ソース・ドレイン間電圧:1.5V。溶液のpH:6.86。計測イオン:水素イオン。非計測イオン:水酸化物イオン。pHセンサのタイプ:ディプレッション型nチャネルタイプ。F)は約50mVであった。F)は約45mVであった。T)よりも大きい場合に、0.83mV/h程度のドリフトが確認できた。F)とを等しくすることにより、ドリフトが低減されることを確認した。実験例2では、図12に示す回路構成を有するpHセンサ300を用いた。pHセンサ300は、計測対象電極301と、計測対象電源302と、計測ISFET304と、電流計306と、を有する。計測対象電源302の一端は接地されている。計測対象電源302の他端は、スイッチ307を介して計測対象電極301に接続されている。計測ISFET304のソースは、スイッチ308を介して計測対象電極301と接続されている。計測ISFET304のソースは、スイッチ309を介して所定の電位313に接続されている。計測ISFET304のドレインは、スイッチ312を介して電流計306に接続されている。計測ISFET304のドレインは、スイッチ311を介してソースに接続されている。[0100]pHセンサ300は、スイッチ307、308、309、311、312の動作により、計測動作と、抑制動作とを、相互に切替可能である。図12の(a)部に示すように、pHセンサ300は、スイッチ307、309、312をONとし、スイッチ308、311をOFFとすることにより、計測動作を行う。図12の(b)部に示すように、pHセンサ300は、スイッチ307、309、312をOFFとし、スイッチ308、311をONとすることにより、抑制動作を行う。この接続構成では、計測対象電極301は、計測ISFET304と同電位となる。1分間の計測動作と、12時間の抑制動作とを含むサイクルを、複数回繰り返し、計測ISFET304の出力電圧を得た。上記以外の実験条件は以下のとおりである。ソース・ドレイン間電圧:抑制動作は0V、計測動作は1.5V。溶液のpH:6.86。計測イオン:水素イオン。非計測イオン:水酸化物イオン。pHセンサのタイプ:ディプレッション型nチャネルタイプ。[0102]図13のグラフG13aは、実験例2の結果を示す。グラフG13aによれば、ドリフトの度合いは、-0.1mV/hであった。抑制動作を導入することにより、ドリフトの程度を好適に低減できることがわかった。[0103][参考例2]実験例2との比較のため、参考例2の実験も行った。参考例2では、抑制動作に切り替えることなく、計測動作を継続した場合の出力を得た。その他の実験条件は、実験例2と同じである。[0104]図8のグラフG13bは、参考例2の結果を示す。参考例2によれば、時間の経過と共に明らかなドリフトが生じていることが確認できた。60時間から100時間の期間に注目すると、参考例2のドリフトは-0.63mV/hであった。[0105]本発明のpHセンサは、さらに、以下の変形例を採用してもよい。[0106]例えば、計測膜電極は、図4に示すストライプ型に限定されない。計測イオン感応膜7及び後述するイオン選択性膜61F、61G、65K、65Lの電位の制御には、変形例2~7の電極51A、51B、51C、51E、51F及び電極ユニット51Dを採用してもよい。[0107][変形例2]図14の(a)部に示すように、変形例2の電極51Aは、複数の電極リッジ52と、電極リッジ52を互いに電気的に接続するリッジ接続部53と、を有する。変形例2の電極51Aは、いわゆる櫛歯型の電極である。電極リッジ52の基端は、リッジ接続部53に連結されている。電極リッジ52は、リッジ接続部53から離間する方向に直線状に延びる。電極リッジ52は、ソース9からドレイン11に向かう方向に対して交差するように配置される。このような電極51Aは、同一の電極で計測イオン感応膜7等の電位を制御できる。電極51Aによれば、電流経路を感度良くpH変化をとらえることができる。[0108][変形例3]図14の(b)部に示すように、変形例3の電極51Bは、複数の電極リッジ52Bと、電極リッジ52Bを互いに電気的に接続するリッジ接続部53と、を有する。電極リッジ52Bの基端は、リッジ接続部53に連結されている。電極リッジ52Bは、リッジ接続部53から離間する方向に延びる。変形例3の電極51Bは、変形例2の電極51Aとは異なり、リッジ接続部53から離間する方向に全体に亘って直線状に延びていない。電極51Bは、リッジ接続部53から離間する方向に延びる部分と、リッジ接続部53から離間する方向と交差する方向に延びる部分と、を含む。これらの部分は、リッジ接続部53から離間する方向に沿って交互に配置されている。このような電極51Bは、不均一な状態の計測対象物に効率よく電圧を印可できる。[0109][変形例4]図15の(a)部に示すように、変形例4の電極51Cは、複数の電極リッジ52Cと、電極リッジ52Cを互いに電気的に接続するリッジ接続部53Cと、を有する。電極リッジ52Cは、ソース9からドレイン11に向かう方向に直線状に延びるように配置される。変形例4の電極51Cは、電極リッジ52Cの方向が変形例2の電極リッジ52の方向と異なっている。このような電極51Cは、電流の流入方向に対し一様な電界分布を形成できる。その結果、電極51Cは、シリコンと酸化膜との界面のノイズを低減できる。[0110][変形例5]図15の(b)部に示すように、変形例5の電極ユニット51Dは、一対の電極51a、51bを有する。電極51a、51bは、それぞれ電気的に絶縁されている。電極51a、51bには、それぞれ電源18が接続される。電極51aは、複数の電極リッジ52aと、電極リッジ52aを互いに電気的に接続するリッジ接続部53aと、を有する。同様に、電極51bは、複数の電極リッジ52bと、電極リッジ52bを互いに電気的に接続するリッジ接続部53bと、を有する。電極リッジ52a、52bは、ソース9からドレイン11に向かう方向に対して交差するように配置される。一方の電極51aの一対の電極リッジ52aの間に、他方の電極51bの1本の電極リッジ52bが配置される。ソース9からドレイン11に向かって、一方の電極51aの電極リッジ52aと、他方の電極51bの電極リッジ52bと、が交互に配置される。このような電極ユニット51Dは、異なる電圧を電極51aと電極51bに印可できる。その結果、電極ユニット51Dは、イオンの浸潤を抑制する動作とセンサの閾値電圧を制御する動作と、を別々に行うことができる。電極リッジ52a、52bが延びる方向は、図15の(a)部のように電流と同一の向きでも良い。[0111][変形例6]図16の(a)部に示すように、変形例6の電極51Eは、複数の電極リッジ52Eと、電極リッジ52Eを互いに電気的に接続する複数のリッジ連結部54Eと、を有する。電極リッジ52Eは、ソース9からドレイン11に向かう方向に対して交差するように配置される。リッジ連結部54Eは、ソース9からドレイン11に向かう方向に沿って配置される。電極リッジ52Eは、リッジ連結部54Eに対して直交する。その結果、電極51Eは、平面視して、格子状を呈する。電極リッジ52Eとリッジ連結部54Eとに囲まれた部分は、センシング用の穴として用いられる。このような電極51Eは、センシング用の穴を囲うように四方から電界を印可できる。その結果、電極51Eは、より効率よくイオンの浸潤を抑制するための電圧を印可できる。[0112][変形例7]図16の(b)部に示すように、変形例7の電極51Fは、複数の電極チップ55と、配線56と、を有する。複数の電極チップ55は、ソース9からドレイン11に向かう方向に沿って互いに離間する。同様に、複数の電極チップ55は、ソース9からドレイン11に向かう方向と交差する方向にも互いに離間する。複数の電極チップ55には、それぞれ配線56が電気的に接続されている。複数の電極チップ55は、この配線56を介して、電源18から電圧を受ける。このような電極51Fは、イオンの浸潤を抑制するための電界を広範囲に印可できる。電極51Fによれば、計測溶液の入れ替わりが容易になる。[0113]また、例えば、計測センサ部は、図1等に示す構造に限定されない。計測センサ部は、図17、図18及び図19に示す変形例8~13の計測ISFET2F、2G、2H、2K、2Lを採用してもよい。図17、図18及び図19は、計測ISFET2、2F、2G、2H、2K、2Lのみを図示する。図17、図18及び図19は、pHセンサ1、1F、1G、1H、1K、1Lを構成するその他の構成要素の図示を省略する。[0114]ここで、第1実施形態のpHセンサ1の構造について、図17の(a)部を参照しながら、再度簡単に説明する。pHセンサ1は、計測ISFET2と、電源部3(図1等参照)を有する。計測ISFET2は、基板4と、絶縁膜6と、計測イオン感応膜7と、保護膜8と、を有する。[0115]基板4の主面には、ゲート酸化膜である絶縁膜6が設けられている。この主面は、ソース9、ドレイン11及びチャネル13のそれぞれの主面を含む。2)により構成されている。絶縁膜6は、計測イオン感応膜7及び保護膜8に覆われている。[0116]計測イオン感応膜7は、例えば、水素イオンに感応する水素感応膜である。計測イオン感応膜7は、絶縁膜6を介してチャネル13の上に形成されている。計測イオン感応膜7の主面には、保護膜8が設けられていない。換言すると、計測イオン感応膜7は、保護膜8に設けられた開口8hから露出する。計測イオン感応膜7は、計測対象101に対して直接に接触する。[0117]電極17は、計測イオン感応膜7の内部に配置されている。詳細には、電極17は、計測イオン感応膜7に埋め込まれている。電極17の構成は、縞状を採用してもよいし、上述した変形例2~7に示す構成を採用してもよい。電極17の先端面は、計測イオン感応膜7に覆われている。電極17の先端面は、計測対象101に対して露出しない。[0118][変形例8]図17の(b)部に示すように変形例8のpHセンサ1Fは、計測ISFET2Fと、電源部3(図1等参照)を有する。変形例8のpHセンサ1Fは、変形例8のpHセンサ1の構成に加えて、さらにイオン選択性膜61F(イオン捕捉膜)を有する。[0119]イオン選択性膜61Fは、計測イオン感応膜7Eとは異なる原理によってイオンを捉える。計測イオン感応膜7Eは、上述したように、イオンが特異的に吸着する性質を利用して、イオンを捕捉する。イオン選択性膜61Fは、イオンを物理的な小さい孔(ボア)に捉える。具体的には、イオン選択性膜61Fは、物理的な小さい孔(ボア)を有する。この孔の直径は、検出対象であるイオンのイオン半径に対応する。孔の直径を所定の寸法とすることにより、所望のイオンを選択的に検出できる。nitrogen)、リン(P)イオンなどが挙げられる。[0120]イオン選択性膜61Fは、計測イオン感応膜7に設けられている。詳細には、イオン選択性膜61Fは、保護膜8の開口8hから露出した計測イオン感応膜7の主面に設けられている。基板4のチャネル13の上には、絶縁膜6、計測イオン感応膜7及びイオン選択性膜61Fが積層されている。[0121]変形例8のpHセンサ1Fは、イオン選択性膜61Fを有する点で変形例8のpHセンサ1と相違する。変形例8の構成によれば、図17の(a)部に示す計測ISFET2の製造工程を終えた素子に、イオン選択性膜61Fを追加することにより容易にセンサを形成できる。[0122]ところで、イオンを捕捉する構成として、特異な吸着を利用する計測イオン感応膜7を備える場合、及び、孔によりイオンを捉えるイオン選択性膜61Fを備える場合のいずれであっても、選択対象のイオンが有する極性に対して逆極性のイオンが膜に浸潤すると、ドリフトが生じることがある。ドリフトが生じると、検出電位にずれが生じる。変形例8のpHセンサ1Fは、電位を制御するための電極17を備えている。その結果、変形例8のpHセンサ1Fは、ドリフトの発生を抑制することができる。[0123][変形例9]図18の(a)部に示すように変形例9のpHセンサ1Gは、計測ISFET2Gと、電源部3(図1等参照)を有する。計測ISFET2Gは、基板4と、絶縁膜6と、保護膜8と、イオン選択性膜61Gと、を有する。変形例9のpHセンサ1Gは、計測イオン感応膜7を備えていない。従って、pHセンサ1Gは、イオン選択性膜61Gによって選択対象であるイオンを捕捉する。[0124]基板4の主面には、ゲート酸化膜である絶縁膜6が設けられている。絶縁膜6の主面には、保護膜8と、イオン選択性膜61Gと、が設けられている。イオン選択性膜61Gは、基板4のチャネル13の上に設けられている。このイオン選択性膜61Gの内部には、電極17Gが埋め込まれている。[0125]変形例9のpHセンサ1Gは、第1実施形態のpHセンサ1の計測イオン感応膜7をイオン選択性膜61Gに置き換えたものである点で、第1実施形態のpHセンサ1と相違する。変形例9の構成は、絶縁膜6に対して直接にイオン選択性膜61Gを設けている。その結果、変形例9の構成は、イオン選択性膜61Gに電極17Gの電界を強く与えることができる。[0126][変形例10]図18の(b)部に示すように変形例10のpHセンサ1Hは、計測ISFET2Hと、電源部3(図1等参照)を有する。計測ISFET2Hは、基板4と、絶縁膜6と、計測イオン感応膜7Hと、保護膜8と、を有する。計測ISFET2Hは、埋め込み膜62と、検出部63と、電極64と、を有する。[0127]基板4の主面には、ゲート酸化膜である絶縁膜6が設けられている。絶縁膜6の主面には、埋め込み膜62が設けられている。埋め込み膜62の主面には、保護膜8と、計測イオン感応膜7Hの一部と、が設けられている。保護膜8の主面には、計測イオン感応膜7Hの別の一部が設けられている。[0128]埋め込み膜62を設ける工程は、半導体素子の最上層部にイオンを検出するための検出膜を設けるための追加工程である。この工程は、多層配線を含む素子では特に有効である。埋め込み膜62には、検出部63と、電極64と、が埋め込まれている。埋め込み膜62は、計測イオン感応膜7Hとは異なる膜である。電極64は、計測イオン感応膜7Hには埋め込まれていない。電極64は、埋め込み膜62の主面側に設けられている。詳細には、埋め込み膜62は、保護膜8の開口8hから露出する計測主面62aを有する。電極64の上面は、計測主面62aから露出している。電極64の上面は、計測イオン感応膜7Hに接している。電極64の下面は、絶縁膜6まで達しない。[0129]埋め込み膜62において、電極64と絶縁膜6との間の領域には、検出部63が設けられている。検出部63は、イオンの変化に起因する計測イオン感応膜7Hの電位の変化を受けて、絶縁膜6にこの電位変化を伝える。検出部63は、拡張型のセンシング部である。検出部63は、基板4のチャネル13の上に設けられている。基板4のチャネル13の上には、絶縁膜6、検出部63、電極64及び計測イオン感応膜7Hが積層されている。[0130]検出部63は、第1の部分63aと、第2の部分63bと、連結部63cと、を有する。第1の部分63aは、絶縁膜6の主面に接する。第1の部分63aは、チャネル13を覆っている。第1の部分63aの中央付近には、連結部63cの基端が設けられている。連結部63cは、第1の部分63aから電極64に向けて延びる。連結部63cの先端には、第2の部分63bが設けられている。第2の部分63bは、第1の部分63aと同様に、チャネル13を覆っている。第2の部分63bと電極64との間には、埋め込み膜62の一部が存在する。第1の部分63aと第2の部分63bとの間にも、埋め込み膜62の一部が存在する。[0131]変形例10のpHセンサ1Hは、埋め込み膜62を有しており、当該埋め込み膜62には、電極64及び検出部63が埋め込まれている。このような構成によれば、検出部の段差が小さくなる。計測対象物の交換が容易になる。計測イオン感応膜7Hを製膜しやすくなる。[0132][変形例11]図19の(a)部に示すように変形例11のpHセンサ1Kは、計測ISFET2Kと、電源部3(図1等参照)を有する。変形例11のpHセンサ1Kは、変形例10のpHセンサ1Hの構成に加えて、さらにイオン選択性膜65Kを有する。[0133]イオン選択性膜65Kは、計測イオン感応膜7Hの主面に設けられている。計測イオン感応膜7Hは、埋め込み膜62の上に設けられた部分と、保護膜8の上に設けられた部分と、で高さが異なっている。計測イオン感応膜7Hの膜厚は一定であり、保護膜8の高さに対応する段差を含む。イオン選択性膜65Kは、段差を有しない。イオン選択性膜65Kの主面は、おおむね平坦である。イオン選択性膜65Kの膜厚は一定ではない。イオン選択性膜65Kにおいて埋め込み膜62の上に形成された領域の膜厚は、保護膜8の上に形成された領域の膜厚よりも大きい。[0134]変形例11のpHセンサ1Kは、変形例10のpHセンサ1Hの構成に加えて、さらに、イオン選択性膜65Kを有している。このような構成によれば、図18の(b)部に示す計測ISFET2Hを製造したのちに、検出対象とするイオンの種類を変更できる。[0135][変形例12]図19の(b)部に示すように変形例12のpHセンサ1Lは、計測ISFET2Lと、電源部3(図1等参照)を有する。変形例12のpHセンサ1Lは、変形例10のpHセンサ1Hにおいて計測イオン感応膜7Hをイオン選択性膜65Lに置き換えた構成を有する。[0136]イオン選択性膜65Lは、埋め込み膜62及び保護膜8の主面に設けられている。イオン選択性膜65Lは、埋め込み膜62及び保護膜8に接している。詳細には、イオン選択性膜65Lは、電極64に接している。イオン選択性膜65Lの主面は、段差を有しない。イオン選択性膜65Lの膜厚は一定ではない。イオン選択性膜65Lにおいて埋め込み膜62に接する領域の膜厚は、保護膜8に接する膜厚よりも大きい。[0137]変形例12のpHセンサ1Lは、変形例10のpHセンサ1Hの計測イオン感応膜7Hに代えて、イオン選択性膜65Lを有している。このような構成によれば、電極64に起因する電界を強くイオン選択性膜65Lに伝えることができる。[0138]1,1A,1B,1C,1D...pHセンサ(イオン濃度計測装置)、2...計測ISFET(イオン選択性電界効果型トランジスタ、計測センサ部)、3...電源部、4...基板、6...絶縁膜、7...計測イオン感応膜、7C...補正イオン感応膜、8...保護膜、8a...酸化シリコン膜、8b...窒化シリコン膜、9...ソース、11...ドレイン、12...基板電源、13...チャネル、14...計測対象電極、16...計測対象電源、17...計測膜電極、17a...電極リッジ、17C...補正膜電極、18...計測膜電源、18C...補正膜電源、19...電源制御部、30...データ処理部、101...計測対象、102...計測イオン、103...非計測イオン、200...ドレイン電流、S1...感応領域、S2...電極領域、R...抵抗成分。ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。同じキーワードでJ-STORE内を検索することが出来ます。