JPS6188136A - 半導体マルチバイオセンサの製造方法 - Google Patents

半導体マルチバイオセンサの製造方法

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JPS6188136A
JPS6188136A JP59209166A JP20916684A JPS6188136A JP S6188136 A JPS6188136 A JP S6188136A JP 59209166 A JP59209166 A JP 59209166A JP 20916684 A JP20916684 A JP 20916684A JP S6188136 A JPS6188136 A JP S6188136A
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immobilized
coated
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Toshihide Kuriyama
敏秀 栗山
Jun Kimura
純 木村
Yoshie Kawana
川名 美江
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • 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
    • G01N27/4145Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors

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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】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体マルチバイオセンサの製造方法に関し、
特に表面に酵素固定化膜が設けられた半導体電界効果型
イオンセンサを集積化してなる半導体マルチイオンセン
サの製造方法に関するものである。
(従来技術) 従来、溶液中の特定の有機物の濃度を測定する半導体バ
イオセンサの一種に半導体電界効果型イオンセンサ(l
on 5ensitive Field pffect
Transistor、以下ISl’ETと略す)の表
面に酵素を固定化した膜が設けられたものが知られてい
る。(宮原裕二、塩用祥子、森泉豊栄、松岡英叩。
軽部征夫、鉤木周−二「半導体技術を用いたバイオセン
サ」、電子通信学会、電子部品・材料研究会資料cpM
sx−93,61(1981))、このl5FETバイ
オセンサは、溶液中の特定の有機物が酵素固定化膜中で
酵素の触媒作用により分解された時に生ずる膜中の水素
イオン濃度の変化をl5FETで検出することによシ、
特定の有機物の濃度を測定するものである。この選択性
をもつ酵素固定化膜の例として、たとえば尿素検出用と
してウレアーゼ固定化膜、グルコース検出用としてグル
コースオΦシダーゼ固定化1jQなどが知られている。
また、酵素固定化膜が設けられたl5FETと設けられ
ていないl5FETの出力の差を測定することによシ、
溶液の電位変化の影響を打ち消すことができ、グシテナ
や金などの金属電極を参照電極に使用することが近年報
告されている。(Y。
Hanazato  and  8*  8hiono
  :  BioelectrodeVsing Tw
o Hydrogen Ion 5ensitive 
Tran −5istor and a Platin
am Wire Pseud。
Reference Electrode、 Proc
、 of the Infer −national 
Meeting on Chemical 5enso
rs 。
P、513(1983)) (従来技術の問題点) しかしながら、溶液中の多成分の有機物を同時に測定で
きるマルチバイオセンサを実現するためには複数の酵素
固定化膜をそれぞれ所定のI8F’ET表面に設けるこ
とが必要となるが、従来は1つの半23体チップ上で行
うことができず、酵素固定化しきをもつ個々のl5FE
Tを基板にはりつけることによりマルチ化が行なわれた
。(花里、中子、塩野、「複合型酵素センサーの試作、
第44回応用物理学会講演予稿集P、606(1983
))そのため、工8]i’ETの特徴であるIC製造技
術が適用できず、犬景生産化や微小化が困難であるとい
う欠点が生じた。
(発明の目的) 本発明の目的は、この様な従来の欠点を除去し、互いに
異なる酵素固定化膜を同一チップ上につくられたl5F
ETのそれぞれの表面の所定の位置にウェーハの段階で
形成することができる大量生産に逸し、かつ−テップ化
された微小なマルチバイオセンサの製造方法を提供する
ことにある。
(発明の構成) 本発明によれば、核数個の、異なる酵素固定化  ・膜
を表面にもつ半導体電界効果型イオンセンサが集積化さ
れてなる半導体マルチバイオセンナの製造方法において
、半導体電界効果型イオンセンサが形成された半導体ウ
ェーハ上にフォトレジストを塗布し、この後フォトリン
グラフイー法によシ酵素固定化瞑が設けられる所定の半
導体電界効果型イオンセンサの表面のフォトレジストを
除く工程と、酵素と加橋剤を含む蛋白質溶液を塗布し酵
素固定化膜を形成する工程と、フォトレジストを溶かし
所定の半導体電界効果型イオンセンサの表面以外に存在
する酵素固定化膜を除去する工程とを備え複数個の異な
る酵素固定化膜をそれぞれ所定の半導体電界効果型イオ
ンセンサの表面に設けることを特徴とする半導体マルチ
バイオセンナの製造方法が得られる〇 (実施例) 以下本発明の一実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
第1図〜第6図はサファイア基板上に設けられた島状シ
リコン層を用いて形成された複数のl5FBT上に2種
類の酵素固定化膜をそれぞれ設ける場合について示して
いる。なお、金属参照電極がサファイア基板1の裏面に
蒸着されおり、溶液の電位を定める仮の参照電極として
働くり第1図〜第6図において、lはサファイア基板、
2は高不純物濃度n形シリコン領域、3はp形シリコン
領域。
4は酸化シリコン膜、5は窒化シリコン膜、6はアセト
ンに可溶なフォトレジスト膜、7は第1の酵素固化膜で
あるウレアーゼ固定化膜、8はアセトンに可溶なフォト
レジスト膜、9は第2の酵素固定化膜でたとえばグルコ
ースオキシダーゼ固定化膜、10は金電極である。
、次に製造工程を順を追って説明するっサファイア基板
1表面の島状シリコン層を用いてl5FET形成しサフ
ァイア基板1裏面に金10を蒸着したウェーハの表面に
アセトンに可溶性のフォトレジスト換6としてシラプレ
ー社(5hipley Co、  )iAZ1450J
を3.00 Or、p、mの回転数でスピン塗布した後
、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィーによ#)
第1の酵素固定化膜たとえばつレアーゼ固定化模が設け
られるl5FETの表面のフォトレジスト膜を除去する
(第1図)0次に第1の酵素と架橋剤を含む蛋白質溶液
として15%牛血清アルブミンを含む0.2M、 pH
&5のトリス・塩酸緩衝液250μlに、同じ緩衝液で
調製した1 00 mg/diつV 7−セ(ヘ−1)
 =y カー −マy /%イム社製、約50 V/m
g ) 溶液250μlを加え。
0.751ゲルタールアルデヒド水溶液500μlと撹
拌混合した溶液を3.00 Or、p、mの回転数でス
ピン塗布する(第2図)0この工程によシウレアーゼ固
定化瞑7を5000X以下の厚さでほぼ均一に形成する
ことができた。ウレアーゼ固定化膜の窒化シリコン膜へ
の密着性も良好であったが、さらに密着性を向上させる
ため第1の酵素固定化膜のスピン塗布の前に窒化シテコ
ン映の表面をプライマー処理することも可能である0そ
の後、ウェーハをアセトンに浸しフォトレジスト6を溶
かし。
同時にフォトレジスト上に塗布されていたウレアーゼ固
定化膜を除去する。ウレアーゼ固定化膜中のウレアーゼ
はアセトンによって失活されないので、第1のl8FE
Tの表面だけに活性なウレアーゼ固定化膜7を形成する
ことができた(第3図)5次に、再びAZ 1450J
を3.000 r、p、mの回転数でスピン塗布した後
、室温、減圧下でフォトレジストを乾燥しフォトマスク
を用いたフォトリングラフイーによシ第2の酵素固定化
膿としてグルコース固定化膜が設けられるl5FBTの
表面のフォトレジスト膜を除去する(第4図)、この時
、室温でレジストを乾燥するのは、高温(60℃以上)
では第1の酵素が失活するためである。次に、第2の酵
素と架橋剤を含む蛋白質溶液として15チ牛血清アルブ
ミン液50μノに、;?mHのグルコースオキシダーゼ
(イーリンガー・マインハイム社製、約250 V/m
g  )水溶液450μjを加え、0.75%ゲルター
ルアルデヒド水溶液500μlと攪拌混合した溶液を3
.000 r、p、mの回転数でスピン塗布する(第5
図)0この工程によりグルコースオキシダーゼ固定化膜
9を5000X以下の厚さでほぼ均一に形成することが
できたOグルコースオキシダーゼ固定化膜の窒化シリコ
ン俟への密着性も良好であったが、さらに密着剤を向上
させるため第2の酵素固定化のスピン塗布の前に窒化シ
リコン映の表面を1ライマー処理することも可能である
りこの後ウェー/Sをアセトンに浸しフォトレジスト8
を溶かし、同時にフォトレジスト上に塗布されていたウ
レア−ゼ固定膜を除去するログルコースオキシダーゼ固
定化膜中のグルコースはアセトンにより失活されないの
で、第2 l5FETの表面だけに活性なグルコース固
定化1戻9を形成することができた(第6図)O (発明の効果) 本発明により同一チップ上に異なる独二塙の素素固定化
涙がそれぞれ設けられた複数のl5FETを容易に形成
することができ、マルチバイオセンサを容易に大量生産
し、微小化することができたO本発明の工程を橡シ返す
ことに、よシ3種類以上の酵素固定化膜がそれぞれ表面
に形成されたl5PETを同一チップ上に設けることも
可能であることは明らかであシ、さらに、酵素固定化膿
が設けられいない同一テラ1上のl5FE’l’の出力
と比較することにより金属電極を参照電極に使用するこ
とによる溶液の電位変動の影響を除去できることも明ら
かでちる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明による半導体マルチバイオセン
ナの製造方法の一実施例を説明するための図。 同図において、lはす7アイア基板、2は高不純物δ度
n形シリコン領域、3はp形シリコン領域、4は酸化シ
リコン膜、5は窒化シリコン膜。 6(グアセトンに可溶なフォトレジスト)模、7は第1
のr阜素固定化摸、8はアセトンに可溶なフォトレジス
トad、9は第2の酵素固定化膿、10は金電極である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数個の異なる酵素固定化膜を表面にもつ半導体電界効
    果型イオンセンサが集積化されてなる半導体マルチバイ
    オセンサの製造方法において、半導体電界効果型イオン
    センサが形成された半導体ウェーハ上にフォトレジスト
    を塗布し、この後フォトリングラフィー法により酵素固
    定化膜が設けられる所定の半導体電界効果型イオンセン
    サの表面のフォトレジストを除く工程と、酵素と加橋剤
    を含む蛋白質溶液を塗布し酵素固定化膜を形成する工程
    と、フォトレジストを溶かし所定の半導体電界効果型イ
    オンセンサの表面以外に存在する酵素固定化膜を除去す
    る工程とを備え複数個の異なる酵素固定化膜を所定の半
    導体電界効果型イオンセンサの表面に設けることを特徴
    とする半導体マルチバイオセンサの製造方法。
JP59209166A 1984-10-05 1984-10-05 半導体マルチバイオセンサの製造方法 Granted JPS6188136A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0235024A2 (en) * 1986-02-10 1987-09-02 TERUMO KABUSHIKI KAISHA trading as TERUMO CORPORATION Enzyme sensor and method of manufacture same
US4958050A (en) * 1988-05-13 1990-09-18 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Flexible printed circuit board
US8081285B2 (en) 2004-09-28 2011-12-20 Seiko Epson Corporation Mounting structure mounting substrate, electro-optical device, and electronic apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59209165A (ja) * 1983-05-13 1984-11-27 Yokogawa Hokushin Electric Corp 記録装置

Patent Citations (1)

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US8081285B2 (en) 2004-09-28 2011-12-20 Seiko Epson Corporation Mounting structure mounting substrate, electro-optical device, and electronic apparatus

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