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SEMICONDUCTOR SENSOR

Patent code P120008099
File No. 10162
Posted date Oct 29, 2012
Application number P2011-155178
Publication number P2013-019851A
Patent number P5737655
Date of filing Jul 13, 2011
Date of publication of application Jan 31, 2013
Date of registration May 1, 2015
Inventor
  • (In Japanese)中島 安理
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人広島大学
Title SEMICONDUCTOR SENSOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor sensor whose resolution is further improved.
SOLUTION: A gate insulation film is provided with a sensing area on which a detection object is adhered. In a channel area 6, a plurality of Coulomb islands 20 are connected in series between a source area 4 and a drain area 5 via wire regions. A drain current generates Coulomb vibration to a gate voltage in a room temperature, and a change of the drain current with respect to the change of the gate voltage is steep. Consequently, the change of the drain current caused by the change of an amount of adhesion of ions to be detected which are adhered to the sensing area can be made larger. If a plurality of Coulomb islands 20 are connected in series, operation in a room temperature is made easier, and a detection sensitivity for thin sensitivity can be improved.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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3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4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4のいずれか一項に記載の半導体センサ。
Industrial division
  • (In Japanese)試験、検査
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2011155178thum.jpg
State of application right Registered


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