JP2743535B2 - Integrated sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Integrated sensor and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2743535B2
JP2743535B2 JP1316729A JP31672989A JP2743535B2 JP 2743535 B2 JP2743535 B2 JP 2743535B2 JP 1316729 A JP1316729 A JP 1316729A JP 31672989 A JP31672989 A JP 31672989A JP 2743535 B2 JP2743535 B2 JP 2743535B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
substrate
silicon substrate
concave portion
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1316729A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03176657A (en
Inventor
博章 鈴木
文雄 武井
明夫 菅間
尚美 小嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP1316729A priority Critical patent/JP2743535B2/en
Publication of JPH03176657A publication Critical patent/JPH03176657A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2743535B2 publication Critical patent/JP2743535B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 酸素電極または酵素電極同士、或いは組み合わせから
なる集積型センサに関し、 集積型センサを実用化することを目的とし、 シリコン基板に形成された凹部に設けられる2つの電
極と、前記凹部内に充填される電解液を含有するゲル
と、前記凹部を被覆するガス透過性膜とを少なくとも備
えるセンサの複数が、前記シリコン基板の裏面同士で接
合されてなるように構成すると共に、その製造方法を、
シリコン基板をエッチングして凹部を形成する工程と、
凹部が形成された該シリコン基板を溶液中で洗浄して親
水性にした後、乾燥する工程と、親水性にされた該シリ
コン基板の裏面同士を張り合わせた状態で加熱する工程
と、を含むように構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to an integrated sensor comprising an oxygen electrode or an enzyme electrode, or a combination thereof, with the aim of putting the integrated sensor into practical use. A plurality of sensors including at least an electrode, a gel containing an electrolytic solution filled in the concave portion, and a gas permeable film covering the concave portion, are configured to be joined to each other on the back surface of the silicon substrate. And the manufacturing method
Forming a recess by etching the silicon substrate;
After the silicon substrate having the concave portions formed thereon is washed in a solution to make it hydrophilic, a drying step is performed, and a heating step is performed with the back surfaces of the hydrophilic silicon substrate attached to each other. To be configured.

〔産業上の利用分野〕 本発明は集積型センサとその製造方法に関する。The present invention relates to an integrated sensor and a method for manufacturing the same.

小形酸素電極は溶存酸素濃度の測定に用いられてい
る。
The small oxygen electrode is used for measuring the dissolved oxygen concentration.

例えば、水質保全の見地から水中の生化学的酸素供給
量(Biological Oxygen Demand 略称BOD)の測定が行
われているが、この溶存酸素濃度の測定には酸素電極が
使用されている。
For example, the amount of biochemical oxygen supply (abbreviated as BOD) in water is measured from the viewpoint of water quality conservation, and an oxygen electrode is used to measure the dissolved oxygen concentration.

また、醗酵工業において、効率よくアルコール醗酵を
進めるためには、醗酵槽中の溶存酸素濃度の調整が必要
であり、この測定に酸素電極が使われ、また、グルコー
スやアミノ酸の測定には酵素電極が使われている。
In the fermentation industry, it is necessary to adjust the dissolved oxygen concentration in the fermenter to efficiently promote alcohol fermentation. An oxygen electrode is used for this measurement, and an enzyme electrode is used for the measurement of glucose and amino acids. Is used.

また、臨床医療の分野において、酸素電極や酵素電極
はカテーテル(Katheter)に装着し、体内に挿入して使
用されている。
In the field of clinical medicine, an oxygen electrode or an enzyme electrode is used by being attached to a catheter (Katheter) and inserted into a body.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の酸素電極や酵素電極はガラスや高分子化合物か
らなり、先端が開口した円筒状のセルの中に陽極と陰極
を設け、また、このセルの中に電解液を充填すると共
に、先端の開口部に酸素透過膜を設けて酸素電極が形成
されている。
Conventional oxygen and enzyme electrodes are made of glass or a polymer compound, and have an anode and a cathode in a cylindrical cell with an open end. An oxygen electrode is formed by providing an oxygen permeable film in the portion.

また酵素電極の場合は更にこの酸素透過膜の上に酵素
を固定して形成されている。
In the case of an enzyme electrode, an enzyme is further fixed on the oxygen permeable membrane.

然し、このような構造をとる限り、小形化には限度が
あり、また量産も困難であった。
However, as long as such a structure is adopted, miniaturization is limited and mass production is difficult.

そこで、この問題を解決するため、発明者等はシリコ
ン(Si)基板を用い、異方性エッチングを行って多数の
穴をパターン精度よく開けた後、写真蝕刻技術(フォト
リソグラフィ)を用いて二つの電極を形成し、この穴の
中に電解液含有体を収容し、最後に穴の上面をガス透過
膜で覆った新しいタイプの小型酸素電極を提案してい
る。
In order to solve this problem, the present inventors performed anisotropic etching using a silicon (Si) substrate to form a large number of holes with good pattern accuracy, and then used photolithography technology (photolithography). A new type of small oxygen electrode is proposed in which one electrode is formed, an electrolyte-containing body is accommodated in the hole, and finally the upper surface of the hole is covered with a gas permeable membrane.

(特願昭62−71739,昭和62年3月27日出願) この酸素電極は小型で特性の変動が少なく、また量産
に適している。
(Japanese Patent Application No. 62-71739, filed on March 27, 1987) This oxygen electrode is small in size, has little variation in characteristics, and is suitable for mass production.

そして、電解液含有体としてはアガロースゲル(寒
天)を使用していた。
And agarose gel (agar) was used as the electrolyte-containing body.

然し、アガロースゲルの場合はSi基板上の微小な穴の
中にマイクロピペットを用いて1回ずつ繰り返し注入し
なければならないと云う煩わしさがあった。
However, in the case of agarose gel, there is an inconvenience that it is necessary to repeatedly inject into the minute holes on the Si substrate one by one using a micropipette.

そこで、発明者等はポリアクリルアミドゲルを用い、
Si基板上に設けた多くの微小穴の中にのみ一括してゲル
を注入する方法を見出し出願を行っている。
Therefore, the inventors used polyacrylamide gel,
We have found and applied for a method of injecting the gel at once only into the many micro holes provided on the Si substrate.

(特願昭62−148221,昭和62年6月15日出願) また、アルギン酸カルシウムゲルを用いるものについ
ても同様に出願を行っている。
(Japanese Patent Application No. 62-148221, filed on June 15, 1987) An application for a calcium alginate gel has been filed in the same manner.

(特願昭63−176978,昭和63年7月18日出願) 後者の製造方法について説明すると、写真蝕刻技術と
異方性エッチング技術を用いて多数の穴を開けて後、電
極を形成したSi基板上に、この穴の部分を除いてネガ型
のレジストを被覆し、この基板を電解液を含んだアルギ
ン酸ナトリウム水溶液に浸漬し、それぞれの穴に水溶液
を満たした状態で、電解液を含む塩化カルシウム水溶液
に浸漬することにより、電解液を含んだアルギン酸カル
シウムの多孔質担体を穴の中に析出させる方法である。
(Japanese Patent Application No. 63-176978, filed on July 18, 1988) The latter manufacturing method will be described. After forming a large number of holes using a photolithography technique and an anisotropic etching technique, an Si electrode is formed. The substrate is coated with a negative resist except for the holes, and the substrate is immersed in an aqueous solution of sodium alginate containing an electrolytic solution. This is a method in which a porous carrier of calcium alginate containing an electrolytic solution is precipitated in a hole by immersion in a calcium aqueous solution.

第2図はこのようにして製造された小型酸素電極1の
斜視図、また第3図は第2図X−X′線における小型酸
素電極の断面図、また第4図はこの製造プロセスの断面
図を示すものである。
FIG. 2 is a perspective view of the small oxygen electrode 1 thus manufactured, FIG. 3 is a sectional view of the small oxygen electrode taken along the line XX 'of FIG. 2, and FIG. FIG.

いま、この構造と製造プロセスを説明すると次のよう
になる。
Now, the structure and the manufacturing process will be described as follows.

第2図と第3図において、(100)面を表面にもつシ
リコン(Si)基板2を写真蝕刻技術(フォトリソグラフ
ィ)を用いて異方性エッチングを行って角形の穴を開け
た後、熱酸化により二酸化シリコン(SiO2)からなる酸
化膜3を設けて絶縁し、この穴の中から基板2の表面に
かけて電極4,4′を対向してパターン形成を行う。
2 and 3, a silicon (Si) substrate 2 having a (100) plane on its surface is subjected to anisotropic etching using a photolithography technique (photolithography) to form a square hole, and then subjected to heat. An oxide film 3 made of silicon dioxide (SiO 2 ) is provided by oxidation and insulated, and a pattern is formed by facing the electrodes 4 and 4 ′ from the hole to the surface of the substrate 2.

次に、この穴の中に電解液を含んだアルギン酸カルシ
ウムからなる電解液含有ゲル6を入れ、この上にガス透
過膜7で覆った構造である。
Next, an electrolytic solution-containing gel 6 made of calcium alginate containing an electrolytic solution is put in the hole, and the hole is covered with a gas permeable membrane 7.

第4図(A)〜(D)はこの製造工程を具体的に示す
ものである。
FIGS. 4 (A) to 4 (D) specifically show this manufacturing process.

すなわち、(100)面を基板面とし、厚さが350μmで
直径が2インチのSi基板2を過酸化水素(H2O3)とアン
モニア(NH3)の混合溶液と濃硝酸(HNO3)で洗浄した
後、このSi基板2を水蒸気の存在のもとで約1000℃でウ
エット酸化し、Si基板2の全面に厚さが約0.8μmのSiO
2からなる酸化膜3を形成する。
That is, the (100) plane is used as the substrate surface, the Si substrate 2 having a thickness of 350 μm and a diameter of 2 inches is prepared by mixing a mixed solution of hydrogen peroxide (H 2 O 3 ) and ammonia (NH 3 ) with concentrated nitric acid (HNO 3 ). After that, the Si substrate 2 is wet-oxidized at about 1000 ° C. in the presence of water vapor, and a SiO 2 layer having a thickness of about 0.8 μm
An oxide film 3 of 2 is formed.

次に、粘度が約60cPのネガ型レジスト(東京応化製,O
MR−83)をSi基板2の表裏にスピンコートしてレジスト
膜を形成した後、表面のレジスト膜に投影露光を行い、
穴形成部を窓開けする。
Next, a negative resist having a viscosity of about 60 cP (Oka Chemical Co., Ltd., O
After spin-coating MR-83) on the front and back of the Si substrate 2 to form a resist film, the resist film on the surface is projected and exposed.
Open the hole forming part.

次に、50%弗酸(HF):40%弗化アンモン(NH4F)=
1:6の水溶液にSi基板2を浸漬し、露出部の酸化膜3を
除いた後、引き続いて硫酸(H2SO4):H2O2=2:1溶液を
用いてレジストを除去する。
Next, 50% hydrofluoric acid (HF): 40% ammonium fluoride (NH 4 F) =
After immersing the Si substrate 2 in a 1: 6 aqueous solution to remove the exposed oxide film 3, the resist is subsequently removed using a sulfuric acid (H 2 SO 4 ): H 2 O 2 = 2: 1 solution. .

次に、液温が80℃で濃度が35%の水酸化カリウム(KO
H)水溶液に浸漬して異方性エッチングを行い、深さが3
00μmまでエッチングした後、Si基板2を純水でよく洗
浄する。
Next, potassium hydroxide (KO) with a liquid temperature of 80 ° C and a concentration of 35%
H) Anisotropic etching by immersion in aqueous solution
After etching to 00 μm, the Si substrate 2 is thoroughly washed with pure water.

その後、エッチング時に使用したSiO膜を先と同じ50
%HF:40%NH4F=1:6の水溶液を用いて除去した後、再び
ウエット酸化を行って膜厚0.8μmのSiO2よりなる酸化
膜3を形成する。
After that, the SiO film used at the time of etching is
After removal using an aqueous solution of% HF: 40% NH 4 F = 1: 6, wet oxidation is again performed to form an oxide film 3 made of SiO 2 with a thickness of 0.8 μm.

次に、このSi基板2の上に真空蒸着法でクローム(C
r)を400Åと金(Au)を4000Åを形成した後、先と同じ
ネガ型レジスト(OMR−83)を使用して電極形成用のレ
ジストパターンを形成した後、Au膜は沃化カリ(KI)4g
と沃度(I2)1gを40mlの水に溶した液で、またCr膜は苛
性ソーダ0.5gとフェリシアン化カリ〔K3Fe(CN)〕を
4mlの水に溶した液を用いでエッチングし、電極4,4′を
形成する。(以上第4図A) 次に、Si基板2の上で穴と、電極引き出し部を除くSi
基板2の上をネガ型レジスト(OMR−83)で覆ってレジ
スト膜5を形成した後、濃度1モルのNaOH溶液に浸漬し
てレジストで覆われていない部分を親水性にする。
Next, chrome (C) is deposited on the Si substrate 2 by a vacuum deposition method.
r) is formed to 400 Å and gold (Au) to 4,000 、, and then a resist pattern for forming an electrode is formed by using the same negative resist (OMR-83). ) 4g
And a solution prepared by dissolving 1 g of iodine (I 2 ) in 40 ml of water. The Cr film was composed of 0.5 g of caustic soda and potassium ferricyanide [K 3 Fe (CN) 6 ].
Etching is performed using a solution dissolved in 4 ml of water to form electrodes 4, 4 '. (FIG. 4A) Next, a hole is formed on the Si substrate 2 and the Si excluding the electrode lead portion is removed.
After the resist film 5 is formed by covering the substrate 2 with a negative resist (OMR-83), the part not covered with the resist is immersed in a 1M NaOH solution to make it hydrophilic.

(以上同図B) 次に、アルギン酸ナトリウムを0.1モルの塩化カリ(K
Cl)水溶液に溶解して0.2%濃度としたA液と、 5%の塩化カルシウム(CaCl2)を含む0.1モルのKCl
水溶液からなるB液を準備する。
Next, sodium alginate was added to 0.1 mol of potassium chloride (K
Cl) Dissolved in aqueous solution to make 0.2% concentration, 0.1M KCl containing 5% calcium chloride (CaCl 2 )
A solution B comprising an aqueous solution is prepared.

そして、先ずSi基板をA液に浸漬し、ゆっくりと引き
上げるとレジスト膜5は疎水性のためA液は穴の中にの
み残っており、次いでB液に浸すとアルギン酸カルシウ
ムからなる電解液含有ゲル6ができる。(以上同図C) 次に、電解液含有ゲル6の上に、そのゲルを覆うよう
にレジスト(例えばOMR−83)などからなるガス透過膜
7を被覆することにより、小型酸素電極が完成する。
First, the Si substrate is immersed in the solution A, and when slowly pulled up, the resist film 5 is hydrophobic, so that the solution A remains only in the holes. Then, when the substrate is immersed in the solution B, a gel containing an electrolyte solution composed of calcium alginate is obtained. You can do 6. Next, a small oxygen electrode is completed by coating a gas-permeable membrane 7 made of a resist (for example, OMR-83) or the like on the electrolyte-containing gel 6 so as to cover the gel. .

(以上同図D) 以上記した小型の酸素電極の製造方法は量産に適した
方法であり、コスト低減が可能となった。
(The above figure D) The manufacturing method of the small oxygen electrode described above is a method suitable for mass production, and the cost can be reduced.

然し、バイオセンサの用途としては溶存酸素濃度のみ
を単独に測定する場合よりも、溶存酸素濃度とグルコー
ス濃度、また、溶液中のアミノ酸濃度とグルコース濃度
と云うように、種類の異なる物質の濃度を同時測定する
用途が多い。
However, the use of biosensors is different from the case where only the dissolved oxygen concentration is measured alone, because the concentrations of different types of substances such as dissolved oxygen concentration and glucose concentration, and amino acid concentration and glucose concentration in a solution are different. There are many applications for simultaneous measurement.

そのため、同時測定が可能なバイオセンサの実用化が
望まれていた。
Therefore, practical use of a biosensor capable of simultaneous measurement has been desired.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

発明者等が提案している小型センサはSi基板を用いて
なる単一のバイオセンサであって、複数種の濃度を同時
測定するには複数の酵素電極あるいはこれと酸素電極を
組み合わせて使用する必要がある。
The small sensor proposed by the inventors is a single biosensor using a Si substrate, and uses multiple enzyme electrodes or a combination of this and an oxygen electrode to simultaneously measure multiple concentrations There is a need.

そこで、これらが一体化した集積型のバイオセンサを
開発することが課題である。
Therefore, it is an issue to develop an integrated biosensor in which these are integrated.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の課題は、シリコン基板に形成された凹部に設け
られる2つの電極と、前記凹部内に充填される電解液を
含有するゲルと、前記凹部を被覆するガス透過性膜とを
少なくとも備えるセンサの複数が、前記シリコン基板の
裏面同士で接合されてなるように構成すると共に、その
製造方法を、シリコン基板をエッチングして凹部を形成
する工程と、凹部が形成された該シリコン基板を溶液中
で洗浄して親水性にした後、乾燥する工程と、親水性に
された該シリコン基板の裏面同士を張り合わせた状態で
加熱する工程と、を含むように構成することにより解決
することができる。
The above object is achieved by a sensor including at least two electrodes provided in a concave portion formed in a silicon substrate, a gel containing an electrolytic solution filled in the concave portion, and a gas-permeable membrane covering the concave portion. A plurality is configured so that the back surfaces of the silicon substrate are bonded to each other, and the manufacturing method includes a step of etching the silicon substrate to form a concave portion, and the step of etching the silicon substrate having the concave portion in a solution. The problem can be solved by including a step of drying after cleaning to make the silicon substrate hydrophilic, and a step of heating the silicon substrate with the hydrophilic surfaces bonded to each other.

〔作用〕[Action]

複数のセンサを一体化する方法としては、 同一基板上に種類の異なるセンサを作り、複数個を
単位として切断し分離する方法。
A method of integrating multiple sensors is to create different types of sensors on the same substrate, and cut and separate multiple units.

基板の表裏に種類の異なるセンサを作り、この基板
を切断して分離する方法。
A method of making different types of sensors on the front and back of a substrate, and cutting and separating this substrate.

種類の異なるセンサを作った二枚の基板を張り合わ
せ、この基板を切断して表裏に異なるセンサを作る方
法。
A method in which two substrates made of different types of sensors are attached to each other, and this substrate is cut to make different sensors on the front and back.

などがある。and so on.

然し、については、酸素電極と酵素電極或いは種類
の異なる酵素電極をSi基板上の片面にマトリックス上に
多数形成することはデットスペースとクロストークの問
題があり、センサの配列の決定には試行錯誤を必要とす
る。
However, forming a large number of oxygen electrodes and enzyme electrodes or different types of enzyme electrodes on the matrix on one side of the Si substrate has problems with dead space and crosstalk, and the determination of the sensor arrangement requires trial and error. Need.

また、についてはSi基板として数100μmと薄い基
板を用いるために、両面より深さが300μm程度の穴を
開けると相互に貫通する恐れがあり、また、薬品処理に
より基板の材質が脆くなることから製造歩留まりが極端
に低下すると云う問題がある。
In addition, since a thin substrate with a thickness of several 100 μm is used as a Si substrate, there is a risk of penetrating each other if holes with a depth of about 300 μm are made from both sides, and the material of the substrate becomes brittle due to chemical treatment There is a problem that the manufacturing yield is extremely reduced.

以上のことから、の張り合わせ構造が適している。 From the above, the laminated structure is suitable.

次に、張り合わせ法としては基板の裏面同士を接着剤
を用いて接着する方法もあるが、このセンサは水溶液中
で使用するものであり、長い間には接着剤が劣化して剥
離したり、絶縁性が低下したりする。
Next, as a bonding method, there is also a method of bonding the back surfaces of the substrates to each other using an adhesive, but this sensor is used in an aqueous solution, and the adhesive is deteriorated and peeled for a long time, Insulation may be reduced.

そこで、この集積型センサの製造においては、平坦な
Si基板面を親水性にした後に接着し、高温に加熱するこ
とにより脱水縮合させて接合する方法をとる。
Therefore, in the manufacture of this integrated sensor,
A method is adopted in which the surface of the Si substrate is bonded after making it hydrophilic, and dehydrated and condensed by heating to a high temperature.

すなわち、Si基板を親水性にして表面のSi原子に水酸
基(OH基)を付着させた状態で接着し、OH基同士が吸引
しあった状態で高温に加熱すると、 2OH→O+H2O ……(1) の脱水縮合反応によりH2Oがとれ、Si−O−Siの強固な
接合ができあがる。
That is, when the Si substrate is made hydrophilic and adhered in a state where a hydroxyl group (OH group) is attached to the Si atom on the surface, and heated to a high temperature in a state where the OH groups are attracted to each other, 2OH → O + H 2 O ... (1) take the H 2 O by dehydration condensation reaction, firm bonding of the Si-O-Si is completed.

本発明はこの方法により集積型センサを形成するもの
である。
The present invention forms an integrated sensor by this method.

〔実施例〕〔Example〕

以下の工程は酸素濃度とグルコース濃度を同時に測定
できる酸素電極と酵素電極からなる集積型センサの製造
例である。
The following process is an example of manufacturing an integrated sensor including an oxygen electrode and an enzyme electrode that can simultaneously measure oxygen concentration and glucose concentration.

まず、(100)面を表面にもつ厚さが350μmで直径が
2インチのSiウエハ二枚を用意し、過酸化水素(H2O2
とアンモニア(NH3)の混合溶液と濃硝酸(HNO3)を用
いて洗浄した。
First, two Si wafers having a thickness of 350 μm and a diameter of 2 inches with a (100) plane on the surface were prepared, and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) was used.
Washing was performed using a mixed solution of hydrogen and ammonia (NH 3 ) and concentrated nitric acid (HNO 3 ).

次に、このSiウエハをウエット熱酸化し、この全面に
膜厚が0.8μmのSiO2膜を形成した。
Next, the Si wafer was subjected to wet thermal oxidation to form a 0.8 μm thick SiO 2 film on the entire surface.

次に、ネガ型のフォトレジスト(東京応化製,OMR−8
3,粘度60 cP)を使用してウエハの表裏に塗布し、80℃
で30分加熱した後、ウエハの表面にエッチング用レジス
トパターンを形成した。
Next, a negative photoresist (OMR-8, manufactured by Tokyo Ohka)
3. Apply to the front and back of the wafer using a viscosity of 60 cP)
After heating for 30 minutes, an etching resist pattern was formed on the surface of the wafer.

次に、50%弗酸(HF):40%弗化アンモニウム(NH
4F)=1:6の水溶液にウエハを浸漬し、フォトレジスト
が被覆されていない露出部のSiO2膜をエッチングにより
除去し、引き続いて硫酸(H2SO4):H2O2=2:1の溶液を
用いてレジストを除去した。
Next, 50% hydrofluoric acid (HF): 40% ammonium fluoride (NH
4 F) The wafer is immersed in an aqueous solution of 1: 6, the exposed SiO 2 film not covered with the photoresist is removed by etching, and subsequently, sulfuric acid (H 2 SO 4 ): H 2 O 2 = 2 The resist was removed using a 1: 1 solution.

次に、80℃の35%水酸化カリウム(KOH)溶液中でSi
の異方性エッチングを行い、深さ300μmの穴を開けた
後、ウエハを純水で洗浄した。
Next, Si in a 35% potassium hydroxide (KOH) solution at 80 ° C
Was anisotropically etched to form a hole having a depth of 300 μm, and then the wafer was washed with pure water.

この異方性エッチングの終了後に50% HF:40%NH4F
=1:6の水溶液にウエハを浸漬し、エッチング時に使用
したSiO2膜を除去した。
After the completion of the anisotropic etching, 50% HF: 40% NH 4 F
The wafer was immersed in an aqueous solution of = 1: 6 to remove the SiO 2 film used at the time of etching.

(以上第1図A) 次に、H2SO4:H2O2=2:1の溶液中で5分間洗浄した
後、沸騰した純水で良く洗浄し、乾燥した後、清浄な雰
囲気の許で位置合わせを行いながら張り合わせ、N2雰囲
気の許で1000℃で3時間加熱するとウエハ同士は強固に
接着した。(以上同図B) 次に、SiウエハをH2O2とNH3の混合溶液と濃HNO3を用
いて洗浄した後、1000℃でウエット酸化して膜厚が0.8
μmのSiO2膜11を形成した。
(FIG. 1A) Next, after washing in a solution of H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 2: 1 for 5 minutes, thoroughly washing with boiling pure water, drying, and then purifying in a clean atmosphere. The wafers were firmly adhered to each other while being aligned and heated at 1000 ° C. for 3 hours in an N 2 atmosphere. Next, the Si wafer was washed with a mixed solution of H 2 O 2 and NH 3 and concentrated HNO 3 , and then wet oxidized at 1000 ° C. to a thickness of 0.8.
A μm SiO 2 film 11 was formed.

次に、真空蒸着法により厚さが400Åのクローム(C
r)膜と、この上に厚さが4000Åの金(Au)の薄膜を形
成し、ネガ型フォトレジスト(東京応化製,OMR−83,粘
度60cP)を使用してSiO2膜上に電極形成用のレジストパ
ターンを形成した。
Next, 400mm thick chrome (C
r) A thin film of gold (Au) with a thickness of 4000 mm is formed on the film and an electrode is formed on the SiO 2 film using a negative photoresist (OMR-83, manufactured by Tokyo Ohka, viscosity 60 cP). Resist pattern was formed.

そして、露出したAu膜はAuのエッチング液(4gのKIと
1gのI2を40mlのH2Oに溶した液)で、またCrはCrのエッ
チング液(0.5gのNaOHと1gのK3Fe(CN)を4mlのH2Oに
溶した液)を使用して除去した後、純水で洗浄した後、
H2SO4:H2O2=2:1の溶液に浸漬してレジストを除去し、
接合した基板の両面にAu電極12を形成した。
Then, the exposed Au film is made of Au etching solution (4 g KI
The I 2 of 1g in a liquid) was dissolved in H 2 O in 40 ml, also Cr etchant of Cr (0.5 g of NaOH and 1g of K 3 Fe (CN) solution 6 was dissolved in H 2 O in 4ml) After removing using, after washing with pure water,
The resist was removed by dipping in a solution of H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 2: 1,
Au electrodes 12 were formed on both surfaces of the bonded substrates.

(以上同図C) 次に、本体表面で穴および電気的コンタクトをとるパ
ッド以外のところをネガ型フォトレジスト(OMR−83)
で被覆してレジスト膜13を作り、この状態でチップの切
り出しを行った。
Next, a negative photoresist (OMR-83) is used on the surface of the main body except for the holes and the pads for making electrical contact.
To form a resist film 13, and chips were cut out in this state.

次に、チップを1モルのNaOH水溶液に浸漬すると、レ
ジストに覆われていない所が親水性になった。
Next, when the chip was immersed in a 1 mol aqueous solution of NaOH, portions not covered with the resist became hydrophilic.

次に、アルギン酸カルシウムを充填するために次のA
液とB液とを準備した。
Next, to fill the calcium alginate, the following A
Liquid and liquid B were prepared.

A液:アルギン酸ナトリウムを0.1モルのKCl溶液中に
溶解したもの、こゝでアルギン酸ナトリウムの濃度は0.
4%。
Solution A: A solution of sodium alginate dissolved in a 0.1 M KCl solution, wherein the concentration of sodium alginate is 0.1%.
Four%.

B液:CaCl2を0.1モルのKCl水溶液中に溶解したもの、
こゝでCaCl2の濃度は5%。
Solution B: CaCl 2 dissolved in a 0.1 M aqueous KCl solution,
Here, the concentration of CaCl 2 is 5%.

先ず、A液にチップを浸漬してゆっくりと引き上げた
ところ、ネガ型のレジスト膜13は疎水性であるので、A
液はレジスト膜13から弾かれて穴の中にのみ残った。
First, when the chip was dipped in the solution A and slowly pulled up, the negative resist film 13 was hydrophobic.
The liquid was repelled from the resist film 13 and remained only in the holes.

このチップをB液に浸漬したところA液は瞬時にゲル
化して電解液含有ゲル14ができた。
When this chip was immersed in the solution B, the solution A instantaneously gelled to form an electrolyte-containing gel 14.

(以上同図D) 次に、チップをシリコーン樹脂液(KR−5240,信越シ
リコーン製)に浸漬することにより、電解液含有ゲル14
の上にガス透過性膜15を被覆することができ、これによ
り二つの酸素電極16ができた。
Next, the chip is immersed in a silicone resin solution (KR-5240, manufactured by Shin-Etsu Silicone) to obtain an electrolyte-containing gel 14.
Was covered with a gas permeable membrane 15, thereby forming two oxygen electrodes 16.

(以上同図E) 次に、一方の酸素電極16のガス透過性膜15の上にグル
コースオキシダーゼ17を固定した。
Next, glucose oxidase 17 was immobilized on the gas permeable membrane 15 of one oxygen electrode 16.

この固定法は、一方の酸素電極16でガス透過性膜15が
付いている感応部をグルコースオキシダーゼ5mg,10%牛
血清アルブミン200μ,25%グルタルアルデヒド10μ
を含む混合溶液中に浸漬し、引き上げて反応させた後、
純水で濯ぐことにより行い、これにより酵素電極18がで
きた。
In this fixing method, the sensitive part having a gas permeable membrane 15 on one oxygen electrode 16 is made of glucose oxidase 5 mg, 10% bovine serum albumin 200 μ, 25% glutaraldehyde 10 μ
After immersing in a mixed solution containing
This was performed by rinsing with pure water, whereby an enzyme electrode 18 was formed.

以上の方法により酸素電極16と酵素電極18とからなる
集積型センサが完成した。(以上同図F) 〔発明の効果〕 本発明の実施により、センサ相互間のクロストークが
なく、小型な集積型センサを大量且つ容易に製造するこ
とができる。
By the above method, an integrated sensor including the oxygen electrode 16 and the enzyme electrode 18 was completed. (The above figure F) [Effects of the Invention] By implementing the present invention, it is possible to easily manufacture a large number of small integrated sensors without crosstalk between sensors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は集積型センサの製造工程を示す断面図、 第2図は小型酸素電極の斜視図、 第3図は第2図X−X′線における小型酸素電極の断面
図、 第4図は小型酸素電極の製造プロセスを示す断面図、 である。 図において、 11はSiO2膜、12はAu電極、 13はレジスト膜、14は電解液含有ゲル、 15はガス透過性膜、16は酸素電極、 17はグルコースオキシダーゼ、 18は酵素電極、 である。
1 is a sectional view showing a manufacturing process of the integrated sensor, FIG. 2 is a perspective view of a small oxygen electrode, FIG. 3 is a sectional view of the small oxygen electrode taken along the line XX 'in FIG. 2, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the small oxygen electrode. In the figure, 11 is a SiO 2 film, 12 is an Au electrode, 13 is a resist film, 14 is an electrolyte-containing gel, 15 is a gas-permeable membrane, 16 is an oxygen electrode, 17 is glucose oxidase, and 18 is an enzyme electrode. .

フロントページの続き (72)発明者 小嶋 尚美 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内Continuation of the front page (72) Inventor Naomi Kojima 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコン基板に形成された凹部に設けられ
る2つの電極と、前記凹部内に充填される電解液を含有
するゲルと、前記凹部を被覆するガス透過性膜とを少な
くとも備えるセンサの複数が、前記シリコン基板の裏面
同士で接合されてなることを特徴とする集積型センサ。
1. A sensor comprising at least two electrodes provided in a concave portion formed in a silicon substrate, a gel containing an electrolytic solution filled in the concave portion, and a gas permeable film covering the concave portion. An integrated sensor comprising a plurality of silicon substrates joined together on the back surface of the silicon substrate.
【請求項2】複数のセンサの基板裏面が接合されてなる
集積型センサの製造方法であって、 シリコン基板をエッチングして凹部を形成する工程と、 凹部が形成された該シリコン基板を溶液中で洗浄して親
水性にした後、乾燥する工程と、 親水性にされた該シリコン基板の裏面同士を張り合わせ
た状態で加熱する工程と、 を含むことを特徴とする集積型センサの製造方法。
2. A method for manufacturing an integrated sensor comprising a plurality of sensors having their back surfaces bonded to each other, the method comprising: etching a silicon substrate to form a concave portion; and placing the silicon substrate having the concave portion in a solution. And drying the silicon substrate after making the silicon substrate hydrophilic, and heating the silicon substrate with the back surfaces of the silicon substrate being hydrophilic bonded together.
JP1316729A 1989-12-06 1989-12-06 Integrated sensor and manufacturing method thereof Expired - Lifetime JP2743535B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1316729A JP2743535B2 (en) 1989-12-06 1989-12-06 Integrated sensor and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1316729A JP2743535B2 (en) 1989-12-06 1989-12-06 Integrated sensor and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03176657A JPH03176657A (en) 1991-07-31
JP2743535B2 true JP2743535B2 (en) 1998-04-22

Family

ID=18080251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1316729A Expired - Lifetime JP2743535B2 (en) 1989-12-06 1989-12-06 Integrated sensor and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2743535B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7144486B1 (en) * 1997-04-30 2006-12-05 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Multilayer microcavity devices and methods
JP6213906B2 (en) * 2012-06-22 2017-10-18 オムロン株式会社 Gas sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03176657A (en) 1991-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960012335B1 (en) Oxygen electrode
US5747669A (en) Oxygen electrode and its manufacture
EP0489601B1 (en) Small glass electrode and process for preparation thereof
JP2743535B2 (en) Integrated sensor and manufacturing method thereof
JP2838901B2 (en) Small oxygen electrode and method for manufacturing the same
JP2530689B2 (en) Small oxygen electrode
JPS63238548A (en) Oxygen electrode and its preparation
JP2530690B2 (en) Small oxygen electrode
JP2844381B2 (en) Oxygen electrode and method for producing the same
JPH02236154A (en) Preparation of small-sized oxygen electrode
JP2767868B2 (en) Small oxygen electrode
JP2767614B2 (en) Manufacturing method of small oxygen electrode
JPS63238549A (en) Microbiosensor
JPH04213048A (en) Compact glass electrode and manufacture thereof
JPH0599883A (en) Small-sized glass electrode
JP2650552B2 (en) Electrolytic composition for screen printing, small-sized oxygen electrode using the same, and method for producing the same
JPH0510916A (en) Compact glass electrode
JP2661240B2 (en) Small L-lysine sensor and method of manufacturing the same
JPH09182738A (en) Oxygen electrode and manufacture thereof
JP2623808B2 (en) Manufacturing method of small oxygen electrode
JPH06281617A (en) Small-sized glass electrode and its manufacture
JP2943281B2 (en) Small oxygen electrode and its manufacturing method
JPH0643131A (en) Biosensor, biosensor aggregate and production thereof
JPH03179249A (en) Small oxygen electrode and manufacture thereof
JPH05312765A (en) Production of small oxigen electrode