JP2001242131A - イオンセンサ - Google Patents
イオンセンサInfo
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- JP2001242131A JP2001242131A JP2000055039A JP2000055039A JP2001242131A JP 2001242131 A JP2001242131 A JP 2001242131A JP 2000055039 A JP2000055039 A JP 2000055039A JP 2000055039 A JP2000055039 A JP 2000055039A JP 2001242131 A JP2001242131 A JP 2001242131A
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- JP
- Japan
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- ion
- glass
- sensitive
- semiconductor substrate
- ion sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐水性や耐湿性に優れ、長期安定性及び信頼
性の高いイオンセンサを提供すること。 【解決手段】 イオン感応部３及び電極部１６を除く部
位を覆うように、半導体基板１にガラス５を接着したこ
とを特徴とする。
性の高いイオンセンサを提供すること。 【解決手段】 イオン感応部３及び電極部１６を除く部
位を覆うように、半導体基板１にガラス５を接着したこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶液中の特定のイ
オンの濃度モニタや水質分析、さらに医療等、広い分野
において、使用されているイオンセンサに関するもので
ある。
オンの濃度モニタや水質分析、さらに医療等、広い分野
において、使用されているイオンセンサに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】イオンセンサは溶液中の特定のイオンを
濃度を選択的に定量できるという特徴がある。水質分析
分野では、水中に含まれるイオン、例えば、水素イオ
ン、塩素イオン、カルシウムイオン等の定量に応用され
ている。従来、イオンセンサには、ガラス電極法が用い
られていたが、最近では、半導体を用いたイオンセンサ
が登場するようになってきた。半導体を用いる利点とし
て、小型化が容易であること，マルチ化が容易であるこ
と，大量生産が容易であること等があげられる。
濃度を選択的に定量できるという特徴がある。水質分析
分野では、水中に含まれるイオン、例えば、水素イオ
ン、塩素イオン、カルシウムイオン等の定量に応用され
ている。従来、イオンセンサには、ガラス電極法が用い
られていたが、最近では、半導体を用いたイオンセンサ
が登場するようになってきた。半導体を用いる利点とし
て、小型化が容易であること，マルチ化が容易であるこ
と，大量生産が容易であること等があげられる。
【０００３】ここで、この半導体を用いたイオンセンサ
においては、安定動作や長寿命化を図る上で、イオンに
感応するイオン感応部３以外の部位を被測定溶液に接触
させないようにすることが肝要である。このため、従来
においては、一般的に、イオン感応部３以外の部位をエ
ポキシ樹脂１７を塗布することによって被覆していた。
この従来例を図３に示す。図３は、半導体基板１上に形
成されたイオン感応素子のイオン感応部３周辺部の断面
図を示す。イオン感応部３は、ドレイン・ソース電極９
と合わせて形成されている（詳細については本発明の実
施の形態で説明する）。そして、感応部３以外の部位が
エポキシ樹脂１７により被覆されている。
においては、安定動作や長寿命化を図る上で、イオンに
感応するイオン感応部３以外の部位を被測定溶液に接触
させないようにすることが肝要である。このため、従来
においては、一般的に、イオン感応部３以外の部位をエ
ポキシ樹脂１７を塗布することによって被覆していた。
この従来例を図３に示す。図３は、半導体基板１上に形
成されたイオン感応素子のイオン感応部３周辺部の断面
図を示す。イオン感応部３は、ドレイン・ソース電極９
と合わせて形成されている（詳細については本発明の実
施の形態で説明する）。そして、感応部３以外の部位が
エポキシ樹脂１７により被覆されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エポキ
シ樹脂１７は、耐水性や耐湿性の点で問題となる場合が
多い。また、その塗布を行なう工程は人手に頼る部分が
多く、その塗布量を適切にするための制御も困難である
という問題があった。
シ樹脂１７は、耐水性や耐湿性の点で問題となる場合が
多い。また、その塗布を行なう工程は人手に頼る部分が
多く、その塗布量を適切にするための制御も困難である
という問題があった。
【０００５】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、従来に比べて、耐水性や
耐湿性に優れ、長期安定性及び信頼性の高いイオンセン
サを提供することにある。
で、その目的とするところは、従来に比べて、耐水性や
耐湿性に優れ、長期安定性及び信頼性の高いイオンセン
サを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、溶液中のイオンに感応する
イオン感応部と該イオン感応部の感応信号を出力する電
極部とを有するイオン感応素子を、半導体基板に形成し
たイオンセンサにおいて、前記イオン感応部及び前記電
極部を除く部位を覆うように、前記半導体基板にガラス
を接着したことを特徴とするものである。
に、請求項１記載の発明は、溶液中のイオンに感応する
イオン感応部と該イオン感応部の感応信号を出力する電
極部とを有するイオン感応素子を、半導体基板に形成し
たイオンセンサにおいて、前記イオン感応部及び前記電
極部を除く部位を覆うように、前記半導体基板にガラス
を接着したことを特徴とするものである。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のイ
オンセンサにおいて、前記半導体基板と前記ガラスとを
低融点ガラスで接着するようにしたことを特徴とするも
のである。
オンセンサにおいて、前記半導体基板と前記ガラスとを
低融点ガラスで接着するようにしたことを特徴とするも
のである。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載のイ
オンセンサにおいて、前記半導体基板と前記ガラスとを
溶接して接着するようにしたことを特徴とするものであ
る。
オンセンサにおいて、前記半導体基板と前記ガラスとを
溶接して接着するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
イオンセンサについて図１及び図２にもとづき説明す
る。
イオンセンサについて図１及び図２にもとづき説明す
る。
【００１０】本発明の第１の実施の形態のイオンセンサ
を図１に示す。同図（ａ）はイオンセンサの上面図、同
図（ｂ）はイオン感応部３周辺部の断面図である。イオ
ンセンサの構成について、製造過程も交えて説明する。
先ず、半導体基板１の全面にシリコン酸化膜と、シリコ
ン窒化膜を形成する。続いて、ドレイン・ソース領域９
となる部分以外のシリコン窒化膜を除去し、チャネルス
トップ領域７をイオン注入により形成し、フィールド酸
化（局所酸化）によって、ＬＯＣＯＳ８（Local Oxida
tion of silicon）を形成する。さらに残っているシ
リコン窒化膜を除去した後、ゲート酸化を施し、イオン
打ち込みによってドレイン・ソース領域９を形成する。
また、このドレイン・ソース領域の電気信号を出力する
電極部１６を形成する。次に、層間絶縁膜１０を形成し
た後、イオン感応部３を露出させ、その上にシリコン窒
化膜１１を形成する。最後に最終保護膜１２を形成し、
イオン感応部３を露出させてイオンセンサを形成する。
を図１に示す。同図（ａ）はイオンセンサの上面図、同
図（ｂ）はイオン感応部３周辺部の断面図である。イオ
ンセンサの構成について、製造過程も交えて説明する。
先ず、半導体基板１の全面にシリコン酸化膜と、シリコ
ン窒化膜を形成する。続いて、ドレイン・ソース領域９
となる部分以外のシリコン窒化膜を除去し、チャネルス
トップ領域７をイオン注入により形成し、フィールド酸
化（局所酸化）によって、ＬＯＣＯＳ８（Local Oxida
tion of silicon）を形成する。さらに残っているシ
リコン窒化膜を除去した後、ゲート酸化を施し、イオン
打ち込みによってドレイン・ソース領域９を形成する。
また、このドレイン・ソース領域の電気信号を出力する
電極部１６を形成する。次に、層間絶縁膜１０を形成し
た後、イオン感応部３を露出させ、その上にシリコン窒
化膜１１を形成する。最後に最終保護膜１２を形成し、
イオン感応部３を露出させてイオンセンサを形成する。
【００１１】そして、本実施形態においては、ガラス５
を最終保護層１２表面に低融点ガラス１３を用いて接着
する。ガラス５には、イオン感応部３が露出するように
開口部６を形成する。またさらにガラス５が電極部１６
を覆わないように形成する。そして、ガラス５のシリコ
ン基板１（最終保護層１２）への接着面に、ほう珪酸ガ
ラス等の低融点ガラス１３を塗布して、ガラス５とイオ
ン感応素子を形成した半導体基板１とを貼り合わせ、４
５０℃の酸素雰囲気中で、２〜３時間熱処理を行うこと
により、ガラス５を半導体基板１に接着させる。
を最終保護層１２表面に低融点ガラス１３を用いて接着
する。ガラス５には、イオン感応部３が露出するように
開口部６を形成する。またさらにガラス５が電極部１６
を覆わないように形成する。そして、ガラス５のシリコ
ン基板１（最終保護層１２）への接着面に、ほう珪酸ガ
ラス等の低融点ガラス１３を塗布して、ガラス５とイオ
ン感応素子を形成した半導体基板１とを貼り合わせ、４
５０℃の酸素雰囲気中で、２〜３時間熱処理を行うこと
により、ガラス５を半導体基板１に接着させる。
【００１２】以上により形成及びガラス５が接着された
イオンセンサは、ガラス５の開口部６にあるイオン感応
部３が被測定溶液中に浸けられ、また、電極部１６に
は、外部装置に接続される配線がなされてイオン濃度の
定量が行われる。ここで、イオン感応部３及び電極部１
６以外はガラス５に被覆されているため溶液の侵入が防
止されている。
イオンセンサは、ガラス５の開口部６にあるイオン感応
部３が被測定溶液中に浸けられ、また、電極部１６に
は、外部装置に接続される配線がなされてイオン濃度の
定量が行われる。ここで、イオン感応部３及び電極部１
６以外はガラス５に被覆されているため溶液の侵入が防
止されている。
【００１３】このようにイオン感応素子を形成した半導
体基板１に、イオン感応部３及び電極部１６を除く部位
を覆うように、ガラス５を接着するようにしたので、イ
オン感応部３及び電極部１６以外はガラス５に被覆され
て溶液の侵入が防止され、耐水性及び耐湿性が向上し
て、イオンセンサの長期安定性及び信頼性を確保するこ
とができるという効果を奏する。
体基板１に、イオン感応部３及び電極部１６を除く部位
を覆うように、ガラス５を接着するようにしたので、イ
オン感応部３及び電極部１６以外はガラス５に被覆され
て溶液の侵入が防止され、耐水性及び耐湿性が向上し
て、イオンセンサの長期安定性及び信頼性を確保するこ
とができるという効果を奏する。
【００１４】本発明の第２の実施の形態のイオンセンサ
を図２に示す。同図（ａ）はイオンセンサの上面図、同
図（ｂ）はイオン感応部３周辺部の断面図である。イオ
ンセンサの構成及びガラス５の形状は、第１の実施の形
態と同様であるが、本実施形態では、ガラス５の半導体
基板１への接着を溶接により行う。最終絶縁膜１２形成
後、スパッタ等により、ガラス５で被覆される部分の外
周にタングステン膜１４を形成する。そして、ガラス５
には、前述のタングステン膜１４に対応する部分にコバ
ール膜１５を形成する。そして、ガラス５（コバール膜
１５）と半導体基板１（タングステン膜１４）とを貼り
合わせた後、ＹＡＧレーザーを用いて、タングステン膜
１４とコバール１５を溶接する。第１の実施形態と同
様、イオン感応部３及び電極部１６を除く部位を覆うよ
うに、ガラス５を接着するようにしたので、イオン感応
部３及び電極部１６以外はガラス５に被覆されているた
め溶液の侵入が防止されて、耐水性及び耐湿性が向上し
て、イオンセンサの長期安定性及び信頼性を確保するこ
とができるという効果を奏する。
を図２に示す。同図（ａ）はイオンセンサの上面図、同
図（ｂ）はイオン感応部３周辺部の断面図である。イオ
ンセンサの構成及びガラス５の形状は、第１の実施の形
態と同様であるが、本実施形態では、ガラス５の半導体
基板１への接着を溶接により行う。最終絶縁膜１２形成
後、スパッタ等により、ガラス５で被覆される部分の外
周にタングステン膜１４を形成する。そして、ガラス５
には、前述のタングステン膜１４に対応する部分にコバ
ール膜１５を形成する。そして、ガラス５（コバール膜
１５）と半導体基板１（タングステン膜１４）とを貼り
合わせた後、ＹＡＧレーザーを用いて、タングステン膜
１４とコバール１５を溶接する。第１の実施形態と同
様、イオン感応部３及び電極部１６を除く部位を覆うよ
うに、ガラス５を接着するようにしたので、イオン感応
部３及び電極部１６以外はガラス５に被覆されているた
め溶液の侵入が防止されて、耐水性及び耐湿性が向上し
て、イオンセンサの長期安定性及び信頼性を確保するこ
とができるという効果を奏する。
【００１５】
【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１記載の発
明によれば、溶液中のイオンに感応するイオン感応部と
該イオン感応部の感応信号を出力する電極部とを有する
イオン感応素子を、半導体基板に形成したイオンセンサ
において、前記イオン感応部及び前記電極部を除く部位
を覆うように、前記半導体基板にガラスを接着するよう
にしたので、耐水性や耐湿性に優れ、長期安定性及び信
頼性の高いイオンセンサを提供できた。
明によれば、溶液中のイオンに感応するイオン感応部と
該イオン感応部の感応信号を出力する電極部とを有する
イオン感応素子を、半導体基板に形成したイオンセンサ
において、前記イオン感応部及び前記電極部を除く部位
を覆うように、前記半導体基板にガラスを接着するよう
にしたので、耐水性や耐湿性に優れ、長期安定性及び信
頼性の高いイオンセンサを提供できた。
【００１６】請求項２記載の発明においては、前記半導
体基板と前記ガラスとを低融点ガラスで接着するように
したので、容易に、前記半導体基板と前記ガラスとを接
着することができるという効果を奏する。
体基板と前記ガラスとを低融点ガラスで接着するように
したので、容易に、前記半導体基板と前記ガラスとを接
着することができるという効果を奏する。
【００１７】請求項３記載の発明においては、前記半導
体基板と前記ガラスとを溶接して接着するようにしたの
で、容易に、前記半導体基板と前記ガラスとを接着する
ことができるという効果を奏する。
体基板と前記ガラスとを溶接して接着するようにしたの
で、容易に、前記半導体基板と前記ガラスとを接着する
ことができるという効果を奏する。
【図１】本発明の第１の実施の形態のイオンセンサを示
す図である。（ａ）は上面図、（ｂ）はイオン感応部周
辺部の断面図である。
す図である。（ａ）は上面図、（ｂ）はイオン感応部周
辺部の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のイオンセンサを示
す図である。（ａ）は上面図、（ｂ）はイオン感応部周
辺部の断面図である。
す図である。（ａ）は上面図、（ｂ）はイオン感応部周
辺部の断面図である。
【図３】従来のイオンセンサのイオン感応部周辺部の断
面図である。
面図である。
１ 半導体基板 ３ イオン感応部 ５ ガラス ６ （ガラス）開口部 ７ チャネルストップ領域 ８ ＬＯＣＯＳ ９ ドレイン・ソース領域 １０ 層間絶縁膜 １１ シリコン窒化膜 １２ 最終保護膜 １３ 低融点ガラス １４ タングステン層 １５ コバール層 １６ 電極部 １７ エポキシ樹脂
Claims (3)
- 【請求項１】 溶液中のイオンに感応するイオン感応部
と該イオン感応部の感応信号を出力する電極部とを有す
るイオン感応素子を、半導体基板に形成したイオンセン
サにおいて、前記イオン感応部及び前記電極部を除く部
位を覆うように、前記半導体基板にガラスを接着したこ
とを特徴とするイオンセンサ。 - 【請求項２】 前記半導体基板と前記ガラスとを低融点
ガラスで接着するようにしたことを特徴とする請求項１
記載のイオンセンサ。 - 【請求項３】 前記半導体基板と前記ガラスとを溶接し
て接着するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
イオンセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000055039A JP2001242131A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | イオンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000055039A JP2001242131A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | イオンセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001242131A true JP2001242131A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18576225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000055039A Pending JP2001242131A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | イオンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001242131A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250631A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Mitsumi Electric Co Ltd | センサ製造方法 |
| WO2009144878A1 (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-03 | ミツミ電機株式会社 | センサ及びその製造方法 |
| CN107427258A (zh) * | 2015-04-15 | 2017-12-01 | 株式会社村田制作所 | 呼气传感器、呼气传感器单元及呼气检测方法 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000055039A patent/JP2001242131A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250631A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Mitsumi Electric Co Ltd | センサ製造方法 |
| WO2009144878A1 (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-03 | ミツミ電機株式会社 | センサ及びその製造方法 |
| JP2009287989A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Mitsumi Electric Co Ltd | センサ及びその製造方法 |
| US8698210B2 (en) | 2008-05-28 | 2014-04-15 | Mitsumi Electric, Co., Ltd. | Sensor and method for manufacturing the same |
| CN107427258A (zh) * | 2015-04-15 | 2017-12-01 | 株式会社村田制作所 | 呼气传感器、呼气传感器单元及呼气检测方法 |
| US10485448B2 (en) | 2015-04-15 | 2019-11-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Breath sensor, breath sensor unit, and breath sensing method |
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