JPS62163959A - Preparation of electric field effect type semiconductive sensor - Google Patents

Preparation of electric field effect type semiconductive sensor

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JPS62163959A
JPS62163959A JP61005583A JP558386A JPS62163959A JP S62163959 A JPS62163959 A JP S62163959A JP 61005583 A JP61005583 A JP 61005583A JP 558386 A JP558386 A JP 558386A JP S62163959 A JPS62163959 A JP S62163959A
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silane coupling
coupling agent
gate insulating
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Taiji Osada
長田 泰二
Noriaki Ono
小野 憲秋
Etsuo Shinohara
悦夫 篠原
Nobuyuki Watanabe
伸之 渡辺
Fukuko Takahashi
高橋 福子
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to prevent delamination of a polymer film over a long period of time, by bonding a silane coupling agent having an optically active group at the terminal thereof. CONSTITUTION:Source and drain regions 2, 3 are formed to the surface of a silicon substrate 1 and a gate insulating film wherein a SiO2 film 4 and a Si3N4 film 5 are successively laminated is further formed thereon. Next, a silane coupling agent 6 having an optically active group at the terminal thereof is bonded to the Si3N4 film 5 being the upper layer of the gate insulating film. Further, an uncured polymer material is applied and, thereafter, the optically active group is irradiated with light to form a highly reactive intermediate which is, in turn, reacted with the polymer material to form a cured polymer film 7.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界効果型半導体センサの製造方法の改良に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a field-effect semiconductor sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、特定の化学物質に応答する化学センサの重要性が
認識されるようになってきている。このような化学セン
サとしては、従来、イオン選択性電極や酵素電極が知ら
れている。
In recent years, the importance of chemical sensors that respond to specific chemical substances has been recognized. Ion-selective electrodes and enzyme electrodes are conventionally known as such chemical sensors.

イオン選択性電極はイオン感応膜の両端に発生した電位
によりイオン濃度を測定することを基本原理とするもの
である。このイオン選択性電極は、イオン感応膜、電解
液(内部液)、内部電極を具備した構造を有する。
The basic principle of the ion-selective electrode is to measure the ion concentration using the potential generated at both ends of an ion-sensitive membrane. This ion-selective electrode has a structure including an ion-sensitive membrane, an electrolytic solution (internal solution), and an internal electrode.

しかし、イオン選択性電極では、一般に電極インピーダ
ンスが高く、小型化するほどこの傾向が大きくなる。ま
た、内部液及び内部電極を欠くことができないため、微
小化は極めて困難である。
However, ion-selective electrodes generally have high electrode impedance, and this tendency increases as the size becomes smaller. Furthermore, miniaturization is extremely difficult because the internal liquid and internal electrodes are essential.

また、酵素電極は高分子膜に固定化された酵素によって
起る特定の反応で消費されるか又は生成する物質を電気
化学的デバイスで測定して電気信号に変換することを基
本原理とするものである。
The basic principle of an enzyme electrode is to use an electrochemical device to measure the substances consumed or produced in a specific reaction caused by an enzyme immobilized on a polymer membrane and convert it into an electrical signal. It is.

上述した電気化学的デバイスとしては、02、H2O2
,CO2、NH,、H+、NH十等のガスやイオンにそ
れぞれ選択的に感応する電極が用いられる。つまり、酵
素電極は、酵素固定化膜を有し、ガスセンサ又はイオン
センサを内部電極とする構造を有している。
The electrochemical devices mentioned above include 02, H2O2
, CO2, NH, , H+, NH+, etc., and electrodes selectively sensitive to ions, respectively, are used. In other words, the enzyme electrode has an enzyme-immobilized membrane and has a structure in which a gas sensor or an ion sensor is used as an internal electrode.

しかし、ガスセンサ、イオンセンサの多くは内部液、内
部電極を有しているため、やはり感度の面からも構造の
面からも小型化は非常に困難である。
However, since most gas sensors and ion sensors have internal liquids and internal electrodes, it is extremely difficult to miniaturize them from the viewpoint of sensitivity and structure.

こうしたことから、近年、電界効果型トランジスタ(以
下、FETと記す)を用いたイオンセンサであるI S
 FETが注目されている。FETは増fyg機能を有
する低インピーダンスデバイスであり、半導体製造技術
を用いて製造することができるため、小型化が容易であ
り、安価に大量生産ができるという利点がある。
For these reasons, in recent years, ion sensors using field-effect transistors (hereinafter referred to as FETs) have been developed.
FETs are attracting attention. The FET is a low impedance device having an fyg function and can be manufactured using semiconductor manufacturing technology, so it has the advantage of being easily miniaturized and mass-produced at low cost.

こ(7)ISFETはB ergveldによッテ初め
て提案され(1970年)、その後、松尾、J ana
ta等により精力的に研究が行なわれ、ゲート部表面に
ガラス膜やPVCのような高分子膜を形成したイオンセ
ンサあるいはゲート部表面の高分子膜に酵素を固定化し
た酵素センサが提案されている。
This (7) ISFET was first proposed by Bergveld (1970), and later by Matsuo and Jan.
TA et al. have conducted extensive research and proposed ion sensors in which a polymer film such as glass or PVC is formed on the surface of the gate part, or enzyme sensors in which enzymes are immobilized on the polymer film on the surface of the gate part. There is.

そして、現在ではイオンセンサ、酵素センサのみならず
、広範囲に化学種のセンサとして応用されている。
Currently, they are used not only as ion sensors and enzyme sensors, but also as sensors for a wide range of chemical species.

第2図にl5FETの断面図を示す、第2図において、
シリコン基板1表面にはソース、ドレイン領域2,3が
形成され、更に基板l上には例えば5i02膜4及びS
 t 3N4膜5等のゲート絶縁膜が形成されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the 15FET.
Source and drain regions 2 and 3 are formed on the surface of the silicon substrate 1, and furthermore, for example, a 5i02 film 4 and an S
A gate insulating film such as a t3N4 film 5 is formed.

ゲート絶縁膜としては5i02.A見、03、Ta2e
s、5t3N4等の無機材料のうち1種類又は2種類以
上を積層したものが用いられる。
As the gate insulating film, 5i02. A-mi, 03, Ta2e
A laminated material of one or two or more of inorganic materials such as S, 5t3N4, etc. is used.

一般的には第2図に示す5i02−Si 3N4の組合
わせ又はS f O2S i3 N 4− T a 2
0 Sの組合わせが採用されることが多い、これらのゲ
ート絶縁膜は特にH+に感応するので1例えば第2図の
I S FETはそのままH+イオンセンサとして使用
することができ、約60mA/pHの感度を得ることが
できる。
Generally, the combination 5i02-Si3N4 shown in FIG. 2 or S f O2S i3 N 4- T a 2
Since these gate insulating films are particularly sensitive to H+, 1For example, the I S FET shown in Figure 2 can be used as it is as an H+ ion sensor, with a current of about 60 mA/pH. sensitivity can be obtained.

そして、H+以外のイオンセンサ又は酵素センサとして
使用するには、ゲート絶縁膜上に高分子膜からなるイオ
ン感応膜又は高分子膜に酵素を固定化した酵素固定化膜
を形成する。
In order to use it as an ion sensor other than H+ or an enzyme sensor, an ion-sensitive membrane made of a polymer membrane or an enzyme-immobilized membrane in which an enzyme is immobilized on a polymer membrane is formed on the gate insulating film.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、ゲート絶縁膜上に高分子膜を形成する場合、
例えばディップ法が採用されている。このディップ法を
用いた場合、当初はネルンスト応答に近い応答を示し、
濃度と電位とが線形な関係を示して良好な性能を有する
。しかし、時間が経過するとともに、膜がはがれる等し
て性鋤が劣化してしまう、これは無機材料であるゲート
絶縁膜と有機材料である高分子膜との親和性が良好でな
いためである。
By the way, when forming a polymer film on the gate insulating film,
For example, the dip method is used. When this dip method is used, initially the response is close to the Nernst response,
It exhibits a linear relationship between concentration and potential and has good performance. However, as time passes, the film deteriorates as the film peels off, etc. This is because the compatibility between the gate insulating film, which is an inorganic material, and the polymer film, which is an organic material, is not good.

そこで、ゲート絶縁膜表面に例えばシランカップリング
剤を結合させて化学修飾し、高分子材料との親和性を向
上させる研究が行なわれている。
Therefore, research is being conducted to chemically modify the surface of the gate insulating film by bonding, for example, a silane coupling agent to improve its affinity with polymeric materials.

すなわち、シランカップリング剤はStを中心原子とし
、このStに、CH30−やC2H50−等のアルコキ
シ基3つと、末端にアミン基、メルカプト基、エポキシ
基、ビニル基、プロペニル基等を有するアルキル基、ポ
リエーテル等1つとが結合した構造を有する。そして、
前者のアルコキシ基は無機材料であるゲート絶縁膜の表
面の−OH基、5ixO基、5i−0−Si基等と反応
し、一方後者のアミン基等の官能基は有機材料である高
分子材料の末端官能基と反応するので、シランカップリ
ング剤は無機材料及び有機材料の両方に親和性を有する
That is, the silane coupling agent has St as a central atom, and this St has three alkoxy groups such as CH30- and C2H50-, and an alkyl group having an amine group, mercapto group, epoxy group, vinyl group, propenyl group, etc. at the end. , polyether, etc. have a bonded structure. and,
The former alkoxy group reacts with -OH groups, 5ixO groups, 5i-0-Si groups, etc. on the surface of the gate insulating film, which are inorganic materials, while the latter functional groups, such as amine groups, react with organic materials, such as polymeric materials. Silane coupling agents have affinity for both inorganic and organic materials.

したがって、こうしたシランカップリング剤を用いれば
、多種多用な官能基を有する高分子材料と反応させるこ
とができ、ゲート部に形成された高分子膜のはがれ等を
防止して、長期間にわたって良好な性能を維持できる可
能性がある。
Therefore, if such a silane coupling agent is used, it can be reacted with polymeric materials having a wide variety of functional groups, preventing the peeling of the polymeric film formed on the gate area and maintaining good performance over a long period of time. Performance may be maintained.

しかし、シランカップリング剤を用いても高分子膜のは
がれ等を防止できる期間がそれほど長くならない場合が
あり、また反応性の高い官能基が存在せず、化学的に安
定な高分子材料に対しては上記のような効果を期待する
ことはできない。
However, even if a silane coupling agent is used, the period of time during which the peeling of the polymer film can be prevented may not be very long. Therefore, the above effects cannot be expected.

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであ
り、長期間にわたって高分子膜のはがれ等を防止するこ
とができ、良好な性能を維持することができる電界効果
型半導体センサを製造し得る方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it manufactures a field-effect semiconductor sensor that can prevent peeling of a polymer film and maintain good performance over a long period of time. The purpose is to provide a way to obtain.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明の電界
効果型半導体センサの製造方法は、ゲート絶縁膜に、末
端に光活性基を有するシランカップリング剤を結合させ
る工程と、未硬化の高分子材料を塗布する工程と、光照
射することにより硬化した高分子膜を形成する工程とを
具備したことを特徴とするものである。
[Means and effects for solving the problems] The method for manufacturing a field-effect semiconductor sensor of the present invention includes a step of bonding a silane coupling agent having a photoactive group at the end to a gate insulating film, and This method is characterized by comprising a step of applying a polymer material and a step of forming a hardened polymer film by irradiating light.

このような方法を用いれば、シランカップリング剤の末
端に導入されている光活性基に光照射を行なうことによ
って生じる中間体は極めて反応性が高いので、従来より
もはるかに強い結合を形成することができ、また化学的
に安定な高分子材料を用いた場合でも長期間にわたって
膜のはがれを防止することができ、良好な性能を維持す
ることができる。
If this method is used, the intermediate produced by irradiating the photoactive group introduced at the end of the silane coupling agent with light is extremely reactive, so it is possible to form a much stronger bond than conventional methods. Furthermore, even when a chemically stable polymer material is used, peeling of the film can be prevented for a long period of time, and good performance can be maintained.

以下1本発明方法を更に詳細に説明する。The method of the present invention will be explained in more detail below.

本発明においては、まず第1図(a)に示すように、シ
リコン基板1表面にソース、ドレイン債域2.3を形成
し、更に例えばS t02膜4及びst、Na115I
5を順次積層したゲート絶縁膜を形成する0次に、同図
(b)に示すように、ゲート1絶縁膜(この場合、上層
の5t3N、膜5)上に、末端に光活性基を有するシラ
ンカップリング剤6を結合させる。更に、同図(C)に
示すように、未硬化の高分子材料(バルクでもよいし、
溶液でもよい)を塗布した後、光活性基に光を照射する
ことにより反応性の高い中間体を生成させ、この中間体
と高分子材料とを反応させることにより、硬化した高分
子膜7を゛形成する。
In the present invention, first, as shown in FIG. 1(a), source and drain bond regions 2.3 are formed on the surface of the silicon substrate 1, and further, for example, an St02 film 4 and st, Na115I
Next, as shown in the same figure (b), on the gate 1 insulating film (in this case, the upper layer 5t3N, film 5), a gate insulating film having a photoactive group at the terminal is formed by sequentially stacking 5t3N and film 5. A silane coupling agent 6 is bonded. Furthermore, as shown in the same figure (C), an uncured polymer material (bulk may be used,
After coating the photoactive group (which may be a solution), a highly reactive intermediate is generated by irradiating the photoactive group with light, and this intermediate is reacted with the polymer material to form a cured polymer film 7. ``To form.

第1図(b)の工程で、ゲート絶縁膜に光活性基を有す
るシランカップリング剤6を結合させるには、■通常の
シランカップリング剤をゲート絶縁膜に結合させた後、
その末端官能基を光活性基に変換するか、又は■予め光
活性基が導入されたシランカップリング剤を使用する。
In the process shown in FIG. 1(b), in order to bond the silane coupling agent 6 having a photoactive group to the gate insulating film, 1. After bonding a normal silane coupling agent to the gate insulating film,
Either convert the terminal functional group into a photoactive group, or (2) use a silane coupling agent into which a photoactive group has been previously introduced.

といういずれかの手段が用いられる。Either of these methods is used.

また、導入される光活性基としては、アジド、ケテン、
ケトン、エーテル、ジアゾ基等を挙げることができる。
In addition, the photoactive groups introduced include azide, ketene,
Examples include ketones, ethers, diazo groups, and the like.

そして、上記■、■のいずれの場合でもシランカップリ
ング剤の末端に光活性基を導入するには、以下のような
(a)付加反応や脱離反応、又は(b)シランカップリ
ング剤末端の官能基と熱官能基及び光活性基を有する化
合物との反応が用いられる。
In either of the above cases ① and ②, in order to introduce a photoactive group to the terminal of the silane coupling agent, the following (a) addition reaction or elimination reaction, or (b) the terminal of the silane coupling agent is performed. A reaction between a functional group and a compound having a thermally functional group and a photoactive group is used.

!  p、 NaN、+H,O−zH−CH2N3\。! p, NaN, +H, O-zH-CH2N3\.

/         H −S:C−0+NH(C2H5)iCJl−(b) H20 −NH2+  HOCO−−NHCO−−HC文 −NH2+  C立Co−=  −NHCO−−HCf
I。
/ H -S:C-0+NH(C2H5)iCJl-(b) H20 -NH2+ HOCO--NHCO--HC sentence-NH2+ C standing Co-= -NHCO--HCf
I.

−NH2+  Cf1.CH,−−−NHCH2−5−
「゛ 一3H+  CH2−CH−−−H− CH30H −OH+  CH30−−−0− 上記のようにして導入された、アジド(トリアゾ;  
N3)、ケテン(ケトケテン又はアルドケテン;=C=
C−0)、ジアゾ基(二〇−N2)等は、第1図(c)
の工程で光の照射を受けることにより、それぞれ下記式
に示すような光化学反応に従い、窒素、−酸化炭素等の
生成を伴なってニトレン(−N:)やカルベン(=C:
)を生成する。
-NH2+ Cf1. CH, ---NHCH2-5-
``13H+ CH2-CH---H- CH30H -OH+ CH30---0- Azide (triazo;
N3), ketene (ketoketene or aldoketene; =C=
C-0), diazo group (20-N2), etc. are shown in Figure 1(c).
By being irradiated with light in the process, nitrene (-N:) and carbene (=C:
) is generated.

hυ −N3 + −N:  + N2 ンc=c=o二肋二≧C:+GO hυ  ・・ −CHN2  + −CH+ N2 上記のようにして生成したニトレンは高活性反応中間体
であり、通常の条件では非常に安定なメチル基の炭素−
水素(C−H)結合とさえ反応する。このニトレンと等
電子構造のカルベンも同様に高い活性を示すことが知ら
れている。
hυ −N3 + −N: + N2 c=c=o2≧C:+GO hυ ・・−CHN2 + −CH+ N2 The nitrene produced as above is a highly active reaction intermediate, and is The carbon of the methyl group is very stable under the conditions
It even reacts with hydrogen (C-H) bonds. It is known that carbenes having an isoelectronic structure with this nitrene also exhibit high activity.

例えば、最も簡単なカルベンの1種であるメチレン(:
 CH2)を例として説明すると、このメチレンは、二
重結合への付加反応、C−H結合への挿入反応のほか、
下記式で示すような水素の引き抜き反応をも起す。
For example, one of the simplest carbenes, methylene (:
Taking CH2) as an example, this methylene can be used for addition reactions to double bonds, insertion reactions to C-H bonds, and
A hydrogen abstraction reaction as shown in the following formula also occurs.

:CH2+   c)(3c)I、         
   φCH3+  −CH2CH3上記の引き抜き反
応では、生成した2つのフリーラジカルが結合してプロ
パンを生成する。
:CH2+ c) (3c) I,
φCH3+ -CH2CH3 In the above abstraction reaction, the two generated free radicals combine to generate propane.

このような飽和炭化水素の水素の引き抜き及び2つのフ
リーラジカルの結合という一連の反応は、当然、ゲート
絶縁膜に結合されたシランカップリング剤6末端の光活
性基に光照射することにより生成した高活性反応中間体
と、塗布された高分子材料の主鎖のポリメチレン鎖や側
鎖との間でも生起する。したがって、下記式に示すよう
に、高分子材料に官能基が存在しなくても、ゲート絶縁
膜と高分子材料とをシランカップリング剤6を介して強
く結合させることができ、高度に架橋して硬化した高分
子膜7を形成することができる。
A series of reactions such as hydrogen abstraction from the saturated hydrocarbon and the bonding of the two free radicals were naturally generated by irradiating the photoactive group at the 6-terminus of the silane coupling agent bonded to the gate insulating film. It also occurs between the highly active reaction intermediate and the main chain polymethylene chain or side chain of the coated polymer material. Therefore, as shown in the formula below, even if there is no functional group in the polymer material, the gate insulating film and the polymer material can be strongly bonded via the silane coupling agent 6, resulting in highly cross-linked A hardened polymer film 7 can be formed.

〜h: +〜CH2CH2CH2〜 また、酵素センサを製造する場合には、更に通常の方法
を用いて高分子膜7に酵素を固定化すればよい。
~h: +~CH2CH2CH2~ Moreover, when manufacturing an enzyme sensor, the enzyme may be further immobilized on the polymer membrane 7 using a conventional method.

用いられる高分子材料としては、イオンセンサの場合に
はポリ塩化ビニル(PVC) 、エポキシ樹脂、シリコ
ーン樹脂等を、酵素、免疫、微生物センサの場合にはポ
リアクリルアミド、アセチルセルロース等のセルロース
系PVC、アミン化アクリロニトリル、ポリアクリルm
等を挙げることができる。
Polymer materials used include polyvinyl chloride (PVC), epoxy resin, silicone resin, etc. in the case of ion sensors, and cellulose-based PVC such as polyacrylamide, acetyl cellulose, etc. in the case of enzyme, immunology, and microbial sensors. Aminated acrylonitrile, polyacrylic m
etc. can be mentioned.

なお、上記のような作用を有する光活性基としては、上
述した以外にも炭素−炭素二重結合(−C=C−、エン
)、炭素−酸素二重結合(C=C、ケトン又はアルデヒ
ド)等π電子を有する二重結合や、非結合性電子対を有
するニーチル結合(−C−O−C−)も含まれる0例え
ば二重結合では、そのπ結合が光の作用によって解裂し
、下記式に従って反応中間体であるビラジカルが生成す
る。
In addition, examples of photoactive groups having the above-mentioned effects include carbon-carbon double bonds (-C=C-, ene), carbon-oxygen double bonds (C=C, ketones, aldehydes, etc.). ) Also includes double bonds with equal π electrons and nityl bonds (-C-O-C-) with non-bonding electron pairs. For example, in a double bond, the π bond is cleaved by the action of light. , a biradical, which is a reaction intermediate, is generated according to the following formula.

7 CmCC−リ二民−dζ そして、二重結合の炭素やその近接原子に電子供与基や
電子吸引基を結合させることによって、光活性を高める
ことができる。また、ジフェニルケトン(@−CO−@
)等の増感剤を混合することによって、二重結合やエー
テル結合の光活性をより一層高めることができる。
7 CmCC-Rinimin-dζ Photoactivity can be increased by bonding an electron-donating group or an electron-withdrawing group to the carbon of the double bond or its neighboring atoms. In addition, diphenyl ketone (@-CO-@
) can further enhance the photoactivity of double bonds and ether bonds.

更に、上記以外にフリーラジカルを生成する光反応とし
ては、下記のようなものが知られている。
In addition to the above, the following photoreactions that generate free radicals are known.

RONO−RO−+ −No  (RはフルキjL4)
ROX   −RO−+  X−(X1士ハロゲン原子
)以上説明したように、ゲート絶縁nりに、末端に光活
性基を有するシランカップリング剤を結合させ、未硬化
の高分子材料を塗布した後、光照射することにより硬化
した高分子膜を形成するという方法を用いて、従来より
もはるかに強い結合を形成することができ、また化学的
に安定な高分子材料を用いた場合でも長期間にわたって
膜のはがれを防止することができ、化学センサとしての
良好な性能を維持することができる。
RONO-RO-+ -No (R is Furuki jL4)
ROX -RO-+ By using a method of forming a polymer film that is cured by irradiation with light, it is possible to form much stronger bonds than conventional methods, and even when using chemically stable polymer materials, it can be used for a long period of time. Peeling of the film can be prevented over time, and good performance as a chemical sensor can be maintained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の詳細な説明する。なお、以下の実施例に
おいては、いずれもp型シリコン基板表面にn串型ソー
ス、ドレイン領域を形成し、更にシリコン基板上に5i
02膜及びSi3N、膜を順次積層したゲート絶縁膜を
形成したものを用いた。
The present invention will be explained in detail below. In the following examples, n-shaped source and drain regions are formed on the surface of a p-type silicon substrate, and 5i
A gate insulating film formed by sequentially laminating a 02 film and a Si3N film was used.

実施例1 まず、Si3N4膜上にシランカップリング剤として3
−アミノプロピルトリエトキシシランH2NCH2CH
2CH2Si (OC2Hg)3を結合させてアミノ基
を導入した。次に、この末端の7ミノ基と2−アジド1
−ヨード2−メチルプロパン ICH2C(CH,)2−N。
Example 1 First, 3 was applied as a silane coupling agent on the Si3N4 film.
-Aminopropyltriethoxysilane H2NCH2CH
An amino group was introduced by bonding 2CH2Si (OC2Hg)3. Next, this terminal 7mino group and 2-azido 1
-Iodo 2-methylpropane ICH2C(CH,)2-N.

のヨードとを反応させることにより、アジドを導入した
。つづいて、パリノマイシン及びアジピン酸ジオクチル
(D OA)を含むポリ塩化ビニル(PVC)のテトラ
ヒドロフラン(THF)溶液を塗布した0次いで、高圧
水銀灯により光照射を行ない、硬化した高分子膜を形成
した。
Azide was introduced by reacting with iodine. Subsequently, a solution of polyvinyl chloride (PVC) in tetrahydrofuran (THF) containing palinomycin and dioctyl adipate (DOA) was applied.Then, light was irradiated with a high-pressure mercury lamp to form a cured polymer film.

実施例2 まず、S i 3N a tlI上にシランカップリン
グ剤として3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン H3CH2CH2CH2Si (OC2Hs)iを結合
させてメルカプト基を導入した0次に、この末端のメル
カプト基と2−アジド2−ブテンとを反応させることに
より、アジドを導入した。
Example 2 First, a mercapto group was introduced by bonding 3-mercaptopropyltriethoxysilane H3CH2CH2CH2Si (OC2Hs)i as a silane coupling agent onto S i 3N atlI. Next, this terminal mercapto group and 2- The azide was introduced by reacting the azide with 2-butene.

つづいて、パリノマイシン及びフタル酸ジオクチル(D
 OP)を溶解したシリコーン樹脂(KEl 03 R
TV、信越シリコーン社製)と架橋剤(Catalys
t  103)との混合物を塗布した0次いで、高圧水
銀灯により光照射を行ない、硬化した高分子膜を形成し
た。
Next, palinomycin and dioctyl phthalate (D
OP) dissolved silicone resin (KEl 03 R
TV, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) and a crosslinking agent (Catalys
103) was applied, and then irradiated with light using a high-pressure mercury lamp to form a cured polymer film.

実施例3 まず、Si3N4膜上にシランカップリング剤として3
−グリシドキシプロビルトリエトキシシラン を結合させてエポキシ基を導入した。次に、この末端の
エポキシ基とアジ化ナトリウム (N a N 3 )とを水の存在下で反応させること
により、エポキシ基をアジド化した。つづいて、パリノ
マイシン及びアジピン酸ジオクチルCD OA)を含む
ポリスチレンのトルエン溶液ヲ塗布した。次いで、高圧
水銀灯により光照射を行ない、硬化した高分子膜を形成
した。
Example 3 First, 3 was applied as a silane coupling agent on the Si3N4 film.
An epoxy group was introduced by bonding -glycidoxyprobyltriethoxysilane. Next, this terminal epoxy group was reacted with sodium azide (N a N 3 ) in the presence of water, thereby converting the epoxy group into an azide. Subsequently, a toluene solution of polystyrene containing palinomycin and dioctyl adipate (CD OA) was applied. Next, light irradiation was performed using a high-pressure mercury lamp to form a cured polymer film.

以上のようにして得られた実施例1〜3の化学センサを
使用したところ、長期間にわたって高分子膜のはがれを
防止して化学センサとしての性能を維持することができ
、従来よりも寿命が大幅に向上することが確認された。
When the chemical sensors of Examples 1 to 3 obtained as described above were used, the peeling of the polymer membrane could be prevented for a long period of time, and the performance as a chemical sensor could be maintained, resulting in a longer service life than before. It was confirmed that there was a significant improvement.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述した如く本発明方法によれば、長期間にわたっ
て高分子膜のはがれ等を防止することができ、良好な性
能を維持することができる電界効果型半導体センサを製
造できるものである。
As described in detail above, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture a field-effect semiconductor sensor that can prevent peeling of the polymer film and maintain good performance over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図Ca)〜(c)は本発明方法の概要を示す断面図
、第2図はI S FETの基本構造を示す断面図であ
る。 1・・・シリコン基板、2.3・・・ソース、ドレイン
領域、4・・・S i02膜、5・・・Si3N4膜、
6・・・末端に光活性基を有するシランカップリング剤
、7・・・高分子膜。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 手続補正書 昭和61年 6月27日 特許庁長官  宇  賀   道  部 殿1、事件の
表示 特願昭61−5583号 2、発明の名称 電界効果型半導体センサの製造方法 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 オリンパス光学工業株式会社 4、代理人 6.4正の対象 7、補正の内容 (1)明細書第4頁第3行目に「低インピーダンスデバ
イス」とあるを、「低出力インピーダンスデバイス、1
と訂正する。 (2)明細書第5頁第9行目に、「約60mA/PHJ
とあるを、「約60mV/pHJ と訂正する。 (3)明細書第11頁第12行目に r FA、/X  hu  E)(や、2゜とあるを削
除する。
FIGS. 1C to 1C are cross-sectional views showing an overview of the method of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the basic structure of an ISFET. 1... Silicon substrate, 2.3... Source, drain region, 4... Si02 film, 5... Si3N4 film,
6... Silane coupling agent having a photoactive group at the end, 7... Polymer film. Applicant's representative Patent attorney Atsushi Tsuboi Procedural amendment June 27, 1986 Michibe Uga, Commissioner of the Patent Office 1, Indication of the case Patent application No. 1983-5583 2, Name of the invention Manufacture of field-effect semiconductor sensor Method 3. Relationship with the person making the amendment Patent applicant Olympus Optical Industry Co., Ltd. 4. Agent 6.4 Positive object 7. Contents of amendment Device” should be replaced with “Low output impedance device, 1
I am corrected. (2) On page 5, line 9 of the specification, “approximately 60 mA/PHJ
``Correct it to approximately 60 mV/pHJ.'' (3) Delete ``r FA, /

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板表面に形成されたソース、ドレイン領
域と、該基板上に形成されたゲート絶縁膜と、該ゲート
絶縁膜上に形成され、特定の被測定物質にのみ選択的に
感応する高分子膜とを有する電界効果型半導体センサを
製造するにあたり、前記ゲート絶縁膜に、末端に光活性
基を有するシランカップリング剤を結合させる工程と、
未硬化の高分子材料を塗布する工程と、光照射すること
により硬化した高分子膜を形成する工程とを具備したこ
とを特徴とする電界効果型半導体センサの製造方法。
(1) Source and drain regions formed on the surface of a semiconductor substrate, a gate insulating film formed on the substrate, and a high temperature electrode formed on the gate insulating film that is selectively sensitive only to a specific substance to be measured. In manufacturing a field effect semiconductor sensor having a molecular film, a step of bonding a silane coupling agent having a photoactive group at a terminal to the gate insulating film;
1. A method for manufacturing a field-effect semiconductor sensor, comprising the steps of applying an uncured polymer material and forming a cured polymer film by irradiating with light.
(2)ゲート絶縁膜にシランカップリング剤を結合させ
、その末端官能基との反応により光活性基を導入するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電界効果型
半導体センサの製造方法。
(2) Manufacturing a field-effect semiconductor sensor according to claim 1, characterized in that a silane coupling agent is bonded to the gate insulating film, and a photoactive group is introduced by reaction with the terminal functional group of the silane coupling agent. Method.
(3)予め末端に光活性基が導入されたシランカップリ
ング剤を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の電界効果型半導体センサの製造方法。
(3) A method for manufacturing a field-effect semiconductor sensor according to claim 1, characterized in that a silane coupling agent having a photoactive group introduced at its terminal in advance is used.
(4)光活性基がアジド、ケテン、ケトン、エーテル又
はジアゾ基からなることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の電界効果型半導体センサの製造方法。
(4) The method for manufacturing a field-effect semiconductor sensor according to claim 1, wherein the photoactive group is an azide, ketene, ketone, ether, or diazo group.
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