TOP > 国内特許検索 > 半導体センサ

半導体センサ

国内特許コード P120008099
整理番号 10162
掲載日 2012年10月29日
出願番号 特願2011-155178
公開番号 特開2013-019851
登録番号 特許第5737655号
出願日 平成23年7月13日(2011.7.13)
公開日 平成25年1月31日(2013.1.31)
登録日 平成27年5月1日(2015.5.1)
発明者
  • 中島 安理
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 半導体センサ
発明の概要 【課題】分解能をより向上させることができる半導体センサを提供する。
【解決手段】ゲート絶縁膜には、検出対象が付着するセンシング領域が設けられている。チャネル領域6では、複数のクーロンアイランド20が、ワイヤ領域を介して、ソース領域4とドレイン領域5との間で直列に接続されている。ドレイン電流は、室温で、ゲート電圧に対してクーロン振動を起こすようになり、ゲート電圧の変化に対するドレイン電流の変化は急峻となる。これにより、センシング領域に付着する検出対象となるイオンの付着量の変化に対するドレイン電流の変化量を大きくすることができる。複数のクーロンアイランド20を直列に接続すれば、室温動作がより容易となるうえ、希薄感度に対する検出感度を向上することができる。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


集積回路等で広く用いられているMOSFET等のFET(電界効果トランジスタ)は、水溶液中のイオン濃度を検出する電荷センサに応用することができる。FETのゲート絶縁膜の表面又はチャネル領域に表面修飾をほどこしたものをセンシング領域として水溶液にさらすと、ゲート絶縁膜に水溶液中の検出対象となるイオンが付着する。このイオンの付着量により、ソースとドレインとの間のチャネル内を流れる電流の流れやすさが変わる。このため、ドレイン電流を計測すればイオン濃度を検出することができる。



電荷センサとして用いられるFETを、イオン感受性FETともいう(例えば、特許文献1乃至4参照)。イオン感受性FETは、ゲート絶縁膜の表面で、水溶液中に存在するイオンの濃度と型に応じて、自身の電気特性を変える。また、近年、イオン感受性FETに基づくバイオセンサやバイオチップが、DNA、タンパク質、及びウィルスの検出のために開発されている。



中でも、ナノワイヤチャネルを有するFETセンサは、検出対象のイオン又は生物分子に高い感度を有するセンサとして知られている(例えば、非特許文献1参照)。このFETセンサでは、チャネルが例えば80nm幅のワイヤ状のシリコンで形成されている。ゲート絶縁膜に水溶液中のイオンが付着すると、このナノワイヤチャネルに流れるドレイン電流が変化する。

産業上の利用分野


本発明は、ゲート絶縁膜のセンシング領域に検出対象を付着させ、その付着量に相当する検出値を検出する半導体センサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ソース領域と、
ドレイン領域と、
検出対象が付着するセンシング領域が設けられたゲート絶縁膜と、
クーロンアイランドが、トンネル障壁を介して、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間で接続されることにより前記ゲート絶縁膜下に形成されたチャネル領域と、
前記チャネル領域を介して前記ドレイン領域から流れるドレイン電流を計測する計測部と、
を備え
ゲート電圧が0である場合に、前記センシング領域に付着した前記検出対象によって生ずる電位差に応じて前記ドレイン電流が流れるように、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域が、同型にドープされている、
導体センサ。

【請求項2】
前記チャネル領域は、
複数のクーロンアイランドが、トンネル障壁を介して、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間で直列に接続されることにより形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体センサ。

【請求項3】
前記センシング領域に前記検出対象が含まれる水溶液を暴露するための流路チャネルが設けられている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体センサ。

【請求項4】
前記センシング領域には、
前記水溶液中の電荷イオンを付着させるイオン感応膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の半導体センサ。

【請求項5】
前記センシング領域には、
ターゲットDNAとハイブリダイズさせるためのプローブDNAが固定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の半導体センサ。

【請求項6】
前記センシング領域には、
所定の抗体又は抗原が固定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の半導体センサ。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2011155178thum.jpg
出願権利状態 登録


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close