JP6987781B2 - 半導体装置、および電位測定装置 - Google Patents
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Description
本開示の電位測定装置を説明するにあたって、まず、図1を参照して、一般的な電位測定装置の構成例について説明する。図1の上段部は、電位測定装置1の概観斜視図であり、図1の中段部は、シャーレ11および電極基板12の上面図と対応する配線図であり、図1の下段部は、電位測定部1の側面断面の配線図である。
図2を参照して、本開示の半導体装置である電位測定装置の構成例について説明する。尚、図2は、電位測定装置101の基板110の構成を示したものであり、図1の中段部における電極基板12の上面図に対応する構成を示している。
次に、図3を参照して、メッキ処理を施す構成の配線容量による信号劣化を抑制する構成例について説明する。
遮断部191−1,191−2は、具体的には、例えば、図4で示されるように、FET(Field Effect Transistor)スイッチ2111−1,211−2として構成される。
以上においては、遮断部191−1,191−2の具体的な構成としてFETスイッチ211−1,211−2を設けた例について説明してきたが、電極メッキプロセスにおいて電極111−1,111−11に対してメッキ処理に必要な電位を印加し、活動電位の測定に際して遮断できれば、他の構成であってもよい。そこで、図7で示されるように、遮断部191−1,191−2の具体的な構成は、ダイオード231−1,231−2とするようにしてもよい。ここで、ダイオード231−1,231−2は、それぞれアノードに電極111−1,111−11を接続し、カソードに端子118を接続する。
上述した図4の電位測定装置により活動電位が測定される際には、基準電位発生部119のインピーダンスが小さいので、図10で示されるように、一点鎖線でしめされるように、リーク電流Iaが発生すると、基準電位発生部119への電流が生じ、液体131によるバイアス供給部171までの外部抵抗rによって基準電圧からの電位差が生じ、増幅器112を構成する増幅トランジスタのゲートへの入力電位が基準電位に対してずれてしまう恐れがある。これにより、リーク電流Iaや外部抵抗rがばらつくと、増幅器112のゲートへの入力電位もばらつくことになる。
そこで、図12で示されるように、図8の構成に対して、増幅器112を構成する増幅トランジスタのゲートの前段に、ダイオード231−1とIV変換特性(電流電圧変換特性)が同一のダイオード251−1のカソードを接続し、アノードを接地するように設ける。また、基準電位発生部119の前段に、ダイオード231−2と特性が同一のダイオード251−2のカソードを接続し、アノードを接地するように設ける。
以上においては、遮断部191−1,191−2に供給される電源が、端子118より供給されてくる外部電源である、または、個別に設けられた電源VDDである例について説明してきたが、増幅器112の電源VDDより供給するようにしてもよい。
以上においては、図2で示されるように、同一基板に電極111−1乃至111−4,111−11、および増幅器112−1乃至112−4、並びに、基準電位発生部119が形成される例について説明してきたが、電極111、増幅器112、および基準電位119が同一基板内に構成されれば、図2で示された2行×2列からなる電極111−1乃至111−4の構成以外の構成でもよく、例えば、n行×m列の電極構成とするようにしてもよい。また、基準電位を供給するための電極111−11についても、1個以上であってもよい。
<1> 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
半導体装置。
<2> 前記遮断部は、FET(Field Effect Transistor)スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
<1>に記載の半導体装置。
<3> 前記遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第1の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第2の所定の電位を供給する
<1>または<2>に記載の半導体装置。
<4> 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第1の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第2の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
<3>に記載の半導体装置。
<5> 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
<3>に記載の半導体装置。
<6> 前記ダイオードと同一特性であって、前記ダイオードと同一プロセスで形成され、前記ダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続された追加ダイオードをさらに含む
<3>に記載の半導体装置。
<7> 前記電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させるその他の遮断部を含む
<1>乃至<6>のいずれかに記載の半導体装置。
<8> 前記その他の遮断部は、FET(Field Effect Transistor)スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
<7>に記載の半導体装置。
<9> 前記その他の遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したその他のダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第1の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第2の所定の電位を供給する
<7>に記載の半導体装置。
<10> 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第1の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第2の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
<9>に記載の半導体装置。
<11> 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
<9>に記載の半導体装置。
<12> 前記その他のダイオードと同一特性であって、前記その他のダイオードと同一プロセスで形成され、前記その他のダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続されたその他の追加ダイオードをさらに含む
<9>に記載の半導体装置。
<13> 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
電位測定装置。
Claims (12)
- 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の前記増幅器への供給を遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を前記増幅器へと供給させる遮断部と、
前記電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の前記基準電位発生部への供給を遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を前記基準電位発生部へと供給させるその他の遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部および前記その他の遮断部は、同一基板に内蔵される
半導体装置。 - 前記遮断部は、
FET(Field Effect Transistor)スイッチであり、
前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の前記増幅器への供給を遮断し、
前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を前記増幅器へと供給させる
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記遮断部は、
前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したダイオードであり、
前記電位測定のとき、前記電位供給部より供給される、第1の所定の電位の前記増幅器への供給を遮断し、
前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部より供給される、第2の所定の電位を前記増幅器へと供給する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記遮断部は、
前記電位測定のとき、前記電位供給部より供給される、前記第1の所定の電位としての、前記基準電位よりも高い電位の前記増幅器への供給を遮断し、
前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部より供給される、前記第2の所定の電位としての前記メッキ液の電位よりも低い電位を前記増幅器へと供給する
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記ダイオードと同一特性であって、前記ダイオードと同一プロセスで形成され、前記ダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続された追加ダイオードをさらに含む
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記その他の遮断部は、
FET(Field Effect Transistor)スイッチであり、
前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の前記基準電位発生部への供給を遮断し、
前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を前記基準電位発生部へと供給させる
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記その他の遮断部は、
前記電位供給部にカソードを接続し、前記基準電位発生部に対してアノードを接続したその他のダイオードであり、
前記電位測定のとき、前記電位供給部より供給される、第1の所定の電位の前記基準電位発生部への供給を遮断し、
前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部より供給される、第2の所定の電位を前記基準電位発生部へと供給する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記その他の遮断部は、
前記電位測定のとき、前記電位供給部より供給される、前記第1の所定の電位としての、前記基準電位よりも高い電位の前記基準電位発生部への供給を遮断し、
前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部より供給される、前記第2の所定の電位としての、前記メッキ液の電位よりも低い電位を前記基準電位発生部へと供給する
請求項8に記載の半導体装置。 - 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
請求項8に記載の半導体装置。 - 前記その他のダイオードと同一特性であって、前記その他のダイオードと同一プロセスで形成され、前記その他のダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続されたその他の追加ダイオードをさらに含む
請求項8に記載の半導体装置。 - 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の前記増幅器への供給を遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を前記増幅器へと供給させる遮断部と、
前記電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の前記基準電位発生部への供給を遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を前記基準電位発生部へと供給させるその他の遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部および前記その他の遮断部は、同一基板に内蔵される
電位測定装置。
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