JPH0474666B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化学的感応性半導体センサー、特に電
界効果型の半導体センサーに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to chemically sensitive semiconductor sensors, particularly field effect semiconductor sensors.
近年半導体の電界効果を利用した化学的感応性
センサーの研究が活発化している。これは半導体
と溶液の界面に生じる電界の変化に応じて半導体
の表面近くの電導度が変化することを利用したも
のでISFET(Ion Sensitive Field Ettect
Transistor)とよばれている。 In recent years, research on chemically sensitive sensors that utilize the electric field effect of semiconductors has become active. This utilizes the fact that the conductivity near the surface of the semiconductor changes in response to changes in the electric field generated at the interface between the semiconductor and the solution.
Transistor).
しかしながら従来より利用されているISFET
はシリコンの単結晶を素材として製造されてきた
が、シリコン単結晶は機械的にもろいという欠点
を有している。そのためISFETを実際の化学セ
ンサー構造体、例えばカテーテルに収納する場合
には、
(1)まずISFETにリード線をハンダ付けする。 However, the conventionally used ISFET
have been manufactured using single crystal silicon as a material, but single crystal silicon has the drawback of being mechanically brittle. Therefore, when installing an ISFET in an actual chemical sensor structure, such as a catheter, (1) First, solder the lead wire to the ISFET.
(2)ISFET−リード線をカテーテルに収納し、
感応部以外を電気的に絶縁する。(3)次いでリード
線の他端にコネクターを接続する。など、複雑で
自動化の難かしい工程が必要であつた。 (2) Store the ISFET-lead wire in the catheter,
Electrically insulate everything other than the sensing part. (3) Next, connect the connector to the other end of the lead wire. This required complex processes that were difficult to automate.
本発明の目的はこのような従来のセンサーの欠
点を解消し、自動化が可能で、かつセンサー構造
体への組立ての容易な半導体センサーを提供する
ことにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor sensor that overcomes the drawbacks of conventional sensors, is capable of automation, and is easy to assemble into a sensor structure.
本発明によれば細長い平面形状をもつた耐熱性
高分子フイルム上の一端部に、P型のアモルフア
スシリコンからなる基板領域と該基板領域をはさ
んだ一方の側にn型のドレイン領域と、該基板領
域をはさんだ他方の側に該基板領域と逆のドーピ
ング極性を有するソース領域と、P型のアース領
域を形成し、該ドレイン領域の端部にドレイン電
極を設け、該ソース領域とアース領域の端部に両
者を短絡するようにソース電極を設けるととも
に、少くとも該基板領域を化学的選択性感応膜で
被覆し、かつ該ドレイン領域、ソース領域、アー
ス領域およびその他のフイルム表面の一部もしく
は全部を電気絶縁膜で被覆したことを特徴とする
化学的感応性半導体センサーが得られる。 According to the present invention, at one end of a heat-resistant polymer film having an elongated planar shape, a substrate region made of P-type amorphous silicon, and an n-type drain region on one side sandwiching the substrate region; A source region having a doping polarity opposite to that of the substrate region and a P-type ground region are formed on the other side across the substrate region, a drain electrode is provided at an end of the drain region, and a source region and a ground region are formed. A source electrode is provided at the end of the region so as to short-circuit both, and at least the substrate region is coated with a chemically selective sensitive film, and the drain region, source region, ground region, and other parts of the film surface are covered with a chemically selective sensitive film. A chemically sensitive semiconductor sensor characterized in that part or all of the sensor is covered with an electrically insulating film can be obtained.
次に本発明の半導体センサーの一実施例を図面
にて説明する。第1図は本発明のISFETの平面
図であり、細長い耐熱性フイルム1上の一端に化
学的選択性感応膜で覆われたセンサー部を構成す
るアモルフアスシリコンからなる基板領域2が形
成され、該基板領域をはさんで一方の側にドレイ
ン領域3が、他方の側にソース領域4および該ソ
ース領域に接し、かつ沿うようにアース領域9が
フイルム1上に延長して設けられている。該ドレ
イン領域の他端はドレイン電極5で覆われソース
領域とアース領域は互いにソース電極6により短
絡されている。該ドレイン電極及びソース電極は
該フイルム上に形成され、かつ該フイルムの他端
まで延長されたリード線7,8とそれぞれ接続さ
れており、該リード線の他端にはワイヤー接続部
14が設けられている。第2図1〜4はそれぞれ
第1図のa−a,b−b,c−c,d−dにおけ
る断面である。第2図1はa−aの断面図であり
ISFETのゲート部の断面構造を示す。1は細長
い耐熱性高分子フイルム、2は基板部のP形アモ
ルフアスシリコン領域、3はn型ドレイン領域、
4はn型ソース領域、10,11はSiO2膜およ
びSi3N4膜からなる電気絶縁膜であり、基板表面
にSiO2膜またはSi3N4膜を有するこのISFETはPH
センサーとして使用することができる。基板領域
に被覆されたSiO2膜およびSi3N4膜からなる電気
絶縁膜の表面に種々の化学物質に感応する化学的
選択性感応膜12を被覆することができる。この
化学的選択性感応膜としては、特定の化学種との
反応によつて界面電位の変化を生じる膜で基板表
面のSi3N4膜上にさらに、SiOxNy,Al2O3,
Ta2O5、あるいはPH感応性のシリコーンゴム等の
PH感応膜、バリノマイシンを含有するポリ塩化ビ
ニル等のK+イオン感応膜、NASガラス等のNa+
イオン感応膜、ジデシルリン酸含有ポリ塩化ビニ
ル等のCa2+イオン感応膜、酵素固定化高分子等
の特定基質感応膜、免疫物質(例えば抗原、抗
体、ハプテン)を固定化した高分子から成る免疫
物質感応膜等を被覆することができる。第2図2
はb−bの断面構造であり、耐熱性高分子フイル
ム1上に形成されたドレインとソース領域3と4
及びソース領域に沿つて設けられたP形のアース
領域9とその表面に形成されたSiO2絶縁膜10
およびSi3N4絶縁膜11より成る。第2図3はボ
ンデイング部c−cの断面構造であり、耐熱性高
分子フイルム1上にリード線7と8が密着して形
成され、このリード線の上面にドレイン領域の端
部に設けられたドレイン電極5とアース領域9と
ソース領域4を短絡するソース電極6とが形成さ
れている。それらの表面はb−b断面と同様の
SiO2膜10とSi3N4膜11によつて覆われてい
る。こうすることによつて、ドレインおよびソー
スの端子とリード線をハンダ付けする必要がなく
なり、センサー構造体の製造工程が著しく簡略化
される。第2図4はリード線部d−dの断面構造
であり、耐熱性高分子フイルム1上にリード線部
7と8とが形成されている。 Next, an embodiment of the semiconductor sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the ISFET of the present invention, in which a substrate region 2 made of amorphous silicon constituting a sensor portion covered with a chemically selective sensitive film is formed at one end of an elongated heat-resistant film 1. A drain region 3 is provided on one side of the substrate region, and a source region 4 is provided on the other side, and a ground region 9 is provided extending on the film 1 so as to be in contact with and along the source region. The other end of the drain region is covered with a drain electrode 5, and the source region and the ground region are short-circuited to each other by the source electrode 6. The drain electrode and the source electrode are connected to lead wires 7 and 8 formed on the film and extended to the other end of the film, respectively, and a wire connection portion 14 is provided at the other end of the lead wire. It is being 2. FIGS. 1 to 4 are cross sections taken along lines aa, bb, cc, and dd in FIG. 1, respectively. Figure 2 1 is a cross-sectional view taken along line a-a.
The cross-sectional structure of the ISFET gate section is shown. 1 is an elongated heat-resistant polymer film, 2 is a P-type amorphous silicon region of the substrate portion, 3 is an n-type drain region,
4 is an n-type source region, 10 and 11 are electrical insulating films made of SiO 2 film and Si 3 N 4 film, and this ISFET with SiO 2 film or Si 3 N 4 film on the substrate surface is a PH
Can be used as a sensor. A chemically selective sensitive film 12 sensitive to various chemical substances can be coated on the surface of an electrically insulating film made of a SiO 2 film and a Si 3 N 4 film coated on a substrate region. This chemically selective sensitive film is a film that causes a change in interfacial potential by reaction with a specific chemical species, and is a film in which SiOxNy, Al 2 O 3 , SiOxNy, Al 2 O 3 ,
Ta 2 O 5 or PH-sensitive silicone rubber, etc.
PH-sensitive membrane, K + ion-sensitive membrane such as polyvinyl chloride containing valinomycin, Na + ion-sensitive membrane such as NAS glass, etc.
Immunization consisting of ion-sensitive membranes, Ca 2+ ion-sensitive membranes such as didecyl phosphate-containing polyvinyl chloride, specific substrate-sensitive membranes such as enzyme-immobilized polymers, and polymers immobilized with immune substances (e.g. antigens, antibodies, haptens). It is possible to coat a material-sensitive film or the like. Figure 2 2
is a cross-sectional structure taken along line bb, showing the drain and source regions 3 and 4 formed on the heat-resistant polymer film 1.
and a P-type grounding region 9 provided along the source region and a SiO 2 insulating film 10 formed on its surface.
and a Si 3 N 4 insulating film 11. FIG. 2 3 shows a cross-sectional structure of the bonding part c-c, in which lead wires 7 and 8 are formed in close contact with each other on the heat-resistant polymer film 1, and a wire is provided on the upper surface of the lead wire at the end of the drain region. A drain electrode 5, a source electrode 6 that short-circuits the ground region 9 and the source region 4 are formed. Their surfaces are similar to the bb section
It is covered with a SiO 2 film 10 and a Si 3 N 4 film 11. This eliminates the need to solder the drain and source terminals and lead wires, significantly simplifying the manufacturing process of the sensor structure. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the lead wire portion dd, in which lead wire portions 7 and 8 are formed on the heat-resistant polymer film 1.
上記ISFETは例えばドレイン領域、ソース領
域及びアース領域を細長いフイルム上の一端に設
けた基板領域から他端まで延長して設け、該フイ
ルムの他端にドレイン電極とソース電極を設けて
もよい。そして該電極にリード線を絶縁して、そ
の接続部を樹脂で覆うことにより配線することが
できる。 For example, the ISFET may have a drain region, a source region, and a ground region extending from a substrate region provided at one end of an elongated film to the other end, and a drain electrode and a source electrode may be provided at the other end of the film. Wiring can then be accomplished by insulating a lead wire to the electrode and covering the connection portion with resin.
本発明の半導体センサーに用いられる高分子フ
イルムは耐熱性のものであることが必要である。
後述のごとくアモルフアスシリコンの生成には
200ないし400℃の温度を必要とする。従つて高分
子フイルムとしては200ないし400℃で安定なもの
でなければならない。そのような高分子フイルム
としてはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエ
ステルイミド、ポリアミノビスマレイミド等のポ
リイミド系のものが用いられる。 The polymer film used in the semiconductor sensor of the present invention needs to be heat resistant.
As explained later, the production of amorphous silicon requires
Requires a temperature of 200 to 400°C. Therefore, the polymer film must be stable at 200 to 400°C. As such a polymer film, a polyimide film such as polyimide, polyamideimide, polyesterimide, polyamino bismaleimide, etc. is used.
次に第1図に示す半導体センサーの製造方法を
第3図1〜4にて説明する。まず第3図1に示す
ように細長い耐熱性高分子フイルム1の上に、例
えば実開昭57−105959号に開示された方法などに
よつてドレイン電極5及びソース電極6に接続さ
れるリード線7と8を形成する。リード線の材質
としては銅、アルミニウム、白金、金、銀、ニツ
ケル、モリブデン等の金属その他各種の合金を用
いることができる。次に第3図2に示すようにフ
イルム上にP型アモルフアスシリコン部13をパ
ターン形成する。このアモルフアスシリコンは通
常プラズマ反応によつて形成させる。プラズマ反
応としては誘導結合法、容量結合法いずれの方法
を用いてもかまわない。ガス雰囲気としてはモノ
シラン、水素、それに微量のジボランが用いら
れ、ガスの全圧としては0.01から10mmHg好まし
くは0.1から5mmHgが用いられる。このときの基
板温度(この場合は耐熱性高分子フイルムの温
度)としては200から350℃が望ましい。高周波の
周波数としては通常13.56メガヘルツが用いられ
る。アモルフアスシリコンの形成はアーク放電、
CVD、スパツタリング等他の方法を用いてもよ
い。かかるアモルフアスシリコンの製造法は例え
ば特開昭56−98819号公報、同56−100126号公報
などに記載されている。アモルフアスシリコン層
の厚みとしては0.1ないし3μmが好ましい。こう
して作られたアモルフアスシリコンは非晶性であ
り、シリコンと水素から構成される。この中の水
素の含有率は通常15原子%以下である。アモルフ
アスシリコン形成後、通常のフオトリソグラフイ
により所定のパターンにする。次に第3図3に示
すように、基板部2をフオトレジストでマスクし
てドレイン領域3とソース領域4を形成する領域
に、リンをイオン注入しこの領域をn型にし、さ
らに第3図4に示すようにアース領域9を形成す
る領域以外をマスクして、この領域にホウ素をイ
オン注入し、この領域をP型にした後、基板部以
外をフオトレジストでマスクし基板部にリンをイ
オン注入しスレシヨールド電圧を調節する。次に
フオトレジストを除去した後、このアモルフアス
シリコン層全体の上に絶縁層SiO2を形成する。
SiO2層はアモルフアスシリコンの低温酸化(酸
化温度450℃以下)によつても作成できるが、低
温CVD(SiH4+O2)やSiO2をターゲツトとした
スパツタリング、もしくはSiO2の電子線蒸着に
よつても作成することができる。いずれの場合も
基板温度は200ないし450℃が望ましい。SiO2絶
縁膜の厚みとしては200ないし3000Åが好ましい。
次いでSiO2層の上にさらにSi3N4絶縁膜層を作成
する。このSi3N4膜もプラズマCVDやSi3N4をタ
ーゲツトとしたスパツタリング、もしくはSi3N4
の電子線蒸着によつて作成することができる。こ
の場合も基板温度としては200ないし450℃が好ま
しい。またSi3N4絶縁膜の厚みも200ないし3000
Åが好ましい。このようにしてアモルフアスシリ
コン半導体部の表面をSiO2とSi3N4の絶縁膜によ
つて被覆することができる。このISFETはPHセ
ンサーとして使用できる。最後に基板部表面に
Si3N4以外のPH感応膜や他の化学感応膜を上記基
板部のSi3N4層に被覆する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor sensor shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIGS. 1 to 4. First, as shown in FIG. 3, lead wires are connected to the drain electrode 5 and the source electrode 6 by the method disclosed in Utility Model Application Publication No. 57-105959, for example, on the elongated heat-resistant polymer film 1. Form 7 and 8. As the material of the lead wire, metals such as copper, aluminum, platinum, gold, silver, nickel, molybdenum, and various other alloys can be used. Next, as shown in FIG. 3, a P-type amorphous silicon portion 13 is patterned on the film. This amorphous silicon is usually formed by a plasma reaction. As the plasma reaction, either an inductive coupling method or a capacitive coupling method may be used. Monosilane, hydrogen, and a trace amount of diborane are used as the gas atmosphere, and the total pressure of the gas is 0.01 to 10 mmHg, preferably 0.1 to 5 mmHg. At this time, the substrate temperature (in this case, the temperature of the heat-resistant polymer film) is preferably 200 to 350°C. A frequency of 13.56 MHz is usually used as the high frequency. Amorphous silicon is formed by arc discharge,
Other methods such as CVD and sputtering may also be used. Such a method for producing amorphous silicon is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-open Nos. 56-98819 and 56-100126. The thickness of the amorphous silicon layer is preferably 0.1 to 3 μm. The amorphous silicon produced in this way is non-crystalline and consists of silicon and hydrogen. The hydrogen content in this is usually 15 atomic % or less. After forming the amorphous silicon, a predetermined pattern is formed by ordinary photolithography. Next, as shown in FIG. 3, the substrate portion 2 is masked with a photoresist, and phosphorus is ion-implanted into the region where the drain region 3 and source region 4 are to be formed to make this region n-type. As shown in FIG. 4, the area other than the area where the ground area 9 will be formed is masked and boron ions are implanted into this area to make this area P-type. After that, the area other than the substrate area is masked with photoresist and phosphorus is implanted into the substrate area. Inject ions and adjust threshold voltage. Next, after removing the photoresist, an insulating layer SiO 2 is formed over the entire amorphous silicon layer.
The SiO 2 layer can also be created by low-temperature oxidation of amorphous silicon (oxidation temperature below 450°C), but it is also possible to create it by low-temperature CVD (SiH 4 + O 2 ), sputtering targeting SiO 2 , or electron beam evaporation of SiO 2 . It can be created even if it is twisted. In either case, the substrate temperature is preferably 200 to 450°C. The thickness of the SiO 2 insulating film is preferably 200 to 3000 Å.
Next, a Si 3 N 4 insulating film layer is further formed on the SiO 2 layer. This Si 3 N 4 film can also be produced by plasma CVD, sputtering targeting Si 3 N 4 , or Si 3 N 4 film.
It can be created by electron beam evaporation. In this case as well, the substrate temperature is preferably 200 to 450°C. Also, the thickness of the Si 3 N 4 insulating film is 200 to 3000 mm.
Å is preferred. In this way, the surface of the amorphous silicon semiconductor portion can be covered with the insulating film of SiO 2 and Si 3 N 4 . This ISFET can be used as a PH sensor. Finally, on the surface of the board
A PH sensitive film other than Si 3 N 4 or another chemically sensitive film is coated on the Si 3 N 4 layer of the substrate portion.
次に本発明のISFETの他の実施態様について
第4図にて説明する。第4図はISFETの平面図
であり細長い耐熱性フイルム1の上の一端に化学
的選択性感応膜12で覆われたセンサー部を構成
するアモルフアスシリコンからなる基板領域2が
形成され該基板領域の両側にのみドレイン領域
3、ソース領域4およびアース領域9が設けられ
ている。該ドレイン領域の上面にはドレイン電極
7が、ソース領域4とアース領域9の上面にはソ
ース電極8が設けられ、この電極は各々フイルム
の他端にまで延長されたリード線7,8と接続さ
れている。該リード線の他端にはワイヤー接続部
14が設けられている。第5図はそれぞれ第4図
のa−a及びb−bにおける断面構造を示す。第
5図1は半導体素子のゲート部(化学的感応部)
の断面構造であり、1は耐熱性高分子フイルム、
2は基板部のP型アモルフアスシリコン領域、3
と4それぞれn型のアモルフアスシリコンのドレ
インとソース領域、9はP型のアース領域、7′
と8′はそれぞれドレインとソース電極金属、1
0はSiO2膜、11はSi3N4膜、12は化学的選択
性感応膜である。上記アース領域9はソース電極
8′を形成する金属を用いることができる。 Next, another embodiment of the ISFET of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view of the ISFET, and a substrate region 2 made of amorphous silicon that constitutes a sensor section covered with a chemically selective sensitive film 12 is formed at one end on the elongated heat-resistant film 1. A drain region 3, a source region 4, and a ground region 9 are provided only on both sides. A drain electrode 7 is provided on the upper surface of the drain region, and a source electrode 8 is provided on the upper surfaces of the source region 4 and the ground region 9, and these electrodes are connected to lead wires 7 and 8 extending to the other end of the film, respectively. has been done. A wire connection portion 14 is provided at the other end of the lead wire. FIG. 5 shows cross-sectional structures taken along lines aa and bb in FIG. 4, respectively. Figure 5 1 shows the gate part (chemically sensitive part) of a semiconductor element.
1 is a heat-resistant polymer film,
2 is a P-type amorphous silicon region of the substrate portion, 3
and 4 are n-type amorphous silicon drain and source regions, 9 is a P-type ground region, and 7'
and 8' are the drain and source electrode metals, respectively, and 1
0 is a SiO 2 film, 11 is a Si 3 N 4 film, and 12 is a chemically selective sensitive film. The ground region 9 can be made of metal that forms the source electrode 8'.
第5図2は第4図のb−bの断面構造である。
この部分は電極リード部であり、耐熱高分子フイ
ルム1の上に形成されたドレイン電極7′とソー
ス電極8′に結接する電極リード部7と8、その
表面に形成されたSiO2絶縁膜10、更にその上
に形成されたSi3N4絶縁膜11で構成されてい
る。これら絶縁膜に覆われることによつてドレイ
ンとソース電極のリード部が完全に絶縁される。
本構造は第1図に示すISFETより、更に製造工
程が簡略化される。なおn+アモルフアスシリコ
ンからなるドレイン領域3とソース領域4を省
き、基板部のアモルフアスシリコン領域2の表面
に直接、ドレイン電極金属7′とソース電極金属
8′を被覆してもよい。この場合には製造工程は
一層簡略化される。 FIG. 52 is a cross-sectional structure taken along line bb in FIG. 4.
This part is an electrode lead part, and includes electrode lead parts 7 and 8 connected to the drain electrode 7' and source electrode 8' formed on the heat-resistant polymer film 1, and the SiO 2 insulating film 10 formed on the surface thereof. , and a Si 3 N 4 insulating film 11 formed thereon. By being covered with these insulating films, the lead portions of the drain and source electrodes are completely insulated.
The manufacturing process of this structure is further simplified than that of the ISFET shown in FIG. Note that the drain region 3 and source region 4 made of n + amorphous silicon may be omitted, and the drain electrode metal 7' and source electrode metal 8' may be directly coated on the surface of the amorphous silicon region 2 of the substrate portion. In this case, the manufacturing process is further simplified.
第5図に示すISFETの製造方法を第6図1〜
3に示す。 The manufacturing method of the ISFET shown in Figure 5 is shown in Figure 6.
Shown in 3.
まず第6図1に示す様に耐熱性高分子フイルム
1上にプラズマCVDでノンドープ又はジボラン
をドープしたアモルフアスシリコン(ジボランを
ドープした場合P型)2をパターン形成する。厚
みとしては0.1〜3μmが好ましい。次にホスフイ
ンをドープしたアモルフアスシリコンをアモルフ
アスシリコン2の上に形成し、第6図2に示すよ
うに通常のフオトリソグラフイーによりアース領
域9をマスクしてドレイン領域3とソース領域4
をパターン形成する。なおこのドレイン領域3と
ソース領域4は省略してもよい。次いでドレイン
電極金属7′とドレイン電極リード部7及びソー
ス電極金属8′及びアース領域とソース電極リー
ド部8を同時に蒸着、スパツタリン等通常の方法
で形成し、フオトリソグラフイーにより第6図3
のように所定のパターンにする。電極金属は第1
図のISFETの場合で述べた通りである。以降の
工程は第1図のISFETと同じである。 First, as shown in FIG. 6, amorphous silicon 2 which is undoped or doped with diborane (P type when doped with diborane) is formed on a heat-resistant polymer film 1 by plasma CVD. The thickness is preferably 0.1 to 3 μm. Next, amorphous silicon doped with phosphine is formed on the amorphous silicon 2, and as shown in FIG.
form a pattern. Note that the drain region 3 and source region 4 may be omitted. Next, the drain electrode metal 7', the drain electrode lead part 7, the source electrode metal 8', the ground region, and the source electrode lead part 8 are simultaneously formed by a conventional method such as vapor deposition or sputtering, and are then formed by photolithography as shown in FIG. 6.
Create a predetermined pattern like this. The electrode metal is the first
This is as described in the case of ISFET in the figure. The subsequent steps are the same as for the ISFET shown in Figure 1.
このようにして作製したセンサーは第7図に示
す回路に組んで測定液中の化学物質量を測定する
ことができる。この回路はソースフオロワー回路
であり、比較電極40は接地されている。センサ
ーのドレイン41には一定電圧VDが加えられ、
ドレイン41とソース42間には定電流回路43
により一定の電流が流れている。半導体センサー
44と比較電極45を測定液体、例えば血管内に
挿入されると、該センサーの基板領域に被覆され
た、例えばSi3N4膜は、測定液体中の水素イオン
と相互作用して半導体センサーの基板領域の界面
電位を変化させる。この界面電位の変化に伴つて
ソース電位Vsが変化する。したがつて出力端子
47と比較電極45間の電位を測定することによ
り測定液中の水素イオン濃度を測定することがで
きる。 The sensor thus produced can be assembled into the circuit shown in FIG. 7 to measure the amount of chemical substances in the measurement liquid. This circuit is a source follower circuit, and the comparison electrode 40 is grounded. A constant voltage V D is applied to the drain 41 of the sensor,
A constant current circuit 43 is connected between the drain 41 and the source 42.
A constant current is flowing. When the semiconductor sensor 44 and reference electrode 45 are inserted into a liquid to be measured, such as a blood vessel, the Si 3 N 4 film coated on the substrate area of the sensor interacts with hydrogen ions in the liquid to be measured, and the semiconductor Changing the interfacial potential of the substrate region of the sensor. As the interface potential changes, the source potential Vs changes. Therefore, by measuring the potential between the output terminal 47 and the comparison electrode 45, the hydrogen ion concentration in the measurement liquid can be measured.
第8図は同一の耐熱性高分子フイルム1上に複
数のセンサー20,21,22,23を形成した
マルチセンサーを示す。各センサーの基板領域の
表面にはそれぞれ異なる化学物質に選択的に感応
する膜24,25,26,27が被覆されてい
る。このように複数の基板領域を単一のフイルム
上に設けることによつて溶液中の異なる化学物質
量を一つの素子で独立で同時的に測定することが
できる。第9図は化学的感応性センサー30と溶
液中の化学的活量には応答せず電解液電位にのみ
応答する特性を有する比較電極31と導電性バイ
アス用の擬似基準電極32を単一の耐熱性高分子
フイルム1上に設けた複合センサーの例であり、
比較電極は例えば特開昭54−81897号に記載され
ているように基板領域にテトラフルオロエチレン
などの非多孔質の疎水性有機高分子膜を被覆した
センサーを用いることができる。また擬似基準電
極としては高分子フイルム上に蒸着した金属を用
いることができる。このような複合センサーは極
めて小型化できるため特に生体内に挿入して用い
るセンサーに用いることができる。 FIG. 8 shows a multi-sensor in which a plurality of sensors 20, 21, 22, 23 are formed on the same heat-resistant polymer film 1. The surface of the substrate region of each sensor is coated with films 24, 25, 26, 27 that are selectively sensitive to different chemical substances. By providing a plurality of substrate regions on a single film in this way, the amounts of different chemical substances in a solution can be measured independently and simultaneously with one device. FIG. 9 shows a chemically sensitive sensor 30, a comparison electrode 31 that does not respond to the chemical activity in the solution but responds only to the potential of the electrolyte, and a pseudo reference electrode 32 for conductivity bias in a single structure. This is an example of a composite sensor provided on a heat-resistant polymer film 1,
As the reference electrode, a sensor whose substrate region is coated with a non-porous hydrophobic organic polymer film such as tetrafluoroethylene can be used, as described in, for example, JP-A-54-81897. Furthermore, a metal deposited on a polymer film can be used as the pseudo reference electrode. Since such a composite sensor can be extremely miniaturized, it can be particularly used as a sensor inserted into a living body.
以上のように本発明の半導体センサーは耐熱性
高分子フイルム上に可撓性のアモルフアスシリコ
ンを形成したためセンサー構造体の作製が容易
で、かつ細い部位、例えば生体内に挿入して用い
る場合にはセンサーが可撓性を有しているため生
体内への挿入が容易で実用上極めて有用である。
さらにセンサーを大量に生産する場合には広い面
積の耐熱性高分子フイルム上に上述の方法で多数
のセンサーを配列して、最後に個々のセンサーに
切り離すことにより極めて安価にセンサーを製造
することができるなどの優れた効果を有してい
る。 As described above, since the semiconductor sensor of the present invention has flexible amorphous silicon formed on a heat-resistant polymer film, it is easy to fabricate a sensor structure, and it can be used by inserting it into a narrow site, for example, in a living body. Since the sensor is flexible, it can be easily inserted into a living body, making it extremely useful in practice.
Furthermore, when mass-producing sensors, it is possible to manufacture sensors at extremely low cost by arranging a large number of sensors on a large area heat-resistant polymer film using the method described above, and finally separating them into individual sensors. It has excellent effects such as:
第1図は本発明の半導体センサーの平面図であ
り、第2図はその断面図であり、第3図は第1図
に示すセンサーの製造方法を説明する各工程にお
ける平面図である。第4図は本発明の半導体セン
サーの他の実施態様を示す平面図であり、第5図
はその断面図であり、第6図は第4図に示すセン
サーの製造方法を説明する各工程における平面図
である。第7図は本発明のセンサーを使用する測
定回路図であり、第8図及び第9図は複合センサ
ーを示す断面図である。
FIG. 1 is a plan view of the semiconductor sensor of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view thereof, and FIG. 3 is a plan view of each step of the method for manufacturing the sensor shown in FIG. 1. FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the semiconductor sensor of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view thereof, and FIG. FIG. FIG. 7 is a measurement circuit diagram using the sensor of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views showing a composite sensor.
Claims (1)
ム上の端部に、P型のアモルフアスシリコンから
なる基板領域と、該基板領域をはさんだ一方の側
にn型のドレイン領域と、該基板領域をはさんだ
他の側にn型のソース領域およびP型のアース領
域を形成し、該ドレイン領域の端部にドレイン電
極をもうけ、該ソース領域とアース領域の端部に
両者を短絡するようにソース電極を設けるととも
に、少なくとも該基板領域を化学的選択性感応膜
で被覆し、かつ該ドレイン領域、ソース領域、ア
ース領域およびその他のフイルム表面の一部もし
くは全部を電気絶縁膜で被覆したことを特徴とす
る化学的感応性半導体センサー。 2 耐熱性高分子フイルム上の端部に複数の基板
領域が設けられ、複数の基板領域の表面に各々異
なる化学的選択性感応膜を被覆したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の化学的感応性半
導体センサー。 3 耐熱性高分子フイルムがポリイミド系フイル
ムである特許請求の範囲第1項記載の化学的感応
性半導体センサー。 4 電気絶縁膜が酸化シリコン及び窒化シリコン
から構成される二層構造の膜である特許請求の範
囲第1項記載の化学的感応性半導体センサー。[Claims] 1. A substrate region made of P-type amorphous silicon is provided at the end of a heat-resistant polymer film having an elongated planar shape, and an n-type drain is provided on one side of the substrate region. an n-type source region and a p-type ground region are formed on the other side of the substrate region, a drain electrode is provided at the end of the drain region, and a drain electrode is provided at the end of the source region and the ground region. A source electrode is provided to short-circuit both, and at least the substrate region is covered with a chemically selective sensitive film, and the drain region, the source region, the ground region, and part or all of the other film surfaces are electrically insulated. A chemically sensitive semiconductor sensor characterized by being coated with a film. 2. A plurality of substrate regions are provided at an end portion of a heat-resistant polymer film, and the surface of each of the plurality of substrate regions is coated with a different chemically selective sensitive film. chemically sensitive semiconductor sensors. 3. The chemically sensitive semiconductor sensor according to claim 1, wherein the heat-resistant polymer film is a polyimide film. 4. The chemically sensitive semiconductor sensor according to claim 1, wherein the electrical insulating film is a two-layered film composed of silicon oxide and silicon nitride.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010770A JPS59136649A (en) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | Chemical sensitive semiconductor sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010770A JPS59136649A (en) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | Chemical sensitive semiconductor sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59136649A JPS59136649A (en) | 1984-08-06 |
| JPH0474666B2 true JPH0474666B2 (en) | 1992-11-26 |
Family
ID=11759564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58010770A Granted JPS59136649A (en) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | Chemical sensitive semiconductor sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59136649A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0617892B2 (en) * | 1986-12-26 | 1994-03-09 | 鐘淵化学工業株式会社 | Amorphous semiconductor ion sensor |
| JPS63315940A (en) * | 1987-06-19 | 1988-12-23 | Res Dev Corp Of Japan | Ion sensing field effect transistor using amorphous silicon and its production |
-
1983
- 1983-01-25 JP JP58010770A patent/JPS59136649A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59136649A (en) | 1984-08-06 |
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