(57)【要約】      （修正有）【課題】ＩＳＦＥＴの特性値の調整を可能とする電気化学センサを提供する。【解決手段】電気化学センサ１００は、第１導電型の半導体層と、半導体層に設けられた第２導電型のソース領域と、半導体層に設けられた第２導電型のドレイン領域と、ソース領域とドレイン領域間の半導体層の上に設けられた第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上の電荷蓄積膜と、電荷蓄積膜上の第２の絶縁膜と、参照電極と、を有する電界効果トランジスタを備えるセンサ部１０と、センサ部１０の特性値の目標値を記憶するメモリ１８と、センサ部１０で測定された特性値と目標値を比較する比較回路１６と、比較回路１６の比較結果から電荷蓄積膜に電荷を注入する電圧条件を算出する計算回路２０と、計算回路２０で算出された電圧条件を、半導体層と参照電極との間に印加するよう制御する制御回路１２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体層と、前記半導体層に設けられた第２導電型のソース領域と、前記半導体層に設けられた第２導電型のドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域間の前記半導体層の上に設けられた第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上の電荷蓄積膜と、前記電荷蓄積膜上の第２の絶縁膜と、参照電極と、を有する電界効果トランジスタを備えるセンサ部と、
前記センサ部の特性値の目標値を記憶するメモリと、
前記センサ部で測定された特性値と前記目標値を比較する比較回路と、
前記比較回路の比較結果から前記電荷蓄積膜に電荷を注入する電圧条件を算出する計算回路と、
前記計算回路で算出された電圧条件を、前記半導体層と前記参照電極との間に印加するよう制御する制御回路と、
を備える電気化学センサ。
【請求項２】
前記電圧条件は、前記参照電極と前記第２の絶縁膜との間に、ｐＨ値が２以下又は１２以上の調整用電解液を保持した状態を基準に算出される請求項１記載の電気化学センサ。
【請求項３】
前記参照電極に印加する第１の昇圧電圧を生成する第１の昇圧回路を、更に備える請求項１又は請求項２記載の電気化学センサ。
【請求項４】
前記半導体層の電位をフローティングの状態と固定電位との間で切替る第１の切替回路を、更に備える請求項１乃至請求項３いずれか一項記載の電気化学センサ。
【請求項５】
前記電荷蓄積膜に電荷を注入する際の、前記半導体層と前記参照電極との間の電圧の向きを切替る第２の切替回路を、更に備える請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の電気化学センサ。
【請求項６】
前記電荷蓄積膜に電荷を注入する際に、前記半導体層と前記参照電極との間に印加する前記第１の昇圧電圧よりも高い第２の昇圧電圧を生成する第２の昇圧回路を、更に備える請求項３記載の電気化学センサ。
【請求項７】
ｐＨ値が２以下又は１２以上の調整用電解液を貯留する第１の貯留タンクと、
ｐＨ値が２より高く１２未満の測定用電解液を貯留する第２の貯留タンクと、を更に備え、
前記制御回路が、前記センサ部への前記調整用電解液と前記測定用電解液の導入及び排出を制御する請求項１乃至請求項６いずれか一項記載の電気化学センサ。
【請求項８】
第１導電型の半導体層と、
前記半導体層に設けられた第２導電型のソース領域と、
前記半導体層に設けられた第２導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ドレイン領域間の前記半導体層の上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の電荷蓄積膜と、
前記電荷蓄積膜上の第２の絶縁膜と、
参照電極と、
を有する電界効果トランジスタを備える電気化学センサを用いた測定方法であって、
前記半導体層がフローティングの状態で、前記電界効果トランジスタの第１の特性値を測定し、
前記参照電極と前記第２の絶縁膜との間に、ｐＨが２以下又は１２以上の調整用電解液を保持し、
前記半導体層と前記参照電極との間に電圧を印加して、前記電荷蓄積膜に電荷を注入し、
前記調整用電解液を除去し、
前記参照電極と前記第２の絶縁膜との間に測定用電解液を保持し、
前記測定用電解液に被測定試料を導入し、
前記半導体層がフローティングの状態で、前記電界効果トランジスタの第２の特性値を測定する測定方法。
【請求項９】
前記第１の特性値を測定した後、前記第１の特性値を目標値と比較し、比較の結果から前記電荷蓄積膜に電荷を注入する電圧条件を算出する請求項８記載の測定方法。
【請求項１０】
前記参照電極と前記半導体層間に、前記第１の特性値を測定する際よりも高い電圧を印加して、前記電荷蓄積膜に電荷を注入する請求項８又は請求項９記載の測定方法。
【請求項１１】
前記比較の結果から前記電荷蓄積膜に電荷を注入する際の前記半導体層と前記参照電極との間の電圧の向きを判断する請求項８乃至請求項１０いずれか一項記載の測定方法。
【請求項１２】
前記第１導電型がｐ型の場合、ｐＨ値が２以下の前記調整用電解液を用い、前記第１導電型がｎ型の場合、ｐＨ値が１２以上の前記調整用電解液を用いる請求項８乃至請求項１１いずれか一項記載の測定方法。
【請求項１３】
前記測定用電解液のｐＨ値が２より高く１２未満である請求項８乃至請求項１２いずれか一項記載の測定方法。
【請求項１４】
前記第１の特性値を測定する際に前記調整用電解液を用いる請求項８乃至請求項１３いずれか一項記載の測定方法。
【請求項１５】
前記第１の特性値を測定する際に前記測定用電解液と同じｐＨ値の電解液を用いる請求項８乃至請求項１３いずれか一項の測定方法。
【請求項１６】
前記第１の特性値が、前記ソース領域の電圧値である請求項８乃至請求項１５いずれか一項記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気化学センサ及びそれを用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ｐＨ値の測定、血液中の血糖値の測定等に用いられる電気化学センサとして、イオン感応性電界効果トランジスタ（Ｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，以下「ＩＳＦＥＴ」）を備えた電気化学センサがある。ＩＳＦＥＴは、いわゆるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のゲート金属膜をイオン感応性の膜に置き換えてサンプル溶液と直接接触させ、参照電極から溶液を介してゲート電位を与える構造とした半導体デバイスである。
【０００３】
ＩＳＦＥＴの閾値等の特性値は、例えば、ＩＳＦＥＴの製造ばらつきによりばらつく恐れがある。また、測定対象となるサンプル溶液毎に、測定レンジを確保するためにＩＳＦＥＴの閾値等の特性値の最適化が望まれる場合がある。このため、ＩＳＦＥＴの閾値等の特性値の調整が可能な電気化学センサが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１５１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ＩＳＦＥＴの特性値の調整を可能とする電気化学センサおよびそれを用いた測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の電気化学センサは、第１導電型の半導体層と、前記半導体層に設けられた第２導電型のソース領域と、前記半導体層に設けられた第２導電型のドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域間の前記半導体層の上に設けられた第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上の電荷蓄積膜と、前記電荷蓄積膜上の第２の絶縁膜と、参照電極と、を有する電界効果トランジスタを備えるセンサ部と、前記センサ部の特性値の目標値を記憶するメモリと、前記センサ部で測定された特性値と前記目標値を比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果から前記電荷蓄積膜に電荷を注入する電圧条件を算出する計算回路と、前記計算回路で算出された電圧条件を、前記半導体層と前記参照電極との間に印加するよう制御する制御回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の電気化学センサのブロック図。
【図２】第１の実施形態のＩＳＦＥＴの模式図。
【図３】第１の実施形態の測定方法のフローチャート。
【図４】第１の実施形態の電気化学センサの作用及び効果の説明図。
【図５】第２の実施形態の電気化学センサのブロック図。
【図６】第３の実施形態の電気化学センサのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
本実施形態の電気化学センサは、第１導電型の半導体層と、半導体層に設けられた第２導電型のソース領域と、半導体層に設けられた第２導電型のドレイン領域と、ソース領域とドレイン領域間の半導体層の上に設けられた第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上の電荷蓄積膜と、電荷蓄積膜上の第２の絶縁膜と、参照電極と、を有する電界効果トランジスタを備えるセンサ部と、センサ部の特性値の目標値を記憶するメモリと、センサ部で測定された特性値と目標値を比較する比較回路と、比較回路の比較結果から電荷蓄積膜に電荷を注入する電圧条件を算出する計算回路と、計算回路で算出された電圧条件を、半導体層と参照電極との間に印加するよう制御する制御回路と、を備える。
【０００９】
図１は、本実施形態の電気化学センサのブロック図である。本実施形態の電気化学センサ１００はｐＨセンサである。
【００１０】
本実施形態の電気化学センサ１００は、センサ部１０、制御回路１２、検出回路１４、比較回路１６、メモリ１８、計算回路２０、第１の昇圧回路２２、第１の切替回路２４、薬液搬送機構２６、第１の貯留タンク２８、第２の貯留タンク３０、第３の貯留タンク３２、廃液タンク３４を備える。
【００１１】
センサ部１０は、ＩＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を備える。センサ部１０に被測定試料（Ｔａｒｇｅｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）が導入され、例えば、ＩＳＦＥＴの電圧をモニタすることにより、被測定試料のｐＨ値を測定する。電気化学センサ１００は、図示しない被測定試料のセンサ部１０への供給機構を備えている。
【００１２】
図２は、本実施形態のＩＳＦＥＴの模式図である。ＩＳＦＥＴは、ｐ型の半導体層５０、半導体層５０に設けられたｎ型のソース領域５２と、半導体層５０に設けられたｎ型のドレイン領域５４と、半導体層５０上の第１の絶縁膜５６と、第１の絶縁膜５６上の電荷蓄積膜５８と、電荷蓄積膜５８上の第２の絶縁膜６０と、参照電極６２とを備える。本実施形態のＭＩＳＦＥＴは、ｎチャネル型トランジスタである。
【００１３】
ｐ型の半導体層５０は、例えば、単結晶シリコンである。ｎ型のソース領域５２、ｎ型のドレイン領域５４は、例えば、ｎ型不純物の拡散層である。第１の絶縁膜５６は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、あるいは、それらの積層膜である。電荷蓄積膜５８は、例えば、ドーピングされた多結晶シリコン膜である。また、第２の絶縁膜６０は、シリコン窒化膜、アルミニウム酸化膜、タンタル酸化膜等である。参照電極６２は、例えば、銀、塩化銀、白金等の金属である。
【００１４】
第２の絶縁膜６０と参照電極６２との間に、例えば、測定用電解液が保持される。被測定試料Ｔは、測定用電解液中に導入される。
【００１５】
ＩＳＦＥＴは、ソースフォロワー型の回路構成となっている。電解液を用いてキャリブレーションする場合や、被測定試料Ｔを測定する際は、半導体層５０をフローティングの状態にして測定する。例えば、Ｖｄｓを一定電圧に保ち、Ｉｄｓを一定とするようにＶｇｓを調整して、ソース電圧を出力端子Ｖｏｕｔでモニタする。
【００１６】
この場合、ソース電圧は、第２の絶縁膜６０と参照電極６２との間の電解液のｐＨ値に応じて変化する。このソース電圧は、第２の絶縁膜６０と参照電極６２との間の電解液のｐＨ値の指標となる。以下、この電圧値をｐＨ指示値と称する。以下、ＩＳＦＥＴの特性値が、このｐＨ指示値である場合を例に説明する。
【００１７】
半導体層５０の電位は、第１の切替え回路２４によって、フローティングと固定電位との間で切替られる。
【００１８】
本実施形態のＩＳＦＥＴは、電荷蓄積膜５８に電荷を注入することにより、ＩＳＦＥＴの閾値、ｐＨ指示値等の特性値を調整することが可能となっている。
【００１９】
検出回路１４は、例えば、センサ部１０のＩＳＦＥＴの出力端子Ｖｏｕｔから出力されるソース電圧を、ＩＳＦＥＥＴのｐＨ指示値として検出する。検出回路１４は、例えば、増幅回路を備える。
【００２０】
メモリ１８は、例えば、センサ部１０で測定されるｐＨ指示値（特性値）の目標値（Ｔａｒｇｅｔ  Ｖａｌｕｅ）を記憶する。メモリ１８は、例えば、不揮発性半導体メモリである。
【００２１】
比較回路１６は、例えば、センサ部１０で測定されるｐＨ指示値が、目標値に一致するか否かを比較する。また、例えば、両者が一致しない場合は、その差分を算出する。
【００２２】
計算回路２０は、比較結果からＩＳＦＥＴの電荷蓄積膜５８に電荷を注入する際の、電圧条件を算出する。電圧条件は、例えば、半導体層５０と参照電極６２との間に印加する電圧や、電圧の向き、或いは、電圧印加時間等である。電圧条件は、参照電極６２と第２の絶縁膜６０との間に、ｐＨ値が２以下又は１２以上の調整用電解液を保持した状態を基準に算出される。
【００２３】
第１の昇圧回路２２は、参照電極６２に印加する第１の昇圧電圧を生成する。
【００２４】
第１の切替回路２４は、半導体層５０の電位をフローティングの状態と固定電位との間で切替る。被測定試料Ｔの測定時には、半導体層５０をフローティグにし、電荷蓄積膜５８に、電荷を注入する際には、半導体層５０を固定電位、例えば、接地とする。
【００２５】
第１の貯留タンク２８は、例えば、ＩＳＦＥＴの特性調整用の調整用電解液を貯留する。調整用電解液のｐＨ値は２以下又は１２以上である。
【００２６】
また、第２の貯留タンク３０は、例えば、被測定試料Ｔを測定する際に用いられる測定用電解液を貯留する。測定用電解液ｐＨ値は、例えば、２より高く１２未満である。
【００２７】
第３の貯留タンク３２は、例えば、センサ部１０を洗浄するための洗浄液が貯留される。
【００２８】
廃液タンク３４は、センサ部１０から排出される薬液を貯留する。薬液搬送機構２６は、第１の貯留タンク２８、第２の貯留タンク３０、第３貯留タンク３２からセンサ部１０へ薬液を搬送する機能を備える。
【００２９】
制御回路１２は、例えば、計算回路２０で算出された電圧条件を、半導体層５０と参照電極６２との間に印加するよう第１の昇圧回路２２等を制御する。また、制御回路１２は、例えば、センサ部１０への調整用電解液と測定用電解液の導入及び排出を制御する。
【００３０】
次に、本実施形態の電気化学センサを用いた測定方法について説明する。本実施形態の測定方法は、第１導電型の半導体層と、半導体層に設けられた第２導電型のソース領域と、半導体層に設けられた第２導電型のドレイン領域と、ソース電極とドレイン電極間の半導体層の上に設けられた第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上の電荷蓄積膜と、電荷蓄積膜上の第２の絶縁膜と、参照電極と、を有する電界効果トランジスタを備える電気化学センサを用いた測定方法であって、半導体層がフローティング状態で、電界効果トランジスタの第１の特性値を測定し、参照電極と第２の絶縁膜との間に、ｐＨが２以下又は１２以上の調整用電解液を保持し、半導体層と参照電極との間に電圧を印加して、電荷蓄積膜に電荷を注入し、調整用電解液を除去し、参照電極と第２の絶縁膜との間に測定用電解液を保持し、測定用電解液に被測定試料を導入し、半導体層がフローティング状態で、電界効果トランジスタの第２の特性値を測定する。
【００３１】
以下、上述のように特性値がｐＨ指示値である場合を例に説明する。図３は、本実施形態の測定方法のフローチャートである。
【００３２】
まず、図２に示すＩＳＦＥＴの参照電極６２と第２の絶縁膜６０との間に、ｐＨ値が２以下、又は、１２以上の調整用電解液を保持する。調整用電解液は、薬液搬送機構２６により、第１の貯留タンク２８から、センサ部１０に搬送される。
【００３３】
次に、半導体層５０がフローティング状態で、ＩＳＦＥＴのｐＨ指示値（第１の特性値）を測定する。ｐＨ指示値は、検出回路１４で検出される。
【００３４】
次に、検出されたｐＨ指示値を、メモリ１８に記憶されたｐＨ指示値の目標値と一致するか否かを比較回路１６で比較する。
【００３５】
検出されたｐＨ指示値が目標値と一致した場合、調整用電解液をセンサ部１０から、廃液タンク３４に排出する。
【００３６】
次に、参照電極６２と第２の絶縁膜６０との間に測定用電解液を導入し保持する。測定用電解液は、ｐＨ値が２より高く１２未満である。この範囲にｐＨ値を設定することによりｐＨ値の測定感度が確保できる。ｐＨ値は３以上１０以下であることが望ましい。
【００３７】
次に、測定用電解液中に被測定試料を導入する。
【００３８】
次に、半導体層５０がフローティング状態で、ＩＳＦＥＴのｐＨ指示値（第２の特性値）を測定する。ｐＨ指示値は、検出回路１４で検出される。
【００３９】
ＩＳＦＥＴのｐＨ指示値（第２の特性値）を測定する際に、第１の昇圧回路２２から参照電極６２に参照電圧を印加する。参照電圧を１０Ｖ以下にすることにより、測定用電解液のｐＨ値が２より高く１２未満の範囲のいずれの値であったとしても、ｐＨ指示値を測定することが可能となる。
【００４０】
次に、測定用電解液をセンサ部１０から、廃液タンク３４に排出する。
【００４１】
仮に、検出されたｐＨ指示値（第１の特性値）が、メモリ１８に記憶されたｐＨ指示値の目標値と一致しなかった場合、計算回路２０は、比較結果からＩＳＦＥＴの電荷蓄積膜５８に電荷を注入する際の、電圧条件を算出する。
【００４２】
算出された電圧条件で、ＩＳＦＥＴの電荷蓄積膜５８に、電荷を注入する。参照電極６２と第２の絶縁膜６０との間に、算出された電圧条件を印加する。この際、半導体層５０の電位は、第１の切替回路２４により接地とされる。
【００４３】
ＩＳＦＥＴの電荷蓄積膜５８に、電荷を注入した後、半導体層５０を第１の切替回路２４によりフローティング状態にして、ｐＨ指示値を測定し、ｐＨ指示値の目標値と一致するか否かを比較回路１６で比較する。
【００４４】
ｐＨ指示値の目標値と測定されるｐＨ指示値が一致するまで、計算回路２０による電圧条件の算出と、ＩＳＦＥＴの電荷蓄積膜５８への電荷の注入を繰り返す。
【００４５】
次に、本実施形態の電気化学センサの作用及び効果について、説明する。
【００４６】
ＩＳＦＥＴの閾値等の特性値は、例えば、ＩＳＦＥＴの製造ばらつきによりばらつく恐れがある。また、測定対象となるサンプル溶液毎に、測定レンジを確保するためにＩＳＦＥＴの閾値等の特性値の最適化が望まれる場合がある。
【００４７】
本実施形態の電気化学センサ１００は、センサ部１０のＩＳＦＥＴが電荷蓄積膜５８を備える構成とすることで、ＩＳＦＥＴの特性値の調整が可能となっている。
【００４８】
例えば、参照電極５８と半導体層５０との間に正の電圧を印加する。これにより、第１の絶縁膜５６を流れるトンネル電流により、電子が半導体層５０から電荷蓄積膜５８に注入される。この電子の書き込みにより、ｎチャネル型のＩＳＦＥＴの閾値が上昇する。ｎチャネル型のＩＳＦＥＴの閾値の上昇は、例えば、ｐＨ指示値が上昇することに対応する。
【００４９】
電荷蓄積膜５８の電荷の注入条件を変えることにより、閾値やｐＨ指示値等のＩＳＦＥＴの特性値を、所望の目標値に設定することが可能である。
【００５０】
したがって、ＩＳＦＥＴの製造ばらつきによりばらつきを補正することが可能となる。また、測定対象となるサンプル溶液毎に、測定レンジを確保するためにＩＳＦＥＴの閾値等の特性値を最適化することも可能である。
【００５１】
図４は、本実施形態の電気化学センサの作用及び効果の説明図である。発明者らの検討の結果、電荷蓄積膜５８にトンネル電流で電荷を注入する際の、電解液のｐＨ値に厳しい制約があることが明らかになった。
【００５２】
図４は、電荷蓄積膜５８に電荷を注入する際の書き込み電流密度と、電解液のｐＨ値との関係を示す図である。図４から明らかなように、ｐＨ値が２以下、又は、１２以上の場合には、電流密度が大きくなるが、その間のｐＨ値では、電流密度が極めて小さくなり、電荷蓄積膜５８への電荷の注入が極めて困難であることがわかる。
【００５３】
これは、ｐＨ値が２より大きく、１２より小さい領域では、電解液中で電界が消費されることで、第１の絶縁膜５６に十分な電界が印加されなくなるためであると考えられる。
【００５４】
したがって、本実施形態では、電荷蓄積膜５８に電荷を注入する際の、調整用電解液として、ｐＨ値が２以下、又は、１２以上の電解液を用いる。
【００５５】
なお、ここでは、第１の特性値を測定する際に調整用電解液を用いる場合を例に説明したが、第１の特性値を測定する際に測定用電解液と同じｐＨ値の電解液を用いることも可能である。
【００５６】
また、ここでは、第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型、すなわち、ＩＳＦＥＴがｎチャネル型トランジスタである場合を例に説明したが、第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型、すなわち、ｐチャネル型トランジスタのＩＳＦＥＴを用いることも可能である。被測定試料に応じて適宜選択すればよい。
【００５７】
測定レンジを確保する観点から、ｎチャネル型トランジスタの場合は、ｐＨ値２以下の調整用電解液を用いることが望ましく、ｐチャネル型トランジスタの場合は、ｐＨ値が１２以上の調整用電解液を用いることが望ましい。
【００５８】
本実施形態によれば、ＩＳＦＥＴの特性値の調整を可能とする電気化学センサ及びそれを用いた測定方法が実現される。
【００５９】
（第２の実施の形態）
本実施形態の電気化学センサは、電荷蓄積膜に電荷を注入する際の、半導体層と参照電極との間の電圧の向きを切替る第２の切替回路と、電荷蓄積膜に電荷を注入する際に、半導体層と参照電極との間に印加する第１の昇圧電圧よりも高い第２の昇圧電圧を生成する第２の昇圧回路と、を更に備えること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００６０】
図５は、本実施形態の電気化学センサのブロック図である。本実施形態の電気化学センサ２００はｐＨセンサである。
【００６１】
本実施形態の電気化学センサ２００は、第２の切替回路３８と、第２の昇圧回路３６を備える。  
【００６２】
第２の切替回路３８は、電荷蓄積膜５８に電荷を注入する際の、半導体層５０と参照電極６２との間の電圧の向きを切替ることが可能とする。したがって、電荷蓄積膜５８に、電子を注入することも、正孔を注入することも可能となる、よって、広いレンジでＩＳＦＥＴの特性値を調整することが可能となる。なお、電圧の向きは、例えば、計算回路２０で判断する。
【００６３】
また、第２の昇圧回路３６は、第１の昇圧回路３８が生成する電圧（第１の昇圧電圧）よりも高い電圧（第２の昇圧電圧）を生成することが可能である。第２の昇圧回路３６で生成される電圧は、電荷蓄積膜５８へ電荷を注入する際に、参照電極６２と半導体層５０との間に印加される。したがって、電荷蓄積膜５８に電荷を注入する際の電圧を高くすることが出来、電荷を注入する時間を短縮できる。よって、高速でＩＳＦＥＴの特性値を変更することが可能となる。
【００６４】
（第３の実施の形態）
本実施形態の電気化学センサは、センサ部１０が複数のＩＳＦＥＴがアレイ状に配置されたセルアレイ構造である点で、第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００６５】
図６は、本実施形態の電気化学センサのブロック図である。本実施形態の電気化学センサ３００はｐＨセンサである。
【００６６】
本実施形態の電気化学センサ３００は、センサ部１０に複数のＩＳＦＥＴがアレイ状に配置されるセルアレイ構造を備える。電気化学センサ３００は、セルアレイから特定のＩＳＦＥＴを選択するためのソース選択部４０と、ドレイン選択部４２とを備える。ソース選択部４０と、ドレイン選択部４２は制御回路１２によって制御され、特定のＩＳＦＥＴの特性値の読み出し、特定のＩＳＦＥＴへの電荷の注入を行う。
【００６７】
本実施の形態の電気化学センサ３００によれば、多数の被測定試料を同時に測定することが可能となる。
【００６８】
第１乃至第３の実施形態では、電荷蓄積層５８上の膜が絶縁膜（第２の絶縁膜６０）である場合を例に説明したが、電荷蓄積層５８上の膜に、メディエータのような導電膜を用いることも可能である。
【００６９】
また、第１乃至第３の実施形態において、センサ部１０、制御回路１２、検出回路１４、比較回路１６、計算回路２０、第１の昇圧回路２２、第１の切替回路２４、第２の昇圧回路３６、第２の切替回路３８等の構成要素は、例えば、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現される。
【００７０】
また、第１乃至第３の実施形態では、ｐＨセンサを電気化学センサの一例として説明したが、本発明の電気化学センサは、ｐＨセンサに限られるものではない。例えば、血糖値センサ、酵素センサ、細胞センサ等、種々の電気化学センサに本発明を適用することが可能である。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１０      センサ部
１２      制御回路
１６      比較回路
１８      メモリ
２０      計算回路
２２      第１の昇圧回路
２４      第１の切替回路
２６      第１の貯留タンク
２８      第２の貯留タンク
３６      第２の昇圧回路
３８      第２の切替回路
５０      半導体層
５２      ソース領域
５４      ドレイン領域
５６      第１の絶縁膜
５８      電荷蓄積膜
６０      第２の絶縁膜
６２      参照電極
１００    電気化学センサ
２００    電気化学センサ
３００    電気化学センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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