ratio, which is 15%
Alternatively, in the case of 39%, the wavelength is 200 to 260.
The light transmission is quite small over the range of 0 nm, ie it can block light, but this molar ratio is 3.8
%, Light is blocked at a relatively long wavelength, but in a region where the wavelength is short, the light blocking characteristic is degraded. When the molar ratio is 0, that is, when the component of antimony is 0, light is blocked. The blocking characteristic is completely lost. As can be seen from FIG. 2B, the film 31 is formed of Sn-S
It is understood that the molar ratio of b is preferably from 0.15 to 0.4. However, according to another manufacturing method, it is known that even if the molar ratio is 0.5, there is a light blocking property.

【0013】このような膜31の製造にあたってはその
半導体基板11の主面12側においてその全面にSn−
Sb−O膜を形成し、これをいわゆる写真蝕刻法によっ
てソース領域13及びドレイン領域14の引出し電極部
分を除去する。その場合のエッチング液としてはHBr
(臭化水素酸、47%):H2 O=1:1の混合酸を約
90℃に加熱し、金属クロム粉末を加え、その酸化反応
の溶液に基板11の全体を浸積することによってSn−
Sb−O膜の不要部分を除去する。
In manufacturing such a film 31, an Sn— film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11 on the main surface 12 side.
An Sb-O film is formed, and the extraction electrode portions of the source region 13 and the drain region 14 are removed by a so-called photo-etching method. In that case, the etching solution is HBr
By heating a mixed acid of (hydrobromic acid, 47%): H 2 O = 1: 1 to about 90 ° C., adding metal chromium powder, and immersing the entire substrate 11 in a solution of the oxidation reaction. Sn-
Unnecessary portions of the Sb-O film are removed.

【0014】このSn−Sb−O膜31は強酸、強アル
カリの存在下でも溶解せず、水素イオン感応性がある。
この膜31の厚さが0.5μmで、前記モル比が0.3
9の場合における水素イオン濃度、いわゆるpHに対す
る応答特性、つまり、ソース領域、ドレイン領域間の出
力が得られる特性は図3Aに示すように、水素イオン濃
度に反比例して直線的に出力が低下する。つまり、水素
イオン濃度が低いと出力電圧が高く、濃度が高いと出力
電圧が低下するように、pH2〜12の範囲内で直線的
に応答しその感度は40乃至55mV/pHである。つ
まり、この図1に示した実施例によれば、Sn−Sb−
O膜31は水素イオンの感応層として作用し、かつ半導
体に対する、つまりチャネル25、或いはPN接合部分
に対する遮光層として作用する。
The Sn—Sb—O film 31 does not dissolve even in the presence of a strong acid or strong alkali, and is sensitive to hydrogen ions.
The thickness of the film 31 is 0.5 μm, and the molar ratio is 0.3
In the case of No. 9, the response characteristic to the hydrogen ion concentration, so-called pH, that is, the characteristic of obtaining an output between the source region and the drain region, as shown in FIG. 3A, the output decreases linearly in inverse proportion to the hydrogen ion concentration. . That is, the response is linear in the range of pH 2 to 12, and the sensitivity is 40 to 55 mV / pH, such that the output voltage is high when the hydrogen ion concentration is low, and the output voltage is low when the concentration is high. That is, according to the embodiment shown in FIG. 1, Sn-Sb-
The O film 31 functions as a hydrogen ion sensitive layer and also functions as a light shielding layer for the semiconductor, that is, the channel 25 or the PN junction.

【0015】この遮光特性についてみると図3Bに示す
ようになる。同図において線33はこの発明の特性であ
り、線34は従来の遮光層を設けない特性である。その
横軸は外光の照度であり、縦軸は出力である。これによ
り照度が上がれば出力が大きくなるが、従来よりもこの
発明によればその出力は低下しており、つまり、それだ
け外光の影響を受けないことが理解される。なおこの場
合におけるこの発明の膜31の膜厚は0.5μmであ
り、前記モル比は0.39の場合である。このようにS
n−Sb−O膜31を設けると遮光特性が得られ、か
つ、それ自体で水素イオン感応特性が得られ、しかも金
属の酸化物であるためシリコン基板11のような半導体
などに対する密着性がすこぶる良好である。
FIG. 3B shows the light shielding characteristics. In the figure, a line 33 is a characteristic of the present invention, and a line 34 is a characteristic without a conventional light shielding layer. The horizontal axis is the illuminance of the external light, and the vertical axis is the output. As a result, when the illuminance increases, the output increases. However, according to the present invention, the output is lower than that of the related art, that is, it is understood that the output is less affected by external light. In this case, the thickness of the film 31 of the present invention is 0.5 μm, and the molar ratio is 0.39. Thus S
When the n-Sb-O film 31 is provided, light-shielding characteristics can be obtained, hydrogen ion-sensitive characteristics can be obtained by itself, and adhesion to a semiconductor such as the silicon substrate 11 can be greatly improved because the film is a metal oxide. Good.

【0016】イオンを検出する溶液とソース領域13と
の間の印加電圧が比較的低い場合や、或いはゲート絶縁
膜17の厚さが比較的厚い場合は、図4Aに示すように
イオン侵入防止層19を省略することが出来る。つま
り、イオン侵入防止層19が無くてもSn−Sb−O膜
31に付着したイオンに基づく電荷がゲート絶縁膜を通
過してチャネル層に達するような恐れが無い場合は、こ
のようにイオン侵入防止層を省略してもよい。
When the applied voltage between the solution for detecting ions and the source region 13 is relatively low, or when the thickness of the gate insulating film 17 is relatively large, as shown in FIG. 19 can be omitted. That is, if there is no possibility that the charges based on the ions adhering to the Sn—Sb—O film 31 pass through the gate insulating film and reach the channel layer without the ion intrusion prevention layer 19, the ion intrusion can be performed in this manner. The prevention layer may be omitted.

【0017】図4Bは請求項2の発明の実施例を示し、
図1や図4Aと対応する部分に同一符号を付けてある。
この例においてはゲート絶縁膜17上及びソース領域1
3、ドレイン領域14上において絶縁層18を介してS
n−Sb−O膜31が形成され、つまり、図4Aに示す
ような構成となっているが、更にその上にイオン侵入防
止層19が形成され、その上にイオン感応膜21が形成
される。この場合においてSn−Sb−O膜31は単に
遮光層として作用するだけであり、この遮光層に対する
条件は図1の場合と同様である。この場合のイオン感応
膜21としては水素イオンに感応するものでもよいが、
水素イオンについては先に述べたように膜31自体が感
応するからわざわざこのように構成すること無く、通常
は水素イオン以外のイオンに感応する膜とされる。例え
ば、尿素イオンに感応するものとしてはウレアーゼを固
定化したものを用いることができる。
FIG. 4B shows an embodiment of the second aspect of the present invention.
1 and 4A are denoted by the same reference numerals.
In this example, on the gate insulating film 17 and the source region 1
3. S on the drain region 14 via the insulating layer 18
The n-Sb-O film 31 is formed, that is, the structure is as shown in FIG. 4A. The ion intrusion prevention layer 19 is further formed thereon, and the ion sensitive film 21 is formed thereon. . In this case, the Sn—Sb—O film 31 merely functions as a light shielding layer, and the conditions for the light shielding layer are the same as those in FIG. In this case, the ion-sensitive membrane 21 may be one that is sensitive to hydrogen ions,
As described above, the film 31 itself is sensitive to hydrogen ions, and thus the film 31 is usually a film that is sensitive to ions other than hydrogen ions without any special purpose. For example, immobilized urease can be used as the one that responds to urea ions.

【0018】またこの発明では、図6に示した金属層の
内側のイオン侵入防止層19を省略することができ、従
ってこの図6に示したものよりもイオン感応層21をチ
ャネル25に近づけることができる。また、イオン感応
層21にピンホールがあってもSn−Sb−O膜31は
酸やアルカリに侵される恐れはなく、かつ、イオンの侵
入を防止する作用もあるためイオン侵入防止層19を省
略してもよい。従ってイオン侵入防止層19も省略すれ
ば、イオン感応層21をチャネル25にいっそう近づけ
ることができる。また、従来金属層を使用した遮光にお
いては波長が短いほうで遮光性が劣化するが、Sn−S
b−O膜31はそのようなことがなく、金属層よりも優
れた遮光性が得られる。
Further, in the present invention, the ion intrusion preventing layer 19 inside the metal layer shown in FIG. 6 can be omitted, so that the ion sensitive layer 21 can be closer to the channel 25 than that shown in FIG. Can be. Further, even if the ion sensitive layer 21 has a pinhole, the Sn—Sb—O film 31 is not liable to be attacked by an acid or an alkali, and has a function of preventing intrusion of ions. May be. Therefore, if the ion intrusion prevention layer 19 is also omitted, the ion sensitive layer 21 can be brought closer to the channel 25. Further, in the conventional light shielding using a metal layer, the shorter the wavelength, the lower the light shielding property.
The b-O film 31 does not have such a thing, and a light shielding property superior to that of the metal layer can be obtained.

【0019】上述においてSn−Sb−O膜31として
はそのモル比が0.15乃至0.4としたがスプレー法
ではない他の既知の製造法によればこのモル比を更に大
きくすることができ、現在のところ0.6としても充分
遮光性が得られることが認められている。半導体基板1
1としてはN型のものを使用し、ソース領域13、ドレ
イン領域14をP型としてもよく、或いは半導体基板1
1として真性半導体を用いてもよい。また、Sn−Sb
−O膜はゲート領域、つまり、チャネル領域のみを外部
に対して遮光してもよい。
In the above description, the Sn—Sb—O film 31 has a molar ratio of 0.15 to 0.4. However, according to another known manufacturing method other than the spray method, the molar ratio can be further increased. It is recognized that sufficient light-shielding properties can be obtained even at 0.6 at present. Semiconductor substrate 1
1 may be of N type, and the source region 13 and the drain region 14 may be of P type.
As 1, an intrinsic semiconductor may be used. In addition, Sn-Sb
The -O film may shield only the gate region, that is, the channel region from the outside.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、イ
オン感応膜としてSn−Sb−O膜を使用することによ
って水素イオンの感応膜とするとともに遮光膜として兼
用され、光に影響されなく、正しく水素イオン濃度を検
出することができ、しかもこのイオン感応膜とチャネル
との距離を従来よりも短くすることができ、それだけ感
度がよく、かつ、応答特性も良いものとなる。また、こ
の膜は半導体に対して密着性がよく剥がれる恐れがな
い。かつ、構造が簡単なため製造工程も簡単なものとな
る。
As described above, according to the present invention, by using the Sn—Sb—O film as the ion-sensitive film, it can be used not only as a hydrogen ion-sensitive film but also as a light-shielding film, so that it is not affected by light. In addition, the hydrogen ion concentration can be correctly detected, and the distance between the ion-sensitive membrane and the channel can be made shorter than before, so that the sensitivity is good and the response characteristics are good. In addition, this film has good adhesion to the semiconductor, and there is no fear of peeling. In addition, since the structure is simple, the manufacturing process is also simple.

【0021】請求項2の発明によれば、このSn−Sb
−O膜を遮光膜として利用しているため半導体に対する
密着性がよく、かつ、酸やアルカリに強いためイオン感
応膜をチャネルに従来よりも近づけることができ、ま
た、剥離するような恐れもなく、安定性がよく従来より
も感度、応答性がよいものが得られる。
According to the invention of claim 2, the Sn-Sb
Since the -O film is used as a light-shielding film, the adhesiveness to the semiconductor is good, and since it is strong against acid and alkali, the ion-sensitive film can be closer to the channel than before, and there is no fear of peeling. , Which have good stability and sensitivity and responsiveness as compared with the prior art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】Aは請求項1の発明の実施例を示す平面図、B
はAのI−I線拡大断面図である。
FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of the invention of claim 1; FIG.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line II of FIG.

【図2】AはSn−Sb−O膜のSb−Snモル比に対
する光透過率特性を示す図、Bは前記膜の各種モル比に
対する光透過の波長特性を示す図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating light transmittance characteristics of a Sn—Sb—O film with respect to a Sb—Sn molar ratio, and FIG. 2B is a diagram illustrating wavelength characteristics of light transmission with respect to various molar ratios of the film.

【図3】Aは請求項1の発明における実施例の水素イオ
ン濃度に対する出力特性を示す図、Bはその外部光入力
に対する出力変化特性を示す図である。
FIG. 3A is a diagram showing an output characteristic with respect to a hydrogen ion concentration in an embodiment of the first aspect of the present invention, and FIG. 3B is a diagram showing an output change characteristic with respect to an external light input.

【図4】Aは請求項1の発明の他の実施例を示す断面
図、Bは請求項2の発明の実施例を示す断面図である。
FIG. 4A is a sectional view showing another embodiment of the invention of claim 1, and FIG. 4B is a sectional view showing an embodiment of the invention of claim 2;

【図5】Aは従来のイオン感応性電界効果型トランジス
タを示す平面図、BはそのII−II線拡大断面図である。
FIG. 5A is a plan view showing a conventional ion-sensitive field-effect transistor, and FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view taken along the line II-II.

【図6】従来の遮光層として金属膜を示したイオン感応
性電界効果型トランジスタを示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional ion-sensitive field-effect transistor showing a metal film as a light-shielding layer.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面にソース領域及びドレ
イン領域がそれぞれ形成され、これらソース領域及びド
レイン領域間にわたってゲート絶縁膜が上記主面上に形
成され、 上記主面上における、上記ソース領域及びドレイン領域
の各接合面部分及び上記ゲート絶縁膜上に全域にわたっ
てSn−Sb−O膜が形成されていることを特徴とする
イオン感応性電界効果型トランジスタ。
1. A source region and a drain region are respectively formed on a main surface of a semiconductor substrate, a gate insulating film is formed on the main surface so as to extend between the source region and the drain region, and the source region is formed on the main surface. And an Sn-Sb-O film formed over the entire junction surface portion of the drain region and the gate insulating film.
【請求項2】 上記Sn−Sb−O膜上にイオン感応膜
が形成されていることを特徴とする請求項1記載のイオ
ン感応性電界効果型トランジスタ。
2. The ion-sensitive field-effect transistor according to claim 1, wherein an ion-sensitive film is formed on the Sn—Sb—O film.
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