JPS6154438A - フツ化物イオン感受性電界効果トランジスタ - Google Patents
フツ化物イオン感受性電界効果トランジスタInfo
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- JPS6154438A JPS6154438A JP60175599A JP17559985A JPS6154438A JP S6154438 A JPS6154438 A JP S6154438A JP 60175599 A JP60175599 A JP 60175599A JP 17559985 A JP17559985 A JP 17559985A JP S6154438 A JPS6154438 A JP S6154438A
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- Japan
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- fluoride
- effect transistor
- field effect
- sensitive field
- fluoride ion
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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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Biochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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〕
この発明は、溶液中のフッ化物イオンの検出および定量
的測定のためのフッ化物イオン感受性電界効果トランジ
スタに関する。
的測定のためのフッ化物イオン感受性電界効果トランジ
スタに関する。
溶液中のイオンの活動度および濃度の測定のために、イ
オン感受性電極が唯一信頼性のあるセンナどして広く使
用されていることが知られている。
オン感受性電極が唯一信頼性のあるセンナどして広く使
用されていることが知られている。
１！１にｐＨ値測定用のガラス電極は電気分析的測定法
で７ｆｙ Ｄな地位を占めている。
で７ｆｙ Ｄな地位を占めている。
溶液中のフッ化物イオンの測定のために、米国 −特許
５１５，１９７号明ＩＩにはＬａＦ３膜の使用が提案さ
れている。
５１５，１９７号明ＩＩにはＬａＦ３膜の使用が提案さ
れている。
付与されたしａＦ３−単結晶の使用に際して、そのよう
な膜は、ネルンスト式に従った感受性並びに会い選択性
および良好な安定性を得ている。
な膜は、ネルンスト式に従った感受性並びに会い選択性
および良好な安定性を得ている。
しかしながら、この電極の欠点は、単結晶の高価格、内
部基準液の使用、大ａ生産が妨げること、電極の独きが
漏れによって妨害されること、その膜の占い抵抗性、お
よび高価な高抵抗の測定増幅器を使用することを必要と
することである。
部基準液の使用、大ａ生産が妨げること、電極の独きが
漏れによって妨害されること、その膜の占い抵抗性、お
よび高価な高抵抗の測定増幅器を使用することを必要と
することである。
ベルグフエルド（Ｂｅｒｇｖｅｌｄ ）によって提案さ
れたように〔ヨツトｌ−１−トドランス、ベエム工−１
９、（ＪＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、 Ｂ１４ε−１９）５．
３４２１９７２）、溶液中の濃度測定のための化学セン
ナどして電界効果トランジスタが利用され、その中でイ
オンの相互作用にＪ：ってゲート−絶縁体で電位差が生
じ、そのドレイン電流が影響を受ける（イオン感受性電
界効果トランジスタｌ５ＦＥＴ）。この電位差は、古典
的なイオン感受性電極と同様に、ネルンスト式に沿って
生じる。
れたように〔ヨツトｌ−１−トドランス、ベエム工−１
９、（ＪＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、 Ｂ１４ε−１９）５．
３４２１９７２）、溶液中の濃度測定のための化学セン
ナどして電界効果トランジスタが利用され、その中でイ
オンの相互作用にＪ：ってゲート−絶縁体で電位差が生
じ、そのドレイン電流が影響を受ける（イオン感受性電
界効果トランジスタｌ５ＦＥＴ）。この電位差は、古典
的なイオン感受性電極と同様に、ネルンスト式に沿って
生じる。
以下において、ゲート領域に用いられる感受層として数
多くの物質が開示され、それによって多秤のイオンが容
易に測定される。しかしながら、その中にはフッ化物イ
オンの活動度の測定のためのｌ５ＦＥＴはない。
多くの物質が開示され、それによって多秤のイオンが容
易に測定される。しかしながら、その中にはフッ化物イ
オンの活動度の測定のためのｌ５ＦＥＴはない。
ｌ５ＦＥＴ用の感受層の例
イオン ｌ５ＦＥＴの感受層
Ｈ” Ｓ ｉ Ｏ２
１３Ｎ４
Ａ Ｉ ２０ ａ
Ｋ” ＰＶＣ膜中のバリツマ゛イシンフッ化物イ
オンに敏感であるフッ化物含有溶液中のアノード分極に
よってＳ ｉ Ｏ２の実験によって濃度１オーダ（１０
）あたりおよそ３０ｍＶのみの上昇を生じ、前処理に依
存して強くなる（ニー、グー、ブラゾウ著（Ｊｕ、 Ｇ
、 Ｖｌａｓｏｗ ）ツエツ１−バー、ブリクル、ケミ
（Ｚｈ、 ｐｒｉｋｌ、ｃｈｉｍ、 ）５５、１３１０
．１９８２ ）。通常の電界効果トランジスタ配列とＬ
ａＦ３単結晶との組合せ〔チー、アー、フィニルドリー
およびカー、ナギ著（Ｔ、 Ａ、 Ｆｊｅｌｄ−＋ｙ、
Ｋ、 Ｈａｄ’／ ）ジャーナル、オブ、エレクトロ
ケミカル、ソサエティ（Ｊ、ｅｌｅｃｔｒｏｃｌｌｅｍ
、 Ｓｏｃ、 ）１２７、１２９９．１９８０ ）にＪ
：って、低抵抗の出力信号を伴うフッ化物イオン感受性
電極サとなるけれども、製造に際し単結晶の使用ににっ
で費用がかさむ。
オンに敏感であるフッ化物含有溶液中のアノード分極に
よってＳ ｉ Ｏ２の実験によって濃度１オーダ（１０
）あたりおよそ３０ｍＶのみの上昇を生じ、前処理に依
存して強くなる（ニー、グー、ブラゾウ著（Ｊｕ、 Ｇ
、 Ｖｌａｓｏｗ ）ツエツ１−バー、ブリクル、ケミ
（Ｚｈ、 ｐｒｉｋｌ、ｃｈｉｍ、 ）５５、１３１０
．１９８２ ）。通常の電界効果トランジスタ配列とＬ
ａＦ３単結晶との組合せ〔チー、アー、フィニルドリー
およびカー、ナギ著（Ｔ、 Ａ、 Ｆｊｅｌｄ−＋ｙ、
Ｋ、 Ｈａｄ’／ ）ジャーナル、オブ、エレクトロ
ケミカル、ソサエティ（Ｊ、ｅｌｅｃｔｒｏｃｌｌｅｍ
、 Ｓｏｃ、 ）１２７、１２９９．１９８０ ）にＪ
：って、低抵抗の出力信号を伴うフッ化物イオン感受性
電極サとなるけれども、製造に際し単結晶の使用ににっ
で費用がかさむ。
さらに、接触問題に基づいてこのようなセンナが悪い長
期安定性を有していることも欠点である。
期安定性を有していることも欠点である。
最近、上述した欠点を避けるために次の研究が知られて
いる。電界効果トランジスタのゲート領域と連結された
ポリケイ素導体路がＬａＦ３で蒸着されるが、フッ化物
感受性領域上のすべての侶造がフォ１−ラックによって
取り除かれてしまう（ヨツト、ファン・デル・スヒーゲ
ル（Ｊ、 Ｖａｎｄｅｒ Ｓｐｉｅｇａｌ ） 等著セ
ンザとアクヂエエタズ（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ
八ｃｔｕａｔｏｒｓ ） ４，２９１．１９８３）
。
いる。電界効果トランジスタのゲート領域と連結された
ポリケイ素導体路がＬａＦ３で蒸着されるが、フッ化物
感受性領域上のすべての侶造がフォ１−ラックによって
取り除かれてしまう（ヨツト、ファン・デル・スヒーゲ
ル（Ｊ、 Ｖａｎｄｅｒ Ｓｐｉｅｇａｌ ） 等著セ
ンザとアクヂエエタズ（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ
八ｃｔｕａｔｏｒｓ ） ４，２９１．１９８３）
。
特別に大きなボテンシＶルドルフト、実用的使用に適し
ないことおにび不十分な指示感度はこれらの技術的解決
策にお（プる欠点である。
ないことおにび不十分な指示感度はこれらの技術的解決
策にお（プる欠点である。
この発明の目的は、製造費用を好都合なものとすること
ができ、低抵抗の出力信号を示し、畠い感度、選択性、
および高い長期安定性を右゛す゛る、フッ化物イオン活
動度を測定するための装置を創作することである。
ができ、低抵抗の出力信号を示し、畠い感度、選択性、
および高い長期安定性を右゛す゛る、フッ化物イオン活
動度を測定するための装置を創作することである。
この発明は、フッ化物イオンに対して高い選択性を有し
て感受性があり、しかも３ｉフレーナー技術と矛盾しな
い方法で製造できるイオン感受性半導体ハードウェアを
耐作り゛るという課題を基１ことする。
て感受性があり、しかも３ｉフレーナー技術と矛盾しな
い方法で製造できるイオン感受性半導体ハードウェアを
耐作り゛るという課題を基１ことする。
この発明に従ってこの課題が解〜決される。すなわら、
既知の電界効果トランジスタにおいて少なくともゲート
領域中に難溶性フッ化物、特に希土類のフン化物で覆う
ことである。
既知の電界効果トランジスタにおいて少なくともゲート
領域中に難溶性フッ化物、特に希土類のフン化物で覆う
ことである。
（作用おＪ：び発明の効果）
このフン化物がフン化物含有溶液にさらされ、その間、
この（１１１成の他のすべての部分は電解質との接触か
ら保護され、そして、ｌ５ＦＥＥＴの通常の測定法、例
えばソース法（Ｓｏｕｒｃｅｆｏｌｇｅｒ）もしくは定
電荷法（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｈａｒｇｅ ｍｏｄｅ）
の利用の下でフッ化物イオンの活動度および温度が測定
される。
この（１１１成の他のすべての部分は電解質との接触か
ら保護され、そして、ｌ５ＦＥＥＴの通常の測定法、例
えばソース法（Ｓｏｕｒｃｅｆｏｌｇｅｒ）もしくは定
電荷法（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｈａｒｇｅ ｍｏｄｅ）
の利用の下でフッ化物イオンの活動度および温度が測定
される。
感度、検出限界および安定性に関しての特有の良好な結
果がゲート領域へのＬａＦ３の団用によって１′、１ら
れた。
果がゲート領域へのＬａＦ３の団用によって１′、１ら
れた。
しａＦ３の感受層は、その際、その領域の厚さが２０ｎ
ｍから１μｍまでを示すべきである。所望の感度は、こ
の発明によるフッ、化物層と絶縁体との直接接触による
場合と同様、この発明にＪ：るフッ化物層の被覆前に１
またはそれ以上の中間層を用いる場合も、得られる。
ｍから１μｍまでを示すべきである。所望の感度は、こ
の発明によるフッ、化物層と絶縁体との直接接触による
場合と同様、この発明にＪ：るフッ化物層の被覆前に１
またはそれ以上の中間層を用いる場合も、得られる。
この発明による電界効果１−ランジスタを以下の２の実
施例によって説明づ−る。添ｆＮ」図面（ま、ｌ ３Ｆ
ＥＴの可能な実１／ｌ！ｉの態様における断面図を承り
一及厖璽ユ 基板１としてＰ形シリコンが用いられ、反対に位置する
ドレイン領域とソース領域の２および３が設りられ、電
気伝導体４および５ど接続され、その際の接続はＳ ｉ
Ｏ２の絶縁層の孔を介して行なわれる。
施例によって説明づ−る。添ｆＮ」図面（ま、ｌ ３Ｆ
ＥＴの可能な実１／ｌ！ｉの態様における断面図を承り
一及厖璽ユ 基板１としてＰ形シリコンが用いられ、反対に位置する
ドレイン領域とソース領域の２および３が設りられ、電
気伝導体４および５ど接続され、その際の接続はＳ ｉ
Ｏ２の絶縁層の孔を介して行なわれる。
別の絶縁層７が導体４および５の上に設【プられる。ド
レイン電圧域とソース領域の２おにび３の間のゲート領
域の上部に、必要に応じて、絶縁層７は中間層８、例え
ば銀で覆われ、その上にＬａＦ３層９で被覆される。
レイン電圧域とソース領域の２おにび３の間のゲート領
域の上部に、必要に応じて、絶縁層７は中間層８、例え
ば銀で覆われ、その上にＬａＦ３層９で被覆される。
この発明による別の態様において、絶縁層７上に１−ａ
Ｆ３層が直接に被覆される。ゲー１〜の外部の領域は、
検査すべき流体にとって不浸透性の樹１指１０で）■わ
れる。この発明による電界効果トランジスタは、半導体
構造の通常の製造技術によって十分に１１’ｆ”するこ
とができ、そして費用において非常に好都合なセンザ技
術が示され、その結果、Ｌａ１：３の単結晶によって比
較できる程の感度、選択性、および長期安定性が得られ
る。検出下限はフッ化物１０’ｍｏｌ以下であり、長期
安定性は非常にわずかなボテフシ１？ルドルフトを示す
。
Ｆ３層が直接に被覆される。ゲー１〜の外部の領域は、
検査すべき流体にとって不浸透性の樹１指１０で）■わ
れる。この発明による電界効果トランジスタは、半導体
構造の通常の製造技術によって十分に１１’ｆ”するこ
とができ、そして費用において非常に好都合なセンザ技
術が示され、その結果、Ｌａ１：３の単結晶によって比
較できる程の感度、選択性、および長期安定性が得られ
る。検出下限はフッ化物１０’ｍｏｌ以下であり、長期
安定性は非常にわずかなボテフシ１？ルドルフトを示す
。
Ｌａ１：３の感受層の検査のために、ゲート領域の積層
の（１°４造に対応する一つの構造を製作した。
の（１°４造に対応する一つの構造を製作した。
３ｉ−面（１１０）上に第一に１１００ｎのＳ ｉ ０
４を絶縁層として、次いで１１００ｎ厚の５ｊ３Ｎ４層
を形成した。これらの層上に５０ｎｍのＡｇを蒸発させ
、さらに１５０ｎｍ厚のＬａＦ３層で覆う。裏面にオー
ム性接触を設け、Ｌ ａ Ｆ ３ ）３上までＪｏべて
の配列をエポキシ樹脂で注いだ。
４を絶縁層として、次いで１１００ｎ厚の５ｊ３Ｎ４層
を形成した。これらの層上に５０ｎｍのＡｇを蒸発させ
、さらに１５０ｎｍ厚のＬａＦ３層で覆う。裏面にオー
ム性接触を設け、Ｌ ａ Ｆ ３ ）３上までＪｏべて
の配列をエポキシ樹脂で注いだ。
このようにしてＩＪられた電極を、異なったフッ化物含
最の溶液に用いた。試料の特徴は、通常の電気化学的測
定法を用いて容量−電圧曲線の吸収によって起った。感
度は、電圧軸上への曲線のずれが原因して生じる。
最の溶液に用いた。試料の特徴は、通常の電気化学的測
定法を用いて容量−電圧曲線の吸収によって起った。感
度は、電圧軸上への曲線のずれが原因して生じる。
次の値が得られた。
ｌＸ１０−１ １０１
１Ｘ１０−２ １５７
１Ｘ１０−３ ２１５
１Ｘ１０’ ２７２
１ｘｌＯ−５３２８
ポテンシャルドリフトは９力月の期間経過後非常にわず
かであり１日あたり０．１ｍＶになった。
かであり１日あたり０．１ｍＶになった。
実施例２
第１図に対応するイオン感受性電界効果トランジスタが
異なったフッ化物含有溶液に用いられた。
異なったフッ化物含有溶液に用いられた。
溶液の標準カロメル電極によって印刻されたゲート電圧
はその時々に校正され、その結果、一定のドレイン電圧
および一定のトレイン電流を生じさせた。フッ化物′ｆ
Ａ度に依存して８急のゲート電圧変化が示された。
はその時々に校正され、その結果、一定のドレイン電圧
および一定のトレイン電流を生じさせた。フッ化物′ｆ
Ａ度に依存して８急のゲート電圧変化が示された。
次の測定（１（１が記録された。
１Ｘ１０−１ ０
１Ｘ１０’ ５８
１ｘ１０−３ １１５
１ｘ１０’ １７３
１Ｘ１０’ ２３０
第１図は、この発明の電界効果トランジスタの実施例を
示υ−断面概要図である。 １・・・基板、２・・・ドレイン領域、３・・・ソース
領域、４・・・電導体、５・・・電導体、６・・・Ｓ
ｉ Ｏ２の絶縁層、７・・・絶縁層、８・・・中間層、
９・・・ｔ、−ａＦ３層、１０・・・１：１１脂層。 出願人代理人 佐 藤 雄噴 句
示υ−断面概要図である。 １・・・基板、２・・・ドレイン領域、３・・・ソース
領域、４・・・電導体、５・・・電導体、６・・・Ｓ
ｉ Ｏ２の絶縁層、７・・・絶縁層、８・・・中間層、
９・・・ｔ、−ａＦ３層、１０・・・１：１１脂層。 出願人代理人 佐 藤 雄噴 句
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、溶液中のフッ化物イオンの検出用もしくは定量測定
用のフッ化物イオン感受性電界効果トランジスタであつ
て、既知の電界効果トランジスタの少なくともゲート領
域で難溶性フッ化物によって覆われかつこのフッ化物が
被検出溶液に露出され、他方、このトランジスタの構成
の他のすべての部分が電解質との接触から保護されるこ
とを特徴とするフッ化物イオン感受性電界効果トランジ
スタ。 ２、難溶性フッ化物が希土類のフッ化物である、特許請
求の範囲第１項記載のフッ化物イオン感受性電界効果ト
ランジスタ。 ３、難溶性フッ化物としてＬａＦ＿３が使用される、特
許請求の範囲第１項記載のフッ化物イオン感受性電界効
果トランジスタ。 ４、難溶性フッ化物が２０ｎｍから１μｍまでの層厚を
有する、特許請求の範囲第１項記載のフッ化物イオン感
受性電界効果トランジスタ。 ５、難溶性フッ化物が電界効果トランジスタ構造の絶縁
層上に直接に設けられる、特許請求の範囲第１項記載の
フッ化物イオン感受性電界効果トランジスタ。 ６、絶縁層上の金属性、半導性、またはイオン伝導性の
１種またはそれ以上の中間層上に、難溶性フッ化物が設
けられる、特許請求の範囲第１項記載のフッ化物イオン
感受性電界効果トランジスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD1N/266159.1 | 1984-08-10 | ||
| DD26615984A DD227801A1 (de) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | Fluoridionensensitiver feldeffekttransistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6154438A true JPS6154438A (ja) | 1986-03-18 |
Family
ID=5559545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175599A Pending JPS6154438A (ja) | 1984-08-10 | 1985-08-09 | フツ化物イオン感受性電界効果トランジスタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6154438A (ja) |
| DD (1) | DD227801A1 (ja) |
| DE (1) | DE3521663C2 (ja) |
| GB (1) | GB2162997B (ja) |
| NL (1) | NL8501761A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2600822A1 (fr) * | 1986-06-24 | 1987-12-31 | Elf Aquitaine | Transistor a effet de champ selectif aux ions fluorures et son procede de fabrication |
| FR2616913A1 (fr) * | 1987-06-18 | 1988-12-23 | Elf Aquitaine | Nouvelle membrane a effet de champ selectif aux ions metalliques ou organo-metalliques, procede d'application de cette membrane sur le transistor |
| DE3816457A1 (de) * | 1988-05-13 | 1989-11-23 | Josowicz Mira | Verfahren zur verkapselung von elektronischen bauelementen |
| EP1729121A1 (de) * | 2005-05-30 | 2006-12-06 | Mettler-Toledo AG | Elektrochemischer Sensor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3431182A (en) * | 1966-02-04 | 1969-03-04 | Orion Research | Fluoride sensitive electrode and method of using same |
-
1984
- 1984-08-10 DD DD26615984A patent/DD227801A1/de unknown
-
1985
- 1985-06-18 DE DE19853521663 patent/DE3521663C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-06-19 NL NL8501761A patent/NL8501761A/nl not_active Application Discontinuation
- 1985-06-28 GB GB08516481A patent/GB2162997B/en not_active Expired
- 1985-08-09 JP JP60175599A patent/JPS6154438A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD227801A1 (de) | 1985-09-25 |
| GB2162997B (en) | 1988-02-17 |
| GB2162997A (en) | 1986-02-12 |
| GB8516481D0 (en) | 1985-07-31 |
| DE3521663C2 (de) | 1995-07-13 |
| DE3521663A1 (de) | 1986-02-20 |
| NL8501761A (nl) | 1986-03-03 |
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