JPH0350985B2 - - Google Patents
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- JPH0350985B2 JPH0350985B2 JP59016466A JP1646684A JPH0350985B2 JP H0350985 B2 JPH0350985 B2 JP H0350985B2 JP 59016466 A JP59016466 A JP 59016466A JP 1646684 A JP1646684 A JP 1646684A JP H0350985 B2 JPH0350985 B2 JP H0350985B2
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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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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は水溶液のPHを測定するISFETセンサ
（電界効果トランジスタ型イオンセンサ）に関す
る。
（電界効果トランジスタ型イオンセンサ）に関す
る。
〈従来技術〉
ISFETセンサはMOSFETのゲート金属電極に
代えてイオン感応膜を形成した構造をしており、
その動作原理もMOSFETのそれと近似してい
る。即ち、ISFETセンサを浸漬した水溶液中の
イオンによつてゲート表面の電位が変化し、これ
によつてゲート絶縁膜下の半導体の電導度が変化
しドレーン電流が変化する。従つて、このドレー
ン電流の変化から水溶液のイオン活量を測定でき
るのである。そしてこの場合、イオン感応膜とし
てSiO2，Si3N4，Al2O3等の特定のものを用いる
と水溶液中のPHを測定することができる。
代えてイオン感応膜を形成した構造をしており、
その動作原理もMOSFETのそれと近似してい
る。即ち、ISFETセンサを浸漬した水溶液中の
イオンによつてゲート表面の電位が変化し、これ
によつてゲート絶縁膜下の半導体の電導度が変化
しドレーン電流が変化する。従つて、このドレー
ン電流の変化から水溶液のイオン活量を測定でき
るのである。そしてこの場合、イオン感応膜とし
てSiO2，Si3N4，Al2O3等の特定のものを用いる
と水溶液中のPHを測定することができる。
ところで、上記ISFETセンサはゲート部の上
にイオン感応膜を形成しているため、室内の光が
ゲート部内に入射することによつて指示がドリフ
トしたり、水溶液に出し入れする際に指示がシフ
トしたりすることがある。このような指示のドリ
フトやシフトのために、測定の信頼性や精度が悪
く、実用化には今一歩であつた。
にイオン感応膜を形成しているため、室内の光が
ゲート部内に入射することによつて指示がドリフ
トしたり、水溶液に出し入れする際に指示がシフ
トしたりすることがある。このような指示のドリ
フトやシフトのために、測定の信頼性や精度が悪
く、実用化には今一歩であつた。
〈発明の目的及び構成〉
本発明は、このような欠点を解消して実用上の
支障のない新規構造のISFETセンサを提供する
ことを目的としている。
支障のない新規構造のISFETセンサを提供する
ことを目的としている。
而して、上記目的を達成するため第１の発明に
係るISFETセンサは、ゲート部からゲート領域
以外まで酸化イリジウム若しくは酸化ロジウムか
らなるイオン感応膜を延長して形成したことを要
旨とする。
係るISFETセンサは、ゲート部からゲート領域
以外まで酸化イリジウム若しくは酸化ロジウムか
らなるイオン感応膜を延長して形成したことを要
旨とする。
このようにイオン感応膜をゲート領域以外まで
延長して形成すれば、ゲート部の上にあるイオン
感応膜にパツシベーシヨン処理等を施すことによ
り、ゲート部が直接、光や温度等の影響を受けな
いように構成でき、指示ドリフトやシフト等の問
題が解消できるのである。そして、イオン感応膜
として酸化イリジウムや酸化ロジウムからなるも
のを用いれば、これらのものは良導電体であるた
め、ゲート領域から離れたところのイオン感応膜
を水溶液に浸漬することによつて生じた電位をゲ
ート部まで伝達することができ、良好な状態でPH
を測定することができる。更に、酸化イリジウム
や酸化ロジウムは良導電体であるところから、イ
オン感応膜を形成する基板の抵抗や基板との間の
絶縁性が問題とならないという特長がある。即
ち、例えば現行のSiO2，Si3N4等のイオン感応膜
を用いると、これらは絶縁体であるため、基板の
抵抗値が重要となり、あまり低いと用いることが
できない。また、同様に基板との間の絶縁性も問
題となる。しかるに、本発明のように酸化イリジ
ウム等の良導電体からなるイオン感応膜を用いれ
ば、そのような問題がなく、従つて、基板の選択
が容易となるし、絶縁性もあまり考慮する必要が
なくなる。
延長して形成すれば、ゲート部の上にあるイオン
感応膜にパツシベーシヨン処理等を施すことによ
り、ゲート部が直接、光や温度等の影響を受けな
いように構成でき、指示ドリフトやシフト等の問
題が解消できるのである。そして、イオン感応膜
として酸化イリジウムや酸化ロジウムからなるも
のを用いれば、これらのものは良導電体であるた
め、ゲート領域から離れたところのイオン感応膜
を水溶液に浸漬することによつて生じた電位をゲ
ート部まで伝達することができ、良好な状態でPH
を測定することができる。更に、酸化イリジウム
や酸化ロジウムは良導電体であるところから、イ
オン感応膜を形成する基板の抵抗や基板との間の
絶縁性が問題とならないという特長がある。即
ち、例えば現行のSiO2，Si3N4等のイオン感応膜
を用いると、これらは絶縁体であるため、基板の
抵抗値が重要となり、あまり低いと用いることが
できない。また、同様に基板との間の絶縁性も問
題となる。しかるに、本発明のように酸化イリジ
ウム等の良導電体からなるイオン感応膜を用いれ
ば、そのような問題がなく、従つて、基板の選択
が容易となるし、絶縁性もあまり考慮する必要が
なくなる。
又、絶縁体からなる現行のイオン感応膜では電
位の伝達という点から、ゲート領域以外まで延長
して形成することは出来ず、そのためゲート部か
ら導電性の電極を延長し、その端部にイオン感応
膜を形成するという手法によらざる得ないが、こ
れでは多数の作業工数を必要とするという難点が
ある。しかるに本発明によれば、酸化イリジウム
等のイオン感応膜を形成するだけの単工程で済
み、製造上も利点が多い。
位の伝達という点から、ゲート領域以外まで延長
して形成することは出来ず、そのためゲート部か
ら導電性の電極を延長し、その端部にイオン感応
膜を形成するという手法によらざる得ないが、こ
れでは多数の作業工数を必要とするという難点が
ある。しかるに本発明によれば、酸化イリジウム
等のイオン感応膜を形成するだけの単工程で済
み、製造上も利点が多い。
又、第２の発明に係るISFETセンサは、少な
くともゲート領域以外の範囲に酸化イリジウム若
しくは酸化ロジウムからなるイオン感応膜を形成
すると共に、このイオン感応膜とゲート部とを導
電性の電極を介在して接続したことを要旨とす
る。
くともゲート領域以外の範囲に酸化イリジウム若
しくは酸化ロジウムからなるイオン感応膜を形成
すると共に、このイオン感応膜とゲート部とを導
電性の電極を介在して接続したことを要旨とす
る。
前述した第１の発明は、酸化イリジウム若しく
は酸化ロジウムからなるイオン感応膜をゲート部
からゲート領域まで延長して形成しているが、ゲ
ート部上に直接イオン感応膜を形成する場合、形
成手法によつてはゲート部を損傷するおそれがあ
る。第２の発明は、ゲート部とイオン感応膜との
間に導電性電極を介在させることによつて、ゲー
ト部の損傷のおそれという欠点を無くしたもので
ある。第２の発明のその他の効果、利点は第１の
発明のそれと略々同じである。
は酸化ロジウムからなるイオン感応膜をゲート部
からゲート領域まで延長して形成しているが、ゲ
ート部上に直接イオン感応膜を形成する場合、形
成手法によつてはゲート部を損傷するおそれがあ
る。第２の発明は、ゲート部とイオン感応膜との
間に導電性電極を介在させることによつて、ゲー
ト部の損傷のおそれという欠点を無くしたもので
ある。第２の発明のその他の効果、利点は第１の
発明のそれと略々同じである。
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。
る。
実施例 １
第１図は第１の発明の実施例を示し、１はサフ
アイヤ基板で、その上にｐ或いはｎチヤネルの
MOSFET（但し、ゲート金属電極はまだ形成さ
れていない状態のもの。）が通常の酸化−Siアイ
ランド形成、ドレイン・ソース部への不純物拡散
等の標準工程により形成してある。２がドレイ
ン、３がソースで、両者の中にゲート部４が存し
ている。そして、MOSFETのゲート酸化膜
（SiO2，SiO2−Ta2O5，SiO2−Si2N4，SiO2−
SiN4−Ta2O5等）４ａの上からゲート領域以外
まで酸化イリジウムからなるイオン感応膜５を延
長して形成してある。このイオン感応膜５を形成
する方法としては、イリジウムの反応性スパツタ
による酸化、酸化イリジウムターゲツトのスパツ
タ、イリジウム電解メツキ後の酸化、電子ビーム
加熱による蒸着等によるものがある。また、イリ
ジウムアルコオキサイド等の有機イリジウム化合
物が合成されれば、MO−CVD方式によること
もできる。イオン感応膜５のうち、ゲート部上及
びその周辺に存する部分はパツシベーシヨン膜
（図外）で処理し、光や水等がゲート部に影響を
及ぼさないようにしてある。イオン感応膜５とし
ては、酸化イリジウムの他に酸化ロジウムも用い
ることができる。
アイヤ基板で、その上にｐ或いはｎチヤネルの
MOSFET（但し、ゲート金属電極はまだ形成さ
れていない状態のもの。）が通常の酸化−Siアイ
ランド形成、ドレイン・ソース部への不純物拡散
等の標準工程により形成してある。２がドレイ
ン、３がソースで、両者の中にゲート部４が存し
ている。そして、MOSFETのゲート酸化膜
（SiO2，SiO2−Ta2O5，SiO2−Si2N4，SiO2−
SiN4−Ta2O5等）４ａの上からゲート領域以外
まで酸化イリジウムからなるイオン感応膜５を延
長して形成してある。このイオン感応膜５を形成
する方法としては、イリジウムの反応性スパツタ
による酸化、酸化イリジウムターゲツトのスパツ
タ、イリジウム電解メツキ後の酸化、電子ビーム
加熱による蒸着等によるものがある。また、イリ
ジウムアルコオキサイド等の有機イリジウム化合
物が合成されれば、MO−CVD方式によること
もできる。イオン感応膜５のうち、ゲート部上及
びその周辺に存する部分はパツシベーシヨン膜
（図外）で処理し、光や水等がゲート部に影響を
及ぼさないようにしてある。イオン感応膜５とし
ては、酸化イリジウムの他に酸化ロジウムも用い
ることができる。
実施例 ２
第２図は、第２の発明に係る実施例を示す。こ
の実施例では、ゲート酸化膜４ａの上に導電性の
ある金属電極６を形成し、この金属電極６上から
ゲート領域以外の範囲にわたつて酸化イリジウム
若しくは酸化ロジウムのイオン感応膜５を形成し
ている。上述した第１の実施例ではイオン感応膜
５をゲート部上にスパツタさせるとゲート酸化膜
が損傷するおそれがあるので、この実施例ではそ
のような損傷を回避するために、ゲート酸化膜４
ａとイオン感応膜５とを、金属電極６を介在させ
ることによつて接続したものである。金属電極６
としては、イリジウム（Ij）、白金（Pt）、その他
Rh，Al，Ta，Nb，Cr，Ni等の金属若しくはそ
れらの金属を組合わせたものを使用できる。
の実施例では、ゲート酸化膜４ａの上に導電性の
ある金属電極６を形成し、この金属電極６上から
ゲート領域以外の範囲にわたつて酸化イリジウム
若しくは酸化ロジウムのイオン感応膜５を形成し
ている。上述した第１の実施例ではイオン感応膜
５をゲート部上にスパツタさせるとゲート酸化膜
が損傷するおそれがあるので、この実施例ではそ
のような損傷を回避するために、ゲート酸化膜４
ａとイオン感応膜５とを、金属電極６を介在させ
ることによつて接続したものである。金属電極６
としては、イリジウム（Ij）、白金（Pt）、その他
Rh，Al，Ta，Nb，Cr，Ni等の金属若しくはそ
れらの金属を組合わせたものを使用できる。
実施例 ３
この実施例は第２の実施例を変形したもので、
金属電極６をゲート領域以外まで延長し、その延
長端にイオン感応膜５を接続している。この実施
例によれば、イオン感応膜形成時にゲート酸化膜
の損傷するおそれが更に少なくなる。
金属電極６をゲート領域以外まで延長し、その延
長端にイオン感応膜５を接続している。この実施
例によれば、イオン感応膜形成時にゲート酸化膜
の損傷するおそれが更に少なくなる。
実施例 ４
この実施例は、第２、第３の実施例を改良した
もので、金属電極６をゲート領域以外に広く形成
し、その上にイオン感応膜５を形成している。こ
の実施例によれば、基板と酸化イリジウムとの熱
膨張の違いによる歪が防止でき、イオン感応薄膜
の密着性が向上するといつた利点を併せもつ。
もので、金属電極６をゲート領域以外に広く形成
し、その上にイオン感応膜５を形成している。こ
の実施例によれば、基板と酸化イリジウムとの熱
膨張の違いによる歪が防止でき、イオン感応薄膜
の密着性が向上するといつた利点を併せもつ。
実施例 ５
この実施例は、第２の実施例に係るISFETセ
ンサの同一基板上に、イリジウム及びその酸化物
の微細パターン７を形成し、その抵抗温度特性を
ISFETセンサ出力の温度補正に利用したもので
ある。この場合、パターン７はパツシベーシヨン
膜８で防水処理してある。９…はリード取出端子
である。尚、図示はしないが、一つの基板上に上
記いずれかの実施例中のISFETセンサを２つ並
列的に形成し、一方を防水処理して温度補正用と
して利用することもできる。
ンサの同一基板上に、イリジウム及びその酸化物
の微細パターン７を形成し、その抵抗温度特性を
ISFETセンサ出力の温度補正に利用したもので
ある。この場合、パターン７はパツシベーシヨン
膜８で防水処理してある。９…はリード取出端子
である。尚、図示はしないが、一つの基板上に上
記いずれかの実施例中のISFETセンサを２つ並
列的に形成し、一方を防水処理して温度補正用と
して利用することもできる。
〈発明の効果〉
本発明に係るISFETセンサは上記の如く構成
したため次のような効果がある。
したため次のような効果がある。
イオン感応膜がゲート部からゲート領域以外
まで延長して形成され、又は少なくともゲート
領域以外の範囲にわたつて形成されているた
め、ゲート部及びその周辺をパツシベーシヨン
処理等を施すことによつて、ゲート部や光や温
度、水等の影響を受けない構造とすることがで
き、室内の光によつて指示がドリフトしたり、
水溶液へ出し入れする際にシフトしたりするこ
とがない。
まで延長して形成され、又は少なくともゲート
領域以外の範囲にわたつて形成されているた
め、ゲート部及びその周辺をパツシベーシヨン
処理等を施すことによつて、ゲート部や光や温
度、水等の影響を受けない構造とすることがで
き、室内の光によつて指示がドリフトしたり、
水溶液へ出し入れする際にシフトしたりするこ
とがない。
イオン感応膜は酸化イリジウム若しくは酸化
ロジウムからなる良導電体であるため、電位を
伝導する作用も果す。従つて、イオン感応膜単
体をゲート部からゲート領域以外のところまで
延長して形成してもイオンセンサの動作に支障
を来すことがない。このため、同一性能のイオ
ンセンサを作る場合、本発明のものは製造工程
が少なく、製作容易となる。
ロジウムからなる良導電体であるため、電位を
伝導する作用も果す。従つて、イオン感応膜単
体をゲート部からゲート領域以外のところまで
延長して形成してもイオンセンサの動作に支障
を来すことがない。このため、同一性能のイオ
ンセンサを作る場合、本発明のものは製造工程
が少なく、製作容易となる。
イオン感応膜が良導電体であるため、それを
形成する基板の抵抗値や基板との絶縁性が問題
とならず、従つて基板の選択が容易となる。
形成する基板の抵抗値や基板との絶縁性が問題
とならず、従つて基板の選択が容易となる。
第２の発明のようにゲート部とイオン感応膜
との間を導電性電極を介在して接続すれば、イ
オン感応膜の形成に際してゲート部が損傷する
おそれがなく、製造が容易となるし、更に導電
性電極を第４の実施例で述べた如くゲート領域
以外に広く拡大し、その上にイオン感応膜を形
成すれば、イオン感応膜と基板との密着性が良
く、製造時のみならず使用時においても取扱い
に便利である。
との間を導電性電極を介在して接続すれば、イ
オン感応膜の形成に際してゲート部が損傷する
おそれがなく、製造が容易となるし、更に導電
性電極を第４の実施例で述べた如くゲート領域
以外に広く拡大し、その上にイオン感応膜を形
成すれば、イオン感応膜と基板との密着性が良
く、製造時のみならず使用時においても取扱い
に便利である。
図は本発明の実施例を示し、第１図イは第１の
発明の一実施例を示す平面図、第１図ロはその側
断面図、第２図イは第２の発明の一実施例を示す
平面図、第２図ロはその側断面図、第３図イ、第
４図イ及び第５図イは夫々第２の発明の他の実施
例を示す平面図、第３図ロ、第４図ロは夫々、第
３図イ，ロの側断面図、第５図ロは第５図イのＡ
−Ａ断面図である。 ４……ゲート、５……イオン感応膜、６……導
電性の電極。
発明の一実施例を示す平面図、第１図ロはその側
断面図、第２図イは第２の発明の一実施例を示す
平面図、第２図ロはその側断面図、第３図イ、第
４図イ及び第５図イは夫々第２の発明の他の実施
例を示す平面図、第３図ロ、第４図ロは夫々、第
３図イ，ロの側断面図、第５図ロは第５図イのＡ
−Ａ断面図である。 ４……ゲート、５……イオン感応膜、６……導
電性の電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ゲート部からゲート領域以外まで酸化イリジ
ウム若しくは酸化ロジウムからなるイオン感応膜
を延長して成形したことを特徴とするISFETセ
ンサ。 ２ 少なくともゲート領域以外の範囲に酸化イリ
ジウム若しくは酸化ロジウムからなるイオン感応
膜を形成すると共に、このイオン感応膜とゲート
部とを導電性の電極を介在して接続したことを特
徴とするISFETセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59016466A JPS60158348A (ja) | 1984-01-28 | 1984-01-28 | Ｉｓｆｅｔセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59016466A JPS60158348A (ja) | 1984-01-28 | 1984-01-28 | Ｉｓｆｅｔセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60158348A JPS60158348A (ja) | 1985-08-19 |
| JPH0350985B2 true JPH0350985B2 (ja) | 1991-08-05 |
Family
ID=11917028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59016466A Granted JPS60158348A (ja) | 1984-01-28 | 1984-01-28 | Ｉｓｆｅｔセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60158348A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62132160A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Terumo Corp | 分離ゲ−ト型ｉｓｆｅｔを用いたバイオセンサ− |
| JPS62185160A (ja) * | 1986-02-10 | 1987-08-13 | Terumo Corp | バイオセンサ− |
| JPH0713611B2 (ja) * | 1987-02-25 | 1995-02-15 | 帝人株式会社 | 免疫センサ及び免疫検出方法 |
-
1984
- 1984-01-28 JP JP59016466A patent/JPS60158348A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60158348A (ja) | 1985-08-19 |
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