JPS59225344A - Insulating gate electric field effect transistor for ion sensor - Google Patents

Insulating gate electric field effect transistor for ion sensor

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JPS59225344A
JPS59225344A JP58100683A JP10068383A JPS59225344A JP S59225344 A JPS59225344 A JP S59225344A JP 58100683 A JP58100683 A JP 58100683A JP 10068383 A JP10068383 A JP 10068383A JP S59225344 A JPS59225344 A JP S59225344A
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region
semiconductor region
semiconductor
insulating film
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Hiroshi Azuma
我妻 洋
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Akira Baba
章 馬場
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Sanken Electric Co Ltd
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Sanken Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS

Abstract

PURPOSE:To enhance yield, reliability and mass-productivity, by encircling the side surfaces and bottom surface of a second semiconductor region, which surrounds the source region and the drain region of a sensor FET, by a first semiconductor region. CONSTITUTION:A second silicon semiconductor substrate 21 having a second conductive type semiconductor region 23 is prepared on a first conductive type semiconductor region 22 and an N<+> type diffusion region 24 is subsequently formed. In the next step, a first P<+> type channel stopper region 25 is formed in a ring form within a second semiconductor region and, succeedingly, an N<+> type source region is formed in a ring form within a second semiconductor region 23a while an N<+> type drain region 27 is simultaneously formed. Thereafter, a second P<+> type channel stopper region 28 is provided and, succeedingly, an SiO2 membrane 29, an Si3N4 membrane and an SiO2 membrane 33 are successively formed in the region surrounded by the broken line in the drawing while a protective insulating membrane 33 is formed to a part of the surface of the substrate 21. A source electrode 35 is formed so as to reach the upper surface of the second semiconductor region 23a to connect a bulk and a source. At last, a dot line position is cut to complete an indivisual sensor FET.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ゲート絶縁膜に付着するイオンに基づいてイ
オン濃度の測定又はイオンの有無の検出等を行うイオン
センサー用絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下セン
サーFETと呼ぶ)に関するものである。
Detailed Description of the Invention Technical Field The present invention relates to an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as sensor FET) for an ion sensor that measures ion concentration or detects the presence or absence of ions based on ions attached to a gate insulating film. ).

従来技術 第1図は従来のセンサーFETを、絶縁膜を除去して示
す正面図、第2図は第1図のA−A断面に相当する拡大
断面図である。この図面に於いて、(1)はシリコ、ン
基板、(2)はP属領域(バルク)、(3)はソース電
極、(6)はドレイン電極、(力は5j02膜(熱酸化
膜)、−・(8)はS i 3N4膜、(9)は5i0
2(気相成長膜である。aωはイオン感応部であり、シ
リコン基板(1)の下部に設けられ、第2図に示す如く
ゲート絶縁膜Iを有している。なお、ゲート絶縁膜は、
ソ分ス領域(3)とドレイン領域(4)を結ぶチャネル
領域の上部に設けられたS i02膜(7)とS i 
3N4膜(8)の一部から成る。イオン感応部(10)
はイオン濃度を測定すべき液体(I21に浸漬されるの
で、第2図に示す如く、内部のP属領域(2)、ソース
領域(3)及びドレイン領域(4)は、5i02膜(7
)、5iaN4膜(8)、及び5i02膜(9)から成
る保護絶縁膜(1皺によって液体αりから絶縁されてい
る。
Prior Art FIG. 1 is a front view showing a conventional sensor FET with an insulating film removed, and FIG. 2 is an enlarged sectional view corresponding to the AA cross section in FIG. 1. In this drawing, (1) is the silicon substrate, (2) is the P region (bulk), (3) is the source electrode, (6) is the drain electrode, (the force is the 5j02 film (thermal oxide film) , -・(8) is Si 3N4 film, (9) is 5i0
2 (vapor phase grown film. aω is an ion sensitive part, provided at the bottom of the silicon substrate (1), and has a gate insulating film I as shown in FIG. 2. Note that the gate insulating film is ,
The Si02 film (7) provided on the upper part of the channel region connecting the drain region (3) and the drain region (4) and the Si02 film (7)
It consists of a part of the 3N4 film (8). Ion sensing part (10)
is immersed in the liquid (I21) whose ion concentration is to be measured, so as shown in FIG.
), a 5iaN4 film (8), and a 5i02 film (9) (insulated from liquid α by one wrinkle).

ところで、絶縁膜a3にピンホールやクラックが存在し
、P属領域(2)、ソース領域(3)、及びドレイン領
域(4)の内力1つ又は複数が液体(121に直接に接
する状態になると、センサーFET各部の電位の状態が
変化し、センサーFETとしての動作に支障が起る。例
えば、液体(12がシリコン基板(1)の側面あるいは
底面においてP属領域(2)と接触するとバックゲート
バイアス状態となるし、ソース領域(3)と接触すると
ゲート・ソース間ショート状態となり、いずれも″セン
サーFETは異常動作モードになる。従って、センサー
FETを液体(121から確実に絶縁することが重要で
ある。
By the way, if there are pinholes or cracks in the insulating film a3, and one or more of the internal forces of the P region (2), the source region (3), and the drain region (4) come into direct contact with the liquid (121), , the potential state of each part of the sensor FET changes, causing trouble in its operation as a sensor FET.For example, if the liquid (12) comes into contact with the P region (2) on the side or bottom surface of the silicon substrate (1), the back gate If it comes into contact with the source region (3), it will become a gate-source short circuit, and the sensor FET will go into an abnormal operation mode.Therefore, it is important to reliably insulate the sensor FET from the liquid (121). It is.

しかし、第1図及び第2図に示す従来のセンサーFET
の場合、絶縁を確実に行うことが困難であった。即ち絶
縁膜Q31を形成しなければならないP属領域(2)の
外周面は、大面積であるのみならず、基板(1)の側面
及び底面にも存在し、更に湾曲面を有しているので、こ
の外周面全部にピンホールやクラックの発生確率の低い
状態で絶縁膜(13を形成することは困難であった。
However, the conventional sensor FET shown in FIGS.
In this case, it was difficult to ensure insulation. That is, the outer peripheral surface of the P region (2) on which the insulating film Q31 must be formed not only has a large area, but also exists on the side and bottom surfaces of the substrate (1), and has a curved surface. Therefore, it was difficult to form the insulating film (13) on the entire outer peripheral surface with a low probability of pinholes or cracks occurring.

また、第1図及び第2図に示すセンサーFETを量産す
る場合には、第3図に示す如く、一枚の半導体ウェハ(
la)に多数のセンサーFETを形成し、点線−に沿っ
て分割しなければならない。また、この分割前に多数の
センサーFETのイオン感応部QO)を、ウェハの一方
の主表面から他方の主表面に貫通するようにスリット状
にエツチングし、互いに独立させた状態に形成し、更に
、第2図に示すようにゲート絶縁膜(111及び保護絶
縁膜(13+を形成しなければならない。このため、基
板(1)の側面にも絶縁膜(131を設け、更にフォト
レジストを塗布しなければならず、工程が複雑になり且
つ高い歩留りでFETを製作することが困難になった。
In addition, when mass producing the sensor FETs shown in FIGS. 1 and 2, it is necessary to mass produce the sensor FETs shown in FIG.
la) A large number of sensor FETs must be formed and divided along the dotted line -. In addition, before this division, the ion sensitive parts QO) of a large number of sensor FETs are etched in the form of slits penetrating from one main surface of the wafer to the other main surface, so that they are made independent of each other, and , a gate insulating film (111) and a protective insulating film (13+) must be formed as shown in FIG. This makes the process complicated and makes it difficult to manufacture FETs with a high yield.

発明の目的 そこで1本発明の目的は、イオンを含む液体とFETの
内部とを確実且つ容易に絶縁することカー可能なセンサ
ーFETを提供することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sensor FET that can reliably and easily insulate a liquid containing ions from the inside of the FET.

発明の構成 上記目的を達成するための本発明(家、半導体基板eυ
の一方の主表面に環状に露出するように形成された第1
導電型の第1の半導体領域(22a)と、前記第1導電
型と反対の第2導電型を有し且つ前言己半導体基板Hの
一方の主表面に露出する部分を有し且つこの露出する部
分を除〜)て前B己第1の半導体領域(22a)で囲ま
れて〜・る第2の半導体領域(23a)と、前記第1導
電型を有し且つ前記半導体基板eυの一方の主表面に露
出する部分を有し且つこの露出する部分を除いて前記第
2の半導体領域(23a)で囲まれているソース領域(
イ)と、前記第1導電型な有し且つ前記半導体基板(2
1)の一方の主表面に露出する部分を有し且つこの露出
する部分を除いて前記第2の半導体領域(23a)で囲
まれ【いるドレイン領域シnと、前記ソース領域(至)
と前記ドレイン領域(2ηを結ぶイオン感応チャネル領
域を少なくとも被覆するように前記半導体基板(211
の主表面上に形成されたゲート絶縁膜部と、少なくとも
前記第2の半導体領域(23a)、前記ソース領域0Q
及び前記ドレイン領域(2)の前記ゲート絶縁膜ゆで被
覆されない露出表面を被覆するように形成され且つ前記
ゲート絶縁膜部に連続するように設けられ且   ・つ
前記ゲート絶縁膜の2よりも厚い膜厚を有している保護
絶縁膜(至)とを有していることを特徴とする液体中の
イオンを検知するだめの絶縁ゲート電界効果トランジス
タに係わるものである。
Structure of the Invention The present invention (house, semiconductor substrate eυ
A first ring formed to be exposed in an annular manner on one main surface of the
a first semiconductor region (22a) of a conductivity type, a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and a portion exposed to one main surface of the semiconductor substrate H; a second semiconductor region (23a) surrounded by the first semiconductor region (22a) and having the first conductivity type and one of the semiconductor substrates eυ; A source region (23a) that has a portion exposed on the main surface and is surrounded by the second semiconductor region (23a) except for this exposed portion.
b), the semiconductor substrate (b) has the first conductivity type and the semiconductor substrate (b) has the first conductivity type;
1) has a portion exposed on one main surface and is surrounded by the second semiconductor region (23a) except for this exposed portion; and the source region (23a).
The semiconductor substrate (211
at least the second semiconductor region (23a) and the source region 0Q.
and a film formed to cover the exposed surface of the drain region (2) that is not covered by the gate insulating film when boiled, and provided so as to be continuous with the gate insulating film portion, and - and thicker than the gate insulating film 2. The present invention relates to an insulated gate field effect transistor for detecting ions in a liquid, which is characterized by having a thick protective insulating film.

発明の作用効果 本発明によれば、センサーFETのソース領域(26)
及びドレイン領域面を囲む第2の半導体領域(23a)
の側面及び底面が第1の半導体領域(22a)によって
囲まれた構成であるので、イオンを含む液体Oηに対し
て第2の半導体領域(23a)が確実に分離された状態
となる。従って、絶縁膜によってFET内部を液体から
分離する従来の構造に比較し、歩留り及び信頼性の向上
が可能になる。また、通常のプレーナ技術で製造するこ
とが出来るので、量産が容易になる。
Effects of the invention According to the invention, the source region (26) of the sensor FET
and a second semiconductor region (23a) surrounding the drain region surface.
Since the side and bottom surfaces of the second semiconductor region (22a) are surrounded by the first semiconductor region (22a), the second semiconductor region (23a) is reliably separated from the ion-containing liquid Oη. Therefore, compared to the conventional structure in which the inside of the FET is separated from the liquid by an insulating film, it is possible to improve yield and reliability. Moreover, since it can be manufactured using normal planar technology, mass production becomes easy.

実施例 次に、第4図〜第6図を参照して本発明の実施例に係わ
るセンサーFETについて述べる。
Embodiment Next, a sensor FET according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

第4図はセンサーFETの製造方法を示すものであり、
第6図及び第7図が完成したセンサーFET及びその使
用状態を示すものである。センサーFETを製作する際
には、まず第4図(4)に示す如く、高抵抗シリコンか
ら成るN型(第1導電型)の半導体領域(ハ)の上に、
硼素をドープした高抵抗ノエビタキシャル成長層から成
るP型(第2導電型)半導体領域(23)を有するウエ
ノ・状態のシリコン半導体基板(21)を用意する。
Figure 4 shows the manufacturing method of the sensor FET.
FIGS. 6 and 7 show the completed sensor FET and its usage state. When manufacturing a sensor FET, first, as shown in FIG. 4 (4), on an N-type (first conductivity type) semiconductor region (c) made of high-resistance silicon,
A Ueno-state silicon semiconductor substrate (21) having a P-type (second conductivity type) semiconductor region (23) made of a boron-doped high-resistance noebitaxial growth layer is prepared.

次に、燐の選択拡散によってP型半導体領域(ハ)の表
面からN型半導体領域(27Jに達するN型拡散領域O
aを第4図CB)に示す如く形成する。これにより、N
型半導体領域四とN型拡散領域(24)とから成るN型
(第1導電型)の第1の半導体領域(22a)が得られ
、且つこの半導体領域に環状に囲まれた第2の半導体領
域(23a )が得られる。
Next, by selective diffusion of phosphorus, an N-type diffusion region O reaches from the surface of the P-type semiconductor region (c) to an N-type semiconductor region (27J).
A is formed as shown in FIG. 4 CB). This results in N
A first semiconductor region (22a) of N type (first conductivity type) consisting of a type semiconductor region 4 and an N type diffusion region (24) is obtained, and a second semiconductor region annularly surrounded by this semiconductor region. A region (23a) is obtained.

次に、第4図(C)に示す如く、硼素の選択拡散によっ
て第2の半導体領域(23a)の中に第1のP型チャネ
ルストッパ領域(2つを環状に形成する。続いて、燐の
選択拡散によって第2の半導体領域(23a)十 の中にN型ンース領域を環状に形成し、同時にN型ドレ
イン領域(27)を形成する。なお、センサ−FET0
主表面を示す第5図から明らかな如く、平面形状では、
ソース領域(26)が第1のチャネルストッパ領域0!
51の内側に形成され、ドレイン領域(2力がソース領
域(26)の内側に形成されている。ソース領域(ハ)
からドレイン領域t271に至る表面領域がドレイン電
流の通路となるが、この実施例では全領域がチャネルに
なることを阻止するために、第5図に示す如くソース領
域(26)とドレイン領域(271との間に部分的に第
2のP型チャネルストッパ領域(2樽が設けられている
。第4図(C) ([)及び第6図に第2のP+型チャ
ネルストッパ領域(2段が示されていないのは。
Next, as shown in FIG. 4(C), a first P-type channel stopper region (two ring-shaped regions) is formed in the second semiconductor region (23a) by selective diffusion of boron. An N-type drain region (27) is formed in the second semiconductor region (23a) in an annular shape by selective diffusion of the sensor FET0.
As is clear from FIG. 5 showing the main surface, in the planar shape,
The source region (26) is the first channel stopper region 0!
51, and the drain region (2) is formed inside the source region (26).
The surface region from t271 to drain region t271 becomes a path for drain current, but in this embodiment, in order to prevent the entire region from becoming a channel, the source region (26) and drain region (271) are separated as shown in FIG. A second P type channel stopper region (two barrels is provided partially between the What is not shown is.

これ等が第5図のB−B線に相当する部分の断面図のた
めである。
These are cross-sectional views of the portion corresponding to the line BB in FIG.

次に第4図0に示すように、熱酸化による5i02膜(
29)、気相成長によるS t 3N4膜(30)、気
相成長による5iQ2膜01)を順次形成する。但し、
ゲート絶縁膜部は他よりも薄いS i02膜(29)と
S i 3N4膜備とから成り、この実施例では第5図
の点線で囲む領域に形成されている。ゲート絶縁膜部は
有効なチャネル領域の上部のみでもよいから、必要に応
じてドレイン領域口の上部はゲート絶縁膜国とせずに他
の場所と同じ厚い保護絶縁膜C331としてもよい。な
お、保護絶縁膜C33)は、ゲート絶縁膜(321,鎖
線(財)で示す分割領域、ソース電極0!51及びドレ
イン電極OG)を除いた基板(2I]の一方の主表面(
上面)の全部に形成する。ソース電極C351は第5図
に示す如くソース領域(26)のみならず第2の半導体
領域(23a)の上面にも至るようにAt 蒸着で形成
され、バルクとソースの接続がなされている。
Next, as shown in FIG. 4, a 5i02 film (
29), an S t 3N4 film (30) by vapor phase growth, and a 5iQ2 film 01) by vapor phase growth are sequentially formed. however,
The gate insulating film portion consists of an Si02 film (29) and a Si3N4 film which are thinner than the others, and in this embodiment is formed in the region surrounded by the dotted line in FIG. Since the gate insulating film portion may be formed only on the upper part of the effective channel region, the upper part of the drain region opening may not be formed as a gate insulating film, but may be formed with the same thick protective insulating film C331 as other places, if necessary. Note that the protective insulating film C33) is formed on one main surface (2I) of the substrate (2I) excluding the gate insulating film (321, divided region indicated by a chain line, source electrode 0!51 and drain electrode OG).
(top surface). As shown in FIG. 5, the source electrode C351 is formed by At evaporation so as to reach not only the upper surface of the source region (26) but also the upper surface of the second semiconductor region (23a), thereby providing a connection between the bulk and the source.

最後に、第4図00鎖線(ロ)の位置を切断して第5図
及び第6図に示すような個々のセンサFETを完成させ
る。
Finally, the individual sensor FETs as shown in FIGS. 5 and 6 are completed by cutting along the chain line (b) at 00 in FIG.

第5図は、完成したセンサーFET及びその使用状態を
絶縁膜を除去して示すものであり、亀6図は第5図のB
−B線に相当する部分を示すものである。第5図から明
らかなように、この実施例ではセンサーFETの全部を
イオンを含む液体t3′Oの中に浸漬せずに、ゲート絶
縁膜(3りを含む下部のイオン感応部(31Oのみを浸
漬してイオン濃度を測定する。例えば、水素イオン(H
”)濃度によりPHを測定する場合には、イオンを含む
液体On中に、センサーFETのイオン感応部間を入れ
、ソース電極G51とドレイン電極(ト)との間には電
圧VDsを印加し、液体Onの中のバイアス電極端には
電源(4I)から正のバイアス電圧VRを印加する。ま
た、予め標準イオン濃度に於いてバイアス電圧Vnl 
の場合のドレイン電流より1 を測定しておく。しかる
後、被測定イオン濃度に於いてもドレイン電流ID+が
標準イオン濃度時と同じ値に保たれるようにバイアス電
源(4υを調整し、この時のバイアス電圧vR2を測定
する。この結果、イオン濃度の変化に基づくバイアス電
圧の変化分△Vn=VRIVxtを知ることが出来るの
で、これに基づきイオン濃度を算出する。
Figure 5 shows the completed sensor FET and its usage state with the insulating film removed, and Figure 6 is B in Figure 5.
- It shows the part corresponding to the B line. As is clear from FIG. 5, in this embodiment, the entire sensor FET is not immersed in the ion-containing liquid t3'O, but only the lower ion-sensitive part (31O) including the gate insulating film (31O) is immersed. Measure the ion concentration by immersion.For example, hydrogen ions (H
”) When measuring pH by concentration, place the ion-sensitive part of the sensor FET in a liquid On containing ions, apply voltage VDs between the source electrode G51 and the drain electrode (G), A positive bias voltage VR is applied from a power supply (4I) to the bias electrode end in the liquid On.
Measure 1 from the drain current in the case of . After that, the bias power supply (4υ) is adjusted so that the drain current ID+ is maintained at the same value as at the standard ion concentration even at the ion concentration to be measured, and the bias voltage vR2 at this time is measured. Since the amount of change in bias voltage ΔVn=VRIVxt based on the change in concentration can be known, the ion concentration is calculated based on this.

なお、ゲート絶縁膜器には、電極431に基づくバイア
ス電圧と液体07)中のイオンに基づく電圧とを合せた
ものが動作ゲート電圧■Gとして作用する。そして、S
 i 3N4膜(30)は水素イオン(H)を付着しや
すい性質を有するので、液体0力中のイオン濃度を感度
の比較的高い状態で検出することが出来る。上述の測定
方法ではドレイン電流I11.を一定に保つようにバイ
アス電圧VRを変えたが、逆にバイアス電圧V11を一
定に保って、イオンの変化に対応したドレイン電流の変
化により、イオン濃度を測定してもよい。
It should be noted that the combination of the bias voltage based on the electrode 431 and the voltage based on the ions in the liquid 07) acts on the gate insulator as the operating gate voltage (G). And S
Since the i3N4 membrane (30) has the property of easily adhering to hydrogen ions (H), the ion concentration in the liquid can be detected with relatively high sensitivity. In the above measurement method, the drain current I11. Although the bias voltage VR was changed to keep V11 constant, it is also possible to keep the bias voltage V11 constant and measure the ion concentration by changing the drain current corresponding to the change in ions.

上述から明らかなように本実施例には次の作用効果があ
る。
As is clear from the above, this embodiment has the following effects.

(a)FETのバルクとなる第2の半導体領域(23a
)が基板(211の表面に露出する部分を除いてN型の
第1の半導体領域(22a)によって囲まれている。
(a) The second semiconductor region (23a
) is surrounded by an N-type first semiconductor region (22a) except for the portion exposed to the surface of the substrate (211).

また、P型の第2の半導体領域(23a)にはソース電
極09の延長部によって負電圧が印加され、一方、N型
の第1の半導体領域(22a)は電極(3→でバイアス
電圧が印加された液体I3′Oに接している。従って、
PN接合(4りは逆バイアス状態となり、第2の半導体
領域(23a)は液体のηから確実に絶縁分離される。
Further, a negative voltage is applied to the P-type second semiconductor region (23a) by the extension of the source electrode 09, while a bias voltage is applied to the N-type first semiconductor region (22a) at the electrode (3→ It is in contact with the applied liquid I3'O.Therefore,
The PN junction (4) is in a reverse bias state, and the second semiconductor region (23a) is reliably isolated from the liquid η.

(b)  第2の半導体領域(23a)、チャネルスト
ッパ領域(25)、ソース領域(イ)、及びドレイン領
域(2)上の厚い絶縁膜G3にピンホールやクラックが
生じれば、従来と同様な問題が生じるが、この部分の絶
縁膜(1331の面積は、第2図の従来の絶縁膜(13
1の面積に比較して大幅に少ないので、その発生確率が
低い。
(b) If pinholes or cracks occur in the thick insulating film G3 on the second semiconductor region (23a), channel stopper region (25), source region (a), and drain region (2), it will be the same as before. However, the area of the insulating film (1331) in this part is smaller than that of the conventional insulating film (1331) in FIG.
Since the area is significantly smaller than the area of 1, the probability of its occurrence is low.

従って、歩留りの向上が出来る。Therefore, the yield can be improved.

(C)  絶縁膜(33)を導板(21)の上表面に設
けるのみであるから、ゲート絶縁膜6カ及び保護絶縁膜
C33)の形成が容易である。
(C) Since the insulating film (33) is only provided on the upper surface of the conductive plate (21), it is easy to form the gate insulating film 6 and the protective insulating film C33).

(d)  チャネルストッパ領域(2〜を設けたので、
イオン感応部□□□)のみによる動作が可能になる。
(d) Channel stopper region (2~ is provided, so
Operation using only the ion sensing section □□□) becomes possible.

(e)  チャネルストッパ領域(25)を設けたので
、ソース領域(261と第1の半導体領域(22a)と
の間のチャネル化を阻止することが出来る。
(e) Since the channel stopper region (25) is provided, formation of a channel between the source region (261 and the first semiconductor region (22a)) can be prevented.

(f)  第4図に示す如くプレーナ技術でセンサーF
ETを形成するので、量産性の向上が可能になる。
(f) Sensor F using planar technology as shown in Figure 4.
Since ET is formed, mass productivity can be improved.

変形例 以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可
能なものである。
Modifications Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and, for example, the following modifications are possible.

(イ) NチャネルのセンサーFETにしてもよい。(b) It may be an N-channel sensor FET.

(ロ) ソース電極(39及びドレイン電極(列を第5
図では基、板CDの上部に設けているが、イオン感応部
(38)まで延ばしてもよい。この場合には電極C35
) l)の上に絶縁被覆を設ける。
(b) Source electrode (39) and drain electrode (5th column)
In the figure, it is provided on the top of the substrate CD, but it may extend to the ion sensing section (38). In this case, electrode C35
) Provide an insulating coating over l).

(ハ) イオンに対する感度の高い構造とした場合又は
高い測定精度が要求されない場合には、バイアス電極(
39)及びバイアス電源(41)を省く構成としてもよ
い。
(c) When using a structure with high sensitivity to ions or when high measurement accuracy is not required, a bias electrode (
39) and the bias power supply (41) may be omitted.

に)第1の半導体領域(22a)に第2の半導体領域(
23a)よりも高い電圧を印加するための電極を第1の
半導体領域(22a)に設けてもよい。
) the first semiconductor region (22a) and the second semiconductor region (22a);
An electrode for applying a voltage higher than 23a) may be provided in the first semiconductor region (22a).

(ホ)第1の半導体領域(22a)の側面及び底面を囲
むように保護絶縁層を設けてもよい。但し、この絶縁層
にピンホール等が生じて液体C37) IJ: N型の
第1の半導体領域(22a)に接しても、問題が生じな
い。
(e) A protective insulating layer may be provided to surround the side and bottom surfaces of the first semiconductor region (22a). However, even if a pinhole or the like is formed in this insulating layer and the liquid C37) IJ: comes into contact with the N-type first semiconductor region (22a), no problem will occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のセンサーFETを示す正面図、第2図は
第1図のA−A線に相当する部分の拡大断面図、第3図
は第1図のFETを作る際のウェハを示す平面図、第4
図は本発明の実施例に係わるセンサーFETを工程順に
示す断面図、第5図は第4図に示す工程で得られたセン
サーFET及びその使用状態を示す正面図、第6図は第
5図のB−B線に相当する部分の拡大断面図である。 (21)・・・半導体基板、(22a)・・・第1の半
導体領域、(23a)・・・第2の半導体領域、(2つ
・・・チャネルストッパ領域、(ハ)・・・ソース領域
、(2η・・・ドレイン領域、GZ・・・ゲート絶縁膜
、G(至)・・・保護絶縁膜。 第3図
Figure 1 is a front view of a conventional sensor FET, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion corresponding to line A-A in Figure 1, and Figure 3 is a wafer used to make the FET in Figure 1. Floor plan, 4th
The figures are cross-sectional views showing the sensor FET according to the embodiment of the present invention in the order of steps, FIG. 5 is a front view showing the sensor FET obtained in the steps shown in FIG. 4 and its usage state, and FIG. FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion corresponding to line BB of FIG. (21)...Semiconductor substrate, (22a)...First semiconductor region, (23a)...Second semiconductor region, (Two...Channel stopper regions, (C)...Source region, (2η...drain region, GZ...gate insulating film, G(to)...protective insulating film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  半導体基板eυの一方の主表面に環状に露出
するように形成された第1導電型の第1の半導体領域(
22a)と、 前記第1導電型と反対の第2導電型を有し且つ前記半導
体基板(2I)の一方の主表面に露出する部分を有し且
つこの露出する部分を除いて前記第1の半導体領域(2
2a)で囲まれている第2の半導体領域(23a)と、 前記第1導電型を有し且つ前記半導体基板(2υの一方
の主表面に露出する部分を有し且つこの露出する部分を
除いて前記第2の半導体領域(23a)で囲まれている
ソース領域(イ)と、 前記第1導電型を有し且つ前記半導体基板(21)の一
方の主表面に露出する部分を有し且つこの露出する部分
を除いて前記第2の半導体領域(23a)で囲まれてい
るドレイン領域(2′0と、前記ソース領域(26Iと
前記ドレイン領域(2′0を結ぶイオン感応チャネル領
域を少なくとも被覆するように前記半導体基板(2υの
主表面上に形成されたゲート絶縁膜C32+と、 少なくとも前記第2の半導体領域(23a )、前記ソ
ース領域(26)及び前記ドレイン領域(2)の前記ゲ
ート絶縁膜621で被覆されない露出表面を被覆するよ
うに形成され且つ前記ゲート絶縁膜C33に連続するよ
うに設けられ且つ前記ゲート絶縁膜C33よりも厚い膜
厚を有している保護絶縁膜C331と、を有しているこ
とを特徴とする液体中のイオンを検知するための絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタ。
(1) A first semiconductor region of the first conductivity type formed so as to be exposed in an annular manner on one main surface of the semiconductor substrate eυ (
22a), having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and having a portion exposed on one main surface of the semiconductor substrate (2I), and excluding this exposed portion, the semiconductor substrate (2I) has a second conductivity type opposite to the first conductivity type; Semiconductor area (2
2a); a second semiconductor region (23a) having the first conductivity type and having a portion exposed on one main surface of the semiconductor substrate (2υ and excluding this exposed portion) a source region (a) surrounded by the second semiconductor region (23a); and a source region (a) having the first conductivity type and having a portion exposed on one main surface of the semiconductor substrate (21); The drain region (2'0), which is surrounded by the second semiconductor region (23a) except for this exposed part, and the ion-sensitive channel region connecting the source region (26I) and the drain region (2'0) are at least a gate insulating film C32+ formed on the main surface of the semiconductor substrate (2υ) so as to cover the gates of at least the second semiconductor region (23a), the source region (26), and the drain region (2); a protective insulating film C331 formed to cover the exposed surface not covered with the insulating film 621, continuous with the gate insulating film C33, and having a thickness greater than that of the gate insulating film C33; An insulated gate field effect transistor for detecting ions in a liquid, characterized by having the following characteristics:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62102160U (en) * 1985-12-18 1987-06-29

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7826980B2 (en) * 2005-03-11 2010-11-02 National University Corporation Toyohashi University Of Technology Cumulative chemical/physical phenomenon detecting apparatus
WO2007108465A1 (en) * 2006-03-20 2007-09-27 National University Corporation Toyohashi University Of Technology Accumulated type chemical/physical phenomenon detection method and device thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62144059A (en) * 1985-12-18 1987-06-27 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Ion sensor
JPS62102160U (en) * 1985-12-18 1987-06-29
JPH0511785B2 (en) * 1985-12-18 1993-02-16 Shindengen Electric Mfg

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