JP2870401B2 - 修飾電極用平板金属電極とその製造方法 - Google Patents
修飾電極用平板金属電極とその製造方法Info
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- JP2870401B2 JP2870401B2 JP6025823A JP2582394A JP2870401B2 JP 2870401 B2 JP2870401 B2 JP 2870401B2 JP 6025823 A JP6025823 A JP 6025823A JP 2582394 A JP2582394 A JP 2582394A JP 2870401 B2 JP2870401 B2 JP 2870401B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁体もしくは半導体基
板上に形成した修飾電極用の平板金属電極及びその製造
方法に関する。
板上に形成した修飾電極用の平板金属電極及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属電極表面に機能性物質を含んだ膜を
被覆した修飾電極は、電気化学的センサやリアクタとし
て用いることができる。金属電極は電流の検出に用いら
れる。用いられる機能性物質としては、イオノフォア、
電気化学的触媒、酵素、微生物、抗原抗体などが有り、
各種イオンセンサや酵素センサ、免疫センサなどが作製
されている。例えば、白金電極にグルコースオキシダー
ゼを含有したコラーゲン膜を被覆することによって、グ
ルコース電極が作製される。（鈴木周一編「イオン電極
と酵素電極」ｐ．７９，講談社サイエンティフィック、
１９８１）。また、アルコールデヒドロゲナーゼと補酵
素ＮＡＤを含有した牛血清アルブミン（以下、ＢＳＡと
表す。）をグルタルアルデヒド（以下、ＧＡと表す。）
で架橋させた膜を用い、ＩＣ製造プロセスによって作製
した平板金属電極上にこれを被覆することによって、ア
ルコールセンサを作製している（特開平３−１２２５６
０号公報）。図４（ａ）は従来の修飾電極用平板金属電
極の構成図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ′
線による断面図である。図中１は金属電極、２は機能性
膜、３は基板である。基板としてはサファイアを、金属
としては金を用いた。金はＩＣ製造プロセス（レジスト
によるパターニング、真空蒸着、スパッタなど）によっ
て作製した。機能性膜としては、ＧＡで架橋したＢＳＡ
を用い、スピン塗布によって被覆した。機能性膜の幅は
１００μm 、厚さは２μm 、金属電極の幅は８０μm 、
厚さは１μm であった。作製した電極を水に浸漬する
と、図４（ｂ）に示すように金属電極１と機能性膜２の
間に隙間が生じた後、機能性膜２の剥がれが観察され
た。金属電極としては白金が用いられる場合もある。ま
た、金属電極の形状をパターニングにより、櫛状にして
金属電極の表面積を確保し、かつ、機能性膜の密着性を
向上させたものや機能性膜の密着性を向上させるための
突起を金属電極上に付着したものが考案されている（特
開平３−２７３１５４号公報）。
被覆した修飾電極は、電気化学的センサやリアクタとし
て用いることができる。金属電極は電流の検出に用いら
れる。用いられる機能性物質としては、イオノフォア、
電気化学的触媒、酵素、微生物、抗原抗体などが有り、
各種イオンセンサや酵素センサ、免疫センサなどが作製
されている。例えば、白金電極にグルコースオキシダー
ゼを含有したコラーゲン膜を被覆することによって、グ
ルコース電極が作製される。（鈴木周一編「イオン電極
と酵素電極」ｐ．７９，講談社サイエンティフィック、
１９８１）。また、アルコールデヒドロゲナーゼと補酵
素ＮＡＤを含有した牛血清アルブミン（以下、ＢＳＡと
表す。）をグルタルアルデヒド（以下、ＧＡと表す。）
で架橋させた膜を用い、ＩＣ製造プロセスによって作製
した平板金属電極上にこれを被覆することによって、ア
ルコールセンサを作製している（特開平３−１２２５６
０号公報）。図４（ａ）は従来の修飾電極用平板金属電
極の構成図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ′
線による断面図である。図中１は金属電極、２は機能性
膜、３は基板である。基板としてはサファイアを、金属
としては金を用いた。金はＩＣ製造プロセス（レジスト
によるパターニング、真空蒸着、スパッタなど）によっ
て作製した。機能性膜としては、ＧＡで架橋したＢＳＡ
を用い、スピン塗布によって被覆した。機能性膜の幅は
１００μm 、厚さは２μm 、金属電極の幅は８０μm 、
厚さは１μm であった。作製した電極を水に浸漬する
と、図４（ｂ）に示すように金属電極１と機能性膜２の
間に隙間が生じた後、機能性膜２の剥がれが観察され
た。金属電極としては白金が用いられる場合もある。ま
た、金属電極の形状をパターニングにより、櫛状にして
金属電極の表面積を確保し、かつ、機能性膜の密着性を
向上させたものや機能性膜の密着性を向上させるための
突起を金属電極上に付着したものが考案されている（特
開平３−２７３１５４号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電流検出型の金属電極
の場合、金属電極の面積が電流に比例する。これに基い
た修飾電極の感度や性能は、修飾電極の基板となる金属
電極の面積に依存する。
の場合、金属電極の面積が電流に比例する。これに基い
た修飾電極の感度や性能は、修飾電極の基板となる金属
電極の面積に依存する。
【０００４】一方、機能成膜を持つ修飾電極の寿命は、
ベースとなる平板金属電極と機能性膜との接着性に大き
く依存する。すなわち、機能性膜が平板金属電極から剥
がれ易い場合、良好な修飾電極とは言えない。しかし、
平板金属電極の金属部分は、絶縁基板部分に比べて機能
性膜との接着性が悪く、金属部分と膜との間に隙間が生
じる為、従来の形状の平板金属電極では優れた修飾電極
を作製することが出来なかった。
ベースとなる平板金属電極と機能性膜との接着性に大き
く依存する。すなわち、機能性膜が平板金属電極から剥
がれ易い場合、良好な修飾電極とは言えない。しかし、
平板金属電極の金属部分は、絶縁基板部分に比べて機能
性膜との接着性が悪く、金属部分と膜との間に隙間が生
じる為、従来の形状の平板金属電極では優れた修飾電極
を作製することが出来なかった。
【０００５】金属電極の形状をパターニング、又は、金
属電極上に突起を付着することで金属電極面積の確保と
機能性膜の密着性の向上を満たす考案についての問題点
としては、前者は微細加工技術とその工程が必要であ
り、後者は突起物付着工程が余分に必要となることであ
る。
属電極上に突起を付着することで金属電極面積の確保と
機能性膜の密着性の向上を満たす考案についての問題点
としては、前者は微細加工技術とその工程が必要であ
り、後者は突起物付着工程が余分に必要となることであ
る。
【０００６】本発明では、十分な金属電極面積の確保と
機能性膜の密着性の向上とを満足させるために作製工程
の負担が増大していた問題を解決する構造およびその製
造方法を提供することを目的としている。
機能性膜の密着性の向上とを満足させるために作製工程
の負担が増大していた問題を解決する構造およびその製
造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁体もしく
は半導体基板上に修飾電極用の金属層が形成され、該金
属上に機能性膜が被覆された平板電極において、修飾電
極用の金属層が凝集して多孔質膜状となった金属もしく
は金属シリサイド、もしくはそれらを組み合わせた膜で
あることを特徴とする修飾電極用平板金属電極である。
又、特に基板がシリコン基板である場合には、加熱した
シリコン基板上に白金を真空蒸着することでシリコンと
堆積白金原子とを反応させ、多孔質膜状白金シリサイド
よりなる平板金属電極、もしくは多孔質膜上白金シリサ
イドと白金層よりなる２層構造である修飾電極用平板金
属電極が得られる。
は半導体基板上に修飾電極用の金属層が形成され、該金
属上に機能性膜が被覆された平板電極において、修飾電
極用の金属層が凝集して多孔質膜状となった金属もしく
は金属シリサイド、もしくはそれらを組み合わせた膜で
あることを特徴とする修飾電極用平板金属電極である。
又、特に基板がシリコン基板である場合には、加熱した
シリコン基板上に白金を真空蒸着することでシリコンと
堆積白金原子とを反応させ、多孔質膜状白金シリサイド
よりなる平板金属電極、もしくは多孔質膜上白金シリサ
イドと白金層よりなる２層構造である修飾電極用平板金
属電極が得られる。
【０００８】修飾電極用の金属層として多孔質膜状とな
った金属もしくは金属シリサイドもしくはそれらの組み
合わせを使用することで、複雑なパターニング等が不要
で、機能性膜と密着性の良い金属電極が得られる。この
うち、特に白金シリサイドは細かく細長い結晶が成長し
やすいために好適に用いられる。又、機能性膜との密着
性においては白金を用いた場合に非常に良好な結果が得
られる。
った金属もしくは金属シリサイドもしくはそれらの組み
合わせを使用することで、複雑なパターニング等が不要
で、機能性膜と密着性の良い金属電極が得られる。この
うち、特に白金シリサイドは細かく細長い結晶が成長し
やすいために好適に用いられる。又、機能性膜との密着
性においては白金を用いた場合に非常に良好な結果が得
られる。
【０００９】特に基板にシリコン基板を用いた場合は、
白金とシリコンとのシリサイド反応を使用して修飾電極
を製造することが可能である。この場合、最初に堆積す
る白金の膜厚によって金属電極全体をシリサイド化する
ことも、又白金と白金シリサイドの２層構造とすること
も可能となる。
白金とシリコンとのシリサイド反応を使用して修飾電極
を製造することが可能である。この場合、最初に堆積す
る白金の膜厚によって金属電極全体をシリサイド化する
ことも、又白金と白金シリサイドの２層構造とすること
も可能となる。
【００１０】
【実施例】本発明の第１の実施例を図１を用いて説明す
る。修飾電極用平板金属電極は、多孔質状の金属電極
１′、機能性膜２、基板３により構成されている。ここ
では基板としてはシリコンを用い、金属電極形成面が
（００１）面となるように切り出されてかつ鏡面研磨さ
れている。多孔質状の金属電極は白金シリサイド多結晶
粒で、ＰｔＳｉ（１１０）｜｜Ｓｉ（００１）の成長面
を持ったほぼ直方体の形状に成長する結晶粒が支配的に
存在する多結晶膜を用いている。この成長面は互いに直
交する２種類の成長方位が存在するために直方体の結晶
粒を網合わせたメッシュ状の多孔質膜となる。開口部は
基板であるシリコン表面が露出している。機能性膜は密
着性の良いシリコン表面と比較的密着性が悪い白金シリ
サイド膜との両方に接触している。前記メッシュ状の多
孔質白金シリサイド膜は、その開口面積や開口の深さは
形成時の白金堆積膜厚に依存しており、例えば、１５０
オングストローム（以後Ａと略す）程度の白金堆積条件
で平均開口面積は１平方マイクロメータ、平均開口深さ
５００Ａが得られている。
る。修飾電極用平板金属電極は、多孔質状の金属電極
１′、機能性膜２、基板３により構成されている。ここ
では基板としてはシリコンを用い、金属電極形成面が
（００１）面となるように切り出されてかつ鏡面研磨さ
れている。多孔質状の金属電極は白金シリサイド多結晶
粒で、ＰｔＳｉ（１１０）｜｜Ｓｉ（００１）の成長面
を持ったほぼ直方体の形状に成長する結晶粒が支配的に
存在する多結晶膜を用いている。この成長面は互いに直
交する２種類の成長方位が存在するために直方体の結晶
粒を網合わせたメッシュ状の多孔質膜となる。開口部は
基板であるシリコン表面が露出している。機能性膜は密
着性の良いシリコン表面と比較的密着性が悪い白金シリ
サイド膜との両方に接触している。前記メッシュ状の多
孔質白金シリサイド膜は、その開口面積や開口の深さは
形成時の白金堆積膜厚に依存しており、例えば、１５０
オングストローム（以後Ａと略す）程度の白金堆積条件
で平均開口面積は１平方マイクロメータ、平均開口深さ
５００Ａが得られている。
【００１１】又、図３に示したように、図１で形成した
多孔質白金シリサイド膜を白金連続膜８で覆ったものに
よって電極を形成しても良い。
多孔質白金シリサイド膜を白金連続膜８で覆ったものに
よって電極を形成しても良い。
【００１２】次に、本発明の修飾電極用平板金属電極の
製造方法を図２を用いて説明する。基板加熱機能６を有
した真空蒸着装置を用いて、Ｓｉ（００１）基板３′上
に白金原子（または分子）４を堆積する（図２（ａ）の
工程）。Ｓｉ（００１）基板温度を１０５０Ｋ〜１１０
０Ｋの範囲に保持して該堆積を行なうと、第１の実施例
で述べたＰｔＳｉ（１１０）｜｜Ｓｉ（００１）成長し
た白金シリサイドが多孔質状に形成される。次に、図１
で示したパターニングは、例えば、レジスト７で残すべ
き領域を覆って、弗酸溶液に浸した後、続いて、熱王水
に浸すことで不要な白金シリサイドを除去する方法があ
る。続いて図２（ｃ）で示す様に機能性膜２を付着させ
ると目的の平板電極が得られる。
製造方法を図２を用いて説明する。基板加熱機能６を有
した真空蒸着装置を用いて、Ｓｉ（００１）基板３′上
に白金原子（または分子）４を堆積する（図２（ａ）の
工程）。Ｓｉ（００１）基板温度を１０５０Ｋ〜１１０
０Ｋの範囲に保持して該堆積を行なうと、第１の実施例
で述べたＰｔＳｉ（１１０）｜｜Ｓｉ（００１）成長し
た白金シリサイドが多孔質状に形成される。次に、図１
で示したパターニングは、例えば、レジスト７で残すべ
き領域を覆って、弗酸溶液に浸した後、続いて、熱王水
に浸すことで不要な白金シリサイドを除去する方法があ
る。続いて図２（ｃ）で示す様に機能性膜２を付着させ
ると目的の平板電極が得られる。
【００１３】以上、基板をシリコン基板、金属電極を白
金シリサイドもしくは白金シリサイドと白金の２層構造
の例について述べたが、基板は絶縁基板、例えば、石英
やサファイア、又は、半導体基板、ゲルマニウムやガリ
ウム砒素でも同様である。金属電極としては白金シリサ
イド以外にもコバルトシリサイドやコバルト金属、鉛金
属においても凝集が報告されており、同様な金属電極構
造が実現できる。２層構造は同種類の金属による金属シ
リサイドと金属の組み合わせに限らず、例えば、ニッケ
ルシリサイドと白金との組み合わせも可能である。
金シリサイドもしくは白金シリサイドと白金の２層構造
の例について述べたが、基板は絶縁基板、例えば、石英
やサファイア、又は、半導体基板、ゲルマニウムやガリ
ウム砒素でも同様である。金属電極としては白金シリサ
イド以外にもコバルトシリサイドやコバルト金属、鉛金
属においても凝集が報告されており、同様な金属電極構
造が実現できる。２層構造は同種類の金属による金属シ
リサイドと金属の組み合わせに限らず、例えば、ニッケ
ルシリサイドと白金との組み合わせも可能である。
【００１４】
【発明の効果】本発明では修飾金属電極を島状形状金
属、または金属シリサイド構造とすることで、表面積を
大きく確保することと、機能性膜の密着性を高めること
を同時に満たしている。さらに、この島状形状形成を凝
集という性質を利用することで工程を増やさずに実現で
きる。また、修飾金属電極を２層構造電極にすること
で、形状の良い金属または金属シリサイドと、修飾金属
電極として特性の良い表面を持った金属又は金属シリサ
イドを独立に選択して組み合わせることが可能となる。
属、または金属シリサイド構造とすることで、表面積を
大きく確保することと、機能性膜の密着性を高めること
を同時に満たしている。さらに、この島状形状形成を凝
集という性質を利用することで工程を増やさずに実現で
きる。また、修飾金属電極を２層構造電極にすること
で、形状の良い金属または金属シリサイドと、修飾金属
電極として特性の良い表面を持った金属又は金属シリサ
イドを独立に選択して組み合わせることが可能となる。
【図１】本発明の修飾電極用平板金属電極を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の修飾電極用平板金属電極とその製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図３】本発明の修飾電極用平板金属電極を示す図であ
る。
る。
【図４】従来の修飾電極用平板金属電極の構成図および
断面図である。
断面図である。
１ 金属電極 １′ 多孔質状の金属電極 ２ 機能性膜 ３ 基板 ３′ Ｓｉ（００１）基板 ４ 白金原子または分子 ６ 基板加熱機能 ７ レジスト ８ 白金連続膜
Claims (5)
- 【請求項１】絶縁体もしくは半導体基板上に修飾電極用
の金属層が形成され、該金属層上に機能性膜が被覆され
た平板電極において、修飾電極用の金属層が多孔質膜状
白金シリサイドであることを特徴とする修飾電極用平板
金属電極。 - 【請求項２】絶縁体もしくは半導体基板上に修飾電極用
の金属層が形成され、該金属層上に機能性膜が被覆され
た平板電極において、修飾電極用の金属層が多孔質膜状
白金シリサイド膜と白金層よりなることを特徴とする修
飾電極用平板金属電極。 - 【請求項３】前記半導体基板の修飾電極用の金属層を形
成する面が（００１）面で、かつ鏡面研磨されているこ
とを特徴とする請求項１または２記載の修飾電極用平板
金属電極。 - 【請求項４】前記多孔質膜状白金シリサイドが（１１
０）の成長面を持った直方体形状に成長する結晶粒が支
配的に存在する多結晶膜であることを特徴とする請求項
３記載の修飾電極用平板金属電極。 - 【請求項５】シリコン基板上に修飾電極用の金属層を形
成した後に該金属層上に機能性膜を被覆することで修飾
電極用平板金属電極を形成する製造方法において、加熱
したシリコン基板上に白金を真空蒸着し、基板と金属電
極の接する面に多孔質膜状の白金シリサイドを形成する
ことを特徴とする修飾電極用平板電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6025823A JP2870401B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 修飾電極用平板金属電極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6025823A JP2870401B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 修飾電極用平板金属電極とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234200A JPH07234200A (ja) | 1995-09-05 |
| JP2870401B2 true JP2870401B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=12176588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6025823A Expired - Lifetime JP2870401B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 修飾電極用平板金属電極とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870401B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6070348A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-22 | Hitachi Ltd | Ｆｅｔ化学センサ |
| JPH0763006B2 (ja) * | 1987-04-23 | 1995-07-05 | 松下電器産業株式会社 | 水素吸蔵電極の製造方法 |
| JP2590004B2 (ja) * | 1988-07-08 | 1997-03-12 | 日本電信電話株式会社 | くし形修飾微小電極セルおよびその製造方法 |
| JPH0566215A (ja) * | 1991-04-24 | 1993-03-19 | Mitsubishi Electric Corp | ガスセンサ |
-
1994
- 1994-02-24 JP JP6025823A patent/JP2870401B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07234200A (ja) | 1995-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981201 |