化学集積回路の創成-半導体集積回路上に化学を集積

化学集成电路的创造——将化学集成到半导体集成电路上

• 批准号: 25249046
• 负责人: 中里 和郎
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25249046/
• 关键词: 化学集積回路; バイオセンサ集積回路; オンチップ電気化学計測; CMOS集積センサ

化学反応の検出，化学反応の制御，物質の効率的な輸送を半導体集積回路上で行うことにより様々な化学反応をチップ上に集積した化学集積回路の実現を目的に研究を着手した．この化学集積回路は，医療・環境・健康への応用が最も期待される分野である．検査診断システムにおいては，その取扱いに専門性を要せず短時間で分析可能で，ユビキタス情報社会と整合性の高いことが求められ，その上で極微の生体分子を検出することが最重要課題となる．本研究の主な目的は，生体分子の増幅を行いながら化学反応の検出を行う化学集積回路の実現にある．化学反応を検出するために，電気化学計測のCMOS集積回路を新たに設計した．電位検出型64x64センサアレイ，電流検出型32x32センサアレイ，電位・電流・インピーダンス計測を統合したマルチモーダル型16x16センサアレイを設計した．従来の回路を改良すると伴に，インピーダンス計測用のオンチップ検波回路およびローパスフィルタを新たに設計し，要求性能である10MHzまでの高周波信号を検出する見通しを得た．更に，バイオ信号を電流のパルス幅に変換し，時間ディジタル変換によりディジタル化する新たな回路を考案し，時間分解能で3桁の性能向上が得られる見通しを得た．また，化学反応の制御，物質の効率的な輸送のために，ポリイミド保護膜‐SU8マイクロ流路－ステルスダイシングのポストCMOS集積プロセスを検討した．当初，ポリイミド残渣によるワイヤボンディング不良問題が発生したが，ボンディングパッドの構造およびプロセスの改良により解決の見通しを得た．更に，PDMSマイクロ流路-シリコーン/Oリング/溶液ホルダによる実装系の検討を行い，電気配線・溶液送排出の統合に対する見通しを得た．

Chemical anti 応 の 検 out, chemical 応 の suppression, material の sharper rate set of な conveying を semiconductor product line back to the way で う こ と に よ り others 々 な chemical anti 応 を チ ッ プ に set on し た chemical set integrated circuit の be presently を objectives に を hands し た. The <s:1> chemical integration circuit, medical, environmental and health へ 応 応 uses が most likely to expect される division である. 検 check diagnose シ ス テ ム に お い て は, そ の take Cha い に 専 sex "を to せ で analysis may で ず for short periods of time, ユ ビ キ タ ス と integrated intelligence society の high い こ と が o め ら れ, そ の で on minimal の raw body molecular を 検 out す る こ と が is the most important topic と な る. The main objective of this study is <s:1> the な objective にある, in which the <s:1> increase of biological molecules leads to the を ながら ながら chemical reaction 応 and 検, and the を う chemical accumulation circuit <s:1> is observed にある. Chemical reaction 応を検 results in するために, electrochemical meter measurement <s:1> CMOS integrated circuit を new たに design を た た. Potentiometric 検 type 64 x64 セ ン サ ア レ イ, current type 検 out 32 x32 セ ン サ ア レ イ, voltage, current, イ ン ピ ー ダ ン ス measuring を integration し た マ ル チ モ ー ダ ル type 16 x16 セ ン サ ア レ イ を design し た. Modified す 従 to の loop を る と companion に, イ ン ピ ー ダ ン ス measuring with の オ ン チ ッ プ 検 wave loop お よ び ロ ー パ ス フ ィ ル タ を new た に し design, request performance で あ 10 MHZ ま る で の high frequency signal を 検 out す る see tong し を た. More に バ イ を オ signal current の パ ル ス picture に variations in し, time デ ィ ジ タ ル variations in に よ り デ ィ ジ タ ル change す る new た し を な circuit test case, time breakdown can で 3 truss の performance up が ら れ る see tong し を た. ま た, chemical 応 の suppression, material の sharper rate な conveying の た め に, ポ リ イ ミ ド protective film ‐ SU8 マ イ ク ロ flow - ス テ ル ス ダ イ シ ン グ の ポ ス ト CMOS set product プ ロ セ ス を beg し 検 た. At the beginning, ポ リ イ ミ ド residue に よ る ワ イ ヤ ボ ン デ ィ ン グ bad problem が 発 raw し た が, ボ ン デ ィ ン グ パ ッ ド の tectonic お よ び プ ロ セ ス の improved に よ り solve の see tong し を た. More に, PDMS マ イ ク ロ flow - シ リ コ ー ン / O リ ン グ / solution ホ ル ダ に よ る be installed is の 検 for line を い, electric 気 wiring, a solution to send out の integration に す seaborne る see tong し を た.

项目成果

BioCMOS

生物CMOS

Dual Data Pulse Width Modulator for Radio Frequency Identification Biosensor Signal Modulation

用于射频识别生物传感器信号调制的双数据脉宽调制器

• 发表时间: 2013
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys.
• 作者: B. Kim;and K. Nakazato
• 通讯作者: and K. Nakazato

A New Extension Method of Retention Time for Memory Cell on Dynamic Random Access Memory

动态随机存储器存储单元保留时间延长新方法

• DOI: 10.1016/j.vlsi.2013.10.004
• 发表时间: 2014
• 期刊: Integration, the VLSI Journal
• 作者: Leonel Aguilar;Maddegedara Lalith;Muneo Hori;Tsuyoshi Ichimura;and Seizo Tanaka;Y. Riho and K. Nakazato
• 通讯作者: Y. Riho and K. Nakazato

Chemistry integrated circuit - chemical system on CMOS integrated circuit

化学集成电路-CMOS集成电路上的化学系统

• 发表时间: 2013
• 期刊: Philosophical Transactions A
• 作者: 野中敏幸;荻尾彰一;佐川宏行;その他Telescope Array Collaboration;K. Nakazato
• 通讯作者: K. Nakazato

Data Retention Time of a New Composed Cell for Dynamic Random Access Memory

动态随机存取存储器新组合单元的数据保留时间

• 发表时间: 2013
• 作者: Y. Riho;and K. Nakazato
• 通讯作者: and K. Nakazato