JPS59102154A - 化学的感応素子 - Google Patents
化学的感応素子Info
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- JPS59102154A JPS59102154A JP57213693A JP21369382A JPS59102154A JP S59102154 A JPS59102154 A JP S59102154A JP 57213693 A JP57213693 A JP 57213693A JP 21369382 A JP21369382 A JP 21369382A JP S59102154 A JPS59102154 A JP S59102154A
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- Japan
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- ion
- light
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- 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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電解液中のイオン活量や電界溶液の濃度を検
出する化学的感応素子に関するものである。
出する化学的感応素子に関するものである。
従来、電界効果トランジスタ型のイオンセンサ（以下、
ＩＳＦｇＴと呼ぶ）は第１図に線図的に示されるような
平面的形状をしている。
ＩＳＦｇＴと呼ぶ）は第１図に線図的に示されるような
平面的形状をしている。
即ち、ｌ８ＦＥＴ１１は細長形状をし℃おり。
図で、右端部にイオン感応部であるゲート部１２が、中
央より左側にソース部のリード部１３及びトンイン部の
リード部１４がそれぞれ設けられている。
央より左側にソース部のリード部１３及びトンイン部の
リード部１４がそれぞれ設けられている。
ゲート部１２の断面（Ａ−Ａ断面）２１は第２図に示さ
れているように、その外形が横長の六角形をしており、
シリコン基板２２の上面中央部１（ドレイン拡散領域２
６が１両端部にはソース拡散領域２７がそれぞれ設けら
れ、これら全体がゲート絶縁膜２３で被覆され、さらに
被験液に浸した時に、接液によりゲート絶縁Ｍ２３が膨
潤しないように保護膜２４で被覆されている。さらに、
ドレイン及びソース拡散領域側の保護膜上面１ｃはイオ
ン感応膜２５が設けられている。
れているように、その外形が横長の六角形をしており、
シリコン基板２２の上面中央部１（ドレイン拡散領域２
６が１両端部にはソース拡散領域２７がそれぞれ設けら
れ、これら全体がゲート絶縁膜２３で被覆され、さらに
被験液に浸した時に、接液によりゲート絶縁Ｍ２３が膨
潤しないように保護膜２４で被覆されている。さらに、
ドレイン及びソース拡散領域側の保護膜上面１ｃはイオ
ン感応膜２５が設けられている。
イオン感応膜２５は感知するイオンｔ（より組成が異な
るが１例えば、針イオンを感知する感応膜を設けると、
５０ ｍＶ ／ Ｐ Ｋ程度のゲート電圧の電位勾
配を示す。
るが１例えば、針イオンを感知する感応膜を設けると、
５０ ｍＶ ／ Ｐ Ｋ程度のゲート電圧の電位勾
配を示す。
しかし、このようなイオン感応部を持つＩＳＦｇＴでは
、感応部に元があたると、シリコン基板にまで光が達し
、半導体内部の効果処より、室内照明程度でもＰＨにし
て０．１もの誤信号を発生し、正確なイオン濃度を測定
することかできなかった。
、感応部に元があたると、シリコン基板にまで光が達し
、半導体内部の効果処より、室内照明程度でもＰＨにし
て０．１もの誤信号を発生し、正確なイオン濃度を測定
することかできなかった。
この発明は、化学的感応素子の所定の場所に光に対し不
透明な膜を設け、明るい場所でも正確にイオン濃度を測
定できる元年感応型化学的感応素子を提供することを目
的とする。
透明な膜を設け、明るい場所でも正確にイオン濃度を測
定できる元年感応型化学的感応素子を提供することを目
的とする。
この目的を達成するために、この発明では。
従来のｌ５ＦＩＤＴのゲート絶縁膜と特定イオン感応膜
との間に光不透過膜な設げたものである。
との間に光不透過膜な設げたものである。
以下、この発明を図示の実施例に基づき説明する。
第３図は、この発明の一実施例である素子の感応部３１
の断面を示し、その形状が横長の六角形状である。
の断面を示し、その形状が横長の六角形状である。
Ｐ型基板３２の両端部にはｎ型のソース拡散領域３３が
、中火部にはｎ型のドレイン拡散領域３４がそれぞれ設
けられ、これら全体が酸化膜からなるゲート絶縁膜３５
で被膜されている。
、中火部にはｎ型のドレイン拡散領域３４がそれぞれ設
けられ、これら全体が酸化膜からなるゲート絶縁膜３５
で被膜されている。
さらにソース及びドレイン拡散領域側のゲート絶縁膜３
５上面には、光不透過膜３６が設けられ、これら全体が
保護膜３７で被覆され、不透明膜上方の保護膜３７上面
にイオン感応膜３８が設けられている。
５上面には、光不透過膜３６が設けられ、これら全体が
保護膜３７で被覆され、不透明膜上方の保護膜３７上面
にイオン感応膜３８が設けられている。
光不透過膜３６は光を通さないものなら何でも良いが２
例えば粘着性のあるりｐム、タンタルが用いられ、真空
蒸着、スパッタリング法等により形成される。、膜厚は
、りｐム、タンタルの場合２０００％以上あれば、実用
上、十分誤電位を除（ことができる。
例えば粘着性のあるりｐム、タンタルが用いられ、真空
蒸着、スパッタリング法等により形成される。、膜厚は
、りｐム、タンタルの場合２０００％以上あれば、実用
上、十分誤電位を除（ことができる。
保護膜３７は、イオンの浸潤を防ぐ膜で、絶縁性２耐水
性にすぐれた膜ならば何でも良いが。
性にすぐれた膜ならば何でも良いが。
例えばシリコンナイトライド、シリコンオキシナイトラ
イド、アルミニウム又はタンタルの酸化物又は窒化物い
ずれかの一組成、又はこれらの混合組成が用いられ、Ｃ
ＶＤ法、スパッタ法等により形成される。
イド、アルミニウム又はタンタルの酸化物又は窒化物い
ずれかの一組成、又はこれらの混合組成が用いられ、Ｃ
ＶＤ法、スパッタ法等により形成される。
イオン感応膜３８は、インオン活量および濃度を検出す
るイオンセッサとして２例えば水素イオン（Ｈ＋）用に
は窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎｍ ） 。
るイオンセッサとして２例えば水素イオン（Ｈ＋）用に
は窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎｍ ） 。
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３） 、五酸化タンクル（ＴａｚＯ
ｓ ）の膜が用いられる。
ｓ ）の膜が用いられる。
実際１０００Ａ程度の窒化ンリコノ膜またはアルミナ（
Ａ１２０３）膜を感応膜３８とＬ−て使用するとＰ ｆ
Ｉ １〜１３の範囲で従来のガラス電極とほとんど変ら
ない５３〜５６ｍＶＩＰＨの界面電位が得られろ。
Ａ１２０３）膜を感応膜３８とＬ−て使用するとＰ ｆ
Ｉ １〜１３の範囲で従来のガラス電極とほとんど変ら
ない５３〜５６ｍＶＩＰＨの界面電位が得られろ。
これらの無機ｆＡ膜はＣＶＤ法、スパッタリング法等で
形成される。
形成される。
＋ 、
ナトリウム（Ｎａ ）セノザー、カリウム（Ｋ＋）セ
ンサとしてはアルミ／シリク−トガラス（ＳｉＯｚ−Ａ
ｌ２Ｏ３−Ｎａ２０）等が用いられる。
ンサとしてはアルミ／シリク−トガラス（ＳｉＯｚ−Ａ
ｌ２Ｏ３−Ｎａ２０）等が用いられる。
笑）＝４は、このようＶｃ樋成された素子をゲート部（
感応部）の入露出させ、他を塩ビパイプ等に封入し、比
較電極と共に被試駁液に浸けて使用できるように構成す
る。
感応部）の入露出させ、他を塩ビパイプ等に封入し、比
較電極と共に被試駁液に浸けて使用できるように構成す
る。
次に、この発明の素子の作用について説明する。イオン
感応部３１を被験液に浸すと、被験液中の特定イオンの
量により、いわゆるゲート電圧が変化し、ソース・ドレ
イン間のチャンネル領域の電導度も変化する。これによ
り、ソース・ドレイン間の電流が変化する。この電流の
変化もしくは伝導度の変化を外部測定回路にて測定する
ことにより、いわゆるゲート電圧を知り、被験液中の特
定イオンの針を知ることができろ。
感応部３１を被験液に浸すと、被験液中の特定イオンの
量により、いわゆるゲート電圧が変化し、ソース・ドレ
イン間のチャンネル領域の電導度も変化する。これによ
り、ソース・ドレイン間の電流が変化する。この電流の
変化もしくは伝導度の変化を外部測定回路にて測定する
ことにより、いわゆるゲート電圧を知り、被験液中の特
定イオンの針を知ることができろ。
また、素子が明るい場所で使用される場合でも１周囲の
光は光不透過Ｍ３６に遮られ素子内部に光が到達しない
。
光は光不透過Ｍ３６に遮られ素子内部に光が到達しない
。
従って１周囲の光によって電極内で電位が誘起されるの
を防ぎ２周囲の光強度に無関係にイオン濃度の正確な測
定ができる。
を防ぎ２周囲の光強度に無関係にイオン濃度の正確な測
定ができる。
欠に第４図により、この発明の他の一実施例を説明する
。
。
イオン感応部の断面４１中、Ｐ型基板４２゜ｎ型ソース
拡散領域４３．ｎ型ドレイン拡散領域４４及びゲート絶
縁膜４５の配置は第３図のものと同様である。
拡散領域４３．ｎ型ドレイン拡散領域４４及びゲート絶
縁膜４５の配置は第３図のものと同様である。
第３図に示される実施例では、光不透過膜３６がゲート
絶縁膜３５と保護膜３７との間に設けられているが、こ
の実施例では光不透過膜４７が保護膜４６とイオン感応
膜４８との間に設けられている。
絶縁膜３５と保護膜３７との間に設けられているが、こ
の実施例では光不透過膜４７が保護膜４６とイオン感応
膜４８との間に設けられている。
この実施例の場合も同様に、外部光が光不透過膜により
遮られるので２周囲の光強度に無関係にイオン濃度の正
確な測定ができる。
遮られるので２周囲の光強度に無関係にイオン濃度の正
確な測定ができる。
以上のように、この発明の化学的感応素子では、イオン
感応膜とゲート絶縁膜との間に光不透過膜を設けたので
２周囲の光がこの光不透過膜により遮られ、電極内に電
位が誇起されるのを防ぐ。従って２周囲の光強度に無関
係にイオン濃度の正確な測定ができるものである。
感応膜とゲート絶縁膜との間に光不透過膜を設けたので
２周囲の光がこの光不透過膜により遮られ、電極内に電
位が誇起されるのを防ぐ。従って２周囲の光強度に無関
係にイオン濃度の正確な測定ができるものである。
なお、実施例では保護膜を有する素子について説明した
が、保護膜の有無に関係なく、光不透過膜がイオン感応
膜とゲート絶縁膜との間にあれば良い。
が、保護膜の有無に関係なく、光不透過膜がイオン感応
膜とゲート絶縁膜との間にあれば良い。
第１図は従来の化学的感応素子（Ｉ８ＦＥＴ）の平面線
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図。 第３図及び第４図はこの発明の光年感応型化学的感応素
子の一実施例を示す図である。
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図。 第３図及び第４図はこの発明の光年感応型化学的感応素
子の一実施例を示す図である。
Claims (2)
- （１）ゲート絶縁膜上に、イオン感応膜を有するイオン
感応性電界効果トランジスタ型化学的感応素子に於て、
上記イオン感応膜と、上記ゲート絶Ｒ膜との間に２元不
透過膜を有することを特徴とする光不感応歴化学的感応
素子。 - （２）光不透過膜が金属膜であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光不感応型化学的感応素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57213693A JPS59102154A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | 化学的感応素子 |
| DE19833343548 DE3343548A1 (de) | 1982-12-06 | 1983-12-01 | Chemischer sensor |
| US06/557,610 US4512870A (en) | 1982-12-06 | 1983-12-02 | Chemically sensitive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57213693A JPS59102154A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | 化学的感応素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102154A true JPS59102154A (ja) | 1984-06-13 |
| JPH0370784B2 JPH0370784B2 (ja) | 1991-11-08 |
Family
ID=16643420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57213693A Granted JPS59102154A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | 化学的感応素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4512870A (ja) |
| JP (1) | JPS59102154A (ja) |
| DE (1) | DE3343548A1 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4698657A (en) * | 1984-02-10 | 1987-10-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | FET type sensor and a method for driving the same |
| GB8416994D0 (en) * | 1984-07-04 | 1984-08-08 | Emi Ltd | Gas sensor |
| US5139626A (en) * | 1985-10-02 | 1992-08-18 | Terumo Corporation | Ion concentration measurement method |
| DK626986A (da) * | 1985-12-25 | 1987-06-26 | Terumo Corp | Ionsensor |
| EP0235470B1 (en) * | 1986-01-24 | 1992-11-11 | TERUMO KABUSHIKI KAISHA trading as TERUMO CORPORATION | Ion-sensitive fet sensor |
| JPS62180263A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-07 | Terumo Corp | 酸素センサ− |
| US4871442A (en) * | 1986-05-01 | 1989-10-03 | Terumo Corporation | Ion sensor |
| JPS62277547A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-02 | Terumo Corp | ガスセンサ− |
| JPS6350745A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | 化学センサ− |
| ATE82639T1 (de) * | 1986-10-01 | 1992-12-15 | Moeller Willi Ag | Verfahren zur bestimmung des konzentrationsverhaeltnisses von lithiumionen zu natriumionen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens. |
| US4782302A (en) * | 1986-10-31 | 1988-11-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Detector and energy analyzer for energetic-hydrogen in beams and plasmas |
| JPS63131057A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | Terumo Corp | 酵素センサ |
| JPS63131056A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | Terumo Corp | Ｆｅｔ電極 |
| EP0333862A4 (en) * | 1986-12-10 | 1992-01-02 | Terumo Kabushiki Kaisha | Ion carrier membrane and ion sensor provided with same |
| JPS63195557A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-12 | Nippon Koden Corp | イオンセンサ用電界効果トランジスタ |
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| US5192417A (en) * | 1987-09-21 | 1993-03-09 | Terumo Kabushiki Kaisha | Lithium ion sensor |
| US5200053A (en) * | 1987-11-24 | 1993-04-06 | Terumo Kabushiki Kaisha | Reference electrode |
| IT1224606B (it) * | 1988-10-10 | 1990-10-04 | Eniricerche Spa | Sensore chimico monolitico a membrana ione selettiva di tipo chemfet eprocedimento per la sua realizzazione |
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| CA2538232A1 (en) * | 2004-01-21 | 2005-08-11 | Rosemount Analytical Inc. | Ion sensitive field effect transistor (isfet) sensor with improved gate configuration |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53146693A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-20 | Kuraray Co | Stabilization of fet sensor |
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| US3831432A (en) * | 1972-09-05 | 1974-08-27 | Texas Instruments Inc | Environment monitoring device and system |
| US4020830A (en) * | 1975-03-12 | 1977-05-03 | The University Of Utah | Selective chemical sensitive FET transducers |
| US4273636A (en) * | 1977-05-26 | 1981-06-16 | Kiyoo Shimada | Selective chemical sensitive field effect transistor transducers |
| US4411741A (en) * | 1982-01-12 | 1983-10-25 | University Of Utah | Apparatus and method for measuring the concentration of components in fluids |
-
1982
- 1982-12-06 JP JP57213693A patent/JPS59102154A/ja active Granted
-
1983
- 1983-12-01 DE DE19833343548 patent/DE3343548A1/de active Granted
- 1983-12-02 US US06/557,610 patent/US4512870A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53146693A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-20 | Kuraray Co | Stabilization of fet sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3343548A1 (de) | 1984-06-07 |
| JPH0370784B2 (ja) | 1991-11-08 |
| DE3343548C2 (ja) | 1988-04-21 |
| US4512870A (en) | 1985-04-23 |
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