JP2022123684A - Electrode and manufacturing method of electrode - Google Patents

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Abstract

To provide an electrode including a diamond part that is easily processed, high in processing yield and has high reliability.SOLUTION: The electrode includes a support formed of a material other than diamond, and a diamond part supported on a supporting surface which is one of surfaces included in the support. The diamond part is composed of a plurality of granular diamond crystals, and part of the supporting surface is exposed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、電極および電極の製造方法に関する。 The present disclosure relates to electrodes and methods of making electrodes.

近年、電気化学センサの作用電極として、ダイヤモンド膜を有する電極を用いることが提案されている(例えば特許文献1,2等参照)。導電性を有するダイヤモンドは、電位窓が広く、バックグラウンド電流も小さいことから、尿酸等の種々の物質の電気化学的検出を高感度で行うことができる。このため、導電性を有するダイヤモンドは、作用電極の形成材料として注目を集めている。 In recent years, it has been proposed to use an electrode having a diamond film as a working electrode of an electrochemical sensor (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Diamond, which has conductivity, has a wide potential window and a small background current, so that various substances such as uric acid can be electrochemically detected with high sensitivity. For this reason, diamond, which has conductivity, is attracting attention as a material for forming a working electrode.

特開2007-292717号公報JP 2007-292717 A 特開2013-208259号公報JP 2013-208259 A

しかしながら、ダイヤモンドは高硬度の材料であることから、ダイヤモンド膜を有する電極は成形加工が難しく、加工歩留りが低い等という課題があった。本開示は、加工が容易であり、加工歩留りが高いことに加え、信頼性も高い、ダイヤモンド部を有する電極を提供することを目的とする。 However, since diamond is a material with high hardness, it is difficult to form an electrode having a diamond film, and there are problems such as a low processing yield. An object of the present disclosure is to provide an electrode having a diamond portion that is easy to process, has a high processing yield, and is highly reliable.

本開示の一態様によれば、
ダイヤモンド以外の材料で形成された支持体と、
前記支持体が有する面のうち少なくとも一つの面である支持面上に支持されるダイヤモンド部と、を有し、
前記ダイヤモンド部は、複数の粒状ダイヤモンド結晶で構成されており、
前記支持面の一部が露出している、電極およびその製造方法が提供される。
According to one aspect of the present disclosure,
a support made of a material other than diamond;
a diamond portion supported on a support surface that is at least one of the surfaces of the support;
The diamond part is composed of a plurality of granular diamond crystals,
Electrodes and methods of making the same are provided wherein a portion of the support surface is exposed.

本開示によれば、加工が容易であり、加工歩留りが高く、信頼性の高い、ダイヤモンド部を有する電極を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an electrode having a diamond portion that is easy to process, has a high processing yield, and is highly reliable.

本開示の一態様にかかる電極の縦断面を示す図である。FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of an electrode according to one aspect of the present disclosure; 本開示の一態様にかかる電極を上面(ダイヤモンド部の側)から見た平面概略図である。1 is a schematic plan view of an electrode according to an aspect of the present disclosure as seen from the top (diamond part side); FIG. ダイヤモンド結晶を成長させる際に用いられる気相成長装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a vapor phase growth apparatus used for growing diamond crystals; FIG. (a)はダイヤモンド部と基板との積層体(積層ウエハ)の断面構造を示す図であり、(b)は図4(a)に示す積層体の裏面に凹状溝を形成した様子を示す断面図であり、(c)は凹状溝に沿って支持体を破断して作用電極を取得する様子を示す模式図である。(a) is a diagram showing a cross-sectional structure of a laminated body (laminated wafer) of a diamond part and a substrate, and (b) is a cross-sectional view showing a state in which a concave groove is formed on the back surface of the laminated body shown in FIG. 4(a). It is a figure and (c) is a schematic diagram which shows a mode that a support body is fracture|ruptured along a concave groove|channel, and a working electrode is obtained. サンプル1の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 1; サンプル2の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 2; サンプル3の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 3; サンプル4の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 4; サンプル5の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 5; サンプル6の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 6; サンプル7の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 7; サンプル8の評価結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of sample 8; 本開示の一態様にかかる電極を作用電極として用いた電気化学センサの斜視図の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a perspective view of an electrochemical sensor using an electrode according to one aspect of the present disclosure as a working electrode; FIG.

<本開示の一態様>
以下、本開示の一態様について、図1、図2を参照しながら説明する。
<One aspect of the present disclosure>
One aspect of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

本態様にかかる電極は、電気化学測定において作用電極として好適に用いることができる。例えば、本態様にかかる電極は、被検液(電解液)に含まれる特定成分の濃度を二電極法や三電極法により測定する電気化学センサの作用電極として好適に用いることができる。 The electrode according to this aspect can be suitably used as a working electrode in electrochemical measurements. For example, the electrode according to this aspect can be suitably used as a working electrode of an electrochemical sensor that measures the concentration of a specific component contained in a test solution (electrolyte) by a two-electrode method or a three-electrode method.

図1に示すように、電極10は、ダイヤモンド部11と、ダイヤモンド部11を支持する支持体12と、を有する積層体として構成されている。ダイヤモンド部11を有する電極10をダイヤモンド電極と称することもある。電極10が電気化学センサの作用電極として用いられた際、ダイヤモンド部11は、表面で被検液中の特定成分(所定の反応種)の電気化学反応を生じさせる。例えば、電極10と対電極とを含む電極群を備えるセンサにおいて、被検液としての尿がセンサに供給された際、電極群に尿が付着した状態で電極群に所定の電圧が印加されると、ダイヤモンド部11はその表面で尿酸の酸化還元反応を生じさせる。 As shown in FIG. 1, the electrode 10 is configured as a laminate having a diamond portion 11 and a support 12 that supports the diamond portion 11 . The electrode 10 having the diamond portion 11 is sometimes called a diamond electrode. When the electrode 10 is used as a working electrode of an electrochemical sensor, the diamond part 11 causes an electrochemical reaction of a specific component (predetermined reactive species) in the sample liquid on the surface. For example, in a sensor provided with an electrode group including the electrode 10 and a counter electrode, when urine as a sample liquid is supplied to the sensor, a predetermined voltage is applied to the electrode group while the urine adheres to the electrode group. Then, the diamond portion 11 causes an oxidation-reduction reaction of uric acid on its surface.

また、電極10の外形は平面視で矩形状、例えば正方形状に形成されている。すなわち、電極10はチップ状に形成されている(図2参照)。電極10の平面積は例えば25mm以下とすることができる。チップ状の電極10を作製する観点から、電極10の平面積は例えば1mm以上であることが好ましい。平面積が1mm以上の電極10であれば、後述の破断を用いた手法により精度よく安定して容易に作製することが可能である。また、電極10の平面積が1mm以上であることで、電極10のハンドリング性の低下および実装安定性の低下を抑制することも可能となる。 Further, the outer shape of the electrode 10 is formed in a rectangular shape, for example, a square shape in plan view. That is, the electrode 10 is formed in a chip shape (see FIG. 2). The planar area of the electrode 10 can be, for example, 25 mm 2 or less. From the viewpoint of manufacturing the chip-shaped electrode 10, the planar area of the electrode 10 is preferably 1 mm 2 or more, for example. If the electrode 10 has a plane area of 1 mm 2 or more, it can be manufactured easily with high precision and stability by a method using breaking, which will be described later. Further, when the planar area of the electrode 10 is 1 mm 2 or more, it is possible to suppress deterioration in the handling property and the mounting stability of the electrode 10 .

ダイヤモンド部11は、支持体12が有する面のうち少なくとも一つの面上に支持されている(設けられている)。以下では、ダイヤモンド部11を支持する支持体12の面を支持面12sとも称する。 The diamond portion 11 is supported (provided) on at least one of the surfaces of the support 12 . Below, the surface of the support 12 that supports the diamond portion 11 is also referred to as a support surface 12s.

図2に示すように、ダイヤモンド部11はダイヤモンドからなる複数の粒状結晶、すなわち複数の粒状ダイヤモンド結晶で構成されている。ダイヤモンド部11は、ダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)からなる複数の粒状結晶、すなわち複数の粒状のDLC結晶で構成されていてもよい。以下では、粒状ダイヤモンド結晶、粒状DLC結晶をまとめて「粒状結晶11a」とも称する。ダイヤモンド部11は、例えばタングステンフィラメントを用いた熱フィラメント(ホットフィラメント)CVD法、プラズマCVD法等の化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法、イオンビーム法やイオン化蒸着法等の物理蒸着(Phisical Vapor Deposition:PVD法)等を用いて成長させる(合成する)ことができる。ダイヤモンド部11はp型であることが好ましい。ダイヤモンド部11がホウ素(B)等の元素(ドーパント)を例えば1×1019cm-3以上1×1022cm-3以下の濃度、好ましくは1×1020cm-3以上5×1021cm-3以下の濃度で含むことで、ダイヤモンド部11をp型とすることができる。すなわち、ダイヤモンド部11は、B元素を上記所定範囲で含む粒状結晶11aで構成されていることが好ましい。ダイヤモンド部11中のB濃度は例えば二次イオン質量分析法(SIMS)で測定することができる。 As shown in FIG. 2, the diamond portion 11 is composed of a plurality of granular crystals made of diamond, that is, a plurality of granular diamond crystals. The diamond portion 11 may be composed of a plurality of granular crystals made of diamond-like carbon (DLC), that is, a plurality of granular DLC crystals. In the following, the granular diamond crystals and the granular DLC crystals are also collectively referred to as "granular crystals 11a". The diamond part 11 is formed by, for example, a hot filament (hot filament) CVD method using a tungsten filament, a chemical vapor deposition (CVD) method such as a plasma CVD method, or a physical vapor deposition (CVD) method such as an ion beam method or an ionization deposition method. It can be grown (synthesized) using physical vapor deposition (PVD method) or the like. Diamond portion 11 is preferably of p-type. The diamond portion 11 contains an element (dopant) such as boron (B) at a concentration of, for example, 1×10 19 cm −3 or more and 1×10 22 cm −3 or less, preferably 1×10 20 cm −3 or more and 5×10 21 cm. The diamond portion 11 can be made p-type by containing it at a concentration of −3 or less. That is, it is preferable that the diamond portion 11 is composed of granular crystals 11a containing the B element within the predetermined range. The concentration of B in the diamond portion 11 can be measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), for example.

ダイヤモンド部11がダイヤモンド(又はDLC)からなる連続した膜(以下、ダイヤモンド膜とも称する)ではなく、複数の粒状結晶11aで構成されていることにより、ダイヤモンド部11は粒状結晶11a間に隙間や空間(以下、これらをまとめて単に「隙間」とも称する)を有することとなる。 Since the diamond part 11 is not a continuous film made of diamond (or DLC) (hereinafter also referred to as a diamond film) but is composed of a plurality of granular crystals 11a, the diamond part 11 has gaps or spaces between the granular crystals 11a. (Hereinafter, these are collectively also simply referred to as “gap”).

非常に硬い(高硬度の)ダイヤモンド部11が隙間を有することにより、ダイヤモンド部11は粒状結晶11a間の隙間で分離可能となることから、電極10の成形加工が容易になる。例えば、電極10に成形する前のダイヤモンド部11と支持体12との積層体(すなわち後述の積層ウエハ20)の支持体12を割る(破断する)だけで、チップ状の電極10を精度よく安定して得ることが可能となる。このように、ダイヤモンド部11が隙間を有することにより、電極10の加工歩留りや加工精度を向上させることができる。また、電極10の小サイズ化も可能となることから、電極10の生産性を向上させることも可能となる。 Since the very hard (high-hardness) diamond portion 11 has a gap, the diamond portion 11 can be separated at the gap between the granular crystals 11a. For example, only by breaking (breaking) the support 12 of the laminate of the diamond part 11 and the support 12 (that is, the laminated wafer 20 described later) before forming the electrode 10, the chip-shaped electrode 10 can be stabilized with high accuracy. can be obtained by In this manner, the diamond portion 11 having the gap can improve the processing yield and processing accuracy of the electrode 10 . Moreover, since the size of the electrode 10 can be reduced, the productivity of the electrode 10 can be improved.

また、ダイヤモンド(又はDLC)の熱膨張係数と支持体12の熱膨張係数との間に差がある場合、ダイヤモンド部11と支持体12との熱収縮量の差に起因して、支持体12の面内方向に引張応力或いは圧縮応力が加わることがある。ダイヤモンド部11が隙間を有することにより、ダイヤモンドの熱膨張係数と支持体12の熱膨張係数との間に差があったとしても、これらの熱膨張係数差に起因して生じる応力を上述の隙間で逃がして緩和させることができる。その結果、ダイヤモンド部11(粒状結晶11a)が支持体12(支持面12s)から剥がれ落ちることを回避することができる。これにより、センシングに寄与するダイヤモンド部11の減少を回避でき、電極10の感度の低下を回避することが可能となる。その結果、電極10の信頼性、電極10を有するセンサの信頼性を向上させることも可能となる。 Further, when there is a difference between the thermal expansion coefficient of diamond (or DLC) and the thermal expansion coefficient of the support 12, the difference in the amount of thermal contraction between the diamond part 11 and the support 12 causes the support 12 to A tensile stress or a compressive stress may be applied in the in-plane direction. Since the diamond part 11 has a gap, even if there is a difference between the thermal expansion coefficient of the diamond and the thermal expansion coefficient of the support 12, the stress generated due to the difference in the thermal expansion coefficients can be suppressed by the above gap. can be relieved by . As a result, it is possible to prevent the diamond portion 11 (granular crystal 11a) from peeling off from the support 12 (support surface 12s). As a result, it is possible to avoid reduction in the diamond portion 11 that contributes to sensing, and avoid deterioration in the sensitivity of the electrode 10 . As a result, it becomes possible to improve the reliability of the electrode 10 and the reliability of the sensor having the electrode 10 .

また、上述の熱膨張係数差に起因して生じる応力を緩和することにより、電極10に成形する前のダイヤモンド部11と支持体12との積層体(後述の積層ウエハ20)が反りにくくなる。また、ダイヤモンド部11の残留応力を低減させる、好ましくは残留応力をなくすこともできる。これらにより、積層ウエハ20から電極10を精度よく安定して容易に得ることができる。すなわち、電極10の加工精度、加工歩留り、生産性をより向上させることができる。 In addition, by alleviating the stress caused by the above-described difference in thermal expansion coefficient, the laminate (later-described laminated wafer 20) of the diamond part 11 and the support 12 before being formed into the electrode 10 is less likely to warp. Also, the residual stress in the diamond part 11 can be reduced, preferably the residual stress can be eliminated. As a result, the electrode 10 can be easily obtained from the laminated wafer 20 with high accuracy and stability. That is, the machining accuracy, machining yield, and productivity of the electrode 10 can be further improved.

ダイヤモンド部11は、支持面12sの全面を覆うことなく、支持面12sの一部が露出するように設けられている。例えば、支持面12sの平面積に対する粒状結晶11aの支持面12sへの投影面積の割合が15%以上90%以下、好ましくは30%以上75%以下である。本明細書では、支持面12sの平面積に対する粒状結晶11aの支持面12sへの投影面積の割合(=(粒状結晶11aの投影面積/支持面12sの平面積)×100)を「被覆率」とも称する。すなわち、ダイヤモンド部11による支持面12sの被覆率は例えば15%以上90%以下、好ましくは30%以上75%以下である。 The diamond portion 11 is provided so as to partially expose the support surface 12s without covering the entire support surface 12s. For example, the ratio of the projected area of the granular crystals 11a onto the support surface 12s to the plane area of the support surface 12s is 15% or more and 90% or less, preferably 30% or more and 75% or less. In this specification, the ratio of the projected area of the granular crystals 11a onto the supporting surface 12s to the planar area of the supporting surface 12s (=(projected area of the granular crystals 11a/planar area of the supporting surface 12s)×100) is referred to as "coverage". Also called That is, the coverage of the support surface 12s with the diamond portion 11 is, for example, 15% or more and 90% or less, preferably 30% or more and 75% or less.

被覆率が15%以上であることにより、ダイヤモンド部11の表面積を所定値以上とすることができる。これにより、電極10を電気化学センサの作用電極として好適に用いることができる。 With a coverage of 15% or more, the surface area of the diamond portion 11 can be made greater than or equal to a predetermined value. Thereby, the electrode 10 can be suitably used as a working electrode of an electrochemical sensor.

また、被覆率が15%以上90%以下であることにより、センシングに寄与し得るダイヤモンド部11の総表面積(以下、ダイヤモンド部11の表面積とも称する)を支持面12sの平面積よりも大きくすることができる。また、ダイヤモンド部11の表面積を、被覆率が90%超である場合やダイヤモンド部11をダイヤモンド膜で構成した場合よりも大きくすることもできる。これにより、電極10の感度を高めることが可能となり、この電極10を作用電極としたセンサを用いた電気化学測定の正確性を高めることが可能となる。例えば、電極10を有するセンサを用いてサイクリックボルタンメトリーにより被検液中の尿酸の濃度の測定を行った際、得られるサイクリックボルタモグラムで観察される酸化電流ピーク(の値)が、被覆率が90%超である場合やダイヤモンド部11をダイヤモンド膜で構成した場合よりも高くなる。その結果、被検液中の尿酸の濃度をより正確に測定することが可能となる。 In addition, the total surface area of the diamond portion 11 that can contribute to sensing (hereinafter also referred to as the surface area of the diamond portion 11) is made larger than the plane area of the support surface 12s by the coverage being 15% or more and 90% or less. can be done. Moreover, the surface area of the diamond part 11 can be made larger than when the coverage is over 90% or when the diamond part 11 is composed of a diamond film. This makes it possible to improve the sensitivity of the electrode 10, and to improve the accuracy of electrochemical measurement using a sensor using the electrode 10 as a working electrode. For example, when the concentration of uric acid in the test solution is measured by cyclic voltammetry using a sensor having the electrode 10, the oxidation current peak (value) observed in the resulting cyclic voltammogram indicates that the coverage is It is higher than when it exceeds 90% and when the diamond portion 11 is composed of a diamond film. As a result, it is possible to more accurately measure the concentration of uric acid in the test fluid.

また、被覆率が90%以下であることにより、隙間を有するダイヤモンド部11を確実に得ることが可能となる。これにより、電極10の加工歩留りや加工精度を確実に向上させることができる。また、上述の熱膨張係数差に起因して生じる応力を緩和させる効果(以下、「応力緩和効果」とも称する)が得られやすくなり、粒状結晶11aの剥がれ落ちを確実に回避することが可能となる。 In addition, since the coverage is 90% or less, it is possible to reliably obtain the diamond portion 11 having a gap. As a result, the processing yield and processing accuracy of the electrode 10 can be reliably improved. In addition, the effect of relieving the stress caused by the above-described difference in thermal expansion coefficient (hereinafter also referred to as "stress relaxation effect") can be easily obtained, and it is possible to reliably prevent the granular crystals 11a from peeling off. Become.

また、被覆率が75%以下であることにより、充分な隙間を有するダイヤモンド部11を得ることが可能となる。これにより、電極10の加工歩留りや加工精度をさらに向上させることができる。また、上述の応力緩和効果を確実に得ることができ、粒状結晶11aの剥がれ落ちをより確実に回避することが可能となる。その結果、電気化学測定の正確性をより高めることが可能となる。 In addition, when the coverage is 75% or less, it becomes possible to obtain the diamond portion 11 having a sufficient gap. Thereby, the processing yield and processing accuracy of the electrode 10 can be further improved. Moreover, the stress relaxation effect described above can be reliably obtained, and it is possible to more reliably prevent the granular crystals 11a from peeling off. As a result, it becomes possible to further improve the accuracy of the electrochemical measurement.

また、被覆率が30%以上75%以下であることにより、ダイヤモンド部11の表面積をより大きくすることが可能となる。その結果、電極10の感度をより高めることが可能となり、電気化学測定の正確性をより高めることが可能となる。 Moreover, the surface area of the diamond portion 11 can be increased by setting the coverage to 30% or more and 75% or less. As a result, the sensitivity of the electrode 10 can be further enhanced, and the accuracy of electrochemical measurement can be further enhanced.

複数の粒状結晶11aの平均粒径は、例えば60nm以上150nm以下、好ましくは75nm以上125nm以下とすることができる。なお、ここでの平均粒径は、支持体12の支持面12sの平面方向におけるダイヤモンド部11の断面での平均粒径である。粒状結晶11aの平均粒径は、走査型電子顕微鏡で撮影した画像(例えばSEM像)や、透過電子顕微鏡で撮影した画像(例えばTEM像)の視野を画像解析することで得ることができる。具体的には、まず、SEM像やTEM像を取得し、SEM像やTEM像をもとに粒状結晶11aの粒径分布を測定する。続いて、画像解析ソフト(例えば、Scion Corporation社製、ScionImage)を用いて個々の粒子を抽出し、抽出した粒子を2値化処理して各粒子の面積(S)を算出する。そして、各粒子の粒径(D)を、同じ面積を有する円の直径(D=2√(S/π))として算出する。次に、上記で得られた粒径分布をデータ解析ソフト(例えば、OriginLab社製Origin、Parametric Technology社製Mathchad等)によって処理して平均粒径を算出する。 The average grain size of the plurality of granular crystals 11a can be, for example, 60 nm or more and 150 nm or less, preferably 75 nm or more and 125 nm or less. The average grain size here is the average grain size in the cross section of the diamond part 11 in the planar direction of the support surface 12s of the support 12. As shown in FIG. The average grain size of the granular crystals 11a can be obtained by image analysis of the field of view of an image (eg, SEM image) taken with a scanning electron microscope or an image (eg, TEM image) taken with a transmission electron microscope. Specifically, first, an SEM image and a TEM image are acquired, and the grain size distribution of the granular crystals 11a is measured based on the SEM image and the TEM image. Subsequently, individual particles are extracted using image analysis software (eg, ScionImage manufactured by Scion Corporation), and the extracted particles are binarized to calculate the area (S) of each particle. Then, the particle size (D) of each particle is calculated as the diameter of a circle having the same area (D=2√(S/π)). Next, the particle size distribution obtained above is processed by data analysis software (eg, Origin by OriginLab, Mathchad by Parametric Technology, etc.) to calculate the average particle size.

平均粒径が例えば60nm以上であることにより、粒状結晶11a間の粒界に起因する悪影響が顕在化することを回避できる。例えば、支持面12s上に粒状結晶11aが密に存在する領域(局在領域、密集領域)がある場合であっても、電気化学測定時における暗電流の増加を回避でき、電極10を有するセンサにおいてノイズレベルの上昇を回避することができる。なお、ここでの暗電流とは、センサが有する電極群(作用電極、対電極、参照電極)に対して所定電圧を印加した状態において、酸化還元反応で生じた電流値を測定していないときに作用電極と対電極との間に流れる電流である。また例えば、支持面12s上に粒状結晶11aが粗に存在する領域(非密集領域)がある場合であっても、電極10を有するセンサにおいて、出力電流(検出出力信号)の低下を回避でき、S/N比の低下を回避することができる。このように、粒状結晶11a間の粒界に起因する悪影響の顕在化を回避することで、電極10の信頼性や電気化学測定の正確性をより高めることが可能となる。 When the average grain size is, for example, 60 nm or more, it is possible to avoid manifestation of adverse effects caused by the grain boundaries between the granular crystals 11a. For example, even if there is a region (localized region, dense region) where the granular crystals 11a are densely present on the support surface 12s, an increase in dark current during electrochemical measurement can be avoided, and the sensor having the electrode 10 It is possible to avoid an increase in the noise level in The dark current here means that the current value generated by the oxidation-reduction reaction is not measured while a predetermined voltage is applied to the electrode group (working electrode, counter electrode, reference electrode) of the sensor. is the current that flows between the working electrode and the counter electrode. Further, for example, even if there is a region (non-dense region) where the granular crystals 11a are sparsely present on the support surface 12s, a decrease in the output current (detection output signal) can be avoided in the sensor having the electrode 10, A decrease in the S/N ratio can be avoided. By avoiding manifestation of adverse effects caused by the grain boundaries between the granular crystals 11a in this way, it is possible to further improve the reliability of the electrode 10 and the accuracy of electrochemical measurement.

また、平均粒径が例えば60nm以上であることにより、上記被覆率を15%以上に容易にすることができる。 In addition, when the average particle size is, for example, 60 nm or more, the coverage rate can be easily increased to 15% or more.

平均粒径が75nm以上であることにより、粒状結晶11a間の粒界に起因する悪影響の顕在化を確実に回避することができる。また、上記被覆率を30%以上に容易にすることができる。 When the average grain size is 75 nm or more, it is possible to reliably avoid manifestation of adverse effects caused by grain boundaries between granular crystals 11a. Also, the coverage rate can be easily increased to 30% or more.

平均粒径が150nm以下であることにより、隙間を有するダイヤモンド部11を確実に得ることが可能となる。また、上記被覆率を90%以下に容易にすることができる。 When the average grain size is 150 nm or less, it is possible to reliably obtain the diamond portion 11 having gaps. Also, the coverage rate can be easily reduced to 90% or less.

平均粒径が125nm以下であることにより、充分な隙間を有するダイヤモンド部11を確実に得ることが可能となる。また、上記被覆率を75%以下に容易にすることができる。 When the average grain size is 125 nm or less, it becomes possible to reliably obtain the diamond portion 11 having a sufficient gap. Also, the coverage rate can be easily reduced to 75% or less.

粒状結晶11aは、支持面12s上にランダムに存在している。「粒状結晶11aがランダムに存在する」とは、複数の粒状結晶11aが規則性なく、かつ、極端に局在(偏在)することなく支持面12s上に存在していることを意味する。「複数の粒状結晶11aが規則性なく存在する」には、1つの粒状結晶11aが独立して存在する場合、複数の粒状結晶11aが接して(連なって)存在する場合、および、これらの両方の場合が含まれる。このように、支持面12s上に粒状結晶11aが極端に密に存在する領域や極端に粗に存在する領域が形成されていないことが好ましい。これにより、1つの電極10内での感度にばらつきが生じることを回避できる、すなわち電極10の感度を面内均一にできる。その結果、例えば電気化学測定時に電極10を有するセンサに供給される被検液が少量であっても正確な電気化学測定を行うことが可能となる。 The granular crystals 11a are randomly present on the support surface 12s. "The granular crystals 11a are randomly present" means that the plurality of granular crystals 11a are present on the support surface 12s without any regularity and without being extremely localized (unevenly distributed). "A plurality of granular crystals 11a exist without regularity" includes cases in which one granular crystal 11a exists independently, cases in which a plurality of granular crystals 11a exist in contact (in a row), and both of these cases. includes the case of Thus, it is preferable that the support surface 12s does not have a region where the granular crystals 11a are present extremely densely or coarsely. As a result, variations in sensitivity within one electrode 10 can be avoided, that is, the sensitivity of the electrode 10 can be made uniform within the plane. As a result, for example, even if a small amount of sample liquid is supplied to the sensor having the electrode 10 during electrochemical measurement, it is possible to perform accurate electrochemical measurement.

支持体12は、ダイヤモンド以外の材料(異種材料)を用いて形成されている。支持体12は、導電性の材料を用いて構成することができる。例えば、支持体12は、Si単体又はシリコンの化合物を用いて構成された支持体、すなわち、シリコン(Si)を含有する導電性の支持体とすることができる。具体的には、支持体12はシリコン基板(Si基板)により構成することができる。Si基板としては、単結晶Si基板、多結晶Si基板、炭化シリコン基板(SiC基板)のいずれかを用いることができる。 The support 12 is formed using a material other than diamond (heterogeneous material). The support 12 can be constructed using a conductive material. For example, the support 12 can be a support configured using Si alone or a silicon compound, that is, a conductive support containing silicon (Si). Specifically, the support 12 can be configured by a silicon substrate (Si substrate). As the Si substrate, any one of a single crystal Si substrate, a polycrystalline Si substrate, and a silicon carbide substrate (SiC substrate) can be used.

支持体12は、ダイヤモンド部11と同様にp型であることが好ましく、ホウ素(B)等の元素を所定濃度で含むことが好ましい。支持体12は、Bを、例えば5×1018cm-3以上1.5×1020cm-3以下の濃度、好ましくは5×1018cm-3以上1.2×1020cm-3以下の濃度で含むことができる。支持体12中のB濃度が上記範囲内であることにより、支持体12の比抵抗を低くしつつ、支持体12の製造歩留の低下や性能劣化を回避することができる。 Like the diamond portion 11, the support 12 is preferably p-type, and preferably contains an element such as boron (B) at a predetermined concentration. The support 12 contains B at a concentration of, for example, 5×10 18 cm −3 or more and 1.5×10 20 cm −3 or less, preferably 5×10 18 cm −3 or more and 1.2×10 20 cm −3 or less. can be contained at a concentration of When the concentration of B in the support 12 is within the above range, it is possible to reduce the specific resistance of the support 12 while avoiding a decrease in manufacturing yield and performance deterioration of the support 12 .

支持体12の厚さは例えば350μm以上とすることができる。これにより、直径が6インチや8インチである市販の単結晶Si基板や多結晶Si基板等のSi基板を、バックラップ(back rap)して厚さ調整することなく、支持体12としてそのまま用いることが可能となる。その結果、電極10の生産性を高め、製造コストを低減することが可能となる。支持体12の厚さの上限は特に限定されないが、現在一般的に市場に流通しているSi基板の厚さは、直径が12インチの単結晶Si基板で775μm程度である。このため、現在の技術における支持体12の厚さの上限は例えば775μm程度とすることができる。 The thickness of the support 12 can be, for example, 350 μm or more. As a result, a Si substrate such as a commercially available single-crystal Si substrate or a polycrystalline Si substrate having a diameter of 6 inches or 8 inches can be used as the support 12 as it is without adjusting the thickness by back lapping. becomes possible. As a result, it becomes possible to improve the productivity of the electrode 10 and reduce the manufacturing cost. Although the upper limit of the thickness of the support 12 is not particularly limited, the thickness of a Si substrate generally available on the market at present is about 775 μm for a single crystal Si substrate with a diameter of 12 inches. Therefore, the upper limit of the thickness of the support 12 in the current technology can be set to about 775 μm, for example.

上述のように、ダイヤモンド部11は、支持面12sの一部を露出させるように設けられている。このため、支持面12sは、所定電圧が印加された際に、支持面12sのうち粒状結晶11aが接触していない領域(以下、「支持面12sの露出領域」とも称する)上で尿酸の酸化還元反応を生じさせないように構成されていることが好ましい。例えば、所定電圧が印加されたときに、支持面12sの露出領域上で尿酸の酸化還元反応が生じることが抑制されるような処理(不活性化処理)が支持面12sの露出領域に対してなされていること、すなわち、支持面12sの露出領域は不活性化されていることが好ましい。 As described above, the diamond portion 11 is provided so as to partially expose the support surface 12s. Therefore, when a predetermined voltage is applied to the support surface 12s, uric acid is oxidized on a region of the support surface 12s that is not in contact with the granular crystals 11a (hereinafter also referred to as “exposed region of the support surface 12s”). It is preferably constructed so as not to cause a reductive reaction. For example, when a predetermined voltage is applied, the exposed region of the supporting surface 12s is subjected to a treatment (inactivation treatment) that suppresses the occurrence of oxidation-reduction reaction of uric acid on the exposed region of the supporting surface 12s. What is preferably done is that the exposed areas of the support surface 12s are passivated.

本願発明者は、支持面12sの全面がダイヤモンド部11により覆われていない場合であっても、支持面12sの露出領域が不活性化されていれば、尿酸濃度の測定時に電極10を有するセンサに印加される電圧範囲では、支持面12sの露出領域上で尿酸の酸化還元反応が生じることを回避できることを確認済みである。なお、尿酸濃度の測定時に印加される電圧範囲としては、0V超1V以下の範囲を含む電圧範囲、好ましくは0.4V以上0.9V以下の範囲を含む電圧範囲が例示される。 The inventors of the present application found that even if the entire surface of the support surface 12s is not covered with the diamond portion 11, if the exposed region of the support surface 12s is inactivated, the sensor having the electrode 10 can be used when measuring the uric acid concentration. It has been confirmed that in the voltage range applied to , it is possible to avoid oxidation-reduction reaction of uric acid on the exposed area of the support surface 12s. The voltage range applied when measuring the uric acid concentration is exemplified by a voltage range that includes a range of more than 0 V and 1 V or less, preferably a voltage range that includes a range of 0.4 V or more and 0.9 V or less.

支持面12sの露出領域の不活性化は、支持面12sの露出領域を例えば酸化または窒化することにより行うことができる。支持面12sの露出領域を酸化または窒化することにより、Siを含有する支持体12の少なくとも表層部が酸化または窒化されて、支持面12sの露出領域に絶縁性の被膜(絶縁膜)14が形成されることとなる。なお、この場合の絶縁膜14は、シリコン酸化物(SiO)を含む膜またはシリコン窒化物(SiN)を含む膜となる。このように、支持面12sの露出領域の不活性化は露出領域に絶縁膜14を形成することでなされている。支持面12sの露出領域の不活性化は、支持面12sの露出領域の少なくとも表層部に対して行われていればよい。 Passivation of the exposed areas of the support surface 12s can be accomplished by, for example, oxidizing or nitriding the exposed areas of the support surface 12s. By oxidizing or nitriding the exposed region of the support surface 12s, at least the surface layer portion of the support 12 containing Si is oxidized or nitrided, and an insulating film (insulating film) 14 is formed on the exposed region of the support surface 12s. It will be done. In this case, the insulating film 14 is a film containing silicon oxide (SiO x ) or a film containing silicon nitride (SiN). Thus, the exposed regions of the supporting surface 12s are inactivated by forming the insulating film 14 on the exposed regions. The inactivation of the exposed region of the support surface 12s may be performed on at least the surface layer portion of the exposed region of the support surface 12s.

絶縁膜14は、支持面12sの露出領域を露出させることなく、支持面12sの露出領域の全面を覆っている。これにより、支持面12sの露出領域に被検液が接触した場合であっても、電気化学測定時に支持面12sの露出領域で尿酸の酸化還元反応が生じることを確実に回避することが可能となる。 The insulating film 14 covers the entire exposed region of the support surface 12s without exposing the exposed region of the support surface 12s. As a result, even if the sample liquid comes into contact with the exposed region of the support surface 12s, it is possible to reliably avoid the oxidation-reduction reaction of uric acid in the exposed region of the support surface 12s during the electrochemical measurement. Become.

絶縁膜14の厚さ(例えば酸化または窒化された支持体12の表層部の厚さ)は、例えば1nm以上、好ましくは2nm以上とすることができる。絶縁膜14の厚さが1nm以上であれば、支持面12sの露出領域全面を覆うことができる。絶縁膜14の厚さが2nm以上であることで、支持面12sの露出領域全面を確実に覆うことができる。絶縁膜14の厚さが極端に厚くなると、支持体12の導電性領域が少なくなってしまう。このため、絶縁膜14の厚さは、支持面12sの露出領域全面を覆うことができる厚さであって、できるだけ薄い厚さであることが好ましい。 The thickness of the insulating film 14 (for example, the thickness of the oxidized or nitrided surface layer of the support 12) can be, for example, 1 nm or more, preferably 2 nm or more. If the thickness of the insulating film 14 is 1 nm or more, the entire exposed region of the support surface 12s can be covered. By setting the thickness of the insulating film 14 to 2 nm or more, it is possible to reliably cover the entire exposed region of the support surface 12s. If the thickness of the insulating film 14 is excessively thick, the conductive area of the support 12 is reduced. Therefore, it is preferable that the thickness of the insulating film 14 be as thin as possible so as to cover the entire exposed region of the supporting surface 12s.

このように、支持面12sの露出領域を不活性化することにより、電極10は、所定電圧が印加されたときに、ダイヤモンド部11の表面では尿酸の酸化還元反応を生じさせ、支持面12sの露出領域上では尿酸の酸化還元反応を生じさせないように構成されている。 By inactivating the exposed region of the support surface 12s in this manner, the electrode 10 causes an oxidation-reduction reaction of uric acid on the surface of the diamond portion 11 when a predetermined voltage is applied, and the support surface 12s is oxidized. It is configured not to cause redox reaction of uric acid on the exposed area.

(3)電極の製造方法
本態様の電極10の製造方法について、主に図3および図4を参照しながら説明する。
(3) Method for Manufacturing Electrode A method for manufacturing the electrode 10 of this embodiment will be described mainly with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

本態様の電極10の製造方法では、
支持体12の支持面12sとなる面に対して所定の種付け処理または傷付け処理を行うステップ(ステップA)と、
支持体12の支持面12s上に、支持面12sの一部が露出するように複数の粒状結晶11aを成長させることによりダイヤモンド部11を設けるステップ(ステップB)と、
支持面12sの露出領域を不活性化するステップ(ステップC)と、を行う。
In the method for manufacturing the electrode 10 of this aspect,
a step of performing a predetermined seeding process or scratching process on the surface of the support 12 that will be the support surface 12s (step A);
a step of providing the diamond portion 11 on the support surface 12s of the support 12 by growing a plurality of granular crystals 11a so that a portion of the support surface 12s is exposed (step B);
and passivating the exposed areas of the support surface 12s (step C).

(ステップA)
支持体12として、導電性を有する基板、例えば平面視で円形の外形を有するSi基板を用意する。そして、支持体12が有する2つの主面のうち支持面12sとなる面に対して、種付け(シーディング)処理または傷付け(スクラッチ)処理を行う。種付け処理とは、例えば数nm~数十μm程度のダイヤモンド粒子(好ましくはダイヤモンドナノ粒子)を分散させた溶液(分散液)を支持面12sに塗布したり、分散液中に支持体12を浸漬したりすることにより、ダイヤモンド粒子(種)を支持面12sに付着させる処理をいう。傷付け処理とは、数μm程度のダイヤモンド砥粒(ダイヤモンドパウダー)等を用いて支持面12sに引っかき傷(スクラッチ)を付ける処理をいう。
(Step A)
As the support 12, a substrate having conductivity, for example, a Si substrate having a circular outer shape in plan view is prepared. Then, of the two main surfaces of the support 12, the surface that serves as the support surface 12s is subjected to a seeding process or a scratching process. The seeding treatment includes, for example, applying a solution (dispersion liquid) in which diamond particles (preferably diamond nanoparticles) of several nanometers to several tens of micrometers are dispersed on the support surface 12s, or immersing the support 12 in the dispersion liquid. It is a process of attaching diamond grains (seeds) to the support surface 12s. The scratching process is a process of scratching the support surface 12s using diamond abrasive grains (diamond powder) of about several μm.

後述のステップBにおいて成長させる粒状結晶11aは、支持面12sに付着させたダイヤモンド粒子や支持面12s上の傷を核として成長する。したがって、種付け処理または傷付け処理をコントロール(調整)することにより、後述のステップBにおいて、複数の粒状結晶11aを支持面12s上にランダムに成長させることが可能となる。 Granular crystals 11a grown in step B described later grow from diamond grains adhering to the support surface 12s and scratches on the support surface 12s as nuclei. Therefore, by controlling (adjusting) the seeding treatment or the scratching treatment, it is possible to randomly grow a plurality of granular crystals 11a on the support surface 12s in step B described later.

(ステップB)
ステップAが終了したら、ステップBを行う。具体的には、例えばタングステンフィラメントを用いた熱フィラメントCVD法により、支持体12の支持面12s上にダイヤモンド結晶を成長させてダイヤモンド部11を設ける。
(Step B)
After step A is completed, step B is performed. Specifically, diamond crystals are grown on the support surface 12s of the support 12 by, for example, a hot filament CVD method using a tungsten filament to provide the diamond portion 11 .

ダイヤモンド結晶の成長は、例えば図3に示すような熱フィラメントCVD装置300を用いて行うことができる。熱フィラメントCVD装置300は、石英等の耐熱性材料からなり、成長室301が内部に構成された気密容器303を備えている。成長室301内には、支持体12を保持するサセプタ308が設けられている。気密容器303の側壁には、成長室301内へ窒素(N)ガスを供給するガス供給管332aと、水素(H)ガスを供給するガス供給管332bと、炭素(C)含有ガスとしてのメタン(CH)ガス又はエタン(C)ガスを供給するガス供給管332cと、ホウ素(B)含有ガスとしてのトリメチルボロン(B(CH、略称:TMB)ガス、トリメチルボレート(B(OCH)ガス、トリエチルボレート(B(CO))ガス、又はジボラン(B)ガスを供給するガス供給管332dと、が接続されている。ガス供給管332a~332dには、ガス流の上流側から順に、流量制御器341a~341d、バルブ343a~343dがそれぞれ設けられている。ガス供給管332a~332dの下流端には、ガス供給管332a~332dから供給された各ガスを成長室301内に供給するノズル349a~349dがそれぞれ接続されている。気密容器303の他の側壁には、成長室301内を排気する排気管330が設けられている。排気管330にはポンプ331が設けられている。気密容器303内には、成長室301内の温度を測定する温度センサ309が設けられている。また、気密容器303内にはタングステンフィラメント310と、タングステンフィラメント310を加熱する一対の電極(例えばモリブデン(Mo)電極)311a,311bとが、それぞれ設けられている。熱フィラメントCVD装置300が備える各部材は、コンピュータとして構成されたコントローラ380に接続されており、コントローラ380上で実行されるプログラムによって後述する処理手順や処理条件が制御されるように構成されている。 Diamond crystal growth can be performed using, for example, a hot filament CVD apparatus 300 as shown in FIG. A hot-filament CVD apparatus 300 is made of a heat-resistant material such as quartz, and includes an airtight container 303 in which a growth chamber 301 is constructed. A susceptor 308 that holds the support 12 is provided in the growth chamber 301 . On the side wall of the airtight container 303, a gas supply pipe 332a for supplying nitrogen (N 2 ) gas into the growth chamber 301, a gas supply pipe 332b for supplying hydrogen (H 2 ) gas, and a gas supply pipe 332c for supplying methane (CH 4 ) gas or ethane (C 2 H 6 ) gas, and trimethyl boron (B(CH 3 ) 3 , abbreviation: TMB) gas as boron (B)-containing gas, trimethyl A gas supply pipe 332d for supplying borate (B(OCH 3 ) 3 ) gas, triethyl borate (B(C 2 H 5 O) 3 ) gas, or diborane (B 2 H 6 ) gas is connected. Gas supply pipes 332a to 332d are provided with flow rate controllers 341a to 341d and valves 343a to 343d, respectively, from the upstream side of the gas flow. Nozzles 349a to 349d for supplying the gases supplied from the gas supply pipes 332a to 332d into the growth chamber 301 are connected to the downstream ends of the gas supply pipes 332a to 332d, respectively. Another side wall of the airtight container 303 is provided with an exhaust pipe 330 for exhausting the inside of the growth chamber 301 . A pump 331 is provided in the exhaust pipe 330 . A temperature sensor 309 for measuring the temperature inside the growth chamber 301 is provided inside the airtight container 303 . A tungsten filament 310 and a pair of electrodes (for example, molybdenum (Mo) electrodes) 311a and 311b for heating the tungsten filament 310 are provided in the airtight container 303, respectively. Each member provided in the hot filament CVD apparatus 300 is connected to a controller 380 configured as a computer, and a processing procedure and processing conditions to be described later are controlled by a program executed on the controller 380. .

ダイヤモンド結晶の成長は、上述の熱フィラメントCVD装置を用い、例えば以下の処理手順で実施することができる。まず、支持体12を、気密容器303内へ投入(搬入)し、サセプタ308上に保持する。そして、成長室301内の排気を実施しながら、成長室301内へHガスを供給する。また、電極311a,311b間に電流を流してタングステンフィラメント310の加熱を開始する。タングステンフィラメント310が加熱されることで、サセプタ308上に保持した支持体12も加熱されることとなる。タングステンフィラメント310が所望の温度となり、成長室301内が所望の圧力に到達し、また成長室301内の雰囲気が所望の雰囲気となったら、成長室301内へC含有ガス(例えばCHガス)、B含有ガス(例えばTMBガス)を供給する。成長室301内に供給されたCHガス、TMBガスが、高温に加熱されたタングステンフィラメント310を通過する際に分解(熱分解)されて、メチルラジカル(CH )等の活性種が生成される。この活性種等が支持体12上に供給されてダイヤモンド結晶が成長する。 Diamond crystals can be grown by using the hot filament CVD apparatus described above, for example, according to the following procedure. First, the support 12 is loaded (carried) into the airtight container 303 and held on the susceptor 308 . Then, H 2 gas is supplied into the growth chamber 301 while evacuating the growth chamber 301 . Also, a current is passed between the electrodes 311a and 311b to start heating the tungsten filament 310 . As the tungsten filament 310 is heated, the support 12 held on the susceptor 308 is also heated. When the tungsten filament 310 reaches a desired temperature, the inside of the growth chamber 301 reaches a desired pressure, and the atmosphere inside the growth chamber 301 reaches a desired atmosphere, a C-containing gas ( e.g., CH4 gas) is introduced into the growth chamber 301. , B-containing gas (for example, TMB gas). The CH 4 gas and TMB gas supplied into the growth chamber 301 are decomposed (thermally decomposed) when passing through the tungsten filament 310 heated to a high temperature to generate active species such as methyl radicals (CH 3 * ). be done. The active species and the like are supplied onto the support 12 to grow diamond crystals.

ダイヤモンド結晶を成長させる際の条件としては、下記の条件が例示される。
基板温度:600℃以上1000℃以下、好ましくは650℃以上800℃以下
フィラメント温度:1800℃以上2500℃以下、好ましくは2000℃以上2200℃以下
成長室内圧力:5Torr以上50Torr以下、好ましくは10Torr以上35Torr以下
CHガスに対するTMBガスの分圧の比率(TMB/CH):0.003%以上0.8%以下
ガスに対するCHガスの比率(CH/H):2%以上5%以下
成長時間:30分以上120分以下、好ましくは60分以上100分以下
The following conditions are exemplified as conditions for growing diamond crystals.
Substrate temperature: 600° C. to 1000° C., preferably 650° C. to 800° C. Filament temperature: 1800° C. to 2500° C., preferably 2000° C. to 2200° C. Growth chamber pressure: 5 Torr to 50 Torr, preferably 10 Torr to 35 Torr Ratio of partial pressure of TMB gas to CH4 gas ( TMB/ CH4 ): 0.003% or more and 0.8% or less Ratio of CH4 gas to H2 gas ( CH4/H2): 2 % or more5 % or less Growth time: 30 minutes or more and 120 minutes or less, preferably 60 minutes or more and 100 minutes or less

これにより、図4(a)に断面概略図で示すような支持体12とダイヤモンド部11との積層体(積層ウエハ20)が作製される。 As a result, a laminate (laminated wafer 20) of the support 12 and the diamond portion 11 is produced as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4(a).

上述の条件下でダイヤモンド結晶を成長させることにより、ダイヤモンド部11を複数の粒状結晶11aで構成することが可能となる。また、ダイヤモンド部11中のB濃度を例えば1×1019cm-3以上1×1022cm-3以下とすることができる。 By growing the diamond crystals under the conditions described above, the diamond portion 11 can be composed of a plurality of granular crystals 11a. Also, the B concentration in the diamond portion 11 can be set to, for example, 1×10 19 cm −3 or more and 1×10 22 cm −3 or less.

特に、粒状結晶11aを成長させる時間(成長時間)を30分以上120分以下とすることにより、支持面12sの一部が露出するように(支持面12sの全面を覆うことがないように)ダイヤモンド部11を設けることができる。 In particular, by setting the time (growth time) for growing the granular crystals 11a to 30 minutes or more and 120 minutes or less, a part of the support surface 12s is exposed (so that the entire support surface 12s is not covered). A diamond portion 11 may be provided.

また、上記成長時間を30分以上120分以下にすることにより、ダイヤモンド部11による支持面12sの被覆率を例えば15%以上90%以下としたり、粒状結晶11aの平均粒径を例えば60nm以上150nm以下としたりすることが容易になる。また、上記成長時間を60分以上100分以下にすることにより、被覆率を30%以上75%以下としたり、粒状結晶11aの平均粒径を75nm以上125nm以下としたりすることが容易になる。 Further, by setting the growth time to 30 minutes or more and 120 minutes or less, the coverage of the support surface 12s with the diamond portion 11 can be made 15% or more and 90% or less, and the average grain size of the granular crystals 11a can be made 60 nm or more and 150 nm or less. It becomes easier to: Further, by setting the growth time to 60 minutes or more and 100 minutes or less, it becomes easy to set the coverage ratio to 30% or more to 75% or less and the average grain size of the granular crystals 11a to 75 nm or more and 125 nm or less.

また、上述のようにステップAにおいて支持面12sに対して所定の種付け処理または傷付け処理が行われている。このため、上述の条件下でダイヤモンド結晶を成長させることにより、粒状結晶11aは支持面12s上にランダムに成長することとなる。 Further, as described above, in step A, the supporting surface 12s is subjected to a predetermined seeding process or scratching process. Therefore, by growing the diamond crystals under the conditions described above, the granular crystals 11a grow randomly on the support surface 12s.

(ステップC)
ステップBが終了したら、ステップCを行う。このステップでは、支持面12sのうち粒状結晶11aが接触していない領域(支持面12sの露出領域)を不活性化する。具体的には、支持面12sの一部が露出している積層ウエハ20に対して、酸素含有雰囲気(O含有雰囲気)又は窒素含有雰囲気(N含有雰囲気)でアニール処理を行う。
(Step C)
After step B is completed, step C is performed. In this step, regions of the support surface 12s that are not in contact with the granular crystals 11a (exposed regions of the support surface 12s) are inactivated. Specifically, the laminated wafer 20 with a part of the supporting surface 12s exposed is annealed in an oxygen-containing atmosphere (O-containing atmosphere) or a nitrogen-containing atmosphere (N-containing atmosphere).

アニール条件としては、下記の条件が例示される。
アニール雰囲気:Oガス、大気、またはNガス
アニール温度:60℃以上200℃以下、好ましくは70℃以上140℃以下
アニール時間:5分以上180分以下、好ましくは60分以上120分以下
The following conditions are exemplified as annealing conditions.
Annealing atmosphere: O2 gas, air, or N2 gas Annealing temperature: 60°C to 200°C, preferably 70°C to 140°C Annealing time: 5 minutes to 180 minutes, preferably 60 minutes to 120 minutes

上述の条件下でアニールを行うことで、支持面12sの露出領域全面に絶縁膜14としての熱酸化膜(SiO膜)又は窒化膜(SiN膜)を形成でき、支持面12sの露出領域の少なくとも表層部を不活性化することができる。 By performing annealing under the above conditions, a thermal oxide film (SiO x film) or a nitride film (SiN film) as the insulating film 14 can be formed on the entire exposed region of the support surface 12s. At least the surface layer can be inactivated.

このステップでは、上述のアニールに代えて、積層ウエハ20に対して、例えば水銀ランプを用いてO含有雰囲気で紫外光を照射してもよい。 In this step, instead of the annealing described above, the laminated wafer 20 may be irradiated with ultraviolet light in an O-containing atmosphere using, for example, a mercury lamp.

紫外光を照射する際の条件としては、下記の条件が例示される。
照射雰囲気:Oガスまたは大気
照射温度:室温(25~28℃、例えば27℃)
照射時間:5分以上30分以下、好ましくは10分以上20分以下
The following conditions are exemplified as conditions for irradiation with ultraviolet light.
Irradiation atmosphere: O 2 gas or air Irradiation temperature: room temperature (25-28°C, for example 27°C)
Irradiation time: 5 minutes to 30 minutes, preferably 10 minutes to 20 minutes

上述の条件下で紫外光の照射を行うことでも、支持面12sの露出領域を酸化させ、支持面12sの露出領域全面に絶縁膜14としてのオゾン酸化膜を形成でき、支持面12sの露出領域の少なくとも表層部を不活性化することができる。 By irradiating the ultraviolet light under the above conditions, the exposed region of the supporting surface 12s can be oxidized, and an ozone oxide film can be formed as the insulating film 14 on the entire exposed region of the supporting surface 12s. can be inactivated at least at the surface layer.

また、このステップでは、上述のアニールまたは紫外光照射に代えて、積層ウエハ20に対して、クリーンベンチ内などの清浄な大気中に放置して自然酸化膜を形成してもよい。 Also, in this step, instead of the above-described annealing or ultraviolet light irradiation, the laminated wafer 20 may be left in a clean atmosphere such as in a clean bench to form a natural oxide film.

自然酸化膜を形成する際の条件としては、下記の条件が例示される。
自然酸化膜形成雰囲気:湿度50%以上の大気
自然酸化膜形成温度:室温(25℃)以上
自然酸化膜形成時間:1000分以上
The following conditions are exemplified as the conditions for forming the natural oxide film.
Atmosphere for natural oxide film formation: Atmosphere with a humidity of 50% or more Natural oxide film formation temperature: Room temperature (25°C) or higher Natural oxide film formation time: 1000 minutes or more

上述の条件下で積層ウエハ20を大気中に放置することでも、支持面12sの露出領域を酸化させ、支持面12sの露出領域に絶縁膜14としての自然酸化膜を形成し、支持面12sの露出領域を不活性化することができる。しかしながら、上述のアニールまたは紫外光照射の方が、支持面12sの露出領域全面を絶縁膜14で確実に覆うことができる等の観点から好ましい。 By leaving the laminated wafer 20 in the atmosphere under the above conditions, the exposed region of the support surface 12s is also oxidized to form a natural oxide film as the insulating film 14 on the exposed region of the support surface 12s. Exposed areas can be passivated. However, the above-described annealing or ultraviolet light irradiation is preferable from the viewpoint of being able to reliably cover the entire exposed region of the support surface 12s with the insulating film 14, and the like.

(成形加工)
ステップCが終了したら、積層ウエハ20に対して成形加工を行い、所定形状(例えばチップ状)の電極10を得る。
(Molding)
After step C is completed, the laminated wafer 20 is molded to obtain the electrode 10 having a predetermined shape (for example, a chip shape).

具体的には、図4(b)に示すように、積層ウエハ20の裏面(支持面12sとは反対側の面)から凹状溝21(例えばスクライブ溝)を形成する。凹状溝21は、例えば、レーザスクライブやレーザダイシング等のレーザ加工法、機械加工法、エッチングのような公知の手法を用いて形成することができる。凹状溝21は、支持体12を厚さ方向に貫くことがないように、すなわちダイヤモンド部11まで達しないように形成することが好ましい。凹状溝21は、支持体12の最薄部の厚さが例えば10μm以上80μm以下となるように形成することが好ましい。このように凹状溝21を設けることで、ダイヤモンド部11の変質を抑制し、電極10の感度の低下をより回避することが可能となる。なお、ダイヤモンド部11の変質とは、例えば粒状結晶11aのsp結合がsp結合に変わってしまう、すなわち黒鉛化(グラファイト化)してしまうこと等を意味する。 Specifically, as shown in FIG. 4B, concave grooves 21 (for example, scribed grooves) are formed from the rear surface of the laminated wafer 20 (the surface opposite to the support surface 12s). The recessed grooves 21 can be formed using, for example, laser processing methods such as laser scribing and laser dicing, machining methods, and known techniques such as etching. The concave groove 21 is preferably formed so as not to penetrate the support 12 in the thickness direction, that is, so as not to reach the diamond portion 11 . The concave groove 21 is preferably formed so that the thickness of the thinnest part of the support 12 is, for example, 10 μm or more and 80 μm or less. By providing the recessed groove 21 in this way, it is possible to suppress deterioration of the diamond part 11 and further avoid deterioration of the sensitivity of the electrode 10 . Note that the deterioration of the diamond part 11 means, for example, that sp 3 bonds of the granular crystals 11a are changed to sp 2 bonds, that is, they are graphitized.

続いて、図4(c)に示すように、凹状溝21に沿って支持体12を破断する。このとき、凹状溝21に沿ってダイヤモンド部11を外方に折り曲げて支持体12を破断することが好ましい。 Subsequently, as shown in FIG. 4(c), the support 12 is broken along the concave groove 21. Then, as shown in FIG. At this time, it is preferable to bend the diamond portion 11 outward along the concave groove 21 to break the support 12 .

上述のように、ダイヤモンド部11は複数の粒状結晶11aで構成されており、粒状結晶11a間に隙間が存在している。このため、ダイヤモンド部11は粒状結晶11a間の隙間で分離されることから、支持体12を破断するだけで、ダイヤモンド部11と支持体12とを有するチップ状の電極10が得られる。このように、粒状結晶11a間に隙間が存在していることで、高硬度のダイヤモンド部11を有する場合であっても、上述の破断を用いた手法によりチップ状の電極10を精度よく安定して容易に得ることができる。 As described above, the diamond portion 11 is composed of a plurality of granular crystals 11a, and gaps exist between the granular crystals 11a. Therefore, since the diamond portions 11 are separated by the gaps between the granular crystals 11a, the electrode chip 10 having the diamond portion 11 and the support 12 can be obtained simply by breaking the support 12. FIG. In this way, since the gaps exist between the granular crystals 11a, even in the case where the diamond portion 11 has a high hardness, the chip-shaped electrode 10 can be stabilized with high accuracy by the above-described technique using fracture. can be obtained easily.

上述の破断を用いた手法により得られた電極10のダイヤモンド部11の側面には破断面が形成されにくくなる。すなわち、ダイヤモンド部11は破断面を殆ど有しない、好ましくは、ダイヤモンド部11は破断面を有しないこととなる。また、上述の破断を用いた手法ではダイヤモンド部11を破断しないことから、ダイヤモンド部11が支持面12sからオーバーハングしにくくなる。このため、ダイヤモンド部11(粒状結晶11a)の支持面12sへの投影像が総て支持面12s内に収まることとなる。すなわち、ダイヤモンド部11には、支持面12sからオーバーハングした領域が存在しないこととなる。 Fractured surfaces are less likely to be formed on the side surfaces of the diamond portion 11 of the electrode 10 obtained by the method using the above-described fracture. That is, the diamond portion 11 has almost no fracture surface, preferably the diamond portion 11 has no fracture surface. In addition, since the diamond portion 11 is not broken by the method using the breakage described above, the diamond portion 11 is less likely to overhang from the support surface 12s. Therefore, the projection image of the diamond portion 11 (granular crystal 11a) onto the support surface 12s is entirely within the support surface 12s. That is, the diamond portion 11 does not have a region overhanging the support surface 12s.

なお、積層ウエハ20の表面側(ダイヤモンド部11の側)から凹状溝21を形成することも考えられる。しかしながら、ダイヤモンド部11は高硬度であるため、ダイヤモンド部11の側からレーザ加工法や機械加工法等により凹状溝21を形成することは難しい。 It is also conceivable to form the concave groove 21 from the surface side (diamond portion 11 side) of the laminated wafer 20 . However, since the diamond portion 11 has a high hardness, it is difficult to form the concave groove 21 from the diamond portion 11 side by a laser processing method, a machining method, or the like.

また、積層ウエハ20をドライエッチング等により所定形状に成形して電極10を得ることも考えられる。しかしながら、高硬度のダイヤモンド部11を有する積層ウエハ20をドライエッチング等により所定形状に成形することは非常に難しい。また、ドライエッチングを行うとダイヤモンド部11に変質領域が生じる場合がある。 It is also conceivable to form the laminated wafer 20 into a predetermined shape by dry etching or the like to obtain the electrode 10 . However, it is very difficult to form the laminated wafer 20 having the diamond portion 11 of high hardness into a predetermined shape by dry etching or the like. Also, when dry etching is performed, a degraded region may occur in the diamond portion 11 .

(5)効果
本態様によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
(5) Effect According to this aspect, one or more of the following effects can be obtained.

(a)ダイヤモンド部11を、複数の粒状結晶11aで構成することにより、ダイヤモンド部11は粒状結晶11a間に隙間を有することとなる。 (a) By forming the diamond part 11 with a plurality of granular crystals 11a, the diamond part 11 has gaps between the granular crystals 11a.

これにより、電極10の加工容易性、加工歩留り、加工精度を向上させることができる。例えば、高硬度のダイヤモンド部11を有する場合であっても、上述の破断を用いた手法によりチップ状の電極10を精度よく安定して容易に得ることが可能となる。また、電極10のサイズ(平面積)を小さくすることも可能とる。これらの結果、電極10の生産性を向上させ、製造コストを低減させることが可能となる。 As a result, the ease of processing, processing yield, and processing accuracy of the electrode 10 can be improved. For example, even if the diamond portion 11 has a high hardness, the tip-shaped electrode 10 can be obtained easily and stably with high accuracy by the above-described method using breaking. It is also possible to reduce the size (planar area) of the electrode 10 . As a result, it becomes possible to improve the productivity of the electrode 10 and reduce the manufacturing cost.

また、ダイヤモンドの熱膨張係数と支持体12の熱膨張係数との間に差がある場合であっても、これらの熱膨張係数差に起因して生じる応力を緩和させることができ、ダイヤモンド部11が支持面12sから剥がれ落ちることを回避することができる。その結果、センシングに寄与するダイヤモンド部11の減少を回避でき、電極10の感度の低下を回避することが可能となる。その結果、電極10の信頼性、電極10を有するセンサの信頼性を向上させることが可能となる。 Moreover, even if there is a difference between the thermal expansion coefficient of the diamond and the thermal expansion coefficient of the support 12, the stress caused by the difference in these thermal expansion coefficients can be alleviated. can be avoided from peeling off from the support surface 12s. As a result, it is possible to avoid reduction in the diamond portion 11 that contributes to sensing, and to avoid deterioration in the sensitivity of the electrode 10 . As a result, it becomes possible to improve the reliability of the electrode 10 and the reliability of the sensor having the electrode 10 .

これに対し、ダイヤモンド部11がダイヤモンド膜で構成されている場合、電極10の成形加工が難しく、加工歩留りや加工精度が低下してしまう。また、この場合、上述の熱膨張係数差に起因して生じる応力を緩和できず、硬くて反りにくいダイヤモンド膜が支持面12sから剥がれ落ちやすくなる。 On the other hand, if the diamond portion 11 is made of a diamond film, the forming process of the electrode 10 is difficult, and the process yield and process accuracy are lowered. Moreover, in this case, the stress caused by the above-described difference in thermal expansion coefficient cannot be relieved, and the diamond film, which is hard and resistant to warping, tends to peel off from the support surface 12s.

(b)上述の熱膨張係数差に起因して生じる応力を緩和させることにより、電極10に成形する前のダイヤモンド部11と支持体12との積層体(積層ウエハ20)が反りにくくなる。また、ダイヤモンド部11の残留応力を低減することも可能となる。これらにより、電極10の加工精度、加工歩留り、生産性をより向上させることができる。 (b) By relieving the stress caused by the above-described difference in thermal expansion coefficient, the laminated body (laminated wafer 20) of the diamond portion 11 and the support 12 before being formed into the electrode 10 is less likely to warp. Moreover, it is also possible to reduce the residual stress of the diamond part 11 . As a result, the processing accuracy, processing yield, and productivity of the electrode 10 can be further improved.

(c)支持面12sの一部が露出するようにダイヤモンド部11が設けられていることで、支持面12sの全面をダイヤモンド部11で覆う場合(例えばダイヤモンド膜を形成する場合)よりも、ダイヤモンド部11の成長を短時間で終了させることができる。これにより、ダイヤモンド部11を形成する原料コスト等を低減できることから、電極10の製造コストを低減できる。また、熱フィラメントCVD装置300が有する成長室301内に付着する付着物も少なくなり、成長室301内のクリーニング回数を減らすことができることから、生産性をより向上させることができ、製造コストもより低減できる。 (c) Since the diamond portion 11 is provided so that a part of the support surface 12s is exposed, the diamond portion 11 covers the entire support surface 12s (for example, when a diamond film is formed). The growth of the portion 11 can be completed in a short time. As a result, the material cost for forming the diamond portion 11 can be reduced, so the manufacturing cost of the electrode 10 can be reduced. In addition, deposits adhering to the inside of the growth chamber 301 of the hot filament CVD apparatus 300 are reduced, and the number of times of cleaning the inside of the growth chamber 301 can be reduced, so that the productivity can be further improved and the manufacturing cost can be reduced. can be reduced.

(d)ダイヤモンド部11による支持面12sの被覆率が15%以上90%以下であることで、電気化学センサの作用電極として好適に用いることができる電極10としながら、隙間を有するダイヤモンド部11を確実に得ることができる。これにより、電極10の加工容易性、加工歩留り、加工精度を高めることが可能となるとともに、上述の応力緩和効果を確実に得ることができ、電極10の信頼性を高めることが可能となる。また、ダイヤモンド部11の表面積を、支持面12sの平面積よりも大きくしたり、ダイヤモンド部11をダイヤモンド膜で構成した場合等よりも大きくしたりすることができ、電極10の感度を高めることも可能となる。 (d) The coverage of the support surface 12s by the diamond portion 11 is 15% or more and 90% or less, so that the electrode 10 can be suitably used as a working electrode of an electrochemical sensor, while the diamond portion 11 having a gap is formed. you can get it for sure. As a result, it becomes possible to improve the ease of processing, processing yield, and processing accuracy of the electrode 10 , and to reliably obtain the above-described stress relaxation effect, thereby making it possible to increase the reliability of the electrode 10 . In addition, the surface area of the diamond portion 11 can be made larger than the plane area of the support surface 12s, or can be made larger than when the diamond portion 11 is formed of a diamond film, and the sensitivity of the electrode 10 can be enhanced. It becomes possible.

なお、被覆率が90%を超えると、隙間を有するダイヤモンド部11が得られにくくなる。このため、電極10の成形加工が難しくなり、電極10の加工歩留りや加工精度が低下することがある。また、上述の応力緩和効果が得られにくくなり、粒状結晶11aの剥がれ落ちを回避できず、電極10の感度や信頼性が低下する場合がある。また、被覆率が15%未満であると、ダイヤモンド部11の表面積が小さすぎ、電極10を電気化学測定用センサの作用電極として用いることができない場合がある。 In addition, when the coverage exceeds 90%, it becomes difficult to obtain the diamond portion 11 having a gap. For this reason, the forming process of the electrode 10 becomes difficult, and the process yield and process accuracy of the electrode 10 may decrease. In addition, it becomes difficult to obtain the above-described stress relaxation effect, and peeling off of the granular crystals 11a cannot be avoided, and the sensitivity and reliability of the electrode 10 may be lowered. If the coverage is less than 15%, the surface area of the diamond portion 11 is too small, and the electrode 10 may not be used as a working electrode of an electrochemical measurement sensor.

(e)粒状結晶11aの平均粒径が60nm以上150nm以下であることで、粒状結晶11a間の粒界に起因する悪影響が顕在化することを回避でき、電極10の信頼性や電気化学測定の正確性をより高めることが可能となる。また、上記被覆率が15%以上90%以下である電極10を容易に得ることも可能となる。 (e) Since the average grain size of the granular crystals 11a is 60 nm or more and 150 nm or less, it is possible to avoid manifestation of adverse effects caused by the grain boundaries between the granular crystals 11a, thereby improving the reliability of the electrode 10 and improving the electrochemical measurement performance. Accuracy can be further improved. Moreover, it is also possible to easily obtain the electrode 10 having a coverage of 15% or more and 90% or less.

これに対し、平均粒径が150nm超であると、ダイヤモンド部11が隙間を有さなかったり、隙間を有する場合であっても隙間が少なかったりすることがある。このため、電極10の加工容易性、加工歩留り、加工精度が低下する場合があり、また、上述の応力緩和効果が充分に得られない場合もある。平均粒径が60nm未満であると、ダイヤモンド部11中に存在する結晶粒界が多くなり、粒界の悪影響の顕在化を回避することができず、電極10の信頼性が低下したり、電気化学測定の正確性が低下したりすることがある。 On the other hand, if the average grain size exceeds 150 nm, the diamond portion 11 may not have a gap, or even if it does have a gap, the gap may be small. For this reason, the ease of processing, processing yield, and processing accuracy of the electrode 10 may decrease, and the stress relaxation effect described above may not be obtained sufficiently. If the average grain size is less than 60 nm, the number of crystal grain boundaries present in the diamond part 11 increases, making it impossible to avoid manifestation of the adverse effects of the grain boundaries. Chemical measurements may be less accurate.

(f)複数の粒状結晶11aが支持面12s上にランダムに存在していることにより、1つの電極10内で感度にばらつきが生じることを回避できる。これにより、例えば電気化学測定時に電極10を有するセンサに供給される被検液が少量であっても正確な電気化学測定を行うことが可能となる。 (f) Variation in sensitivity within one electrode 10 can be avoided due to the presence of a plurality of granular crystals 11a randomly on the support surface 12s. As a result, for example, even if a small amount of sample liquid is supplied to the sensor having the electrode 10 during electrochemical measurement, accurate electrochemical measurement can be performed.

(g)支持面12sうち粒状結晶11aが接触していない領域、すなわち、支持面12sの露出領域が不活性化されていることにより、電気化学測定時に支持面12sの露出領域上で尿酸の酸化還元反応が生じることを回避することができる。これにより、電気化学測定の正確性をより高めることが可能となる。 (g) A region of the support surface 12s that is not in contact with the granular crystals 11a, that is, the exposed region of the support surface 12s is inactivated, so that uric acid is oxidized on the exposed region of the support surface 12s during electrochemical measurement. Occurrence of a reduction reaction can be avoided. This makes it possible to further improve the accuracy of the electrochemical measurement.

(h)上述のステップCを行って支持面12sの露出領域を不活性化することにより、支持面12sの露出領域全面を絶縁膜14で確実に覆うことが可能となる。これにより、支持面12sの露出領域上で尿酸の酸化還元反応が生じることを確実に回避でき、電気化学測定の正確性をより高めることが可能となる。 (h) By performing step C described above to inactivate the exposed region of the support surface 12s, it is possible to reliably cover the entire exposed region of the support surface 12s with the insulating film 14 . As a result, it is possible to reliably avoid oxidation-reduction reaction of uric acid on the exposed region of the support surface 12s, and to further improve the accuracy of the electrochemical measurement.

なお、上述のステップCを意図的に行わなくても、通常、支持面12sの露出領域には自然酸化膜が形成されている。しかしながら、この自然酸化膜では支持面12sの露出領域全面を確実に覆うことができない場合が多く、不活性化が不充分である場合が多い。これに対し、本態様では、支持面12sの露出領域を不活性化する処理(すなわち、ステップC)を行っている。これにより、支持面12sの露出領域を充分に不活性化することができ、支持面12sの露出領域全面を絶縁膜14で確実に覆うことが可能となる。 Note that even if step C described above is not intentionally performed, a natural oxide film is normally formed on the exposed region of the support surface 12s. However, in many cases, this natural oxide film cannot reliably cover the entire exposed region of the support surface 12s, and the passivation is often insufficient. On the other hand, in this embodiment, a process (that is, step C) of inactivating the exposed region of the support surface 12s is performed. Thereby, the exposed region of the support surface 12s can be sufficiently inactivated, and the entire exposed region of the support surface 12s can be reliably covered with the insulating film 14 .

<他の態様>
以上、本開示の態様を具体的に説明した。但し、本開示は上述の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other aspects>
Aspects of the present disclosure have been specifically described above. However, the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure.

例えば、ダイヤモンド部11上に特定成分(例えば尿酸のみ)を透過させる機能膜やこの特定成分のみと反応する機能膜を設けてもよい。このような機能膜として、例えば検出成分に応じた所定の酵素を含有する膜やイオン交換膜等の所定の表面装飾膜が設けられていてもよい。 For example, a functional film that allows a specific component (for example, only uric acid) to permeate or a functional film that reacts only with this specific component may be provided on the diamond portion 11 . As such a functional membrane, for example, a predetermined surface-decorating membrane such as a membrane containing a predetermined enzyme corresponding to the component to be detected or an ion-exchange membrane may be provided.

また例えば、ステップCにおいて、支持面12sの露出領域を不活性化することができれば、上述のアニール、紫外光照射、清浄な大気中に放置以外の他の手法を用いて不活性化処理を行ってもよい。例えば、上述のアニール、紫外光照射、または清浄な大気中に代えて、各種酸、過酸化水素水、水等を用いて不活性化処理を行ってもよい。このような手法として、酸素を含有する純水や酸化剤を含む溶液に浸漬してケミカルエッチングを行い、支持面12sの露出領域を不活性する手法が考えられる。また、ステップCでは、上述のアニール、紫外光照射、清浄な大気中に放置、ケミカルエッチング等の手法のうち、複数の手法を適宜組み合わせて、不活性化処理を行ってもよい。 Further, for example, in step C, if the exposed region of the support surface 12s can be inactivated, the inactivation treatment is performed using a method other than the above-described annealing, ultraviolet light irradiation, and exposure to clean air. may For example, the deactivation treatment may be performed using various acids, hydrogen peroxide water, water, etc., instead of the above-described annealing, ultraviolet light irradiation, or clean air. As such a method, a method of inactivating the exposed region of the support surface 12s by immersing it in pure water containing oxygen or a solution containing an oxidizing agent to perform chemical etching is conceivable. Further, in step C, the deactivation treatment may be performed by appropriately combining a plurality of methods among the above-described methods such as annealing, ultraviolet light irradiation, exposure to clean air, and chemical etching.

また、上述の態様では、成形加工を行う前にステップCを行ったがこれに限定されない。例えば、成形加工を行った後にステップCを行ってもよい。 Moreover, in the above-described aspect, step C is performed before molding is performed, but the present invention is not limited to this. For example, step C may be performed after molding.

また、上述の態様では、被検液が尿である例について説明したが、これに限定されない。被検液は、尿の他、血液、涙、鼻水、唾液、汗等の体液であってもよい。また、被検液は人間由来のものに限定されず、動物由来のものであってもよい。また、上述の態様では、被検液中に含まれる特定成分として尿酸を電気分解させる例について説明したが、これに限定されない。電極10を有するセンサに印加される電圧が所定の電圧範囲内であれば、サイクリックボルタンメトリーの電圧掃引条件を適宜変更することで、種々の成分(物質)の濃度を測定することができる。 Moreover, in the above-described aspects, an example in which the sample liquid is urine has been described, but the present invention is not limited to this. The test fluid may be body fluid such as blood, tears, runny nose, saliva, sweat, etc., in addition to urine. Moreover, the test liquid is not limited to that derived from humans, and may be derived from animals. Further, in the above embodiment, an example of electrolyzing uric acid as a specific component contained in the test liquid has been described, but the present invention is not limited to this. If the voltage applied to the sensor having the electrode 10 is within a predetermined voltage range, the concentration of various components (substances) can be measured by appropriately changing the voltage sweep conditions for cyclic voltammetry.

また、上述の態様では、電極10を電気化学センサの作用電極として用いる例について説明したが、これに限定されない。例えば、化合物の電解または合成や水の電解等で用いられる電解用電極(例えばオゾン発生装置の電解用電極)として用いることもできる。 Moreover, in the above embodiment, an example of using the electrode 10 as a working electrode of an electrochemical sensor has been described, but the present invention is not limited to this. For example, it can also be used as an electrode for electrolysis (for example, an electrode for electrolysis of an ozone generator) used in electrolysis or synthesis of compounds, electrolysis of water, or the like.

以下、上述の態様の効果を裏付ける実験結果について説明する。 Experimental results that support the effects of the above-described aspects will be described below.

支持体として6インチの平面視で円形状のSi基板を用意し、このSi基板の主面のうちダイヤモンド部の支持面となる面(すなわち、結晶成長面)に対して所定の傷付け処理を行った。そして、図3に示す熱フィラメントCVD装置を用い、またフィラメントとしてタングステンフィラメントを用い、傷付け処理を行った支持面上にダイヤモンド結晶を成長させてダイヤモンド部を設け、Si基板とダイヤモンド部との積層体である積層ウエハ(サンプル1~8)を作製した。なお、各サンプルを作製する際、結晶の成長時間を調整し、ダイヤモンド部による支持面の被覆率をそれぞれ異ならせた。成長時間を除く他の成長条件は、上述の態様に記載の条件範囲内の所定の同一条件とした。その後、被覆率が100%でない積層ウエハ(サンプル2~8)に対してO含有雰囲気でアニール処理を行い、所定の不活性化処理を行った。アニール条件は上述の態様に記載の条件範囲内の所定の同一条件とした。 A circular Si substrate having a size of 6 inches in plan view was prepared as a support, and the surface of the main surface of the Si substrate that was to support the diamond portion (ie, the crystal growth surface) was subjected to a predetermined scratching treatment. rice field. Then, using the hot filament CVD apparatus shown in FIG. 3 and using a tungsten filament as the filament, a diamond crystal is grown on the support surface that has been subjected to the scratching treatment to form a diamond portion, thereby forming a laminate of the Si substrate and the diamond portion. Laminated wafers (Samples 1 to 8) were produced. In preparing each sample, the crystal growth time was adjusted to vary the coverage of the supporting surface with the diamond portion. The growth conditions other than the growth time were the same predetermined conditions within the condition ranges described in the above embodiments. After that, the laminated wafers (Samples 2 to 8) whose coverage was not 100% were annealed in an O-containing atmosphere to perform a predetermined passivation treatment. Annealing conditions were the same predetermined conditions within the condition range described in the above embodiment.

そして、サンプル1~8のSi基板の裏面(ダイヤモンド部が設けられた面とは反対側の面)に、ガルバノ光学系のレーザを用い、レーザ光(532nm、5W、10kHz、スポット径2μm)を、2mmピッチの格子状に走査速度10cm/secで照射して、格子状のレーザ溝(凹状溝)を形成した。なお、レーザ光のスキャン回数は4回とした。その後、ブレーク押し込み量:0.1mm、ブレーク速度:100mm/sの条件でレーザ溝に沿ってブレーキング(破断)を行い、サンプル1~8のそれぞれから2mm四方の大きさの複数のチップ状の電極を作製した。 Then, laser light (532 nm, 5 W, 10 kHz, spot diameter 2 μm) was applied to the back surface of the Si substrate of Samples 1 to 8 (the surface opposite to the surface on which the diamond part was provided) using a laser of a galvano optical system. , to form lattice-shaped laser grooves (concave grooves) at a scanning speed of 10 cm/sec. Note that the number of scans of the laser beam was set to 4 times. After that, breaking (breaking) was performed along the laser groove under the conditions of a break pushing amount of 0.1 mm and a breaking speed of 100 mm/s, and a plurality of chips each having a size of 2 mm square were obtained from each of samples 1 to 8. An electrode was produced.

(評価)
サンプル1~8から作製した電極のSEM像を撮影した。撮影したSEM像を図5~図12にそれぞれ示す。図5~図12中の「平面SEM像」とは、電極をダイヤモンド部の側から撮影したSEM像、すなわち支持面の平面方向における電極のSEM像であり、「断面SEM像」とは、電極の縦断面を撮影したSEM像、すなわち支持面と直交する方向における電極のSEM像である。
(evaluation)
SEM images of the electrodes fabricated from samples 1-8 were taken. SEM images taken are shown in FIGS. 5 to 12, respectively. The “planar SEM image” in FIGS. 5 to 12 is an SEM image of the electrode taken from the diamond part side, that is, the SEM image of the electrode in the plane direction of the support surface, and the “cross-sectional SEM image” is the electrode 1 is a SEM image of a longitudinal section of the electrode, that is, an SEM image of the electrode in a direction perpendicular to the support surface.

サンプル1~8の被覆率、平均粒径を測定した。なお、サンプル1~8の被覆率は、得られた平面SEM像を二値化し、二値化画像の全面積に対するダイヤモンド部(例えば白い部分)の面積の比率を算出することにより算出した。また、サンプル1~8の平均粒径は、上述の態様に記載の手法を用い、得られた平面SEM像を画像解析することにより算出した。サンプル1では、被覆率は100%、平均粒径は220nmであった。サンプル2では、被覆率は98%、平均粒径は165nmであった。サンプル3では、被覆率は84%、平均粒径は121nmであった。サンプル4では、被覆率は72%、平均粒径は115nmであった。サンプル5では、被覆率は66%、平均粒径は96nmであった。サンプル6では、被覆率は31%、平均粒径は79nmであった。サンプル7では、被覆率は15%、平均粒径は62nmであった。サンプル8では、被覆率は1.2%、平均粒径は45nmであった。 The coverage and average particle size of samples 1 to 8 were measured. The coverage of samples 1 to 8 was calculated by binarizing the obtained planar SEM image and calculating the ratio of the area of the diamond portion (for example, white portion) to the total area of the binarized image. Further, the average particle diameters of samples 1 to 8 were calculated by image analysis of planar SEM images obtained using the method described in the above embodiment. Sample 1 had a coverage of 100% and an average particle size of 220 nm. Sample 2 had a coverage of 98% and an average particle size of 165 nm. Sample 3 had a coverage of 84% and an average particle size of 121 nm. Sample 4 had a coverage of 72% and an average particle size of 115 nm. Sample 5 had a coverage of 66% and an average particle size of 96 nm. Sample 6 had a coverage of 31% and an average particle size of 79 nm. Sample 7 had a coverage of 15% and an average particle size of 62 nm. Sample 8 had a coverage of 1.2% and an average particle size of 45 nm.

また、サンプル1~8から作製した電極を作用電極として用い、図13に示すような電気化学センサを作製した。そして、この電気化学センサを用いて、サイクリックボルタンメトリーにより被検液中の尿酸濃度を測定してサイクリックボルタモグラムを得た。サイクリックボルタンメトリーは、-1100mV以上1500mV以下を含む電圧範囲、0.1V/s以上1V/s以下の掃引速度の範囲内の所定の同一条件で行った。得られたサイクリックボルタモグラム(CV)を図5~図12にそれぞれ示す。 Also, using the electrodes prepared from samples 1 to 8 as working electrodes, an electrochemical sensor as shown in FIG. 13 was prepared. Then, using this electrochemical sensor, the uric acid concentration in the test solution was measured by cyclic voltammetry to obtain a cyclic voltammogram. Cyclic voltammetry was performed under the same predetermined conditions within a voltage range including -1100 mV to 1500 mV and a sweep rate of 0.1 V/s to 1 V/s. The obtained cyclic voltammograms (CV) are shown in FIGS. 5 to 12, respectively.

図5の特に断面SEM像から、被覆率が100%である場合、ダイヤモンド部がダイヤモンドからなる連続膜となり、ダイヤモンド部を粒状結晶により構成できないことが確認できる。 Especially from the cross-sectional SEM image in FIG. 5, it can be confirmed that when the coverage is 100%, the diamond part becomes a continuous film made of diamond, and the diamond part cannot be composed of granular crystals.

また、図6から、被覆率が98%である場合、ダイヤモンド部を粒状結晶により構成できるものの、ダイヤモンド部は粒状結晶間に隙間や空間を殆ど有しないことが確認できる。 Further, from FIG. 6, it can be confirmed that when the coverage is 98%, the diamond portion can be composed of granular crystals, but the diamond portion has almost no gaps or spaces between the granular crystals.

図7や図11から、被覆率が84%や15%である場合、ダイヤモンド部は粒状結晶により構成されつつ、粒状結晶間に所定の隙間や空間を有していることが確認できる。また、被覆率が84%や15%である場合、被覆率が100%である場合よりもサイクリックボルタモグラムにおける酸化電流ピークが高くなっていることが確認できる。このことから、被覆率が15%以上90%以下である場合、被覆率が90%超である場合よりも電極の感度を高くできていることが分かる。すなわち、被覆率が90%超である場合よりも、電気化学測定の正確性を高めることができることが分かる。 From FIGS. 7 and 11, it can be confirmed that when the coverage is 84% or 15%, the diamond portion is composed of granular crystals and has a predetermined gap or space between the granular crystals. Moreover, it can be confirmed that when the coverage is 84% or 15%, the oxidation current peak in the cyclic voltammogram is higher than when the coverage is 100%. From this, it can be seen that when the coverage is 15% or more and 90% or less, the sensitivity of the electrode can be made higher than when the coverage is more than 90%. That is, it can be seen that the accuracy of electrochemical measurement can be improved more than when the coverage is over 90%.

図8や図10から、被覆率が72%や31%である場合、ダイヤモンド部が粒状結晶により構成されつつ、粒状結晶間に充分な隙間や空間を有していることが確認できる。また、被覆率が72%や31%である場合、被覆率が84%や15%である場合よりもサイクリックボルタモグラムにおける酸化電流ピークが高くかつ鋭くなっていることが確認できる。このことから、被覆率が30%以上75%以下である場合、電極の感度をより高くでき、電気化学測定の正確性をより高めることができることが分かる。 From FIGS. 8 and 10, it can be confirmed that when the coverage is 72% or 31%, the diamond portion is composed of granular crystals and has sufficient gaps and spaces between the granular crystals. Moreover, it can be confirmed that when the coverage is 72% or 31%, the oxidation current peak in the cyclic voltammogram is higher and sharper than when the coverage is 84% or 15%. From this, it can be seen that when the coverage is 30% or more and 75% or less, the sensitivity of the electrode can be further increased, and the accuracy of electrochemical measurement can be further improved.

図9から、被覆率が66%である場合、ダイヤモンド部が粒状結晶により構成されつつ、粒状結晶間に充分な隙間や空間を有していることが確認できる。また、被覆率が66%である場合、被覆率が72%や31%である場合よりもサイクリックボルタモグラムにおける酸化電流ピークがさらに高くかつ鋭くなっていることが確認できる。このことから、被覆率が65%前後(例えば60%以上70%以下)である場合、電極の感度をさらに高くでき、電気化学測定の正確性をさらに高めることができることが分かる。なお、図9では、CVグラフの縦軸スケールが図6~8、図10、図11に示すCVグラフ等と異なっていることに留意されたい。 From FIG. 9, it can be confirmed that when the coverage is 66%, the diamond portion is composed of granular crystals, and sufficient gaps and spaces are provided between the granular crystals. Moreover, it can be confirmed that when the coverage is 66%, the oxidation current peak in the cyclic voltammogram is higher and sharper than when the coverage is 72% or 31%. From this, it can be seen that when the coverage is around 65% (for example, 60% or more and 70% or less), the sensitivity of the electrode can be further increased, and the accuracy of electrochemical measurement can be further increased. Note that in FIG. 9, the scale of the vertical axis of the CV graph is different from those of the CV graphs shown in FIGS.

図12から、被覆率が15%未満(例えば1.2%)である場合、サイクリックボルタモグラムにおいて酸化電流ピークを観察できず、電極を電気化学センサの作用電極として用いることができないことが分かる。すなわち、被覆率が15%以上であることにより、サイクリックボルタモグラムにおいて酸化電流ピークを観察でき、電極を電気化学センサの作用電極として好適に用いることができることが分かった。 From FIG. 12 it can be seen that if the coverage is less than 15% (eg 1.2%), no oxidation current peak can be observed in the cyclic voltammogram and the electrode cannot be used as a working electrode in an electrochemical sensor. That is, it was found that when the coverage is 15% or more, an oxidation current peak can be observed in the cyclic voltammogram, and the electrode can be suitably used as a working electrode of an electrochemical sensor.

また、サンプル1~8から得られる電極の加工歩留りの評価を行った。具体的には、まず、自動外観検査装置を用い、サンプル1~8から得られた電極を検査し、平面積が基準値の±2%以内で、かつ、各辺のなす角が90°±2°以内である電極を合格とした。そして、下記の(数1)から加工歩留りを算出した。サンプル1~8の加工歩留り(%)を下記の表1に示す。
(数1)
加工歩留り(%)=(合格の電極数/各サンプルから得られた電極の総数)×100
Also, the processing yield of electrodes obtained from samples 1 to 8 was evaluated. Specifically, first, using an automatic visual inspection device, the electrodes obtained from samples 1 to 8 were inspected, and the plane area was within ± 2% of the reference value and the angle formed by each side was 90 ° ± Electrodes within 2° were accepted. Then, the processing yield was calculated from the following (Equation 1). The processing yields (%) of samples 1 to 8 are shown in Table 1 below.
(Number 1)
Processing yield (%) = (number of acceptable electrodes/total number of electrodes obtained from each sample) x 100

Figure 2022123684000002
Figure 2022123684000002

表1から、ダイヤモンド部が粒状結晶により構成されていることで、電極の加工歩留りを向上させることができることが分かる。また、被覆率が低くなるほど、加工歩留りが向上し、被覆率が75%以下であることで加工歩留りが90%以上となることが分かる。 From Table 1, it can be seen that the machining yield of the electrode can be improved by forming the diamond portion from granular crystals. Further, it can be seen that the lower the coverage, the more the processing yield improves, and the processing yield becomes 90% or more when the coverage is 75% or less.

<本開示の好ましい態様>
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
<Preferred Embodiment of the Present Disclosure>
Preferred aspects of the present disclosure will be added below.

(付記1)
本開示の一態様によれば、
ダイヤモンド以外の材料で形成された支持体と、
前記支持体が有する面のうち少なくとも一つの面である支持面上に支持されるダイヤモンド部と、を有し、
前記ダイヤモンド部は、複数の粒状ダイヤモンド結晶で構成されており、
前記支持面の一部が露出している、電極が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the present disclosure,
a support made of a material other than diamond;
a diamond portion supported on a support surface that is at least one of the surfaces of the support;
The diamond part is composed of a plurality of granular diamond crystals,
An electrode is provided wherein a portion of the support surface is exposed.

(付記2)
付記1に記載の電極であって、好ましくは、
前記支持面の平面積に対する前記複数の粒状ダイヤモンド結晶の前記支持面への投影面積の割合が15%以上90%以下、好ましくは30%以上75%以下である請求項1に記載の電極。
(Appendix 2)
The electrode according to Appendix 1, preferably comprising:
2. The electrode according to claim 1, wherein the ratio of the projected area of said plurality of granular diamond crystals onto said support surface to the plane area of said support surface is 15% or more and 90% or less, preferably 30% or more and 75% or less.

(付記3)
付記1または2に記載の電極であって、好ましくは、
前記ダイヤモンド部の表面積が、前記支持体の前記支持面の平面積よりも大きい。
(Appendix 3)
The electrode according to Appendix 1 or 2, preferably
The surface area of the diamond portion is larger than the planar area of the support surface of the support.

(付記4)
付記1~3のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記複数の粒状ダイヤモンド結晶の平均粒径は60nm以上150nm以下、好ましくは75nm以上125nm以下である。
(Appendix 4)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 3, preferably
The average grain size of the plurality of granular diamond crystals is 60 nm or more and 150 nm or less, preferably 75 nm or more and 125 nm or less.

(付記5)
付記1~4のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記複数の粒状ダイヤモンド結晶は、前記支持面上にランダムに存在している。
(Appendix 5)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 4, preferably
The plurality of granular diamond crystals are randomly present on the support surface.

(付記6)
付記1~5のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記支持面の前記複数の粒状ダイヤモンド結晶が接触していない領域(露出領域)には絶縁膜が形成されている。すなわち、前記支持面のうち前記複数の粒状ダイヤモンド結晶が接触していない領域の不活性化は、前記支持面のうち前記複数の粒状ダイヤモンド結晶が接触していない領域に絶縁膜を形成することでなされている。
(Appendix 6)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 5, preferably
An insulating film is formed on a region (exposed region) of the supporting surface that is not in contact with the plurality of granular diamond crystals. That is, the passivation of the regions of the support surface that are not in contact with the plurality of granular diamond crystals is achieved by forming an insulating film in the regions of the support surface that are not in contact with the plurality of granular diamond crystals. is done.

(付記7)
付記6に記載のセンサであって、好ましくは、
前記絶縁膜の厚さは1nm以上であり、
前記絶縁膜は、前記支持面のうち前記複数の粒状ダイヤモンド結晶が接触していない領域の全面を覆っている。
(Appendix 7)
The sensor according to appendix 6, preferably comprising:
The insulating film has a thickness of 1 nm or more,
The insulating film covers the entire area of the supporting surface that is not in contact with the plurality of granular diamond crystals.

(付記8)
付記1~7のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記支持体は、シリコン単体又はシリコン化合物を用いて形成されている。好ましくは、前記支持体は、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、炭化シリコン基板のいずれかからなる。
(Appendix 8)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 7, preferably
The support is formed using silicon alone or a silicon compound. Preferably, the support is made of a single crystal silicon substrate, a polycrystalline silicon substrate, or a silicon carbide substrate.

(付記9)
付記1~8のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記ダイヤモンド部は、ホウ素を1×1019cm-3以上1×1022cm-3以下の濃度で含む。
(Appendix 9)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 8, preferably
The diamond portion contains boron at a concentration of 1×10 19 cm −3 or more and 1×10 22 cm −3 or less.

(付記10)
付記1~9のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
電気化学測定において作用電極として用いられる。好ましくは、平面視で矩形状の外形を有するチップ状の電極である。
(Appendix 10)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 9, preferably
It is used as a working electrode in electrochemical measurements. Preferably, it is a chip-like electrode having a rectangular outer shape in plan view.

(付記11)
付記1~10のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記ダイヤモンド部は破断面を有していない。
(Appendix 11)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 10, preferably
The diamond part does not have a fracture surface.

(付記12)
付記1~11のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記ダイヤモンド部に残留応力がない。
(Appendix 12)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 11, preferably
The diamond portion has no residual stress.

(付記13)
付記1~12のいずれか1項に記載の電極であって、好ましくは、
前記ダイヤモンド部の前記支持面への投影像が総て前記支持面内に収まっている。すなわち、前記ダイヤモンド部には、支持面からオーバーハングした領域が存在しない。
(Appendix 13)
The electrode according to any one of Appendices 1 to 12, preferably
An image of the diamond portion projected onto the support surface is entirely within the support surface. That is, the diamond portion does not have an overhanging region from the support surface.

(付記14)
本開示の他の態様によれば、
ダイヤモンド以外の材料で形成された支持体が有する面のうち少なくとも一つの面である支持面上に、前記支持面の一部が露出するように複数の粒状ダイヤモンド結晶を成長させることによりダイヤモンド部を設ける工程を有する電極の製造方法が提供される。
(Appendix 14)
According to another aspect of the present disclosure,
A diamond portion is formed by growing a plurality of granular diamond crystals on a supporting surface, which is at least one of the surfaces of a support made of a material other than diamond, such that a portion of the supporting surface is exposed. A method of manufacturing an electrode is provided that includes the step of providing.

(付記15)
付記14に記載の方法であって、好ましくは、
前記ダイヤモンド部を設ける工程では、前記支持面の平面積に対する前記複数の粒状ダイヤモンド結晶の前記支持面への投影面積の割合が15%以上90%以下、好ましくは30%以上75%以下となるように前記複数の粒状ダイヤモンド結晶を成長させる。好ましくは、前記ダイヤモンド部を設ける工程では、平均粒径が60nm以上150nm以下、好ましくは75nm以上125nm以下となるように、前記複数の粒状ダイヤモンド結晶を成長させる。
(Appendix 15)
The method according to Appendix 14, preferably comprising:
In the step of providing the diamond part, the ratio of the projected area of the plurality of granular diamond crystals onto the support surface to the plane area of the support surface is 15% or more and 90% or less, preferably 30% or more and 75% or less. to grow said plurality of granular diamond crystals. Preferably, in the step of providing the diamond portion, the plurality of granular diamond crystals are grown such that the average grain size is 60 nm or more and 150 nm or less, preferably 75 nm or more and 125 nm or less.

(付記16)
付記14または15に記載の方法であって、好ましくは、
前記ダイヤモンド部を設ける工程の前に、前記支持体の前記支持面に対して所定の種付け処理または傷付け処理を行う工程をさらに行い、
前記ダイヤモンド部を設ける工程では、前記複数の粒状ダイヤモンド結晶を前記支持面上にランダムに成長させる。
(Appendix 16)
The method according to appendix 14 or 15, preferably
Before the step of providing the diamond portion, a step of performing a predetermined seeding treatment or scratching treatment on the support surface of the support is further performed,
In the step of providing the diamond portion, the plurality of granular diamond crystals are randomly grown on the support surface.

(付記17)
付記14~16のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
前記支持面のうち前記複数の粒状ダイヤモンド結晶が接触していない領域を不活性化する工程をさらに有する。
(Appendix 17)
The method according to any one of appendices 14 to 16, preferably
The method further comprises passivating regions of the support surface not contacted by the plurality of granular diamond crystals.

(付記18)
付記17に記載の方法であって、好ましくは、
前記不活性化する工程では、前記支持体と前記ダイヤモンド部とを有する積層体に対して酸素含有雰囲気又は窒素含有雰囲気でアニール処理を行う。
(Appendix 18)
The method according to Appendix 17, preferably comprising:
In the passivating step, the laminate having the support and the diamond portion is annealed in an oxygen-containing atmosphere or a nitrogen-containing atmosphere.

10 電極
11 ダイヤモンド部
11a 粒状ダイヤモンド結晶
12 支持体
12s 支持面
REFERENCE SIGNS LIST 10 electrode 11 diamond portion 11a granular diamond crystal 12 support 12s support surface

Claims (11)

ダイヤモンド以外の材料で形成された支持体と、
前記支持体が有する面のうち少なくとも一つの面である支持面上に支持されるダイヤモンド部と、を有し、
前記ダイヤモンド部は、複数の粒状ダイヤモンド結晶で構成されており、
前記支持面の一部が露出している、電極。
a support made of a material other than diamond;
a diamond portion supported on a support surface that is at least one of the surfaces of the support;
The diamond part is composed of a plurality of granular diamond crystals,
An electrode, wherein a portion of the support surface is exposed.
前記支持面の平面積に対する前記複数の粒状ダイヤモンド結晶の前記支持面への投影面積の割合が15%以上90%以下である請求項1に記載の電極。 2. The electrode according to claim 1, wherein the ratio of the projected area of said plurality of granular diamond crystals onto said support surface with respect to the plane area of said support surface is 15% or more and 90% or less. 前記複数の粒状ダイヤモンド結晶の平均粒径は60nm以上150nm以下である請求項1または2に記載の電極。 3. The electrode according to claim 1, wherein the average grain size of said plurality of granular diamond crystals is 60 nm or more and 150 nm or less. 前記複数の粒状ダイヤモンド結晶は、前記支持面上にランダムに存在している請求項1~3のいずれか1項に記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein said plurality of granular diamond crystals are randomly present on said support surface. 前記支持面のうち前記複数の粒状ダイヤモンド結晶が接触していない領域には絶縁膜が形成されている請求項1~4のいずれか1項に記載の電極。 5. The electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein an insulating film is formed on a region of said support surface that is not in contact with said plurality of granular diamond crystals. 前記支持体は、シリコン単体又はシリコン化合物を用いて形成されている請求項1~5のいずれか1項に記載の電極。 6. The electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein the support is made of silicon alone or a silicon compound. 前記ダイヤモンド部は、ホウ素を1×1019cm-3以上1×1022cm-3以下の濃度で含む請求項1~6のいずれか1項に記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the diamond part contains boron at a concentration of 1 x 1019 cm -3 or more and 1 x 1022 cm -3 or less. 電気化学測定において作用電極として用いられる請求項1~7のいずれか1項に記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 7, which is used as a working electrode in electrochemical measurements. ダイヤモンド以外の材料で形成された支持体が有する面のうち少なくとも一つの面である支持面上に、複数の粒状ダイヤモンド結晶により構成され、前記支持面の一部が露出するようにダイヤモンド部を成長させる工程を有する電極の製造方法。 A diamond portion composed of a plurality of granular diamond crystals is grown on a support surface, which is at least one of the surfaces of a support made of a material other than diamond, such that a portion of the support surface is exposed. A method of manufacturing an electrode, comprising the step of: 前記支持面のうち前記複数の粒状ダイヤモンド結晶が接触していない領域を不活性化する工程をさらに有する請求項9に記載の電極の製造方法。 10. The method of claim 9, further comprising the step of passivating regions of said support surface not contacted by said plurality of granular diamond crystals. 前記不活性化する工程では、前記支持体と前記ダイヤモンド部とを有する積層体に対して酸素含有雰囲気又は窒素含有雰囲気でアニール処理を行う請求項10に記載の電極の製造方法。 11. The method of manufacturing an electrode according to claim 10, wherein in the passivating step, the laminate having the support and the diamond part is annealed in an oxygen-containing atmosphere or a nitrogen-containing atmosphere.
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