JPS6049255A - 化学物質感応電界効果トランジスタ型センサ - Google Patents
化学物質感応電界効果トランジスタ型センサInfo
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- JPS6049255A JPS6049255A JP58156388A JP15638883A JPS6049255A JP S6049255 A JPS6049255 A JP S6049255A JP 58156388 A JP58156388 A JP 58156388A JP 15638883 A JP15638883 A JP 15638883A JP S6049255 A JPS6049255 A JP S6049255A
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- sensitive
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- chemical
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- Pending
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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
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は化学物質感応電界効果１・′、／／ノスクＩ（
ＩＩセンサに関するものである。
ＩＩセンサに関するものである。
〔発明の背４．ｊ〕
化学物ｉＩｉ感応電界効果トランノスク！（ＩＩセノ−
リ゛（以下Ｃｌ−Ｉ Ｉ法Ｈ”ｌゲ１゛と記ず）は、Ｍ
Ｏ８形１（’ Ｅ Ｔの金属ケ＝１・を取除き、代りに
化学物質感応ハ〆）を設けたセン４ノである（例えは松
尾、ｌＩ：刺“電界効果トノノンスク型ケミカル七）」
ノーとその応ｊ）Ｆ′、応ＩＩＩ ｑグ理、４９巻 （
６シじ’）＋ ｐ５８０． 円８０年）。 Ｃ１１１＞
Ｍｌ・下’Ｉ’ Ｌｌ ノ川′１・；０．アルカリ金属
、ハロケンイオン等を多−Ｕｌｌに菖む試イ′［溶液中
て使用するため、これらのイオンにλ・１する保護や素
子の絶縁が重要課題の１つになっている。 ４；ｆ：末
０’） ＣＩＩＥＭＦＥＴは素子４／Ｉ−ｉ：’）とし
−Ｃ，、ルク扶の力電１（１ウエハを利用するため、化
学物質感応１、〆ｉか形成されるンリコ／ウェハの裏面
の絶縁やヂノブスクライフ面の絶縁か容易でなかった。
リ゛（以下Ｃｌ−Ｉ Ｉ法Ｈ”ｌゲ１゛と記ず）は、Ｍ
Ｏ８形１（’ Ｅ Ｔの金属ケ＝１・を取除き、代りに
化学物質感応ハ〆）を設けたセン４ノである（例えは松
尾、ｌＩ：刺“電界効果トノノンスク型ケミカル七）」
ノーとその応ｊ）Ｆ′、応ＩＩＩ ｑグ理、４９巻 （
６シじ’）＋ ｐ５８０． 円８０年）。 Ｃ１１１＞
Ｍｌ・下’Ｉ’ Ｌｌ ノ川′１・；０．アルカリ金属
、ハロケンイオン等を多−Ｕｌｌに菖む試イ′［溶液中
て使用するため、これらのイオンにλ・１する保護や素
子の絶縁が重要課題の１つになっている。 ４；ｆ：末
０’） ＣＩＩＥＭＦＥＴは素子４／Ｉ−ｉ：’）とし
−Ｃ，、ルク扶の力電１（１ウエハを利用するため、化
学物質感応１、〆ｉか形成されるンリコ／ウェハの裏面
の絶縁やヂノブスクライフ面の絶縁か容易でなかった。
、例えは／リフ／ウェハをエツチングして２１状のｌｉ
ｉの歯形構造のノリコンを残し、このヱ１状の１ｉｆｉ
ｉの山形構造のノリコンにソースおよび）・レイン領域
を形成（７たのち、熱酸化なとにより全曲に絶縁膜を形
成し素子−のｊ僧縁を行う方法か行われていた（ ＋ｉ
ｊ出引川文用参照）４．シかし針状の櫛の１“」１形構
造の７リコノヂ、プ斗−に均一に絶縁膜を形成すること
はう事しく、４１にピノホール等の発生によりセン」ノ
の寿命か短いという欠点かあった。
ｉの歯形構造のノリコンを残し、このヱ１状の１ｉｆｉ
ｉの山形構造のノリコンにソースおよび）・レイン領域
を形成（７たのち、熱酸化なとにより全曲に絶縁膜を形
成し素子−のｊ僧縁を行う方法か行われていた（ ＋ｉ
ｊ出引川文用参照）４．シかし針状の櫛の１“」１形構
造の７リコノヂ、プ斗−に均一に絶縁膜を形成すること
はう事しく、４１にピノホール等の発生によりセン」ノ
の寿命か短いという欠点かあった。
また最；ｌ１ＳＯ３（５ｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ ５ａｐｐ
ｈｉｒｅ）つ１−ハを用い、チ、ブスクライフ面の絶縁
やウニハチツブシ毒血の絶縁を省略てきるＣＩＩＥＭＩ
”ＥＴが発明されているか（！ｉ１’ ｔ！：！ｌｉ
ＩＩ！！ ５７−１９１５３９ ）、ソースおよびトレ
イ／電極か化学物質感応ＩＨＹｉと同一／リコノ人曲１
．に１１ニ成されているため、ソースおよび１・しイノ
電極令属部の畠食か使用後ｊべ１１４月てヅゾ１し、や
は１）センサのノｊ命を十分に敗訴てきないという′）
（・、′、！、か４ｔ）った。
ｈｉｒｅ）つ１−ハを用い、チ、ブスクライフ面の絶縁
やウニハチツブシ毒血の絶縁を省略てきるＣＩＩＥＭＩ
”ＥＴが発明されているか（！ｉ１’ ｔ！：！ｌｉ
ＩＩ！！ ５７−１９１５３９ ）、ソースおよびトレ
イ／電極か化学物質感応ＩＨＹｉと同一／リコノ人曲１
．に１１ニ成されているため、ソースおよび１・しイノ
電極令属部の畠食か使用後ｊべ１１４月てヅゾ１し、や
は１）センサのノｊ命を十分に敗訴てきないという′）
（・、′、！、か４ｔ）った。
本発明の＋１的は絶縁加土か容易てノ」命か長いｆ＋Ｉ
ｉ現なＣＩ−Ｉ Ｅ Ｍ Ｆ Ｅ ’Ｉ”を？！Ｊるこ
とである。、〔発明の概要〕 上記「１的を達成するために本発明によるＣＩＩＥＭＩ
件；′］は、下部絶縁基板と該絶縁語根のＩ−に一様に
設けた」一部’ｉ’ ４＋’；晶シリコン、：１、−膜
とよりなる２層構造の８０＋基板ニ形成す；１１ タＣ
ＨＥＭＴｉ”ＥＴ ニオイＴＪ、ｌ ；′Ｘ１’単結晶
／リコン薄膜の４電１ソｌと５−′、なる導電性をイＪ
する高不純物濃度領域からなるソース領域とｌ・レイ／
領域とを上記上部ｔｉｔ結晶ノリコン薄１１うに中に分
１ｉｉｊｌ形成し、ソース領域およびＩ・レイン領域に
挟み込まれる能動ノリコン薄１摸領域下の下部絶縁基板
を、該絶縁俵板と上部単結晶ノリコノ薄１１菊との境界
部まで完全に除去することにより生しる下部３１！８８
４、、ｌ、基板側の−１一部ｔｉｉ結晶シリコン薄１１
分裏面をゲート感応表向とし、該ケート感応表面−１−
に絶縁膜および化学物７／ｉ感応層を設けたことにより
、ソースおよびトレインの各金属電極か試料溶液に全く
触れることかないようにしたものである。
ｉ現なＣＩ−Ｉ Ｅ Ｍ Ｆ Ｅ ’Ｉ”を？！Ｊるこ
とである。、〔発明の概要〕 上記「１的を達成するために本発明によるＣＩＩＥＭＩ
件；′］は、下部絶縁基板と該絶縁語根のＩ−に一様に
設けた」一部’ｉ’ ４＋’；晶シリコン、：１、−膜
とよりなる２層構造の８０＋基板ニ形成す；１１ タＣ
ＨＥＭＴｉ”ＥＴ ニオイＴＪ、ｌ ；′Ｘ１’単結晶
／リコン薄膜の４電１ソｌと５−′、なる導電性をイＪ
する高不純物濃度領域からなるソース領域とｌ・レイ／
領域とを上記上部ｔｉｔ結晶ノリコン薄１１うに中に分
１ｉｉｊｌ形成し、ソース領域およびＩ・レイン領域に
挟み込まれる能動ノリコン薄１摸領域下の下部絶縁基板
を、該絶縁俵板と上部単結晶ノリコノ薄１１菊との境界
部まで完全に除去することにより生しる下部３１！８８
４、、ｌ、基板側の−１一部ｔｉｉ結晶シリコン薄１１
分裏面をゲート感応表向とし、該ケート感応表面−１−
に絶縁膜および化学物７／ｉ感応層を設けたことにより
、ソースおよびトレインの各金属電極か試料溶液に全く
触れることかないようにしたものである。
つきに本発明の実施例を図面とともに説明する第１図は
本発明によるＣ Ｉ−Ｉ Ｅ Ｍ Ｆ Ｅ ’１’の−
・実施例の名製造１．程を小才断面図で、（２））はＳ
ｏ］基板、（Ｉ））はソース領域とＩ・レイン領域とを
形成した状態、（（１）はケートＴＨＮ５応表面を形成
した状態、（（りは絶）′ｊ１膜を形成し、た状態、＜
ｅ）は化学物ｔ′１感応層およびソース電極とトレイ７
電（う４を形成した状態を、ＪりＩ２、第翼図は本発明
によるマルチＣＩＩＥＭＩ”ＥＴの−・実施例を小ず断
面図、第３図は一］−記マルチＣＩ−ＩＥＭＦＥＴの一
使用例を示す図、第４図は−１−記使用例におけるー、
−ルヂＣ”ｌｌＥＭＦＥＴの出力帖、答η″性図である
。本実施例においては第１図（２１）に・Ｊくずように
石芙よｌ）なる１・゛部絶縁基板１の上部に１〕形単結
晶ンリコ／、ニル膜？を形成したｐ形ＳＯＩ基板を使用
し、ｎチャオルＣＨＥ Ｍ Ｆ Ｅ Ｔを構成したか、
ｎ、 １１； Ｓ （−） １ノ１（（ＩＪ、を用いて
ｐヂャネルＣＩ−１ｉ号ＭＦＥＴを構成しても４Ｌい６
、Ｉ〕形単結晶シリコン薄膜２中に辿常の不純物１・−
＝プ法（熱拡散法、イオン注入ｉ）Ｚのいずれてもよい
により第１図（１〕）に示すようにＩｌ形ソース領域、
３およびＩＩ形トレイン領域４を形１戊する。Ｓ（月’
１Ｆ ＩＪ７に月」いる単結晶シリコン薄膜の１゛４！
さは（１５／（１１１〜１μｍｎであるから、上記のｎ
形ソース領域：うおよびｎ形ドレイン領域・１は単結晶
／１ｊコンｌ’、’＋！ＩＩ：３２と１・部絶縁基板１
との境界まで達する１、つきにソース領域″３とドレイ
ン領域４とて挟みこま４＋る能動／リコン薄膜領域５下
の下部絶縁Ｊ、Ｉ； ４４ゾ１を、弗酸（ｒよる化学エ
ツチングを用いて第１図（ｃ）に小ずように下部絶縁基
板１と単結晶ンリコ７７：ｊ７膜゛２との境界部まで完
全に除去する５、この際ソース領域ニー８およびトレイ
ン領域４下の下部絶縁ノ、１、（Ｊゾｌの 部も同１１
−に除去する。この過程で生じた中結晶シリコン；ニル
ＩＩ；’＝’ Ａ 面ヲＣＩＩＥＭ Ｆ ＥＴ Ｏ）
／７”−ｌ−感応表面（＋として利用する。つきに−１
−記ケー１〜感応表面０の１’而とｉｉｊ結晶ノリコン
薄膜２の１．に第１図（（１）に小すように、クツ〜酸
化により二酸化珪素（Ｓｉ０２）絶縁）ｊう１７、ＣＶ
Ｄにより窒化珪素（Ｓｉ、３Ｎ４ ）絶縁膜８、スバノ
クリ／りまたはＣＶＤにより五酸化タフクル（’Ｉ″ａ
２０５）絶縁膜９を順次形成した。本実施例ては５ｉ０
２膜７．５ｉ３Ｎｚ、膜８、Ｔａ２Ｏ３１１９４９の３
層絶縁膜を使用したか、こイ１ら３種ガ１の絶縁膜のう
ちのいずれか１種または２種の任意の組合わせてもよい
。
本発明によるＣ Ｉ−Ｉ Ｅ Ｍ Ｆ Ｅ ’１’の−
・実施例の名製造１．程を小才断面図で、（２））はＳ
ｏ］基板、（Ｉ））はソース領域とＩ・レイン領域とを
形成した状態、（（１）はケートＴＨＮ５応表面を形成
した状態、（（りは絶）′ｊ１膜を形成し、た状態、＜
ｅ）は化学物ｔ′１感応層およびソース電極とトレイ７
電（う４を形成した状態を、ＪりＩ２、第翼図は本発明
によるマルチＣＩＩＥＭＩ”ＥＴの−・実施例を小ず断
面図、第３図は一］−記マルチＣＩ−ＩＥＭＦＥＴの一
使用例を示す図、第４図は−１−記使用例におけるー、
−ルヂＣ”ｌｌＥＭＦＥＴの出力帖、答η″性図である
。本実施例においては第１図（２１）に・Ｊくずように
石芙よｌ）なる１・゛部絶縁基板１の上部に１〕形単結
晶ンリコ／、ニル膜？を形成したｐ形ＳＯＩ基板を使用
し、ｎチャオルＣＨＥ Ｍ Ｆ Ｅ Ｔを構成したか、
ｎ、 １１； Ｓ （−） １ノ１（（ＩＪ、を用いて
ｐヂャネルＣＩ−１ｉ号ＭＦＥＴを構成しても４Ｌい６
、Ｉ〕形単結晶シリコン薄膜２中に辿常の不純物１・−
＝プ法（熱拡散法、イオン注入ｉ）Ｚのいずれてもよい
により第１図（１〕）に示すようにＩｌ形ソース領域、
３およびＩＩ形トレイン領域４を形１戊する。Ｓ（月’
１Ｆ ＩＪ７に月」いる単結晶シリコン薄膜の１゛４！
さは（１５／（１１１〜１μｍｎであるから、上記のｎ
形ソース領域：うおよびｎ形ドレイン領域・１は単結晶
／１ｊコンｌ’、’＋！ＩＩ：３２と１・部絶縁基板１
との境界まで達する１、つきにソース領域″３とドレイ
ン領域４とて挟みこま４＋る能動／リコン薄膜領域５下
の下部絶縁Ｊ、Ｉ； ４４ゾ１を、弗酸（ｒよる化学エ
ツチングを用いて第１図（ｃ）に小ずように下部絶縁基
板１と単結晶ンリコ７７：ｊ７膜゛２との境界部まで完
全に除去する５、この際ソース領域ニー８およびトレイ
ン領域４下の下部絶縁ノ、１、（Ｊゾｌの 部も同１１
−に除去する。この過程で生じた中結晶シリコン；ニル
ＩＩ；’＝’ Ａ 面ヲＣＩＩＥＭ Ｆ ＥＴ Ｏ）
／７”−ｌ−感応表面（＋として利用する。つきに−１
−記ケー１〜感応表面０の１’而とｉｉｊ結晶ノリコン
薄膜２の１．に第１図（（１）に小すように、クツ〜酸
化により二酸化珪素（Ｓｉ０２）絶縁）ｊう１７、ＣＶ
Ｄにより窒化珪素（Ｓｉ、３Ｎ４ ）絶縁膜８、スバノ
クリ／りまたはＣＶＤにより五酸化タフクル（’Ｉ″ａ
２０５）絶縁膜９を順次形成した。本実施例ては５ｉ０
２膜７．５ｉ３Ｎｚ、膜８、Ｔａ２Ｏ３１１９４９の３
層絶縁膜を使用したか、こイ１ら３種ガ１の絶縁膜のう
ちのいずれか１種または２種の任意の組合わせてもよい
。
つきにソース領域３およびトレイン領域４−１−の各絶
＋、ｄ膜７．８、ε）の一部を通常のホ）・リソクラフ
ィによって除去したのち、第１図（ｅ）に示すように金
属ソース電極１０および金属トレイン電極１１とを例え
ばＡｔの蒸着により形成し、最後にに’イオンＣ１−Ｉ
Ｅ ノ゛ンペートをポリ塩化ビニル中に分散保持した有（！
（股を用い、ティップコート法により化学物で１感応層
１２を形成した。
＋、ｄ膜７．８、ε）の一部を通常のホ）・リソクラフ
ィによって除去したのち、第１図（ｅ）に示すように金
属ソース電極１０および金属トレイン電極１１とを例え
ばＡｔの蒸着により形成し、最後にに’イオンＣ１−Ｉ
Ｅ ノ゛ンペートをポリ塩化ビニル中に分散保持した有（！
（股を用い、ティップコート法により化学物で１感応層
１２を形成した。
第２図は−１−記第１図に示した実施例と同様のＪ，７
；成のＣ Ｈ Ｅ Ｍ Ｆ Ｅ ｉ”を１チツプ内に複
数個配置したマルチＣＩＩＥＭＦＥＴの実施例である。
；成のＣ Ｈ Ｅ Ｍ Ｆ Ｅ ｉ”を１チツプ内に複
数個配置したマルチＣＩＩＥＭＦＥＴの実施例である。
ソース電極１０とトレイ／′市極１１とを有するＣ１〜
ＩＥＭＦＥＴ Δとソース電極１３とトレイン電極］，
１とをイＪ−するＣＩＩＥＭＦＥＴ Ｔ々とは、シリコ
ンアイラノト−１−て分前形成さ４１ている。このよう
にＣＩＩＥＮ・１ＦＥＴ ＡとＣ Ｉｔ Ｅ ＩｖＩ
Ｆｌ・：Ｔ ｉ’＝とを／リコンアイラントによって分
ｉ柚． ＩＩニ成しへい場合は、両ＣＩ旧ΣＭＦＥＴに
より挾み込まれてケート能動領域となりｊ：、′る単結
晶シリコン７ｉｊ７膜領域２にチャネルスト、パ領域を
設けてやれはよい，３図におケル１５ ハＣＨＥＭＦＥ
Ｔ Ｂ（Ｄ 化学物ｖ′１感応層である１第３図はト記
構成にしたかって１チ，プ内に・１個のＣ Ｉ−Ｉ Ｉ
号λ４ １” Ｅ Ｔを実装したマルチＣＩＩＥＭＦＩ
弓′１゛の一使用例を示す図で、４個のＣ １１ Ｅ
Ｍ ＦＥ ｉ’はそれぞれＮａ’イオン感応ＣＩＩＥＭ
ＦＥ’ｌ” １Ｇ、Ｉ〈’ イオ７ 感応ＣＨＥＭＦＥ
Ｔ １７、ｃｚ−イｔ ７感応Ｃ■−ＩＥＭｌｉ”ｌＥ
Ｔ １８、そして不感参照Ｃ Ｉ−Ｉ １づＭＦＥＴ
１９である５、Ｉ−記４個のＣＩ（］ＥＭＦＥ’ｒ １
６、１７、１８、１−Ｊを実装したＳＯＩ千ノゾを中空
円筒状電極筒２０ど電極ギＩ・ノブ２１との間にそれぞ
れＯ ＩＪソング２、２３を介して挾み込んで支１′１
し試料溶液２４中に浸し、１１個のＣＩＩＥＭＩ＝’１
号′１゛のソース電極配線２５とトレイン電極配線２６
はＩ−記１ｉＪい′Ｆ溶液２４中に挿入された共通電極
２７とともに１，１／ｌ１ｌＩ−ノ′ノブ２８に接続さ
れ、出力はブリック２９て表示される上記４個の各ＣＨ
ＥＭＦＥＴ １６、１７、１８、円の化学物質感応層に
はつぎに示すものを使用した。すなわち、Ｎａ＋イオ７
ＣＩ−（ＥｌｖｌＦＥＴ １６に対してはＮａ″イオ
／と選択的？１１形成能をもつニュートラルキャＩＪ
−）”とノオクチルアンペート （以下ＤＯＡと記す）
をポリ塩化ビニル（以下Ｉ）Ｖ Ｃと記す）中に分散保
］１Ｊシた有機膜を使用した。Ｋ４イオンＣ Ｈ Ｅ
Ｍ Ｆ１号’ｌ’ ＋７にス・１してはパリノマイシン
とＤＯＡをＩ）ＶＣ中に分散保持した有機膜を使用した
。またＣｔ−イオンＣ）ＩＥＭＦＥＴ １８に対しては
４級アンモニウ１、塩素を１）Ｖ Ｃ：中に分散した有
機膜を使用し、不感参照ＣＨＥＭＦＥＴ １９．１７）
化学物質感応層にはこれらＮａ（、Ｋ’ 、 Ｃｌ−各
イオンに苅して不感能であるポリステレ／フィルトを使
用した。試料溶液２４中のＸｌ’、Ｉ＜’、ｃ７！□−
各イオン濃度を変えてＮａ−’ーイオンＣ１１１らＭＦ
ＥＴ １６、Ｋ’イオンＣ Ｉ−Ｉ Ｅ Ｍ Ｆ Ｉす
’ｆ’ Ｉ−／、Ｃ／．−イオ、７ ＣＨＥＭＦＥ’ｌ
” １８（７）出力変化を調へた４’！果を第１１図に
小才。第・１図において（ａ）はＮａ”イオンに１１１
εＭＦＥＴ １６、（１））はに’イオンＣＨＥＭＦｌ
ら’ｌ’ １７、（Ｃ）はＣｔ−イオンＣ Ｈ Ｅ Ｍ
Ｆ Ｅ ’ｌ” １８の諧反応答１１性を示す。それ
ぞれ６Ｑ ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ （１１）応答！六度か
１０１Ｍ／ＬよりｌＯ’Ｍ／Ｌの濃度範囲で１１１ら２
また３、つきに前記第３図に示す構成においてノ」命試
ｊ験をイ」−・た。試旧溶ｉ１’ｉ ２４の温度を３４
℃に保ち、ＣＩＩＥＮ・Ｉ Ｆｌ−シ′１゛におけるソ
ースおよびトレイン電極の１呂食′、５を約１年間にわ
たり検１７」シたところ、電極１昌食′，５の・ＣＩＩ
ＥＭＦＥＴ劣化が見られず、本発明によってＣ Ｈ Ｅ
Ｍ Ｆ ＩεＴの寿命か従来品の１ケ月に比較して大
幅に改善されることが実証できた。
ＩＥＭＦＥＴ Δとソース電極１３とトレイン電極］，
１とをイＪ−するＣＩＩＥＭＦＥＴ Ｔ々とは、シリコ
ンアイラノト−１−て分前形成さ４１ている。このよう
にＣＩＩＥＮ・１ＦＥＴ ＡとＣ Ｉｔ Ｅ ＩｖＩ
Ｆｌ・：Ｔ ｉ’＝とを／リコンアイラントによって分
ｉ柚． ＩＩニ成しへい場合は、両ＣＩ旧ΣＭＦＥＴに
より挾み込まれてケート能動領域となりｊ：、′る単結
晶シリコン７ｉｊ７膜領域２にチャネルスト、パ領域を
設けてやれはよい，３図におケル１５ ハＣＨＥＭＦＥ
Ｔ Ｂ（Ｄ 化学物ｖ′１感応層である１第３図はト記
構成にしたかって１チ，プ内に・１個のＣ Ｉ−Ｉ Ｉ
号λ４ １” Ｅ Ｔを実装したマルチＣＩＩＥＭＦＩ
弓′１゛の一使用例を示す図で、４個のＣ １１ Ｅ
Ｍ ＦＥ ｉ’はそれぞれＮａ’イオン感応ＣＩＩＥＭ
ＦＥ’ｌ” １Ｇ、Ｉ〈’ イオ７ 感応ＣＨＥＭＦＥ
Ｔ １７、ｃｚ−イｔ ７感応Ｃ■−ＩＥＭｌｉ”ｌＥ
Ｔ １８、そして不感参照Ｃ Ｉ−Ｉ １づＭＦＥＴ
１９である５、Ｉ−記４個のＣＩ（］ＥＭＦＥ’ｒ １
６、１７、１８、１−Ｊを実装したＳＯＩ千ノゾを中空
円筒状電極筒２０ど電極ギＩ・ノブ２１との間にそれぞ
れＯ ＩＪソング２、２３を介して挾み込んで支１′１
し試料溶液２４中に浸し、１１個のＣＩＩＥＭＩ＝’１
号′１゛のソース電極配線２５とトレイン電極配線２６
はＩ−記１ｉＪい′Ｆ溶液２４中に挿入された共通電極
２７とともに１，１／ｌ１ｌＩ−ノ′ノブ２８に接続さ
れ、出力はブリック２９て表示される上記４個の各ＣＨ
ＥＭＦＥＴ １６、１７、１８、円の化学物質感応層に
はつぎに示すものを使用した。すなわち、Ｎａ＋イオ７
ＣＩ−（ＥｌｖｌＦＥＴ １６に対してはＮａ″イオ
／と選択的？１１形成能をもつニュートラルキャＩＪ
−）”とノオクチルアンペート （以下ＤＯＡと記す）
をポリ塩化ビニル（以下Ｉ）Ｖ Ｃと記す）中に分散保
］１Ｊシた有機膜を使用した。Ｋ４イオンＣ Ｈ Ｅ
Ｍ Ｆ１号’ｌ’ ＋７にス・１してはパリノマイシン
とＤＯＡをＩ）ＶＣ中に分散保持した有機膜を使用した
。またＣｔ−イオンＣ）ＩＥＭＦＥＴ １８に対しては
４級アンモニウ１、塩素を１）Ｖ Ｃ：中に分散した有
機膜を使用し、不感参照ＣＨＥＭＦＥＴ １９．１７）
化学物質感応層にはこれらＮａ（、Ｋ’ 、 Ｃｌ−各
イオンに苅して不感能であるポリステレ／フィルトを使
用した。試料溶液２４中のＸｌ’、Ｉ＜’、ｃ７！□−
各イオン濃度を変えてＮａ−’ーイオンＣ１１１らＭＦ
ＥＴ １６、Ｋ’イオンＣ Ｉ−Ｉ Ｅ Ｍ Ｆ Ｉす
’ｆ’ Ｉ−／、Ｃ／．−イオ、７ ＣＨＥＭＦＥ’ｌ
” １８（７）出力変化を調へた４’！果を第１１図に
小才。第・１図において（ａ）はＮａ”イオンに１１１
εＭＦＥＴ １６、（１））はに’イオンＣＨＥＭＦｌ
ら’ｌ’ １７、（Ｃ）はＣｔ−イオンＣ Ｈ Ｅ Ｍ
Ｆ Ｅ ’ｌ” １８の諧反応答１１性を示す。それ
ぞれ６Ｑ ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ （１１）応答！六度か
１０１Ｍ／ＬよりｌＯ’Ｍ／Ｌの濃度範囲で１１１ら２
また３、つきに前記第３図に示す構成においてノ」命試
ｊ験をイ」−・た。試旧溶ｉ１’ｉ ２４の温度を３４
℃に保ち、ＣＩＩＥＮ・Ｉ Ｆｌ−シ′１゛におけるソ
ースおよびトレイン電極の１呂食′、５を約１年間にわ
たり検１７」シたところ、電極１昌食′，５の・ＣＩＩ
ＥＭＦＥＴ劣化が見られず、本発明によってＣ Ｈ Ｅ
Ｍ Ｆ ＩεＴの寿命か従来品の１ケ月に比較して大
幅に改善されることが実証できた。
−１−記各実施例では石英を下部絶縁基板１とするＳＯ
■ウェハを用いたが、例えはザファイート基板を下部絶
縁基板とするンリコ／オ／ザファイヤウ−・−ハ（ Ｓ
ＯＳ基板）を用いても、全く同４．１の効果かｉ”」”
られることはいうまてもない。
■ウェハを用いたが、例えはザファイート基板を下部絶
縁基板とするンリコ／オ／ザファイヤウ−・−ハ（ Ｓ
ＯＳ基板）を用いても、全く同４．１の効果かｉ”」”
られることはいうまてもない。
し発明の効果〕
上記のように本発明によるＣＩＩＥＭＦ＋＝：Ｔは、１
・部絶縁基板と該絶縁基板−１−に−・様に設けた１７
部甲１，′。
・部絶縁基板と該絶縁基板−１−に−・様に設けた１７
部甲１，′。
晶ンリコノ薄膜とよりなる２）１〆）構造の５ＯＩＪ，
！、板に形成されたＣ Ｈ Ｅ Ｉｖｌ ＦＥ Ｔにお
いて、１一部ｉｉｔ ｇ，１，晶ンリフ／薄膜の導電性
と異なる導電性を有するｌ’ｌ’；Ｉ不純物濃度領域か
らなるソース領域とトレイン領域とを上記−に部（１′
Ｌ結晶ンリコ／薄１模中に分ｊ１を形成し、ソース領域
およびトレイン領域に挾み込まれる能動ノリコン薄１１
Ｇｓ領域下の下部絶縁基板を、該絶縁基板と上部雫結晶
ンリコ／薄ＩＢ’、：との境界面まで完全に除去するこ
とにより生しる下部絶縁基板側の上部１１１．結晶／リ
コノ薄膜裏面をケート感応哀面とし、該ケート感応表向
」−に絶縁膜および化学物質感応層を設けたことにより
、Ｃ）ＩＥＭＦＥＴのソース金属′市極およびトレイン
金属電極か試料溶液に全く触れることかない構造にする
ことかてきるため′市極部の君介や絶縁等に関して全（
心配かなく安定に勤イ′１し、かつ長寿命な化学物ｔ′
ｉ感応電界効果トラノノスタ型セノリ−を”４１ｊるこ
とがてきる。
！、板に形成されたＣ Ｈ Ｅ Ｉｖｌ ＦＥ Ｔにお
いて、１一部ｉｉｔ ｇ，１，晶ンリフ／薄膜の導電性
と異なる導電性を有するｌ’ｌ’；Ｉ不純物濃度領域か
らなるソース領域とトレイン領域とを上記−に部（１′
Ｌ結晶ンリコ／薄１模中に分ｊ１を形成し、ソース領域
およびトレイン領域に挾み込まれる能動ノリコン薄１１
Ｇｓ領域下の下部絶縁基板を、該絶縁基板と上部雫結晶
ンリコ／薄ＩＢ’、：との境界面まで完全に除去するこ
とにより生しる下部絶縁基板側の上部１１１．結晶／リ
コノ薄膜裏面をケート感応哀面とし、該ケート感応表向
」−に絶縁膜および化学物質感応層を設けたことにより
、Ｃ）ＩＥＭＦＥＴのソース金属′市極およびトレイン
金属電極か試料溶液に全く触れることかない構造にする
ことかてきるため′市極部の君介や絶縁等に関して全（
心配かなく安定に勤イ′１し、かつ長寿命な化学物ｔ′
ｉ感応電界効果トラノノスタ型セノリ−を”４１ｊるこ
とがてきる。
第１図は本発明による化学物賃感応電界効果トう／ノス
ク型センザの一実施例の製造−１，程をｌ」＜ず断面図
で、（ａ）はＳＯＩ基板、（ｌ〕）はソース領域とトレ
イン領域とを形成した状態、（りはケート感応表面を形
成した状態、（（１）は絶縁膜を形成した状態、（ｅ）
は化学物質感応層およびソース電極とトレイン電極を形
成した状態を小し、第２図は本発明によるマルチＣＨＥ
Ｍ Ｆ Ｅ Ｔの・実施例を小才ｔｌｉ面図、第１３
図は上記マルチＣ■せ：ｌｖＩ［・′Ｉ禰；Ｔの一便Ｉ
ｌ１例を示す図、第４図は−１−記使用例におけろ−、
・ノシチＣＨＩ’、Ｍ Ｆ Ｅ Ｔの出力応答特沈図で
ある３、１ Ｆ部絶縁基板 ２ 」一部単結晶シリコンｌニル膜 ；３ ソース領域 ４トレイン領域 ５ ・能動ノリコン薄１１つ１領域 ６ ヶ−１・感応表面 ７．８．９） 絶縁１！；’ｊ
１２．１５ 化学物Ｙノ１感応層 代理人弁理士 中（１純之助 卆 ］ １ 口 ↑ ２０ ”？ ３ Ｆ、１ 十４ 呼 （Ｑ） Ｎｏ、 Ｃｆｌ！ （ＭＡＬ） （ｂ） （Ｃ） Ｎ ６ＬＣＪ’ （ＭＡＬ）
ク型センザの一実施例の製造−１，程をｌ」＜ず断面図
で、（ａ）はＳＯＩ基板、（ｌ〕）はソース領域とトレ
イン領域とを形成した状態、（りはケート感応表面を形
成した状態、（（１）は絶縁膜を形成した状態、（ｅ）
は化学物質感応層およびソース電極とトレイン電極を形
成した状態を小し、第２図は本発明によるマルチＣＨＥ
Ｍ Ｆ Ｅ Ｔの・実施例を小才ｔｌｉ面図、第１３
図は上記マルチＣ■せ：ｌｖＩ［・′Ｉ禰；Ｔの一便Ｉ
ｌ１例を示す図、第４図は−１−記使用例におけろ−、
・ノシチＣＨＩ’、Ｍ Ｆ Ｅ Ｔの出力応答特沈図で
ある３、１ Ｆ部絶縁基板 ２ 」一部単結晶シリコンｌニル膜 ；３ ソース領域 ４トレイン領域 ５ ・能動ノリコン薄１１つ１領域 ６ ヶ−１・感応表面 ７．８．９） 絶縁１！；’ｊ
１２．１５ 化学物Ｙノ１感応層 代理人弁理士 中（１純之助 卆 ］ １ 口 ↑ ２０ ”？ ３ Ｆ、１ 十４ 呼 （Ｑ） Ｎｏ、 Ｃｆｌ！ （ＭＡＬ） （ｂ） （Ｃ） Ｎ ６ＬＣＪ’ （ＭＡＬ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１下部絶縁基板と該絶縁−７Ｉ１．：仮」−に一様
に設けた−１一部単結晶シリコン薄膜とよりなる２層構
造のＳＯＩ （Ｓ市ｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ
）基板に形成された化学物ｔ′ｉ感応電界効果トランノ
スタ型センセンおいて、１一部単結晶／リコン薄膜の導
電性と異なる導電性を有する高不純物濃度領域からなる
ソース領域とトレイン領域とを」二足上部単結晶シリコ
ン薄膜中に分前形成し、ソース領域およびドレイン領域
に挟み込まれる能動ノリコン声ロ１ダ↓領域下の下部絶
縁基板を、該絶縁基板と」一部単結晶シリコン薄）摸と
の境界面まで完全に除去することにより生しる下部絶縁
基板側の１一部単結晶シリコン薄膜の裏向をケート感応
表面とし、該ケート感応表面」−に絶縁１１・力および
化コｊ！物１７′ｉ感応層を設けたことを！１．．Ｉ徴
とする化−、パ物質感応′１Ｌ界効果トランジスタへ！
Ｉ−Ｌ／す′。 （２）上記下部絶縁基板は石英ノ１（板であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載さイｌた化学物質
感応電界効果トランンスタＱＩＪセ／す１、（３）」−
記ゲート感応表向１″、の絶縁＋１Ａ！は８１０・、Ｓ
ｉ３Ｎ４ 、Ｔａ２０５のうちノイずれかＩ ｌ・ｒｊ
ｉ タは２（Φの任意の３．１１合わせ、あるいは３
（Φよりなる＆、ＩＱ縁１１＆：であることを！１１”
徴とする４鴇１’ｌ、請求の範囲第１」Ｉ′ヒまたは第
２項に記載された化学物費感応電νを効果１・−ノンン
スタ型センザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58156388A JPS6049255A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 化学物質感応電界効果トランジスタ型センサ |
| DE19843430941 DE3430941A1 (de) | 1983-08-29 | 1984-08-22 | Chemisch empfindlicher feldeffekttransistor-sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58156388A JPS6049255A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 化学物質感応電界効果トランジスタ型センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6049255A true JPS6049255A (ja) | 1985-03-18 |
Family
ID=15626650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58156388A Pending JPS6049255A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 化学物質感応電界効果トランジスタ型センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049255A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5693577A (en) * | 1992-08-26 | 1997-12-02 | Texas Instruments Incorporated | Method of making a silicon based biomedical sensor |
-
1983
- 1983-08-29 JP JP58156388A patent/JPS6049255A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5693577A (en) * | 1992-08-26 | 1997-12-02 | Texas Instruments Incorporated | Method of making a silicon based biomedical sensor |
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