JPH0351740Y2 - - Google Patents
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- JPH0351740Y2 JPH0351740Y2 JP6368784U JP6368784U JPH0351740Y2 JP H0351740 Y2 JPH0351740 Y2 JP H0351740Y2 JP 6368784 U JP6368784 U JP 6368784U JP 6368784 U JP6368784 U JP 6368784U JP H0351740 Y2 JPH0351740 Y2 JP H0351740Y2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
本考案は液相中の酸素などの検知物質の量を定
量的に直接測定することが可能なポーラロセンサ
に関する。
量的に直接測定することが可能なポーラロセンサ
に関する。
IC加工技術を駆使した半導体ポーラロセンサ
の製作が最近に至つて多く試みられている。 このIC加工技術を採用することにより、クラ
ーク型酸素電極を例にとると、微細加工が容易で
小さな面積の陰極を多重化したマルチカソードが
精密に形成できて、検知対象の酸素の流れの影響
を受けにくくなること、大量生産が可能で価格を
低減できること、増幅器や温度補償回路を同一基
板上に形成でき超小型化が可能であることなどの
利点を有しているのでより実用化が推進されると
考えられる。 ところで従来、IC加工技術により得られる電
極構造体は、たとえば「G.Eden.etal
“Miniaturized Erectrode for on−Line PO2
Measurements”Ｉ EEE Trans.Biom.Eng.
VOL.BME−22，NO4，JULY1975.P.275〜280」
の文献によつてその技術内容が明らかにされてい
るが、これは第４図に示す如き構造をなしてい
て、シリコン基板１の電極膜２が密着して存在す
る表面から電極の取り出しを行つていたので、接
続用導線８を電極膜２から引き出して側部を迂回
させ後面側まで延ばすと共に、この導線８のまわ
りを絶縁性の樹脂層４〃で封止する必要が生じ、
このために前記樹脂層４〃がシリコン基板１の前
面に盛り上ることから、前面に掩わせる検知物質
の透過膜７の装着が容易ではなく、また、この透
過膜７とシリコン基板１とにより形成される室内
に充填する電解液を洩れないよう液密保持するこ
とも技術的に困難であつた。 さらに第４図より明らかなように、導線８のま
わりの前記絶縁性の樹脂層４〃に近い部分と遠い
部分とでは、検知物質の透過膜７と電極膜２との
間の距離に差があるので、電解液中の被検知物質
が電極膜２に到達するのに時間差が生じることと
なり、これが検出速度、検出感度に悪影響を与え
る問題もあつた。
の製作が最近に至つて多く試みられている。 このIC加工技術を採用することにより、クラ
ーク型酸素電極を例にとると、微細加工が容易で
小さな面積の陰極を多重化したマルチカソードが
精密に形成できて、検知対象の酸素の流れの影響
を受けにくくなること、大量生産が可能で価格を
低減できること、増幅器や温度補償回路を同一基
板上に形成でき超小型化が可能であることなどの
利点を有しているのでより実用化が推進されると
考えられる。 ところで従来、IC加工技術により得られる電
極構造体は、たとえば「G.Eden.etal
“Miniaturized Erectrode for on−Line PO2
Measurements”Ｉ EEE Trans.Biom.Eng.
VOL.BME−22，NO4，JULY1975.P.275〜280」
の文献によつてその技術内容が明らかにされてい
るが、これは第４図に示す如き構造をなしてい
て、シリコン基板１の電極膜２が密着して存在す
る表面から電極の取り出しを行つていたので、接
続用導線８を電極膜２から引き出して側部を迂回
させ後面側まで延ばすと共に、この導線８のまわ
りを絶縁性の樹脂層４〃で封止する必要が生じ、
このために前記樹脂層４〃がシリコン基板１の前
面に盛り上ることから、前面に掩わせる検知物質
の透過膜７の装着が容易ではなく、また、この透
過膜７とシリコン基板１とにより形成される室内
に充填する電解液を洩れないよう液密保持するこ
とも技術的に困難であつた。 さらに第４図より明らかなように、導線８のま
わりの前記絶縁性の樹脂層４〃に近い部分と遠い
部分とでは、検知物質の透過膜７と電極膜２との
間の距離に差があるので、電解液中の被検知物質
が電極膜２に到達するのに時間差が生じることと
なり、これが検出速度、検出感度に悪影響を与え
る問題もあつた。
このように従来のものが欠点を有している事実
に鑑みて本考案は成されるに至つたものであつ
て、電極膜からの導線取り出しをシリコン基板の
裏面側で行わせることにより、シリコン基板の側
周縁の絶縁をはかるために設ける絶縁性の樹脂層
をどの部分においても一様な厚さとなして小形の
コンパクトにまとめることを可能ならしめて、検
知物質の透過膜の装着を容易にさせ、かつ充填電
解液の漏防止及び減量をはかつて、半導体ポーラ
ロセンサの小形化、高応答速度の確保の推進に一
翼を担わせることを本考案は特徴とするものであ
る。
に鑑みて本考案は成されるに至つたものであつ
て、電極膜からの導線取り出しをシリコン基板の
裏面側で行わせることにより、シリコン基板の側
周縁の絶縁をはかるために設ける絶縁性の樹脂層
をどの部分においても一様な厚さとなして小形の
コンパクトにまとめることを可能ならしめて、検
知物質の透過膜の装着を容易にさせ、かつ充填電
解液の漏防止及び減量をはかつて、半導体ポーラ
ロセンサの小形化、高応答速度の確保の推進に一
翼を担わせることを本考案は特徴とするものであ
る。
そこで本考案は、酸素などの検知物質と反応し
得る貴金属からなる電極膜をシリコン基板の表面
に密着して有するポーラロセンサにおいて前記電
極膜を白金で形成し、一方前記基板をＰ型半導体
シリコンで形成して、それら基板と電極膜との密
着接合面をオーミツク接合し、これによつて電極
膜とシリコン基板とを両者の密着接合面において
比較的低抵抗で直線特性的に導電結合させること
が可能となつて、シリコン基板を電極取り出し導
体に利用できることから、シリコン基板の表面側
には導線を一切設けないコンパクトな構造とな
る。 また、本考案はシリコン基板を電極取り出し導
体としているので、導線をシリコン基板の裏面に
接続して電極取り出し部を表面とは無関係な裏面
側で処理可能となり、その結果、シリコン基板と
該基板の前面側に装着する検知物質の透過膜とで
囲繞する電解液層の厚さを一定となして検知精度
ならびに検知速度の向上を果し得るものである。
得る貴金属からなる電極膜をシリコン基板の表面
に密着して有するポーラロセンサにおいて前記電
極膜を白金で形成し、一方前記基板をＰ型半導体
シリコンで形成して、それら基板と電極膜との密
着接合面をオーミツク接合し、これによつて電極
膜とシリコン基板とを両者の密着接合面において
比較的低抵抗で直線特性的に導電結合させること
が可能となつて、シリコン基板を電極取り出し導
体に利用できることから、シリコン基板の表面側
には導線を一切設けないコンパクトな構造とな
る。 また、本考案はシリコン基板を電極取り出し導
体としているので、導線をシリコン基板の裏面に
接続して電極取り出し部を表面とは無関係な裏面
側で処理可能となり、その結果、シリコン基板と
該基板の前面側に装着する検知物質の透過膜とで
囲繞する電解液層の厚さを一定となして検知精度
ならびに検知速度の向上を果し得るものである。
以下、添付図面に基づいて本考案の実施例を説
明する。 第１図及び第３図は本考案の各例に係る拡大縦
断示正面図であり、また第２図は第１図における
検知物質の透過膜を取除いた状態の平面図である
が、この各例の電極構造体はシリコン基板１、白
金
明する。 第１図及び第３図は本考案の各例に係る拡大縦
断示正面図であり、また第２図は第１図における
検知物質の透過膜を取除いた状態の平面図である
が、この各例の電極構造体はシリコン基板１、白
金
【pt】等の貴金属からなり検知物質
【O2】と
反応し得る電極膜２
反応し得る電極膜２
【この場合、陰極として機能
する】この電極膜２に対向する陽極である銀等か
らなる対向電極５、酸化シリコン膜からなる絶縁
膜３、シリコン基板１の側周縁を覆つて絶縁する
ための樹脂層４、シリコン基板１の裏面に密着さ
せたベースとしてのセラミツク板６、電解液を液
密に保持するためシリコン基板１の前面側に覆わ
せた検知物質の透過膜７、電解液例えば塩化カリ
ウム液Ｌ、前記電極膜２および対向電極５に夫々
電気的に接続せしめる導体８，８から構成され
る。 この電極構造体は下記要領によつて作られる。 まず第１図々示のものは、pt等の貴金属を電子
ビーム蒸着あるいはスパツタリング蒸着などによ
り、シリコン基板１上に周辺を環状に残した中央
部分に蒸着して電極膜２を形成するが、その際シ
リコン基板１と電極膜２との密着接合面に、抵抗
接合
する】この電極膜２に対向する陽極である銀等か
らなる対向電極５、酸化シリコン膜からなる絶縁
膜３、シリコン基板１の側周縁を覆つて絶縁する
ための樹脂層４、シリコン基板１の裏面に密着さ
せたベースとしてのセラミツク板６、電解液を液
密に保持するためシリコン基板１の前面側に覆わ
せた検知物質の透過膜７、電解液例えば塩化カリ
ウム液Ｌ、前記電極膜２および対向電極５に夫々
電気的に接続せしめる導体８，８から構成され
る。 この電極構造体は下記要領によつて作られる。 まず第１図々示のものは、pt等の貴金属を電子
ビーム蒸着あるいはスパツタリング蒸着などによ
り、シリコン基板１上に周辺を環状に残した中央
部分に蒸着して電極膜２を形成するが、その際シ
リコン基板１と電極膜２との密着接合面に、抵抗
接合
【オーミツクコンタクト】が施された接合層
９を形成せしめる。 この一例としては、Ptはｎ型シリコン基板１
とはシヨトキー接合になり易く、Ｐ型シリコン基
板１とではオーミツク接合になり易いので、比抵
抗の低いＰ型シリコン基板１を用いればよい。 次に電極膜２が蒸着されてなるシリコン基板１
の表面にスパツタリング蒸着，科学的蒸着などの
手段により酸化シリコン
９を形成せしめる。 この一例としては、Ptはｎ型シリコン基板１
とはシヨトキー接合になり易く、Ｐ型シリコン基
板１とではオーミツク接合になり易いので、比抵
抗の低いＰ型シリコン基板１を用いればよい。 次に電極膜２が蒸着されてなるシリコン基板１
の表面にスパツタリング蒸着，科学的蒸着などの
手段により酸化シリコン
【Sio2】、窒化シリコン
【Si3N4】などの絶縁膜３を形成した後、フオト
レジスト法などを用い、エツチング処理によつて
絶縁膜３に複数個の角孔，丸孔等の微細孔１０を
あける。 この微細孔１０は前記電極膜２の表面に達する
ように絶縁膜３のみに例えば行列に整頓して穿孔
せしめるものであつて、その態様は第２図に示さ
れる通りで、この孔があいた部分つまり貴金属が
露出した部分がポーラロ電極として機能する。 次に今まで電極形成してきたシリコン基板１の
裏面にも例えばクロームの膜を電子ビーム蒸着し
次いでニツケル膜を同様に蒸着するなどして略々
全面に亘らせオーミツクコンタクトが施された接
合層９を形成せしめる。 かくすることによつて、シリコン基板１を抵抗
導体として利用し、その裏面を電極２とセラミツ
ク板６に貫通させた導体８との間の電気的接続を
行わせる接続端にすることが可能である。 つづいて、シリコン基板１の側周縁とセラミツ
ク板６の隣接部とにわたらせてエポキシ樹脂など
の絶縁するための樹脂層４を被着せしめる。 さらに、シリコン基板１の周りのセラミツク板
６上に輪状をなす対向電極５をセラミツク板６に
貫通させた導体８と裏面側で接続させる。 その後に、電極膜２，絶縁膜３及び絶縁するた
めの樹脂層４が施されたシリコン基板１及び対向
電極５を包み込ませるように、検知物質の透過膜
７例えば四弗化エチレン膜をセラミツク板６の周
りに張りつけて、該セラミツク板６と検知物質の
透過膜７とで囲繞される密封室内に塩化カリウム
液Ｌを充填し、かくしてポーラロセンサが構成さ
れる。 なお、検知物質の透過膜７は酸素などの気体は
通過させるが液体は通過させない特性を有する膜
であり、ポーラロセンサはBOD測定、酒などの
発酵速度の測定のために用いられるが電極膜２、
対向電極５間に低電圧を印化して電流を測定する
と、検知物質の酸素が多いか少ないかで電解液Ｌ
中に侵入する酸素の量が変化し、この酸素と検知
電極である電極膜２とが接触すると該電極膜２の
抵抗値が変化するので、電流がこれに応じて変化
することから酸素濃度を電流の変化に換算して検
知が可能である。 次に第３図に示したものを説明すると、まずシ
リコン基板１の表面に熱酸化や化学的蒸着などの
手法を用いて絶縁膜３を形成し、つづいてフオト
レジスト法などによつてエツチング処理を行な
い、絶縁膜３に第１図々示例と同様複数個の微細
孔１０をシリコン基板１の表面に達するまで穿孔
する。 次に絶縁膜３の表面及び前記微細孔１０内に貴
金属を蒸着した後フオトレジスト法、反転フオト
レジスト法などを用いてエツチングを行ない、絶
縁膜３上の貴金属を取り去り、その後に微細孔１
０内の貴金属膜からなる電極膜２とシリコン基板
１との密着接合面にオーミツクコンタクトを施し
た接合層９を形成させる。 この場合、材料によつては単に加熱を行うこと
によつてオーミツクコンタクトを取り得るのでか
かる手法によるのが製作工程が単純化され好まし
い。 以下行なうシリコン基板１及び対向電極５の裏
面側でのオーミツクコンタクト処理ならびに組付
け工程の一切は第１図々示例と同要領であればよ
く、従つて説明を省略する。 かかる構造を有する両実施例は、電極構造体に
おいて表面側にボンデイングワイヤなどの導線が
なくなり、また、電解液Ｌの厚さが一定となるな
ど、コンパクトな構造となる。
レジスト法などを用い、エツチング処理によつて
絶縁膜３に複数個の角孔，丸孔等の微細孔１０を
あける。 この微細孔１０は前記電極膜２の表面に達する
ように絶縁膜３のみに例えば行列に整頓して穿孔
せしめるものであつて、その態様は第２図に示さ
れる通りで、この孔があいた部分つまり貴金属が
露出した部分がポーラロ電極として機能する。 次に今まで電極形成してきたシリコン基板１の
裏面にも例えばクロームの膜を電子ビーム蒸着し
次いでニツケル膜を同様に蒸着するなどして略々
全面に亘らせオーミツクコンタクトが施された接
合層９を形成せしめる。 かくすることによつて、シリコン基板１を抵抗
導体として利用し、その裏面を電極２とセラミツ
ク板６に貫通させた導体８との間の電気的接続を
行わせる接続端にすることが可能である。 つづいて、シリコン基板１の側周縁とセラミツ
ク板６の隣接部とにわたらせてエポキシ樹脂など
の絶縁するための樹脂層４を被着せしめる。 さらに、シリコン基板１の周りのセラミツク板
６上に輪状をなす対向電極５をセラミツク板６に
貫通させた導体８と裏面側で接続させる。 その後に、電極膜２，絶縁膜３及び絶縁するた
めの樹脂層４が施されたシリコン基板１及び対向
電極５を包み込ませるように、検知物質の透過膜
７例えば四弗化エチレン膜をセラミツク板６の周
りに張りつけて、該セラミツク板６と検知物質の
透過膜７とで囲繞される密封室内に塩化カリウム
液Ｌを充填し、かくしてポーラロセンサが構成さ
れる。 なお、検知物質の透過膜７は酸素などの気体は
通過させるが液体は通過させない特性を有する膜
であり、ポーラロセンサはBOD測定、酒などの
発酵速度の測定のために用いられるが電極膜２、
対向電極５間に低電圧を印化して電流を測定する
と、検知物質の酸素が多いか少ないかで電解液Ｌ
中に侵入する酸素の量が変化し、この酸素と検知
電極である電極膜２とが接触すると該電極膜２の
抵抗値が変化するので、電流がこれに応じて変化
することから酸素濃度を電流の変化に換算して検
知が可能である。 次に第３図に示したものを説明すると、まずシ
リコン基板１の表面に熱酸化や化学的蒸着などの
手法を用いて絶縁膜３を形成し、つづいてフオト
レジスト法などによつてエツチング処理を行な
い、絶縁膜３に第１図々示例と同様複数個の微細
孔１０をシリコン基板１の表面に達するまで穿孔
する。 次に絶縁膜３の表面及び前記微細孔１０内に貴
金属を蒸着した後フオトレジスト法、反転フオト
レジスト法などを用いてエツチングを行ない、絶
縁膜３上の貴金属を取り去り、その後に微細孔１
０内の貴金属膜からなる電極膜２とシリコン基板
１との密着接合面にオーミツクコンタクトを施し
た接合層９を形成させる。 この場合、材料によつては単に加熱を行うこと
によつてオーミツクコンタクトを取り得るのでか
かる手法によるのが製作工程が単純化され好まし
い。 以下行なうシリコン基板１及び対向電極５の裏
面側でのオーミツクコンタクト処理ならびに組付
け工程の一切は第１図々示例と同要領であればよ
く、従つて説明を省略する。 かかる構造を有する両実施例は、電極構造体に
おいて表面側にボンデイングワイヤなどの導線が
なくなり、また、電解液Ｌの厚さが一定となるな
ど、コンパクトな構造となる。
本考案はシリコン基板１と電極膜２との密着接
合面をオーミツク接合することにより、シリコン
基板１を電極取り出しのための抵抗導体として利
用できるように構成したから、導線８と検知電極
との接続をシリコン基板１の裏面側で行なえるこ
ととなり、その結果、ポーラロセンサの前面側に
は導線などの導体を一切省略し得るのでコンパク
トな構造となる。 さらにシリコン基板１の側周縁部は絶縁被覆の
ための絶縁層を設けるだけでよいので、全周にわ
たつて同じ高さでしかも低い絶縁層を形成し得る
ことから酸素透過膜などの検知物質の透過膜の装
着が容易であるし、電解液Ｌの漏洩を確実に防止
し得る液密処理を簡単に行うことができる。 また、電解液の層厚さを一定にして薄くできる
ので、検知速度が速くなると共に、電極をマルチ
化した場合に検知のタイミング差がなくなつて検
知精度を向上することが可能である。
合面をオーミツク接合することにより、シリコン
基板１を電極取り出しのための抵抗導体として利
用できるように構成したから、導線８と検知電極
との接続をシリコン基板１の裏面側で行なえるこ
ととなり、その結果、ポーラロセンサの前面側に
は導線などの導体を一切省略し得るのでコンパク
トな構造となる。 さらにシリコン基板１の側周縁部は絶縁被覆の
ための絶縁層を設けるだけでよいので、全周にわ
たつて同じ高さでしかも低い絶縁層を形成し得る
ことから酸素透過膜などの検知物質の透過膜の装
着が容易であるし、電解液Ｌの漏洩を確実に防止
し得る液密処理を簡単に行うことができる。 また、電解液の層厚さを一定にして薄くできる
ので、検知速度が速くなると共に、電極をマルチ
化した場合に検知のタイミング差がなくなつて検
知精度を向上することが可能である。
第１図及び第３図は本考案の各例に係る拡大縦
断示正面図、第２図は第１図における検知物質の
透過膜を取除いた状態を示す平面図、第４図は従
来のポーラロセンサの拡大縦断示正面図である。 １……シリコン基板、２……電極膜、３……絶
縁膜、８……導線、９……接合層。
断示正面図、第２図は第１図における検知物質の
透過膜を取除いた状態を示す平面図、第４図は従
来のポーラロセンサの拡大縦断示正面図である。 １……シリコン基板、２……電極膜、３……絶
縁膜、８……導線、９……接合層。
Claims (1)
- 検知物質と反応しうる電極膜２を基板１の表面
に密着して有するポーラロセンサにおいて、前記
電極膜２を白金で形成し、一方前記基板１をＰ型
半導体シリコンで形成して、それら基板１と電極
膜２との密着接合面をオーミツク接合により導電
結合させ、前記基板１の裏面を導線８との接続部
となしたことを特徴とするポーラロセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6368784U JPS60174856U (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | ポ−ラロセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6368784U JPS60174856U (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | ポ−ラロセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174856U JPS60174856U (ja) | 1985-11-19 |
| JPH0351740Y2 true JPH0351740Y2 (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=30594070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6368784U Granted JPS60174856U (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | ポ−ラロセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60174856U (ja) |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP6368784U patent/JPS60174856U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60174856U (ja) | 1985-11-19 |
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