JPS60120240A - Ｉｓｆｅｔセンサ - Google Patents
ＩｓｆｅｔセンサInfo
- Publication number
- JPS60120240A JPS60120240A JP58228785A JP22878583A JPS60120240A JP S60120240 A JPS60120240 A JP S60120240A JP 58228785 A JP58228785 A JP 58228785A JP 22878583 A JP22878583 A JP 22878583A JP S60120240 A JPS60120240 A JP S60120240A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- electrode
- ion
- mosfet
- film
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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】
〈産業上の利用分野ン
本発明は、電解液中のイオン活量を測定するｌ５ＦＥＴ
セツサ（電界効果トランジスタ型イオンセッサ）に関し
、殊にＩＩ８応膜粗膜組成によるＭＯＳＦＥＴへの１作
影響の解消されたｌ５ＦＥＴセ／すの提案に関するもの
である。
セツサ（電界効果トランジスタ型イオンセッサ）に関し
、殊にＩＩ８応膜粗膜組成によるＭＯＳＦＥＴへの１作
影響の解消されたｌ５ＦＥＴセ／すの提案に関するもの
である。
〈従来技術〉
ｌ５ＦＥＴセンナは、ＭＯＳＦＥＴのゲート部上を金属
電源がない状悪に構成したもので、その前作＋ｆ、理も
ＭＯＳＦＥＴと似ている。即ち、水溶液中のイオンによ
ってゲート絶縁膜の電位が愛化し、これによってゲート
絶縁膜下の半導体表面の電導度が変化してドレーン電流
が変化する。従って、とのｐレーン電流の変化からゲー
ト表面電位を検出し、これによって水溶液中のイオン活
量を測定することができるのである。この場合、ゲート
絶縁膜はイオンｌＩ８応膜で構成され、特定のイオン活
量を選択的に測定できるようにしである。
電源がない状悪に構成したもので、その前作＋ｆ、理も
ＭＯＳＦＥＴと似ている。即ち、水溶液中のイオンによ
ってゲート絶縁膜の電位が愛化し、これによってゲート
絶縁膜下の半導体表面の電導度が変化してドレーン電流
が変化する。従って、とのｐレーン電流の変化からゲー
ト表面電位を検出し、これによって水溶液中のイオン活
量を測定することができるのである。この場合、ゲート
絶縁膜はイオンｌＩ８応膜で構成され、特定のイオン活
量を選択的に測定できるようにしである。
ところで、ｌ５ＦＥＴセンサの場合、動作原理が上述の
如くゲート表面電位の変化を検出するものであるため、
従来のイオン電極のようにイオンｌｉＳ応膜の導電性か
問題とならず、従って膜の選択の自由度が高く、例えば
ｐＨセンサとしてはＳｉＯ，＊ Ｓｉ；Ｎ４ 、 Ａ７
．０３ 、 Ｔ勧Ｏ６等の絶縁膜を用いることができる
。このうちＴａ２０５膜は理論値に近い応答を示すもの
として注目されている。
如くゲート表面電位の変化を検出するものであるため、
従来のイオン電極のようにイオンｌｉＳ応膜の導電性か
問題とならず、従って膜の選択の自由度が高く、例えば
ｐＨセンサとしてはＳｉＯ，＊ Ｓｉ；Ｎ４ 、 Ａ７
．０３ 、 Ｔ勧Ｏ６等の絶縁膜を用いることができる
。このうちＴａ２０５膜は理論値に近い応答を示すもの
として注目されている。
しかしながら、このような優れた特性をもつ反面ｌ５Ｆ
ＥＴセンサを実用化するためには多くの問題がある。即
ち、ｌ５ＦＥＴセンサは、■室内の光によってドリフト
すること、■ 水溶液に出し入れする際、指示がシフト
すること、■ ＭＯ５ＦＥＴの動作条件の５１によって
ドリフトするため、安定して長期に計測を行なうことが
困難であることといった欠点がある。
ＥＴセンサを実用化するためには多くの問題がある。即
ち、ｌ５ＦＥＴセンサは、■室内の光によってドリフト
すること、■ 水溶液に出し入れする際、指示がシフト
すること、■ ＭＯ５ＦＥＴの動作条件の５１によって
ドリフトするため、安定して長期に計測を行なうことが
困難であることといった欠点がある。
〈発明の目的〉
本発明は、Ｉ ５ＦＥＴセンサをＭＯＳ Ｆ ＥＴとイ
オン感光膜との組合せと考えることができる点に着目し
、上述した■〜■の欠点を解消し得る新規構造のｌ５Ｆ
ＥＴセツサを提供するものである。
オン感光膜との組合せと考えることができる点に着目し
、上述した■〜■の欠点を解消し得る新規構造のｌ５Ｆ
ＥＴセツサを提供するものである。
〈発明の構成〉
ヒ記目的を達成するため、本発明に係るｌ５ＦＥＴセン
サは、ＭＯＳＦＥＴのゲート部から導電性の電極をゲー
トｍ域以外に延長すると共に、ゲート部から離れた前記
４電性電極上にイオノ感応膜を設けたことを特徴として
いる。ここで導電性電極としては金属の他にＳｉ、Ｇｅ
或いは導電性プラスチック等も使用でき、水溶液中のイ
オンによりイオン感ＬＩＩ！ｉ１に生じた電位をゲート
部まで伝達できるものであれば材料の如何は問わない。
サは、ＭＯＳＦＥＴのゲート部から導電性の電極をゲー
トｍ域以外に延長すると共に、ゲート部から離れた前記
４電性電極上にイオノ感応膜を設けたことを特徴として
いる。ここで導電性電極としては金属の他にＳｉ、Ｇｅ
或いは導電性プラスチック等も使用でき、水溶液中のイ
オンによりイオン感ＬＩＩ！ｉ１に生じた電位をゲート
部まで伝達できるものであれば材料の如何は問わない。
ｔ−た導電性電極としては単一の電極に限らず、２つの
導電性材ｆ）を２段に直列接続したものでも使用できる
。このような使用例は半導体生産技術を適用する上で絶
縁処理しやすい等の他の利点を生じ好ましいといえる。
導電性材ｆ）を２段に直列接続したものでも使用できる
。このような使用例は半導体生産技術を適用する上で絶
縁処理しやすい等の他の利点を生じ好ましいといえる。
〈実施例ン
第１図は本発明の一実施例としてのｌ５ＦＥＴセンサの
乎面図、第２図はその側ｌｒｒ面図を示し、ｌはサファ
イヤ基板（ＳＯＳウェハー）で、その上にｐ或いはｎチ
ャンネルのＭＯＳＦＥＴを通常の酸化−８ｉアイランド
形成、ドレイン・ソース部への不純物拡政等の標準工程
により形成しである。２がドレイン、３がソースで、両
折の中間にゲート部４が存している。５，６は４電件の
電極としてアルミ電極と、それと導電接触したシリコン
エピタキシャル層で、ＭＯＳＦＥＴのゲートｌ＜４から
ゲート領域以外の基板ｌ上の一端部まで延長されている
。シリコンエピタキシャル層６は不純物を高濃度拡散さ
せることによって導電性をもたせである。この層６は前
記ＭＯ５ＦＥＴの製作工程と併行して基板１上に形成す
ることができる。
乎面図、第２図はその側ｌｒｒ面図を示し、ｌはサファ
イヤ基板（ＳＯＳウェハー）で、その上にｐ或いはｎチ
ャンネルのＭＯＳＦＥＴを通常の酸化−８ｉアイランド
形成、ドレイン・ソース部への不純物拡政等の標準工程
により形成しである。２がドレイン、３がソースで、両
折の中間にゲート部４が存している。５，６は４電件の
電極としてアルミ電極と、それと導電接触したシリコン
エピタキシャル層で、ＭＯＳＦＥＴのゲートｌ＜４から
ゲート領域以外の基板ｌ上の一端部まで延長されている
。シリコンエピタキシャル層６は不純物を高濃度拡散さ
せることによって導電性をもたせである。この層６は前
記ＭＯ５ＦＥＴの製作工程と併行して基板１上に形成す
ることができる。
そしてこの層６の上には２箇所のコンタクトホール６ａ
、６ｂを戊してＳ １０２ ＋ Ｓｔ３ Ｎ４ ％パリ
Ｌ／７等の耐水性、パッシベーション効果のある高絶縁
１漢７が単層或いは多層に形成されている。ｇｔＪ記ア
ルアルミ電極５方のコンタクトホール６ａとＭＯＳＦＥ
Ｔのゲート部４との間を結合している。他方のコンタク
トホール６ｂ上にはイオンＩｔ＆６膜８が形成されてい
る。感応膜８がｐＨ１ｐＮａ等のガラス材料の場合、蒸
着法、スパッタ法等により＃膜形成できる。沸化物、硫
化物の場合も同様な方法で１ヒ成できる。また薄膜片を
融着することによって形成することもできる。イオン感
応膜８は図示例ではシリコンエピタキシャル層６の一端
部周辺のみに形成しているが、ＭＯＳＦＥＴのゲート部
４まてかかるように形成することもできる。
、６ｂを戊してＳ １０２ ＋ Ｓｔ３ Ｎ４ ％パリ
Ｌ／７等の耐水性、パッシベーション効果のある高絶縁
１漢７が単層或いは多層に形成されている。ｇｔＪ記ア
ルアルミ電極５方のコンタクトホール６ａとＭＯＳＦＥ
Ｔのゲート部４との間を結合している。他方のコンタク
トホール６ｂ上にはイオンＩｔ＆６膜８が形成されてい
る。感応膜８がｐＨ１ｐＮａ等のガラス材料の場合、蒸
着法、スパッタ法等により＃膜形成できる。沸化物、硫
化物の場合も同様な方法で１ヒ成できる。また薄膜片を
融着することによって形成することもできる。イオン感
応膜８は図示例ではシリコンエピタキシャル層６の一端
部周辺のみに形成しているが、ＭＯＳＦＥＴのゲート部
４まてかかるように形成することもできる。
しかしその場合はＭＯＳＦＥＴのゲート部の光影常を防
止するため、ＭＯＳＦＥＴを遮光用のブラック接着剤等
で封入しておく必要がある。図中、９はリード端子、１
０は接液部以外の部分を封止するオ耐ハ旨である。
止するため、ＭＯＳＦＥＴを遮光用のブラック接着剤等
で封入しておく必要がある。図中、９はリード端子、１
０は接液部以外の部分を封止するオ耐ハ旨である。
尚、この実施例ではサファイヤ基板上にＭＵＳＦＥＴを
一個のみ形成しているが、２個形成して一方のｌｖｉ
ＯＳ Ｆ Ｅ Ｔの温度影響を他方のＭＯＳＦＥＴでキ
ャンセルする方式を採用することができる。また、同一
基板上に不斉電位の温度影響やＮｅｒｎｓｔ式の温に影
響を補正する薄膜サーミスタ又はダイオードを形成する
こともできる。更に同一基板上に、ゲート過電界防止用
の金属電極を形成し、液交換時にはこの電極を通じてゲ
ートに電界を加えるように構成することもできる。また
基板ｌとしてはサファイヤ基板の他のシリコン基板を用
いることもできる。その場合は、ツリコンエピタキシャ
ル層にや目当する部分は副濃度拡改して形成できるし、
またシリコン基板の側面にも５ｉ０２−５ｉ３Ｎ、膜を
形成することで完全に外部から絶縁することができる。
一個のみ形成しているが、２個形成して一方のｌｖｉ
ＯＳ Ｆ Ｅ Ｔの温度影響を他方のＭＯＳＦＥＴでキ
ャンセルする方式を採用することができる。また、同一
基板上に不斉電位の温度影響やＮｅｒｎｓｔ式の温に影
響を補正する薄膜サーミスタ又はダイオードを形成する
こともできる。更に同一基板上に、ゲート過電界防止用
の金属電極を形成し、液交換時にはこの電極を通じてゲ
ートに電界を加えるように構成することもできる。また
基板ｌとしてはサファイヤ基板の他のシリコン基板を用
いることもできる。その場合は、ツリコンエピタキシャ
ル層にや目当する部分は副濃度拡改して形成できるし、
またシリコン基板の側面にも５ｉ０２−５ｉ３Ｎ、膜を
形成することで完全に外部から絶縁することができる。
〈発明の効果〉
本発明に係るｌ５ＦＥＴセンサは上述した如くＭＯＳＦ
ＥＴのゲート部から４電性電極をゲート領域以外の所ま
で延長し、ゲート部から離れた導電性電極上にイオン感
応膜を形成したものであるから次のような効果がある。
ＥＴのゲート部から４電性電極をゲート領域以外の所ま
で延長し、ゲート部から離れた導電性電極上にイオン感
応膜を形成したものであるから次のような効果がある。
■ Ｍ ＯＳ Ｆ Ｅ Ｔのゲート内に光を入射させな
い構造とすることができるため、室内の光によるドリフ
トの問題が略々完全に解決できる。
い構造とすることができるため、室内の光によるドリフ
トの問題が略々完全に解決できる。
■ イオン感応膜とＭＩＳＦＥＴが離れている関係上、
イオノｍ１６膜の組成によりＭＯ５ＦｈＴの制作が影響
されないため、指示のシフト等がなく長期に亘って安定
した計測がｏＴ能である。
イオノｍ１６膜の組成によりＭＯ５ＦｈＴの制作が影響
されないため、指示のシフト等がなく長期に亘って安定
した計測がｏＴ能である。
■ 凛屯性電極を実施例で述べたようにアルミ電極とシ
リコンエピタキシャル層とを結合して構成すれば、エピ
タキシャル層の絶縁が容易なため、絶縁６理が行ない易
く、峡産性、信頓性が向上するという利点も併せ持つ。
リコンエピタキシャル層とを結合して構成すれば、エピ
タキシャル層の絶縁が容易なため、絶縁６理が行ない易
く、峡産性、信頓性が向上するという利点も併せ持つ。
図は本発明の一夫施−１を示し、第１図は全体平面図、
嘉２図はその１ＩｌｌＩ断面図である。 ４・・ゲート部−５，６・・・導′市性電極、８ ・イ
オン感応膜。
嘉２図はその１ＩｌｌＩ断面図である。 ４・・ゲート部−５，６・・・導′市性電極、８ ・イ
オン感応膜。
Claims (1)
- Ｍ ＯＳ Ｆ Ｅ ”ｒのゲー）ｆｌｓから導電性の電
極をゲート＠域以外に延長すると共に、ゲート部から離
れた前記導電性電極上にイオン感応膜を設けたことを特
徴とするｌ５ＦＥＴセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58228785A JPS60120240A (ja) | 1983-12-03 | 1983-12-03 | Ｉｓｆｅｔセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58228785A JPS60120240A (ja) | 1983-12-03 | 1983-12-03 | Ｉｓｆｅｔセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60120240A true JPS60120240A (ja) | 1985-06-27 |
| JPH0315974B2 JPH0315974B2 (ja) | 1991-03-04 |
Family
ID=16881805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58228785A Granted JPS60120240A (ja) | 1983-12-03 | 1983-12-03 | Ｉｓｆｅｔセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60120240A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0190005A2 (en) * | 1985-01-23 | 1986-08-06 | Integrated Ionics, Inc. | Ambient sensing devices with isolation |
| JPS62132160A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Terumo Corp | 分離ゲ−ト型ｉｓｆｅｔを用いたバイオセンサ− |
| JPS6453151A (en) * | 1987-05-22 | 1989-03-01 | Abbott Lab | Ion selecting electrode |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5630640A (en) * | 1979-08-22 | 1981-03-27 | Olympus Optical Co Ltd | Detecting method of chemical substance by chemically sensitive element of insulated-gate transistor structure |
-
1983
- 1983-12-03 JP JP58228785A patent/JPS60120240A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5630640A (en) * | 1979-08-22 | 1981-03-27 | Olympus Optical Co Ltd | Detecting method of chemical substance by chemically sensitive element of insulated-gate transistor structure |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0190005A2 (en) * | 1985-01-23 | 1986-08-06 | Integrated Ionics, Inc. | Ambient sensing devices with isolation |
| EP0190005A3 (en) * | 1985-01-23 | 1988-12-14 | Integrated Ionics, Inc. | Ambient sensing devices with isolation |
| JPS62132160A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Terumo Corp | 分離ゲ−ト型ｉｓｆｅｔを用いたバイオセンサ− |
| JPS6453151A (en) * | 1987-05-22 | 1989-03-01 | Abbott Lab | Ion selecting electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0315974B2 (ja) | 1991-03-04 |
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