JPH0358061B2 - - Google Patents
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- JPH0358061B2 JPH0358061B2 JP57133686A JP13368682A JPH0358061B2 JP H0358061 B2 JPH0358061 B2 JP H0358061B2 JP 57133686 A JP57133686 A JP 57133686A JP 13368682 A JP13368682 A JP 13368682A JP H0358061 B2 JPH0358061 B2 JP H0358061B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電界効果トランジスタ（以下、FET
と称す）を利用したマルチセンサの製造方法に関
する。
と称す）を利用したマルチセンサの製造方法に関
する。
FETを利用したイオンセンサはBergreldによ
つて原理が確認されて以来、各種イオンを選択的
に検出できるものが開発されている。このイオン
センサは、感応ゲートにイオン選択膜を塗付して
作られる。この感応ゲートに有機材からなるイオ
ン選択膜を塗付する方法としてはデイツプコート
法や直接キヤステイング法が知られている（U.
Oesch，S.Caras and J.Janata；Field Effect
Transistors Sensitive to Sodium and
Ammonium，Anal.Chem，1981，53，1983−
1986）。また、無機材を塗付する方法としては
CVD（Chemical Vapor Deposition）法やデイツ
プコート法が用いられている。
つて原理が確認されて以来、各種イオンを選択的
に検出できるものが開発されている。このイオン
センサは、感応ゲートにイオン選択膜を塗付して
作られる。この感応ゲートに有機材からなるイオ
ン選択膜を塗付する方法としてはデイツプコート
法や直接キヤステイング法が知られている（U.
Oesch，S.Caras and J.Janata；Field Effect
Transistors Sensitive to Sodium and
Ammonium，Anal.Chem，1981，53，1983−
1986）。また、無機材を塗付する方法としては
CVD（Chemical Vapor Deposition）法やデイツ
プコート法が用いられている。
これまでに報告された例はいずれも、基板上に
１ケあるいは２ケのFETゲートを形成し、イオ
ン感応ゲートを１ケ形成したものである。したが
つて、１枚の共通基板上に複数ケの感応ゲートを
有するマルチセンサについては従来のイオン感応
ゲート形成方法によつたのでは、各ゲート用を相
互の干渉が生じないよう独立させることが困難で
ある。
１ケあるいは２ケのFETゲートを形成し、イオ
ン感応ゲートを１ケ形成したものである。したが
つて、１枚の共通基板上に複数ケの感応ゲートを
有するマルチセンサについては従来のイオン感応
ゲート形成方法によつたのでは、各ゲート用を相
互の干渉が生じないよう独立させることが困難で
ある。
本発明の目的は、同一基板上に形成した複数個
のFETに感応性ゲート膜を相互に重複しないよ
うに塗着することができるマルチセンサの製造方
法を提供することにある。
のFETに感応性ゲート膜を相互に重複しないよ
うに塗着することができるマルチセンサの製造方
法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明では、微小液
滴を噴射し得る噴射ノズルを有する容器内に感応
性物質と高分子膜形成物質を溶解した液を収容
し、FETを形成した基板と上記噴射ノズルの間
に開口部を有するマスクを配置し、その噴射ノズ
ルとマスクの間に帯電用電極および偏向電極を配
置し、この帯電用電極への印加電圧を制御するこ
とにより噴射ノズルからの液滴を上記開口部を通
して基板上の特定の電界効果トランジスタのゲー
トに方向づけ、感応性ゲート膜を形成するように
したことを特徴とする。
滴を噴射し得る噴射ノズルを有する容器内に感応
性物質と高分子膜形成物質を溶解した液を収容
し、FETを形成した基板と上記噴射ノズルの間
に開口部を有するマスクを配置し、その噴射ノズ
ルとマスクの間に帯電用電極および偏向電極を配
置し、この帯電用電極への印加電圧を制御するこ
とにより噴射ノズルからの液滴を上記開口部を通
して基板上の特定の電界効果トランジスタのゲー
トに方向づけ、感応性ゲート膜を形成するように
したことを特徴とする。
本発明の望ましい実施例では、例えばイオン感
応物質を膜母材と共に適当に溶媒に溶解した液体
を小粒径の液滴として目的とするゲートにインク
ジエツト方式で吹きつけることにより、微小部分
のみに感応膜を塗着し、イオン感応物質の種類を
種々変えて繰り返し異なるゲートに塗着し、複数
個の感応性ゲート膜を独立的に形成する。
応物質を膜母材と共に適当に溶媒に溶解した液体
を小粒径の液滴として目的とするゲートにインク
ジエツト方式で吹きつけることにより、微小部分
のみに感応膜を塗着し、イオン感応物質の種類を
種々変えて繰り返し異なるゲートに塗着し、複数
個の感応性ゲート膜を独立的に形成する。
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図から第３図までは、マルチセンサの構成
単位となる１ケのFETセンサについて示したも
のである。共通基板上に複数ケの感応ゲートを形
成する場合、各素子を電気的に独立させる必要が
ある。そこで、本実施例では次のような素子構成
をとることとした。
単位となる１ケのFETセンサについて示したも
のである。共通基板上に複数ケの感応ゲートを形
成する場合、各素子を電気的に独立させる必要が
ある。そこで、本実施例では次のような素子構成
をとることとした。
第１図に示すように共通基板１の上にセンサユ
ニツト２が形成されており、リード配線４及びコ
ンタクト５も基板上に蒸着法などで形成されてい
る。センサユニツト２の大きさは50μm×（200〜
400）μm程度である。また、第２図のように共通
基板をＰシリコンとする場合にはFETゲートの
部分を堀り下げて絶縁膜７を形成した後再びシリ
コンＰ層１３を形成する。しかる後、ドレン・ソ
ースを形成するためにｎ層８を拡散により形成す
る。ドレンソースの上部には酸化膜層９、絶縁膜
層１０及びイオン選択膜１１を塗付してセンサユ
ニツトとする。
ニツト２が形成されており、リード配線４及びコ
ンタクト５も基板上に蒸着法などで形成されてい
る。センサユニツト２の大きさは50μm×（200〜
400）μm程度である。また、第２図のように共通
基板をＰシリコンとする場合にはFETゲートの
部分を堀り下げて絶縁膜７を形成した後再びシリ
コンＰ層１３を形成する。しかる後、ドレン・ソ
ースを形成するためにｎ層８を拡散により形成す
る。ドレンソースの上部には酸化膜層９、絶縁膜
層１０及びイオン選択膜１１を塗付してセンサユ
ニツトとする。
第３図はシリコンオンサフアイア（SOS）構造
からなるセンサユニツトを示す。共通基板１２は
サフアイアであり、その上部にＰシリコン層１３
をエピタキシヤル成長法で形成した。ドレン，ゲ
ート８は拡散法で形成したもので、その上部には
第２図の場合と同様に酸化膜層９、絶縁膜１０、
及びイオン感応膜１１が塗付されている。
からなるセンサユニツトを示す。共通基板１２は
サフアイアであり、その上部にＰシリコン層１３
をエピタキシヤル成長法で形成した。ドレン，ゲ
ート８は拡散法で形成したもので、その上部には
第２図の場合と同様に酸化膜層９、絶縁膜１０、
及びイオン感応膜１１が塗付されている。
第４図は上記の如き方法によりセンサユニツト
２１，２３，２５，２７を共通基板２０上に４ケ
形成したマルチイオンセンサを示す。第１ユニツ
ト２１は比較電極用ゲート２２を有する。該ゲー
トはイオン等に応答しない有機高分子膜が塗付さ
れる。他のセンサユニツト２３，２５，２７のイ
オン選択電極用ゲート２４，２６，２８はそれれ
異種のイオンに応答するイオン選択膜が塗付され
ている。
２１，２３，２５，２７を共通基板２０上に４ケ
形成したマルチイオンセンサを示す。第１ユニツ
ト２１は比較電極用ゲート２２を有する。該ゲー
トはイオン等に応答しない有機高分子膜が塗付さ
れる。他のセンサユニツト２３，２５，２７のイ
オン選択電極用ゲート２４，２６，２８はそれれ
異種のイオンに応答するイオン選択膜が塗付され
ている。
本発明によるイオン選択膜の塗付方法を第５図
に示す。この方法は従来インクジエツトプリンタ
に採用されていたもので液滴４５をノズル４４か
ら間欠的に吹き出させ、帯電用電極４６を通した
後、偏向電極４７の間を通して吹き出すようにし
た。通常は帯電電極４６及び偏向電極に電圧を印
加しておき、液滴はガター４８に導かれる。パル
ス的に帯電電極４６の印加電圧を切ることによ
り、液滴は基板上の目的とするゲトに導かれる。
この際、装置の誤動差を防ぐために小口径の開口
部４１を有するマスク材４０を用いる。溶媒を蒸
発させてイオン選択膜を形成する。
に示す。この方法は従来インクジエツトプリンタ
に採用されていたもので液滴４５をノズル４４か
ら間欠的に吹き出させ、帯電用電極４６を通した
後、偏向電極４７の間を通して吹き出すようにし
た。通常は帯電電極４６及び偏向電極に電圧を印
加しておき、液滴はガター４８に導かれる。パル
ス的に帯電電極４６の印加電圧を切ることによ
り、液滴は基板上の目的とするゲトに導かれる。
この際、装置の誤動差を防ぐために小口径の開口
部４１を有するマスク材４０を用いる。溶媒を蒸
発させてイオン選択膜を形成する。
本発明の発明者らは直径1.5mmの基板からなる
マルチセンサを試作した。センサユニツトの大き
さは50μm×300μmとし、ゲート部分は50μm×
50μmとした。第４図の如く４ケのセンサユニツ
トと１ケの金電極２９を該基板上に形成した。第
５図の有機膜塗付装置を用いてゲート膜を形成し
た。比較電極用ゲート膜としてはポリイミドアミ
ド樹脂を用い、これをジメチルホルムアミドに溶
解した液体として、第５図の容器４２内に入れ
た。容器４２内に収容するイオン選択膜用の供給
液としては、K+電極用としてバリノマイシンを、
Na+電極用合感リガンド、Cl-電極用第４級アン
モニウム塩をそれぞれ、可塑剤及びポリ塩化ビニ
ル（PVC）とともにテトラヒドロフランに溶解
した液体を用いた。液滴吹き出しノズルの径は
25μmとした。液滴の吹き出しには超音波発振器
４３を用い、通常は超音波発振子を連続的に作動
させた。帯電電極の電圧をバルス的に切る方法で
各溶液をゲート上に吹きつけ、その回数で膜厚を
調整した。１ケの液滴がゲート上では直径約
50μmの大きさに広がるので、液滴の数は１〜３
ケとし、ゲート上の膜の広がりを100μm以内とし
た。液滴の塗付後、室温で溶媒を揮発させて感応
膜を形成した。
マルチセンサを試作した。センサユニツトの大き
さは50μm×300μmとし、ゲート部分は50μm×
50μmとした。第４図の如く４ケのセンサユニツ
トと１ケの金電極２９を該基板上に形成した。第
５図の有機膜塗付装置を用いてゲート膜を形成し
た。比較電極用ゲート膜としてはポリイミドアミ
ド樹脂を用い、これをジメチルホルムアミドに溶
解した液体として、第５図の容器４２内に入れ
た。容器４２内に収容するイオン選択膜用の供給
液としては、K+電極用としてバリノマイシンを、
Na+電極用合感リガンド、Cl-電極用第４級アン
モニウム塩をそれぞれ、可塑剤及びポリ塩化ビニ
ル（PVC）とともにテトラヒドロフランに溶解
した液体を用いた。液滴吹き出しノズルの径は
25μmとした。液滴の吹き出しには超音波発振器
４３を用い、通常は超音波発振子を連続的に作動
させた。帯電電極の電圧をバルス的に切る方法で
各溶液をゲート上に吹きつけ、その回数で膜厚を
調整した。１ケの液滴がゲート上では直径約
50μmの大きさに広がるので、液滴の数は１〜３
ケとし、ゲート上の膜の広がりを100μm以内とし
た。液滴の塗付後、室温で溶媒を揮発させて感応
膜を形成した。
本実施例に示す感応ゲートの塗付方法では、目
的とするゲート上にのみイオン選択膜及び、比較
電極用膜を形成することができ、それぞれ異種の
イオンセンサを形成することができる。したがつ
て夫々のイオンセンサの選択性は単独の基板上に
形成した場合と同等である。また、吹きつける液
滴の数で膜厚を制御することができ、再現性のよ
いマルチイオンセンサを製作することができる。
的とするゲート上にのみイオン選択膜及び、比較
電極用膜を形成することができ、それぞれ異種の
イオンセンサを形成することができる。したがつ
て夫々のイオンセンサの選択性は単独の基板上に
形成した場合と同等である。また、吹きつける液
滴の数で膜厚を制御することができ、再現性のよ
いマルチイオンセンサを製作することができる。
以上説明したように、本発明によれば、共通基
板上に形成した複数個のゲートに感応性ゲート膜
を相互に重複しないように塗付することができ相
互干渉を生じることがない。
板上に形成した複数個のゲートに感応性ゲート膜
を相互に重複しないように塗付することができ相
互干渉を生じることがない。
第１図は本発明の原理構成図、第２図及び第３
図は本発明の実施例を示す図、第４図はマルチイ
オンセンサの実施例を示す図、第５図はゲート形
成方法を示す図である。 １…基板、２…センサユニツト（FET）、３…
感応ゲート、４…リード、５…コンタクト、６…
Ｐシリコン基板、７…絶縁膜、８…ドレン，ソー
ス、９…酸化膜、１０…絶縁膜、１１…イオン選
択膜、１２…サフアイア基板、１３…Ｐシリコ
ン、２１…比較電極ユニツト、２３，２５，２７
…イオンセンサユニツト、２２…比較ゲート、２
４，２６，２８…イオン感応ゲート、２９…金電
極。
図は本発明の実施例を示す図、第４図はマルチイ
オンセンサの実施例を示す図、第５図はゲート形
成方法を示す図である。 １…基板、２…センサユニツト（FET）、３…
感応ゲート、４…リード、５…コンタクト、６…
Ｐシリコン基板、７…絶縁膜、８…ドレン，ソー
ス、９…酸化膜、１０…絶縁膜、１１…イオン選
択膜、１２…サフアイア基板、１３…Ｐシリコ
ン、２１…比較電極ユニツト、２３，２５，２７
…イオンセンサユニツト、２２…比較ゲート、２
４，２６，２８…イオン感応ゲート、２９…金電
極。
Claims (1)
- １ 同一基板上に複数の絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタを形成し、それらの電界効果トランジ
スタ上にそれぞれ特定の物質に選択的に感応する
感応性ゲート膜を形成するマルチセンサの製造方
法において、微小液滴を噴射し得る噴射ノズルを
有する容器内に感応性物質と高分子膜形成物質を
溶解した液を収容し、上記基板と上記噴射ノズル
の間に開口部を有するマスクを配置し、上記噴射
ノズルと上記マスクの間に帯電用電極および偏向
電極を配置し、上記帯電用電極への印加電圧を制
御することにより上記噴射ノズルからの液滴を上
記開口部を通して上記基板上の特定の電界効果ト
ランジスタのゲートに方向づけ、上記感応性ゲー
ト膜を形成するようにしたことを特徴とするマル
チセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57133686A JPS5924244A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | マルチセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57133686A JPS5924244A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | マルチセンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5924244A JPS5924244A (ja) | 1984-02-07 |
| JPH0358061B2 true JPH0358061B2 (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=15110501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57133686A Granted JPS5924244A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | マルチセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5924244A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6306594B1 (en) | 1988-11-14 | 2001-10-23 | I-Stat Corporation | Methods for microdispensing patterened layers |
| US5200051A (en) * | 1988-11-14 | 1993-04-06 | I-Stat Corporation | Wholly microfabricated biosensors and process for the manufacture and use thereof |
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1982
- 1982-08-02 JP JP57133686A patent/JPS5924244A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5924244A (ja) | 1984-02-07 |
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