JPS6172712A - シリコンインプラントデバイス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヒトを含む動物の体内に導入されるシリコン
グパイスに係る。

種々のデバイスがインブラントとして１史用されている
。例えばヒトの適正心拍数を維持するためには心臓ハー
スメーカーが使用される。これらイースメーカーは自蔵
式であり外科手術によって胸腔に埋設され、数カ月又は
数年後に変換されるまで埋設箇所に１ｆａ持される。

また、体温等を検査するために動物体内に一時的に挿入
されるプローブ担持デバイスも公知である。これらは使
用期間の短い挿入型デバイスである。

血流に注入され血流内での移動状態をモニターするため
の小球デバイスも公知である。例えば直径１０〜２５μ
ｍの小球を放射性核種でライルしておきこれらの移動を
利用して血流の検査を行なう。これらの小球は受動デバ
イスであり血流と共に移動できるだけである。ある場合
には溶解して化学共晶を徐放することも可能である。

はぼ必ずサブミクロンのサイズの落削内包りｄソームは
冶療用特にリーシュマニア症の治療のために使用されて
いるが、このアノ２イスもまた全く受動的である。

本発明の目的は、血液循媚系に注入され・忠剤放出又は
温度モニタの如き所要機能を集合的に違或し「４る極小
の不連続型能動デバイスを提供することである。車前に
直接注入する代りに、デバイスは血管系を循環させるた
めに肺に吸入及び吸収してもよく、又は関節、脳室、尿
路、尿生焔路専に注入してもよい。

本発明の医療用インブラントの特徴は、血管に沿った移
動又は肺内吸入が可能な５００μｍ　７Ｆ：ｒＡの微小
シリコンデバイスと、入力信号に応じて出力を与える信
号処理手段とを含むことである。

血管系を内部循環するためにデバイスは７μｍ未満、例
えば３μｍ未満であるのが好ましい。大血管系内部のみ
で循環する場合１ζは注入場所次第でデバイスが２５０
μｍ以上であってもよい。

入力信号としては、音波、′電磁波、！度、核放射線、
ｐＨ又は化学卆晶を使用し得る。

出力信号としては、音波、電磁波、ｆ４薬又は化学型、
Ｓが使用される。

デバイスを作動させるエネルギは、デバイスの内蔵バッ
テリーから与えられてもよく、又は、チップ上の圧電材
もしくはアンテナと協働する音波もしくは電磁波の如き
外部エネルギであってもよい。

本発明を添付図面に基いて非限定的に以下に説明する。

第１図のデバイス１番亀化学婆品を収容した閉鎖チャン
バ２を備える。このチャンバは、５ｉｏ２側壁３とｐ”
ｓｉａ部プレート４とｎ形５ｉ頂部プレート５とから形
成される。’ｒｔＩｉ６はｎ形頂部プレート５とＩＷ　
′Ａ接触しており圧電材、料層例えばＺ　ｎ　Ｏｉｉ’
１７を包囲している。Ｔ　’　ＪＷ　Ｇは５ｉ０２不動
態化層８で包囲されており、ｎ形頂部プレート５はｐ”
５ｉ７４９で被Ｉｔされている。サーメット抵抗器１４
がｐ　＋　ｓ　＋プレートと圧電材料７のチタンプレー
トとを接続している。

第２図から明らかな如く、化学薬品は導電性プレート４
と５との間に保持されている。圧電材料７は音波ビーム
を受けるとａ、　Ｃ，ｉ圧を発生する。

圧電材料の出力インピーダンスは容量性なので、正味電
流を通過させ得るソース１０を与えるために、導電路１
４に対応する抵抗２１を圧電材料７と並列に配置する。

ｈ履６とｎ形頂部プレート５との間の接合は、化学薬品
２にｄ、ｃ、電流を通過せしめる整流ダイオード９１１
を形成する。これにより化学薬品２が電解されてガスが
発生する。このガスがセルの頂部プレート５，９を破壊
して化学薬品の放出を生じる。

デバイスのサイズが極めて小さいので、適正な電圧を発
生させるために僕めてｉｉ’！３い強度をもつ超音波ビ
ームを投射する必要がある。組織の過度の加熱又はスト
リーミングもしくはキャビテーション効果を生じないよ
うｌこするには、定インタバル（例えば１０　＝蛤謔７
ｎ秒）で反復する纜めて短く（例えば５μ秒）また極め
て強い廿パルスから成る超音波を使用する。

人体に使用するためには、約１０’個の第１図のデバイ
スを約Ｉ　Ｑ　ｃｃの生理食塩水に混合し適当な血管に
注射するウデノζイスは血流によって血球と共に運ばれ
る。デバイスが体内の所望の場所に到達すると、デバイ
スに例えば２．１０＠Ｈｚの音波エネルギのビームを与
える。その結果、体内の極めて局限された場所で化学薬
品が放出される。

血流が正常で全身を循環してもよく、又は、粒子含有血
液を体内の特定器官又は特定領域に人工的ｔこ循環させ
てもよい。後者の場合は外科手術が必ｉであるが、イ丁
意なトラッピングが生じ易い肺、ガＦ、ｌｊ！（及び胛
憾に血流が鋼環しないという利点がある。

又は、典型的鎖長１１又は１２のフッ素化炭化水素（ア
イ・シー・アイ・リミテツ）’　（ＬＣ，Ｉ　。

Ｌｉｄ、）、イングランド）の如きキャリアーガスにデ
フ２イスを希釈し吸入によって投与してもよい。デバイ
スが１０μｍ未満の範囲内であればデバイスは肺内部に
維持されて血管内に吸収され待る。より大きいデバイス
例えば３００声ｍまでのデバイスでも肺吸入が可能であ
る。

＠瘍治療の場合には、デバイスの位置をより厳密に局限
し得る。この場合ｔζは種瘍部Ｃｔこのみ付着するよう
にした抗体でデバイスをコートする。

抗体は腫瘍の培養サンプルから調製される。抗体として
例えば、Ｐ、Ｌ、Ａ、Ｐ、（胎盤アルカリ性フォスファ
ターゼ）　、　Ｈ，Ｍ、Ｆ、Ｇ、（ヒト乳脂グロブリン
）、Ｃ，Ｅ、Ａ、（局胎児性抗原）、Ｈ，Ｃ，Ｇ、（ヒ
ト絨毛性ゴナト°トロピン）がある。

抗体でコートされたデバイス１は！ｉ４１　瘍１ｌｌｓ
位に隣接の血管及び毛細毛冒を流れるときにＩ）ｌｉ瘍
部位に容易に付着する。デバイスの付着数は時間に従属
するノぐラメータである。十分な依のデバイスが付着す
ると、音波ビームを投射して化学薬品を放出させる。こ
の方法により極めて局限的な薬剤投与を達成し得る。従
って、全身に投与される場合よりも許容投与脩が蓄力）
Ｉζ多い。

また、抗ａ菌冶療の場合にも抗体でコートしたデバイス
を使用し得る。この場合、デバイスに含まれる化学薬品
２はダントマイシンでもよい。この場合ｌζも抗体コー
トデバイスは細Ｍｌζ付着し、啄めて高度な局部的薬剤
一度を生じるように放出される。

第１図のデバイスは、第３．１図〜！３．４目に示す一
連のステップによって形成される。

工、ト９−プ礎度１０ｃｍ　　未満のｎ形Ｂ４基板１５
１ζ虜厚１．５μｍの酸化シリコン層３を成長させる。

例えば被熱基板に蒸気を流して酸化物ｒＮ３を成長させ
る。

２、例えばシラプレー・ケミカルズ・リミテッド１（Ｓ
ｈｉｐｌｅｙ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　　ｉ、ｔｄ　　
）、　ヘラ／Ｌ／ト０ウェイ、コヴエントリーＣＶ３　
２ＲＱ、ｍのシップＬ／−（５ｈｉｐｌｅｙ　）　Ａ　
Ｚ　１４７０の如きホトレジストの層１６を５ｆＯ２Ａ
’Ｍ３にスピンして？ｊ　燥ｔ　６゜マスクを介してこ
のレジスト１６７（紫外線を照射する。シラプレー・ケ
ミカルズ・リミテッド°製の現像剤に未照射レジストを
溶解させる。

又は、Ｐ、Ｍ、Ｍ、Ａ、の如き電子ビームレジストを使
用してもよい。ｅビームを照射後、インブチルメチルケ
トンとイソプロピルアルコールとの１：１混合物で現像
し得る。

３、残存レジストをマスクとして用い酸化物３を浦 プラズマエッチで除去する。これにより酸化物３内に典
型寸法１．５μｍ平方の一連の開孔１７が形成され・る
（第３．１図）。

４、残存レジス）１６を発煙硝酸又は酸素プラズマにｆ
ｔＲして除去し、脱イオン水で洗って乾燥する。

５、各開孔１７の１＆部でｓｉ基板１５に例えばホウ素
拡散を用いてｐ”ｓ　ｉ　ｎ　＜を形成する。層４は典
型的には膜厚０．３μｍでビーフ６１度２．５．１０ｃ
ｍ　　　である。

６、例えば電子ビーム蒸着又はスパッタリングＩこよっ
て開孔１７内の露出ｐ＋層４の上に不連続的なｐｔ層１
２を堆積させてもよい。このｐｔ層は、簗のデバイス作
動用電圧の必要値を低下させる。

７、　　ｓ＋０２の上面を１例えば蒸着又は焼付けを用
い薄い接着剤層１８で被覆する。適当な接着剤は、イン
ジウム、エポキシ樹脂又はダム糊である。インジウムは
酸化物−ご蒸着され、エポキシ樹脂）ダム糊は酸化物に
焼付けられる。

８、上部ウェーハ１９を典型的キャリアー護度ｌ　Ｑ”
　ｃｍ−’未満のｎ形３ｉから調製する。

９、この上部ウェーハ１９の上に、膜厚０．２μｍのｐ
’ｌ？４９と膜厚０．２μｍのｎ形層５とを順次形成す
る。これらの層９，５は気相エピタキシャル成長によっ
て形成され得る。ｎ形層にはヒ素　ｐ＋層Ｊζはホウ素
をト９−ノぞントとして用いる。典型的ト９−プレベル
はｎ形層で５．１０　　Ｃｍ　　ＩＩ）　　Ｎ１１、幕
板全体に液体を注入してデバイスの各開孔】７に化学１
品２を入れ、余剰の化学薬品を遠心又は掻取りで除去す
る。また、上部ウェーハと下部ウェーハとが固着されて
いるときは余剰化学薬品を絞り出して除去する。腫瘍を
攻撃し得る化学薬品としては、ナイトロジエン嗜マスタ
ード、ジフテリャ菌分泌トキシン又はりシンの如き毒物
類がある。化学薬品が開孔内Ｉこ入り易いように界面活
性剤を添加してもよい。

１２、酸化物の擾身剤の付いた面とｎ形層５とが接触す
るようｊこ上部ウェーハ１９を下ｆｉ１５−１．ｔ：　
／反に合せる（第３．２図）。酸化物１５３に接着剤層
１８を設けると共に又は設ける代りに、ｎ形層を接着剤
又は接着剤の硬化剤でコートしてもよい。圧力を作用さ
せて接触面をシールする。接着剤１８がエポキシである
場合は、例えば金し１粉を含ませて工ｙｇキシに４１ｈ
ｆｔ性を与えるか又は化学薬品のゾーンでエポキシを除
去することによって、ｎ形層５と化学薬品２とを電気的
に接触させる必要がある。

ｎ形層５と酸化物３とｐ＋層４とは化学薬品２を収容し
た閉鎖チャンバを形成する。上部ウェーハ！９を基板１
５に押圧する装九の１例きして油圧プレスがある（図示
せず）。ウェーハの中央に最大圧力を作用させ余剰化学
薬品を側刃に絞り出すように、プレスのジョーは軽度１
こセイ曲している。開孔１７１こ化学薬品を充填してか
ら基板１５に上部ウェーハ１９を重ね合せ　双方を例え
ば膜厚５０μｍのポリテンのｚ７形可能シート間に挾み
、プレスジョー間ζこ挿入する。ジョーを互いに締合せ
ると余剰化学薬品が絞り出され、Ｊ偕５が璧３にしっか
りと結合する。

１３、ＥＤＡ又はアルコール性ＫＯＨ（１等量）の如き
選択的エッチによってｎ彫工部基板１５を除去する（ｍ
３．２図）。これにより、Ｓ’０２７ｔ！！３の上にｐ
”ｓｉアイランド°４が残存する。このことは、エフ・
エフ・ラリ−（Ｎ、Ｆ、Ｒａ１ｅｙ　）等、電気化学塗
報（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓａｃ、）、ソリッ
ド・ステートサイエンス（５ｏｌｉｄ　９ｔａｔｅＳｃ
ｉｅｎｃｅ）、チクノロシイ（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
。

１９８４年１月、１３１（１）、１６１−１７１イージ
；グー９ピーターセン（Ｋ、Ｐｅｔｅｒｓｅｎ）。

電気電子学会報（Ｐｒｏｃ、ｆ、Ｅ、Ｅ、Ｅ、）　１９
８２年５月、７０（５１，４２０〜４５７ベージ；及び
ジ工−・エル・ヴオッセン（Ｊ、Ｌ、　Ｖｏｓｓｅｎ　
）、　　グプリュ・カーノ（Ｗ、Ｋｅｒｎ　）＠の［薄
膜プロセス（７ｈｉｎ　　Ｆｉ　１ｍ　　Ｐｒｏｃｅｓ
ｓｅｓ月　、アカデミツク・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ
　　Ｐｒｅｓｓ）。

１９７８．４４３〜４４４に−ジ、に記載されている。

１４、ＰＳｌアイランド９４をマスクとして使用し露出
酸化物をプラズマエッチで除去する。

膜厚的０．５μｍのチャンバの酸化物璧３を残してｎ形
３ｉ材料５に到達するとエツチングを中止する。

１５、露出ｎ形＠５の上の接着剤１８をエツチングで完
全に除去する。例えばエポキシ接着剤には酸素プラズマ
を用い、インジウム接着剤には希ｋｘ酸湿性エッチを用
いる。導電性接着剤の場合には酸化物３にやや侵入する
程度まで深くエッチした方がよい。こうすれば、後に堆
積される金属層と化学薬品との間の短絡回路を阻止し得
る・１６．９＋Ｓｉと酸化物との露出壁に例えばｚｎ。

の如き圧電材料７を蒸着又はスパッタリングする（第３
．３ｃｍ）。　ｚｎｏ２はｎ形層５を被覆しないように
斜めに堆積させる。化学薬品２を電解する電流が酸化亜
鉛７を通過する必要があるので、酸化亜鉛７がリークを
生じるか、又は、例えばサーメット薄（１０）４のＭ着
もしくはスパッタリングに　。

よって酸化亜鉛７（こ並列４電路を設ける必要がある。

薄膜１４の抵抗は正確にｆＡ整されなければならない。

何故なら、抵抗が低過ぎると圧電層で短絡が生じ、抵抗
が高過ぎると電解電流の流れが過度に妨害されるからで
ある。典型的な抵抗値は約ｓ　／　ｗ、Ｃ，である。但
し、Ｗは投射超音波の角周波叔、Ｃは圧Ｊ＃ｔＮのキャ
パシタンスである。

１７、　　ＺｎＯ２及び露出酸化物３の壁及び酸化物３
と接合しているｎ形層５に関連０．１μｍのＴｉ層６を
蒸着する。この層は、斜めに屈曲して蒸着される。

１８、ｎ形材料のβ山部分を残したままで７ｉ層６とｎ
形層５の一部とに５ｉｏ２不動態化層８を蒸着又はスパ
ッタリングする（酊３．３図）。

１９、不ｍ態化酸化物８をマスクとしＫＯＨ又はＥＤＡ
又はプラズマをエッチャントとしてｎ形及びｐ”　＜７
）Ｓｉ／ｅ１５　、９ｉＩＫ出６１出会１１形Ｓｊ　層
１９までエッチする　（幇３．４図）。

２０、ロウ又はポリマー例えばアビニシン（ＡｐｉＥＺ
ＯＮ）Ｗ、　４０ロウの皮ｌＭ２Ｏを分離デバイス群の
上に流して支持体を形成する（ｇ３．４１図）。

２１、例えばｐ＋材料９をエッチしないＥＤＡ又はアル
コール性ＫＯＨで選択的エッチして上端ｎ形５ｉｆ１９
を除去する。その結果、各デバイスエが分離素子となり
ロウ２ｏだけによって互いに連結されている。

２２、必要ならばロウ又はポリマー結合剤２ｏを溶解除
去してデバイスを摘々別々に切離す。

２３、必要ならば分離デバイス群の少くとも不動態化酸
化物の上に抗体をコートし得ろ。

固体表面を抗体でコートする技術に関しては例えば以下
の文献及びこれら文献中の参考文＃１こ詳廁ｌこ、；ｄ
或されている。

エッチ・エッチ・ライ−トール（Ｈ，ＨｌＷｅｅｔａｌ
　ｌ）　。

「メス・エンジモル（Ｍｅｓｈ　Ｅｎｚｙｍｏｌ　）Ｊ
　、　４４゜１３４ページ アール・ニー・メシング（ｕ、Ａ、Ｍｅｓｓｉｎｇ　）
、「エッチ・エンジモル（Ｍｅｔｃｈ　Ｅｎｚｙｍｏｌ
　）　Ｊ　、４４゜１４８に−ジ。

ピー中ジエー・ホーリング（Ｐｊ、Ｈａｌｔｉｎｇ　）
及びピー・ダンニル（Ｐ、　Ｄｕｎｎｌｌ　）、バイオ
チクノロシイ・アント９・バイオエンジニアリング（Ｂ
ｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇ）ＸＸＩ巻、３９３〜４１６イージ（１９
７９）。

表面を直接コートする以外に、表面を脂肪層でコートシ
、この脂肪層に抗体をコートしてもよい。

、、　　　　　　　　　　　これに関しては以下の文献
に記載されている。

ティー舎ディー会ヒース（Ｔ、Ｄ、Ｈｅａｔｈ　）、ア
ール０テイ・フレーリ−（Ｒ，Ｔ、　Ｆｒａｌｅｙ　）
、ディー・パバ／Ｚジョｄウロス（Ｄ、Ｐａｐａｈａｄ
ｊｏｐｏｕｌｏｓ）。

「サイエンス（５ｃｉｅｎｃｅ　）　Ｊ　、　２１０．
５３９〜５４１イー：）（１９８０）、ニー・ヒュアン
グ（Ａ。

Ｈｕａｎｇ）、シイ・ニスψツァオ（ｙ、　ｓ、　Ｔｓ
ａＱ　）　ｒニスｅジエー・ケ不ル（Ｓ、Ｊ、　Ｋｅｎ
ｎｅｌ　）　、　ｘノｖ　−ヒュアンＩＣｒ、、Ｈｕｓ
ｎｇ）、　ｒバイオケミカルバイオフイジクスアクタ（
Ｂｉｏｃｈｅｍ、Ｂｉｏｐｈｙｓ。

Ａｃｔ　）　Ｊ　、　７１６号、　１４０〜１５０−＜
−ジ（１９８２）、ジュー１バーばット（Ｊ、Ｂａｒｂ
ｅｔ　）、　　ピー６？ツキ−（Ｐ、　Ｍａｃｋｙ　）
　、　ｘルー　ｆイー　ａ　レサーマン（Ｌ、Ｄ、Ｌａ
ｓｃｒｍａｎ　）、　　「ｆｆＪ分子構造及び細胞生化
学ジャーナル（Ｊ、ＳｕｐｒａｍＯｌｅｃｕｌａｒＳｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ　　ａｎｄ　　Ｃｅ１ｌｕｌａｒ　Ｂｉ
ｏｃｈｅｍｉ−ｓｔｒｙ）Ｊ　、１６，２４３〜２５８
＜−ジ（１９８１）、。

第４図は、ダイオード”１１にショットキーノｚ−Ｊヤ
ーでなくｐ−ｎ接合を使用したｆｆ１図の変形例を示す
。第１図と同様に化学薬品２５はチャンバ２６内に収容
されている。チャンバの側壁は５ｉｏ２３４から形成さ
れ、頂壁はＩｎ接着剤層２８でコートされたｐ”５ｉｊ
ａ２７カ）ら形成され、底壁はｐ　Ｓ＋７８２９から形
成される。ｐ　底壁２９とｎ形ＳＩ頭域３１との間にｐ
−ｎ接合３０が形成されている。Ｚｎ０３２はｎ影領域
を包囲しており、Ｉｎ接着剤２８と１長嗟したＴｉ層３
３で包囲されている。ｎ形シリコンとチタンＦ１３３と
の間に抵抗性連結を形成するためにサーメツト層又は不
連続な金ＦＡ薄膜の層３５を堆積させる。処理ステップ
は鳩１図のデバイスの処理ステップと同様である。

超音波を受けると圧電材料内部にａ、ｃ、ｉｔ、ＥＥが
発生し、−〇ｒｆ、が化学薬品を通り、化学薬品２５と
ダイオード３０と抵抗器３５を通りインジウム２８に到
達する。ダイオードの作用は、　ｄ、ｃ、電流がこの方
向でのみ６ｉｃれることを確保することである。

ｐ＋カソード９２９で水素が発生し、アノード２７でイ
ンジウム接着剤２８が溶解する。これら２つの作用がト
ーしてセルを破壊する。

第１図及び第４図のデバイスでは酸化鹿角７又は抵抗器
１４から電解電流が１洩する。変形として、第６図及び
第７図で説明するようにショットキーダイオードを通る
漏洩路を設けてもよい。

第５図によれば、音波信号に応答して化学３品８１を放
出するデバイス７９は、底部プレート８２と酸化シリコ
ン雫８３と頂部プレート８４とから形成された閉鎖チャ
ンバ８０を有する。底部プレート８２は、上面にｎ　領
域８５を有するｎ形シリコンから成る。ｐｔ薄層８６が
チャンバの底面を被覆している。頂部プレート８４はｐ
形シリコンから成りインジウム接着剤８７で側壁番こ固
着されている。ＺｎＯ圧電材料ｒｆＪ８８は代部プレー
ト８２と側壁８３の一部とを被覆している。このＺｎ０
層８８はチタン層８９によって部分的に包囲されている
。チタンｐｓ８９は、インジウム８７の部分以外で頂部
プレート８４と底部プレート８２とを電気的に接触させ
る。チタン屑８９自体は二ロ２化シリコンの不動態化層
９ｏで包囲されている。

第６図は第５図のデノＺイスの回路を示す。音波ビーム
を受けるとＺｎ０１８８８に発電ソース９１が化シル。

ダイオード’ＤＩはＴｔＷＩｓ９と頂部プレート８４と
の間のショットキー接触から形成され、ダイオード９Ｄ
２はＴｉ層８９と底部プレート８２との間に形成される
。

（以下余白） 」１ 点Ａが点Ｂに対して負になるとダイオードＤ２に電流が
流れる。点Ａが点Ｂに対して正になると。

化学薬品８】とダイオ−）Ｄ１とＫｍ流が流れる。

化学薬品は前記の如く電解され、チャンバから放出され
る。多くの溶液の場合、電流がＪａるとシリコンが７ノ
ード酸化物を形成する筈であるから、アノードを形成す
る底部プレートを接触を形成する高ドープｎ＋層と共Ｖ
ＣＰｔ層で被覆する。

第５図のデバイス鉱、第７．１図から第７．４図に示し
た以下のステップで形成され得る。

１、低ドープバルクから成るシリコンウェーハ９２を高
ドープ（１０１９−→のオーダ）ｐ形層９３（典型的膜
厚ｌμ）と低ドープ（約１０１５♂）ｎ形層８２（典型
的膜厚０．５μ）とで順次被ζｔする。このために、多
量のホウ素をｐ形シリコンａ９２に打込んでアニールし
、ｐ’Ｐ９３の上にｎｈエピタキシャル層を成長させる
。

２、典型的膜厚２μの二酸化シリコン層８３を例えはＣ
ＶＤ（化学的蒸着）の蒸着又はス／ξツタリングによっ
て堆積させる。

３　膜厚４００ｎｍの多晶質シリコン層９４を堆積させ
る。

４、多品質シリコン９４をホトリソグラフィーで描画し
プラズマでエッチする。

５、多晶質シリコン９４の上に膜厚４００　Ｘの酸化物
９５を成長させる。この処理は、ステップ７の間に層９
４を保護し酸化物８３の濃度を高める。

６　デバイスの輪郭に相当するレジストマスク９６をホ
トリングラフイーによって形成する。

７、　レジストマスク９６を用いて酸化物８３をシ＋Ｊ
１７ｒＦｒ８２までプラズマエッチする。

祷られた構造を、デバイス分離スペースと共に第７．１
図に示す。

８　レジスト９６を除去する。

９、酸化物８３．９５をマスクとし、ｎ形シリコン８２
をｐｆｆｉ９３までエッチする。このエッチにはｓ　ｐ
”！ｆ９に達すると自動的に停止する３３チ水酸化カリ
ウム水溶液又はＦＤＰでアルカリ性湿式エッチを行なう
。又はプラズマの使用も可能であるが、プラズマ使用の
場合にはエッチ終了までレジスト９６を推持する必要が
ある。

１０、多晶質シリコン９４をマスクとし二酸化シリコン
８３をシリコン層８２までプラズマエッチする（　第７
．２図）。これによυチャンバ８０の側壁を形成する。

１１、アルカリ性エッチ、プラズマ又はイオンビーム食
刻によって多晶質シリコン９．４を除去する。

１２、ウェーハ８２０表面にヒ素を打込みアニールして
浅い高ドープｎ影領域８５を形成する。

１３、直下に膜厚２００　Ｘの白金Ｆ１８６を蒸着する
。

これＫより、下部の電解電極が形成される。

１４　傾斜イオンビーム食刻により、チャンバ８０の底
部のプラチナを残して酸化物８３の上面からプラチナを
除去する。

１５．二酸化シリコンの上面を、例えば蒸着又は焼付け
（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）により接着剤薄層８７で被へする
。適当な接着剤は、酸化物に蒸着されたインジウム、又
は、酸化物に焼付けられたエポキシ樹脂もしくはゴム糊
である。

１６、上部ウェーハは、　ＲＭＪ！Ｘ０．６　ｔｓｍ　
ｆ）Ｐ形層８４で波山された膜Ｍ−１μｍのｐ＋Ｍ９８
を備えたｐ形基板９７から製造される。ステップ１と同
様にして製造する。

１７、各デバイスのチャンバ８０に化学薬品８１を堆積
させ、前述の方法によって上部ウェーハを下部ウェーハ
に粘着させて密封する。

１８、例えばＥＤＰ又は水酸化カリウムとエタノールと
水との混合物によるアルカリ性エッチを用い、出発ウェ
ーハの低ドープ基板９２をｐ４工、（ ツチ停止層まで除去する。

１９、好ましくはプラズマエツチングによってｐ＋層９
３を除去する。１部のフッ化水渭ρと３部の硝酸と８部
の酢酸とから成るエッチ、即ち高ドープシリコンを除去
するが低ドープシリコンを除去しないエッチを使用して
もよい。

り、接着剤８７としてインジウムはんだを使用する場合
、希酸を用いて接着剤８７をやや）０度にエッチする。

４、露出ｎ形シリコン８２に圧ｌ−材料８８例えば酸化
亜鉛を蒸着によシ堆積させる。ｎ形シリコン８２の一部
が被覆されないように斜めに＊ｆｆｌさせる。

２２、　Ｉｔ形及びｐ形シリコンの双方にショットキー
ダイオードを形成する金Ｘ８９．例えばチタン、タング
ステン、ニッケル又はクロムを堆積させる。この人めＫ
は、ステップ２１の場合と反対側の傾斜をもつ傾斜蒸着
を行なう。この金践は、デバイスの頂部のｐ形シリコン
８４とデバイスの底部のｎ形シリコン８２との双方に接
触し且つ圧電層８８を被覆していなければならない。

Ｚ、金ｋＡ８９と酸化亜鉛８Ｂとの上に窒化シリコン、
アルｉす又は二酸化シリコンの不動態化層９０を堆積さ
せる。このためには傾斜電子ビーム蒸着を使用するとよ
い。

讃１例えば前記と同様のプラズマ又はアルカリ性エッチ
を用いデバイス間のｐ形層１８４をエッチする。

δ、デバイスは、ウェーハを被覆しウェーＩ・を剛性支
持体に接着するロウ又はポリマー例えばアビニシン（Ａ
ｐｋｅｚｏｎ　）　Ｗ　４０クウによって支持される。

剛性支持体としては例えば、驚化シリコンによって不動
態化された表ｉｔ］をもつ別のウェーハが使用される、 ２６、　ｐ＋層９８で停止する選択的エッチによって基
板９７を除去する。このためには、ＥＤＰ又は水と水酸
化カリウムとエタノールとの混合物を用いる。

４、プラズマエツチング、又はフッ化水素醒と硝酸と酢
酸との１＋３：８ｆＲ，合物を用いて９層９８を除去す
る。これＫよシブバイスは、ロウによって連結された分
離デバイスとなる。

り、ロウ又唸重合支持体壬溶解してデバイス７９を遊離
し、濾過して洗浄する。

囚、必要に応じて抗体皮膜を設けてからデバイスを注射
用生理食塩水に＠濁させ得る。

方法の変形として、ステップ２５．２６を省略し、フッ
化水素酸と硝酸との１：３：８混合物で下からエッチし
てｐ”Ｊ’Ｍ９Ｂを除去しデバイス全戸遇してもよい、
この場合にはステップ２３で堆積する不動態化層９０が
量化シリコンであるのが好ましい。鼠化シリコンは二酸
化シリコン又は高ドープシリコンよりもエッチによって
はるかに緩徐に食刻されるからである。別の変形として
はＩＩＰ”エッチ停止層９８を二酸化シリコン層で代替
する。

琥設二酸化シリコン層を形成するＫは、高線式高エネル
イーイオン打込みを用い二酸化シリコン上部に多品ＴＩ
ｎシリコン丹晶出させてもよく（ニス・エム・スゼ（Ｓ
、Ｍ、５Ｚｅ）、ｍＬｓＩチクノロシイ（ｙ　ＳＬ　Ｉ
　Ｔｃｃｈｎｏｌｏｇｙ　）、マクグロウ、ヒル（Ｍｃ
Ｇｒａｗ　）（ｉｌｌ　）、８３滅−ジ以絞）、又は、
ｎ形材料茨面屑の下方のｐ形シリコンＰ？を陽極処理し
て酸化容易な多孔貿シリコンの埋設層を形成しこれを酸
化して埋設酸化物層全形成してもよい（ケー・イマイ（
Ｋ、ｉｍａｉ）％エッチ０ウンス（Ｈ，ＵｎｆｌＳ　’
）、「電気電子学会：電子デバイス会報（１，Ｅ、Ｅ、
Ｅ。

Ｔｒａｎｓ、ＥＩｅｃｔｒｏｎ　１）ｅｖｉｅｅｓ　）
　Ｊ、ＥＤ　３１　（３）、　１９８４年３方、２９７
−ｓ：−ジ以後、米国特許第３．９１９．０６０号、ｘ
ツ＋−ビーーボツジ（）ｉ　Ｂ　ｐｏｇｇｅ）等、（１
９７４）。

シリコンーオンー二酸化シリコンを形成する成長方法の
概論書としては、エル、ジャストルゼプスキ（Ｌ、　Ｊ
ａｓｔｒｚｅｂｓｋｉ　）、「結晶成長ジャーナル（ゴ
。

Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏｗｔｈ　）　Ｊ、　７０　（１
９８４）　２５３−１７０ページがある。

第８図は第５図の変形例である。前出のデバイス同様に
デバイス１００は、ｐ形シリコン底部プレー）１０２と
二酸化シリコン側壁１０３とｎ形シリコン頂部プレート
１０４とから形成されたチャンバ１０１を含む。環状の
インジウム接着剤層１０５が頂部プレート１０４を所定
位置く保持する１、接着剤との接合部でショットキーバ
リヤーが形成されないように、１形シリコン薄層１０６
を頂部プレート１０４の下面に形成する。底部プレート
１０２と側壁１０３の一部との上にｚｎＯ圧電Ｍ　１０
７が形成される。

Ｔｉｉｆ０８が２１０層「の一部を被覆しておシ、頂部
プレート１０４と２気的に接触している。

接着剤層１０５に切欠部を設けて、層１０８と接着剤１
０５との接触を防止する。二酸化シリコンの不動態化層
１０９はｚｎｏ及びＴｉのＦｔ１０７．１０８を被覆す
る。

第５図のデバイスに比較した第８図のデバイスの違いは
、頂部プレート１０４がアノードとして作用し底部プレ
ート１０２がカノードとして作用することである。６＋
１＆！と同じ＜Ｔｌ／柵１０８と底部プレート１０２と
の間、及び、１１層１（）８と頂部プレート１０４との
間にダイオ−ｒが形成される。

１“Ｌ流が流れるとカン−ｙ　１０２　Ｋガスが発生す
る。

上部プレートアノード１０４でシリコンはアノード酸化
物を形成して不＃Ｊ態化し、次に電流がインジウムを流
れて、インジウム接着剤１０５をアノード溶解する。こ
れにより、ガス圧の上昇とインジウム接着剤の溶解とが
生じる。これらの２つの効果によりデノセイスが破壊さ
れ、チャンバ１０１内の化学薬品１１０が放出される。

第８図のデバイスは第５図のデ／２イスと同Ｖのプロセ
スで形成されるが、違う点は、下部基板がｐ　ｉｆ＜で
あること及び上部ウェーノーのエピタキシャル層がｎ形
でその上Ｋ１１”形の薄層全像えることである。ステッ
プ２０に於いてこのｎ”ｆ（４０ｔ３出領域を例えば水
酸化カリウムエッチで除去する。

従って、全屈８はｎシリコンと接触しｎ＋層と接触しな
い。またｎ“層を介してインジウムと接触するのでオー
ミック接触が形成される。

ＷＣ９父は、自蔵型自己動力デバイス４１を示し、第１
０図はデ／考イス４１０回路図を示す。デバイｘ　４１
　ハｓナイトロジエン・マスタードの如き化学薬品４３
を収容したテヤンノζ４２を有する。チャフ）ζ壁４４
はＳｉＯ□から形成され、底部４５はｐ形Ｓｉ、頂部４
６はｐ＋ｓｉから形成される。インジウム層４７が頂部
と側壁とを結合している。底部４５のバルクは酸化物層
４０によって化学薬品４３力）ら電気絶経されている。

４つのＦＥＴデバイスＴＩ、Ｔ２．Ｔ４．Ｔ５とＣ）［
ＥＭＦＥＴ（ケム７エット）Ｔ３とから形成された処理
回路がチャンバ４２の下方に設けられている。トランジ
スタＴ４とＴ５とは第９図の断面図では見えない。第９
図の底部プレートは４つの拡散領域４８，４９，５０．
５１を有しておシ金１１ストリツプ５２が領域５１を頂
部プレート４６と接続している６　ＳｉＯ２層はゲート
絶縁膜５３゜５４＋５５を形成している。ゲート電極５
６．５７は、唯積υから形成されておυ、Ｐ　−ト５７
はＴ５のゲートにも接続され、ダート５６はＴ４とＴ５
とによって形成されるインノζ−夕の出力に接続されて
いる。Ｓｉ８Ｎ４屑５８はゲート電極５６゜開孔５９は
、導体と拡散バリアーとの双方を形成する耐熱金属層６
０で被覆されている。Ａｇ／ｉ６１は金属層６０と２−
ト電極５６．５７とを被ｕしてスイッチ端子６２を形成
している。銀の仕事関数が大きくしかも回路内の最も負
の点に接続されてｈるので、＠層の下方のシリコンは反
転し難い。

従って、表面７９の銀は、各トランジスタを分離１　　
　　　　　　　　　するためのチャネル遮断用埋込層の
補助として機能するか、又はかかる埋込層の代替として
機能すチャン１５４２の上方にバッテリ６８が設けられ
ている。バッテリ６８は層状に順次形成された底部電極
６３と電解質６４と頂部電極６５とＡｇスイッチ端子６
６とから成る。、絶ｈアルミナリング６７がｐ　Ｊｊ＋
部プレート４６の頂部に配飲されており、インジウム接
着剤４７の下方で側壁４４まで伸びている。

第１０図は、第９図のデバイスの回路図を示す。

バッテリ６８は負電極６５と電解１ｊｌｔ６４と正電極
６３とから形成されるａ　Ａｇ　Ｍ　６６はスイッチ７
０の１つの端子６９を形成しておシ、下部ＡｇＭ６１は
別のスイッチ端子６２を形成している。適当な溶液例え
ば血液中にデバイス４１を浸漬すると２つの端子６２．
６９間の回路が成立する。乾燥条件下に維持されると２
つの端子６２．６９が不接続になシパツテリ６８がｈ動
しない。

トランジスタＴ３は、夫々ノース及びドレインとしで作
用するｎ領域４９．４８により形成される。ゲート絶ｒ
コ・膜は酸化物５３により形成され、ゲート電極は、ｎ
領域５６によシ形成される。

トランジスタＴ２はソースを形成するｎ領域５０かも形
成される６ｎ＋領域５１はドレインとして作用する。酸
化物５５はゲート絶れ膜を形成する。ｎ領域５７はゲー
ト電極を形成しておりソースに接続されている。

ＣＨＥＭＦＢＴ　Ｔｌはｎ領域４９から形成されたソー
スとｎ領域５０かも形成されたドレインとを有する。酸
化物５４はゲート絶ｔ＆膜を形成する。第５図に示す如
くゲート電極は存在しない。

ＣＨＥＭＦＦ：、Ｔに於いては、デバイス浸漬溶液のｐ
Ｈ値によって窒化物表面５８にゲート電圧が生じる。

従ってソースドレイン電流は全化物／浴液界面でのｐＨ
の（ｆｉＫ左右される。

ＣＨＥＭＦＥＴＫ関しては以下の文献に詳細に記＋ＩＩ
２されている。

「分析化学に於けるイオン選択１！ｆ　（工ｏｆＩＳｅ
ｌｅｃｔｉｖｅＥＩｅｃｔｒｏｄｅｓ　ｉｎ　Ａｎａｌ
ｙｔｉｃｌ　（ｈｅｍｉｓｔｒｙ）　２巻、エッチ・フ
レーズ（Ｈ，Ｆｒｅｉｓｅ　）　＠！Ａ、　　プレナム
・プレス（ｐｌｅｎｕｍ　ｐｒｅｓｓ　）、ニューヨー
ク、１９８０所収のジエー・ジャンク（Ｊ、　Ｊａｎｔ
ａ　）及びアール・ノエー・ヒュ”　　（Ｒ，Ｊ、　Ｈ
ｕｂｅｒ）の論文、１０７〜１７３ページ、「化学的感
受性電界効果トランジスタ（（：ｈｅｍｉｃａｌｌｙ　
５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｐｉｅｌｄ　ｌｉ：ｆｆｅｃｔＴ
ｒａｎｓｒｓｔｏｒｓ　）　Ｊ デバイストランジスタＴＩ、Ｔ２．Ｔ３は所謂サブスレ
ッショールドモードで動作する。第１３図は電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ　）の電圧−電流曲線を示す。一般
にはかかるデバイスはｖＴで示されるスレッショールド
値よシ高いゲート電圧で動作する。ｖＴよシ低い電圧で
は電流消費が極めて小さいが電圧に伴なって生じる変化
が太きｂ０サブスレッショールドモードの動作に関して
は以下の文献に記載されている。

・　エム・ビー・パロン（Ｍ、　Ｂ、　Ｂａｒｒｏｎ　
）、「絶縁ゲート型電界効果トランジスタに於ける低レ
ベル電流（ＬＯＷ　１ｅｖｅｌ　（：ｕｒｒｅｒ＋ｔｓ
　ｉｎ　工ｎ５ｕｌａｔｅｄＱａｔｅ　１ｒｉｅｌｄ　
Ｅｆｆｅｃｔ　’ｐｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ　）　Ｊ、ソ
リッド・ステート・エレクトロニクス（５ｏｌｉｄ　ｆ
３．ｔａｔｅＥＩｃｃｔｒｏｎｉｃｓ　）、１５巻（１
９７２’）、２９３ページ。

雫　アール・エム・ニスｅサンソン（Ｒ，Ｍ、　Ｓ。

５ａｎｓａｎ　）及びジエー・ディー・メイングルＣＪ
。

Ｄ、　Ｍｅｉｎｇｌ　）　、　ｒ低電圧回路に於けるイ
オン打込み相補形ＭＯ８）ランジスタ（Ｊｏｎ　ｉｍｐ
ｌａｎｔｅｄＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ＭＱｓＴｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒｓ　ｉｎ　ＬＯＷＶｏｌｔａｇｅ　Ｃ
ｊｒｃｕｉｔｓ）　Ｊ、　”４１気電子学会（ＬＥ。

Ｅ、ｇ、）、ンリードステート回路ジャーナル（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　５ｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ　（’１ｒｃ
ｕｉｔｓ　）、５Ｃ−７，２号、（１９７２）、１４６
ページ。

・　アール・ジエー・ヴアンオーバーストラーテン等「
弱反転ＭＯＳトランジスタのｐＪ）作に対する表面電位
変動の影響（’ｌ’ｈｅ　ｊｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　
３ｕｒ−ｆａｃｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｌ’１ｕｃｔ
ｕａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｑｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ
　ｔｈｅ　ＭＯＳ　　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　ｉｎ　Ｗ
ｅａｋ　工ｎｖｅｒｓｉｏｎ　）　Ｊ、電気電子学会（
１，Ｅ、Ｅ、Ｅ、）％′小、子デバイス会報（Ｔｒａｎ
ｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉ
ｃｅｓ　）、ＥＤ−２０，１２号（１９７３）、ｔ１５
４−ｑ−ジ。

彎　アール・ジエー・ヴアンオーバーストラーテン等、
［弱反転ＭＯ８）ランジスタの！ｖＪ作の従来Ｍｂの不
完全性（工ｎａｄｅｑｕａｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　（：
Ｉａｓｓｉ−ｃａｌ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍ
ＯＳ　　’Ｉ’ｒａｎｓｉｓｔｏｒ　１ｎＷｅａｉ　１
ｎｖｅｒｓｉｏｎ）　Ｊ、電気電子学会Ｃ１，Ｂ、Ｅ。

Ｅ、）、小、子デバイス会報（Ｔｒａｎｓａ（ｔｉｏｎ
ｓ　ｏｎｐｌｅｃｔｒｏｎ　ｐｅｖｉｃｅｓ　）、ＥＤ
−２０，１２号（１９７３）、１１５０ページ。

・　アール・アール・トラウドマン（Ｒ，Ｒ，Ｔｒｏａ
ｕ−ｔｍａｎ）、ｒ絶線ゲート形α界効果トランジスタ
のサブスレッショールド設計Ｋ［１する考察（５ｕｂｔ
ｈｒｅｓｈｏＩｄ　Ｄｅｓｒｇｎ　（：ｏｎｓｉｄｅｒ
ａｔｊｏｎ　ｆｏｒ■ｎ５ｕｌａｔｅｄ　Ｑａｔｅ　）
’１ｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）
　Ｊ。

電気電子学会（１，Ｅ、Ｅ、Ｅ、）、ソリッドステート
回路ノヤーナ／Ｉ／　（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　５ｏｌ
ｉｄ−８ｔａｔｅ（’１ｒｃｕｉｔｓ　）、５Ｃ−９，
２号（１９７４）、５５ページ。

・　アール・アール・トラウドマン（Ｒ，Ｌ　Ｔｒｏｕ
ｔ−ｍａｎ）、ｒ絶縁ゲート形電界効果トランジスタ用
サブスレッショールド勾配（５ｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ
Ｓ１ｏｈｅ　ｆｏｒ　工ｎ５ｕｌａｔｅｄ　Ｑａｔｅ　
ｐｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ　）
　Ｊ、電気電子学会（１，Ｅ、　Ｅ、　Ｅ、）、！−１
１子デバイス会報（’ｐｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　
ｌ：１ｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ　）、（１９７Ｂ）
、１０４９ページ。

・　アール・ダプリュ・ジエー・パーカー（Ｒ，Ｗ、Ｊ
。

１３ａｒｋｅｒ）、　ｒ　１．Ｇ、Ｆ、Ｅ、Ｔ、Ｓ、用
小槃信号サブスレッショールドモデル（３ｍａｌｌ　３
ｉｇｎａｌＳｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　Ｍｏｄｅｌ　ｆ
ｏｒ　ｊ、Ｇ、Ｆ、Ｅ、Ｔ、ｓ、　）　Ｊ、エレクトロ
ニック・レターズ（ｌｉ：１ｅｃｔｒｏｎｉｃＬｅｔｔ
ｅｒｓ　）、１２巻、１０号、（１９７６）、２６０ペ
ージ。

・　イー・ピッドーズ（Ｅ、　Ｖｉｔｔｏｚ　）及びジ
エー・フェルラ−ｘ　（Ｊ　、　ｌｌ’ｅｌ　１ｒａｔ
ｈ　）、「弱反転ｖ′ｂＩ′Ｆ。

Ｋ基＜ＣＭＯＳアナログ集積回路（ＣＭＯ８Ａｎａ−１
ｏｇ　ｌｎｔｅｇｒａｔｅｄ　（’１ｒｃｕｊｔｓ　ｈ
ａａｃｄ　ｏｎ　ｗｅａｋＩｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｑｐｅ
ｒａｔｉｏｎ　）　Ｊ、電気電子学会（Ｉ＋Ｅ、　Ｅ、
　Ｌ　’）、ソリッドステート回路ジャーナル（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　５ｏ１４ｄ−ｓｔａｔｅ　Ｃ１ｒｅｕ
ｊｔｓ）、５Ｃ−１２，３号、（１９７７）、２２４ペ
ージ。

・　ビー・アントグネツテ（ｐ、　Ａｎｔｏｇｎｅｔｔ
ｉ　）　％、ｒＭＯ８ＦＥＴｓのスレッショールド及び
テプスレツショールド４通用ＣＡＤモデル（ＣＡＤＭｏ
ｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ａｎｄ　５ｕｂ
ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　（：ｏｎｄ−ｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ
　ＭＯ８ＦＥＴＳ　）　Ｊ、Ｍｆ電気電子学会　１．Ｅ
、ＦＪ、ｇ、）、ソリッドステート回路ジャーナル（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　５ｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ　Ｃ１ｒ
ｃｕｉｔｓ　）、ＳＣ−１７，３号、（１９８２’）、
４５４ページ。

鼠化物１）Ｈ検出用ＣＨｇＭＦＥＴのゲート電圧は１１
）Ｈ毎に約５５ｍＶずつ変化する。従ってサブスレッシ
ョールドモードで動作するＦｌの抵抗は、ｉ　ｐＨの変
化について３５倍以上変化する。このためＴ５ゲートの
電圧は／ぐツテリ電圧の約６５’ｊ〜３５％変化する。

３ボルトのバッテリの場合ｏ９ボルトの変化が生じる。

これＨＴ５のオンオフ切換を十分に生じさせる。ｐＨの
値が約０．５変化するとＴ５が切換えられる。Ｔ５とＴ
４とは反転スイッチを形成しておＱ１従ってＴ５がオフ
になるとＴ３へのゲート室圧が上昇しＴ３がオンになる
。

使用の際は、４ｔ９ｖ！Ｊのデバイス約１０’個を約１
゜ＣＣの生理食塩水に混合し適当な血管に注射する。

正常な血流は、デバイスを血管系内部に循環させる。体
内の血液ｐＨけ一定でなく、咋瘍周囲では約０４低下す
る。グルコースを腹膜組織内に大倹注入すると、ｐＨ値
の差が１になる。このことに関しては以下の文献に記載
されている。

・　エム・エデン（Ｍ、　Ｅｄｅｎ　）、ビー・ヘイン
ズ（Ｂ。

１（ａｉｎｅｓ　）、エッチ・カーラー（Ｈ，Ｋａｌｌ
ｅｒ　）、国立癌研究所会報（Ｊ、Ｎａｔ、（ａｎｅｅ
ｒ　工ｎｓｔ、）、１６（２）、５４１ヘーシ以ｆｆ１
（１９５５）。

・　エッチ・カーラー（Ｈ，Ｋａｈｌｅｒ　）、ダプリ
ュ・ヴ講　　　　　　　　　　　　イ・ビー・ロパート
ノン（Ｗ、　Ｖ、　Ｂ、　Ｒｏｂｅｒｔｓｍ　）、国立
癌研究所会報（Ｊ、　Ｎａｔ、　（’ａｎｃｅｒ　１ｎ
ｓｔ、　）、３．４９５〜５０１−ｅ−ジ（１９４３）
。

・　ピー・ガルリン（Ｐ、Ｇｕｌｌｉｎ）等、国立癌研
究所会報（Ｊ、Ｎａｔ、（’ａｎＣｅｒ　Ｉｒｔｓｔ、
）、３４ｆ６１．８５７ページ以１＆　（１９６５）。

・　ニス・ニー・シャー（Ｓ、Ａ、　５ｈａｈ　）、ア
ール・クー・ジャーズ（Ｒ，に、　Ｊａｒｓ）、ピー・
エル・フィニ（Ｐ、Ｌ、　Ｆｉｎｎｅｙ）、ニー　−ｘ
　ル、イー（Ａ、Ｌ。

”ｆｅｅ　）、医学生物工門学会業３５回等会会報（３
５ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　（：ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ
　Ｂｎｇｉｎｅｃｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｐｖｌｅ−ｄｉｃｉ
ｎｅ　ａｎｄ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　）、マリオツトーホテ
ル（Ｍａ−ｒｒｉｏｔｔ　）ｉｏｔｅｌ　）、フィラデ
ルフィア、ＰＡ、２２−２４．１９８２年９月、１３８
ページ。

血液は導電性なので血液中ではバッテリがオンになる。

Ｉ９ツテリ電圧はゲートとソースとが互いに接続されて
いるので抵抗器として作用するＣＨＥＭＦＥＴＴＩとＦ
ＥＴＴ２との間に分割されておシ、双方共がサブスレッ
ショールドモードでｗＪｔ′Ｆ、する。

従って電力消費が極めて少ない。血液ｐＨが低下すると
Ｔ１のドレイン電圧が変化し、Ｔ５のゲート電圧に比較
的大きい変化が生じてＴ５がオフになる。これＫよりＴ
３のゲート電圧が上昇してＴ３がオンになる。

この状態でバッテリ６８は化学薬品チャンバ４２の両端
、即ち、ｐ４′プレート４６とｎ＋領域４８との間に接
続されており、従って、化学薬品４３が電解される。生
じたガス圧がチャンバ４２を破壊し、低Ｐ）ｌの場所で
化学薬品４３を血液中に放出する。

恥９図のデバイスを製造するための処理ステップがｍ　
１１．１図〜第１１．８図に示されている。

１、　　ｐ＋シリコン基板７５に膜厚０．５μｍのｐ形
層４５を形成する。ｐ＋基板がウェー・・の厚み全体か
ら構成されてもよく、又は低ドープウェーハ上の薄層か
も構成されてもよい。典型的にはｐ形層４５の抵抗率は
０．０６Ωのよシ大きく、２１基板７５の抵抗率は００
１Ω儒よシ小さい。

２、　　ｐ形層４５を清浄にし、膜厚１．５μｍのｓｉ
ｏ□層４４全４４させる。

３、ホトリソグラフィーとプラズｉエッチとを用いてチ
ャンバ壁４４を形成する（ｍ１１．１図）。典型的には
据４４の膜厚０．５μｍで内径１．５μｍである。

４、に￥厚ｔｏｏｏ　ＸのＭ酸化物Ｗ９４０を成長させ
る−５　ｍ化物層４０に：２つの開孔３８，３９を形成
すべく斜めのビームを入射するイオンビーム又は反応性
ビームでエッチする。

６、開孔３８，３９からリンを打込んでペース４５にｎ
領域４８．５１を形成する。５　Ｘ　１０１５ｍ　’の
す／を３０　ｋｅＶで打込むと膜厚１０００　Ｘの酸化
物４０がマスクとして作用し得る（第１１．１図）。

７、　　ｎ＋領域５１ｔ−チャンバ４２の頂部と接続さ
せるストリップ５２を形成するためＫＩｔ熱金Ｆ４５２
を傾斜蒸着する（第１１．２図）。白金が好ましい。こ
れもまた、化学薬品電解用の付加的アノード領域として
作用するであろう。この構成が好ましいのはシリコンが
多くの亀解負中で７ノード酸化物を形成し易−ためであ
る。

８、基板の上面全体を汚染防止用耐熱無機酸化物７６で
被覆する。使用し得る支持体の１例として酸化マグネシ
ウムがある。又は１ｓｏｏ　Ｘの窒化シリコン層をＣＶ
Ｄで堆積させ、次に２５０μｍの多晶負シリコンを堆積
させてもよい。多晶ＪＲ馬り膜の堆積方法として杜、バ
イポーラＳＯＩ用に開発された方法がある（エル・ジャ
ストルゼブスキ（Ｌ、、）ａｓｔｒｚｅｂｓｋｉ　）、
結晶成長ジャーナル（Ｊ、　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｑｒｏｗ
ｔｈ　）、７０（１９８４）、２５３〜２７０−（−ジ
）。この酸化物７６は以後のプロセスの支持体として機
能するので厚膜にする必要がある。

９、　出発基板のｐ＋材料７５をエッチして除去する。

適当なエッチャントは１部のＨＦ（水性）と３部のｌＮ
０Ｂ（水性）と８部のＣＨ３ＣＯ０Ｈとから成る。

これによりｐ＋材料は除去されるがｐ形３ｉ４５は除去
されない。

１０、　　レジストマスクを介してリン又はヒ累を打込
みアニールして４つのｎ　領域４８ａ、４９．５０，５
１ａを形成する。ｐ形層４５を介して２つのｎ＋領域１
８ａ、５１ａ／をチャンバ４２内部のｎ　領域４８．５
１に接続する。スレッショールド調整とチャネル遮断と
のために必要ならばこの段階でレジストマスク用治を用
いて打込層を設けてもよい。

１】、ル５１厚０．１５　ｊｊｍの５ｔＯ２層５３．５
４．５５を成長させる。

臣１分離したデバイス間の５ｉＯ２１？Ｉを除去する。

１３、デバイス間のｐ形５ｉ４５を除去してデフ２イス
を個々に分離させる（　第１１．３図）。このためには
マスクとして酸化物５３，５４，５Ｆｔを使用し、プラ
ズマエッチ又は化学エッチ例えばヒドラジン水もしくけ
エチレンジアシ゛ンビロカテコール水でエッチする。

１４、　ｄ化物層に開孔を設けて３つのトランジスタＴ
１、Ｔ２、Ｔ３のためにｎ　領域との結ｔヨン４９，５
０を形成する（　ｖＪｌ　１．３図）。同時にデ／ぐイ
ス間の二酸化シリコン４０をエッチして除去する。

１５、　　Ａｊ又は耐熱金バ又はポリシリコンの導霜１
ｗＩを１指させエッチして覚＠５６．５７を形成する（
第１１．３図）。これら電極はＴ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５
のゲートを形成し、Ｔ２のソースをＴ２とＴ５とのゲー
トに接続しＴ４のソースを１゛４とＴ３とのゲートに接
続する。

１６、　　Ｓｉ、Ｎ、（ｔ、化物）層５８を化学的蒸着
（Ｃ，Ｖ、Ｄ）又は（Ａｊ金りミ瞑使用の場合は）プラ
ズマを用い九〇、Ｖ、Ｄ、法で堆積させる。腎′化物５
８はデバイスの底部全面を被覆しチャンバＪＩｋ４４に
伸びてチャンバ壁４４とオーバーラツプする（ｉｌｌ、
４図）。

１７、レジストマスクとプラズマエッチとを用いｎ＋領
域４９に達する開孔５９をＦ工化物５８に設ける。この
プロセスでデノマイス間の接続用窒化物が除去される（
第１１．４図）。

１８、拡散パリマー６０として導電性耐熱金ｋｓ、例え
ばモリブデン又はタンタルを堆積させる。これにより、
デバイス使用中に酸化物５３．５４内にナトリウムが拡
散しない。

１９、Ａｇ６１を堆積させる。

ｍ、Ａｇ６１と耐熱金属６０とをエッチして第１１．５
図の形状を残す。ＣＨＥＭＦＦ、Ｔ　Ｔｌのゲートに露
出窒化物５８が存在する。銀の適当なエッチャントは硝
酸又は育゛酸カリである。又は、レジストマスクと共に
イオンビーム食刻を用いてもよい。

Ｚ、塩酸を塗布して銀電極６１の上に塩化銀層を形成す
る。

ｎ、底面にポリマー又はロウ例えばアビニシン（ＡＰＩ
ＥＺＯＮ）Ｗ４０ロウ７７を溶融状態で塗布し放冷して
被覆する。この被膜は薄い（ｉｙｌＩえば数μｍ）のが
好ましく、チップを剛性支持体例えばシリコンウェーハ
又はガラスディスクに接着する。これは以後のステップ
の支持体になる。

乙　デバイスの頂部から無機支持体７６を除去する。

ＭｇＯの適当なエッチャントは塩酸である。水酸化カリ
ウム水溶液又は７ツ化水素と硝酸と酢酸との混合物によ
って多品へシリコンを除去し得る。プラズマ又は高ｍリ
ン酸で窒化シリコン層を除去し得る。構造を第１１．５
図及び第１１，６図に示す。

ス８例えば膜厚０１μｍのインジウムｒｐＩ層４７をチ
ャンバ４２の頂部に浅い角度の傾斜蒸着で堆積させるＣ
第１１．７図）。これはチャンバ頂面の接着剤として作
用する。

５、チャンバ４２に所望化学薬品４３を充填する。圧４
にカブバイスの説明中で前述したように遠心を用いるか
又は吸収剤で拭い取るか又はチャンバ上面を固定すると
きに余剰分を除去する。

謳、膜厚０．４μｍの２１層４６ど膜厚０．０５μｍの
Ｉｎ被膜４７とを備えたｐ形３ｉウェーハ７８をチャン
バ壁４４に対して配置する。約３×１０？ＮＴｌ−２の
圧力及び／又は例えば２０−６０　ｋＨ２の超音波でウ
ェーハ７７をチャンバ壁に固定すゐ（第１１．７図）。

典邪的なｐＲ９４６のキャリア１度／ドーピングレベル
は２Ｘ１０　　ｔｙｎ　　である（ｉｌｌ、７図）。

ｎｌ例えばアルコール性ＫＯＨで５択的エッチしてｐｆ
ｌ、Ｓ　ｉ　ｌｒｉ　７８を除去する。ｐ４材料４６は
除去されない。

３ｐ＋層４６にＳ　ｒ　０２を蒸着又はスノＱツタリン
グする。

箆　ホトリングラフイーを用いデバイス間のギャップで
ｐ＋層４６を露出させる。

？Ｄ、　　Ｉ）＋層４６をエッチして各デバイスを分離
する（第１１．８図）。

３１、ｐ＋層４６からＳ１０□を除去する。このために
はデバイスの側面の酸化物が損傷さねないように例えば
プラズマエツチングを使用する。

支、ｐ＋層に５１８Ｎ４又はアルミナ６７を蒸着又はス
ノＱツタリングし下方のチャンバ壁４４まで伸廷させて
インジウム４７と耐熱金Ｊ！１ｉ５２とを絶縁膜で被覆
する。

あ　ホｌソグラフイによって窒化物６７に開孔を形成し
ｐ＋層４６を露出させる（第１１．８図）。窒化物をプ
ラズマエッチしてもよい。

３４、　ｚＡ着又はスパッタリングによってバッテリ底
部電ｊ＋　６３１に形成する。適当な材料はｖ、０□８
又はＣｏｏ□又はＶ２Ｏ，／Ｂ２０．であシ、典型的な
膜厚は０．３　ａｍｌ　　　　　　　　　　　　　であ
る。

ア、蒸着又はスパッタリングによって典型的な膜厚０．
３μｍの電解質層６４を形成する。適当な材料は、（Ｌ
ｉＰＯ，）。Ｂ、・（ＬｉＩ）。８８ガラス（ＬＩＳ２
）。８．・（Ｐ２Ｓ５）。、１８・（ＬＩＩ）。、４８
ガラスである。又は、塩素酸リチウムを１−プしたポリ
エチレンオキシド（ＰＥＯ）ｇ　ＬｉＣノＯ１を浸漬被
覆又はスピニングによって塗布してもよい。

１、バッテリ６５の負電極を蒸着又はスパッタリングに
よって形成する。５ｍ轟な材料はｌｉ又はＬｉ　ｌｎ又
はＬｉＡｊであシ典型的膜厚は０．３μｍである。リチ
ウム内に水分が拡散しないように、引続いて耐熱金Ｉｆ
Ａ例えばＷ、　Ｍｏ、　Ｔａを電子ビーム蒸着し得る。

３７、Ａｇ６６を蒸着又はスパッタリングによって堆積
させる。

３８、　ＡｇをＨＣＪに接触させてＡｇＣ！電極６６を
形成する。

刃、黒ロウ７７又はポリマー支持体を溶解する。ここで
デバイスが個々別々に切シ離される。

菊、デバイスを洗浄乾繰して乾燥雰囲気中に保管する。

このデバイスを必要なときに生理食塩水に混合し得る。

第１２．１図〜第１２．３図は中間高温段階でデバイス
の支持体が不要であり且つ回路内蔵デフ９イスに適した
別の製造プロセスを示す。このプロセスは以下のステッ
プを含む。

１、　　Ｓｉ基板１１４　に膜厚的０．５μｍのシリコ
ン１１６−オンー二酸化シリコン１１５０層を設ける。

二酸化シリコン１１５の上にシリコンアイランド１１６
が形成されるように描面しエッチする。次にこれらの層
に回路１１７．１１８を形成する。シリコンーオンー二
戯化シリコンの技術に関する参考文献は既出である。

２、回路１１７．１１８　を不動態化し膜厚２０００人
の蒸着シリコン層１１９で保護する。層１１９に接触用
開孔が必要な場所を描画する。

３、　　Ｃ，Ｖ、Ｄ　　又は蒸着又はスパッタリングに
よって１膜厚２μｍの二酸化シリコン１２１を堆積させ
る。

４、　チャンバ壁を形成するためにホトリソグラフィで
描画し１２化物１２１をシリコン１１６までプラズマエ
ッチする。

５、膜厚１０００λの窒化シリｊ７１２２をＣ０Ｖ、Ｄ
。

又はスパッタリングくよって堆積させ、プラズマエッチ
により非鉛直面から除去する。

６、二酸化シリコンの頂部から回路までの接触１２８を
傾斜蒸着によって形成する。

７、低ドープ基板１２４の上に膜厚０，３μｍのｐ”（
約２．１０　”σ−３）７Ｆ）１２３から成る頂部ウェ
ーハを形成する。

８、二酸化７リコン１２１　の頂部及び／又は頂部ウェ
ーハＰ”層　１２３の上にインジウム接着剤１２５　を
堆積させる。

９、化学的ペイロード１２７をコートし基板１１４と１
２４とを前述の如く互いに押圧して化学薬品１２６を密
封する（第１２．２図）６１０、　例えば水酸化カリウ
ム溶液を用いｐ−１１ｔ’ｔ１２３を浸食しない選択的
エッチで低ドープハ板１２４を除去する。

＋１．ｐ”Ｎ？全全面二酸化シリコン層を蒸着又はスパ
ッタする。

１２、　　デバイス間のギャップで二酸化シリコンを除
去するため（ホトリングラフイーで描画しエッチする。

＋３．ステップ１２で得られる酸化物をデバイス分離マ
スクとして使用してｐ”ｌ（’ｘ１２３をエッチして除
去する。

１４、　　前述のプロセスのステップ２９〜３６と同様
にしてバッテリ１２７を製造しカプセル封入する（第１
２．３図）。

１５、二酸化シリコン層１１６を溶解するためにフッ化
水素酸中でエッチしデバイスを分離する。

デバイスを洗浄乾燥して乾燥雰囲気中で保管する。

ＰＭＯ８として構成された同様のデバイスの変形りｊを
第１４図及び第１５図に示す。これらの図では第９因及
び第１０図と同じ参照符号が用いられている、溶液がよ
り酸性なので、ＣＨＥＭＦＦＴ　ＴｌのｖＴはより大き
い負の値となりオフになる。これによりＴ３のゲートに
負電圧が印加されＴ３は導通して電流を化学薬品に通す
。化学薬品は電解されてキャビティを破壊し放出される
。動作モードは第９因のＮ〜ＩＯＳデバイスの動作モー
ドと同様であるが、インバータが不要なのでトランジス
タ（Ｔ３．Ｔ４）の必要数が２つ少ない１．′Ａ造プロ
セスも同様であるがデバイスの形成にｎ形つェーハとｐ
形打込層とが必要でありまたトランジスタの分離にｎ＋
チャネル遮断層７０が必要である。

／リコンバルクを溶液から分離するために酸化物は全く
不要でちるが、シリコン接触がアノード酸化物を形成す
るかも知れないので成る程度の白金７１を正電極に堆積
させて描画し、こ解接触を形成する必要がある。白金を
傾斜蒸着によって堆積させてもよく、上部と容２！壁の
頂部とから材料を除去するためにイオンビーム食刻を使
用してもよい。

温度を感知し所定温度に達すると化学薬品を放出するよ
うに第９図と同様のデバイスを結成してもよい。例えば
腫瘍は周囲組織より高温である。

従って８弓部位で薬剤が放出される。

温度測定のために、ＣＨＥＭＦＥＴの代りにダイオード
を使用してもよい。ダイオードの可逆バイアスリークは
非常に高い温度依存性を示す。例えば温度が８℃上昇す
る毎にシリコン中でのリークが約２倍になる。

又は、第１６図及び第１７図の如き回路を使用しサブス
レンショール１コンダクタンスの温度依存性を利用して
温度を測定してもよい。第１６図の回路でトランジスタ
ＴＩ−Ｔ４はＴ５のゲートペ圧を に設定する。〔式中、Ｓは所与のトランジスタのチャネ
ルのＳ／長さを示す。〕 ｎチャネルＭＯ８ＦＥ　Ｔのサブスレッショールド勾配
を描＜Ｎ　　＝理想係数は ｑ　　　　ｔｏｇ　Ｉ　ＤＳ ｋＴ　　　　Ｖｇ に等しい。

Ｔ５を流れる底流、従ってＴ３を流れる４流は温度に伴
なって指数関数的に増加する。Ｔ３のドレインとゲート
とが結合されているのでＴ３のドレイン電圧は温度の亘
腺状関数で、ちる。トランジスタＴ６はＴ３からのカレ
ントミラー（ｃｕｒｒｅｎｔｍｉ　ｒｒｏｒ　）を形成
しており、従ってＩＴは温度に伴なって指数関数的に増
加する。第１２図の回路でＴ１のゲート電圧は温度に伜
なって直線状に上昇する。トランジスタＴ３．Ｔ５．Ｔ
７．Ｔ９及びＴ１１はカレントミ２−である。トランジ
スタ対Ｔ２−Ｔ３、Ｔ４−Ｔ５等はソースフォロワ（ｓ
ｏｕｒｃｅ　ｆｏｌｌｏｗｅｒ）を形成しており、各々
のソース電圧はデート電圧と定数との利く等しい。この
定数は温度に伴なって直線状に変化する。従って、ｖｏ
ｕｔはｖＤＤとｖｓ８とのほぼ中点にあシ温度に伴なっ
て直線状に変化する。

前述の如く、デバイスの一部に抗体又は酵素をコートし
てもよい。酵素は特異的基質と反応して局部ＰＩ（を変
化させ得る。このｐＨ変化がＣＨＥＭＦＦＴによって検
出され得る。従って、同じシリコン榊造を用いて応答可
能な物質の範囲が拡１　　　　　　　　　　　　大され
る。

又は、デバイスが血球例えば白血球で被包されてもよい
。このためにはインビトロで白血球にデバイスを内包さ
せ得られた白血球とデバイスとを注射するとよい。体内
では白血球は異物と判断されないのでデ／々イスがトラ
ップされない。

第１８図は、８９図と同様でちるがイオン化放射線の存
在中で化学薬品４３ｔ−放出するデバイスの回路図であ
る。デバイスは前記同様パッチＩＪ６８とダイオードＤ
とキャノぐシタＣとＦＦＴＴＩ、Ｔ２とを含む。トラン
ジスタＴＩは極めて小さい電流しか通さない。ダイオー
ドＤ中でイオン化現象、例えばα又はβ粒子の通過が生
じるとダイオード内で電流が流れる。これによシ、点Ｐ
の電位が上昇し、キャパシタＣが充電され、Ｔ２　がオ
ンになる。電流がＴ２を通って化学薬品に入り、化学薬
品は通常の電解質破壊によって放出される。デバイスは
ラジオラベル抗体と共ＶＣ１ｆ用される。先ず、ラジオ
ラベル抗体で標的組織例えば腫瘍をラベルする。アイソ
トープはα又はβ粒子を放出する筈である、次にデ／９
イスを血流中に導入する。これにより標的は放射線と化
学薬品との双方によって同時に攻撃される。

本発明の更に別の例では比較的長い例えば５００μｍま
でのデバイスを使用する。これらは毛細血管内で循環す
ることはできないがより大きい血管内を通過し得る。従
ってデバイスのサイズと体内への注射点との１１択によ
って、デ／＃イスは、ホエー（ｗｈａｙ）が存在する選
択器官内深くに輸送され得る。血管を閉塞しない形状に
祷成するとデバイスは面′ａ内に比較的安全に維持され
、必要な機能を、…す。デバイスの適当な形状は゛Ｌ字
形支び十字形である。

これらのより大きいデバイスは、所与／９ラメータ例え
ば温度又はｐＨを感知する比較的υ雑な処理回路を担持
し、外部検出用出力信号を与えるか又は命令（応じて薬
剤を徐放する。

より大きいデバイスで使用するための回路の例が第１９
図に示されている。デバイスはｉｔ図又は第１４図と同
様に集積デバイス１３５として形成されている。温度又
はｐＨのセンサ１３６は電圧−周波数コンバータ１３８
、例えば電圧側何発振器に可変電圧信号１３７を与える
。このコンバータからの出力１３９は変換器１４１から
ｒｇ’ｒｔ４゜を介して流れる信号を変調する。この変
換器１４１は２つの導電性プレート間の圧電材料量であ
ってもよい。プレートがダイポールディメンションを有
していてもよい。音波ソースから音波を受けると変換器
１４１はソース周波数の電圧信号を供給する。安定電力
のｔ源１４２は変換器１４１から入力を取出してコンバ
ータ１３８とセンサ１３６とに電力を供給する。変換器
１４１とＦ、ｇ、Ｔ、　１４０とを通りセンナ出力を示
す信号の変調は、例えばドツプラージフト型レーダの帰
線の検出回路と同様の回路によって外部から検出される
。従って、検光中の患者の器官内部の状態全連続的にモ
ニタ−Ｌ（：Ｊる。

、４２０図の回路は第１８図の回路と同様でちる。

回路はセンサ１３６と電圧−周波数コンバータ１３８　
と変換器１４１とを有する。外部ノースから１力を採取
しないでデバイスは自身のバッテリ１４３　を内蔵して
いる。第１７図と同じく、変換器とＦ、Ｆ４Ｔ、１４０
とは音波ソースから音波を受けると変調信号を寿える。

第１９図及び第２０図のデバイスは、情報伝達を行なう
代りに又は情報伝達と同時に、センサ１３６の出力の制
御又は外部的な音波信号の制御下で薬剤１４４を放出し
てもよい。このような薬剤放出は、ａｓによって発生し
たガス圧によって行なわれてもよい。また、長期間に亘
り連続的又は断続的に行なわれてもよい。

２ｆ！１以上の薬剤を同じデバイスで別々に運び同時又
は順次に放出させてもよい。

センナ１３６はイオン化放射線例えばＸ線又はα粒子に
感受性であってもよいつ従って器官がα粒子又はＸ＃ｉ
！で照射されると薬剤が放出されて放射線治療を強化す
る。又はセンサ１３６が高周波信号に感受性であり命令
に応じて薬剤を放出してもよい。

第１図のデバイスの如く動物の血液循環系内部を循環す
るように設計されたデバイスに関しては以下の条件を知
る必要がある。

（１）デバイスの血管内滞留時間。

（１１）デノ々イスの除去方法。

（Ｈｉ）　　デバイスで生じる重大な副作用の有無。

このために、固体シリコンミクロディスクを中性子付活
し、生理食塩水に混合し、ブタ血管に注射した。一定の
時間間隔毎に血液サンプルを採取して血液の放射能を測
定した。これによシ、血液傭壌系内のミクロディスクの
滞留時間が示される。

血液サンプルの測定値によってミクロディスクのほぼ全
部が血液から除去されたと判断されたときにブタを殺し
た。種々の組織の放射能を測定してミクロディスクの最
終存在場所を決定した。ミクロディスク集合の有無と微
小血管内でのトラッピング部位とを知るために組織検査
用の組織切片を調製した。

３積の実験を行なった。各実験の設計は、先行する実験
の結果に大きく左右される。第１冥験以前の討論では以
下の結論が予想されていた。即ち、血液中でのクリアラ
ンス半減期が長いミクロディスクは臨床的（極めて有効
であること、また、赤血球より小さく従って長期間（時
）の循環維持が当然予想される極微小ミクロディスクの
クリアランス率とトラッピング部位とが第４実験によっ
て測定される筈であること、及び、ミクロディスクは現
在の技術によって製造できる犬とさてちるがこの大きさ
をもちしかも有効な礁子回路と薬剤ペイロードとを担持
するマイクロエレクトロニック薬剤を製造する技術の実
現は１５年後になるでちろうことか予想されていた。全
ての実験に於いてヒ素７６（ｒ＃！［エミッタ）でラベ
ルした多晶質シリコンミクロディスクを用いた。ディス
クは回路又は薬剤間イａ−ドを内包していなかった。　
　　　　　　　゛実験１では、厚さ７００　ｎｍの３μ
ｍ平方のミクロディスクを用いた。これらミクロディス
クは血“Ｕ内投与後極めて迅速に血液から除去され、ミ
クロディスクの第１回目又は第２回目の循環のときに殆
んどが肺（トラップされた。極めて迅速なりリアランス
の原因は、ミクロディスクが方形で鋭利な角をもつこと
にある。

実験２に於いては、ヒ素７６の比放射能がより低い直径
３μの円形ミクロディスクを使用した。

クリアランスは３μ平方ミクロデイスクとほぼ同程度に
迅速で２分後に採取された第１血液サンプルで血液中に
検出可能なレベルの方射能はほとんど存在しなかった。

これらのクリアランス率は扱めで驚異的である。肺の毛
細血管は７〜９μの直径をもつと報告されている。高い
クリアランス率から判断すると、機械的トラッピングだ
けがミクロディスクの肺蓄積の原因ではない筈である。

実験３では１．５μの円形ミクロディスクを使用し、ミ
クロディスクが機械的にトラップされる速度の低減を試
みた。３μの円形ディスクの場合よりクリアランス率が
更に高かった。進行状態を観察しより良い実験方法を確
認するために実験を一時保留した。

手頃 ラージホワイト系ブタを空気／ハロタン混合物で鎮静し
ナトリウムベンドパルビトンで麻酔した。

ブタを気管切開し自発呼吸させた。片脚の大腿動脈及び
静脈を露出させ腹大動脈と工大静脈とにカニユーレを穿
刺した。ブタを仰向けに寝かせ必要に応じてナトリウム
ベンドパルビトン丸塊を静注１　　　　　　　　　　し
た。表１は、ミクロディスクの比放射能を詳細に示す、
”超音波によってミクロディスクを２Ｒｔの０．９％生
理食塩水に懸濁させた。（実験１及び２のために）溶液
の８０チを抽出しく実験３のためには９３チ）、０．９
チ生理食塩水を加えて５な６にした。後で動物に注射さ
れた全放射能を算定しラジオアイソトープの半減期を測
定するための標準として少盆のアリコート（ｌＯｐＬ又
は２５μｔ）を採取した。ヒ素７６は半減期２６．３時
間の主要アイソトープでちる。

カテーテルと保存溶液シリンジとを何回も洗い乍ら１分
間を要してミクロディスクを静注した。

実験１及び２では２分毎に動脈血サンプルを採取し、実
験３では最初から１分毎に採取した。各採取血液サンプ
ル１酩を遠心し、ウイルジモデル（Ｗｉｌｊ　ｍｄｅｌ
　）　　２００１　ガンマカウンタ（ｒ　Ｃｏｕｎｔｅ
ｒ）で放射能を測定した。血液サンプルの採取期間が終
ると麻酔状態の動物を瀉血によって殺し、死後検査を行
なった。０．５〜１２０組織サンプルを採取し、計量し
、放射能を測定した。採取サンプル円数は、実、験１で
１５、実験２で２２、実験３で６０であった。トラッピ
ング部位とミクロスフイアの凝集の有無とを知るための
組織検査用に別に肺サンプルを採取した。標準サンプル
と血液サンプルと組織サンプルどの放射能測定値全部を
共通時間までの崩壊で補正した。

結果 ３．０μの方形及び円形のミクロディスクは極めて有効
にトラッピングされるので血液内の測定放射能は、７２
０，０００　ｃｐｓ及び３００．０００ｃｐｓを夫々静
注した場合にもパックグラウンドと殆んど変らない（表
１）。表２はとれらディスクについて全血１纜シ当りの
測定放射能をｃｐｓ１ｍ１で示す。

これらの観察に基いて、ヒｇｇ７６放射能をかなり増加
した１、５ミクロデイスクを低体重ブタに投与した（表
１）。最初の１分間で１．５μ粒子のトラッピングはか
なり進んだが（表２）、血液中の測定放射能は６０分後
にもパックグラウンドの３倍であった、 表４は、被照射面量中でミクロディスクが瞬時に均等混
合すると仮定した場合の血液中のアイソトープ放射能を
血液中に投射された放射能に対する割合で示す。投射放
射能は実験１で２４９ｃｐｓ／ｄ及び実験２で９　ｇ　
ＣＰＵ／　ｍｌ及び実Ｍｔ３で２４６４ｃｐｓ／（１０
）４であった（表１）６２分後の第１回目の血液サンプ
ル採取以前に注射ミクロディスクの大部分が除去されて
いる。即ちこのときまでに３μ方形デイスクでは約ブ８
チ、３μ円形ディスクでは９５慢がトラップされていた
。血液中に残留するミクロディスクのうちで次の２８分
間にトラップされる割合は極めて少なかった。実験３で
投与された１、５μ円形ミクロディスクの比放射能が高
いので、この場合にはクリアランス率のより正確な算定
値が得られる。表３によれば１分後には投与ミクロディ
スクの０．９５％しか循環系に残存しない。その後もト
ラッピングは継続し５９分後には投与ミクロディスクの
０．２４％だけがまだ循ＥＥＬしていた。血液中の相対
放射能の経時的変化を表３に示す。

これら３つの実験に於いて、ミクロディスクの大部分は
静注仮に肺にトラップされた。ｍａ重量Ｖ当りのアイソ
トープ放射能ｃｐｓ／　ｆを表４に示す。表５も同じデ
ータを示すが、ここで示す組織放射能は、注入放射能が
組織の単位重量当り一定の放射能レベルで全身に均等に
拡散したときに生じる筈の放射能レベルで除算された商
である。実験１及び２（３μミクロデイスク）では、顕
著な量のミクロディスクが肺の脈管系を横切って、組１
＆１ｆ当りかなりの血流を受容する器官、即ち、肝臓、
腎臓及び膵臓で予想通シ検出された。また、ｍＲ１心Ｍ
、Ｂ、脳及び骨格筋のサンプル中でも放射能が検出され
た。これら器官の放射能は極めて低く、パックグラウン
ドノベルのほぼ２倍にすぎない。実験３で注入した１、
５μミクロデイスクもほぼ同様の全体分布ｌ？ターンを
示した。大部分のミクロディスクは又、肺くトラップさ
れ、サンプルの「相対放射能」は１３．０〜１９９．９
の広範囲に亘る。２８個の肺サンプルの平均＋／−標準
偏差で示した「相対放射能」は１１３．２　＋／−５３
，８でちる。少量の１．５μミクロデイスクは肺循環系
を通過し、主として肝臓及び腎臓にトラップされた（「
相対放射能」は夫々、１．１０　＋／　−０，２１及び
０．０９１　＋／−０，０１７）。

３μミクロデイスクと対照的に１．５μミクロデイスク
は腸、骨格筋及び脳のサンプル中で検出されなかった（
単位体重当りの投与放射能を実験１の約１０倍、実験２
の約２５倍に増加したくも関わらず検出されなかった）
。これらの血管支持組織は１，５μデイスクを透過する
と考えられる。ミクロディスクの凝集は生じなかった。

２５個のディスクが全て単独ディスクであり、別のミク
ロディスクと緊密には結合していなかった。

表　　　　　１ 実験の詳細及びミクロディスクの特性の要約抽出注入放
射能の割合　　　　０，８　　　　　０，８　　　　０
．９３ミクロデイスクの数　　　　　２．８８，１０８
２，８８．１０’　　　１．１４．１０’注入放射能（
μＣｉ）　　　　１８．４　　　８　　　　　１１０動
物体ｉ！ｆ（ｋｇ）　　　　４５　　　４８　　　２１
被照射組織放射能ＣｃｐＢ／ｇ）　　　１５．５　　　
　６．１６　　　　１９４算定血葉（１＋”　　　　２
，８８　　３，０２　　　１．６５被照射血液放射能（
ｃｐｓ／ｍｔ）　　２４９　　　　９８　　　　　２４
６２畳以下の式による算定値 血１ｉｔｌ＋＝　０．１７９（体重（ｋｇ）　　１０．
７３瞬間的に均等な混合が生じミクロディスクのトラッ
ピングが生じないと仮定。

−一一□−冨麓＝８カ葛８莢ｓ８スｓ３ＣΣ男マ　へ 　　ｃＸ ＝♀＝＝兵冒＝巽工８刈夷真起肉呂渭さ；寺詔 に 保 ト、ｊ。

鈑　　　′ｔ＆　　　銘　　′ゼ　　　　　突　　電　
　！　　】■　− ヘ　　伽 １　　　坦　！！１ １　充　嘘　　　　　】 ＃　　禦　　・９ 上記実験より以下が判明した。

１、粒子の濾過、乾燥及び再懸濁用技術を使用し得、ζ
を集の問題は生じない。

２、薬剤としての使用量よりも多量に使用しても重大な
医学的問題は生じない。このことは以下の文献にも報告
されている。

［ミクロスフイアの急性心肺毒性の化学約定ｋＬ（Ｃｈ
ｅｍｃａｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｃｕｔｅ　
ｃａｒｄｊｏｐｕ１ｒｒＤｎａｒ７　ｔｏｘｌｃｌｔＶ
　ｏｆｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ）　Ｊ　　＋　　ディ
ー°アール・アレン（Ｄ、Ｒ，Ａ１１ｅｎ）。

ジエー・エム・フェレンス（Ｊ、に　Ｆｅｒｒｅｎｓ　
）　、エフ・タフリエ・チェネイ（Ｆ、ｗ、Ｃｈｅｎｅ
ｙ）＋ダプリュ・ビー４ルプ（Ｗ、Ｂ、Ｎ５ｌＰ）。

１９７８、核医学ジャーナル（Ｊ、Ｎ］ｃｌ、］Ｖｋ＋
ｄ、）　１９巻、１１号。

１２０４−１２０８ページ。

「肺潜流イメージング；粒子サイズの関数たる急性中毒
及び安全性の７アクター （Ｐｕ１ｍｏｎａｒ７　ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ　ｉｍａｇ
ｉｎｇ：　Ａｃｕｔｅ　ｔｏｘｔｅｔｔｙａｎｄ　５ａ
ｆｅｔｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｓ　ａ　ｆｕｎｃｔｉｏ
ｎ　ｏｆ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ）Ｊ　　、ｘｈ−
ｘ　　、デ―ビｘ（Ｍ、Ａ、Ｄａｖｉｓ）、７−ル・ニ
ー・タウベ（Ｒ，Ａ、　Ｔａｕｂｅ）、　　１９７８　
、核医学ツヤ−ナル（Ｊ、ＮＩ＋ｃｌ、　ｋｉｅｄ、）
、　１９巻、１１号、　１２０９−１２１３ページ。

［ヒトアルブミンミクロスフイア注射後のマウスの肺の
（’？ｆ’ｌ学的変化（Ｐａｔｈｏｌｏｇｉｅａｌ　ｃ
ｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇｓｏｆ　ｍ１ｃ
ｅ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　１ｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　
ｈｕｍａｎ　ａｌｂｕｒｎｉｎｍｉｃｒｏｓｌ）ｈｅｒ
ｅ月　やノエー・スジメンデラ（Ｊ、Ｓｚｙｍｅｎｄｅ
ｒａ）　。

オー・ミオデュスゼブスカ（０，Ｍｉｏｄｕｓｚｅｗｓ
ｋａ）、アイ・リシンスカ（１，Ｌｉｅｉｎｓｋａ）、
　ニー・ザールノムスヵ（Ａ　、　Ｃｚａｒｎａｎｓｋ
ａ）　。

ビー・リュノカ（Ｂ、Ｌｕｃｋａ）　、　１９７７　、
　　核医学ツヤ−ナル□　（Ｊ、　Ｎｕｅｌ、Ｒ（ａｄ
、）、　１８巻、５号、　４７８〜４８２−ｚ−ジ。

「ラソオラベル粒子による血流画定（Ｂｌｏｏｄ　ｆｌ
ｏｗｍｅａｓｕｒ卸１ｔｓｗｉｔｈ　ｒａｄｉｏｌａｂ
ｅｌｌｅｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）Ｊ　＊エム・ハイマ
ン（八ｉ、）ｈｙｒｎａｎ）　。

ビー・ディー・ペイン（Ｂ、Ｄ、Ｐａｙｎｅ）　＋　ノ
エー・アイ・イー・ホフマン（Ｊ、Ｉ、Ｅ、　Ｈｏｆｆ
ｍａｎ）　、ニー・エム・ルドルフ（Ａ　ｉ’ＶＩ、Ｒ
ＩＪｄｏ　ｌ　ｐｈ　）　。

１９７７　、心血管疾患の進歩（Ｐｒｏｇ、　Ｃａｒｄ
ｉｏｖｔＬｓｃｕｌａｒＤｉｓｅａｓｅｓ）、　ＸＸ巻
、工号、５５〜７９ベーノ。

３．６″ｊに１．５μｍのデバイスに関するデータによ
れば、循環系によって肺、肝臓及びＩＩｖ！Ｂから除去
される１には少ない。従って、四肢又は器官にメデイク
ス（ＭＥＤＩＣ）含有血液を個別に海生してもよい。

４、全体として循環が抑制されずに行なわれるように、
細網内皮系による攻撃を阻止する被膜が必要でわる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、音波信号の受信によって内包化学薬品を放出
するデバイスの断面図、第２図は、第１図のデバイスの
回路図、第３．１図から第３．４図はｗｃ１図のデバイ
ス製造用の処理ステップを示す断面図、第４図は、音波
信号の受信によって内包化学薬品を放出するデバイスの
変形例の断面図、第５図は第１図のデバイスの変形例、
第６図は第５図のデバイスの回路図、ｇ７．１図から第
７．４図は第５図のデバイス製造用の処理ステップを示
す断面図、第８図は第５図の変形例、第９図は、自峨ノ
マツテリーと信号処理回路とを備えた化学薬品内包デバ
イスの断面図、第１０図は第９図のデバイスの回路図、
第１１．１図から第１１．８図は第９図のデバイス製造
用の処理ステップの断面図、第１２．１図から第１２．
３図は変形処理ステップの断面図、第１３図ＵＦＦＪＴ
の電流対電圧曲線のグラフ、第１４図は第９図のデバイ
スの変形例、第１５図は第１４図の回路図、第１６図は
温度−４ｍセンサの回路図、第１７図は温度−電圧セン
サの回路図、第１８図はイオン化放射線を受容すると内
包化学薬品を放出するデバイスの回路図、６（１０）９
図及び第２０因は選択器官内に維持される８１４図より
大聖のデバイスの回路図である。 １・・・デバイス、　　２・・・化学薬品、　　３・・
・側　壁、４・・・我壁、　　５・・・頂壁、　　６・
・・チタン局、７・・・圧電材料層、　　８・・・不動
態化二酸化シリコン層、９・・・ｐ＋形シリコン層、１
０・・・ソース、１４・・・導４路、　　２１・・・抵
抗。 〜、ｙｙ、ｙ ７６　　　　Ｊ） ホワイト　　　　　　　　　ロード・９・ンカンシャー
、リンカン、クリートウニ／Ｌ／・エイ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）血管内を集団で移動し得るように構成された５０
   ０μｍ未満のサイズの微細半導体デバイスから成り、１
   つの入力信号に応答して集合的に１つの出力を生じるた
   めの信号処理手段を担持していることを特徴とする血管
   内導入デバイス。
2. （２）デバイスが全長７μｍ未満であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のデバイス。
3. （３）デバイスが全長３μｍ未満であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のデバイス。
4. （４）入力信号が音波であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のデバイス。
5. （５）入力信号が電磁波であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のデバイス。
6. （６）入力信号が温度であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のデバイス。
7. （７）入力信号がＰＨ値であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のデバイス。
8. （８）入力信号が化学薬品であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のデバイス。
9. （９）出力が音波であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のデバイス。
10. （１０）出力が電磁波であることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載のデバイス。
11. （１１）出力が化学薬品であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載のデバイス。
12. （１２）デバイスがバツテリを含むことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載のデバイス。
13. （１３）電気信号発生用の圧電材と整流構造とを含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のデバイス
    。
14. （１４）温度測定用のダイオードを含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第６項に記載のデバイス。
15. （１５）ｐＨ値測定用のＣＨＥＭＦＥＴを含むことを特
    徴とする特許請求の範囲第７項に記載のデバイス。
16. （１６）デバイスが抗体でコートされていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項から第１５項のいずれかに
    記載のデバイス。
17. （１７）不活性担体に内包された薬剤化合物又は組成物
    を含んでおり、前記担体が特許請求の範囲第１項に記載
    のデバイスを多数含んでおり各デバイスの一部が脆性部
    分として形成されておりデバイスへの入力信号を受信す
    ると破壊されて薬剤化合物又は混合物を放出することを
    特徴とする製剤。