[go: up one dir, main page]

RU2015118418A - Интегральная схема с матрицей сенсорных транзисторов, сенсорное устройство и способ измерения - Google Patents

Интегральная схема с матрицей сенсорных транзисторов, сенсорное устройство и способ измерения Download PDF

Info

Publication number
RU2015118418A
RU2015118418A RU2015118418A RU2015118418A RU2015118418A RU 2015118418 A RU2015118418 A RU 2015118418A RU 2015118418 A RU2015118418 A RU 2015118418A RU 2015118418 A RU2015118418 A RU 2015118418A RU 2015118418 A RU2015118418 A RU 2015118418A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
integrated circuit
region
transistor
transistors
channel
Prior art date
Application number
RU2015118418A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2650087C2 (ru
Inventor
Йохан Хендрик КЛОТВИЙК
Марлен МЕСХЕР
ГРАФ Паскаль ДЕ
Боут МАРСЕЛИС
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2015118418A publication Critical patent/RU2015118418A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2650087C2 publication Critical patent/RU2650087C2/ru

Links

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
    • 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
    • G01N27/4148—Integrated circuits therefor, e.g. fabricated by CMOS processing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • 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
    • G01N27/4146—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS involving nanosized elements, e.g. nanotubes, nanowires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/117—Shapes of semiconductor bodies
    • H10D62/118—Nanostructure semiconductor bodies
    • H10D62/119—Nanowire, nanosheet or nanotube semiconductor bodies
    • H10D62/121—Nanowire, nanosheet or nanotube semiconductor bodies oriented parallel to substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
    • H10D62/213—Channel regions of field-effect devices
    • H10D62/221—Channel regions of field-effect devices of FETs
    • H10D62/235—Channel regions of field-effect devices of FETs of IGFETs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/83—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
    • 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
    • G01N27/4141—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for gases
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

1. Интегральная схема (100), содержащая:полупроводниковую подложку (110);изолирующий слой (120) поверх упомянутой подложки;первый транзистор (140а) на упомянутом изолирующем слое, содержащий открытую функционализированную область (146а) канала между областью (142а) истока и областью (144) стока, предназначенную для восприятия аналита в среде;второй транзистор (140b) на упомянутом изолирующем слое, содержащий открытую область (146b) канала между областью (142b) истока и упомянутой областью (144) стока, предназначенную для восприятия потенциала упомянутой среды, причем упомянутая область стока является общей для упомянутого первого транзистора и упомянутого второго транзистора; игенератор (150) напряжения смещения, проводящим образом связанный с полупроводниковой подложкой, для подачи напряжения смещения на упомянутые первый и второй транзисторы, при этом упомянутый генератор напряжения смещения является реагирующим на упомянутый второй транзистор.2. Интегральная схема (100) по п. 1, в которой упомянутая функционализированная область (146а) канала функционализирована связывающим слоем для связывания представляющего интерес аналита (148).3. Интегральная схема (100) по п. 1, в которой упомянутая функционализированная область (146а) канала функционализирована путем химической модификации упомянутой области канала.4. Интегральная схема (100) по п. 1, дополнительно содержащая матрицу транзисторов, содержащую множество упомянутых первых транзисторов (146а) и по меньшей мере один из упомянутых вторых транзисторов (146b).5. Интегральная схема (100) по п. 2, дополнительно содержащая матрицу транзисторов, содержащую множество упомянутых первых транзисторов (146а) и по меньшей мере один из упомянутых вторых

Claims (20)

1. Интегральная схема (100), содержащая:
полупроводниковую подложку (110);
изолирующий слой (120) поверх упомянутой подложки;
первый транзистор (140а) на упомянутом изолирующем слое, содержащий открытую функционализированную область (146а) канала между областью (142а) истока и областью (144) стока, предназначенную для восприятия аналита в среде;
второй транзистор (140b) на упомянутом изолирующем слое, содержащий открытую область (146b) канала между областью (142b) истока и упомянутой областью (144) стока, предназначенную для восприятия потенциала упомянутой среды, причем упомянутая область стока является общей для упомянутого первого транзистора и упомянутого второго транзистора; и
генератор (150) напряжения смещения, проводящим образом связанный с полупроводниковой подложкой, для подачи напряжения смещения на упомянутые первый и второй транзисторы, при этом упомянутый генератор напряжения смещения является реагирующим на упомянутый второй транзистор.
2. Интегральная схема (100) по п. 1, в которой упомянутая функционализированная область (146а) канала функционализирована связывающим слоем для связывания представляющего интерес аналита (148).
3. Интегральная схема (100) по п. 1, в которой упомянутая функционализированная область (146а) канала функционализирована путем химической модификации упомянутой области канала.
4. Интегральная схема (100) по п. 1, дополнительно содержащая матрицу транзисторов, содержащую множество упомянутых первых транзисторов (146а) и по меньшей мере один из упомянутых вторых транзисторов (146b).
5. Интегральная схема (100) по п. 2, дополнительно содержащая матрицу транзисторов, содержащую множество упомянутых первых транзисторов (146а) и по меньшей мере один из упомянутых вторых транзисторов (146b).
6. Интегральная схема (100) по п. 4, в которой каждый из упомянутых первых транзисторов (146а) функционализирован отдельно.
7. Интегральная схема (100) по п. 5, в которой каждый из упомянутых первых транзисторов (146а) функционализирован отдельно.
8. Интегральная схема (100) по любому из пп. 1-7, в которой каждая область (146а, 146b) канала содержит нанопроволоку или нанотрубку.
9. Интегральная схема (100) по п. 8, в которой нанопроволока содержит или состоит из кремниевой нанопроволоки.
10. Интегральная схема (100) по п. 8, в которой нанотрубка содержит или состоит из углеродной нанотрубки.
11. Интегральная схема (100) по любому из пп. 1-7, в которой каждая область (146а, 146b) канала покрыта оксидной пленкой (540).
12. Интегральная схема (100) по п. 8, в которой каждая область (146а, 146b) канала покрыта оксидной пленкой (540).
13. Интегральная схема (100) по п. 9, в которой каждая область (146а, 146b) канала покрыта оксидной пленкой (540).
14. Интегральная схема (100) по п. 10, в которой каждая область (146а, 146b) канала покрыта оксидной пленкой (540).
15. Сенсорное устройство, содержащее отделение для образца и интегральную схему (100) по любому из пп. 1-14, при этом первый транзистор (140а) и второй транзистор (140b) открыты для воздействия в упомянутом отделении для образца.
16. Сенсорное устройство по п. 15, в котором упомянутое отделение для образца содержит проточный канал.
17. Сенсорное устройство по п. 15 или 16, дополнительно содержащее процессор обработки сигналов, отдельно связанный с соответствующими первым и вторым транзисторами (140а, 140b).
18. Способ измерения представляющего интерес аналита в среде, содержащий:
обеспечение интегральной схемы (100) по любому из пп. 1-14;
подвергание упомянутого первого транзистора (140а) и упомянутого второго транзистора (140b) воздействию среды, потенциально включающей в себя упомянутый аналит;
восприятие потенциала среды с использованием второго транзистора (140b); и
регулирование напряжения смещения, подаваемого на подложку, в ответ на упомянутый воспринятый потенциал упомянутой среды.
19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий:
измерение тока сток-исток, протекающего через первый транзистор (140а), вслед за упомянутым этапом регулирования напряжения смещения; и
выведение присутствия упомянутого аналита из упомянутого измеренного тока сток-исток.
20. Способ по п. 19, в котором упомянутый этап измерения осуществляют в течение периода времени, когда потенциал упомянутой среды является постоянным.
RU2015118418A 2012-10-16 2013-10-11 Интегральная схема с матрицей сенсорных транзисторов, сенсорное устройство и способ измерения RU2650087C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261714400P 2012-10-16 2012-10-16
US61/714,400 2012-10-16
PCT/IB2013/059296 WO2014060916A1 (en) 2012-10-16 2013-10-11 Integrated circuit with sensing transistor array, sensing apparatus and measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015118418A true RU2015118418A (ru) 2016-12-10
RU2650087C2 RU2650087C2 (ru) 2018-04-06

Family

ID=49911749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015118418A RU2650087C2 (ru) 2012-10-16 2013-10-11 Интегральная схема с матрицей сенсорных транзисторов, сенсорное устройство и способ измерения

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10302590B2 (ru)
EP (1) EP2909616A1 (ru)
JP (1) JP6353454B2 (ru)
CN (1) CN104737008B (ru)
BR (1) BR112015008211B1 (ru)
RU (1) RU2650087C2 (ru)
WO (1) WO2014060916A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9797976B2 (en) * 2013-12-11 2017-10-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Biosensor calibration system and related method
US10067070B2 (en) * 2015-11-06 2018-09-04 Applied Materials, Inc. Particle monitoring device
WO2018056995A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device and particle detector
US10447202B2 (en) * 2017-02-08 2019-10-15 Texas Instruments Incorporated Apparatus for communication across a capacitively coupled channel
JP6740949B2 (ja) * 2017-03-31 2020-08-19 日立金属株式会社 ガスセンサ
US11531027B2 (en) * 2017-12-01 2022-12-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Low cost disposable medical sensor fabricated on glass, paper or plastics
FR3077926B1 (fr) * 2018-02-15 2023-04-14 St Microelectronics Crolles 2 Sas Dispositif de detection, en particulier incorpore dans un ph-metre, et procede de realisation correspondant.
EP3853604B1 (en) * 2018-09-21 2025-05-07 Teralytic Holdings Inc. Extensible, multimodal sensor fusion platform for remote, proximal soil sensing
CN114674897B (zh) * 2022-03-28 2023-06-06 深圳大学 一种用于检测单细胞外pH值的探针型有机电化学晶体管传感器及其制备方法、检测方法
EP4332562A1 (en) * 2022-09-02 2024-03-06 IQ Biozoom Sp. z o.o. A mesfet biosensor and a biosensing kit
CN118191066B (zh) * 2024-05-16 2024-10-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种双栅硅纳米线晶体管传感器及制作方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040136866A1 (en) 2002-06-27 2004-07-15 Nanosys, Inc. Planar nanowire based sensor elements, devices, systems and methods for using and making same
US20060263255A1 (en) * 2002-09-04 2006-11-23 Tzong-Ru Han Nanoelectronic sensor system and hydrogen-sensitive functionalization
RU2257567C1 (ru) * 2004-05-19 2005-07-27 Воронежский государственный технический университет Твердотельный интегральный датчик газов
US20060188934A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-24 Ying-Lan Chang System and method for implementing a high-sensitivity sensor with improved stability
TWI287041B (en) * 2005-04-27 2007-09-21 Jung-Tang Huang An ultra-rapid DNA sequencing method with nano-transistors array based devices
FR2886459B1 (fr) * 2005-05-31 2007-08-24 Thales Sa Reseau de transistors fet a nanotube ou nanofil semi-conducteur et dispositif electronique correspondant, pour la detection d'analytes
US8349604B2 (en) 2006-06-15 2013-01-08 University Of South Florida Nano-based device for detection of disease biomarkers and other target molecules
KR100799577B1 (ko) * 2006-08-31 2008-01-30 한국전자통신연구원 가스 및 생화학물질 감지용 센서 제조 방법과 그 센서를포함하는 집적회로 및 그 제조 방법
WO2008063901A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-29 Trustees Of Boston University Nanochannel-based sensor system for use in detecting chemical or biological species
IL189576A0 (en) * 2008-02-18 2008-12-29 Technion Res & Dev Foundation Chemically sensitive field effect transistors for explosive detection
WO2009124111A2 (en) * 2008-04-01 2009-10-08 Trustees Of Boston University Glucose sensor employing semiconductor nanoelectronic device
US9006738B2 (en) * 2008-08-25 2015-04-14 Nxp, B.V. Reducing capacitive charging in electronic devices
TWI383144B (zh) 2008-09-23 2013-01-21 Univ Nat Chiao Tung 感測元件、製造方法及其生物檢測系統
US20100219085A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Edwards Lifesciences Corporation Analyte Sensor Offset Normalization
WO2010120297A1 (en) 2009-04-15 2010-10-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P Nanowire sensor having a nanowire and electrically conductive film
KR101217576B1 (ko) 2009-09-22 2013-01-03 한국전자통신연구원 바이오 센서 및 그의 구동 방법
US8368123B2 (en) * 2009-12-23 2013-02-05 Nokia Corporation Apparatus for sensing an event

Also Published As

Publication number Publication date
BR112015008211B1 (pt) 2020-05-19
BR112015008211A2 (pt) 2017-07-04
JP2016502644A (ja) 2016-01-28
US20150276667A1 (en) 2015-10-01
US10302590B2 (en) 2019-05-28
EP2909616A1 (en) 2015-08-26
JP6353454B2 (ja) 2018-07-04
RU2650087C2 (ru) 2018-04-06
CN104737008B (zh) 2017-06-09
CN104737008A (zh) 2015-06-24
WO2014060916A1 (en) 2014-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2015118418A (ru) Интегральная схема с матрицей сенсорных транзисторов, сенсорное устройство и способ измерения
JP2016502644A5 (ru)
Chung et al. ISFET performance enhancement by using the improved circuit techniques
Sawada et al. Highly sensitive ion sensors using charge transfer technique
Milgrew et al. Matching the transconductance characteristics of CMOS ISFET arrays by removing trapped charge
CN106932456B (zh) 用于测试isfet阵列的方法和装置
Hizawa et al. Fabrication of a two-dimensional pH image sensor using a charge transfer technique
Milgrew et al. The fabrication of scalable multi-sensor arrays using standard CMOS technology [chemical sensors]
Lee et al. A highly responsive silicon nanowire/amplifier MOSFET hybrid biosensor
US8415177B2 (en) Two-transistor pixel array
KR101217576B1 (ko) 바이오 센서 및 그의 구동 방법
US20140234981A1 (en) Double gate ion sensitive field effect transistor
US11846604B2 (en) Ion sensing device
WO2010125717A1 (ja) 化学センサ
RU2015118350A (ru) Интегральная схема с нанопроводными датчиками на полевых транзисторах, изготовленных химическим методом, сенсорное устройство, способ измерения и способ изготовления
Panahi et al. Open-gate junction field effect transistor (OG-JFET) for life science applications: Design, implementation, and characterization
Sinha et al. Modeling and simulation of ISFET microsensor for different sensing films
Schwartz et al. DNA detection with top–down fabricated silicon nanowire transistor arrays in linear operation regime
Khanna et al. Design and development of a novel high-transconductance pH-ISFET (ion-sensitive field-effect transistor)-based glucose biosensor
RU2015118120A (ru) Интегральная схема с нанопроводниковыми датчиками, измерительное устройство, способ измерения и способ изготовления
Prodromakis et al. A novel design approach for developing chemical sensing platforms using inexpensive technologies
Miscourides et al. A linear programmable-gate ISFET array operating in velocity saturation
Abdullah et al. Chemical field-effect transistor with constant-voltage constant-current drain-source readout circuit
JP2007278760A (ja) 化学・物理現象検出装置
Huang et al. Development of a low-hysteresis and high-linearity extended gate field-effect transistor-based chloride ion-sensitive microsensor