JPH0656377B2 - イオン検出器 - Google Patents
イオン検出器Info
- Publication number
- JPH0656377B2 JPH0656377B2 JP61047118A JP4711886A JPH0656377B2 JP H0656377 B2 JPH0656377 B2 JP H0656377B2 JP 61047118 A JP61047118 A JP 61047118A JP 4711886 A JP4711886 A JP 4711886A JP H0656377 B2 JPH0656377 B2 JP H0656377B2
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- JP
- Japan
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- ion
- source region
- drain region
- insulating film
- region
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明はイオン検出器に関し、さらに詳細にいえば、
電界効果トランジスタ型の構成を有するイオン検出器に
関する。
電界効果トランジスタ型の構成を有するイオン検出器に
関する。
＜従来の技術＞ 従来からイオン検出器として電界効果トランジスタ型の
構成を有するもの（以下ＩＳＦＥＴと略称する）が提供
されている。
構成を有するもの（以下ＩＳＦＥＴと略称する）が提供
されている。
第７図から第10図は従来のＩＳＦＥＴの構成を示す概略
図であり、ｐ形基板(11)の表面所定位置に、一部のみが
互に近接するｎ形領域を拡散法等により形成してそれぞ
れソース領域(12)、ドレイン領域(13)としているととも
に、所定位置に上記ソース領域(12)、ドレイン領域(13)
と接続されるソース電極(14)、ドレイン電極(15)を形成
し、さらに全表面を蔽う絶縁膜(16)の上に、上記近接位
置と対応させてイオン感応部(17)を形成し、イオン感応
部(17)を除く全表面を合成樹脂(18)により被覆してい
る。
図であり、ｐ形基板(11)の表面所定位置に、一部のみが
互に近接するｎ形領域を拡散法等により形成してそれぞ
れソース領域(12)、ドレイン領域(13)としているととも
に、所定位置に上記ソース領域(12)、ドレイン領域(13)
と接続されるソース電極(14)、ドレイン電極(15)を形成
し、さらに全表面を蔽う絶縁膜(16)の上に、上記近接位
置と対応させてイオン感応部(17)を形成し、イオン感応
部(17)を除く全表面を合成樹脂(18)により被覆してい
る。
そして、上記イオン感応部(17)としては、検出すべきイ
オンの種類に対応させて適宜選択される。例えば、Ｈ＋
イオンに対してはＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ｔａ2Ｏ5等が、
ナトリウムイオンに対してはアルミノシリケートガラ
ス、ボロシリケートガラス等が、カリウムイオンに対し
てはバリノマイシン等がそれぞれ選択される。
オンの種類に対応させて適宜選択される。例えば、Ｈ＋
イオンに対してはＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ｔａ2Ｏ5等が、
ナトリウムイオンに対してはアルミノシリケートガラ
ス、ボロシリケートガラス等が、カリウムイオンに対し
てはバリノマイシン等がそれぞれ選択される。
以上の構成のＩＳＦＥＴであれば、イオン感応部(17)が
測定溶液に浸された場合に、イオン濃度に対応してゲー
ト電位が変化し、ソース−ドレイン間のチャネルが変化
するので、このチャネル変化に対応して変化するソース
−ドレイン間の電流値を測定することにより、測定溶液
中のイオン濃度を測定することができる。
測定溶液に浸された場合に、イオン濃度に対応してゲー
ト電位が変化し、ソース−ドレイン間のチャネルが変化
するので、このチャネル変化に対応して変化するソース
−ドレイン間の電流値を測定することにより、測定溶液
中のイオン濃度を測定することができる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記の構成のＩＳＦＥＴにおいては、絶縁膜(16)として
ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4等が一般的に使用されているので、
Ｈ＋イオン濃度、即ち溶液のｐＨ値に対しては上記絶縁
膜(16)がイオン感応部として作用し、測定しようとする
イオンの種類に対応させて形成したイオン感応部(17)に
よりチャネルが形成される他、上記絶縁膜(16)によって
もチャネルが形成され、正確なイオン濃度の測定を行な
うことができないという問題がある。
ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4等が一般的に使用されているので、
Ｈ＋イオン濃度、即ち溶液のｐＨ値に対しては上記絶縁
膜(16)がイオン感応部として作用し、測定しようとする
イオンの種類に対応させて形成したイオン感応部(17)に
よりチャネルが形成される他、上記絶縁膜(16)によって
もチャネルが形成され、正確なイオン濃度の測定を行な
うことができないという問題がある。
このような問題を軽減する目的で、イオン感応部(17)に
対応する位置におけるソース領域とドレイン領域との間
隔を小さくし、他の位置におけるソース領域とドレイン
領域との間隔を大きくして、絶縁膜(16)により形成され
るチャネルの影響を小さくすることが考えられるが、実
際にはＩＳＦＥＴが非常に小型であるから、ソース領域
とドレイン領域との間隔を大きくすることには限界があ
り、しかも樹脂封止位置にもばらつきがあるので、ＩＳ
ＦＥＴ間におけるばらつきが無視できないものになると
いう問題がある。
対応する位置におけるソース領域とドレイン領域との間
隔を小さくし、他の位置におけるソース領域とドレイン
領域との間隔を大きくして、絶縁膜(16)により形成され
るチャネルの影響を小さくすることが考えられるが、実
際にはＩＳＦＥＴが非常に小型であるから、ソース領域
とドレイン領域との間隔を大きくすることには限界があ
り、しかも樹脂封止位置にもばらつきがあるので、ＩＳ
ＦＥＴ間におけるばらつきが無視できないものになると
いう問題がある。
具体的にいえば、Ｈ＋イオンを検出するためのＩＳＦＥ
Ｔであれば、Ｈ＋イオン濃度が同一であっても、ＩＳＦ
ＥＴ毎に検出電流が異なるという問題があり、ナトリウ
ムイオン、カリウムイオン等を検出するためのＩＳＦＥ
Ｔであれば、Ｈ＋イオン濃度に対応する電流が誤差電流
となり、測定精度を高めることができないという問題が
ある。
Ｔであれば、Ｈ＋イオン濃度が同一であっても、ＩＳＦ
ＥＴ毎に検出電流が異なるという問題があり、ナトリウ
ムイオン、カリウムイオン等を検出するためのＩＳＦＥ
Ｔであれば、Ｈ＋イオン濃度に対応する電流が誤差電流
となり、測定精度を高めることができないという問題が
ある。
＜発明の目的＞ この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
イオン感応部以外の部分に起因するばらつき、誤差等を
解消して、正確に所定の種類のイオン濃度のみを測定す
ることができるイオン検出器を提供することを目的とし
ている。
イオン感応部以外の部分に起因するばらつき、誤差等を
解消して、正確に所定の種類のイオン濃度のみを測定す
ることができるイオン検出器を提供することを目的とし
ている。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための、この発明のイオン検出器
は、ソース領域とドレイン領域との一部のみを互に近接
させ、ソース領域からドレイン領域にわたって絶縁膜で
被覆しているとともに、上記近接位置に対応させて絶縁
膜の上にイオン感応部を形成し、さらに上記近接位置を
除くほぼ全範囲に対応させて導電層を形成し、導電層を
ソース領域と接続したものである。
は、ソース領域とドレイン領域との一部のみを互に近接
させ、ソース領域からドレイン領域にわたって絶縁膜で
被覆しているとともに、上記近接位置に対応させて絶縁
膜の上にイオン感応部を形成し、さらに上記近接位置を
除くほぼ全範囲に対応させて導電層を形成し、導電層を
ソース領域と接続したものである。
＜作用＞ 以上の構成のイオン検出器であれば、イオン感応部が検
出しようとする対象イオンと感応し、絶縁膜がＨ＋イオ
ンと感応することになるが、イオン感応部に対応するチ
ャネルがソース領域とドレイン領域との間に形成され、
絶縁膜のうち、上記イオン感応部を除く部分にソース電
極と接続された状態で形成された導電層によりチャネル
の形成を防止し、ソース電極とドレイン電極とを通して
対象イオンの濃度に対応する信号を取出すことができ
る。
出しようとする対象イオンと感応し、絶縁膜がＨ＋イオ
ンと感応することになるが、イオン感応部に対応するチ
ャネルがソース領域とドレイン領域との間に形成され、
絶縁膜のうち、上記イオン感応部を除く部分にソース電
極と接続された状態で形成された導電層によりチャネル
の形成を防止し、ソース電極とドレイン電極とを通して
対象イオンの濃度に対応する信号を取出すことができ
る。
＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第１図はこの発明のイオン検出装置の一実施例を示す概
略平面図であり、ｐ形半導体からなる基板(1)の所定位
置に、互に逆方向に折れ曲った形状のｎ形拡散層を形成
してソース領域(2)、およびドレイン領域(3)とし、ソー
ス領域(2)、およびドレイン領域(3)の最も近接する位置
に対させてイオン感応部(4)を形成しているとともに、
イオン感応部(4)を形成した部分を除いて上記ソース領
域(2)とドレイン領域(3)との間に対応させて導電膜(5)
を形成している。
略平面図であり、ｐ形半導体からなる基板(1)の所定位
置に、互に逆方向に折れ曲った形状のｎ形拡散層を形成
してソース領域(2)、およびドレイン領域(3)とし、ソー
ス領域(2)、およびドレイン領域(3)の最も近接する位置
に対させてイオン感応部(4)を形成しているとともに、
イオン感応部(4)を形成した部分を除いて上記ソース領
域(2)とドレイン領域(3)との間に対応させて導電膜(5)
を形成している。
第２図から第４図を参照しながらさらに詳細に説明す
る。
る。
第２図において、基板(1)の表面に互に近接させてソー
ス領域(2)とドレイン領域(3)が形成されており、しかも
上記基板(1)、ソース領域(2)、およびドレイン領域(3)
の外表面にＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4等からなる絶縁膜(6)が形
成されている。そして、絶縁膜(6)の上面に、上記ソー
ス領域(2)とドレイン領域(3)との最近接位置間に対応さ
せてイオン感応部(4)を形成している。
ス領域(2)とドレイン領域(3)が形成されており、しかも
上記基板(1)、ソース領域(2)、およびドレイン領域(3)
の外表面にＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4等からなる絶縁膜(6)が形
成されている。そして、絶縁膜(6)の上面に、上記ソー
ス領域(2)とドレイン領域(3)との最近接位置間に対応さ
せてイオン感応部(4)を形成している。
したがって、上記ソース領域(2)とドレイン領域(3)との
最近接位置間に、イオン濃度に対応するチャネル(7)が
形成される。
最近接位置間に、イオン濃度に対応するチャネル(7)が
形成される。
第３図において、上記基板(1)の表面所定位置に、互に
かなり大きい距離離隔させてソース領域(2)とドレイン
領域(3)とを形成し、外表面に絶縁膜(6)を形成し、さら
に絶縁膜(6)の表面に、上記ソース領域(2)とドレイン領
域(3)との間に対応させて金属、ポリシリコン等からな
る導電膜(5)を形成し、さらに導電膜(5)を蔽うように絶
縁膜(8)を形成している。
かなり大きい距離離隔させてソース領域(2)とドレイン
領域(3)とを形成し、外表面に絶縁膜(6)を形成し、さら
に絶縁膜(6)の表面に、上記ソース領域(2)とドレイン領
域(3)との間に対応させて金属、ポリシリコン等からな
る導電膜(5)を形成し、さらに導電膜(5)を蔽うように絶
縁膜(8)を形成している。
第４図において、上記基板(1)の表面所定位置に、第３
図と等しい距離離隔させてソース領域(2)とドレイン領
域(3)とを形成し、外表面に絶縁膜(6)を形成し、さらに
絶縁膜(6)の所定位置を貫通させて、端子金属の一方が
上記各領域と接触し、他方が外部に露出したソース電極
(9)、およびドレイン電極(10)を形成し、さらに上記導
電膜(5)の所定位置を上記ソース電極(9)に接触させてい
る。
図と等しい距離離隔させてソース領域(2)とドレイン領
域(3)とを形成し、外表面に絶縁膜(6)を形成し、さらに
絶縁膜(6)の所定位置を貫通させて、端子金属の一方が
上記各領域と接触し、他方が外部に露出したソース電極
(9)、およびドレイン電極(10)を形成し、さらに上記導
電膜(5)の所定位置を上記ソース電極(9)に接触させてい
る。
したがって、絶縁膜(8)がＨ＋イオンと感応しても、上
記導電膜(5)がシールドとして作用し、上記ソース領域
(2)とドレイン領域(3)との間にチャネルが形成されるこ
とを確実に防止することができる。
記導電膜(5)がシールドとして作用し、上記ソース領域
(2)とドレイン領域(3)との間にチャネルが形成されるこ
とを確実に防止することができる。
尚、上記ソース領域(2)、およびドレイン領域(3)の形成
方法としては、例えば拡散法が使用可能であり、上記導
電膜(5)の形成方法としては、例えば真空蒸着法、ＣＶ
Ｄ法等が使用可能である。したがって、上記イオン感応
部(4)と、ソース領域(2)、ドレイン領域(3)、導電膜(5)
等との相対位置精度を高めることができる（具体的に
は、フォトリソグラフィによりμｍオーダーの精度を達
成することができる）。
方法としては、例えば拡散法が使用可能であり、上記導
電膜(5)の形成方法としては、例えば真空蒸着法、ＣＶ
Ｄ法等が使用可能である。したがって、上記イオン感応
部(4)と、ソース領域(2)、ドレイン領域(3)、導電膜(5)
等との相対位置精度を高めることができる（具体的に
は、フォトリソグラフィによりμｍオーダーの精度を達
成することができる）。
また、導電膜(5)として金属を使用した場合には、熱膨
脹係数が異なるので絶縁膜にクラックが発生するおそれ
があるが、ポリシリコンを使用した場合には、熱膨脹係
数がほぼ等しいのでクラックが発生するおそれがなく、
しかも接着密度が大きいのであるから、ポリシリコンを
使用することが好ましい。
脹係数が異なるので絶縁膜にクラックが発生するおそれ
があるが、ポリシリコンを使用した場合には、熱膨脹係
数がほぼ等しいのでクラックが発生するおそれがなく、
しかも接着密度が大きいのであるから、ポリシリコンを
使用することが好ましい。
第５図は以上の構成のイオン検出器を使用して溶液中の
イオン濃度を測定する場合の構成図であり、Ａｇ／Ａｇ
Ｃｌ電極からなる比較電極（Ｂ）と、上記の構成のイオ
ン検出器（Ａ）とを測定溶液(11)の中に浸漬している。
そして、上記比較電極（Ｂ）とアースとの間に直流電源
(12)を接続し、上記イオン検出器（Ａ）のソース電極
(9)をアースと接続しているとともに、ソース電極(9)と
ドレイン電極(10)との間に直流電源(13)と電流計(14)と
を直列接続している。
イオン濃度を測定する場合の構成図であり、Ａｇ／Ａｇ
Ｃｌ電極からなる比較電極（Ｂ）と、上記の構成のイオ
ン検出器（Ａ）とを測定溶液(11)の中に浸漬している。
そして、上記比較電極（Ｂ）とアースとの間に直流電源
(12)を接続し、上記イオン検出器（Ａ）のソース電極
(9)をアースと接続しているとともに、ソース電極(9)と
ドレイン電極(10)との間に直流電源(13)と電流計(14)と
を直列接続している。
したがって、比較電極（Ｂ）により測定溶液(11)の電位
を一定に保持し、この状態においてソース電極(9)とド
レイン電極(10)との間に所定の電圧を印加すればよく、
イオン感応部(4)が測定溶液(11)のイオンと感応して電
位が変化する。そして、その電位はイオン濃度に対応し
て変化するのであるから、イオン濃度に対応して、ソー
ス領域(2)とドレイン領域(3)との間に形成されるチャネ
ルが形成され、結果的にソース−ドレイン間電流がイオ
ン濃度に対応して変化するので、上記電流計(14)により
検出された電流値に基いて測定溶液(11)の中のイオン濃
度を検出することができる。
を一定に保持し、この状態においてソース電極(9)とド
レイン電極(10)との間に所定の電圧を印加すればよく、
イオン感応部(4)が測定溶液(11)のイオンと感応して電
位が変化する。そして、その電位はイオン濃度に対応し
て変化するのであるから、イオン濃度に対応して、ソー
ス領域(2)とドレイン領域(3)との間に形成されるチャネ
ルが形成され、結果的にソース−ドレイン間電流がイオ
ン濃度に対応して変化するので、上記電流計(14)により
検出された電流値に基いて測定溶液(11)の中のイオン濃
度を検出することができる。
上記実施例においては、導電層が形成されていない範囲
が少し残存しているが、イオン濃度検出精度を高く保持
することができた。
が少し残存しているが、イオン濃度検出精度を高く保持
することができた。
尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えばソース領域(2)とドレイン領域(3)との形状
を、一方が矩形に形成され、他方が矩形部の中において
一直線状に延びる形に形成された形状とし、最近接位置
に対応させてイオン感応部(4)を形成する構成とするこ
と（第６図参照）が可能である他、イオン感応部を除く
全範囲に対応させて導電層を形成することが可能であ
り、その他この発明の要旨を変更しない範囲内におい
て、種々の設計変更を施すことが可能である。
く、例えばソース領域(2)とドレイン領域(3)との形状
を、一方が矩形に形成され、他方が矩形部の中において
一直線状に延びる形に形成された形状とし、最近接位置
に対応させてイオン感応部(4)を形成する構成とするこ
と（第６図参照）が可能である他、イオン感応部を除く
全範囲に対応させて導電層を形成することが可能であ
り、その他この発明の要旨を変更しない範囲内におい
て、種々の設計変更を施すことが可能である。
＜発明の効果＞ 以上のようにこの発明は、必要な部分のみにチャネルが
形成され、他の部分にチャネルが形成されることを確実
に防止して、素子間の検出電流のばらつきを解消すると
ともに、他の種類のイオン等に起因する誤動作電流の発
生を防止し、イオン濃度の測定精度を高めることができ
るという特有の効果を奏する。
形成され、他の部分にチャネルが形成されることを確実
に防止して、素子間の検出電流のばらつきを解消すると
ともに、他の種類のイオン等に起因する誤動作電流の発
生を防止し、イオン濃度の測定精度を高めることができ
るという特有の効果を奏する。
第１図はこの発明のイオン検出装置の一実施例を示す概
略平面図、 第２図は第１図のII−II線断面図であって、イオン感応
部の構成を示す図、 第３図は第１図のIII−III線断面図であって、導電膜の
全面が絶縁膜で覆われた部分の構成を示す図、 第４図は第１図のIV−IV線断面図であって、ソース領
域、ドレイン領域からの電極引き出し部の構成を示す
図、 第５図はイオン濃度を測定する装置の構成を示す図、 第６図は他の実施例を示す概略図、 第７図は従来例を示す概略平面図、 第８図は第７図のVIII−VIII線断面図であって、イオン
感応部の構成を示す図、 第９図は第７図のIX−IX線断面図であって、イオン感応
部が形成されていない部分の構成を示す図、 第10図は一部切欠斜視図。 (1)……基板、(2)……ソース領域、 (3)……ドレイン領域、(4)……イオン感応部、 (5)……導電膜、(6)(8)……絶縁膜
略平面図、 第２図は第１図のII−II線断面図であって、イオン感応
部の構成を示す図、 第３図は第１図のIII−III線断面図であって、導電膜の
全面が絶縁膜で覆われた部分の構成を示す図、 第４図は第１図のIV−IV線断面図であって、ソース領
域、ドレイン領域からの電極引き出し部の構成を示す
図、 第５図はイオン濃度を測定する装置の構成を示す図、 第６図は他の実施例を示す概略図、 第７図は従来例を示す概略平面図、 第８図は第７図のVIII−VIII線断面図であって、イオン
感応部の構成を示す図、 第９図は第７図のIX−IX線断面図であって、イオン感応
部が形成されていない部分の構成を示す図、 第10図は一部切欠斜視図。 (1)……基板、(2)……ソース領域、 (3)……ドレイン領域、(4)……イオン感応部、 (5)……導電膜、(6)(8)……絶縁膜
Claims (1)
- 【請求項１】ソース領域とドレイン領域との一部のみを
互に近接させ、ソース領域からドレイン領域にわたって
絶縁膜で被覆しているとともに、上記近接位置に対応さ
せて絶縁膜の上にイオン感応部を形成し、さらに上記近
接位置を除くほぼ全範囲に対応させて導電層を形成し、
導電層をソース領域と接続していることを特徴とするイ
オン検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61047118A JPH0656377B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | イオン検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61047118A JPH0656377B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | イオン検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62203054A JPS62203054A (ja) | 1987-09-07 |
| JPH0656377B2 true JPH0656377B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=12766247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61047118A Expired - Lifetime JPH0656377B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | イオン検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656377B2 (ja) |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP61047118A patent/JPH0656377B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62203054A (ja) | 1987-09-07 |
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