JPWO2018101076A1 - 半導体装置、および電位測定装置 - Google Patents
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Abstract
本開示は、電極と増幅器とを同一基板に設けるとき、電極メッキプロセスを実現できる構成を設けることで生じる寄生容量による信号特性の劣化を抑制することができるようにする半導体装置、および電位測定装置に関する。電源が、メッキ処理を施すときに必要とされる電位を供給し、遮断部が、液体から信号を読み出して、増幅器で増幅して信号を出力するとき、メッキ処理に必要とされる電源を電極に対して遮断する。電位測定装置に適用することができる。
Description
本開示は、半導体装置、および電位測定装置に関し、特に、製造中の静電破壊を抑制できるようにした半導体装置、および電位測定装置に関する。
近年、神経細胞の活動電位を測定し、神経活動の医学的研究に寄与する技術が求められており、例えば、神経細胞の活動電位を測定して記録する電極装置が提案されている（特許文献１，２参照）。
上述した特許文献１，２に記載の技術においては、製造時に電極にメッキ処理ができる構成を設けるようにした場合、装置の完成後、電位を測定する際に、メッキ処理をできるようにするための構成により配線容量が増大し、信号特性を低下させてしまう恐れがある。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、電位測定装置において、メッキ処理を実現するための構成を設けつつ、電位測定における信号特性の低下を抑制するものである。
本開示の一側面の半導体装置は、容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される半導体装置である。
前記遮断部には、FET（Field Effect Transistor）スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断させ、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させるようにすることができる。
前記遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したダイオードとすることができ、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断させ、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位を供給させるようにすることができる。
前記電位測定のとき、前記電位供給部には、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給させて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断させ、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部には、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給させるようにすることができる。
前記電位供給部には、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給させるようにすることができる。
前記ダイオードと同一特性であって、前記ダイオードと同一プロセスで形成され、前記ダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続された追加ダイオードをさらに含ませるようにすることができる。
前記電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させるその他の遮断部を含ませるようにすることができる。
前記その他の遮断部は、FET（Field Effect Transistor）スイッチとすることができ、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断させ、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させるようにすることができる。
前記その他の遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したその他のダイオードとすることができ、前記電位測定のとき、前記電位供給部には、第１の所定の電位を供給させて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断させ、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部には、第２の所定の電位を供給させるようにすることができる。
前記電位測定のとき、前記電位供給部には、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給させて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断させ、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部には、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給させるようにすることができる。
前記電位供給部には、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給させるようにすることができる。
前記その他のダイオードと同一特性であって、前記その他のダイオードと同一プロセスで形成され、前記その他のダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続されたその他の追加ダイオードをさらに含ませるようにすることができる。
本開示の一側面の電位測定装置は、容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される電位測定装置である。
本開示の一側面においては、基準電位発生部および基準電位電極により、容器内に満たされた液体に基準電位が供給され、読出電極および増幅器により、前記液体から信号が読み出され、電位供給部により、前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位が供給され、前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、遮断部により、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給が、前記増幅器に近い位置で遮断され、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位が供給され、前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部が、同一基板に内蔵される。
本開示の一側面によれば、電位測定装置において、メッキ処理を実現するための構成を設けつつ、電位測定における信号特性の劣化を抑制することが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜一般的な電位測定装置の構成例＞
本開示の電位測定装置を説明するにあたって、まず、図１を参照して、一般的な電位測定装置の構成例について説明する。図１の上段部は、電位測定装置１の概観斜視図であり、図１の中段部は、シャーレ１１および電極基板１２の上面図と対応する配線図であり、図１の下段部は、電位測定部１の側面断面の配線図である。
本開示の電位測定装置を説明するにあたって、まず、図１を参照して、一般的な電位測定装置の構成例について説明する。図１の上段部は、電位測定装置１の概観斜視図であり、図１の中段部は、シャーレ１１および電極基板１２の上面図と対応する配線図であり、図１の下段部は、電位測定部１の側面断面の配線図である。
図１の上段部で示されるように、電位測定装置１は、シャーレ１１、電極基板１２、およびADC（Analog Digital Converter）１３から構成される。シャーレ１１は、モールド樹脂からなり、生理食塩水などの液体５１に満たされ、検体となる細胞が投入される。図１の中段部で示されるように、シャーレ１１の底面部に電極３１−１乃至３１−４が設けられており、測定電位を、それぞれ端子３２−１乃至３２−４を介して増幅器４１−１乃至４１−４に出力する。増幅器４２−１乃至４２−４は、電極３１−１乃至３１−４より供給される測定電位を増幅してADC１３に出力する。ADC１３は、増幅器４２−１乃至４２−４より供給されてくる増幅されたアナログ信号の測定電位をデジタル信号に変換し、後段の装置に出力する。
すなわち、液体５１内の検体としての細胞の活動電位の変化が電極３１−１乃至３１−４により検出されて、端子３２−１乃至３２−４、および増幅器４１−１乃至４１−４を介して、ADC１３に出力されて、デジタル信号として出力される。
尚、電極３１−１乃至３１−４、端子３２−１乃至３２−４、および増幅器４１−１乃至４１−４は、それぞれ特に区別する必要がない場合、単に、電極３１、端子３２および増幅器４１と称するものとし、その他の構成についても同様に称するものとする。
また、図１の下段部で示されるように、電極３１−１，３１−２は、それぞれ、例えば、メッキ部６１−１，６１−２、および端子６２−１，６２−２から構成され、端子６２−１，６２−２に対して、メッキ処理されて、メッキ部６１−１，６１−２が付加されており、液体５１には、メッキ部６１−１，６１−２が接触した状態となっている。尚、図示しないが電極３１−３，３１−４も同様である。
すなわち、電極３１−１が設けられた周囲の局所的な電位変化を測定する場合、電極３１−２の測定電位を端子３２−２より読み出し、平均電位を参照電位（基準電位）Vrefとして、端子３２−１を介して電極３２−１より供給される測定電位と比較することで電極３１−１近傍の局所的な電位変化を測定する。
しかしながら、製造時に電極メッキ処理ができる構成を設けるようにした場合、メッキ処理をできるようにするための構成により配線容量が増大し、信号特性を低下させてしまう恐れがある。
そこで、本開示の電位測定装置は、メッキ処理を実現するための構成を設けつつ、電位測定における信号特性の低下を抑制するものである。
＜本開示の電位測定装置の上面の構成例＞
図２を参照して、本開示の半導体装置である電位測定装置の構成例について説明する。尚、図２は、電位測定装置１０１の基板１１０の構成を示したものであり、図１の中段部における電極基板１２の上面図に対応する構成を示している。
図２を参照して、本開示の半導体装置である電位測定装置の構成例について説明する。尚、図２は、電位測定装置１０１の基板１１０の構成を示したものであり、図１の中段部における電極基板１２の上面図に対応する構成を示している。
図２の電位測定装置１０１は、電極１１１−１乃至１１１−４，１１１−１１、増幅器１１２−１乃至１１２−４、スイッチ１１３−１乃至１１３−４、垂直転送線１１４−１，１１４−２、転送制御部１１５、出力部１１６、端子１１７−１乃至１１７−４、端子１１８−１，１１８−２、および基準電位発生部１１９を備えている。
電極１１１−１乃至１１１−４，１１１−１１は、モールド樹脂からなるシャーレ１１内に設けられており、このうち、電極１１１−１乃至１１１−４は、電極３１−１乃至３１−４に対応するものである。電極１１１−１乃至１１１−４は、モールド樹脂からなるシャーレ１１内の液体１３１（図３）に接触し、それぞれ液体１３１における検体の活動電位を測定して増幅器１１２−１乃至１１２−４に伝達する。また、電極１１１−１１は、基準電位発生部１１９により発生される基準電位を液体１３１に供給する。
増幅器１１２−１乃至１１２−４は、電極１１１−１乃至１１１−４と同一基板内の直下に設けられており、それぞれ電極１１１−１乃至１１１−４により検出される電圧を増幅して、スイッチ１１３−１乃至１１３−４に出力する。
スイッチ１１３−１，１１３−２は、転送制御部１１５によりオンまたはオフに制御され、オンにされたとき、増幅器１１２−１，１１２−２からの出力を、垂直転送線１１４−１を介して出力部１１６に出力する。スイッチ１１３−３，１１３−４は、転送制御部１１５によりオンまたはオフに制御され、オンにされたとき、増幅器１１２−３，１１２−４からの出力を、垂直転送線１１４−２を介して出力部１１６に出力する。
出力部１１６は、垂直転送線１１４−１，１１４−２を介して増幅器１１２−１乃至１１２−４より供給されてくる増幅された信号をデジタル信号に変換して端子１１７−１乃至１１７−４より出力する。
端子１１８−１，１１８−２は、外部より供給されてくる電力等を受け付ける。
基準電位発生部１１９は、基準電位を発生し、電極１１１−１１より液体１３１に供給する。電極１１１−１１は、モールド樹脂からなるシャーレ１１内の液体１３１（図３）に接触し、それぞれ液体１３１に基準電位を供給する。
＜メッキ処理を施す構成の配線容量による信号劣化を抑制する構成例＞
次に、図３を参照して、メッキ処理を施す構成の配線容量による信号劣化を抑制する構成例について説明する。
次に、図３を参照して、メッキ処理を施す構成の配線容量による信号劣化を抑制する構成例について説明する。
電極１１１−１，１１１−１１は、それぞれ白金等によるメッキ部１５１−１，１５１−１１、および金属部１５２−１，１５２−１１より構成されている。電極１１１は、金属部１５２のみで構成されることが一般的であるが、液体１３１に接触する部位であるため、腐食等の対策のためメッキ部１５１が設けられている。
電極１１１−１は、信号を読み出す電極であり、増幅トランジスタからなる増幅器１１２のゲートに接続されており、液体１３１の電位を伝達する。増幅器１１２は、増幅トランジスタより構成されており、増幅トランジスタのソース-ドレインには、電源ＶＤＤが接続されており、電極１１１−１からゲートに供給される電位Ｖに応じた電圧を出力部１１６に出力する。
出力部１１６は、増幅器１１２からのアナログ信号からなる出力電圧をアナログデジタル変換してデジタル信号として端子１１７より出力する。
また、電極１１１−１１は、基準電位発生部１１９より出力される基準電位を液体１３１に印加する電極である。
遮断部１９１−１，１９１−２は、それぞれ電極１１１−１，１１１−１１と電源VDDとの間に設けられており、製造中において、電極１１１−１，１１１−１１にメッキ処理を施す際に電源VDDと接続し、電極１１１−１，１１１−１１に電源VDDの電圧を印加することでメッキ部１５１−１，１５１−２を形成させる。
また、遮断部１９１−１，１９１−２は、製造後において、電極１１１−１において電位を測定させ、電極１１１−１１より基準電位を出力させる際には、ハイインピーダンス状態となり、電源VDDと電極１１１−１，１１１−１１との導通を遮断するものである。
すなわち、遮断部１９１−１，１９１−２の後段に存在する電源VDDは、製造時においてメッキ部１５１−１，１５１−２を形成させる電極メッキプロセス上では必要な構成であるが、製造後においては、電極１１１−１，１１１−１１に電圧を印可する回路に寄生して生じる容量によって、信号伝達特性が劣化する。そこで、遮断部１９１−１，１９１−２は、製造後においては、電源VDDと電極１１１−１，１１１−１１との導通を遮断することで、信号伝達特性の劣化を抑制する。
尚、以上においては、遮断部１９１−１，１９１−２は、それぞれ電源VDDに接続される例について説明してきたが、電極メッキプロセスにおいて、電極１１１−１，１１１−１１を接地電位とするようにしてもよい。したがって、この場合、遮断部１９１−１，１９１−２は、グランドに対してオンまたはオフに制御されるようにしてもよい。
＜メッキ処理を施す構成の配線容量による信号伝達特性の劣化を抑制する具体的な第１の構成例＞
遮断部１９１−１，１９１−２は、具体的には、例えば、図４で示されるように、FET（Field Effect Transistor）スイッチ２１１１−１，２１１−２として構成される。
遮断部１９１−１，１９１−２は、具体的には、例えば、図４で示されるように、FET（Field Effect Transistor）スイッチ２１１１−１，２１１−２として構成される。
すなわち、製造時の電極メッキプロセスにより、メッキ部１５１−１，１５１−１１が形成させる場合、シャーレ１１には、メッキ液２２１が満たされた状態とされ、さらに、FETスイッチ２１１−１，２１１−２が、オンに制御される。これにより、一点鎖線で示されるように、電源VDDの電圧が電極１１１−１，１１１−１１に印加される。この結果、メッキ液２２１が電極１１１−１，１１１−１１の金属部１５２−１，１５２−１１上でメッキ処理されて、メッキ部１５１−１，１５１−１１が形成される。
また、製造後、検体の活動電位を測定する場合には、図６で示されるように、シャーレ１１には、検体が投入された液体１３１が満たされた状態となり、FETスイッチ２１１−１，２１１−２がオフにされる。これにより、点線で示されるように、電源VDDの電位が電極１１１−１，１１１−１１に対して遮断された状態となり、太線で示されるように、電極１１１−１においては電位Ｖが伝達され，電極１１１−１１からは基準電位が出力される。結果として、増幅器１１２のゲートには、電源VDDからの電圧が印加されることなく、電極１１１−１からの信号が適切に伝達されることになるので、信号伝達特性の劣化を抑制することができる。
＜メッキ処理を施す構成の配線容量による信号伝達特性の劣化を抑制する具体的な第２の構成例＞
以上においては、遮断部１９１−１，１９１−２の具体的な構成としてFETスイッチ２１１−１，２１１−２を設けた例について説明してきたが、電極メッキプロセスにおいて電極１１１−１，１１１−１１に対してメッキ処理に必要な電位を印加し、活動電位の測定に際して遮断できれば、他の構成であってもよい。そこで、図７で示されるように、遮断部１９１−１，１９１−２の具体的な構成は、ダイオード２３１−１，２３１−２とするようにしてもよい。ここで、ダイオード２３１−１，２３１−２は、それぞれアノードに電極１１１−１，１１１−１１を接続し、カソードに端子１１８を接続する。
以上においては、遮断部１９１−１，１９１−２の具体的な構成としてFETスイッチ２１１−１，２１１−２を設けた例について説明してきたが、電極メッキプロセスにおいて電極１１１−１，１１１−１１に対してメッキ処理に必要な電位を印加し、活動電位の測定に際して遮断できれば、他の構成であってもよい。そこで、図７で示されるように、遮断部１９１−１，１９１−２の具体的な構成は、ダイオード２３１−１，２３１−２とするようにしてもよい。ここで、ダイオード２３１−１，２３１−２は、それぞれアノードに電極１１１−１，１１１−１１を接続し、カソードに端子１１８を接続する。
このような構成により、例えば、電極メッキプロセスにおいては、図８で示されるように、シャーレ１１にメッキ液２２１が満たされた状態で、端子１１８には、メッキ液２２１の電位よりも低電位の電圧を印加する。このような処理により、ダイオード２３１−１，２３１−２には、図中の矢印で示されるように、順方向に電流が流れて、電極１１１−１，１１１−１１がメッキ液２２１より低電位となることで、メッキ部１５２−１，１５２−２が形成される。
一方、活動電位を測定する際には、図９で示されるように、端子１１８に基準電位よりも高い電位の電圧を印加する。これにより、ダイオード２３１−１，２３１−２には、実線の矢印で示されるように、負バイアスがかかることにより、端子１１８への流入が遮断される。
これにより、実線の矢印で示されるように、端子１１８からの電位が電極１１１−１，１１１−１１に対して遮断された状態となり、太線で示されるように、電極１１１−１においては電位Ｖが伝達され，電極１１１−１１からは基準電位が出力される。結果として、増幅器１１２のゲートには、電極１１１−１からの信号が適切に伝達されることになるので、信号伝達特性の劣化を抑制することができる。
＜増幅器への入力電位のばらつきについて＞
上述した図４の電位測定装置により活動電位が測定される際には、基準電位発生部１１９のインピーダンスが小さいので、図１０で示されるように、一点鎖線でしめされるように、リーク電流Ｉａが発生すると、基準電位発生部１１９への電流が生じ、液体１３１によるバイアス供給部１７１までの外部抵抗ｒによって基準電圧からの電位差が生じ、増幅器１１２を構成する増幅トランジスタのゲートへの入力電位が基準電位に対してずれてしまう恐れがある。これにより、リーク電流Ｉａや外部抵抗ｒがばらつくと、増幅器１１２のゲートへの入力電位もばらつくことになる。
上述した図４の電位測定装置により活動電位が測定される際には、基準電位発生部１１９のインピーダンスが小さいので、図１０で示されるように、一点鎖線でしめされるように、リーク電流Ｉａが発生すると、基準電位発生部１１９への電流が生じ、液体１３１によるバイアス供給部１７１までの外部抵抗ｒによって基準電圧からの電位差が生じ、増幅器１１２を構成する増幅トランジスタのゲートへの入力電位が基準電位に対してずれてしまう恐れがある。これにより、リーク電流Ｉａや外部抵抗ｒがばらつくと、増幅器１１２のゲートへの入力電位もばらつくことになる。
また、図８の電位測定装置においても、同様に、活動電位が測定される際には、基準電位発生部１１９のインピーダンスが小さいので、図１１で示されるように、一点鎖線で示されるリーク電流Ｉａが発生すると、基準電位発生部１１９への電流が生じ、液体１３１によるバイアス供給部１７１までの外部抵抗ｒによって基準電圧からの電位差が生じ、増幅器１１２を構成する増幅トランジスタのゲートへの入力電位が基準電位に対してずれてしまう恐れがある。これにより、リーク電流Ｉａや外部抵抗ｒがばらつくと、増幅器１１２のゲートへの入力電位もばらつくことになる。
＜メッキ処理を施す構成の配線容量による信号伝達特性の劣化を抑制する具体的な第３の構成例＞
そこで、図１２で示されるように、図８の構成に対して、増幅器１１２を構成する増幅トランジスタのゲートの前段に、ダイオード２３１−１とＩＶ変換特性（電流電圧変換特性）が同一のダイオード２５１−１のカソードを接続し、アノードを接地するように設ける。また、基準電位発生部１１９の前段に、ダイオード２３１−２と特性が同一のダイオード２５１−２のカソードを接続し、アノードを接地するように設ける。
そこで、図１２で示されるように、図８の構成に対して、増幅器１１２を構成する増幅トランジスタのゲートの前段に、ダイオード２３１−１とＩＶ変換特性（電流電圧変換特性）が同一のダイオード２５１−１のカソードを接続し、アノードを接地するように設ける。また、基準電位発生部１１９の前段に、ダイオード２３１−２と特性が同一のダイオード２５１−２のカソードを接続し、アノードを接地するように設ける。
このような構成により、特性が等しいダイオード２３１−１，２５１−１が直列に接続されると共に、特性が等しいダイオード２３１−２，２５１−２が直列に接続されることになる。結果として、図１３で示されるように、実線で示されるリーク電流Ｉａ，Ｉｂが等しいと、電極１１１−１，１１１−１１がそれぞれ略等電位となり、内部抵抗ｒにより点線で示されるリーク電流が流れない状態となるので、増幅器１１２を構成する増幅トランジスタのゲートへの入力電圧を安定させることが可能となる。
尚、ダイオード２３１−１，２５１−１と、ダイオード２３１−２，２５１−２とは、同一の半導体プロセスにおいて生成される構成とすることで、製造に係る工程数を増大させることなく、増幅器１１２を構成する増幅トランジスタのゲートへの入力電圧を安定させることが可能となる。
＜メッキ処理を施す構成の配線容量による信号伝達特性の劣化を抑制する具体的な第４の構成例＞
以上においては、遮断部１９１−１，１９１−２に供給される電源が、端子１１８より供給されてくる外部電源である、または、個別に設けられた電源VDDである例について説明してきたが、増幅器１１２の電源VDDより供給するようにしてもよい。
以上においては、遮断部１９１−１，１９１−２に供給される電源が、端子１１８より供給されてくる外部電源である、または、個別に設けられた電源VDDである例について説明してきたが、増幅器１１２の電源VDDより供給するようにしてもよい。
すなわち、図１４で示されるように、ダイオード２３１−１，２３１−２のカソードが、増幅器１１２の電源VDDに接続されている。このような構成とすることで、外部電源を接続する手間も、配線を増やす必要もないので、装置構成をより小型化することが可能となる。
尚、図１４の電位測定装置の動作については、図４における電位測定装置と同様であるので、その説明は省略するものとする。また、図１４の構成に対して、図１２におけるダイオード２５１−１，２５１−２を付加するようにしてもよい。
＜変形例＞
以上においては、図２で示されるように、同一基板に電極１１１−１乃至１１１−４，１１１−１１、および増幅器１１２−１乃至１１２−４、並びに、基準電位発生部１１９が形成される例について説明してきたが、電極１１１、増幅器１１２、および基準電位１１９が同一基板内に構成されれば、図２で示された２行×２列からなる電極１１１−１乃至１１１−４の構成以外の構成でもよく、例えば、ｎ行×ｍ列の電極構成とするようにしてもよい。また、基準電位を供給するための電極１１１−１１についても、１個以上であってもよい。
以上においては、図２で示されるように、同一基板に電極１１１−１乃至１１１−４，１１１−１１、および増幅器１１２−１乃至１１２−４、並びに、基準電位発生部１１９が形成される例について説明してきたが、電極１１１、増幅器１１２、および基準電位１１９が同一基板内に構成されれば、図２で示された２行×２列からなる電極１１１−１乃至１１１−４の構成以外の構成でもよく、例えば、ｎ行×ｍ列の電極構成とするようにしてもよい。また、基準電位を供給するための電極１１１−１１についても、１個以上であってもよい。
また、図１５の上部で示されるように、アレイ状に構成された３行×３列の黒色の電極からなる電極群１１１−３１と、それぞれに接続された増幅器群１１２−３１とが構成され、これらがマルチプレクサ（Ｍｕｘ）２７１に接続されるようにし、マルチプレクサ２７１により出力信号を時分割出力する構成としてもよい。
さらに、図９の中央部で示されるように、アレイ状に構成された３行×３行の電極からなる電極群１１１−４１が転送制御部１１５により３行の行単位で制御され、３列の垂直転送線１１４−１１乃至１１４−１３に転送されて、垂直転送線１１４−１１乃至１１４−１３のそれぞれに設けられた増幅器からなる増幅器群１１２−４１において増幅されて、出力部１１６に出力されるような構成としてもよい。ただし、図９の中央部においては、図中の上段および下段のそれぞれの灰色の３個の電極については、スイッチによりオンまたはオフに制御されるが、中段の黒色の３個の電極については、スイッチがなく常時出力する状態とされている。
また、図９の下部で示されるように、アレイ状に構成された３行×２列の電極からなる電極群１１１−５１のうち黒色の左下の電極、左上の電極、および、右上の電極の合計３個の電極がそれぞれ３個の増幅器からなる増幅器群１１２−５１のそれぞれに接続される構成としてもよい。尚、図９の下部においては、電極群１１１−５１を構成する電極には、図中において「ｍ」と表記されていたローカルメモリをそれぞれ備えた構成とされている。
尚、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
＜１＞ 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
半導体装置。
＜２＞ 前記遮断部は、FET（Field Effect Transistor）スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
＜１＞に記載の半導体装置。
＜３＞ 前記遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位を供給する
＜１＞または＜２＞に記載の半導体装置。
＜４＞ 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
＜３＞に記載の半導体装置。
＜５＞ 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
＜３＞に記載の半導体装置。
＜６＞ 前記ダイオードと同一特性であって、前記ダイオードと同一プロセスで形成され、前記ダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続された追加ダイオードをさらに含む
＜３＞に記載の半導体装置。
＜７＞ 前記電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させるその他の遮断部を含む
＜１＞乃至＜６＞のいずれかに記載の半導体装置。
＜８＞ 前記その他の遮断部は、FET（Field Effect Transistor）スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
＜７＞に記載の半導体装置。
＜９＞ 前記その他の遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したその他のダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位を供給する
＜７＞に記載の半導体装置。
＜１０＞ 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
＜９＞に記載の半導体装置。
＜１１＞ 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
＜９＞に記載の半導体装置。
＜１２＞ 前記その他のダイオードと同一特性であって、前記その他のダイオードと同一プロセスで形成され、前記その他のダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続されたその他の追加ダイオードをさらに含む
＜９＞に記載の半導体装置。
＜１３＞ 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
電位測定装置。
＜１＞ 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
半導体装置。
＜２＞ 前記遮断部は、FET（Field Effect Transistor）スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
＜１＞に記載の半導体装置。
＜３＞ 前記遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位を供給する
＜１＞または＜２＞に記載の半導体装置。
＜４＞ 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
＜３＞に記載の半導体装置。
＜５＞ 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
＜３＞に記載の半導体装置。
＜６＞ 前記ダイオードと同一特性であって、前記ダイオードと同一プロセスで形成され、前記ダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続された追加ダイオードをさらに含む
＜３＞に記載の半導体装置。
＜７＞ 前記電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させるその他の遮断部を含む
＜１＞乃至＜６＞のいずれかに記載の半導体装置。
＜８＞ 前記その他の遮断部は、FET（Field Effect Transistor）スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
＜７＞に記載の半導体装置。
＜９＞ 前記その他の遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したその他のダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位を供給する
＜７＞に記載の半導体装置。
＜１０＞ 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
＜９＞に記載の半導体装置。
＜１１＞ 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
＜９＞に記載の半導体装置。
＜１２＞ 前記その他のダイオードと同一特性であって、前記その他のダイオードと同一プロセスで形成され、前記その他のダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続されたその他の追加ダイオードをさらに含む
＜９＞に記載の半導体装置。
＜１３＞ 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
電位測定装置。
１０１ 電位測定装置， １１１，１１１−１乃至１１１−５，１１１−１１ 電極， １１２，１１２−１乃至１１２−４ 増幅器， １１３−１乃至１１３−４ スイッチ， １１４，１１４−１乃至１１４−３ 垂直転送線， １１５ 転送制御部， １１６ 出力部， １１７，１１７−１乃至１１７−４ 端子， １１８ 端子， １１９ 基準電位発生部， １３１ 液体， １５１，１５１−１，１５１−１１ メッキ部， １５２，１５２−１，１５２−１１ 金属部， １９１，１９１−１，１９１−２ 遮断部， ２１１，２１１−１，２１１−２ FETスイッチ， ２３１，２３１−１，２３１−２ ダイオード， ２５１，２５１−１，２５１−２ ダイオード
Claims (13)
- 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
半導体装置。 - 前記遮断部は、FET（Field Effect Transistor）スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位を供給する
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
請求項３に記載の半導体装置。 - 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
請求項３に記載の半導体装置。 - 前記ダイオードと同一特性であって、前記ダイオードと同一プロセスで形成され、前記ダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続された追加ダイオードをさらに含む
請求項３に記載の半導体装置。 - 前記電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させるその他の遮断部を含む
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記その他の遮断部は、FET（Field Effect Transistor）スイッチであり、前記電位測定のとき、オフに制御されて、前記電位供給部からの電位の供給を、前記基準電位発生部に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、オンに制御されて、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる
請求項７に記載の半導体装置。 - 前記その他の遮断部は、前記電位供給部にカソードを接続し、前記増幅器に対してアノードを接続したその他のダイオードであり、前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位を供給する
請求項７に記載の半導体装置。 - 前記電位測定のとき、前記電位供給部は、第１の所定の電位として前記基準電位よりも高い電位を供給して、前記電位供給部からの電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部は、第２の所定の電位として、前記メッキ液の電位よりも低い電位を供給する
請求項９に記載の半導体装置。 - 前記電位供給部は、前記増幅器の電源より、前記所定の電位を供給する
請求項９に記載の半導体装置。 - 前記その他のダイオードと同一特性であって、前記その他のダイオードと同一プロセスで形成され、前記その他のダイオードのアノードと、カソードが接続され、グランド電位とアノードが接続されたその他の追加ダイオードをさらに含む
請求項９に記載の半導体装置。 - 容器内に満たされた液体に基準電位を供給する基準電位発生部および基準電位電極と、
前記液体から信号を読み出す読出電極および増幅器と、
前記容器内の液体に代えてメッキ液を満たし、前記基準電位電極、および前記読出電極にメッキ処理を施すとき、前記基準電位電極、および前記読出電極に所定の電位を供給する電位供給部と、
前記容器内に前記液体を満たし、前記基準電位発生部により、前記液体に基準電位が供給され、前記読出電極により前記液体から信号が読み出されて、前記増幅器により読み出された信号が増幅されて出力される電位測定のとき、前記電位供給部からの前記所定の電位の供給を、前記増幅器に近い位置で遮断し、前記容器内に前記メッキ液を満たし、前記メッキ処理を施すとき、前記電位供給部からの前記所定の電位を供給させる遮断部とを含み、
前記基準電位発生部および前記基準電位電極、前記読出電極および前記増幅器、前記電位供給部、並びに、前記遮断部は、同一基板に内蔵される
電位測定装置。
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