JPH07128278A - Ion detecting device - Google Patents

Ion detecting device

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JPH07128278A
JPH07128278A JP5151876A JP15187693A JPH07128278A JP H07128278 A JPH07128278 A JP H07128278A JP 5151876 A JP5151876 A JP 5151876A JP 15187693 A JP15187693 A JP 15187693A JP H07128278 A JPH07128278 A JP H07128278A
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JP
Japan
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ion
electrode
gate film
repellent member
water repellent
Prior art date
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Pending
Application number
JP5151876A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihisa Suzuki
昭央 鈴木
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To regularly perform a comparatively precise measurement related to various ion concentrations and change thereof in a solution to be inspected by arranging a water repellent member around a sensor part and a comparing electrode, and arranging a hydrophilic member adjacent thereto. CONSTITUTION:This detecting device has a basically constituted FET, and an n-type source electrode 12 and a drain electrode 14 formed in a p-type silicon base 10 by thermal diffusing method. An ion sensitive gate film 20 (sensor part) is set in the gate part nipped by the electrodes 12, 14. The part other than the gate film 20 is covered with a hydrophilic member 22 such as SiO2 or SiNx. The circumference of the gate film 20 and a wiring 24 is further covered with a water repellent member 26. Thus, a solution to be inspected remaining in the comparing electrode 28 and the gate film 20 is repelled by the water repellent member arranged around them, and moved on the hydrophilic member 22 side. The unnecessary washed away of KC1 from the comparing electrode 28 by the remaining solution is suppressed, and the life of the device can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体中の各種のイオン
に感応して、被検液中のイオンの濃度やその変化の状態
を検出するイオン検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion detecting device which is sensitive to various ions in a liquid and detects the concentration of ions in a test liquid and the state of its change.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、溶液中のイオン濃度やその変化の
状態を検知する場合、KClとAg/AgCl電極で構
成された比較電極と、比較的薄いガラス膜の特性を利用
したガラス電極、あるいはイオン感応膜をゲート膜とす
る電解効果トランジスタのゲート部等のセンサ部との間
の電位差や電位差の変化の状態を電圧や電流、あるいは
それらの変化として検出していた。ここでは、その一例
として電解効果トランジスタを基本構成とするpH検出
装置の従来例について、図3を用いて簡単に説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, when detecting the ion concentration in a solution or the state of its change, a reference electrode composed of KCl and Ag / AgCl electrodes, a glass electrode utilizing the characteristics of a relatively thin glass film, or The potential difference between the gate of the field effect transistor having the ion sensitive film as the gate film and the sensor unit such as the sensor unit is detected as voltage or current, or a change thereof. Here, as an example thereof, a conventional example of a pH detecting device having a field effect transistor as a basic configuration will be briefly described with reference to FIG.

【0003】pH検出装置のセンサ部は半導体技術を用
いて製作される電解効果トランジスタ部を有し、イオン
感応性ゲート膜52、ソース電極54、ドレイン電極5
6、シリコン基板57及び絶縁膜58等により構成され
る。比較電極50はセンサ部に近接して設けられ、例え
ば電解効果トランジスタ自体が設置されているポリイミ
ド樹脂上に設置される。SiNxから成るイオン感応性
ゲート膜52及び比較電極50が水素イオンを含む被検
液60に接すると、被検液60のpH値に対応し、イオ
ン感応性ゲート膜52と被検液60の間に界面電位が生
じる。比較電極50は、この界面電位をゲート電圧とし
てpH検出装置のソース電極54とドレイン電極56の
間のゲート部55に印加する働きをする。界面電位は被
検液60のpH値によって決まるので、イオン感応性ゲ
ート膜52の下方にSiO2 から成る絶縁膜58を介し
て設置されるソース電極54とドレイン電極56との間
に適当な電圧を印加しておけば、電解効果トランジスタ
から被検液60のpH値に対応した電流や電圧が出力さ
れる。
The sensor portion of the pH detecting device has a field effect transistor portion manufactured by using semiconductor technology, and has an ion sensitive gate film 52, a source electrode 54, and a drain electrode 5.
6, a silicon substrate 57, an insulating film 58 and the like. The reference electrode 50 is provided in the vicinity of the sensor portion, and is installed on, for example, the polyimide resin on which the field effect transistor itself is installed. When the ion-sensitive gate film 52 made of SiNx and the reference electrode 50 come into contact with the test liquid 60 containing hydrogen ions, the pH value of the test liquid 60 is increased, and the ion-sensitive gate film 52 and the test liquid 60 are separated from each other. Interfacial potential is generated at The reference electrode 50 functions to apply this interface potential as a gate voltage to the gate portion 55 between the source electrode 54 and the drain electrode 56 of the pH detection device. Since the interfacial potential is determined by the pH value of the test solution 60, an appropriate voltage is applied between the source electrode 54 and the drain electrode 56, which are installed below the ion-sensitive gate film 52 via the insulating film 58 made of SiO 2. Is applied, the current and voltage corresponding to the pH value of the test liquid 60 are output from the field effect transistor.

【0004】また、被検液60のイオン濃度等の検出中
で、KClとAg/AgCl電極で構成された比較電極
50及びイオン感応性ゲート膜52が被検液60に接し
ている間は、比較電極50からその内部に含まれている
KClが少量ずつ流出しており、このKClが完全に被
検液中に流出してしまうとpH検出装置として安定して
機能しなくなる。
During detection of the ion concentration of the test solution 60, while the reference electrode 50 and the ion-sensitive gate film 52 composed of KCl and Ag / AgCl electrodes are in contact with the test solution 60, The KCl contained in the reference electrode 50 flows out little by little, and if this KCl completely flows out into the test liquid, it will not function stably as a pH detection device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たイオン検出装置においては、KClとAg/AgCl
電極で構成された比較電極50は被検液60と接してい
る間は、KClが少量ずつ流出しているので、できる限
り比較電極50の寿命を長くするためには、検出時以外
は、比較電極50が被検液60に接しないようにする必
要がある。
However, in the above-mentioned ion detector, KCl and Ag / AgCl are not used.
While the reference electrode 50 composed of electrodes is in contact with the test liquid 60, KCl flows out little by little. Therefore, in order to extend the life of the reference electrode 50 as much as possible, the comparison electrode 50 should be compared except during detection. It is necessary to prevent the electrode 50 from coming into contact with the test liquid 60.

【0006】ところが、検出終了後においてもKClと
Ag/AgCl電極で構成された比較電極上に被検液6
0の一部が残留することがあり、この場合、検出が不要
な状態にあっても比較電極50からKClが残留被検液
中へ流出してしまう。これにより、比較電極50の寿命
が短くなるばかりか、動作点が変動し計量値に誤差が生
じるという問題があった。さらに、イオン感応性ゲート
膜20上にも溶液の一部が残留することがあり、この場
合、イオン感応性ゲート膜20上にゴミや汚れ等が付着
しやすくなり、これも動作点が変動する原因となってい
た。
However, even after completion of the detection, the test liquid 6 is left on the comparison electrode composed of the KCl and Ag / AgCl electrodes.
A part of 0 may remain, and in this case, KCl flows out from the reference electrode 50 into the residual test liquid even if the detection is unnecessary. As a result, not only the life of the comparison electrode 50 is shortened, but also the operating point fluctuates, causing an error in the measured value. Furthermore, a part of the solution may remain on the ion-sensitive gate film 20, in which case dust, dirt, and the like are likely to adhere to the ion-sensitive gate film 20, which also changes the operating point. It was the cause.

【0007】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、被検液中の各種イオンの種類や
濃度及びその変化に関する測定等を常に比較的正確に行
うことができ、寿命の長いイオン検出装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to always relatively accurately measure the types and concentrations of various ions in a test liquid and their changes. It is an object of the present invention to provide an ion detector having a long life.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のイオン検出装置は、イオンに感応するセンサ
部と、比較電極とを備え、液体中のイオンの濃度やその
変化の状態を検出するイオン検出装置において、前記セ
ンサ部と前記比較電極の少なくとも一方の周囲に撥水性
部材を配置し、前記撥水性部材に近接して親水性部材を
配置する。
In order to achieve this object, an ion detector of the present invention comprises an ion-sensitive sensor section and a reference electrode, and determines the concentration of ions in a liquid and the state of change thereof. In the ion detecting device for detecting, a water repellent member is arranged around at least one of the sensor unit and the comparison electrode, and a hydrophilic member is arranged close to the water repellent member.

【0009】また、前記センサ部は撥水性部材で構成さ
れ、前記センサ部は、イオン感応型電解効果トランジス
タで構成されることが望ましい。
Further, it is preferable that the sensor section is made of a water repellent member, and the sensor section is made of an ion sensitive field effect transistor.

【0010】[0010]

【作用】上記の構成を有する本発明のイオン検出装置に
よれば、被検液中のイオンの濃度等の検出が終了し、イ
オン検出装置が被検液中に浸漬されていない状態におい
て、比較電極やイオンに感応するセンサ部に残留してい
る被検液が、比較電極やセンサ部の周囲に配置されてい
る撥水性部材により弾かれて、近接して設置される親水
性部材へ移動し、比較電極やセンサ部が雰囲気中に露出
した状態になる。
According to the ion detector of the present invention having the above-described structure, the comparison is made in a state where the detection of the concentration of ions in the test liquid is completed and the ion detector is not immersed in the test liquid. The test liquid remaining in the electrodes and the sensor that is sensitive to ions is repelled by the water-repellent member that is arranged around the reference electrode and the sensor, and moves to the hydrophilic member that is installed in close proximity. The reference electrode and the sensor section are exposed in the atmosphere.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図1に本実施例のpH検出装置の構
成を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the pH detection device of this embodiment.

【0012】このpH検出装置は、電解効果トランジス
タを基本構成とする。p型のシリコン基板10中にn型
のソース電極12とドレイン電極14が熱拡散法で作り
付けられている。ソース電極12とドレイン電極14上
には、各電極に給電するための配線16が設置されてお
り、シリコン基板10の他の部分は熱酸化で得られた絶
縁膜18で被覆されている。この場合、各電極へ給電す
るための配線16は、AlやWが好適に用いられ、絶縁
膜18はSiO2 である。ソース電極12とドレイン電
極14で挟まれたゲート部13上には、図示したように
Ta25やAl23等で形成されたイオン感応性ゲート
膜20が設置されている。このイオン感応性ゲート膜2
0の設置位置以外の部分は、SiO2 やSiNx等でで
きた親水性部材22で被覆されている。
This pH detecting device has a field effect transistor as a basic structure. An n-type source electrode 12 and a drain electrode 14 are built in a p-type silicon substrate 10 by a thermal diffusion method. On the source electrode 12 and the drain electrode 14, wirings 16 for supplying power to the respective electrodes are installed, and the other portion of the silicon substrate 10 is covered with an insulating film 18 obtained by thermal oxidation. In this case, the wiring 16 for supplying power to each electrode is preferably made of Al or W, and the insulating film 18 is SiO 2 . On the gate portion 13 sandwiched between the source electrode 12 and the drain electrode 14, an ion-sensitive gate film 20 made of Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 or the like is provided as shown. This ion-sensitive gate film 2
Parts other than the installation position of 0 are covered with a hydrophilic member 22 made of SiO 2 , SiNx, or the like.

【0013】さらに、この親水性部材22上には、イオ
ン感応性ゲート膜20に近接してAlやW等で形成され
た配線24が設置され、イオン感応性ゲート膜20と配
線24の周りは撥水性部材26で被覆されている。この
場合、撥水性部材26はAl23のような無機材料や、
フッ素樹脂やSiを含有するパーフルオロオクチルポリ
エトキシシランのような有機材料が好適に用いられる。
この撥水性部材26は、下地の親水性部材22の外側部
分を残すように設置され、外側部分の親水性部材22は
露出している。また、配線24上には、電気的にAg/
AgClが接続されるように、KClを含浸させたゼリ
ー状のフェルト材中にAg/AgClが埋設されている
比較電極28が設置されている。
Further, on the hydrophilic member 22, a wiring 24 formed of Al, W or the like is provided in the vicinity of the ion sensitive gate film 20, and the circumference of the ion sensitive gate film 20 and the wiring 24 is provided. It is covered with a water repellent member 26. In this case, the water-repellent member 26 is made of an inorganic material such as Al 2 O 3 or
Organic materials such as fluororesin and Si-containing perfluorooctyl polyethoxysilane are preferably used.
The water-repellent member 26 is installed so as to leave the outer portion of the hydrophilic member 22 of the base, and the hydrophilic member 22 of the outer portion is exposed. Further, on the wiring 24, Ag /
A reference electrode 28 in which Ag / AgCl is embedded in a jelly-like felt material impregnated with KCl is installed so that AgCl is connected.

【0014】上述した構成を有するpH検出装置は、表
面が親水処理を施されたポリイミド樹脂でできた基材3
0上に設置されている。尚、基材30の親水処理は、そ
の表面に熱酸化、オゾン酸化、放電処理等を施すか、あ
るいは、SiO2 やSiNx等の親水性材料を表面に設
置しても良い。
The pH detecting device having the above-described structure is such that the substrate 3 made of a polyimide resin whose surface is hydrophilically treated.
It is installed on 0. The hydrophilic treatment of the base material 30 may be performed by thermal oxidation, ozone oxidation, discharge treatment, or the like, or a hydrophilic material such as SiO 2 or SiNx may be placed on the surface.

【0015】そして、イオン感応性ゲート膜52、ソー
ス電極54、ドレイン電極56、シリコン基板57及び
絶縁膜58がセンサ部を構成している。
The ion sensitive gate film 52, the source electrode 54, the drain electrode 56, the silicon substrate 57 and the insulating film 58 form a sensor section.

【0016】本実施例のpH検出装置の製造工程を図2
に示す。
The manufacturing process of the pH detecting device of this embodiment is shown in FIG.
Shown in.

【0017】図2中(A)で示される工程では、pH検
出装置の基本構成部である電解効果トランジスタが作ら
れる。ここでは、p型のシリコン基板10中にPやAs
を熱拡散によってドープしてn型領域を形成すること
で、ソース電極12とドレイン電極14を作り付ける。
その後、シリコン基板10の表面を熱酸化し絶縁膜18
を形成し、ソース電極12とドレイン電極14に対応し
た部分に給電用配線16を設置するためにホトリソ技術
とエッチング技術により開口部を形成する。この場合、
絶縁層18はSiO2である。
In the step shown in FIG. 2A, a field effect transistor which is a basic constituent part of the pH detecting device is manufactured. Here, P and As are contained in the p-type silicon substrate 10.
Is doped by thermal diffusion to form an n-type region, so that the source electrode 12 and the drain electrode 14 are built.
Then, the surface of the silicon substrate 10 is thermally oxidized to form the insulating film 18
Then, an opening is formed by a photolithography technique and an etching technique in order to install the power supply wiring 16 in a portion corresponding to the source electrode 12 and the drain electrode 14. in this case,
The insulating layer 18 is SiO 2 .

【0018】ところで、このエッチング技術としては、
真空中でイオン衝撃により行うドライエッチング法や塩
酸、硫酸、フッ酸等の溶液を用いて行うウエットエッチ
ング法がある。さらに、AlやW等の導電性材料を表面
に蒸着し、シリコン基板10中に作られた両電極に対し
個別に給電できるようにホトリソ技術を用いて蒸着膜を
パターニングして配線16が形成される。
By the way, as the etching technique,
There are a dry etching method performed by ion bombardment in a vacuum and a wet etching method performed using a solution of hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid or the like. Further, a conductive material such as Al or W is vapor-deposited on the surface, and the vapor deposition film is patterned by using the photolithography technique so that power can be supplied individually to both electrodes formed in the silicon substrate 10, and the wiring 16 is formed. It

【0019】(B)で示される工程では、親水性部材2
2が電解効果トランジスタのゲート部を残した形で設置
される。この場合、(A)の工程で得られる素子上に、
スパッタ法、蒸着法、CVD法等の周知の方法でSiO
2 やSiNxが0.5μm程度付けられる。この後、親
水性部材22のゲート部13に対応する部分に、前述の
ホトリソ技術とエッチング技術を用いて開口を設ける。
尚、SiO2 やSiNxから成る親水性部材22は、こ
れらの成分を含んだ有機溶剤の加水分解で行うゾルゲル
法で形成しても良い。また、親水性部材22に対する開
口部の形成は、あらかじめレジスト材料でゲート部に対
応する部分を被覆保護し、親水性部材22の形成後、こ
のレジスト材料を剥離して開口部を形成するリフトオフ
法を用いても良い。尚、親水性部材22として用いられ
るSiO2 やSiNxは、水の接触角がそれぞれおよそ
15度と34度であり、水が非常に濡れ易い性質を有す
る。
In the step shown in (B), the hydrophilic member 2
2 is installed while leaving the gate portion of the field effect transistor. In this case, on the element obtained in the step (A),
SiO can be formed by a known method such as a sputtering method, a vapor deposition method, or a CVD method.
2 or SiNx is attached to about 0.5 μm. After that, an opening is provided in the portion of the hydrophilic member 22 corresponding to the gate portion 13 by using the photolithography technique and the etching technique described above.
The hydrophilic member 22 made of SiO 2 or SiNx may be formed by a sol-gel method in which an organic solvent containing these components is hydrolyzed. Further, the opening of the hydrophilic member 22 is formed by covering and protecting the portion corresponding to the gate portion with a resist material in advance, and after forming the hydrophilic member 22, the resist material is peeled off to form the opening. May be used. Incidentally, SiO 2 and SiNx used as the hydrophilic member 22 have a contact angle of water of about 15 degrees and 34 degrees, respectively, and have a property that water is very easily wetted.

【0020】(C)で示される工程では、(B)の工程
で得られた素子のゲート部13に対応する部分に対し
て、H+ イオンに選択的に感応するイオン感応性ゲート
膜20が設置される。この場合、ゲート部13に対して
開口を有するマスク材を通して、スパッタ法、蒸着法、
CVD法等の周知の方法でTa25やAl23が形成さ
れる。あるいは、ホトリソ技術とエッチング技術を組み
合わせて被着されたイオン感応性ゲート膜20を成形し
ても良い。
In the step (C), the ion-sensitive gate film 20 selectively sensitive to H + ions is applied to the portion corresponding to the gate portion 13 of the device obtained in the step (B). Is installed. In this case, the sputtering method, the vapor deposition method, the
Ta 2 O 5 and Al 2 O 3 are formed by a known method such as the CVD method. Alternatively, the ion-sensitive gate film 20 may be formed by combining the photolithography technique and the etching technique.

【0021】(D)で示される工程では、(C)の工程
で得られた素子上のイオン感応性ゲート膜20に近接し
て、比較電極28に給電するための(A)の工程で設置
した配線16とは異なる別の配線24と、撥水性部材2
6が設置される。配線24は、(A)の工程で設置され
た配線16と同様の方法で成形され設置される。撥水性
部材26の形成は、リフトオフ法で行われる。レジスト
材料でイオン感応性ゲート膜20、比較電極28に給電
するための別の配線24及び素子の外側部分に位置する
親水性部材22を被覆保護した後に、撥水性部材26で
素子表面全体を被覆する。その後、レジスト材料を剥離
することで形成される。撥水性部材26として、Al2
3を用いる場合は、スパッタ法、蒸着法、CVD法等
の周知の方法やゾルゲル法で形成される。
In the step shown in (D), it is installed in the step (A) for supplying electric power to the reference electrode 28 in the vicinity of the ion-sensitive gate film 20 on the device obtained in the step (C). Different wiring 24 from the wiring 16 and the water repellent member 2
6 is installed. The wiring 24 is formed and installed by the same method as the wiring 16 installed in the step (A). The water repellent member 26 is formed by the lift-off method. After the ion sensitive gate film 20, another wiring 24 for supplying power to the reference electrode 28 and the hydrophilic member 22 located outside the element are covered and protected with a resist material, the entire surface of the element is covered with a water repellent member 26. To do. After that, the resist material is peeled off to be formed. As the water repellent member 26, Al 2
When O 3 is used, it is formed by a known method such as a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method or a sol-gel method.

【0022】また、フッ素樹脂やパーフルオロオクチル
ポリエトキシシランのような有機材料を用いる場合に
は、原料となる溶剤をスピンコート、ロールコート、デ
ィップ、スプレー等の方法で塗布し、これを100℃か
ら200℃で空気中で乾燥し、リフトオフ法で成形して
所望の形状を有した撥水性部材26を得る。
When an organic material such as fluororesin or perfluorooctyl polyethoxysilane is used, a solvent as a raw material is applied by a method such as spin coating, roll coating, dipping or spraying, and this is applied at 100 ° C. To 200 ° C. in air and then molded by the lift-off method to obtain the water-repellent member 26 having a desired shape.

【0023】尚、撥水性部材26として用いられるAl
23は、水の接触角がおよそ125度と高い。また、フ
ッ素樹脂は約110度あり、パーフルオロオクチルポリ
エトキシシランは115度程度あり、いずれの材料も水
が非常に濡れにくい性質を有する。
Al used as the water-repellent member 26
2 O 3 has a high water contact angle of about 125 degrees. Further, the fluororesin has a temperature of about 110 degrees, and the perfluorooctyl polyethoxysilane has a temperature of about 115 degrees, and all materials have a property that water is very difficult to wet.

【0024】(E)で示される工程では、(D)の工程
で得られる素子の別の配線24上に比較電極28を設置
し、素子全体をポリイミド製の基材30上に接着する。
素子の基材30上への接着は、ハンダ付けやエポキシ樹
脂、シリコン樹脂等を用いて行われる。尚、基材30
は、あらかじめその表面が親水処理が成されている。以
上の工程のより、pH検出装置が作られる。
In the step shown in (E), a reference electrode 28 is placed on another wiring 24 of the element obtained in the step (D), and the entire element is bonded onto a base material 30 made of polyimide.
Adhesion of the element to the base material 30 is performed by soldering, epoxy resin, silicon resin, or the like. The base material 30
Has its surface hydrophilically treated in advance. The pH detection device is manufactured by the above steps.

【0025】次に、本実施例の動作に付いて説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0026】このpH検出装置は、上述のように電界効
果トランジスタを基本構成とする検出装置である。これ
は、ゲート金属がない構造を有し、イオン感応性ゲート
膜20に接する被検液がゲート金属の役目をする。イオ
ン感応性ゲート膜20と被検液が接すると、被検液のp
H値に対応してイオン感応性ゲート膜20と被検液との
間で界面電位が生じるが、これだけでは電界効果トラン
ジスタのゲート部に反転層を誘起し被検液のpH値に対
応した信号情報をpH検出装置から取り出すことができ
ない。そこで、イオン感応性ゲート膜20の近傍には、
KCl溶液中にAgClが浸漬された構成を有する比較
電極28が設置されている。この比較電極28は、イオ
ン感応性ゲート膜20と被検液の接触により発生する界
面電位を、一般の電界効果トランジスタの働きでいうと
ころのゲート電圧としてpH検出装置のゲート部13に
印加させる働きをする。
This pH detecting device is a detecting device having a field effect transistor as a basic structure as described above. It has a structure without a gate metal, and the test liquid in contact with the ion-sensitive gate film 20 functions as a gate metal. When the ion-sensitive gate film 20 and the test solution come into contact with each other, p of the test solution
An interfacial potential is generated between the ion-sensitive gate film 20 and the test solution corresponding to the H value, but this alone induces an inversion layer in the gate portion of the field effect transistor and a signal corresponding to the pH value of the test solution. Information cannot be retrieved from the pH detector. Therefore, in the vicinity of the ion sensitive gate film 20,
A reference electrode 28 having a structure in which AgCl is immersed in a KCl solution is installed. The reference electrode 28 serves to apply the interfacial potential generated by the contact between the ion-sensitive gate film 20 and the test liquid to the gate portion 13 of the pH detection device as a gate voltage which is the function of a general field effect transistor. do.

【0027】一方、界面電位は、被検液中のイオン活量
すなわち、pH値により決まる。そのため、ソース電極
12とドレイン電極14の間に適当な電圧を印加してお
けば、被検液のpH値に対応して変化する界面電位によ
り、イオン感応性ゲート膜20に接したゲート部13に
誘起される反転層の厚さが変化し、被検液のpH値に対
応した電流や電圧が出力される。
On the other hand, the interfacial potential is determined by the ion activity in the test solution, that is, the pH value. Therefore, if an appropriate voltage is applied between the source electrode 12 and the drain electrode 14, the gate portion 13 in contact with the ion-sensitive gate film 20 is generated due to the interface potential that changes according to the pH value of the test liquid. The thickness of the inversion layer that is induced by the change is changed, and a current or voltage corresponding to the pH value of the test liquid is output.

【0028】さらに、被検液のpHの検出が不要となり
大気中にpH検出装置が保持された場合、イオン感応性
ゲート膜20や比較電極28上に被検液の残留液が付着
していたとしても、イオン感応性ゲート膜20及び比較
電極28は撥水性部材26に囲まれ、撥水性部材26の
外側には親水性部材22が設置されているので、残留液
は速やかに各部材の表面張力の違いにより親水性部材2
2側へ移動する。電解効果トランジスタ自体も親水処理
された基材30上に設置されているので、この効果が促
進される。
Further, when the pH of the test liquid is not required to be detected and the pH detecting device is held in the atmosphere, the residual liquid of the test liquid adheres to the ion-sensitive gate film 20 and the reference electrode 28. Also, since the ion-sensitive gate film 20 and the reference electrode 28 are surrounded by the water-repellent member 26, and the hydrophilic member 22 is provided outside the water-repellent member 26, the residual liquid is quickly removed from the surface of each member. Hydrophilic member 2 due to difference in tension
Move to side 2. Since the field effect transistor itself is also installed on the hydrophilic substrate 30, this effect is promoted.

【0029】このようにして、被検液のpHの検出が不
要な時には、常にイオン感応性ゲート膜20や比較電極
28は大気中に露出された状態にあるので、比較電極2
8からの不必要なKClの流出がなく、イオン感応性ゲ
ート膜20へのゴミや汚れの付着も抑制されるので、p
H検出装置の動作点の変動が少なく、長寿命化を図るこ
とができる。
In this way, when it is not necessary to detect the pH of the test liquid, the ion-sensitive gate film 20 and the reference electrode 28 are always exposed to the atmosphere, so the reference electrode 2
There is no unnecessary outflow of KCl from 8 and the adhesion of dust and dirt to the ion-sensitive gate film 20 is suppressed.
The operating point of the H detector does not fluctuate, and the life of the H detector can be extended.

【0030】本発明は、以上詳述した実施例に限定され
ることなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を
加えることができる。
The present invention is not limited to the embodiments described in detail above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

【0031】例えば、絶縁膜と親水性部材を同じ材料で
構成し、絶縁膜と親水性部材を共通化しても良く、比較
電極と電解効果トランジスタ部を分離し、比較電極を基
材上に設置しても良い。また、本実施例においは、親水
性部材の上に撥水性部材を重ねたが、同一面上に設けて
も良い。
For example, the insulating film and the hydrophilic member may be made of the same material, and the insulating film and the hydrophilic member may be commonly used. The reference electrode and the field effect transistor section are separated, and the reference electrode is placed on the base material. You may. Further, in the present embodiment, the water repellent member is superposed on the hydrophilic member, but it may be provided on the same surface.

【0032】さらに、本実施例では電解効果トランジス
タ部は、イオン感応性ゲート膜や比較電極が設置される
側の反対側の面が基材に接着されていたが、基材のイオ
ン感応性ゲート膜や比較電極に対応する部分に開口部を
有し、この開口部に位置合わせするようにして、イオン
感応性ゲート膜や比較電極が設置される側に基材が接着
されていても良い。この場合でも、被検液に接する基材
の面に対して親水処理が施されていることが有効であ
る。また、イオン感応性ゲート膜等からなるセンサ部自
体を撥水性部材で構成すれば、さらに、比較電極やイオ
ン感応性ゲート膜の残留液を効果的に排除できることが
考えられる。
Further, in this embodiment, the field effect transistor portion has the surface opposite to the side on which the ion-sensitive gate film and the reference electrode are installed adhered to the base material. An opening may be provided in a portion corresponding to the film or the reference electrode, and the base material may be adhered to the side where the ion-sensitive gate film or the reference electrode is installed by aligning with the opening. Even in this case, it is effective that the surface of the base material in contact with the test liquid is subjected to hydrophilic treatment. Further, it is conceivable that the residual liquid of the reference electrode and the ion-sensitive gate film can be effectively removed by forming the sensor part itself composed of the ion-sensitive gate film or the like with a water-repellent member.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のpH検出装置によれば、比較電極及びセンサ部に
残留した被検液が、その周囲に配置された撥水性部材に
より弾かれ、親水性部材側に移動するので、残留した被
検液による比較電極からのKClの不必要な流出が抑制
されると共に、センサ部へのゴミや汚れの付着も発生し
にくくなるので、イオンの検出装置の動作点の変動が少
なく、イオンの検出装置の長寿命化を図ることができ
る。
As is apparent from the above description, according to the pH detecting device of the present invention, the test liquid remaining on the reference electrode and the sensor part is repelled by the water-repellent member arranged around it. Since it moves to the side of the hydrophilic member, unnecessary outflow of KCl from the reference electrode due to the remaining test liquid is suppressed, and dust and dirt are less likely to adhere to the sensor unit, so The fluctuation of the operating point of the detection device is small, and the life of the ion detection device can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のpH検出装置の要部の構成を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a pH detection device of the present invention.

【図2】本発明のpH検出装置の製造工程を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the pH detector of the present invention.

【図3】従来のpH検出装置の要部の構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a main part of a conventional pH detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 12 ソース電極 13 ゲート部 14 ドレイン電極 16 配線 18 絶縁膜 20 イオン感応性ゲート膜 22 親水性部材 24 配線 26 撥水性部材 28 比較電極 30 基材 10 Silicon Substrate 12 Source Electrode 13 Gate Part 14 Drain Electrode 16 Wiring 18 Insulating Film 20 Ion Sensitive Gate Film 22 Hydrophilic Member 24 Wiring 26 Water Repellent Member 28 Reference Electrode 30 Base Material

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオンに感応するセンサ部と、比較電極
とを備え、被検液中のイオンの濃度やその変化の状態を
検出するイオン検出装置において、 前記センサ部と前記比較電極の少なくとも一方の周囲に
撥水性部材を配置し、 前記撥水性部材に近接して親水性部材を配置したことを
特徴とするイオン検出装置。
1. An ion detection device comprising a sensor section sensitive to ions and a comparison electrode, for detecting the concentration of ions in a test liquid and the state of change thereof, at least one of the sensor section and the comparison electrode. An ion detecting device, wherein a water-repellent member is arranged around, and a hydrophilic member is arranged close to the water-repellent member.
【請求項2】 前記センサ部が撥水性部材で構成されて
いることを特徴とする請求項1に記載のイオン検出装
置。
2. The ion detecting device according to claim 1, wherein the sensor unit is made of a water repellent member.
【請求項3】 前記センサ部は、イオン感応型電解効果
トランジスタで構成されていることを特徴とする請求項
1に記載のイオン検出装置。
3. The ion detection device according to claim 1, wherein the sensor unit is composed of an ion sensitive field effect transistor.
JP5151876A 1993-06-23 1993-06-23 Ion detecting device Pending JPH07128278A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007510894A (en) * 2003-10-31 2007-04-26 コミッサリア ア レネルジー アトミーク Working device with a localized area for capturing the liquid of interest
JP2009300272A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Rohm Co Ltd Ion sensor
JP2019002727A (en) * 2017-06-13 2019-01-10 株式会社豊田中央研究所 Transistor for sensors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007510894A (en) * 2003-10-31 2007-04-26 コミッサリア ア レネルジー アトミーク Working device with a localized area for capturing the liquid of interest
JP2009300272A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Rohm Co Ltd Ion sensor
JP2019002727A (en) * 2017-06-13 2019-01-10 株式会社豊田中央研究所 Transistor for sensors

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