JPS63171355A - 半導体化学センサ - Google Patents
半導体化学センサInfo
- Publication number
- JPS63171355A JPS63171355A JP62001674A JP167487A JPS63171355A JP S63171355 A JPS63171355 A JP S63171355A JP 62001674 A JP62001674 A JP 62001674A JP 167487 A JP167487 A JP 167487A JP S63171355 A JPS63171355 A JP S63171355A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chemical sensor
- film
- semiconductor chemical
- hydrophobic polymer
- insulated gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 13
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 7
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 abstract description 6
- GTKRFUAGOKINCA-UHFFFAOYSA-M chlorosilver;silver Chemical compound [Ag].[Ag]Cl GTKRFUAGOKINCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 5
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000029305 taxis Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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〕
本発明は血液成分分析装置用センサなと、試料溶液中の
化学物質濃度を測定するための化学センサ＆Ｓ関する。
化学物質濃度を測定するための化学センサ＆Ｓ関する。
イオン感応電界効果トランジスタ（ ＴＳＦＲＴ）は、
その特性を利用して化学、生化学及び医学の分野で、濃
度測定用センサとして用いられており、特にｐＨセンサ
としてのＴＳＦＲＴについては、“化学的表面処理によ
るＩＳＦＥＴ ノ感度制御（ＳＥＮＳ，ＴＩＶＩＴＹＣ
ＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＩＳＦＥＴ ＢＹ Ｃｌ
｛ＥＭＩＣＡＬ ＳＬＩＲＦＡＣＨＭＯＤＩＦＩＣＡ
ＴＩＯＮ）センサ アンド アクチュエータ８−１９８
５“に記述されている．前記文献は特に二酸化硅素Ｓｉ
ｆｔ、酸化タンタルＴａｘｅｓで構成されたゲート膜を
シランカップリング剤を用いて化学的に表面処理を行い
ｐＨ感度を改良する方法について述べている。
その特性を利用して化学、生化学及び医学の分野で、濃
度測定用センサとして用いられており、特にｐＨセンサ
としてのＴＳＦＲＴについては、“化学的表面処理によ
るＩＳＦＥＴ ノ感度制御（ＳＥＮＳ，ＴＩＶＩＴＹＣ
ＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＩＳＦＥＴ ＢＹ Ｃｌ
｛ＥＭＩＣＡＬ ＳＬＩＲＦＡＣＨＭＯＤＩＦＩＣＡ
ＴＩＯＮ）センサ アンド アクチュエータ８−１９８
５“に記述されている．前記文献は特に二酸化硅素Ｓｉ
ｆｔ、酸化タンタルＴａｘｅｓで構成されたゲート膜を
シランカップリング剤を用いて化学的に表面処理を行い
ｐＨ感度を改良する方法について述べている。
又、ＩＳＦＥＴを濃度センサとして用いる場合に参照電
極としてＩＳＦＥＴＴと組合わせて用いる参照用電界効
果トランジスタ（ＲＦ．ＦＥＴ）については、”ＩＳＦ
Ｅ！Ｔの為の電気化学的参照電極（ケミストリーレター
ｐｐ．３０７〜３１０，１９８２）”に記述されている
．この文献には、ＩＳＦＥＴの酸化タンタルのゲート膜
の上に、プラズマ重合によるスチレン膜を形成して．ｐ
Ｈセンサの参照用電極として、試験を行った結果、従来
のガラス電極を用いた場合よりも良好な成積を得たこと
が述べられている。
極としてＩＳＦＥＴＴと組合わせて用いる参照用電界効
果トランジスタ（ＲＦ．ＦＥＴ）については、”ＩＳＦ
Ｅ！Ｔの為の電気化学的参照電極（ケミストリーレター
ｐｐ．３０７〜３１０，１９８２）”に記述されている
．この文献には、ＩＳＦＥＴの酸化タンタルのゲート膜
の上に、プラズマ重合によるスチレン膜を形成して．ｐ
Ｈセンサの参照用電極として、試験を行った結果、従来
のガラス電極を用いた場合よりも良好な成積を得たこと
が述べられている。
上記従来技術は、ＩＳＦＥＴのゲート膜の耐水性につい
ては配慮がされておらず． ＩＳＦＥ！Ｔの長時間の使
用に際し，ゲート膜の水和化やゲート膜中への溶液中イ
オンの拡散などによる出力電圧の変動およびリークの問
題がある．又ＩＳＦＨＴと，対にして使うＲＨＦＦＴと
の集積化のための配慮がなされておらず、ＩＳＦＥＴと
ＲＥＦＦ！Ｔとのゲート膜形成方法に問題がある。
ては配慮がされておらず． ＩＳＦＥ！Ｔの長時間の使
用に際し，ゲート膜の水和化やゲート膜中への溶液中イ
オンの拡散などによる出力電圧の変動およびリークの問
題がある．又ＩＳＦＨＴと，対にして使うＲＨＦＦＴと
の集積化のための配慮がなされておらず、ＩＳＦＥＴと
ＲＥＦＦ！Ｔとのゲート膜形成方法に問題がある。
本発明の課題は、長時間使用しても安定であり、ＩＳＦ
Ｅ！ＴとＲｆ！ＦＥＴを集積化するのに適した構造を有
するセンサを提供するにある。
Ｅ！ＴとＲｆ！ＦＥＴを集積化するのに適した構造を有
するセンサを提供するにある。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
上記の課題は、Ｒｌｌ！ＦＥＴの絶縁ゲート上に形成し
た疎水性高分子膜を、ＩＳＦｆ！Ｔの絶縁ゲート上にも
同時に形成した後、ＩＳＦＥＴの表面だけをプラズマあ
るいはイオンなどの電気的に加速されてエネルギーを持
った粒子線に、さらすことにより達成される。
た疎水性高分子膜を、ＩＳＦｆ！Ｔの絶縁ゲート上にも
同時に形成した後、ＩＳＦＥＴの表面だけをプラズマあ
るいはイオンなどの電気的に加速されてエネルギーを持
った粒子線に、さらすことにより達成される。
疎水性高分子膜が、溶液の浸透を防ぐため，疎水性高分
子膜におおｂれたＩＳＦＨＴは，溶液の中に浸されても
、該溶液の浸透を受けて化学変化を生ずることがなく、
長期的に安定した機能を発揮する．又疎水性高分子膜が
親水基をもたない為、疎水性高分子膜におおわれたＩＳ
ＦＥＴはｐＨ応答をせず、ＲＦ．ＦＥＴとして作動する
ことが可能になる．更に疎水性高分子膜表面を電気的に
加速された粒子で照射すると、前記高分子膜に、水酸基
、カルボキシル基等の親水基を生じ、この高分子膜でか
こまれたＩＳＦＥＴのｐＨ応答が可能となる。この加速
された粒子を照射する技術は、非常に微少な面積を照射
するように制御することが可能であり。
子膜におおｂれたＩＳＦＨＴは，溶液の中に浸されても
、該溶液の浸透を受けて化学変化を生ずることがなく、
長期的に安定した機能を発揮する．又疎水性高分子膜が
親水基をもたない為、疎水性高分子膜におおわれたＩＳ
ＦＥＴはｐＨ応答をせず、ＲＦ．ＦＥＴとして作動する
ことが可能になる．更に疎水性高分子膜表面を電気的に
加速された粒子で照射すると、前記高分子膜に、水酸基
、カルボキシル基等の親水基を生じ、この高分子膜でか
こまれたＩＳＦＥＴのｐＨ応答が可能となる。この加速
された粒子を照射する技術は、非常に微少な面積を照射
するように制御することが可能であり。
ＲＥＦＥＴとＩＳＦＥＴを同一基板上に形成した素子と
することができる。
することができる。
以下本発明を実施例により、その構成および動作を説明
する。
する。
第１図はＩＳＦＨＴとＲｌ！ＦＩＩＩＴとを一つの基板
上に集積化した素子の断面図である．Ｓｉ基板１上に２
個のＦＥＴを形成し、各々ドレイン２、ソース３および
Ｓｉｎｓの絶縁膜４とＳｉａＮａの絶縁膜５とによる絶
縁ゲートから構成されている。さらに絶縁ゲート上に疎
水性高分子膜（ポリスチレン）６をプラズマ重合法によ
り形成し、一方のＦＥＴの絶縁ゲート上の前記疎水性高
分子膜だけに、加速エネルギ１００ＫｅＶのアルゴンイ
オン１×１０１６／ｄ個を照射処理した照射処理７を形
成し。
上に集積化した素子の断面図である．Ｓｉ基板１上に２
個のＦＥＴを形成し、各々ドレイン２、ソース３および
Ｓｉｎｓの絶縁膜４とＳｉａＮａの絶縁膜５とによる絶
縁ゲートから構成されている。さらに絶縁ゲート上に疎
水性高分子膜（ポリスチレン）６をプラズマ重合法によ
り形成し、一方のＦＥＴの絶縁ゲート上の前記疎水性高
分子膜だけに、加速エネルギ１００ＫｅＶのアルゴンイ
オン１×１０１６／ｄ個を照射処理した照射処理７を形
成し。
このＦＥＴをｌ５ＦＥＴとした。のこりのイオン照射処
理をしないＦ Ｅ Ｔ ｔ−ＲＨＦＥＴとし、同一基板
上で。
理をしないＦ Ｅ Ｔ ｔ−ＲＨＦＥＴとし、同一基板
上で。
ｌ５ＦＥＴにもＲＥＦ訂にも属しない部分の絶縁膜５上
に銀−塩化銀電極８を形成した。
に銀−塩化銀電極８を形成した。
疎水性高分子膜は、膜中に溶液が浸透しないので、膜中
および下地半導体の化学変化が生ずることがなく、ＦＥ
Ｔは長期的に安定した機能を保持する。しかし前記疎水
性高分子膜は、水酸素ＯＨやカルボキシル基Ｃ０ＯＨ等
の親水基を持たないため、ｐＨ応答はしない、このため
従来ＲＥＦＥＴ用のゲート膜材料として用いられて来た
。これをＲＥ！Ｆｔ（Ｔを形成した基板と同一の基板上
のｌ５ＦＥＴの絶縁ゲート上に形成した場合、ｌ５ＦＩ
Ｉ！ＴもｐＨ応答をしない、しかし更に、ｌ５ＦＨＴ上
の疎水性高分子膜表面をプラズマやイオン等の電気的に
加速された粒子で照射処理することにより、高分子膜表
面に親水基を導入することができる。この処理技術は微
少な領域だけを処理できるため、ｌ５ＦＥＴの部分だけ
を選択的に処理することが可能であり、ＲＥＦＥＴとｌ
５ＦＥＴを同一基板上に形成した後、ｌ５ＦＥＴの部分
のみをイオン照射することにより、ＰＨに応答しないＲ
ＥＦＩＴ と、ｐＨ−に応答するｌ５ＦＥＴを集積化す
ることが容易になった。
および下地半導体の化学変化が生ずることがなく、ＦＥ
Ｔは長期的に安定した機能を保持する。しかし前記疎水
性高分子膜は、水酸素ＯＨやカルボキシル基Ｃ０ＯＨ等
の親水基を持たないため、ｐＨ応答はしない、このため
従来ＲＥＦＥＴ用のゲート膜材料として用いられて来た
。これをＲＥ！Ｆｔ（Ｔを形成した基板と同一の基板上
のｌ５ＦＥＴの絶縁ゲート上に形成した場合、ｌ５ＦＩ
Ｉ！ＴもｐＨ応答をしない、しかし更に、ｌ５ＦＨＴ上
の疎水性高分子膜表面をプラズマやイオン等の電気的に
加速された粒子で照射処理することにより、高分子膜表
面に親水基を導入することができる。この処理技術は微
少な領域だけを処理できるため、ｌ５ＦＥＴの部分だけ
を選択的に処理することが可能であり、ＲＥＦＥＴとｌ
５ＦＥＴを同一基板上に形成した後、ｌ５ＦＥＴの部分
のみをイオン照射することにより、ＰＨに応答しないＲ
ＥＦＩＴ と、ｐＨ−に応答するｌ５ＦＥＴを集積化す
ることが容易になった。
第２図は、第１図に示した素子におけるｌ５ＦＥＴとＲ
ＩｌｉＦＲＴのｐＨ応答を測定した結果を示す、測定の
際、参照電極として、外部に設けた飽和ＫＣｆｉＣｆ型
解質を有する銀−塩化銀電極を用いた。第２図より明ら
かなように、ＲＥＦＩＩＩＴはｐＨ応答を示さず、ｌ５
ＦＩ！Ｔはｐ）（応答を示し感度５１ ｍ Ｖ ／ｐ）
ｉであった。
ＩｌｉＦＲＴのｐＨ応答を測定した結果を示す、測定の
際、参照電極として、外部に設けた飽和ＫＣｆｉＣｆ型
解質を有する銀−塩化銀電極を用いた。第２図より明ら
かなように、ＲＥＦＩＩＩＴはｐＨ応答を示さず、ｌ５
ＦＩ！Ｔはｐ）（応答を示し感度５１ ｍ Ｖ ／ｐ）
ｉであった。
参照電極として裸の銀−塩化銀を用いた場合、測定溶液
中の塩素イオン濃度に測定結果が影響を受けることが知
られている。第３図は第１図に示す素子を用いて塩素イ
オンの影響を調べた結果を示す図である。 ｌ５ＦＨＴ
とＲＥＦＥＴの出力の差をセンサ出力とし、参照電極と
して素子に集積した銀−塩化銀電極を用いた。第３図に
示すようにｌ５ＦＥＴとＲＥＦＥＴとの差動（出力の差
）をとることにより、測定結果は塩素イオン濃度に影響
されないことが確認された。
中の塩素イオン濃度に測定結果が影響を受けることが知
られている。第３図は第１図に示す素子を用いて塩素イ
オンの影響を調べた結果を示す図である。 ｌ５ＦＨＴ
とＲＥＦＥＴの出力の差をセンサ出力とし、参照電極と
して素子に集積した銀−塩化銀電極を用いた。第３図に
示すようにｌ５ＦＥＴとＲＥＦＥＴとの差動（出力の差
）をとることにより、測定結果は塩素イオン濃度に影響
されないことが確認された。
第４図はこのようにして集積化されたｌ５ＦＥＴと旺Ｆ
ＥＴの差動をとる方法を用いて、第１図に示す素子のｐ
Ｈ応答を調べた結果を示す図で、ｐＨ感度５１ｍＶ／Ｐ
Ｈが得られた。
ＥＴの差動をとる方法を用いて、第１図に示す素子のｐ
Ｈ応答を調べた結果を示す図で、ｐＨ感度５１ｍＶ／Ｐ
Ｈが得られた。
次の実施例においては、第１図に示す素子のイオン照射
処理を行った面にシランカップリング処理を施した。該
シランカップリング処理は、使用するシランカップリン
グ剤の種類に応じて、自由に対象膜面の解離基密度を変
えることができるため、ｐＨ感度を任意に変えることが
可能である。
処理を行った面にシランカップリング処理を施した。該
シランカップリング処理は、使用するシランカップリン
グ剤の種類に応じて、自由に対象膜面の解離基密度を変
えることができるため、ｐＨ感度を任意に変えることが
可能である。
本実施例においては、シランカップリング剤として、γ
−アミノプロピルトリエトキシシランを用い、該シラン
カップリング剤の水溶液を処理対象部分に噴霧して乾燥
処理した。第５図は、第１図に示す素子に前記シランカ
ップリング処理を行った後、ｐＨ応答を測定した結果を
示す、シランカップリング処理を行わない場合と同様に
ｐＨ応答することが確認され、感度は４９ｍＶ／ｐＨで
あった。
−アミノプロピルトリエトキシシランを用い、該シラン
カップリング剤の水溶液を処理対象部分に噴霧して乾燥
処理した。第５図は、第１図に示す素子に前記シランカ
ップリング処理を行った後、ｐＨ応答を測定した結果を
示す、シランカップリング処理を行わない場合と同様に
ｐＨ応答することが確認され、感度は４９ｍＶ／ｐＨで
あった。
第６図は疎水性高分子膜を設けた素子と、前記高分子膜
を設けない素子の使用時間とｐＨ応答の関係を示す図で
ある。第１図に示すイオン照射ずみの素子と第１図の素
子と同じでポリスチレン膜を有しない素子とを用いて、
同一の溶液の計測を継続して行い、計測値の変化を記録
した。この結果１両者の計測値は約１０００分経過後か
ら当初の計測値に対して差がではじめ、徐々にポリスチ
レン膜を有しない素子の計測値の差の方が大きくなった
。これによりポリスチレン膜を有する素子の方が、長期
的に出力の変動が少なく安定であるのが確認された。こ
のようにｌ５ＦＩ！τのゲートの上に、バルブな性質と
して疎水性であり、表面のみ親木性である膜を形成する
ことにより、ｐＨに応答し、かつ溶液からＦＥＴを保護
できるため、長期的に安定した性能を維持できる。
を設けない素子の使用時間とｐＨ応答の関係を示す図で
ある。第１図に示すイオン照射ずみの素子と第１図の素
子と同じでポリスチレン膜を有しない素子とを用いて、
同一の溶液の計測を継続して行い、計測値の変化を記録
した。この結果１両者の計測値は約１０００分経過後か
ら当初の計測値に対して差がではじめ、徐々にポリスチ
レン膜を有しない素子の計測値の差の方が大きくなった
。これによりポリスチレン膜を有する素子の方が、長期
的に出力の変動が少なく安定であるのが確認された。こ
のようにｌ５ＦＩ！τのゲートの上に、バルブな性質と
して疎水性であり、表面のみ親木性である膜を形成する
ことにより、ｐＨに応答し、かつ溶液からＦＥＴを保護
できるため、長期的に安定した性能を維持できる。
本実施例においては、素子上に形成した高分子膜をイオ
ン照射処理したが、アルゴン又は酸素ガスをプラズマ化
した雰囲気中に高分子膜をさらすプラズマ処理によって
も同様の効果が得られる。
ン照射処理したが、アルゴン又は酸素ガスをプラズマ化
した雰囲気中に高分子膜をさらすプラズマ処理によって
も同様の効果が得られる。
又、素子上に形成する疎水性高分子膜は１本実施例にお
いては、ポリスチレンとしたが、ポリテトラプルオロエ
チレン、ポリエチレン、パリレン。
いては、ポリスチレンとしたが、ポリテトラプルオロエ
チレン、ポリエチレン、パリレン。
ポリバラキシレン、ポリ塩化ビニル、ポリアルキルメタ
クリレート、ポリブタジェン、又はポリイソプレンのい
ずれかであってもよい。
クリレート、ポリブタジェン、又はポリイソプレンのい
ずれかであってもよい。
粒子線処理によって生ずる親水基は、水酸基ＯＨ、カル
ボキシル基ｃｏｏＨ，アミノ基Ｎ）（ｚである。
ボキシル基ｃｏｏＨ，アミノ基Ｎ）（ｚである。
高分子膜をイオン照射する場合、イオンのエネルギは１
〜３００ Ｋ ａ Ｖとする必要がある。
〜３００ Ｋ ａ Ｖとする必要がある。
第１図に示す実施例では、同一基板上にＲＥＦＥＴとｌ
５ＦＥＴを形成したが、ＲＥＦＥＴとｌ５ＦＥＴは別の
基板上に形成されたものであっても差支えない。第７図
は、ｌ５ＦＥＴを単独で基板上に形成し、そのゲート膜
上に疎水性高分子膜を形成してイオン照射処理した実施
例である。
５ＦＥＴを形成したが、ＲＥＦＥＴとｌ５ＦＥＴは別の
基板上に形成されたものであっても差支えない。第７図
は、ｌ５ＦＥＴを単独で基板上に形成し、そのゲート膜
上に疎水性高分子膜を形成してイオン照射処理した実施
例である。
本発明によれば、同一基板上に形成した絶縁ゲート型ト
ランジスタの絶縁ゲート膜上に、疎水性、高分子膜を形
成してｐＨ不感応性とし、更に前記高分子膜を電気的に
加速された粒子にさらしてＰＲ感応性とすることにより
、同一基板上にＰＨ不感応のトランジスタとｐＨ感応の
トランジスタを集積化することが可能となり、又疎水性
高分子膜が、素子内部への試料溶液の浸透を防ぐので、
トランジスタの性能を長期的に安定させることが可能と
なるので、センサの微少化に伴う微小試料の検査可能化
および計測コストの低減という効果がある。
ランジスタの絶縁ゲート膜上に、疎水性、高分子膜を形
成してｐＨ不感応性とし、更に前記高分子膜を電気的に
加速された粒子にさらしてＰＲ感応性とすることにより
、同一基板上にＰＨ不感応のトランジスタとｐＨ感応の
トランジスタを集積化することが可能となり、又疎水性
高分子膜が、素子内部への試料溶液の浸透を防ぐので、
トランジスタの性能を長期的に安定させることが可能と
なるので、センサの微少化に伴う微小試料の検査可能化
および計測コストの低減という効果がある。
第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は第１図に示
す素子のＲＲＦＥＴ及びｌ５ＦＥＴのｐＨ応答を示す図
、第３図は第１図に示す素子に対する塩素イオン濃度の
影響を示す図、第４図は第１図に示す素子のｌ５ＦＥＴ
とＲＥＦＥＴの出力差とｐＨの関係を示す図、第５図は
第１図に示す素子にシランカップリング処理を施したも
ののｐＨ応答を示す図。 第６図は疎水性高分子膜を有しないセンサと１本発明に
よるセンサの使用時間の経過に伴う出力変動の比較を示
す図であり、第７図は、ＲＨＦＥＴを同一基板上に設け
ないｌ５ＦＥＴへの本発明の実施例を示す図である。 １・・・基板、４，５・・・絶縁ゲート、６・・・練水
性高分子膜、７・・・粒子線による処理面、１０・・・
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ） 、
１１・・・絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＲＲＦ
ＥＴ） 。
す素子のＲＲＦＥＴ及びｌ５ＦＥＴのｐＨ応答を示す図
、第３図は第１図に示す素子に対する塩素イオン濃度の
影響を示す図、第４図は第１図に示す素子のｌ５ＦＥＴ
とＲＥＦＥＴの出力差とｐＨの関係を示す図、第５図は
第１図に示す素子にシランカップリング処理を施したも
ののｐＨ応答を示す図。 第６図は疎水性高分子膜を有しないセンサと１本発明に
よるセンサの使用時間の経過に伴う出力変動の比較を示
す図であり、第７図は、ＲＨＦＥＴを同一基板上に設け
ないｌ５ＦＥＴへの本発明の実施例を示す図である。 １・・・基板、４，５・・・絶縁ゲート、６・・・練水
性高分子膜、７・・・粒子線による処理面、１０・・・
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ） 、
１１・・・絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＲＲＦ
ＥＴ） 。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、絶縁ゲート型電界効果トランジスタから成る半導体
化学センサであつて、１個の基板の上に形成された絶縁
ゲート型電界効果トランジスタの絶縁ゲートの表面に、
疎水性高分子膜が形成されており、前記トランジスタの
内の少なくとも１個のトランジスタの絶縁ゲートの表面
の前記疎水性高分子膜が、電気的に加速された粒子にさ
らされて親水基を生じていることを特徴とする半導体化
学センサ。 ２、親水基を生じた疎水性高分子膜が更にシランカップ
リング処理されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の半導体化学センサ。 ３、電界効果トランジスタが溶液に浸されたとき該トラ
ンジスタが溶液に接する位置に導電性電極を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１〜２項のいずれかの項
に記載の半導体化学センサ。 ４、絶縁ゲートがＳｉＯ＿２膜であることを特徴とする
特許請求の範囲第１〜３項のいずれかの項に記載の半導
体化学センサ。 ５、絶縁ゲートがＳｉＯ＿２膜および該ＳｉＯ＿２膜上
に積層されたＳｉ＿３Ｎ＿４膜とから成ることを特徴と
する特許請求の範囲第１〜３項のいずれかの項に記載の
半導体化学センサ。 ６、疎水性高分子膜が、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリエチレン、パリレン、ポリスチレン、ポリパラキシ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリアルキルメタクリレート、
ポリブタジエン、およびポリイソプレンから成る群の内
のいずれか一つ以上の組み合わせであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１〜５項のいずれかの項に記載の半
導体化学センサ。 ７、電気的に加速された粒子がアルゴン又は酸素ガスを
プラズマ化した粒子であることを特徴とする特許請求の
範囲第１〜６項のいずれかの項に記載の半導体化学セン
サ。 ８、電気的に加速された粒子が加速エネルギ１ＫｅＶ〜
３００ＫｅＶのイオンであることを特徴とする、特許請
求の範囲第１〜６項のいずれかの項に記載の半導体化学
センサ。 ９、疎水性高分子膜に生ずる親水基が、水酸基ＯＨ、カ
ルボキシル基ＣＯＨおよびアミノ基ＮＨ＿２から成る群
の内のいずれか一つ以上の組み合せであることを特徴と
する特許請求の範囲第１〜８項のいずれかの項に記載の
半導体化学センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62001674A JPS63171355A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | 半導体化学センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62001674A JPS63171355A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | 半導体化学センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63171355A true JPS63171355A (ja) | 1988-07-15 |
Family
ID=11508062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62001674A Pending JPS63171355A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | 半導体化学センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63171355A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02206754A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-16 | Terumo Corp | 基準電極 |
| US5328847A (en) * | 1990-02-20 | 1994-07-12 | Case George D | Thin membrane sensor with biochemical switch |
| WO2005075969A1 (de) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Micronas Gmbh | Sensor und verfahren zu dessen herstellung |
| JP2007099316A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Maruichi Valve Co Ltd | キャップ及びそれを備えたエアゾール装置 |
| JP2009002839A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Hitachi Ltd | 分析装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59203951A (ja) * | 1983-05-06 | 1984-11-19 | Kuraray Co Ltd | 生物電気化学センサ−の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-09 JP JP62001674A patent/JPS63171355A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59203951A (ja) * | 1983-05-06 | 1984-11-19 | Kuraray Co Ltd | 生物電気化学センサ−の製造方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02206754A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-16 | Terumo Corp | 基準電極 |
| JP2969520B2 (ja) * | 1989-02-06 | 1999-11-02 | テルモ株式会社 | 基準電極 |
| US5328847A (en) * | 1990-02-20 | 1994-07-12 | Case George D | Thin membrane sensor with biochemical switch |
| WO2005075969A1 (de) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Micronas Gmbh | Sensor und verfahren zu dessen herstellung |
| US7719004B2 (en) | 2004-02-06 | 2010-05-18 | Micronas Gmbh | Sensor having hydrophobic coated elements |
| JP2007099316A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Maruichi Valve Co Ltd | キャップ及びそれを備えたエアゾール装置 |
| JP2009002839A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Hitachi Ltd | 分析装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bergveld | Thirty years of ISFETOLOGY: What happened in the past 30 years and what may happen in the next 30 years | |
| Bergveld | The future of biosensors | |
| Bergveld et al. | How electrical and chemical requirements for REFETs may coincide | |
| US7582500B2 (en) | Reference pH sensor, preparation and application thereof | |
| Poghossian et al. | Detecting both physical and (bio‐) chemical parameters by means of ISFET devices | |
| Besselink et al. | ISFET affinity sensor | |
| Bergveld | Future applications of ISFETs | |
| JPH10507515A (ja) | 気体濃度測定の方法及びそれを実施するための微細加工検出装置 | |
| US5387328A (en) | Bio-sensor using ion sensitive field effect transistor with platinum electrode | |
| US20060148118A1 (en) | Fabrication of array pH sensitive EGFET and its readout circuit | |
| Wu et al. | Structural properties and sensing performance of high-k Sm2O3 membrane-based electrolyte–insulator–semiconductor for pH and urea detection | |
| Soldatkin et al. | Glucose sensitive conductometric biosensor with additional Nafion membrane: reduction of influence of buffer capacity on the sensor response and extension of its dynamic range | |
| Jaffrezic-Renault et al. | ISFET microsensors for the detection of pollutants in liquid media | |
| Tahara et al. | Electrochemical reference electrode for the ion-selective field effect transistor | |
| JPS63171355A (ja) | 半導体化学センサ | |
| Hammond et al. | A single-chip pH sensor fabricated by a conventional CMOS process | |
| ANZAI et al. | Urea sensor based on an ion-sensitive field effect transistor. IV. Determination of urea in human blood | |
| JP3108499B2 (ja) | 電気化学検出用微小電極セル及びその製造方法 | |
| Miyahara et al. | Urea sensor based on an ammonium-ion-sensitive field-effect transistor | |
| Fork | [10] Oxygen electrode | |
| Schöning et al. | Ion-sensitive field-effect transistors with ultrathin Langmuir-Blodgett membranes | |
| Errachid et al. | Analytical features of K+-sensitive membrane obtained by implantation in silicon dioxide films | |
| Chen et al. | The fabrication and characterisation of ion-sensitive field-effect transistors with a silicon dioxide gate | |
| Van den Berg et al. | A universal on-wafer fabrication technique for diffusion-limiting membranes for use in microelectrochemical amperometric sensors | |
| EP0241991A2 (en) | Field effect transistor having a membrane overlying the gate insulator |