JPS61218932A - イオン高感度電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
イオン高感度電界効果トランジスタ及びその製造方法Info
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- JPS61218932A JPS61218932A JP60061271A JP6127185A JPS61218932A JP S61218932 A JPS61218932 A JP S61218932A JP 60061271 A JP60061271 A JP 60061271A JP 6127185 A JP6127185 A JP 6127185A JP S61218932 A JPS61218932 A JP S61218932A
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- 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
- G01N27/4145—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors
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】
〔発明の技術分野〕
本発明はバイオセンサーとして用いるのに適したイオン
高感度電界効果トランジスタ（以下「ｌ５ＦＥＴＪとい
う）の構造及びその製造方法に関するものである。
高感度電界効果トランジスタ（以下「ｌ５ＦＥＴＪとい
う）の構造及びその製造方法に関するものである。
各種センサーの開発の一端として、酵素センサー、微生
物センサー、免疫センサーなどのバイオセンサーが種々
試みられている。これは特定の酵素などが特定の物質に
反応することを利用して物質の検出を行うものである。
物センサー、免疫センサーなどのバイオセンサーが種々
試みられている。これは特定の酵素などが特定の物質に
反応することを利用して物質の検出を行うものである。
このようなバイオセンサーをＭＯ８型電界効果トランジ
スタの構造を利用して形成するのが一般的である。これ
は、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に代えて酵素などを付着
させた膜などで形成するものである。酵素などの反応に
よって生じる電位の変化をソース・ドレイン間の信号の
変化として検出するものでおる。
スタの構造を利用して形成するのが一般的である。これ
は、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に代えて酵素などを付着
させた膜などで形成するものである。酵素などの反応に
よって生じる電位の変化をソース・ドレイン間の信号の
変化として検出するものでおる。
上記のようなｌ５ＦＥＴにおいてゲートの絶縁膜に酵素
などを付着させる方法としては、酵素を滴下したシ、感
光性樹脂と混ぜて塗付した後にマスク露光して部分的に
残すなどといったものがある。しかし、密着性が十分に
得られなかったシ。
などを付着させる方法としては、酵素を滴下したシ、感
光性樹脂と混ぜて塗付した後にマスク露光して部分的に
残すなどといったものがある。しかし、密着性が十分に
得られなかったシ。
感光性樹脂を固めるときの熱で酵素効果が低下するなど
の問題が生じていた。また、これを解決してゲート絶縁
膜と酵素固定化膜の密着性を上げるために、ｒ−アミノ
プロピルトリエトキシシラ／で表面を処理して（−ＮＨ
，）基を設け、この上に付着する有機嘆の中の−ＣＨ０
基と−ＣＨ＝Ｎ−の型を形成することも試みられている
が、密着性を十分に上げるまでには至っていない。
の問題が生じていた。また、これを解決してゲート絶縁
膜と酵素固定化膜の密着性を上げるために、ｒ−アミノ
プロピルトリエトキシシラ／で表面を処理して（−ＮＨ
，）基を設け、この上に付着する有機嘆の中の−ＣＨ０
基と−ＣＨ＝Ｎ−の型を形成することも試みられている
が、密着性を十分に上げるまでには至っていない。
本発明は、バイオセンサーとして用いる生化学物質の密
着性を改善したｌ５ＦＥＴを得ることを目的とする。
着性を改善したｌ５ＦＥＴを得ることを目的とする。
また、感度を向上させるとともに、寿命・安定性などを
向上させることを目的とする。更に、これらの目的を達
成するｌ５ＦＥＴの製造方法を提供することを目的とす
る。
向上させることを目的とする。更に、これらの目的を達
成するｌ５ＦＥＴの製造方法を提供することを目的とす
る。
本発明は、多孔質シリコン層を酵素などを付着させ固定
することによって上記の目的を達成するものである。
することによって上記の目的を達成するものである。
すなわち、ソース・ドレイ／間の基板表面に形成された
絶縁膜上に多孔質シリコン層を具え、この多孔質シリコ
ン層に酵素など生化学物質を付着させることによって、
シリコン原子と酵素などを結合させるようにし九もので
ある。
絶縁膜上に多孔質シリコン層を具え、この多孔質シリコ
ン層に酵素など生化学物質を付着させることによって、
シリコン原子と酵素などを結合させるようにし九もので
ある。
まえ、そのためＫ、ソース及びドレイン領域を形成した
基板のソース・ドレイン間の表面を絶縁膜で覆い、この
絶縁膜上に多結晶シリコン層を形成し、この多結晶シリ
コン層を陽極化成処理して多孔質シリコン層とすること
によってｌ５ＦＥＴを得るものである。
基板のソース・ドレイン間の表面を絶縁膜で覆い、この
絶縁膜上に多結晶シリコン層を形成し、この多結晶シリ
コン層を陽極化成処理して多孔質シリコン層とすること
によってｌ５ＦＥＴを得るものである。
、〔原 理〕
本発明の実施的について説明する前に、多孔質シリコ／
について説明しておく。
について説明しておく。
多孔質シリコンはシリコン結晶内に多数の小さな孔が形
成されたもので、フッ化水素溶液中で陽極化成処理する
ことによって得られる。陽極化成処理の条件によりて孔
径は制御できる。したがって、膜の表面積を大きくする
ことができる。
成されたもので、フッ化水素溶液中で陽極化成処理する
ことによって得られる。陽極化成処理の条件によりて孔
径は制御できる。したがって、膜の表面積を大きくする
ことができる。
また、多孔質シリコンは室温においても活性な嘆であシ
、酸素などと反応し易い性質を持っている。したがって
、シリコンを酵素などと結合させることが容易であるの
で、接着の強度を上げることができる。
、酸素などと反応し易い性質を持っている。したがって
、シリコンを酵素などと結合させることが容易であるの
で、接着の強度を上げることができる。
更に、多孔質シリコン層は二酸化シリコンや窒化シリコ
ンと密着性が良好であるので、酵素などの生化学物質が
付着した膜のゲート部分への支持も確実となる。
ンと密着性が良好であるので、酵素などの生化学物質が
付着した膜のゲート部分への支持も確実となる。
以下１図面に従って１本発明の実施例について説明する
。第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図はその
正面断面図でおる。
。第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図はその
正面断面図でおる。
単結晶シリコン基板１００表面からソース１１゜ドレイ
ン１２の拡散領域が形成され、二つの拡散領域は櫛歯状
に配置されている。この櫛歯状の領域上に二酸化シリコ
ン嘆１３と窒化シリコン嘆１４が形成されてゲート絶縁
膜を形成している。ソース１１．ドレイン１２は多結晶
シリコン１５によって配線接続されている。ゲート酸化
模の窒化シリコ／模１４上には多孔質シリコン層１６が
形成されている。ＭＯＳＦＥＴにおけるゲート電極に相
当するものである。図ではこの部分の配線を省略しであ
る。
ン１２の拡散領域が形成され、二つの拡散領域は櫛歯状
に配置されている。この櫛歯状の領域上に二酸化シリコ
ン嘆１３と窒化シリコン嘆１４が形成されてゲート絶縁
膜を形成している。ソース１１．ドレイン１２は多結晶
シリコン１５によって配線接続されている。ゲート酸化
模の窒化シリコ／模１４上には多孔質シリコン層１６が
形成されている。ＭＯＳＦＥＴにおけるゲート電極に相
当するものである。図ではこの部分の配線を省略しであ
る。
多孔質シリコン層１６には酵素など生化学物質が付着し
ている。これらの生化学物質は特定の物質に反応すると
多孔質シリコン層１６の電位に変化を生じる。この電位
の変化がソース１１．ドレイン１２間の電流の変化とな
って検出されることによってセンサーの機能を有する。
ている。これらの生化学物質は特定の物質に反応すると
多孔質シリコン層１６の電位に変化を生じる。この電位
の変化がソース１１．ドレイン１２間の電流の変化とな
って検出されることによってセンサーの機能を有する。
次に１本発明によるＩ ５ＦＥＴの製造方法について説
明する。第３図は本発明によるｌ５ＦＥＴの製造方法の
実施列を示す正面断面図である。
明する。第３図は本発明によるｌ５ＦＥＴの製造方法の
実施列を示す正面断面図である。
単結晶シリコン基板１００表面にソース１１゜ドレイ／
１２の拡散領域を形成した後に、この基板表面に５００
０〜７０００Ａの比較的厚い二酸化シリコンの絶縁膜２
３を形成する（Ａ）。この二酸化シリコンの絶縁＠２３
は配線パターンをその上に形成するだめのものでおる。
１２の拡散領域を形成した後に、この基板表面に５００
０〜７０００Ａの比較的厚い二酸化シリコンの絶縁膜２
３を形成する（Ａ）。この二酸化シリコンの絶縁＠２３
は配線パターンをその上に形成するだめのものでおる。
次に、ゲートとなる部分、すなわちソース・ドレイン間
の二酸化シリコ／の絶縁層２６を除去し、。
の二酸化シリコ／の絶縁層２６を除去し、。
酸化によってこの部分の表面に１００〜５００Ａの比較
的薄い二酸化シリコンのゲート酸化＠１３を形成し、更
にその上に２００〜５００＾の窒化シリコン膜１４を形
成する（Ｂ）。この窒化シリコン１［１４は後の陽極化
成処理を行う際にゲート酸化嘆１３を保護するためのも
のである。この目的に適合する池の嘆を用いても良い（
例えば酸化イリジウムなど）。
的薄い二酸化シリコンのゲート酸化＠１３を形成し、更
にその上に２００〜５００＾の窒化シリコン膜１４を形
成する（Ｂ）。この窒化シリコン１［１４は後の陽極化
成処理を行う際にゲート酸化嘆１３を保護するためのも
のである。この目的に適合する池の嘆を用いても良い（
例えば酸化イリジウムなど）。
二酸化シリコンの絶縁層２３のうちソース１１゜の
ドレイン１２のコンタクト穴を部分を除去し１表面に多
結晶シリコン層２５を形成する（Ｃ）。こノ多結晶シリ
コン層２５はゲート電ｆｆ１（ＩＳＦＥＴの生化学物質
付着層’）ＩＩＣなるとともにソース１１゜ドレイン１
２の配線層としても用いられる。この多結晶シリコン層
２５の厚みは５〜１０Ｉｔｒｒ１とし。
結晶シリコン層２５を形成する（Ｃ）。こノ多結晶シリ
コン層２５はゲート電ｆｆ１（ＩＳＦＥＴの生化学物質
付着層’）ＩＩＣなるとともにソース１１゜ドレイン１
２の配線層としても用いられる。この多結晶シリコン層
２５の厚みは５〜１０Ｉｔｒｒ１とし。
Ｎ型の導電性としておくのが良い。
また、ここでゲート部分の多結晶シリコン層２５′にＰ
型の不純物を拡散して、この部分の導電型をＰ型に変え
ておくと、後の陽極化成処理が容易となる。
型の不純物を拡散して、この部分の導電型をＰ型に変え
ておくと、後の陽極化成処理が容易となる。
アルミニウムを全面に蒸着し、ゲート部分のＰ型の多結
晶シリコン層り５′上にレジスト模を形成した後陽極化
成処理を行う。アルミニウム２７はＰ型の多結晶シリコ
ン層２５′の端部にかかるようにして、Ｐ型の多結晶シ
リコン層２５′の表面をエツチングする。これによって
Ｐ型の多結晶シリコン層２５′が露出し、Ｆｌ！１０部
分は表面が酸化されたアルミニウムで覆われることにな
る。この状態でフッ化水素溶液中で陽極化成処理すると
。
晶シリコン層り５′上にレジスト模を形成した後陽極化
成処理を行う。アルミニウム２７はＰ型の多結晶シリコ
ン層２５′の端部にかかるようにして、Ｐ型の多結晶シ
リコン層２５′の表面をエツチングする。これによって
Ｐ型の多結晶シリコン層２５′が露出し、Ｆｌ！１０部
分は表面が酸化されたアルミニウムで覆われることにな
る。この状態でフッ化水素溶液中で陽極化成処理すると
。
アルミニウム２７が形成された部分はこれがマスクとな
シ、露出している多結晶シリコン層２５′のみが処理さ
れて多孔質シリコン層１６となる（Ｄ）。
シ、露出している多結晶シリコン層２５′のみが処理さ
れて多孔質シリコン層１６となる（Ｄ）。
最後に不要なアルミニウムと多結晶シリコ／層を除去し
てゲート酸化模上に多孔質シリコン層１６を具えたｌ５
ＦＥＴ用素子が得られる。
てゲート酸化模上に多孔質シリコン層１６を具えたｌ５
ＦＥＴ用素子が得られる。
１配のようにして得られた多孔質シリコン層に酵素など
を付着させる方法について説明する。フッ化水素溶液中
で陽極化成処理すると、多孔質シリコン膜の中にはＳ
ｉ −Ｈａｓ ｉ −０の結合が見られる。これは水溶
液中のＨ２ＯがＨとＯＨ基に分解して存在するためであ
る。Ｓ Ｌ −００酸素を除去するため真空乾燥させ水
分を除いた後に同じベルジャ内で水素の還元性雰囲気中
で熱する。更に同一ベルジャ内にＨＣ／、ガスを導入し
て多孔質シリコンを塩素で埋める。そして、この塩素塩
と酵素を室温で置換してシリコン原子と酵素を結合させ
る。
を付着させる方法について説明する。フッ化水素溶液中
で陽極化成処理すると、多孔質シリコン膜の中にはＳ
ｉ −Ｈａｓ ｉ −０の結合が見られる。これは水溶
液中のＨ２ＯがＨとＯＨ基に分解して存在するためであ
る。Ｓ Ｌ −００酸素を除去するため真空乾燥させ水
分を除いた後に同じベルジャ内で水素の還元性雰囲気中
で熱する。更に同一ベルジャ内にＨＣ／、ガスを導入し
て多孔質シリコンを塩素で埋める。そして、この塩素塩
と酵素を室温で置換してシリコン原子と酵素を結合させ
る。
本発明によれば、多孔質シリコンを用いるので。
酵素などの生化学物質の付着する表面積が大きくとれ、
感度を上げることができる。
感度を上げることができる。
また、多孔質シリコンを用いるので、室温で酵素などと
結合でき、接着強度、生化学物質の寿命。
結合でき、接着強度、生化学物質の寿命。
芝
安全性が改善される。その上、多種類の物質を隣接する
素子に個別に固定できるので、多機能のセンサーが容易
に得られる。
素子に個別に固定できるので、多機能のセンサーが容易
に得られる。
更に、シリコンの結晶から成る支持台に酵素などが支持
されることになるので１機械的な強度も向上する利点が
ある。
されることになるので１機械的な強度も向上する利点が
ある。
第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図は同じく
正面断面図、第３図は本発明によるｌ５ＦＥＴの製造方
法を示す正面断面図である。 １３．２３・・・・・・二酸化シリコン。 １４・・・・・・窒化シリコン。 １５．２５・・・・・・多結晶シリコン。
正面断面図、第３図は本発明によるｌ５ＦＥＴの製造方
法を示す正面断面図である。 １３．２３・・・・・・二酸化シリコン。 １４・・・・・・窒化シリコン。 １５．２５・・・・・・多結晶シリコン。
Claims (2)
- （１）ＭＯＳ型電界効果トランジスタのゲート電極の金
属膜に代えて生化学物質を付着させた膜を具えたイオン
高感度電界効果トランジスタにおいて、該生化学物質を
付着させる膜が多孔質シリコン層から成ることを特徴と
するイオン高感度電界効果トランジスタの製造方法。 - （２）ソース及びドレイン領域を形成した基板のソース
・ドレイン間の表面を絶縁膜で覆い、該絶縁膜上に多結
晶シリコン層を形成し、該多結晶シリコン層を陽極化成
処理して多孔質シリコン層とする特許請求の範囲第１項
記載のイオン高感度電界効果トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061271A JPS61218932A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | イオン高感度電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061271A JPS61218932A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | イオン高感度電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61218932A true JPS61218932A (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=13166383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60061271A Pending JPS61218932A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | イオン高感度電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61218932A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61280558A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-12-11 | Toko Inc | イオン高感度電界効果トランジスタの製造方法 |
| JPS63210655A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-09-01 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体イオンセンサ |
| JPS63235853A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体イオンセンサ |
| WO1997006101A1 (en) * | 1995-08-03 | 1997-02-20 | The Secretary Of State For Defence | Biomaterial |
| US5625209A (en) * | 1992-08-26 | 1997-04-29 | Texas Instruments Incorporated | Silicon based sensor apparatus |
| US5874047A (en) * | 1994-08-06 | 1999-02-23 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Chemical sensors, in particular silicon-based biosensors |
| US6280586B1 (en) * | 1995-04-04 | 2001-08-28 | Micronas Gmbh | Measuring device using biological cells or chemical biologically active substances contained in an analyte |
| KR100512394B1 (ko) * | 1995-08-03 | 2005-12-16 | 피에스아이메디카 리미티드 | 생체재료 |
| US7829362B2 (en) | 2003-08-11 | 2010-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Field-effect transistor, sensor using it, and production method thereof |
| CN104730111A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物传感器及其制备方法 |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP60061271A patent/JPS61218932A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61280558A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-12-11 | Toko Inc | イオン高感度電界効果トランジスタの製造方法 |
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| JPS63235853A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-30 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体イオンセンサ |
| US5625209A (en) * | 1992-08-26 | 1997-04-29 | Texas Instruments Incorporated | Silicon based sensor apparatus |
| DE4427921C2 (de) * | 1994-08-06 | 2002-09-26 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Chemische Sensoren, insbesondere Biosensoren, auf Siliciumbasis |
| US5874047A (en) * | 1994-08-06 | 1999-02-23 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Chemical sensors, in particular silicon-based biosensors |
| US6280586B1 (en) * | 1995-04-04 | 2001-08-28 | Micronas Gmbh | Measuring device using biological cells or chemical biologically active substances contained in an analyte |
| WO1997006101A1 (en) * | 1995-08-03 | 1997-02-20 | The Secretary Of State For Defence | Biomaterial |
| US6322895B1 (en) | 1995-08-03 | 2001-11-27 | Qinetiq Limited | Biomaterial |
| US6666214B2 (en) | 1995-08-03 | 2003-12-23 | Psimedica Limited | Biomaterial |
| KR100512394B1 (ko) * | 1995-08-03 | 2005-12-16 | 피에스아이메디카 리미티드 | 생체재료 |
| JP2008086775A (ja) * | 1995-08-03 | 2008-04-17 | Psimedica Ltd | 生体用材料 |
| US7829362B2 (en) | 2003-08-11 | 2010-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Field-effect transistor, sensor using it, and production method thereof |
| CN104730111A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 基于Si/SiGe/Si量子阱MOSFET的生物传感器及其制备方法 |
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