JPH0548418B2 - - Google Patents
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- JPH0548418B2 JPH0548418B2 JP59209165A JP20916584A JPH0548418B2 JP H0548418 B2 JPH0548418 B2 JP H0548418B2 JP 59209165 A JP59209165 A JP 59209165A JP 20916584 A JP20916584 A JP 20916584A JP H0548418 B2 JPH0548418 B2 JP H0548418B2
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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
-
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体バイオセンサの製造方法に関
し、特に半導体電界効果型イオンセンサの表面に
酵素固定化膜が設けられてなる集積化された半導
体バイオセンサの製造方法に関するものである。
し、特に半導体電界効果型イオンセンサの表面に
酵素固定化膜が設けられてなる集積化された半導
体バイオセンサの製造方法に関するものである。
（従来技術）
従来、溶液中の特定の有機物の濃度を測定する
半導体バイオセンサの一種に半導体電界効果型イ
オンセンサ（Ｉon Ｓensitive Ｆield Ｅffect
Ｔransistor、以下ISFETと略す）の表面に酵
素を固定化した膜が設けられたものが知られてい
る（宮原裕二、塩川祥子、森泉豊栄、松岡英明、
軽部征夫、鈴木周一：「半導体技術を用いたバイ
オセンサ」、電子通信学会電子部品・材料研究会
資料CPM81−93、61（1981））。このISFETバイ
オセンサは、溶液中の特定の有機物が酵素固定化
膜中で酵素の触媒作用により分解された時に生ず
る膜中の水素イオン濃度の変化をISFETで検出
することにより、特定の有機物の濃度を測定する
ものである。この選択性をもつ酵素固定化膜の例
として、たとえば尿素検出用としてウレアーゼ固
定化膜、グルコース検出用としてグルコースオキ
シダーゼ固定化膜などが知られている。
半導体バイオセンサの一種に半導体電界効果型イ
オンセンサ（Ｉon Ｓensitive Ｆield Ｅffect
Ｔransistor、以下ISFETと略す）の表面に酵
素を固定化した膜が設けられたものが知られてい
る（宮原裕二、塩川祥子、森泉豊栄、松岡英明、
軽部征夫、鈴木周一：「半導体技術を用いたバイ
オセンサ」、電子通信学会電子部品・材料研究会
資料CPM81−93、61（1981））。このISFETバイ
オセンサは、溶液中の特定の有機物が酵素固定化
膜中で酵素の触媒作用により分解された時に生ず
る膜中の水素イオン濃度の変化をISFETで検出
することにより、特定の有機物の濃度を測定する
ものである。この選択性をもつ酵素固定化膜の例
として、たとえば尿素検出用としてウレアーゼ固
定化膜、グルコース検出用としてグルコースオキ
シダーゼ固定化膜などが知られている。
また、酵素固定化膜が設けられたISFETと設
けられていないISFETの出力の差を測定するこ
とにより、溶液の電位変化の影響を打し消すこと
ができ、プラチナな金などの金属電極を参照電極
に使用することが近年報告されている。（Y.
Hanazato and S.Shiono：Bioelectrode Vsing
Two Hydrogen Ion Sensitive Tran−sistors
and ａ Platinum wire Pseudo Reference
Electrode、Proc. of the International
Meeting on Chemical Sensors、P.513（1983）） （従来技術の問題点） しかしながら、従来知られている上記半導体バ
イオセンサは個々のISFETや金属製参照電極を
基板にはりつけて形成されており、ISFETの特
徴であるIC技術の適用による集積化や微小化の
利点が生かされないという欠点があつた。
けられていないISFETの出力の差を測定するこ
とにより、溶液の電位変化の影響を打し消すこと
ができ、プラチナな金などの金属電極を参照電極
に使用することが近年報告されている。（Y.
Hanazato and S.Shiono：Bioelectrode Vsing
Two Hydrogen Ion Sensitive Tran−sistors
and ａ Platinum wire Pseudo Reference
Electrode、Proc. of the International
Meeting on Chemical Sensors、P.513（1983）） （従来技術の問題点） しかしながら、従来知られている上記半導体バ
イオセンサは個々のISFETや金属製参照電極を
基板にはりつけて形成されており、ISFETの特
徴であるIC技術の適用による集積化や微小化の
利点が生かされないという欠点があつた。
（発明の目的）
本発明はこの様な従来の欠点を除去し、酵素固
定化膜が設けられたISFETと設けられていない
ISFETを同一チツプ上に容易に形成でき、集積
化された微小な半導体バイオセンサを製造できる
方法を提供することにある。
定化膜が設けられたISFETと設けられていない
ISFETを同一チツプ上に容易に形成でき、集積
化された微小な半導体バイオセンサを製造できる
方法を提供することにある。
（発明の構成）
本発明によれば、１つのチツプ上に２つの半導
体電界効果型イオンセンサが集積化され、そのう
ちの１つの半導体電界効果型イオンセンサの表面
に酵素固定化膜が設けられてなる半導体バイオセ
ンサ製造方法において、半導体電界効果型イオン
センサが形成された半導体ウエーハ上にフオトレ
ジストを塗布した後フオトリソグラフイー法によ
り酵素固定化膜が設けられる所定の半導体電界効
果型イオンセンサの表面のフオトレジストを除く
工程と、酵素と架橋剤を含む蛋白質溶液を塗布し
酵素固定化膜を形成する工程と、フオトレジスト
を溶かし所定の半導体電界効果型イオンセンサの
表面以外に存在する酵素固定化膜を除去する工程
とを備えたことを特徴とする半導体バイオセンサ
の製造方法が得られる。
体電界効果型イオンセンサが集積化され、そのう
ちの１つの半導体電界効果型イオンセンサの表面
に酵素固定化膜が設けられてなる半導体バイオセ
ンサ製造方法において、半導体電界効果型イオン
センサが形成された半導体ウエーハ上にフオトレ
ジストを塗布した後フオトリソグラフイー法によ
り酵素固定化膜が設けられる所定の半導体電界効
果型イオンセンサの表面のフオトレジストを除く
工程と、酵素と架橋剤を含む蛋白質溶液を塗布し
酵素固定化膜を形成する工程と、フオトレジスト
を溶かし所定の半導体電界効果型イオンセンサの
表面以外に存在する酵素固定化膜を除去する工程
とを備えたことを特徴とする半導体バイオセンサ
の製造方法が得られる。
（実施例）
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〜第４図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
主要工程における断面図である。同図はサフアイ
ア基板上に酵素固定化膜が設けられたISFETと
設けられていないISFETを形成する場合につい
て示している。なお、金属参照電極はサフアイア
基板の裏面に蒸着されている。第１図〜第４図に
おいて、１はサフアイア基板、２は高不純物濃度
ｎ形シリコン領域、３はｐ形シリコン領域、４は
酸化シリコン膜、５は窒化シリコン膜、６はアセ
トン可溶性のフオトレジスト膜、７は酵素固定化
膜８は金電極である。次に製造工程を順を追つて
説明する。サフアイア基板１表面の島状シリコン
層を用いてISFETを形成し、サフアイア基板１
裏面に金８を蒸着したウエーハの表面にアセトン
可溶性のフオトレジスト膜６（シツプレー社製
AZ1450J）をスピン塗布した（第１図）。次に、
フオトマスクを用い露光、現像により酵素固定化
膜が設けられるISFETの表面のフオトレジスト
膜を除去した（第２図）。その後、酵素と架橋剤
を含む蛋白質溶液の一例として尿素を検出するた
めに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100mg／dlウレアーゼ（ベーリンガー・マ
ンハイム社製、約50V／mg）溶液250μを加え、
0.75％グルタールアルデヒド水溶液500μと撹拌
混合した溶液をスピン塗布した（第３図）。また
別の例としてグルコースを検出するため、酵素と
してグルコースオキシダーゼを用いて酵素固定化
膜を作つた。この他同様の方法で種々の酵素固定
化膜を用いることが可能である。酵素固定化膜は
本実施例の場合5000Å以下の厚さで均一に形成で
きた窒化シリコン膜への密着性も良好であつた
が、さらに密着性を向上させるため酵素固定化膜
のスピン塗布の前にブライマー処理を行うことも
可能である。この後、ウエーハをアセトンに浸し
フオトレジストを溶かし、同時にフオトレジスト
上に塗布されていた酵素固定化膜を除去する。酵
素固定化膜中の酵素はアセトンにより失活しない
のでこの工程により所定のISFETの表面だけに
活性な酵素固定化膜を形成することができた（第
４図）。その後、ウエーハをスクライブすること
により第５図、第６図に示す半導体バイオセンサ
が完成する。第５図は平面図で第６図はセンサ部
の断面図である。チツプサイズは幅0.6mm、長さ
４mmで、微小なバイオセンサが得られた。
ンサの製造方法の一実施例を説明するための図で
主要工程における断面図である。同図はサフアイ
ア基板上に酵素固定化膜が設けられたISFETと
設けられていないISFETを形成する場合につい
て示している。なお、金属参照電極はサフアイア
基板の裏面に蒸着されている。第１図〜第４図に
おいて、１はサフアイア基板、２は高不純物濃度
ｎ形シリコン領域、３はｐ形シリコン領域、４は
酸化シリコン膜、５は窒化シリコン膜、６はアセ
トン可溶性のフオトレジスト膜、７は酵素固定化
膜８は金電極である。次に製造工程を順を追つて
説明する。サフアイア基板１表面の島状シリコン
層を用いてISFETを形成し、サフアイア基板１
裏面に金８を蒸着したウエーハの表面にアセトン
可溶性のフオトレジスト膜６（シツプレー社製
AZ1450J）をスピン塗布した（第１図）。次に、
フオトマスクを用い露光、現像により酵素固定化
膜が設けられるISFETの表面のフオトレジスト
膜を除去した（第２図）。その後、酵素と架橋剤
を含む蛋白質溶液の一例として尿素を検出するた
めに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100mg／dlウレアーゼ（ベーリンガー・マ
ンハイム社製、約50V／mg）溶液250μを加え、
0.75％グルタールアルデヒド水溶液500μと撹拌
混合した溶液をスピン塗布した（第３図）。また
別の例としてグルコースを検出するため、酵素と
してグルコースオキシダーゼを用いて酵素固定化
膜を作つた。この他同様の方法で種々の酵素固定
化膜を用いることが可能である。酵素固定化膜は
本実施例の場合5000Å以下の厚さで均一に形成で
きた窒化シリコン膜への密着性も良好であつた
が、さらに密着性を向上させるため酵素固定化膜
のスピン塗布の前にブライマー処理を行うことも
可能である。この後、ウエーハをアセトンに浸し
フオトレジストを溶かし、同時にフオトレジスト
上に塗布されていた酵素固定化膜を除去する。酵
素固定化膜中の酵素はアセトンにより失活しない
のでこの工程により所定のISFETの表面だけに
活性な酵素固定化膜を形成することができた（第
４図）。その後、ウエーハをスクライブすること
により第５図、第６図に示す半導体バイオセンサ
が完成する。第５図は平面図で第６図はセンサ部
の断面図である。チツプサイズは幅0.6mm、長さ
４mmで、微小なバイオセンサが得られた。
（発明の効果）
本発明によりIC製造技術が適用でき、大量生
産が可能で微小な集積化された半導体バイオセン
サが製造できた。
産が可能で微小な集積化された半導体バイオセン
サが製造できた。
本発明はサフアイア基板上に形成される
ISFETに限られず、一般の絶縁基板を用いたSOI
（Ｓilicon ｏｎ Ｓapphire）構造のISFETやパ
ルクSiを用いたISFETにも適用できることは明
らかである。
ISFETに限られず、一般の絶縁基板を用いたSOI
（Ｓilicon ｏｎ Ｓapphire）構造のISFETやパ
ルクSiを用いたISFETにも適用できることは明
らかである。
第１図〜第４図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
ある。第５図は本発明の方法で作製した半導体バ
イオセンサの平面図、また第６図は本発明の方法
で作製した半導体バイオセンサのセンサ部の断面
図である。第１図〜第６図において、１はサフア
イア基板、２は高不純物濃度ｎ形シリコン領域、
３はｐ形シリコン領域、４は酸化シリコン膜、５
は窒化シリコン膜、６はアセトン可溶性のフオト
レジスト膜、７は酵素固定化膜、８は金電極、９
はISFET、１０は電極である。
ンサの製造方法の一実施例を説明するための図で
ある。第５図は本発明の方法で作製した半導体バ
イオセンサの平面図、また第６図は本発明の方法
で作製した半導体バイオセンサのセンサ部の断面
図である。第１図〜第６図において、１はサフア
イア基板、２は高不純物濃度ｎ形シリコン領域、
３はｐ形シリコン領域、４は酸化シリコン膜、５
は窒化シリコン膜、６はアセトン可溶性のフオト
レジスト膜、７は酵素固定化膜、８は金電極、９
はISFET、１０は電極である。
Claims (1)
- １ １つのチツプ上に２つの半導体電界効果型イ
オンセンサが集積化され、そのうちの１つの半導
体電界効果型イオンセンサの表面に酵素固定化膜
が設けられてなる半導体バイオセンサの製造方法
において、半導体電界効果型イオンセンサが形成
された半導体ウエーハ上にフオトレジストを塗布
した後フオトリソグラフイー法により酵素固定化
膜が設けられる所定の半導体電界効果型イオンセ
ンサの表面のフオトレジストを除く工程と、酵素
と架橋剤を含む蛋白質溶液を塗布し酵素固定化膜
を形成する工程と、フオトレジストを溶かし所定
の半導体電界効果型イオンセンサの表面以外に存
在する酵素固定化膜を除去する工程とを備えたこ
とを特徴とする半導体バイオセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209165A JPS6188135A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 半導体バイオセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209165A JPS6188135A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 半導体バイオセンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188135A JPS6188135A (ja) | 1986-05-06 |
| JPH0548418B2 true JPH0548418B2 (ja) | 1993-07-21 |
Family
ID=16568400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209165A Granted JPS6188135A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 半導体バイオセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188135A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2225687B (en) * | 1988-10-04 | 1993-11-03 | Asahi Optical Co Ltd | Mode changing device for a still video camera |
| JPH02168153A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-06-28 | Nec Corp | 固定化酵素膜の形成方法 |
| JPH04173841A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-22 | Nec Corp | 機能性基を有する高分子膜の部分的形成方法 |
| JPH0816669B2 (ja) * | 1993-02-18 | 1996-02-21 | 日本電気株式会社 | グルコースセンサの製造方法 |
| US6733513B2 (en) | 1999-11-04 | 2004-05-11 | Advanced Bioprosthetic Surfaces, Ltd. | Balloon catheter having metal balloon and method of making same |
| US10172730B2 (en) | 1999-11-19 | 2019-01-08 | Vactronix Scientific, Llc | Stents with metallic covers and methods of making same |
| US6537310B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-03-25 | Advanced Bio Prosthetic Surfaces, Ltd. | Endoluminal implantable devices and method of making same |
| US8372139B2 (en) | 2001-02-14 | 2013-02-12 | Advanced Bio Prosthetic Surfaces, Ltd. | In vivo sensor and method of making same |
| KR100473361B1 (ko) * | 2001-10-17 | 2005-03-08 | 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 | 마이크로 칩 및 그 제조 방법 |
| AU2003270817B2 (en) | 2002-09-26 | 2009-09-17 | Vactronix Scientific, Llc | High strength vacuum deposited nitionol alloy films, medical thin film graft materials and method of making same |
| WO2009106101A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Interuniversitair Microelektronica Centrum | Cell-enzyme based biosensors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59209166A (ja) * | 1984-04-13 | 1984-11-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 印字装置 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP59209165A patent/JPS6188135A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59209166A (ja) * | 1984-04-13 | 1984-11-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 印字装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6188135A (ja) | 1986-05-06 |
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| Factor | ISFET-BASED BIOSENSOR ISFET Principle |
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