JPH04258756A - イオンセンサ - Google Patents
イオンセンサInfo
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- JPH04258756A JPH04258756A JP3105249A JP10524991A JPH04258756A JP H04258756 A JPH04258756 A JP H04258756A JP 3105249 A JP3105249 A JP 3105249A JP 10524991 A JP10524991 A JP 10524991A JP H04258756 A JPH04258756 A JP H04258756A
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- Japan
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- ion
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- Pending
Links
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Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はイオン計測等を行う半導
体イオンセンサに関するもので特にイオン感応センサ及
びイオン非感応センサを同時に半導体（固体化）した構
造に関するものである。
体イオンセンサに関するもので特にイオン感応センサ及
びイオン非感応センサを同時に半導体（固体化）した構
造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来技術の説明図（測定回路構成
図）でイオン感応形電界効果トランジスタ（以下ＩＳＦ
ＥＴ）を用いてイオン計測を行う場合、通常、基準電極
として用いられるのは、銀−塩化銀線を飽和ＫＣＬで満
たした液絡形の電極である。一方、ＩＳＦＥＴは半導体
テクノロジーで作られるので、できれば基準電極も同一
の半導体基体上に固体化して作りたいという希望から、
図１に示すように、二つのＦＥＴの一方をイオン感応Ｆ
ＥＴ２とし、他方をイオン非感応ＦＥＴ１として、金属
の疑似電極Ｗに対して差動構成にして、その差動出力を
取り出すようにした全固体化イオンセンサの研究が多く
なされてきた。
図）でイオン感応形電界効果トランジスタ（以下ＩＳＦ
ＥＴ）を用いてイオン計測を行う場合、通常、基準電極
として用いられるのは、銀−塩化銀線を飽和ＫＣＬで満
たした液絡形の電極である。一方、ＩＳＦＥＴは半導体
テクノロジーで作られるので、できれば基準電極も同一
の半導体基体上に固体化して作りたいという希望から、
図１に示すように、二つのＦＥＴの一方をイオン感応Ｆ
ＥＴ２とし、他方をイオン非感応ＦＥＴ１として、金属
の疑似電極Ｗに対して差動構成にして、その差動出力を
取り出すようにした全固体化イオンセンサの研究が多く
なされてきた。
【０００３】
【従来技術の問題点】上記の従来技術では基準電極とな
るイオン非感応ＦＥＴ１はイオン非感応膜としてパリレ
ン、テフロンなどの種々の有機高分子が使用されている
ために水中（被測定液中）で剥離が生じる等特性の安定
性に問題があり実用的でない欠点がある。
るイオン非感応ＦＥＴ１はイオン非感応膜としてパリレ
ン、テフロンなどの種々の有機高分子が使用されている
ために水中（被測定液中）で剥離が生じる等特性の安定
性に問題があり実用的でない欠点がある。
【０００４】
【本発明の目的】本発明は、上記の欠点を克服しイオン
非感応形ＩＳＦＥＴを用いて全固体化したイオンセンサ
を実現するのが目的である。
非感応形ＩＳＦＥＴを用いて全固体化したイオンセンサ
を実現するのが目的である。
【０００５】図２は本発明の一実施例を示す構造図で図
中３は半導体シリコン基体、４、４′は分離領域（Ｎ型
）、５、５′は島状領域（Ｐ型）、６、６′はチャンネ
ルストップ領域（Ｐ＋型）、７、７′はドレイン領域（
Ｎ型）、８、８′はソース領域（Ｎ型）、９、９′はゲ
ート部、Ｓｉｘは絶縁膜、Ｄ、Ｄ′はドレイン電極金属
、Ｓ、Ｓ′はソース電極金属、ＤＬＣはダイヤモンド状
炭素膜、ＩＬＣはイオン感応膜、Ｍは金属疑似電極であ
り、これらにより図１に示した回路構成で特性の揃った
二つのＩＳＦＥＴの一方のゲート膜をイオン感応膜ＩＬ
Ｃとし、他方のゲート膜にＤＬＣ膜を形成し、イオン非
感応ＦＥＴとし、上記二つのＦＥＴに隣接して金属疑似
電極Ｍを単一チップ上に構成する。
中３は半導体シリコン基体、４、４′は分離領域（Ｎ型
）、５、５′は島状領域（Ｐ型）、６、６′はチャンネ
ルストップ領域（Ｐ＋型）、７、７′はドレイン領域（
Ｎ型）、８、８′はソース領域（Ｎ型）、９、９′はゲ
ート部、Ｓｉｘは絶縁膜、Ｄ、Ｄ′はドレイン電極金属
、Ｓ、Ｓ′はソース電極金属、ＤＬＣはダイヤモンド状
炭素膜、ＩＬＣはイオン感応膜、Ｍは金属疑似電極であ
り、これらにより図１に示した回路構成で特性の揃った
二つのＩＳＦＥＴの一方のゲート膜をイオン感応膜ＩＬ
Ｃとし、他方のゲート膜にＤＬＣ膜を形成し、イオン非
感応ＦＥＴとし、上記二つのＦＥＴに隣接して金属疑似
電極Ｍを単一チップ上に構成する。
【０００６】このようにＤＬＣ膜を用いて内部液を有す
る基準電極を用いず、全固体形イオンセンサが制作でき
る。この構成で、ソースフォロアー回路で、ＤＬＣ膜は
イオンに感応しないのでＦＥＴ１のソース電位Ｖ１は一
定となり、他方、イオン感応ＦＥＴ２のソース電位Ｖ２
はイオン濃度に応じて変化する。従って、両者の差Ｖｏ
ｕｔはイオン濃度に応じて変化する。図３は上記のＦＥ
ＴのＰＨ応答を示している。イオン感応ＦＥＴはタンタ
ル酸化膜とし、イオン非感応ＦＥＴはＤＬＣ膜としそれ
ぞれのＰＨ応答を示した。タンタル酸化膜ＩＳＦＥＴは
５９ｍＶ／ＰＨの感度をもつが、ＤＬＣ膜の感度はゼロ
ｍＶ／ＰＨである。この差動回路構成での差動出力はタ
ンタル酸化膜ＩＳＦＥＴの５９ｍＶ／ＰＨを示した。こ
のセンサは内部液を持たない全部が固体形のセンサであ
り、画期的に小さいセンサとなる。
る基準電極を用いず、全固体形イオンセンサが制作でき
る。この構成で、ソースフォロアー回路で、ＤＬＣ膜は
イオンに感応しないのでＦＥＴ１のソース電位Ｖ１は一
定となり、他方、イオン感応ＦＥＴ２のソース電位Ｖ２
はイオン濃度に応じて変化する。従って、両者の差Ｖｏ
ｕｔはイオン濃度に応じて変化する。図３は上記のＦＥ
ＴのＰＨ応答を示している。イオン感応ＦＥＴはタンタ
ル酸化膜とし、イオン非感応ＦＥＴはＤＬＣ膜としそれ
ぞれのＰＨ応答を示した。タンタル酸化膜ＩＳＦＥＴは
５９ｍＶ／ＰＨの感度をもつが、ＤＬＣ膜の感度はゼロ
ｍＶ／ＰＨである。この差動回路構成での差動出力はタ
ンタル酸化膜ＩＳＦＥＴの５９ｍＶ／ＰＨを示した。こ
のセンサは内部液を持たない全部が固体形のセンサであ
り、画期的に小さいセンサとなる。
【０００７】図４は本発明の他の実施例構造図で、下地
材料１０として付着強度が大きくダイヤモンド成長に適
した材料（融点が高く、炭化物が生成しやすく炭素の拡
散係数が小さい材料）たとえば、タングステン、タンタ
ル、ニオブ、モリブデンなどの薄膜をイオン非感応ＦＥ
Ｔ側のゲート膜に付け、その後この膜の上にＤＬＣ膜を
成長させる構成とした例である。
材料１０として付着強度が大きくダイヤモンド成長に適
した材料（融点が高く、炭化物が生成しやすく炭素の拡
散係数が小さい材料）たとえば、タングステン、タンタ
ル、ニオブ、モリブデンなどの薄膜をイオン非感応ＦＥ
Ｔ側のゲート膜に付け、その後この膜の上にＤＬＣ膜を
成長させる構成とした例である。
【０００８】
【発明の効果】本発明により全固体形イオンセンサが実
現でき、内部液を有する基準電極を使用しないので、小
型化が容易でダイヤモンドのように耐久性があるので寿
命も半永久的なイオンセンサが実現できイオン計測の分
野で画期的なものでその効果大である。
現でき、内部液を有する基準電極を使用しないので、小
型化が容易でダイヤモンドのように耐久性があるので寿
命も半永久的なイオンセンサが実現できイオン計測の分
野で画期的なものでその効果大である。
【図１】従来技術の説明図（測定回路構成図）
【図２】
本発明の一実施例構造図
本発明の一実施例構造図
【図３】本発明センサの応答特性図
【図４】本発明の他の実施例構造図
ＦＥＴ１ イオン非感応形電界効果トランジスタ
ＦＥＴ２ イオン感応形電界効果トランジスタＤ
ＬＣ ダイヤモンド状薄膜ＩＬＣ
イオン感応膜
ＦＥＴ２ イオン感応形電界効果トランジスタＤ
ＬＣ ダイヤモンド状薄膜ＩＬＣ
イオン感応膜
Claims (1)
- 【請求項１】 似た特性を持つ二つのイオン感応形電
界効果形トランジスタ（以下ＩＳＦＥＴ）を用いて、差
動回路構成とするイオンセンサにおいて、一方のＦＥＴ
ゲート膜をイオン感応膜で構成し、他方のゲート膜をダ
イヤモンド状薄膜で構成し、上記の２つのＦＥＴを１つ
の半導体チップ上に疑似電極となるべき金属電極ととも
に構成したことを特徴とするイオンセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3105249A JPH04258756A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | イオンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3105249A JPH04258756A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | イオンセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258756A true JPH04258756A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=14402382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3105249A Pending JPH04258756A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | イオンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04258756A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656827A (en) * | 1995-05-30 | 1997-08-12 | Vanderbilt University | Chemical sensor utilizing a chemically sensitive electrode in combination with thin diamond layers |
| JP2008026168A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Horiba Ltd | Ｆｅｔセンサ |
| JP2011220803A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Mitsumi Electric Co Ltd | 電界効果トランジスタ素子を具備するバイオセンサ |
| CN103969314A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-08-06 | 中国农业科学院农业信息研究所 | 多参数离子传感器及其制备方法、多参数离子传感器芯片和监测系统 |
| CN104089570A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种压阻传感元件及其制备方法 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP3105249A patent/JPH04258756A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656827A (en) * | 1995-05-30 | 1997-08-12 | Vanderbilt University | Chemical sensor utilizing a chemically sensitive electrode in combination with thin diamond layers |
| JP2008026168A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Horiba Ltd | Ｆｅｔセンサ |
| JP2011220803A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Mitsumi Electric Co Ltd | 電界効果トランジスタ素子を具備するバイオセンサ |
| CN103969314A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-08-06 | 中国农业科学院农业信息研究所 | 多参数离子传感器及其制备方法、多参数离子传感器芯片和监测系统 |
| CN103969314B (zh) * | 2014-05-06 | 2017-02-15 | 中国农业科学院农业信息研究所 | 多参数离子传感器及其制备方法、多参数离子传感器芯片和监测系统 |
| CN104089570A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种压阻传感元件及其制备方法 |
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