JPH0519948B2 - - Google Patents
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- JPH0519948B2 JPH0519948B2 JP60075758A JP7575885A JPH0519948B2 JP H0519948 B2 JPH0519948 B2 JP H0519948B2 JP 60075758 A JP60075758 A JP 60075758A JP 7575885 A JP7575885 A JP 7575885A JP H0519948 B2 JPH0519948 B2 JP H0519948B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は表面に酵素固定化膜が設けられた半導
体イオンセンサを集積化してなる半導体マルチバ
イオセンサに関する。
体イオンセンサを集積化してなる半導体マルチバ
イオセンサに関する。
イオン感受性電解効果型トランジスタ（Ion
Sensitive Field Effect TranSistor ISFEF）の
イオン感応膜表面に酵素固定化膜を形成したバイ
オセンサはシリコンIC製造技術をそのまま利用
して製造されるため、複数センサの集積化が可能
である。
Sensitive Field Effect TranSistor ISFEF）の
イオン感応膜表面に酵素固定化膜を形成したバイ
オセンサはシリコンIC製造技術をそのまま利用
して製造されるため、複数センサの集積化が可能
である。
本発明者らは、複数のISFEFのイオン感応膜
表面に異種の酵素固定化膜を形成する手段として
イオン感応部以外の部分をあらかじめ疎水性樹脂
で被覆した後、酵素含有液を滴下することにより
酵素膜を形成する方法を提案した（特願昭59−
208626号）。
表面に異種の酵素固定化膜を形成する手段として
イオン感応部以外の部分をあらかじめ疎水性樹脂
で被覆した後、酵素含有液を滴下することにより
酵素膜を形成する方法を提案した（特願昭59−
208626号）。
この方法によれば多種の酵素膜と短時間で形成
できるが微小な機械操作が必要であつた。さらに
本発明者らは、この欠点を克服する手段としてフ
オトリソグラフイーの手法を繰り返すことで複数
の酵素膜をパターニングする方法を提案した（特
願昭59−209166号）。この方法により通常のICプ
ロセスを用いたパターニングが可能になつたが、
膜の厚さが一定以上の場合についての適用性に問
題点が残されていた。
できるが微小な機械操作が必要であつた。さらに
本発明者らは、この欠点を克服する手段としてフ
オトリソグラフイーの手法を繰り返すことで複数
の酵素膜をパターニングする方法を提案した（特
願昭59−209166号）。この方法により通常のICプ
ロセスを用いたパターニングが可能になつたが、
膜の厚さが一定以上の場合についての適用性に問
題点が残されていた。
本発明の目的はこの様な従来の問題点を除去し
異なる酵素膜を異なるISFETのイオン感応部に
容易に形成できる大量生産に適した半導体マルチ
バイオセンサの製造方法を提供することにある。
異なる酵素膜を異なるISFETのイオン感応部に
容易に形成できる大量生産に適した半導体マルチ
バイオセンサの製造方法を提供することにある。
本発明は、複数の異なる酵素固定化膜を表面に
もつ半導体イオンセンサを集積する半導体マルチ
バイオセンサの製造方法において、半導体ウエハ
上に酵素および架橋剤を含む蛋白質溶液を塗布し
て酵素固定化膜を形成する工程と、所定のイオン
センサのイオン感応部に当たる部分の酵素固定化
膜上にフオトレジスト層を形成する工程と、蛋白
質分解酵素を用いてイオン感応部を除く領域にあ
る酵素膜を分解させる工程とを繰り返すことによ
り複数個の異なる酵素固定化膜を形成した後、フ
オトレジスト層を除去することを特徴とする半導
体マルチイオンセンサの製造方法である。
もつ半導体イオンセンサを集積する半導体マルチ
バイオセンサの製造方法において、半導体ウエハ
上に酵素および架橋剤を含む蛋白質溶液を塗布し
て酵素固定化膜を形成する工程と、所定のイオン
センサのイオン感応部に当たる部分の酵素固定化
膜上にフオトレジスト層を形成する工程と、蛋白
質分解酵素を用いてイオン感応部を除く領域にあ
る酵素膜を分解させる工程とを繰り返すことによ
り複数個の異なる酵素固定化膜を形成した後、フ
オトレジスト層を除去することを特徴とする半導
体マルチイオンセンサの製造方法である。
以下本発明の一実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図ａ〜ｆは本発明による半導体バイオセン
サの製造方法の一実施例を説明するための図で各
工程におけるセンサのイオン感応部分の断面図で
ある。同図はサフアイア基板上の２個のISFET
に異なる酵素膜を形成する場合について示してい
る。
サの製造方法の一実施例を説明するための図で各
工程におけるセンサのイオン感応部分の断面図で
ある。同図はサフアイア基板上の２個のISFET
に異なる酵素膜を形成する場合について示してい
る。
第１図ａ〜ｆにおいて、１はサフアイア基板、
２はISFETのイオン感応部、３は第１の酵素固
定化膜、４はフオトレジスト層、５は第２の酵素
固定化膜である。次に製造工程を順を追つて説明
する。サフアイア基板１の表面の島状シリコン層
イオン感応部２を用いてISFETを形成したウエ
ハの表面に、第１の酵素と架橋剤を含む蛋白質溶
液（第１の酵素固定膜３）をスピン塗布する（第
１図ａ）。たとえば尿素を検出する場合には、15
％牛血清アルブミンを含む0.2M，PH8.5のトリス
−塩酸緩衝液250μに同じ緩衝液で調製した100
mg／mlウレアーゼ（ベーリンガーマンハイム社
製）約50U／mg溶液250μを加え、これに0.75％
グルタルアルデヒド水溶液500μを加え混合し
た溶液を用いる。次に酵素固定膜３の表面にアセ
トン可溶性のフオトレジストたとえばシツプレー
社製AZ1450Jをスピン塗布する（フオトレジスト
層４ａ）（第１図ｂ）。フオトマスクを用いて露
光、現象により第１の酵素固定化膜３に設けられ
るISFETのイオン感応部２ａの表面以外の部分
のフオトレジスト膜４を除去する（第１図ｃ）。
このウエハを１mg／mlのトリプシン水溶液中に１
分間浸漬し、酵素固定化膜３を分解する（第１図
ｄ）。次に第２の酵素と架橋剤を含む蛋白質溶液
をスピン塗布する（第２の酸素固定化膜５）。た
とえばグルコースを検出する場合には15％牛血清
アルブミン液250μに50mg／mlグルコースオキ
シダーゼ（ベーリンガーマンハイム社製、約
250U／mg）溶液を加え、これに0.75％グルタル
アルデヒド水溶液500μを加えて混合した溶液
を用いる。この上にさらにアセトン可溶性のフオ
トレジストを塗布する（フオトレジスト層４ｂ）
（第１図ｅ）。フオトマスクを用いて露光、現像に
より第２の酵素固定化膜５に設けられるISFET
のイオン感応部２ｂの表面以外の部分のフオトレ
ジスト層４ｂを除去する（第１図ｆ）。ウエハを
１mg／mlのトリプシン水溶液中に浸漬し、第２の
酸素固定化膜５を分解する。この後１mg／mlのト
リプシンインヒビター水溶液中に浸漬し、蛋白質
分解反応を停止させた後、アセトンに浸漬しフオ
トレジスト層４を溶解させる（第１図ｈ）。ウエ
ハを切断し、個々のセンサをとり出す（第１図
ｉ）。
２はISFETのイオン感応部、３は第１の酵素固
定化膜、４はフオトレジスト層、５は第２の酵素
固定化膜である。次に製造工程を順を追つて説明
する。サフアイア基板１の表面の島状シリコン層
イオン感応部２を用いてISFETを形成したウエ
ハの表面に、第１の酵素と架橋剤を含む蛋白質溶
液（第１の酵素固定膜３）をスピン塗布する（第
１図ａ）。たとえば尿素を検出する場合には、15
％牛血清アルブミンを含む0.2M，PH8.5のトリス
−塩酸緩衝液250μに同じ緩衝液で調製した100
mg／mlウレアーゼ（ベーリンガーマンハイム社
製）約50U／mg溶液250μを加え、これに0.75％
グルタルアルデヒド水溶液500μを加え混合し
た溶液を用いる。次に酵素固定膜３の表面にアセ
トン可溶性のフオトレジストたとえばシツプレー
社製AZ1450Jをスピン塗布する（フオトレジスト
層４ａ）（第１図ｂ）。フオトマスクを用いて露
光、現象により第１の酵素固定化膜３に設けられ
るISFETのイオン感応部２ａの表面以外の部分
のフオトレジスト膜４を除去する（第１図ｃ）。
このウエハを１mg／mlのトリプシン水溶液中に１
分間浸漬し、酵素固定化膜３を分解する（第１図
ｄ）。次に第２の酵素と架橋剤を含む蛋白質溶液
をスピン塗布する（第２の酸素固定化膜５）。た
とえばグルコースを検出する場合には15％牛血清
アルブミン液250μに50mg／mlグルコースオキ
シダーゼ（ベーリンガーマンハイム社製、約
250U／mg）溶液を加え、これに0.75％グルタル
アルデヒド水溶液500μを加えて混合した溶液
を用いる。この上にさらにアセトン可溶性のフオ
トレジストを塗布する（フオトレジスト層４ｂ）
（第１図ｅ）。フオトマスクを用いて露光、現像に
より第２の酵素固定化膜５に設けられるISFET
のイオン感応部２ｂの表面以外の部分のフオトレ
ジスト層４ｂを除去する（第１図ｆ）。ウエハを
１mg／mlのトリプシン水溶液中に浸漬し、第２の
酸素固定化膜５を分解する。この後１mg／mlのト
リプシンインヒビター水溶液中に浸漬し、蛋白質
分解反応を停止させた後、アセトンに浸漬しフオ
トレジスト層４を溶解させる（第１図ｈ）。ウエ
ハを切断し、個々のセンサをとり出す（第１図
ｉ）。
この方法で得られる酵素固定化膜の厚さはスピ
ン塗布するときの蛋白質濃度、回転速度時間によ
り容易に制御することができる。実施例では
3000rpm、10秒間のスピン塗布により5000Å以下
の厚さの均一な酵素固定化膜を得ることが可能で
あつた。
ン塗布するときの蛋白質濃度、回転速度時間によ
り容易に制御することができる。実施例では
3000rpm、10秒間のスピン塗布により5000Å以下
の厚さの均一な酵素固定化膜を得ることが可能で
あつた。
また、この場合には、酵素膜のイオン感応膜へ
の密着性は良好であつたがさらに密着性を良くす
るためにあらかじめプライマー処理を行なうこと
も可能である。
の密着性は良好であつたがさらに密着性を良くす
るためにあらかじめプライマー処理を行なうこと
も可能である。
本明によれば、IC製造技術を用いて大量生産
が可能となり微小なマルチバイオセンサを得るこ
とができる。
が可能となり微小なマルチバイオセンサを得るこ
とができる。
本発明の工程を繰り返すことにより３種類以上
の酵素固定化膜がそれぞれ表面に形成された
ISFETを同じチツプ上に設けることも可能であ
ることは明らかである。また、ISFETに限られ
ず微小なアンベロメトリー電極を用いたバイオセ
ンサにもこの方法による酵素のパターニングが可
能であることも明らかである。
の酵素固定化膜がそれぞれ表面に形成された
ISFETを同じチツプ上に設けることも可能であ
ることは明らかである。また、ISFETに限られ
ず微小なアンベロメトリー電極を用いたバイオセ
ンサにもこの方法による酵素のパターニングが可
能であることも明らかである。
第１図ａ〜ｉは本発明による半導体バイオセン
サの製造方法の一実施例を説明するための図で、
各工程におけるイオンセンサのイオン感応部の断
面図である。 １……サフアイア基板、２（２ａ，２ｂ）……
イオンセンサのイオン感応部、３……第１の酵素
固定化膜、４ａ，４ｂ……フオトレジスト層、５
……第２の酵素固定化膜。
サの製造方法の一実施例を説明するための図で、
各工程におけるイオンセンサのイオン感応部の断
面図である。 １……サフアイア基板、２（２ａ，２ｂ）……
イオンセンサのイオン感応部、３……第１の酵素
固定化膜、４ａ，４ｂ……フオトレジスト層、５
……第２の酵素固定化膜。
Claims (1)
- １ 複数の異なる酵素固定化膜を表面にもつ半導
体イオンセンサを集積する半導体マルチバイオセ
ンサの製造方法において、半導体ウエハ上に酵素
及び架橋剤を含む蛋白質溶液を塗布して酵素固定
化膜を形成する工程と、所定のイオンセンサのイ
オン感応部に当たる部分の酵素固定化膜上にフオ
トレジスト層を形成する工程と、蛋白質分解酵素
を用いてイオン感応部を除く領域にある酵素膜を
分解させる工程とを繰り返すことにより複数個の
異なる酵素固定化膜を形成した後、フオトレジス
ト層を除去することを特徴とする半導体マルチイ
オンセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075758A JPS61234349A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 半導体マルチバイオセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075758A JPS61234349A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 半導体マルチバイオセンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61234349A JPS61234349A (ja) | 1986-10-18 |
| JPH0519948B2 true JPH0519948B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=13585451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60075758A Granted JPS61234349A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 半導体マルチバイオセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61234349A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5063081A (en) * | 1988-11-14 | 1991-11-05 | I-Stat Corporation | Method of manufacturing a plurality of uniform microfabricated sensing devices having an immobilized ligand receptor |
| US6306594B1 (en) | 1988-11-14 | 2001-10-23 | I-Stat Corporation | Methods for microdispensing patterened layers |
| US5212050A (en) * | 1988-11-14 | 1993-05-18 | Mier Randall M | Method of forming a permselective layer |
| US5200051A (en) * | 1988-11-14 | 1993-04-06 | I-Stat Corporation | Wholly microfabricated biosensors and process for the manufacture and use thereof |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP60075758A patent/JPS61234349A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61234349A (ja) | 1986-10-18 |
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