JPH027423B2 - - Google Patents
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- JPH027423B2 JPH027423B2 JP56076959A JP7695981A JPH027423B2 JP H027423 B2 JPH027423 B2 JP H027423B2 JP 56076959 A JP56076959 A JP 56076959A JP 7695981 A JP7695981 A JP 7695981A JP H027423 B2 JPH027423 B2 JP H027423B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体イオンセンサ、特に電界効果形
の半導体イオンセンサに関する。
の半導体イオンセンサに関する。
従来溶液中のイオン濃度を電界効果形トランジ
スタの中を流れる電流の変化により測定する半導
体装置に半導体電界効果形イオンセンサ（以後IS
FETと呼ぶ）がある。これは、たとえばシリコ
ン（Si）を半導体としてバルク状シリコンウエー
ハを用いて形成され、該半導体表面が酸化タンタ
ル（Ta2O5）などのイオン感応膜で覆われた電界
効果形トランジスタ構造を持つ。該IS FETは溶
液に浸されて使用され、該溶液中のイオンが該IS
FETの表面に透起する界面電位によつて該IS
FET中を流れる電流の値が変化すると云う現象
を利用している。
スタの中を流れる電流の変化により測定する半導
体装置に半導体電界効果形イオンセンサ（以後IS
FETと呼ぶ）がある。これは、たとえばシリコ
ン（Si）を半導体としてバルク状シリコンウエー
ハを用いて形成され、該半導体表面が酸化タンタ
ル（Ta2O5）などのイオン感応膜で覆われた電界
効果形トランジスタ構造を持つ。該IS FETは溶
液に浸されて使用され、該溶液中のイオンが該IS
FETの表面に透起する界面電位によつて該IS
FET中を流れる電流の値が変化すると云う現象
を利用している。
該IS FETは、イオン選択性電極を用いたイオ
ンセンサに比べ、(1)トランジスタの集積化技術を
用いて製作されるので超微小なイオンセンサを容
易に大量生産できる、(2)イオン感応膜が完全な絶
縁膜でも使用できる、(3)出力インピーダンスが低
く高入力抵抗の増幅器が不要であるなどの利点を
有している。
ンセンサに比べ、(1)トランジスタの集積化技術を
用いて製作されるので超微小なイオンセンサを容
易に大量生産できる、(2)イオン感応膜が完全な絶
縁膜でも使用できる、(3)出力インピーダンスが低
く高入力抵抗の増幅器が不要であるなどの利点を
有している。
しかしながら、生体内のイオン濃度を測定する
ための超微小なIS FETを製作する場合、従来の
バルク状シリコンウエーハを用いる方法は製造工
程が複雑になるという欠点があつた。すなわち、
該生体内イオン濃度測定用IS FETは超微小な針
状構造（たとえば長さ６mm、幅0.5mm、厚さ0.15
mm）を持つが、該IS FETが生体内溶液と絶縁さ
れるためには該針状シリコンの全面を絶縁膜で覆
う必要があつた。このため従来構造では、該シリ
コンウエーハをエツチングして穴をあけ、針状構
造のシリコンを残した後、熱酸化などにより絶縁
膜を全面に形成しなければならなかつた。該バル
ク状シリコンウエーハはウエーハ強度の点から
150μm程度以上の厚さのものが用いられるが、該
ウエーハをエツチングにより針状構造に残すため
には、該ウエーハを両面マスク目合せし、両面か
ら長時間エツチングしなければならないという欠
点と共にデバイスとしての歩留りが悪いと云う欠
点があつた。
ための超微小なIS FETを製作する場合、従来の
バルク状シリコンウエーハを用いる方法は製造工
程が複雑になるという欠点があつた。すなわち、
該生体内イオン濃度測定用IS FETは超微小な針
状構造（たとえば長さ６mm、幅0.5mm、厚さ0.15
mm）を持つが、該IS FETが生体内溶液と絶縁さ
れるためには該針状シリコンの全面を絶縁膜で覆
う必要があつた。このため従来構造では、該シリ
コンウエーハをエツチングして穴をあけ、針状構
造のシリコンを残した後、熱酸化などにより絶縁
膜を全面に形成しなければならなかつた。該バル
ク状シリコンウエーハはウエーハ強度の点から
150μm程度以上の厚さのものが用いられるが、該
ウエーハをエツチングにより針状構造に残すため
には、該ウエーハを両面マスク目合せし、両面か
ら長時間エツチングしなければならないという欠
点と共にデバイスとしての歩留りが悪いと云う欠
点があつた。
本発明の目的はこのような従来の欠点を除去せ
しめて絶縁が完全で容易に製造できる新規な半導
体イオンセンサを提供することにある。
しめて絶縁が完全で容易に製造できる新規な半導
体イオンセンサを提供することにある。
本発明によれば細長い、平面形状をもつたサフ
アイア基板上の一端部に半導体シリコンからなる
能動領域と、該能動領域をはさんで該能動領域と
異なる導電性を有する高不純物濃度領域からなる
ソース領域とドレイン領域とが構成され、かつ前
記ソース領域およびドレイン領域がそれぞれ前記
サフアイア基板の他端まで延長され、前記ドレイ
ン領域の端部に金属からなるドレイン電極を備
え、前記延長されたソース領域に接し、かつ沿う
ように前記能動領域と同一導電性を有する高不純
物領域からなるアース領域が設けられその端部に
おいて前記ソース領域とアース領域とを短絡する
ように金属からなるソース電極を備えていると共
に、少なくとも前記能動領域はイオン感応膜で覆
われ前記ドレイン領域、ソース領域およびアース
領域は電気的絶縁膜で覆われていることを特徴と
する半導体イオンセンサが得られる。
アイア基板上の一端部に半導体シリコンからなる
能動領域と、該能動領域をはさんで該能動領域と
異なる導電性を有する高不純物濃度領域からなる
ソース領域とドレイン領域とが構成され、かつ前
記ソース領域およびドレイン領域がそれぞれ前記
サフアイア基板の他端まで延長され、前記ドレイ
ン領域の端部に金属からなるドレイン電極を備
え、前記延長されたソース領域に接し、かつ沿う
ように前記能動領域と同一導電性を有する高不純
物領域からなるアース領域が設けられその端部に
おいて前記ソース領域とアース領域とを短絡する
ように金属からなるソース電極を備えていると共
に、少なくとも前記能動領域はイオン感応膜で覆
われ前記ドレイン領域、ソース領域およびアース
領域は電気的絶縁膜で覆われていることを特徴と
する半導体イオンセンサが得られる。
以下本発明について実施例を示す図面を参照し
て説明する。
て説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すIS FETの平
面図で、細長いサフアイア基板上の一端にイオン
感応膜で覆われたセンサー部を構成する半導体シ
リコン領域が形成され、該半導体シリコン領域か
らドレイン領域、ソース領域およびアース領域が
サフアイア基板上の他端まで延長され、該サフア
イア基板上の他端において、ドレイン領域がドレ
イン電極で覆われ、ソース領域とアース領域が互
いにソース電極により短絡されている。第２図、
第３図、第４図、第５図は、それぞれ第１図の一
点鎖線ａ−a′，ｂ−b′，ｃ−c′，ｄ−d′における
断面図で、ｎチヤンネル形の場合、１は細長い平
面形状をもつたサフアイア基板、２はｐ形半導体
シリコン層、３は高不純物濃度ｎ形ソース領域、
４は高不純物濃度ｎ形ドレイン領域、５は高不純
物濃度ｐ形アース領域、６はソース電極、７はド
レイン電極、８は熱酸化膜、９はイオン感応膜で
ある。該シリコン層の厚さは、0.3μmないし2μm
である。
面図で、細長いサフアイア基板上の一端にイオン
感応膜で覆われたセンサー部を構成する半導体シ
リコン領域が形成され、該半導体シリコン領域か
らドレイン領域、ソース領域およびアース領域が
サフアイア基板上の他端まで延長され、該サフア
イア基板上の他端において、ドレイン領域がドレ
イン電極で覆われ、ソース領域とアース領域が互
いにソース電極により短絡されている。第２図、
第３図、第４図、第５図は、それぞれ第１図の一
点鎖線ａ−a′，ｂ−b′，ｃ−c′，ｄ−d′における
断面図で、ｎチヤンネル形の場合、１は細長い平
面形状をもつたサフアイア基板、２はｐ形半導体
シリコン層、３は高不純物濃度ｎ形ソース領域、
４は高不純物濃度ｎ形ドレイン領域、５は高不純
物濃度ｐ形アース領域、６はソース電極、７はド
レイン電極、８は熱酸化膜、９はイオン感応膜で
ある。該シリコン層の厚さは、0.3μmないし2μm
である。
この本発明によるIS FETは絶縁体であるサフ
アイア上に形成されているため基板シリコン層の
下面がウエーハ段階で既に絶縁されており、該シ
リコン層をエツチングして島状化し熱酸化して絶
縁膜を表面に形成することにより該シリコン層は
完全に絶縁分離される。
アイア上に形成されているため基板シリコン層の
下面がウエーハ段階で既に絶縁されており、該シ
リコン層をエツチングして島状化し熱酸化して絶
縁膜を表面に形成することにより該シリコン層は
完全に絶縁分離される。
また、本発明のサフアイア基板上のシリコン層
を用いたIS FETは、ドレイン領域、ソース領
域、アース領域が細長いサフアイア基板上の一端
の島状シリコン領域から他端の電極領域まで延長
されているため、センサー部分と離れた場所で該
アース領域とソース領域は金属からなるソース電
極で短絡される。またソース電極およびドレイン
電極はセンサー部から離れているため配線後、樹
脂などで覆うことにより容易に絶縁できる。
を用いたIS FETは、ドレイン領域、ソース領
域、アース領域が細長いサフアイア基板上の一端
の島状シリコン領域から他端の電極領域まで延長
されているため、センサー部分と離れた場所で該
アース領域とソース領域は金属からなるソース電
極で短絡される。またソース電極およびドレイン
電極はセンサー部から離れているため配線後、樹
脂などで覆うことにより容易に絶縁できる。
さらに、イオン感応膜の加工が耐エツチング性
により困難な場合にも、センサー部から離れた電
極領域に最初からイオン感応膜を設けないことに
より、金属電極のコンタクトを容易に実現でき
る。
により困難な場合にも、センサー部から離れた電
極領域に最初からイオン感応膜を設けないことに
より、金属電極のコンタクトを容易に実現でき
る。
本発明は、実施例に示したＮチヤネル形に限ら
れずｐチヤネル形も可能で、またIS FET中も流
れる電流量を調節するために基板シリコン層表面
に不純物をイオン注入によりドープし閾電圧も変
化させることも可能である。
れずｐチヤネル形も可能で、またIS FET中も流
れる電流量を調節するために基板シリコン層表面
に不純物をイオン注入によりドープし閾電圧も変
化させることも可能である。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２
図、第３図、第４図、第５図はそれぞれ第１図の
一点鎖線ａ−a′，ｂ−b′，ｃ−c′，ｄ−d′におけ
る断面図である。 図において、１……サフアイア基板、２……ｐ
形半導体シリコン層、３……高不純物濃度ｎ形ソ
ース領域、４……高不純物濃度ｎ形ドレイン領
域、５……高不純物濃度ｐ形アース領域、６……
ソース電極、７……ドレイン電極、８……絶縁
膜、９……イオン感応膜。
図、第３図、第４図、第５図はそれぞれ第１図の
一点鎖線ａ−a′，ｂ−b′，ｃ−c′，ｄ−d′におけ
る断面図である。 図において、１……サフアイア基板、２……ｐ
形半導体シリコン層、３……高不純物濃度ｎ形ソ
ース領域、４……高不純物濃度ｎ形ドレイン領
域、５……高不純物濃度ｐ形アース領域、６……
ソース電極、７……ドレイン電極、８……絶縁
膜、９……イオン感応膜。
Claims (1)
- １ 細長い平面形状をもつたサフアイア基板上の
一端部に半導体シリコンからなる能動領域と、該
能動領域をはさんで該能動領域と異なる導電性を
有する高不純物濃度領域からなるソース領域とド
レイン領域とが構成され、かつ前記ソース領域お
よびドレイン領域がそれぞれ前記サフアイア基板
の他端まで延長され、前記ドレイン領域の端部に
金属からなるドレイン電極を備え、前記延長され
たソース領域に接し、かつ沿うように前記能動領
域と同一導電性を有する高不純物領域からなるア
ース領域が設けられその端部において前記ソース
領域とアース領域とを短絡するように金属からな
るソース電極を備えていると共に、少なくとも前
記能動領域はイオン感応膜で覆われ前記ドレイン
領域、ソース領域およびアース領域は電気的絶縁
膜で覆われていることを特徴とする半導体イオン
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076959A JPS57191539A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Semiconductor ion sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076959A JPS57191539A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Semiconductor ion sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57191539A JPS57191539A (en) | 1982-11-25 |
| JPH027423B2 true JPH027423B2 (ja) | 1990-02-19 |
Family
ID=13620318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56076959A Granted JPS57191539A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Semiconductor ion sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57191539A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3311203A1 (de) * | 1983-03-26 | 1984-10-04 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Verfahren zum reproduzieren einer bezugsposition |
| JPS6082846A (ja) * | 1983-10-12 | 1985-05-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電界効果型半導体センサ |
| JPS6150262U (ja) * | 1984-09-05 | 1986-04-04 | ||
| JPH0345177Y2 (ja) * | 1984-09-05 | 1991-09-24 | ||
| JPS63165747A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非晶質半導体イオンセンサ |
| JP4669213B2 (ja) | 2003-08-29 | 2011-04-13 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 電界効果トランジスタ及び単一電子トランジスタ並びにそれを用いたセンサ |
-
1981
- 1981-05-21 JP JP56076959A patent/JPS57191539A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57191539A (en) | 1982-11-25 |
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