透明バイオセンサ
【課題】顕微鏡観察と同時に生体関連物質の信号情報を取得する場合に、その信号情報を正確に取得することができる、薄膜トランジスタ型の透明バイオセンサを提供する。
【解決手段】透明基材１と、透明基材１上に設けられたＴＦＴ素子部Ａ及び透明な生体関連物質感応部Ｂとを有し、ＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂの一方又は両方が有する酸化物半導体膜４に対する紫外線カット手段を、ＴＦＴ素子部Ａ上及び生体関連物質感応部Ｂ上の一方又は両方、又は、透明基材１、に付与して上記課題を解決した。このとき、紫外線カット手段が、紫外線カット層又は紫外線カット剤であり、好ましくは紫外線カット能を有するポリイミド層又はポリイミド材料である。
【解決手段】透明基材１と、透明基材１上に設けられたＴＦＴ素子部Ａ及び透明な生体関連物質感応部Ｂとを有し、ＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂの一方又は両方が有する酸化物半導体膜４に対する紫外線カット手段を、ＴＦＴ素子部Ａ上及び生体関連物質感応部Ｂ上の一方又は両方、又は、透明基材１、に付与して上記課題を解決した。このとき、紫外線カット手段が、紫外線カット層又は紫外線カット剤であり、好ましくは紫外線カット能を有するポリイミド層又はポリイミド材料である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明バイオセンサに関し、さらに詳しくは、顕微鏡観察と同時に生体関連物質の信号情報を取得する場合に、その信号情報を正確に取得することができる透明バイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物はμｍオーダーの細胞から構成されており、その細胞はタンパク質、脂質又は核酸等のｎｍオーダーの構造の集合体である。一方、半導体加工技術の微細加工もｎｍオーダーであり、生物の大きさと同程度である。こうした半導体加工技術で作製された素子を生物のナノ構造に対して適用することにより、例えば細胞の機能発現を制御したり、タンパク質や核酸等の生体分子情報を取得したりすることが可能になり、現在多方面で研究されている（非特許文献１）。
【０００３】
特に、疾患の診断、薬物代謝に関する個人差の検出、又は、食品若しくは環境モニタ等の目的で、ＤＮＡ、糖鎖又はタンパク質等の生体関連物質を検査する種々の方法が開発されており、生体分子（biomolecule）から電気的な信号情報を取得するバイオセンサの研究が進んでいる。最近では、電気的な信号の転換が速く、集積回路とＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）との接続が容易であるという観点から、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）を使用して生物学的な反応を検出するバイオセンサについて多くの研究がなされている。
【０００４】
ＦＥＴを用いたバイオセンサは、ＭＯＳＦＥＴからゲート電極を除き、絶縁膜上に感応膜を被着した構造を有しており、「ＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive FET）」と呼ばれている。そして、感応膜上に酸化還元酵素、各種タンパク質、ＤＮＡ、抗原又は抗体等を載置することによって、各種バイオセンサとして機能できるようになっている（特許文献１，２）。具体的には、バイオセンサに用いられるＦＥＴは、シリコン基板の表面にソース電極、ドレイン電極及びゲート絶縁膜を形成し、ソース電極とドレイン電極と間のゲート絶縁膜の表面に金属電極を有している。この金属電極の表面には、ＤＮＡプローブとアルカンチオールが載置されている。
【０００５】
ところで、近年、酸化物半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう。）の研究が活発に行われている。特許文献３では、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎからなる酸化物（「ＩＧＺＯ」と略す。）の多結晶膜を薄膜トランジスタの半導体膜に用いた例が提案され、非特許文献２と特許文献４では、ＩＧＺＯの非晶質膜を薄膜トランジスタの半導体膜に用いた例が提案されている。これらのＩＧＺＯを半導体膜に用いた薄膜トランジスタは、室温での低温成膜が可能であり、プラスチック基板等の非耐熱性基板に熱ダメージを与えることなく形成できるとされている。このＩＧＺＯ系の酸化物半導体は、可視光に対する透過率が高い透明材料であるとともに、ＩＴＯ等の従来公知の透明導電材料をゲート電極、ソース電極又はドレイン電極とした場合であっても良好な電気的な接触特性が得られることから、透明材料のみを用いた透明な薄膜トランジスタも検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】松元亮、宮原裕二、「バイオセンサの現状と今後の課題」、応用物理、第80巻、第3号、p.205-210(2011).
【非特許文献２】K.Nomura et.al., Nature, vol.432, p.488-492(2004)
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９６２２８号公報
【特許文献２】特開２００７−１０８１６０号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３９５７号公報
【特許文献４】特表２００５−０８８７２６号公報
【特許文献５】特開２０１１−００９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＦＥＴを用いたバイオセンサによって細胞又はＤＮＡ等の生体関連物質の状態を電気的な信号情報として検出する場合、得られた情報データは重要な評価要素となるが、その検出時の細胞又はＤＮＡの状態を顕微鏡観察することも重要な評価手段である。細胞等の顕微鏡観察は、透過光により高倍率で直接観察することが望ましい。感応膜上の生体関連物質から電気的な信号情報を取得するのと同時にその状態を顕微鏡観察するためには、生体関連物質をバイオセンサの下側から観察する倒立型顕微鏡が好ましく用いられる。そのため、上記した透明なＴＦＴでバイオセンサを構成することが好ましい。
【０００９】
酸化物半導体であるＩＧＺＯ系の酸化物半導体の使用は、ＴＦＴを有するバイオセンサ全体の透明化も実現可能であるが、その酸化物半導体自体が紫外線、特に波長が２００ｎｍ〜２８０ｎｍのＵＶ−Ｃに対して感応することが知られている（特許文献５）。しかしながら、そうした薄膜トランジスタを、電気的な信号情報を取得すると共に顕微鏡観察できる透明なバイオセンサに適用した場合、その透明バイオセンサに対し、顕微鏡観察時の照射光が上方から又は下方から照射される。そのため、その照射光に含まれる紫外線によって、酸化物半導体膜からの出力信号が変動又は低下するおそれがある。その結果、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報と、顕微鏡観察と同時に取得しない生体関連物質の信号情報とが異なるおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、顕微鏡観察と同時に生体関連物質の信号情報を取得する場合に、その信号情報を正確に取得することができる透明バイオセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明に係る透明バイオセンサは、透明基材と、該透明基材上に設けられた薄膜トランジスタ素子部及び透明な生体関連物質感応部とを有し、前記薄膜トランジスタ素子部及び前記生体関連物質感応部の一方又は両方が有する酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上及び前記生体関連物質感応部上の一方又は両方、又は、前記透明基材、に付与されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、薄膜トランジスタ素子部及び透明な生体関連物質感応部の一方又は両方が有する酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、（Ａ）薄膜トランジスタ素子部上及び生体関連物質感応部上の一方又は両方、又は、（Ｂ）透明基材、に付与されているので、透明バイオセンサの下方又は上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００１３】
（２）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記薄膜トランジスタ素子部上に付与された紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上に設けられた紫外線カット層、又は、紫外線カット剤を含む保護膜であるように構成する。
【００１４】
この発明によれば、透明バイオセンサの上方から照射される光に含まれる紫外線を、薄膜トランジスタ素子部上に設けられた紫外線カット層、又は、紫外線カット剤を含む保護膜によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００１５】
（３）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記生体関連物質感応部上に付与された紫外線カット手段が、前記生体関連物質感応部に設けられた隔壁形状の紫外線カット層であるように構成する。
【００１６】
この発明によれば、透明バイオセンサの上方から照射される光に含まれる紫外線を、生体関連物質感応部に設けられた隔壁形状の紫外線カット層によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００１７】
（４）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記透明基材に付与された紫外線カット手段が、前記透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤であるように構成する。
【００１８】
この発明によれば、透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、透明基材に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。特に、透明基材に紫外線カット剤を含有させた場合は、軽量且つフレキシブル性を持たせることができるので好ましい。
【００１９】
（５）本発明に係る透明バイオセンサは、透明基材と、該透明基材上に設けられた酸化物半導体膜と、該酸化物半導体膜の両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記酸化物半導体膜上に絶縁膜を介して設けられた生体関連物質感応部とを有し、前記酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記透明基材のいずれか一方の面に設けられた層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤であるように構成する。
【００２０】
この発明によれば、ＩＳＦＥＴ型の透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、透明基材に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００２１】
（６）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記紫外線カット手段が、紫外線カット能を有するポリイミド層、又は、紫外線カット能を有するポリイミド材料であることが好ましい。
【００２２】
（７）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記酸化物半導体膜が、ＩＧＺＯ系の酸化物半導体膜であることが好ましい。
【００２３】
ＩＧＺＯ系酸化物半導体材料からなる酸化物半導体膜は、生体関連物質を顕微鏡観察する際に照射される光に含まれる紫外線に感応し易い。この発明によれば、その酸化物半導体膜からの出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができるので、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る透明バイオセンサによれば、透明バイオセンサの下方又は上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る第１実施形態に含まれるＴＦＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態に含まれるＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態に含まれるＴＦＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態に含まれるＴＦＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態に含まれるＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態に含まれるＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る透明バイオセンサの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、その技術的思想を含む範囲内で以下の形態に限定されない。
【００２７】
本発明に係る透明バイオセンサ１０，２０，３０は、図１〜図６に示すように、透明基材１と、透明基材１上に設けられた薄膜トランジスタ素子部Ａ（以下「ＴＦＴ素子部Ａ」ともいう。）及び透明な生体関連物質感応部Ｂとを有する。そして、ＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂの一方又は両方が有する酸化物半導体膜４が紫外線によって特性が変化又は低下しないように、紫外線に対する紫外線カット手段を、（Ａ）ＴＦＴ素子部Ａ上及び生体関連物質感応部Ｂ上の一方又は両方、又は、（Ｂ）透明基材１、に付与することに構成上の特徴がある。
【００２８】
この透明バイオセンサ１０，２０，３０では、透明バイオセンサの下方又は上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができるので、酸化物半導体膜４が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜４による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができる。その結果、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００２９】
なお、本発明において、「上に」とは、そのものの上に直に設けられていることを意味し、直に設けられていない場合は「上方に」と言い分ける。また、「覆う」とは、そのものの上に直接設けられるとともに、そのものの周りにも設けられていることを意味する。また、「紫外線をカットする」とは、紫外線を吸収又は反射することをいう。
【００３０】
以下、透明バイオセンサの構成を詳しく説明する。
【００３１】
［第１実施形態の透明バイオセンサ］
図１及び図２に示す透明バイオセンサ１０は、ＴＦＴ素子部Ａ上に付与された紫外線カット手段が、ＴＦＴ素子部Ａ上に設けられた紫外線カット層９、又は紫外線カット剤を含む保護膜７であるように構成したものである。この第１実施形態の透明バイオセンサ１０は、透明バイオセンサ１０の上方から照射される光に含まれる紫外線の影響を極力排除したものであって、図１に示すボトムゲートＴＦＴ型の透明バイオセンサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、図２に示すＩＳＦＥＴ型の透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅとを含む。
【００３２】
図１に示すＴＦＴ型透明バイオセンサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、透明基材１と、透明基材１上に設けられたゲート電極２と、ゲート電極２上に隣接して設けられたＴＦＴ素子部Ａ及び透明な生体関連物質感応部Ｂとを有している。ＴＦＴ素子部Ａは、図１に示すように、ゲート電極２と、ゲート電極２上に設けられたゲート絶縁膜３と、ゲート絶縁膜３上に設けられた酸化物半導体膜４と、酸化物半導体膜４の両側にトップコンタクト状に設けられたソース電極５及びドレイン電極６と、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を覆う保護膜７とを有している。一方、生体関連物質感応部Ｂは、図１に示すように、ＴＦＴ素子部Ａのゲート電極２と共に形成された電極２’（以下、ゲート電極２と同じ。）と、その電極２’上に設けられた絶縁膜３’（以下、ゲート絶縁膜３と同じ。）と、その絶縁膜３’上に設けられた感応膜８とを有している。
【００３３】
図２に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅは、ＭＯＳＦＥＴ構造からゲート電極を除き、絶縁膜３’上に感応膜８を設けたＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive FET）構造である。そして、生体関連物質感応部Ｂの感応膜８上に、被検査流体に含まれる生体関連物質、例えば細胞、ＤＮＡ、糖鎖、タンパク質、酸化還元酵素、抗原又は抗体等を載置して、その生体関連物質からの信号情報を検出するバイオセンサである。
【００３４】
この透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅを構成する生体関連物質感応部Ｂは、図２に示すように、透明基材１と、透明基材１上に設けられた酸化物半導体膜４と、酸化物半導体膜４の両側にボトムコンタクトするように設けられたソース電極５及びドレイン電極６と、酸化物半導体膜４上に絶縁膜７を介して設けられた感応膜８とを有している。感応膜８が設けられた生体関連物質感応部Ｂには、隔壁３１が設けられており、その隔壁３１で囲まれた領域に、被検査流体に含まれる生体関連物質が投入され、透明バイオセンサによる電気的な信号情報と、倒立型顕微鏡による顕微鏡観察とが同時に行われる。なお、透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅを構成するＴＦＴ素子部Ａは、図２に示すように、トップゲート型のＴＦＴ素子部Ａを構成している。
【００３５】
（透明基材）
透明基材１は、透明であればその種類や構造は特に限定されるものではなく、用途に応じてフレキシブルな材料や硬質な材料等が選択される。具体的には、例えば、ガラス、石英、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート等を挙げることができる。通常は、ＩＴＯ付きガラス基板やＩＴＯ付きプラスチック基板等が好ましく用いられる。なお、金属膜や透明導電膜がゲート電極として形成されたガラス基板やプラスチック基板等を用いてもよい。
【００３６】
透明の定義は、透明基材１の下方から生体関連物質感応部Ｂに載置された生体関連物質を観察することができる程度に透明であればよい。例えば、(i)反射率で判断する場合には、波長３５０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光域において、各膜の屈折率が約２以下で屈折率差が約０．５以下であることが好ましく、(ii)透過率で判断する場合には、波長３５０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光域において、各膜の消光係数ｋが約０．１以下と低いことが好ましい。また、透明基材１の厚さは特に制限されないが、通常、１μｍ〜１ｍｍ程度である。透明基材１の形状は特に限定されないが、顕微鏡観察に利用できる形状であることが好ましく、例えばチップ状、カード状、ディスク状等を挙げることができる。
【００３７】
（ゲート電極）
ゲート電極２は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、透明基材１上にパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、ゲート絶縁膜３（生体関連物質感応部Ｂの絶縁膜３’も含む。）上にパターン形成されている。
【００３８】
ゲート電極２の形成材料は、例えば、金、銀、銅、チタン、クロム、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン等の金属膜；ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜；を好ましく挙げることができる。なお、所望の導電性を有するものであれば、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等であってもよい。ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、透明電極であることが好ましく、例えばＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜や、透明な導電性高分子を好ましく挙げることができる。
【００３９】
ゲート電極２の形成は、ゲート電極材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、金属膜又は透明導電膜でゲート電極２を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、各種ＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ゲート電極２の形成に低温成膜が要求される場合には、成膜手段として低温成膜可能なスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。また、導電性高分子でゲート電極２を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法やパターン印刷法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ゲート電極２の形成工程時には、同時に、ゲート電極用配線、グラウンド配線及び電源配線等の回路配線群を、ゲート電極２と同一材料で形成してもよい。ゲート電極２の厚さ、及び、ゲート電極２の形成時に同時に形成する回路配線群（電極や配線）の厚さは、通常、０．０５μｍ〜０．２μｍ程度である。
【００４０】
（ゲート絶縁膜）
ゲート絶縁膜３は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、ゲート電極２を覆うように設けられている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うように設けられている。
【００４１】
ゲート絶縁膜３は、絶縁性が高く、誘電率が比較的高く、ゲート絶縁膜として適しているものであれば各種の材料を用いることができる。例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素等のケイ素の酸化物、窒化物又は酸窒化物等を好ましく挙げることができる。また、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化スカンジウム及びチタン酸バリウムストロンチウムのうち少なくとも１種又は２種以上を挙げることができる。ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素等のケイ素の酸化物、窒化物又は酸窒化物等が好ましい。
【００４２】
ゲート絶縁膜３の形成は、ゲート絶縁膜材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、ケイ素の酸化物、窒化物又は酸窒化物等でゲート絶縁膜３を形成する場合には、成膜手段としてスパッタリング法や各種ＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ゲート絶縁膜３の成膜に低温成膜が要求される場合には、成膜手段として低温成膜可能なスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。なお、ゲート絶縁膜３の厚さは、通常、０．１μｍ〜０．３μｍ程度である。
【００４３】
（酸化物半導体膜）
酸化物半導体膜４は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａでは、ゲート電極２の上方に、ゲート絶縁膜３を間に介してそのゲート絶縁膜３上にパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、透明基材１上に、ソース電極５及びドレイン電極６をパターン形成し、その後に、ソース電極５及びドレイン電極６の間を跨ぐようにパターン形成されている。
【００４４】
酸化物半導体膜４は、薄膜トランジスタを構成するチャネル領域として使用できる程度の移動度を有するものであれば、その種類は特に限定されず、現在知られている酸化物半導体膜であっても、今後発見される酸化物半導体膜であってもよい。
【００４５】
酸化物半導体膜４を構成する酸化物としては、例えば、ＩｎＭＺｎＯ（ＭはＧａ，Ｓｎ，Ａｌ及びＦｅのうち少なくとも１種）を主たる構成元素とするアモルファス酸化物を挙げることができる。特に、ＭがＧａであるＩｎＧａＺｎＯ系のアモルファス酸化物が好ましく、この場合、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎの比が１：１：ｍ（ｍ＜６）であることが好ましい。また、Ｍｇをさらに含む場合には、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ1-xＭｇxの比が１：１：ｍ（ｍ＜６）で０＜ｘ≦１であることが好ましい。なお、組成割合は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）装置で測定したものである。ＩｎＭＺｎＯを含むアモルファス酸化物である酸化物半導体材料で酸化物半導体膜４を形成した場合、その酸化物半導体膜４は、特に可視光域で良好な光透過性を示すので好ましく適用できる。こうした酸化物半導体膜４は、ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合に好ましく、特にＭがＧａであるＩｎＧａＺｎＯ系のアモルファス酸化物が好ましい。
【００４６】
ＩｎＧａＺｎＯ系のアモルファス酸化物については、ＩｎとＧａとＺｎの広い組成範囲でアモルファス相を示す。この三元系でアモルファス相を安定して示す組成範囲としては、ＩｎｘＧａｙＺｎｚＯ（３ｘ／２＋３ｙ／２＋ｚ）で比率ｘ／ｙが０．４〜１．４の範囲であり、比率ｚ／ｙが０．２〜１２の範囲にあるように表すことができる。なお、ＺｎＯに近い組成とＩｎ２Ｏ３に近い組成で結晶質を示す。
【００４７】
また、アモルファス酸化物が、ＩｎxＧａ1-x酸化物（０≦ｘ≦１）、ＩｎxＺｎ1-x酸化物（０．２≦ｘ≦１）、ＩｎxＳｎ1-x酸化物（０．８≦ｘ≦１）、及びＩｎx（Ｚｎ，Ｓｎ）1-x酸化物（０．１５≦ｘ≦１）から選ばれるいずれかのアモルファス酸化物であってもよい。
【００４８】
ＩｎＧａＺｎＯ系（以下「ＩＧＺＯ系」と略す。）酸化物半導体膜は、可視光を透過して透明膜となるのでＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合に好ましく用いられる。また、このＩＧＺＯ系酸化物半導体膜には、必要に応じて、Ａｌ、Ｆｅ又はＳｎ等を構成元素として加えたものであってもよい。このＩＧＺＯ系酸化物半導体膜は、透明性を要求されるＴＦＴ素子部Ａに好ましく用いられる。また、このＩＧＺＯ系酸化物半導体膜は、スパッタリング法（特にＲＦスパッタリング法）により、室温から１５０℃程度の低温での成膜が可能であることから、ガラス転移温度が２００℃未満の耐熱性に乏しいプラスチック基板に対して好ましく適用できる。
【００４９】
酸化物半導体膜４の形成は、酸化物半導体材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、成膜手段としてスパッタリング法やＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できるが、低温成膜が要求される場合には、成膜手段としてスパッタリング法、特にＲＦスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。酸化物半導体膜４の厚さは、成膜条件によって任意に設計されるために一概には言えないが、通常１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
【００５０】
（ソース電極、ドレイン電極）
ソース電極５及びドレイン電極６は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａでは、酸化物半導体膜４の両側にトップコンタクトするようにパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、上記した酸化物半導体膜４を成膜する前に、透明基材１上にパターン形成されている。
【００５１】
ソース電極材料及びドレイン電極材料は、酸化物半導体膜４のソース電極接続部（図示しない）及びドレイン電極接続部（図示しない）とのオーミック接触が考慮されて選択される。ソース電極材料及びドレイン電極材料としては、通常、導電性の良い金属膜又は導電性酸化物膜等が用いられる。金属膜としては、チタン膜、アルミニウム膜、アルミニウム膜上にチタン膜を設けた積層膜等を挙げることができ、導電性酸化物膜としては、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜を挙げることができる。また、所望の導電性を有するものであれば、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等であってもよい。ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、透明電極であることが好ましく、例えばＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜や、透明な導電性高分子を好ましく挙げることができる。
【００５２】
ソース電極５及びドレイン電極６の形成は、電極材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、金属膜又は導電性酸化物でソース電極５及びドレイン電極６を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法、スパッタリング法又は各種のＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できるが、低温成膜が要求される場合には、成膜手段として低温成膜可能なスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。また、導電性高分子でソース電極５及びドレイン電極６を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法やパターン印刷法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ソース電極５及びドレイン電極６の形成工程時には、同じ電極材料で、同時に、既に形成されている回路配線群への接続や新しい回路配線群の形成を行うことが好ましい。ソース電極５及びドレイン電極６の厚さは、通常、０．１μｍ〜０．３μｍ程度である。
【００５３】
（保護膜）
保護膜７は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａでは、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うように形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂには設けられていない。
【００５４】
保護膜７は、ＴＦＴ用の保護膜として用いられているものであれば特に限定されないが、ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、透明な保護膜であることが好ましく、例えば、厚さ５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度のＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）膜等の有機保護膜、又は厚さ１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の酸化ケイ素や酸窒化ケイ素等からなるガスバリア性の無機保護膜等を好ましく挙げることができる。また、上記した酸化物半導体膜４の構成材料と同じ酸化物半導体材料で形成してもよい。
【００５５】
保護膜７の形成は、保護膜材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、有機保護膜を形成する場合には、塗布法や蒸着法等を適用でき、無機保護膜を形成する場合には、スパッタリング法や各種のＣＶＤ法等を適用できる。また、パターニングする場合は、フォトリソグラフィを適用できる。
【００５６】
（感応膜）
感応膜８は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂでは、絶縁膜３’上にパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、ゲート電極２を設けた後のＴＦＴ素子部Ａを覆うように、及び、生体関連物質感応部Ｂの絶縁膜３’上に形成されている。
【００５７】
感応膜８は、被検査流体に含まれる生体関連物質、例えば細胞、ＤＮＡ、糖鎖、タンパク質、酸化還元酵素、抗原又は抗体等を載置可能な材料で形成される。感応膜８の形成材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等を挙げることができる。これらの材料で形成した感応膜８は、イオン感応性膜であり、測定したいイオン種に応じて適宜選定される。感応膜８は、単層であっても積層であってもよく、積層の場合は、例えば酸化ケイ素膜上に窒化ケイ素膜を設けてもよいし、さらにその上に酸化タンタル膜を設けてもよい。
【００５８】
また、必要に応じて、ＤＮＡ、タンパク質又は糖鎖等を固定化するための表面修飾を行うこともできる。感応膜８の周囲には、後述する隔壁３１が設けられ、酸化物半導体膜４のチャネル領域（図示しない）上に、被検査流体に含まれる生体関連物質を載置する載置領域が設けられている。
【００５９】
なお、感応膜８は絶縁性を有するので、図２（Ａ）のＴＦＴ素子部Ａのゲート電極２を覆う保護膜として利用してもよい。感応膜８の形成は、感応膜材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、スパッタリング法や各種のＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてはフォトリソグラフィを適用できる。
【００６０】
感応膜８の厚さは、通常、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度である。例えば厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素膜を単層で形成したり、例えば厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素膜上に厚さ１００ｎｍの窒化ケイ素膜を形成したりしてもよいし、さらにその上に厚さ１００ｎｍの酸化タンタル膜を形成したりしてもよい。
【００６１】
（隔壁）
隔壁３１は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂの周縁の感応膜８上に設けられている。一方、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂには設けられていないが、図２と同様、生体関連物質感応部Ｂの周縁の感応膜８上に設けてもよい。「周縁」とは、生体関連物質感応部Ｂに設けられた酸化物半導体膜４を平面視した場合に、その酸化物半導体膜４に重ならない外側位置のことを意味する。
【００６２】
隔壁３１は、水溶液又は培養液等の被検査流体を感応膜８上に滞留させるためのものであり、所定の高さで設けられる。障壁３１の形成材料は、被検査流体を漏出させない材料であればよく、特に限定されるものではない。具体的には被検査流体の種類に応じて、各種の樹脂材料や金属材料から選択して適用できる。
【００６３】
（紫外線カット手段）
紫外線カット手段は、酸化物半導体膜４に対する紫外線カット手段であり、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサでは、ＴＦＴ素子部Ａ上に付与されている。具体的には、酸化物半導体膜４を有したＴＦＴ素子部Ａを覆う紫外線カット層９として設けている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサは、酸化物半導体膜４を有したＴＦＴ素子部Ａでは、そのＴＦＴ素子部Ａを覆うように設けられているが、酸化物半導体膜４を有した生体関連物質感応部Ｂでは、隔壁３１を紫外線カット層９として設けている。
【００６４】
紫外線カット層９は、透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂに載置した生体関連物質を顕微鏡観察する際、照射光に含まれる紫外線をカットするための層である。そうした機能を有する紫外線カット層９であれば、各種の材料を用いることができ、他の層とは異なり、透明である必要はない。紫外線カット層９の形成材料としては、例えば、紫外線を吸収又は反射でき、パターン成膜可能な材料が好ましく用いることができる。具体的には、下記表１に示す紫外線カット能を有するポリイミドや、同様の機能を有するアクリル系樹脂等を挙げることができる。表１に示すポリイミドは、特に可視光域で良好な光透過性を示し、紫外光域で良好な遮光性を示すので、紫外線カット層として機能でき、薄膜トランジスタ特性、すなわち半導体特性の劣化をより効果的に防ぐことができる。なお、表１は、光透過率及び反射率スペクトル測定装置（ＦｉｌｍＴｅｋ３０００、ＳＣＩ社製）によって測定した結果であり、その透過率は、３９０ｎｍ以下の紫外光の透過率は１０％以下であるのに対し、４２５ｎｍ以上の可視光の透過率は約８０％以上である。
【００６５】
【表１】
【００６６】
なお、紫外線カット能を有する材料を、保護膜７に含有させてもよい。この場合は、保護膜７が紫外線カット層９の機能を併せ持つ。また、紫外線カット能を有する材料を、隔壁３１に含有させてもよい。この場合は、隔壁３１が紫外線カット層９の機能を併せ持つ。そうした隔壁３１は、生体関連物質感応部Ｂに設けられた酸化物半導体膜４を覆ってはいないが、紫外線が酸化物半導体膜４に及ぶのを低減できる。
【００６７】
また、紫外線カット材料として、ＩＧＺＯ酸化物半導体を用いてもよい。このＩＧＺＯ酸化物半導体は、図１及び図２に示すような紫外線カット層９として設けてもよいし、図１及び図３に示すような保護膜７として設けてもよい。また、ＩＧＺＯ酸化物半導体の透過率の波長依存性も上記した表１に併せて示す。ＩＧＺＯ酸化物半導体は、特に可視光域で良好な光透過性を示し、紫外光域で良好な遮光性を示すので、紫外線カット層として機能でき、薄膜トランジスタ特性、すなわち半導体特性の劣化をより効果的に防ぐことができる。その透過率は、３８０ｎｍまでの紫外光の透過率は８０％未満であるのに対し、それを超える可視光の透過率は８０％以上である。
【００６８】
紫外線カット層９の形成は、その形成材料の種類等に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、ポリイミド、アクリル系樹脂又はＩＧＺＯ酸化物半導体等で紫外線カット層９を形成する場合には、スパッタリング法、各種ＣＶＤ法又は塗布等で成膜した後にフォトリソグラフィ等でパターニンすればよい。なお、紫外線カット層９の厚さは、通常、１μｍ〜１０μｍ程度である。
【００６９】
なお、表１に示す紫外線カット能を有するポリイミド（厚さ約２０μｍ）でＴＦＴ素子部を遮光した場合と遮光しない場合の半導体特性を測定し、その結果を表２に示した。具体的には、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル長さを１０μｍとし、チャネル幅を１００μｍとしたＩＧＺＯ酸化物半導体膜を用いた。ＵＶライトとしては、SPECTROLINE LONGGIFE_TM FILTER HIGHEST ULTRAVILET INTENSITY GUARANTEEDを用い、半導体膜とＵＶライトとの距離を１３ｃｍとして３６５ｎｍの紫外光を照射した。このとき、ドレイン電圧を１Ｖ固定とし、ゲート電圧を１５Ｖ〜−１５Ｖの間で変化させたときの半導体特性（ＶＧ−ＩＤ特性）を測定した。表１に示す紫外線カット能を有するポリイミドでＴＦＴ素子部を遮光した場合と遮光しない場合の半導体特性の結果は、移動度で最大１０３ｃｍ／（Ｖ・ｓ）の差が確認できた。ポリイミドで遮光しない場合は、ポリイミドで遮光した場合と比較して、紫外線照射によりキャリアが増加してリーク電流が増加し、ＯＦＦレベルが上がって、ＯＮ／ＯＦＦ比が悪化した。そして、キャリアが多くなったため、トランジスタがＯＮし易くなり、閾値Ｖｔｈがマイナスにシフトした。さらに、閾値Ｖｔｈがマイナスにシフトした。
【００７０】
【表２】
【００７１】
以上説明したように、第１実施形態の透明バイオセンサでは、透明バイオセンサの上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜４が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜４による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００７２】
［第２実施形態の透明バイオセンサ］
図３及び図４に示す透明バイオセンサ２０は、ＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂの透明基材１に付与された紫外線カット手段が、透明基材１の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層９、又は、透明基材１に含まれる紫外線カット剤を含む透明基材１であるように構成したものである。この第２実施形態の透明バイオセンサ２０は、透明バイオセンサ２０の下方から照射される光に含まれる紫外線の影響を極力排除したものであって、図３及び図４に示すボトムゲートＴＦＴ型の透明バイオセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆを含む。
【００７３】
図３に示すＴＦＴ型透明バイオセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、透明基材１の少なくとも一方の面に紫外線カット層９が設けられ、又は、透明基材１自体が紫外線カット能を有する。それ以外は、上記第１実施形態の透明バイオセンサ１０と略同じ構造であるので、同一符号を用いた共通する構成の説明は省略する。
【００７４】
図４に示すＴＦＴ型透明バイオセンサ２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆは、ＴＦＴ素子部Ａの構成は図３に示すＴＦＴ型透明バイオセンサと同じである。しかし、図４に示す透明バイオセンサは、ゲート絶縁膜３上に、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を形成した後、全体を覆う保護膜７を設けている点で図３の形態とは異なる。
【００７５】
ゲート電極２は、ゲート絶縁膜３と保護膜７とを貫通し、保護層７上の生体関連物質感応部Ｂに検出電極２’として配線されている。この検出電極２’及び保護膜７を覆うように感応膜８が設けられている。検出電極２’が設けられた部分は、生体関連物質感応部Ｂとなり、その検出電極２’は、感応膜８上に載置した生体関連物質の電気的な信号情報を得るために作用する。
【００７６】
ゲート電極２をゲート絶縁膜３と保護膜７とに貫通させるには、ゲート絶縁膜３のパターニング時と保護膜７のパターニング時にレジスト層を設けておき、その後レジスト層を除去してコンタクトホールを形成し、その後に電極材料をパターン形成することによって、ゲート電極２に接続する検出電極２’を連結配線２”を経由して配線できる。
【００７７】
こうした透明バイオセンサ２０は、透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材１の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層９、又は、透明基材１に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜４が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜４による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００７８】
［第３実施形態の透明バイオセンサ］
図５及び図６に示す透明バイオセンサ３０は、生体関連物質感応部Ｂの透明基材１に付与された紫外線カット手段が、透明基材１の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層９、又は、透明基材１に含まれる紫外線カット剤を含む透明基材１であるように構成したものである。この第３実施形態の透明バイオセンサ３０は、透明バイオセンサ３０の下方から照射される光に含まれる紫外線の影響を極力排除したものであって、図５及び図６に示すＩＳＦＥＴ型の透明バイオセンサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを含む。
【００７９】
図５及び図６に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ３０は、ＭＯＳＦＥＴ構造からゲート電極を除き、絶縁膜３’上に感応膜８を設けたＩＳＦＥＴ構造である。そして、生体関連物質感応部Ｂの感応膜８上に、被検査流体に含まれる生体関連物質、例えば細胞、ＤＮＡ、糖鎖、タンパク質、酸化還元酵素、抗原又は抗体等を載置して、その生体関連物質からの信号を検出するバイオセンサである。
【００８０】
この透明バイオセンサ３０を構成する生体関連物質感応部Ｂは、図５及び図６に示すように、透明基材１と、透明基材１上に設けられた酸化物半導体膜４と、酸化物半導体膜４の両側にボトムコンタクトするように設けられたソース電極５及びドレイン電極６と、酸化物半導体膜４上に絶縁膜３’を介して設けられた感応膜８とを有している。感応膜８が設けられた生体関連物質感応部Ｂの周縁には、隔壁３１が設けられており、その隔壁３１で囲まれた領域に、被検査流体に含まれる生体関連物質が投入され、透明バイオセンサによる電気的な信号情報と、倒立型顕微鏡による顕微鏡観察とが同時に行われる。なお、図６に示す透明バイオセンサ３０Ｄを構成するＴＦＴ素子部Ａは、トップゲート型のＴＦＴ素子部Ａを構成している。「周縁」とは、生体関連物質感応部Ｂに設けられた酸化物半導体膜４を平面視した場合に、その酸化物半導体膜４に重ならない外側位置のことを意味する。
【００８１】
図５に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、透明基材１の少なくとも一方の面に紫外線カット層９が設けられ、又は、透明基材１自体が紫外線カット能を有する。それ以外は、上記第１実施形態の図２（Ｂ）に示す透明バイオセンサ１０Ｅと略同じ構造であるので、同一符号を用いた共通する構成の説明は省略する。
【００８２】
図６に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ３０Ｄも、透明基材１の少なくとも一方の面に紫外線カット層９が設けられ、又は、透明基材１自体が紫外線カット能を有する。それ以外は、上記第１実施形態の図２（Ａ）に示す透明バイオセンサ１０Ｄと略同じ構造であるので、同一符号を用いた共通する構成の説明は省略する。
【００８３】
この透明バイオセンサ３０は、トップゲート型の透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、透明基材に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 透明基材
１’ 紫外線カット剤を含む透明基材
２ ゲート電極
２’ 検出電極
２” 連結配線
３ ゲート絶縁膜
３’ 絶縁膜
４ 酸化物半導体膜
５ ソース電極
６ ドレイン電極
７ 保護膜
８ 感応膜
９ 紫外線カット層
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 透明バイオセンサ
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ 透明バイオセンサ
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 透明バイオセンサ
３１ 隔壁
Ａ 薄膜トランジスタ素子部
Ｂ 生体関連物質感応部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明バイオセンサに関し、さらに詳しくは、顕微鏡観察と同時に生体関連物質の信号情報を取得する場合に、その信号情報を正確に取得することができる透明バイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物はμｍオーダーの細胞から構成されており、その細胞はタンパク質、脂質又は核酸等のｎｍオーダーの構造の集合体である。一方、半導体加工技術の微細加工もｎｍオーダーであり、生物の大きさと同程度である。こうした半導体加工技術で作製された素子を生物のナノ構造に対して適用することにより、例えば細胞の機能発現を制御したり、タンパク質や核酸等の生体分子情報を取得したりすることが可能になり、現在多方面で研究されている（非特許文献１）。
【０００３】
特に、疾患の診断、薬物代謝に関する個人差の検出、又は、食品若しくは環境モニタ等の目的で、ＤＮＡ、糖鎖又はタンパク質等の生体関連物質を検査する種々の方法が開発されており、生体分子（biomolecule）から電気的な信号情報を取得するバイオセンサの研究が進んでいる。最近では、電気的な信号の転換が速く、集積回路とＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）との接続が容易であるという観点から、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）を使用して生物学的な反応を検出するバイオセンサについて多くの研究がなされている。
【０００４】
ＦＥＴを用いたバイオセンサは、ＭＯＳＦＥＴからゲート電極を除き、絶縁膜上に感応膜を被着した構造を有しており、「ＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive FET）」と呼ばれている。そして、感応膜上に酸化還元酵素、各種タンパク質、ＤＮＡ、抗原又は抗体等を載置することによって、各種バイオセンサとして機能できるようになっている（特許文献１，２）。具体的には、バイオセンサに用いられるＦＥＴは、シリコン基板の表面にソース電極、ドレイン電極及びゲート絶縁膜を形成し、ソース電極とドレイン電極と間のゲート絶縁膜の表面に金属電極を有している。この金属電極の表面には、ＤＮＡプローブとアルカンチオールが載置されている。
【０００５】
ところで、近年、酸化物半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう。）の研究が活発に行われている。特許文献３では、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎからなる酸化物（「ＩＧＺＯ」と略す。）の多結晶膜を薄膜トランジスタの半導体膜に用いた例が提案され、非特許文献２と特許文献４では、ＩＧＺＯの非晶質膜を薄膜トランジスタの半導体膜に用いた例が提案されている。これらのＩＧＺＯを半導体膜に用いた薄膜トランジスタは、室温での低温成膜が可能であり、プラスチック基板等の非耐熱性基板に熱ダメージを与えることなく形成できるとされている。このＩＧＺＯ系の酸化物半導体は、可視光に対する透過率が高い透明材料であるとともに、ＩＴＯ等の従来公知の透明導電材料をゲート電極、ソース電極又はドレイン電極とした場合であっても良好な電気的な接触特性が得られることから、透明材料のみを用いた透明な薄膜トランジスタも検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】松元亮、宮原裕二、「バイオセンサの現状と今後の課題」、応用物理、第80巻、第3号、p.205-210(2011).
【非特許文献２】K.Nomura et.al., Nature, vol.432, p.488-492(2004)
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９６２２８号公報
【特許文献２】特開２００７−１０８１６０号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３９５７号公報
【特許文献４】特表２００５−０８８７２６号公報
【特許文献５】特開２０１１−００９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＦＥＴを用いたバイオセンサによって細胞又はＤＮＡ等の生体関連物質の状態を電気的な信号情報として検出する場合、得られた情報データは重要な評価要素となるが、その検出時の細胞又はＤＮＡの状態を顕微鏡観察することも重要な評価手段である。細胞等の顕微鏡観察は、透過光により高倍率で直接観察することが望ましい。感応膜上の生体関連物質から電気的な信号情報を取得するのと同時にその状態を顕微鏡観察するためには、生体関連物質をバイオセンサの下側から観察する倒立型顕微鏡が好ましく用いられる。そのため、上記した透明なＴＦＴでバイオセンサを構成することが好ましい。
【０００９】
酸化物半導体であるＩＧＺＯ系の酸化物半導体の使用は、ＴＦＴを有するバイオセンサ全体の透明化も実現可能であるが、その酸化物半導体自体が紫外線、特に波長が２００ｎｍ〜２８０ｎｍのＵＶ−Ｃに対して感応することが知られている（特許文献５）。しかしながら、そうした薄膜トランジスタを、電気的な信号情報を取得すると共に顕微鏡観察できる透明なバイオセンサに適用した場合、その透明バイオセンサに対し、顕微鏡観察時の照射光が上方から又は下方から照射される。そのため、その照射光に含まれる紫外線によって、酸化物半導体膜からの出力信号が変動又は低下するおそれがある。その結果、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報と、顕微鏡観察と同時に取得しない生体関連物質の信号情報とが異なるおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、顕微鏡観察と同時に生体関連物質の信号情報を取得する場合に、その信号情報を正確に取得することができる透明バイオセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明に係る透明バイオセンサは、透明基材と、該透明基材上に設けられた薄膜トランジスタ素子部及び透明な生体関連物質感応部とを有し、前記薄膜トランジスタ素子部及び前記生体関連物質感応部の一方又は両方が有する酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上及び前記生体関連物質感応部上の一方又は両方、又は、前記透明基材、に付与されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、薄膜トランジスタ素子部及び透明な生体関連物質感応部の一方又は両方が有する酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、（Ａ）薄膜トランジスタ素子部上及び生体関連物質感応部上の一方又は両方、又は、（Ｂ）透明基材、に付与されているので、透明バイオセンサの下方又は上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００１３】
（２）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記薄膜トランジスタ素子部上に付与された紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上に設けられた紫外線カット層、又は、紫外線カット剤を含む保護膜であるように構成する。
【００１４】
この発明によれば、透明バイオセンサの上方から照射される光に含まれる紫外線を、薄膜トランジスタ素子部上に設けられた紫外線カット層、又は、紫外線カット剤を含む保護膜によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００１５】
（３）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記生体関連物質感応部上に付与された紫外線カット手段が、前記生体関連物質感応部に設けられた隔壁形状の紫外線カット層であるように構成する。
【００１６】
この発明によれば、透明バイオセンサの上方から照射される光に含まれる紫外線を、生体関連物質感応部に設けられた隔壁形状の紫外線カット層によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００１７】
（４）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記透明基材に付与された紫外線カット手段が、前記透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤であるように構成する。
【００１８】
この発明によれば、透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、透明基材に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。特に、透明基材に紫外線カット剤を含有させた場合は、軽量且つフレキシブル性を持たせることができるので好ましい。
【００１９】
（５）本発明に係る透明バイオセンサは、透明基材と、該透明基材上に設けられた酸化物半導体膜と、該酸化物半導体膜の両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記酸化物半導体膜上に絶縁膜を介して設けられた生体関連物質感応部とを有し、前記酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記透明基材のいずれか一方の面に設けられた層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤であるように構成する。
【００２０】
この発明によれば、ＩＳＦＥＴ型の透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、透明基材に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００２１】
（６）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記紫外線カット手段が、紫外線カット能を有するポリイミド層、又は、紫外線カット能を有するポリイミド材料であることが好ましい。
【００２２】
（７）本発明に係る透明バイオセンサにおいて、前記酸化物半導体膜が、ＩＧＺＯ系の酸化物半導体膜であることが好ましい。
【００２３】
ＩＧＺＯ系酸化物半導体材料からなる酸化物半導体膜は、生体関連物質を顕微鏡観察する際に照射される光に含まれる紫外線に感応し易い。この発明によれば、その酸化物半導体膜からの出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができるので、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る透明バイオセンサによれば、透明バイオセンサの下方又は上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る第１実施形態に含まれるＴＦＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態に含まれるＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態に含まれるＴＦＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態に含まれるＴＦＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態に含まれるＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態に含まれるＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る透明バイオセンサの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、その技術的思想を含む範囲内で以下の形態に限定されない。
【００２７】
本発明に係る透明バイオセンサ１０，２０，３０は、図１〜図６に示すように、透明基材１と、透明基材１上に設けられた薄膜トランジスタ素子部Ａ（以下「ＴＦＴ素子部Ａ」ともいう。）及び透明な生体関連物質感応部Ｂとを有する。そして、ＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂの一方又は両方が有する酸化物半導体膜４が紫外線によって特性が変化又は低下しないように、紫外線に対する紫外線カット手段を、（Ａ）ＴＦＴ素子部Ａ上及び生体関連物質感応部Ｂ上の一方又は両方、又は、（Ｂ）透明基材１、に付与することに構成上の特徴がある。
【００２８】
この透明バイオセンサ１０，２０，３０では、透明バイオセンサの下方又は上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができるので、酸化物半導体膜４が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜４による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができる。その結果、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００２９】
なお、本発明において、「上に」とは、そのものの上に直に設けられていることを意味し、直に設けられていない場合は「上方に」と言い分ける。また、「覆う」とは、そのものの上に直接設けられるとともに、そのものの周りにも設けられていることを意味する。また、「紫外線をカットする」とは、紫外線を吸収又は反射することをいう。
【００３０】
以下、透明バイオセンサの構成を詳しく説明する。
【００３１】
［第１実施形態の透明バイオセンサ］
図１及び図２に示す透明バイオセンサ１０は、ＴＦＴ素子部Ａ上に付与された紫外線カット手段が、ＴＦＴ素子部Ａ上に設けられた紫外線カット層９、又は紫外線カット剤を含む保護膜７であるように構成したものである。この第１実施形態の透明バイオセンサ１０は、透明バイオセンサ１０の上方から照射される光に含まれる紫外線の影響を極力排除したものであって、図１に示すボトムゲートＴＦＴ型の透明バイオセンサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、図２に示すＩＳＦＥＴ型の透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅとを含む。
【００３２】
図１に示すＴＦＴ型透明バイオセンサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、透明基材１と、透明基材１上に設けられたゲート電極２と、ゲート電極２上に隣接して設けられたＴＦＴ素子部Ａ及び透明な生体関連物質感応部Ｂとを有している。ＴＦＴ素子部Ａは、図１に示すように、ゲート電極２と、ゲート電極２上に設けられたゲート絶縁膜３と、ゲート絶縁膜３上に設けられた酸化物半導体膜４と、酸化物半導体膜４の両側にトップコンタクト状に設けられたソース電極５及びドレイン電極６と、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を覆う保護膜７とを有している。一方、生体関連物質感応部Ｂは、図１に示すように、ＴＦＴ素子部Ａのゲート電極２と共に形成された電極２’（以下、ゲート電極２と同じ。）と、その電極２’上に設けられた絶縁膜３’（以下、ゲート絶縁膜３と同じ。）と、その絶縁膜３’上に設けられた感応膜８とを有している。
【００３３】
図２に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅは、ＭＯＳＦＥＴ構造からゲート電極を除き、絶縁膜３’上に感応膜８を設けたＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive FET）構造である。そして、生体関連物質感応部Ｂの感応膜８上に、被検査流体に含まれる生体関連物質、例えば細胞、ＤＮＡ、糖鎖、タンパク質、酸化還元酵素、抗原又は抗体等を載置して、その生体関連物質からの信号情報を検出するバイオセンサである。
【００３４】
この透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅを構成する生体関連物質感応部Ｂは、図２に示すように、透明基材１と、透明基材１上に設けられた酸化物半導体膜４と、酸化物半導体膜４の両側にボトムコンタクトするように設けられたソース電極５及びドレイン電極６と、酸化物半導体膜４上に絶縁膜７を介して設けられた感応膜８とを有している。感応膜８が設けられた生体関連物質感応部Ｂには、隔壁３１が設けられており、その隔壁３１で囲まれた領域に、被検査流体に含まれる生体関連物質が投入され、透明バイオセンサによる電気的な信号情報と、倒立型顕微鏡による顕微鏡観察とが同時に行われる。なお、透明バイオセンサ１０Ｄ，１０Ｅを構成するＴＦＴ素子部Ａは、図２に示すように、トップゲート型のＴＦＴ素子部Ａを構成している。
【００３５】
（透明基材）
透明基材１は、透明であればその種類や構造は特に限定されるものではなく、用途に応じてフレキシブルな材料や硬質な材料等が選択される。具体的には、例えば、ガラス、石英、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート等を挙げることができる。通常は、ＩＴＯ付きガラス基板やＩＴＯ付きプラスチック基板等が好ましく用いられる。なお、金属膜や透明導電膜がゲート電極として形成されたガラス基板やプラスチック基板等を用いてもよい。
【００３６】
透明の定義は、透明基材１の下方から生体関連物質感応部Ｂに載置された生体関連物質を観察することができる程度に透明であればよい。例えば、(i)反射率で判断する場合には、波長３５０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光域において、各膜の屈折率が約２以下で屈折率差が約０．５以下であることが好ましく、(ii)透過率で判断する場合には、波長３５０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視光域において、各膜の消光係数ｋが約０．１以下と低いことが好ましい。また、透明基材１の厚さは特に制限されないが、通常、１μｍ〜１ｍｍ程度である。透明基材１の形状は特に限定されないが、顕微鏡観察に利用できる形状であることが好ましく、例えばチップ状、カード状、ディスク状等を挙げることができる。
【００３７】
（ゲート電極）
ゲート電極２は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、透明基材１上にパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、ゲート絶縁膜３（生体関連物質感応部Ｂの絶縁膜３’も含む。）上にパターン形成されている。
【００３８】
ゲート電極２の形成材料は、例えば、金、銀、銅、チタン、クロム、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン等の金属膜；ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜；を好ましく挙げることができる。なお、所望の導電性を有するものであれば、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等であってもよい。ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、透明電極であることが好ましく、例えばＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜や、透明な導電性高分子を好ましく挙げることができる。
【００３９】
ゲート電極２の形成は、ゲート電極材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、金属膜又は透明導電膜でゲート電極２を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、各種ＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ゲート電極２の形成に低温成膜が要求される場合には、成膜手段として低温成膜可能なスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。また、導電性高分子でゲート電極２を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法やパターン印刷法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ゲート電極２の形成工程時には、同時に、ゲート電極用配線、グラウンド配線及び電源配線等の回路配線群を、ゲート電極２と同一材料で形成してもよい。ゲート電極２の厚さ、及び、ゲート電極２の形成時に同時に形成する回路配線群（電極や配線）の厚さは、通常、０．０５μｍ〜０．２μｍ程度である。
【００４０】
（ゲート絶縁膜）
ゲート絶縁膜３は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、ゲート電極２を覆うように設けられている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うように設けられている。
【００４１】
ゲート絶縁膜３は、絶縁性が高く、誘電率が比較的高く、ゲート絶縁膜として適しているものであれば各種の材料を用いることができる。例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素等のケイ素の酸化物、窒化物又は酸窒化物等を好ましく挙げることができる。また、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化スカンジウム及びチタン酸バリウムストロンチウムのうち少なくとも１種又は２種以上を挙げることができる。ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素等のケイ素の酸化物、窒化物又は酸窒化物等が好ましい。
【００４２】
ゲート絶縁膜３の形成は、ゲート絶縁膜材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、ケイ素の酸化物、窒化物又は酸窒化物等でゲート絶縁膜３を形成する場合には、成膜手段としてスパッタリング法や各種ＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ゲート絶縁膜３の成膜に低温成膜が要求される場合には、成膜手段として低温成膜可能なスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。なお、ゲート絶縁膜３の厚さは、通常、０．１μｍ〜０．３μｍ程度である。
【００４３】
（酸化物半導体膜）
酸化物半導体膜４は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａでは、ゲート電極２の上方に、ゲート絶縁膜３を間に介してそのゲート絶縁膜３上にパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、透明基材１上に、ソース電極５及びドレイン電極６をパターン形成し、その後に、ソース電極５及びドレイン電極６の間を跨ぐようにパターン形成されている。
【００４４】
酸化物半導体膜４は、薄膜トランジスタを構成するチャネル領域として使用できる程度の移動度を有するものであれば、その種類は特に限定されず、現在知られている酸化物半導体膜であっても、今後発見される酸化物半導体膜であってもよい。
【００４５】
酸化物半導体膜４を構成する酸化物としては、例えば、ＩｎＭＺｎＯ（ＭはＧａ，Ｓｎ，Ａｌ及びＦｅのうち少なくとも１種）を主たる構成元素とするアモルファス酸化物を挙げることができる。特に、ＭがＧａであるＩｎＧａＺｎＯ系のアモルファス酸化物が好ましく、この場合、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎの比が１：１：ｍ（ｍ＜６）であることが好ましい。また、Ｍｇをさらに含む場合には、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ1-xＭｇxの比が１：１：ｍ（ｍ＜６）で０＜ｘ≦１であることが好ましい。なお、組成割合は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）装置で測定したものである。ＩｎＭＺｎＯを含むアモルファス酸化物である酸化物半導体材料で酸化物半導体膜４を形成した場合、その酸化物半導体膜４は、特に可視光域で良好な光透過性を示すので好ましく適用できる。こうした酸化物半導体膜４は、ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合に好ましく、特にＭがＧａであるＩｎＧａＺｎＯ系のアモルファス酸化物が好ましい。
【００４６】
ＩｎＧａＺｎＯ系のアモルファス酸化物については、ＩｎとＧａとＺｎの広い組成範囲でアモルファス相を示す。この三元系でアモルファス相を安定して示す組成範囲としては、ＩｎｘＧａｙＺｎｚＯ（３ｘ／２＋３ｙ／２＋ｚ）で比率ｘ／ｙが０．４〜１．４の範囲であり、比率ｚ／ｙが０．２〜１２の範囲にあるように表すことができる。なお、ＺｎＯに近い組成とＩｎ２Ｏ３に近い組成で結晶質を示す。
【００４７】
また、アモルファス酸化物が、ＩｎxＧａ1-x酸化物（０≦ｘ≦１）、ＩｎxＺｎ1-x酸化物（０．２≦ｘ≦１）、ＩｎxＳｎ1-x酸化物（０．８≦ｘ≦１）、及びＩｎx（Ｚｎ，Ｓｎ）1-x酸化物（０．１５≦ｘ≦１）から選ばれるいずれかのアモルファス酸化物であってもよい。
【００４８】
ＩｎＧａＺｎＯ系（以下「ＩＧＺＯ系」と略す。）酸化物半導体膜は、可視光を透過して透明膜となるのでＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合に好ましく用いられる。また、このＩＧＺＯ系酸化物半導体膜には、必要に応じて、Ａｌ、Ｆｅ又はＳｎ等を構成元素として加えたものであってもよい。このＩＧＺＯ系酸化物半導体膜は、透明性を要求されるＴＦＴ素子部Ａに好ましく用いられる。また、このＩＧＺＯ系酸化物半導体膜は、スパッタリング法（特にＲＦスパッタリング法）により、室温から１５０℃程度の低温での成膜が可能であることから、ガラス転移温度が２００℃未満の耐熱性に乏しいプラスチック基板に対して好ましく適用できる。
【００４９】
酸化物半導体膜４の形成は、酸化物半導体材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、成膜手段としてスパッタリング法やＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できるが、低温成膜が要求される場合には、成膜手段としてスパッタリング法、特にＲＦスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。酸化物半導体膜４の厚さは、成膜条件によって任意に設計されるために一概には言えないが、通常１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
【００５０】
（ソース電極、ドレイン電極）
ソース電極５及びドレイン電極６は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａでは、酸化物半導体膜４の両側にトップコンタクトするようにパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、上記した酸化物半導体膜４を成膜する前に、透明基材１上にパターン形成されている。
【００５１】
ソース電極材料及びドレイン電極材料は、酸化物半導体膜４のソース電極接続部（図示しない）及びドレイン電極接続部（図示しない）とのオーミック接触が考慮されて選択される。ソース電極材料及びドレイン電極材料としては、通常、導電性の良い金属膜又は導電性酸化物膜等が用いられる。金属膜としては、チタン膜、アルミニウム膜、アルミニウム膜上にチタン膜を設けた積層膜等を挙げることができ、導電性酸化物膜としては、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜を挙げることができる。また、所望の導電性を有するものであれば、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等であってもよい。ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、透明電極であることが好ましく、例えばＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜や、透明な導電性高分子を好ましく挙げることができる。
【００５２】
ソース電極５及びドレイン電極６の形成は、電極材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、金属膜又は導電性酸化物でソース電極５及びドレイン電極６を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法、スパッタリング法又は各種のＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できるが、低温成膜が要求される場合には、成膜手段として低温成膜可能なスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を好ましく適用できる。また、導電性高分子でソース電極５及びドレイン電極６を形成する場合には、成膜手段として真空蒸着法やパターン印刷法等を適用でき、パターニング手段としてフォトリソグラフィを適用できる。ソース電極５及びドレイン電極６の形成工程時には、同じ電極材料で、同時に、既に形成されている回路配線群への接続や新しい回路配線群の形成を行うことが好ましい。ソース電極５及びドレイン電極６の厚さは、通常、０．１μｍ〜０．３μｍ程度である。
【００５３】
（保護膜）
保護膜７は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａでは、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うように形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂには設けられていない。
【００５４】
保護膜７は、ＴＦＴ用の保護膜として用いられているものであれば特に限定されないが、ＴＦＴ素子部Ａに透明性が要求される場合には、透明な保護膜であることが好ましく、例えば、厚さ５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度のＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）膜等の有機保護膜、又は厚さ１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の酸化ケイ素や酸窒化ケイ素等からなるガスバリア性の無機保護膜等を好ましく挙げることができる。また、上記した酸化物半導体膜４の構成材料と同じ酸化物半導体材料で形成してもよい。
【００５５】
保護膜７の形成は、保護膜材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、有機保護膜を形成する場合には、塗布法や蒸着法等を適用でき、無機保護膜を形成する場合には、スパッタリング法や各種のＣＶＤ法等を適用できる。また、パターニングする場合は、フォトリソグラフィを適用できる。
【００５６】
（感応膜）
感応膜８は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂでは、絶縁膜３’上にパターン形成されている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサのＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂでは、ゲート電極２を設けた後のＴＦＴ素子部Ａを覆うように、及び、生体関連物質感応部Ｂの絶縁膜３’上に形成されている。
【００５７】
感応膜８は、被検査流体に含まれる生体関連物質、例えば細胞、ＤＮＡ、糖鎖、タンパク質、酸化還元酵素、抗原又は抗体等を載置可能な材料で形成される。感応膜８の形成材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等を挙げることができる。これらの材料で形成した感応膜８は、イオン感応性膜であり、測定したいイオン種に応じて適宜選定される。感応膜８は、単層であっても積層であってもよく、積層の場合は、例えば酸化ケイ素膜上に窒化ケイ素膜を設けてもよいし、さらにその上に酸化タンタル膜を設けてもよい。
【００５８】
また、必要に応じて、ＤＮＡ、タンパク質又は糖鎖等を固定化するための表面修飾を行うこともできる。感応膜８の周囲には、後述する隔壁３１が設けられ、酸化物半導体膜４のチャネル領域（図示しない）上に、被検査流体に含まれる生体関連物質を載置する載置領域が設けられている。
【００５９】
なお、感応膜８は絶縁性を有するので、図２（Ａ）のＴＦＴ素子部Ａのゲート電極２を覆う保護膜として利用してもよい。感応膜８の形成は、感応膜材料の種類や透明基材１の耐熱性に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、スパッタリング法や各種のＣＶＤ法等を適用でき、パターニング手段としてはフォトリソグラフィを適用できる。
【００６０】
感応膜８の厚さは、通常、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度である。例えば厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素膜を単層で形成したり、例えば厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素膜上に厚さ１００ｎｍの窒化ケイ素膜を形成したりしてもよいし、さらにその上に厚さ１００ｎｍの酸化タンタル膜を形成したりしてもよい。
【００６１】
（隔壁）
隔壁３１は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂの周縁の感応膜８上に設けられている。一方、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂには設けられていないが、図２と同様、生体関連物質感応部Ｂの周縁の感応膜８上に設けてもよい。「周縁」とは、生体関連物質感応部Ｂに設けられた酸化物半導体膜４を平面視した場合に、その酸化物半導体膜４に重ならない外側位置のことを意味する。
【００６２】
隔壁３１は、水溶液又は培養液等の被検査流体を感応膜８上に滞留させるためのものであり、所定の高さで設けられる。障壁３１の形成材料は、被検査流体を漏出させない材料であればよく、特に限定されるものではない。具体的には被検査流体の種類に応じて、各種の樹脂材料や金属材料から選択して適用できる。
【００６３】
（紫外線カット手段）
紫外線カット手段は、酸化物半導体膜４に対する紫外線カット手段であり、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すボトムゲートＴＦＴ型透明バイオセンサでは、ＴＦＴ素子部Ａ上に付与されている。具体的には、酸化物半導体膜４を有したＴＦＴ素子部Ａを覆う紫外線カット層９として設けている。一方、図２（Ａ）（Ｂ）に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサは、酸化物半導体膜４を有したＴＦＴ素子部Ａでは、そのＴＦＴ素子部Ａを覆うように設けられているが、酸化物半導体膜４を有した生体関連物質感応部Ｂでは、隔壁３１を紫外線カット層９として設けている。
【００６４】
紫外線カット層９は、透明バイオセンサの生体関連物質感応部Ｂに載置した生体関連物質を顕微鏡観察する際、照射光に含まれる紫外線をカットするための層である。そうした機能を有する紫外線カット層９であれば、各種の材料を用いることができ、他の層とは異なり、透明である必要はない。紫外線カット層９の形成材料としては、例えば、紫外線を吸収又は反射でき、パターン成膜可能な材料が好ましく用いることができる。具体的には、下記表１に示す紫外線カット能を有するポリイミドや、同様の機能を有するアクリル系樹脂等を挙げることができる。表１に示すポリイミドは、特に可視光域で良好な光透過性を示し、紫外光域で良好な遮光性を示すので、紫外線カット層として機能でき、薄膜トランジスタ特性、すなわち半導体特性の劣化をより効果的に防ぐことができる。なお、表１は、光透過率及び反射率スペクトル測定装置（ＦｉｌｍＴｅｋ３０００、ＳＣＩ社製）によって測定した結果であり、その透過率は、３９０ｎｍ以下の紫外光の透過率は１０％以下であるのに対し、４２５ｎｍ以上の可視光の透過率は約８０％以上である。
【００６５】
【表１】
【００６６】
なお、紫外線カット能を有する材料を、保護膜７に含有させてもよい。この場合は、保護膜７が紫外線カット層９の機能を併せ持つ。また、紫外線カット能を有する材料を、隔壁３１に含有させてもよい。この場合は、隔壁３１が紫外線カット層９の機能を併せ持つ。そうした隔壁３１は、生体関連物質感応部Ｂに設けられた酸化物半導体膜４を覆ってはいないが、紫外線が酸化物半導体膜４に及ぶのを低減できる。
【００６７】
また、紫外線カット材料として、ＩＧＺＯ酸化物半導体を用いてもよい。このＩＧＺＯ酸化物半導体は、図１及び図２に示すような紫外線カット層９として設けてもよいし、図１及び図３に示すような保護膜７として設けてもよい。また、ＩＧＺＯ酸化物半導体の透過率の波長依存性も上記した表１に併せて示す。ＩＧＺＯ酸化物半導体は、特に可視光域で良好な光透過性を示し、紫外光域で良好な遮光性を示すので、紫外線カット層として機能でき、薄膜トランジスタ特性、すなわち半導体特性の劣化をより効果的に防ぐことができる。その透過率は、３８０ｎｍまでの紫外光の透過率は８０％未満であるのに対し、それを超える可視光の透過率は８０％以上である。
【００６８】
紫外線カット層９の形成は、その形成材料の種類等に応じた成膜手段とパターニング手段が適用される。例えば、ポリイミド、アクリル系樹脂又はＩＧＺＯ酸化物半導体等で紫外線カット層９を形成する場合には、スパッタリング法、各種ＣＶＤ法又は塗布等で成膜した後にフォトリソグラフィ等でパターニンすればよい。なお、紫外線カット層９の厚さは、通常、１μｍ〜１０μｍ程度である。
【００６９】
なお、表１に示す紫外線カット能を有するポリイミド（厚さ約２０μｍ）でＴＦＴ素子部を遮光した場合と遮光しない場合の半導体特性を測定し、その結果を表２に示した。具体的には、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル長さを１０μｍとし、チャネル幅を１００μｍとしたＩＧＺＯ酸化物半導体膜を用いた。ＵＶライトとしては、SPECTROLINE LONGGIFE_TM FILTER HIGHEST ULTRAVILET INTENSITY GUARANTEEDを用い、半導体膜とＵＶライトとの距離を１３ｃｍとして３６５ｎｍの紫外光を照射した。このとき、ドレイン電圧を１Ｖ固定とし、ゲート電圧を１５Ｖ〜−１５Ｖの間で変化させたときの半導体特性（ＶＧ−ＩＤ特性）を測定した。表１に示す紫外線カット能を有するポリイミドでＴＦＴ素子部を遮光した場合と遮光しない場合の半導体特性の結果は、移動度で最大１０３ｃｍ／（Ｖ・ｓ）の差が確認できた。ポリイミドで遮光しない場合は、ポリイミドで遮光した場合と比較して、紫外線照射によりキャリアが増加してリーク電流が増加し、ＯＦＦレベルが上がって、ＯＮ／ＯＦＦ比が悪化した。そして、キャリアが多くなったため、トランジスタがＯＮし易くなり、閾値Ｖｔｈがマイナスにシフトした。さらに、閾値Ｖｔｈがマイナスにシフトした。
【００７０】
【表２】
【００７１】
以上説明したように、第１実施形態の透明バイオセンサでは、透明バイオセンサの上方から照射される光に含まれる紫外線を、その紫外線カット手段によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜４が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜４による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００７２】
［第２実施形態の透明バイオセンサ］
図３及び図４に示す透明バイオセンサ２０は、ＴＦＴ素子部Ａ及び生体関連物質感応部Ｂの透明基材１に付与された紫外線カット手段が、透明基材１の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層９、又は、透明基材１に含まれる紫外線カット剤を含む透明基材１であるように構成したものである。この第２実施形態の透明バイオセンサ２０は、透明バイオセンサ２０の下方から照射される光に含まれる紫外線の影響を極力排除したものであって、図３及び図４に示すボトムゲートＴＦＴ型の透明バイオセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆを含む。
【００７３】
図３に示すＴＦＴ型透明バイオセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、透明基材１の少なくとも一方の面に紫外線カット層９が設けられ、又は、透明基材１自体が紫外線カット能を有する。それ以外は、上記第１実施形態の透明バイオセンサ１０と略同じ構造であるので、同一符号を用いた共通する構成の説明は省略する。
【００７４】
図４に示すＴＦＴ型透明バイオセンサ２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆは、ＴＦＴ素子部Ａの構成は図３に示すＴＦＴ型透明バイオセンサと同じである。しかし、図４に示す透明バイオセンサは、ゲート絶縁膜３上に、酸化物半導体膜４、ソース電極５及びドレイン電極６を形成した後、全体を覆う保護膜７を設けている点で図３の形態とは異なる。
【００７５】
ゲート電極２は、ゲート絶縁膜３と保護膜７とを貫通し、保護層７上の生体関連物質感応部Ｂに検出電極２’として配線されている。この検出電極２’及び保護膜７を覆うように感応膜８が設けられている。検出電極２’が設けられた部分は、生体関連物質感応部Ｂとなり、その検出電極２’は、感応膜８上に載置した生体関連物質の電気的な信号情報を得るために作用する。
【００７６】
ゲート電極２をゲート絶縁膜３と保護膜７とに貫通させるには、ゲート絶縁膜３のパターニング時と保護膜７のパターニング時にレジスト層を設けておき、その後レジスト層を除去してコンタクトホールを形成し、その後に電極材料をパターン形成することによって、ゲート電極２に接続する検出電極２’を連結配線２”を経由して配線できる。
【００７７】
こうした透明バイオセンサ２０は、透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材１の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層９、又は、透明基材１に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜４が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜４による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【００７８】
［第３実施形態の透明バイオセンサ］
図５及び図６に示す透明バイオセンサ３０は、生体関連物質感応部Ｂの透明基材１に付与された紫外線カット手段が、透明基材１の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層９、又は、透明基材１に含まれる紫外線カット剤を含む透明基材１であるように構成したものである。この第３実施形態の透明バイオセンサ３０は、透明バイオセンサ３０の下方から照射される光に含まれる紫外線の影響を極力排除したものであって、図５及び図６に示すＩＳＦＥＴ型の透明バイオセンサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを含む。
【００７９】
図５及び図６に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ３０は、ＭＯＳＦＥＴ構造からゲート電極を除き、絶縁膜３’上に感応膜８を設けたＩＳＦＥＴ構造である。そして、生体関連物質感応部Ｂの感応膜８上に、被検査流体に含まれる生体関連物質、例えば細胞、ＤＮＡ、糖鎖、タンパク質、酸化還元酵素、抗原又は抗体等を載置して、その生体関連物質からの信号を検出するバイオセンサである。
【００８０】
この透明バイオセンサ３０を構成する生体関連物質感応部Ｂは、図５及び図６に示すように、透明基材１と、透明基材１上に設けられた酸化物半導体膜４と、酸化物半導体膜４の両側にボトムコンタクトするように設けられたソース電極５及びドレイン電極６と、酸化物半導体膜４上に絶縁膜３’を介して設けられた感応膜８とを有している。感応膜８が設けられた生体関連物質感応部Ｂの周縁には、隔壁３１が設けられており、その隔壁３１で囲まれた領域に、被検査流体に含まれる生体関連物質が投入され、透明バイオセンサによる電気的な信号情報と、倒立型顕微鏡による顕微鏡観察とが同時に行われる。なお、図６に示す透明バイオセンサ３０Ｄを構成するＴＦＴ素子部Ａは、トップゲート型のＴＦＴ素子部Ａを構成している。「周縁」とは、生体関連物質感応部Ｂに設けられた酸化物半導体膜４を平面視した場合に、その酸化物半導体膜４に重ならない外側位置のことを意味する。
【００８１】
図５に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、透明基材１の少なくとも一方の面に紫外線カット層９が設けられ、又は、透明基材１自体が紫外線カット能を有する。それ以外は、上記第１実施形態の図２（Ｂ）に示す透明バイオセンサ１０Ｅと略同じ構造であるので、同一符号を用いた共通する構成の説明は省略する。
【００８２】
図６に示すＩＳＦＥＴ型透明バイオセンサ３０Ｄも、透明基材１の少なくとも一方の面に紫外線カット層９が設けられ、又は、透明基材１自体が紫外線カット能を有する。それ以外は、上記第１実施形態の図２（Ａ）に示す透明バイオセンサ１０Ｄと略同じ構造であるので、同一符号を用いた共通する構成の説明は省略する。
【００８３】
この透明バイオセンサ３０は、トップゲート型の透明バイオセンサの下方から照射される光に含まれる紫外線を、透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、透明基材に含まれる紫外線カット剤によってカットすることができる。その結果、酸化物半導体膜が紫外線に感応するのを防いで、その酸化物半導体膜による出力信号が変動又は低下するのを防ぐことができ、顕微鏡観察と同時に取得する生体関連物質の信号情報を正確に取得することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 透明基材
１’ 紫外線カット剤を含む透明基材
２ ゲート電極
２’ 検出電極
２” 連結配線
３ ゲート絶縁膜
３’ 絶縁膜
４ 酸化物半導体膜
５ ソース電極
６ ドレイン電極
７ 保護膜
８ 感応膜
９ 紫外線カット層
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 透明バイオセンサ
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ 透明バイオセンサ
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 透明バイオセンサ
３１ 隔壁
Ａ 薄膜トランジスタ素子部
Ｂ 生体関連物質感応部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材と、該透明基材上に設けられた薄膜トランジスタ素子部及び透明な生体関連物質感応部とを有し、前記薄膜トランジスタ素子部及び前記生体関連物質感応部の一方又は両方が有する酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上及び前記生体関連物質感応部上の一方又は両方、又は、前記透明基材、に付与されていることを特徴とする透明バイオセンサ。
【請求項２】
前記薄膜トランジスタ素子部上に付与された紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上に設けられた紫外線カット層、又は、紫外線カット剤を含む保護膜である、請求項１に記載の透明バイオセンサ。
【請求項３】
前記生体関連物質感応部上に付与された紫外線カット手段が、前記生体関連物質感応部上に設けられた隔壁形状の紫外線カット層である、請求項１に記載の透明バイオセンサ。
【請求項４】
前記透明基材に付与された紫外線カット手段が、前記透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤である、請求項１に記載の透明バイオセンサ。
【請求項５】
透明基材と、該透明基材上に設けられた酸化物半導体膜と、該酸化物半導体膜の両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記酸化物半導体膜上に絶縁膜を介して設けられた生体関連物質感応部とを有し、前記酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記透明基材のいずれか一方の面に設けられた層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤であることを特徴とする透明バイオセンサ。
【請求項６】
前記紫外線カット手段が、紫外線カット能を有するポリイミド層、又は、紫外線カット能を有するポリイミド材料である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明バイオセンサ。
【請求項７】
前記酸化物半導体膜が、ＩＧＺＯ系の酸化物半導体膜である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の透明バイオセンサ。
【請求項１】
透明基材と、該透明基材上に設けられた薄膜トランジスタ素子部及び透明な生体関連物質感応部とを有し、前記薄膜トランジスタ素子部及び前記生体関連物質感応部の一方又は両方が有する酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上及び前記生体関連物質感応部上の一方又は両方、又は、前記透明基材、に付与されていることを特徴とする透明バイオセンサ。
【請求項２】
前記薄膜トランジスタ素子部上に付与された紫外線カット手段が、前記薄膜トランジスタ素子部上に設けられた紫外線カット層、又は、紫外線カット剤を含む保護膜である、請求項１に記載の透明バイオセンサ。
【請求項３】
前記生体関連物質感応部上に付与された紫外線カット手段が、前記生体関連物質感応部上に設けられた隔壁形状の紫外線カット層である、請求項１に記載の透明バイオセンサ。
【請求項４】
前記透明基材に付与された紫外線カット手段が、前記透明基材の少なくとも一方の面に設けられた紫外線カット層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤である、請求項１に記載の透明バイオセンサ。
【請求項５】
透明基材と、該透明基材上に設けられた酸化物半導体膜と、該酸化物半導体膜の両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記酸化物半導体膜上に絶縁膜を介して設けられた生体関連物質感応部とを有し、前記酸化物半導体膜に対する紫外線カット手段が、前記透明基材のいずれか一方の面に設けられた層、又は、前記透明基材に含まれる紫外線カット剤であることを特徴とする透明バイオセンサ。
【請求項６】
前記紫外線カット手段が、紫外線カット能を有するポリイミド層、又は、紫外線カット能を有するポリイミド材料である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明バイオセンサ。
【請求項７】
前記酸化物半導体膜が、ＩＧＺＯ系の酸化物半導体膜である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の透明バイオセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８３５３５（Ｐ２０１３−８３５３５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３２０４（Ｐ２０１１−２２３２０４）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
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