JPH0725688Y2 - 半導体イオンセンサ - Google Patents
半導体イオンセンサInfo
- Publication number
- JPH0725688Y2 JPH0725688Y2 JP1985194943U JP19494385U JPH0725688Y2 JP H0725688 Y2 JPH0725688 Y2 JP H0725688Y2 JP 1985194943 U JP1985194943 U JP 1985194943U JP 19494385 U JP19494385 U JP 19494385U JP H0725688 Y2 JPH0725688 Y2 JP H0725688Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- island
- ion sensor
- semiconductor ion
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 本考案は、半導体イオンセンサに関し、特に電界効果型
の半導体イオンセンサに関するものである。従来、溶液
中のイオン活量を測定するISFETには、バルクシリコン
ウェーハを用い、ISFETの側面と裏面を絶縁物で被覆し
たもの、サファイア基板上に設けられた島状シリコン層
を用いたものが報告されている。前者は溶液との絶縁が
完全でなく、後者はサファイア基板特有の問題があっ
た。これに対してすでにシリコン基板上のPN接合又は絶
縁物で囲まれて設けられた島状シリコン層内にISFET
（モノリシック型ISFETとする）を形成することが報告
されている。モノリシック型ISFETは、溶液との絶縁が
簡単で完全であり、量産に適している。しかし、この型
のISFETは、PN接合を分離領域として用いる場合には、
光の影響を少なくしなければならない。PN接合は光の照
射により、リーク電流が発生してしまい、モノリシック
型ISFETと溶液との絶縁が十分でない場合が生じる。本
考案の目的は、上記の欠点を解決し、モノリシック型IS
FETと溶液との絶縁を光の影響の少ないものにする新規
な構造を提出することにある。上記の問題点を解決する
ため、PN接合の分離領域とドレイン領域の面積をできる
かぎり小さくする必要がある。因みに光を照射した時、
実用上PH変化で0.3PH変化まで許容されるとすると、実
験によれば島状領域の面積と出力電圧の変化量は第３図
に示すことができる。即ち第３図において、0.3PH変化
を出力電圧の変化量に換算すると約20mVの出力変化とな
り、島状シリコン領域の表面積を0.5mm×0.5mm以下にす
ることが望ましい。これ以上の面積では出力のPH変動が
大きくなりセンサとして好ましくない。さらにドレイン
領域、ソース領域及びアース領域11を延長するために低
抵抗の多結晶シリコン、金属シリサイド、高融点金属を
細長く必要に応じて接続し、この延長部表面を絶縁物で
被覆し、センサ部より離れた領域で外部配線との電気的
接続を形成してなるモノリシック型ISFETが構成でき
る。第１図は本考案の実施例で、（ａ）図は平面図、
（ｂ）図及び（ｃ）図は同（ａ）図のＡ−Ａ′及びＢ−
Ｂ′断面図である。Ｐ型基板１の中のＮ型の領域２に囲
まれたＰ型島状シリコン層３にISFETが形成されてい
る。表面積はｘ×ｙで0.5mm×0.5mm以下に設計されてい
る。そしてこの場合、２個のISFETの例を示している
が、多数あっても同じである。Ｐ型島状シリコン層３の
中にP+チャネルストッパー４、４′に囲まれてドレイン
領域５、ソース領域６、ゲートイオン感応部７が形成さ
れている。さらに絶縁物８で囲まれたドレイン領域５、
ソース領域６に窓開けして高濃度の不純物をドープした
低抵抗の多結晶シリコン層9.1 0.11を各々に接続させ
る。各々多結晶シリコン層をイオン感応部（ゲート部）
より離れた場所まで絶縁物の上を延長させて配線する。
その端部に金属と電気的接続を形成する領域をもうけて
金属電極部12.13.14を各々形成する。もちろんイオン感
応部及び延長配線部の上層は絶縁物８で完全に被覆され
ていなければならない。こうすることにより光の影響を
うけるPN接合の領域（ｘ×ｙ）はいくらでも小さくで
き、無視することが可能となった。第２図（ａ）（ｂ）
（ｃ）は本案センサに好適な回路図で夫々該回路構成を
実現する場合には共通配線領域を一本にまとめるよう
に、パターン配置することにより応用できる。
の半導体イオンセンサに関するものである。従来、溶液
中のイオン活量を測定するISFETには、バルクシリコン
ウェーハを用い、ISFETの側面と裏面を絶縁物で被覆し
たもの、サファイア基板上に設けられた島状シリコン層
を用いたものが報告されている。前者は溶液との絶縁が
完全でなく、後者はサファイア基板特有の問題があっ
た。これに対してすでにシリコン基板上のPN接合又は絶
縁物で囲まれて設けられた島状シリコン層内にISFET
（モノリシック型ISFETとする）を形成することが報告
されている。モノリシック型ISFETは、溶液との絶縁が
簡単で完全であり、量産に適している。しかし、この型
のISFETは、PN接合を分離領域として用いる場合には、
光の影響を少なくしなければならない。PN接合は光の照
射により、リーク電流が発生してしまい、モノリシック
型ISFETと溶液との絶縁が十分でない場合が生じる。本
考案の目的は、上記の欠点を解決し、モノリシック型IS
FETと溶液との絶縁を光の影響の少ないものにする新規
な構造を提出することにある。上記の問題点を解決する
ため、PN接合の分離領域とドレイン領域の面積をできる
かぎり小さくする必要がある。因みに光を照射した時、
実用上PH変化で0.3PH変化まで許容されるとすると、実
験によれば島状領域の面積と出力電圧の変化量は第３図
に示すことができる。即ち第３図において、0.3PH変化
を出力電圧の変化量に換算すると約20mVの出力変化とな
り、島状シリコン領域の表面積を0.5mm×0.5mm以下にす
ることが望ましい。これ以上の面積では出力のPH変動が
大きくなりセンサとして好ましくない。さらにドレイン
領域、ソース領域及びアース領域11を延長するために低
抵抗の多結晶シリコン、金属シリサイド、高融点金属を
細長く必要に応じて接続し、この延長部表面を絶縁物で
被覆し、センサ部より離れた領域で外部配線との電気的
接続を形成してなるモノリシック型ISFETが構成でき
る。第１図は本考案の実施例で、（ａ）図は平面図、
（ｂ）図及び（ｃ）図は同（ａ）図のＡ−Ａ′及びＢ−
Ｂ′断面図である。Ｐ型基板１の中のＮ型の領域２に囲
まれたＰ型島状シリコン層３にISFETが形成されてい
る。表面積はｘ×ｙで0.5mm×0.5mm以下に設計されてい
る。そしてこの場合、２個のISFETの例を示している
が、多数あっても同じである。Ｐ型島状シリコン層３の
中にP+チャネルストッパー４、４′に囲まれてドレイン
領域５、ソース領域６、ゲートイオン感応部７が形成さ
れている。さらに絶縁物８で囲まれたドレイン領域５、
ソース領域６に窓開けして高濃度の不純物をドープした
低抵抗の多結晶シリコン層9.1 0.11を各々に接続させ
る。各々多結晶シリコン層をイオン感応部（ゲート部）
より離れた場所まで絶縁物の上を延長させて配線する。
その端部に金属と電気的接続を形成する領域をもうけて
金属電極部12.13.14を各々形成する。もちろんイオン感
応部及び延長配線部の上層は絶縁物８で完全に被覆され
ていなければならない。こうすることにより光の影響を
うけるPN接合の領域（ｘ×ｙ）はいくらでも小さくで
き、無視することが可能となった。第２図（ａ）（ｂ）
（ｃ）は本案センサに好適な回路図で夫々該回路構成を
実現する場合には共通配線領域を一本にまとめるよう
に、パターン配置することにより応用できる。
第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２図は回路
図、第３図は光照射した時の島状面積と出力電圧変化量
の関係を示す特性図である。図において１は基板、２は
Ｎ型領域、３は島状シリコン層、４、４′はチャンネル
ストッパ、５はドレイン領域、６はソース領域、７はイ
オン感応部、８は絶縁部、９、10、11は多結晶シリコン
層、12、13、14は金属電極部である。
図、第３図は光照射した時の島状面積と出力電圧変化量
の関係を示す特性図である。図において１は基板、２は
Ｎ型領域、３は島状シリコン層、４、４′はチャンネル
ストッパ、５はドレイン領域、６はソース領域、７はイ
オン感応部、８は絶縁部、９、10、11は多結晶シリコン
層、12、13、14は金属電極部である。
Claims (1)
- 【請求項１】Si基板上にPN接合で囲まれて設けられた島
状シリコン層（３）内にソース領域（６）、ドレイン領
域（５）ならびに基板アース領域が形成された半導体イ
オンセンサにおいて、前記島状シリコン領域（３）の表
面積を0.5mm×0.5mm以下に形成すると共に前記ソース領
域（６）、ドレイン領域（５）、ならびに基板アース領
域の各々に低抵抗多結晶シリコン（９）、（10）、（1
1）を設け、該多結晶シリコン（９）、（10）、（11）
を絶縁物（８）を介してイオン感応部から離れた領域ま
で延長せしめ、その端部上でそれぞれ金属（12）、（1
3）、（14）との電気的接続をとるようにしたことを特
徴とする半導体イオンセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985194943U JPH0725688Y2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 半導体イオンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985194943U JPH0725688Y2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 半導体イオンセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62102160U JPS62102160U (ja) | 1987-06-29 |
| JPH0725688Y2 true JPH0725688Y2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=31152383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985194943U Expired - Lifetime JPH0725688Y2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 半導体イオンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725688Y2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5676042A (en) * | 1979-11-28 | 1981-06-23 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Field effect transistor for ion sensor |
| JPS59100851A (ja) * | 1982-12-02 | 1984-06-11 | Nec Corp | 半導体イオンセンサ |
| JPS59206756A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-22 | Hitachi Ltd | 参照電極を一体化したｆｅｔ化学センサ− |
| JPS59225344A (ja) * | 1983-06-06 | 1984-12-18 | Sanken Electric Co Ltd | イオンセンサ−用絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP1985194943U patent/JPH0725688Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62102160U (ja) | 1987-06-29 |
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