JPH0933481A - Optical scanning potentiometric sensor - Google Patents

Optical scanning potentiometric sensor

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Publication number
JPH0933481A
JPH0933481A JP7207889A JP20788995A JPH0933481A JP H0933481 A JPH0933481 A JP H0933481A JP 7207889 A JP7207889 A JP 7207889A JP 20788995 A JP20788995 A JP 20788995A JP H0933481 A JPH0933481 A JP H0933481A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
optical scanning
silicon
potentiometric sensor
active layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP7207889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Nakanishi
剛 中西
Katsuhiko Tomita
勝彦 冨田
Satoshi Nomura
聡 野村
Hirotaka Tanabe
裕貴 田辺
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.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Publication date
Application filed by Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
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Publication of JPH0933481A publication Critical patent/JPH0933481A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a sensor excellent in resolution and strength by employing a silicon insulator (SOI) substrate as a semiconductor substrate. SOLUTION: An oxide 2 is deposited by about 100nm on the entire surface of a silicon substrate 1 of about 500μm thick and another silicon substrate 3 of 500nm thick is applied tightly thereto before being heated at 1000 deg.C, for example, to form a substrate 4. The substrate 4 is then polished to produce a substrate 1 of 1-2μm thick and an active layer 1A is formed thereon to obtain an SOI substrate 4A. Subsequently, the active layer 1A is etched to leave a part thereof. An oxide is then deposited by about 50nm on the entire surface of active layer 1A and a sensing part of Si3 N4 is formed by CVD. A metal electrode is deposited at the etched part before individual sensors are produced by dicing. A photocurrent generated in the active layer 1A by a light incident on the substrate 3 side can be taken out in the form of a signal from the electrode. This structure provides high mechanical strength even if the active layer 1A is made thin and the positional resolution can be enhanced through reduction in thickness.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板の一方の
面に物質に応答するセンシング部を形成し、前記半導体
基板の他方の面にプローブ光を照射して光電流を信号と
して取り出す光走査型ポテンショメトリックセンサに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical scanning in which a sensing portion responsive to a substance is formed on one surface of a semiconductor substrate, and the other surface of the semiconductor substrate is irradiated with probe light to extract photocurrent as a signal. Type potentiometric sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば微生物の活動で変化する化学物質
は、光走査型ポテンショメトリックセンサを用いて測定
される。この光走査型ポテンショメトリックセンサは、
近年、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中に溶存
している物質のpHを二次元的に測定するため開発され
たものであり、このようなセンサは、例えば、Jpn.
J.Appl.Phys.Vol.33(1994)p
p L394−L397(以下、文献という)に記載さ
れているように、半導体基板の一方の面に物質に応答す
るセンシング部を形成し、前記半導体基板の他方の面に
プローブ光を照射し、そのとき半導体基板中に誘発され
た光電流を信号として取り出すことにより測定を行うこ
とができる。
2. Description of the Related Art Chemical substances that change due to, for example, the activity of microorganisms are measured by using an optical scanning potentiometric sensor. This optical scanning potentiometric sensor
In recent years, it has been developed for two-dimensionally measuring the pH of a substance dissolved in a liquid or a liquid soaked in the substance. Such a sensor is disclosed, for example, in Jpn.
J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994) p
As described in p L394-L397 (hereinafter referred to as literature), a sensing unit that responds to a substance is formed on one surface of a semiconductor substrate, and the other surface of the semiconductor substrate is irradiated with probe light, At this time, the measurement can be performed by taking out the photocurrent induced in the semiconductor substrate as a signal.

【0003】前記光走査型ポテンショメトリックセンサ
のセンシング部を直接計測したい対象物質に挿入したり
接触させることによって溶存物質の濃度分布を測定す
る。得られたデータはコンピュータ処理により、二次元
または三次元の濃度分布画像として出力される。ある時
間での濃度分布のみならず、その変化の様子をリアルタ
イムに追跡することができる。リアルタイムに得られた
画像を、目視、CCDカメラなどによって得られた電磁
波画像と容易に比較できる。
The concentration distribution of the dissolved substance is measured by inserting or contacting the sensing portion of the optical scanning type potentiometric sensor with the target substance to be directly measured. The obtained data is output as a two-dimensional or three-dimensional density distribution image by computer processing. Not only the concentration distribution at a certain time but also the state of the change can be tracked in real time. The image obtained in real time can be easily compared with the electromagnetic wave image obtained by visual inspection, CCD camera or the like.

【0004】なお、本願出願人は、上記pHなどのポテ
ンショメトリックの二次元分布を測定するのに用いる装
置を、「光走査型デバイス」として平成7年2月4日付
けにて特許出願しており(特願平7−39114号)、
また、溶存物質の濃度分布を測定する方法を、「溶存物
質の濃度分布計測方法」として平成7年3月22日付け
にて特許出願している(特願平7−90310号)。
The applicant of the present application has filed a patent application on February 4, 1995 as an "optical scanning device" for the apparatus used for measuring the two-dimensional distribution of potentiometric such as pH. Ori (Japanese Patent Application No. 7-39114),
In addition, a patent application for a method for measuring the concentration distribution of a dissolved substance as a “method for measuring the concentration distribution of a dissolved substance” was issued on March 22, 1995 (Japanese Patent Application No. 7-90310).

【0005】ところで、上記光走査型ポテンショメトリ
ックセンサの位置分解能を向上させるには、前記文献に
記載されているように、光電流が発生する半導体基板の
厚みを小さく、すなわち、薄くする必要があるが、従来
の光走査型ポテンショメトリックセンサにおいては、前
記半導体基板としてシリコン基板をエッチングして用い
るのが一般的であった。
By the way, in order to improve the position resolution of the above optical scanning potentiometric sensor, it is necessary to reduce the thickness of the semiconductor substrate on which the photocurrent is generated, that is, to reduce the thickness, as described in the above-mentioned document. However, in the conventional optical scanning potentiometric sensor, a silicon substrate is generally used by etching as the semiconductor substrate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記半
導体基板としてのシリコン基板の厚みを小さく(薄く)
すると、それだけその機械的強度が小さくなるととも
に、安定に保持することも困難となる。
However, the thickness of the silicon substrate as the semiconductor substrate is made small (thin).
Then, the mechanical strength thereof becomes smaller, and it becomes difficult to keep the mechanical strength stable.

【0007】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、位置分解能に優れかつ所定の機械的な強度を
有する光走査型ポテンショメトリックセンサを提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made in consideration of the above matters, and an object thereof is to provide an optical scanning type potentiometric sensor having excellent positional resolution and a predetermined mechanical strength.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、半導体基板の一方の面に物質に応答す
るセンシング部を形成し、前記半導体基板の他方の面に
プローブ光を照射して光電流を信号として取り出す光走
査型ポテンショメトリックセンサにおいて、前記半導体
基板として、SOI基板を用いたことを特徴としてい
る。ここで、SOIとは、Silicon on In
sulatorのことである。
In order to achieve the above object, the present invention forms a sensing portion responsive to a substance on one surface of a semiconductor substrate and irradiates the other surface of the semiconductor substrate with probe light. An optical scanning type potentiometric sensor for extracting a photocurrent as a signal by using an SOI substrate is used as the semiconductor substrate. Here, SOI is Silicon on In
It is a sulator.

【0009】前記SOI基板としては、2枚のシリコン
基板を直接接合し、一方のシリコン基板を研磨して数マ
イクロメートル(μm)以下となるようにした貼り合わ
せSOI基板や、シリコン基板とガラス基板とを陽極接
合し、シリコン基板を研磨して数μm以下となるように
した貼り合わせSOIや、サファイア基板の上にシリコ
ン層を堆積させたSOS基板や、シリコン基板中に酸素
イオンを注入することにより酸化物層を形成したSIM
OX基板などを用いることができる。ここで、SOSと
は、Silicon on Saphireのことであ
り、SIMOXとは、Separation by I
nplanted Oxyzenのことである。
As the SOI substrate, a bonded SOI substrate in which two silicon substrates are directly bonded and one silicon substrate is polished to have a size of several micrometers (μm) or less, or a silicon substrate and a glass substrate. And anodic bonding, and a bonded SOI in which the silicon substrate is polished to a size of several μm or less, an SOS substrate in which a silicon layer is deposited on a sapphire substrate, or oxygen ions are implanted into the silicon substrate. SIM with oxide layer formed by
An OX substrate or the like can be used. Here, SOS is Silicon on Saphire, and SIMOX is Separation by I.
It is nplanted Oxyzen.

【0010】[0010]

【作用】この発明の光走査型ポテンショメトリックセン
サにおいては、光電流が発生する半導体層をSOI基板
によって形成しているので、半導体層を薄くしても機械
的強度が大きく、しかも半導体層を従来より薄くできる
ので、位置分解能が向上する。
In the optical scanning type potentiometric sensor of the present invention, since the semiconductor layer in which photocurrent is generated is formed by the SOI substrate, even if the semiconductor layer is made thin, the mechanical strength is large, and the semiconductor layer is conventional. Since it can be made thinner, the position resolution is improved.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】まず、第1実施例を、図1〜図3を参照し
ながら説明する。第1実施例では、SOI基板として、
貼り合わせSOI基板を用いている。
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, as the SOI substrate,
A bonded SOI substrate is used.

【0013】ボンドウェハとして、例えば厚み500μ
mの機械的強度の大きいシリコン基板1を用意する〔図
2(A)参照〕。
As a bond wafer, for example, a thickness of 500 μ
A silicon substrate 1 having a large mechanical strength of m is prepared [see FIG. 2 (A)].

【0014】前記シリコン基板1を、例えば1000℃
で熱酸化して、その全面に厚さ100ナノメートル(n
m)程度の酸化膜(SiO2 層)2を形成する〔図2
(B)参照〕。
The silicon substrate 1 is, for example, 1000 ° C.
Thermal oxidation is performed at 100 nm (n
m) oxide film (SiO 2 layer) 2 is formed [FIG.
(B)].

【0015】ベースウェハとして,別の例えば厚み50
0μmの機械的強度の大きいシリコン基板3を用意し、
これに前記酸化膜2を形成したボンドウェハ1を密着さ
せる〔図2(C)参照〕。
As a base wafer, another thickness of, for example, 50
Prepare a silicon substrate 3 having a large mechanical strength of 0 μm,
The bond wafer 1 having the oxide film 2 formed thereon is brought into close contact therewith (see FIG. 2C).

【0016】前記密着させたウェハ1,3を、その状態
で適宜の温度(例えば1000℃)で加熱することによ
り、酸化膜2を介して直接接合された基板4が形成され
る〔図1(D)参照〕。
By heating the closely contacted wafers 1 and 3 in that state at an appropriate temperature (for example, 1000 ° C.), the substrate 4 directly bonded through the oxide film 2 is formed [FIG. D)].

【0017】前記基板4のうち、ボンドウェハ1の面を
平面研削および研磨し、ボンドウェハ1の厚みを1〜2
μm程度にすることにより、活性層1Aが形成される
〔図2(E)参照〕。
Of the substrate 4, the surface of the bond wafer 1 is ground and polished so that the thickness of the bond wafer 1 is 1-2.
By setting the thickness to about μm, the active layer 1A is formed [see FIG. 2 (E)].

【0018】上述のようにして、活性層1Aの厚みが1
〜2μm程度の貼り合わせSOI基板4Aが形成される
〔図3(A)参照〕。なお、この図3(A)は、前記図
2(E)と実質的に同じである。
As described above, the active layer 1A has a thickness of 1
A bonded SOI substrate 4A having a thickness of about 2 μm is formed [see FIG. 3 (A)]. Note that this FIG. 3 (A) is substantially the same as FIG. 2 (E).

【0019】前記貼り合わせ基板4Aの活性層1Aに適
宜のマスクを施してエッチングを行い、活性層1Aの一
部を残す〔図3(B)参照〕。なお、符号5はエッチン
グ部分を示す。
The active layer 1A of the bonded substrate 4A is etched by applying an appropriate mask to leave a part of the active layer 1A [see FIG. 3 (B)]. The reference numeral 5 indicates an etched portion.

【0020】前記貼り合わせ基板4Aのエッチングを施
した活性層1Aの全面を、例えば1000℃で熱酸化し
て、その表面全体に厚さ50nm程度の酸化膜(SiO
2 層)2’を形成する〔図3(C)参照〕。
The entire surface of the etched active layer 1A of the bonded substrate 4A is thermally oxidized at, for example, 1000 ° C., and an oxide film (SiO 2) having a thickness of about 50 nm is formed on the entire surface.
2 layers) 2'is formed (see FIG. 3C).

【0021】前記貼り合わせ基板4Aの酸化膜2,2’
全面を、公知の減圧CVDの手法によって適宜厚さ(例
えば80nm)のSi3 4 (窒化珪素)膜6で覆い、
水素イオンに応答するセンシング部とする〔図3(D)
参照〕。
Oxide films 2, 2'of the bonded substrate 4A
The whole surface is covered with a Si 3 N 4 (silicon nitride) film 6 having an appropriate thickness (for example, 80 nm) by a known low pressure CVD method,
The sensing part responds to hydrogen ions [Fig. 3 (D)]
reference〕.

【0022】前記貼り合わせ基板4Aに形成されたセン
シング部6に適宜のマスクを施してエッチングを行い、
活性層1Aの一部を露出させる〔図3(E)参照〕。な
お、符号5’はエッチング部分を示す。
The sensing portion 6 formed on the bonded substrate 4A is etched by applying an appropriate mask,
A part of the active layer 1A is exposed [see FIG. 3 (E)]. Reference numeral 5'denotes an etched portion.

【0023】前記貼り合わせ基板4Aに形成されたセン
シング部6に適宜のマスクを施して、前記エッチング面
5’にAu(金)を蒸着してオーミックコンタクト7を
形成する〔図3(F)参照〕。
An appropriate mask is applied to the sensing portion 6 formed on the bonded substrate 4A, and Au (gold) is deposited on the etching surface 5'to form an ohmic contact 7 [see FIG. 3 (F)]. ].

【0024】ダイシングを行ってチップ状態とし、個々
のセンサを形成する〔図3(G)参照〕。このようにし
て、図1に示すような水素イオンに応答する光走査型ポ
テンショメトリックセンサ(pHセンサ)Sが形成され
る。
Dicing is performed to obtain a chip state, and individual sensors are formed [see FIG. 3 (G)]. In this way, the optical scanning potentiometric sensor (pH sensor) S responsive to hydrogen ions as shown in FIG. 1 is formed.

【0025】上述のようにして製作された光走査型ポテ
ンショメトリックセンサSは、図1に示すように、基板
3側から可視光線、赤外線などの光線Lをプローブ光と
してX,Y方向に照射することにより、活性層1A中に
誘発された光電流をオーミックコンタクト7から信号と
して取り出すことにより、センシング6に当接した物質
のpHの二次元または三次元における分布を測定するこ
とができる。
As shown in FIG. 1, the optical scanning potentiometric sensor S manufactured as described above irradiates a light beam L such as visible light or infrared light from the substrate 3 side as probe light in the X and Y directions. By taking out the photocurrent induced in the active layer 1A as a signal from the ohmic contact 7, the two-dimensional or three-dimensional distribution of pH of the substance in contact with the sensing 6 can be measured.

【0026】前記光走査型ポテンショメトリックセンサ
Sにおいては、光電流が発生する半導体層が貼り合わせ
SOI基板4Aの活性層1Aによって形成されているの
で、これを薄くしても機械的強度が大きく、しかも半導
体層を従来よりも薄くものとすることができるので位置
分解能が向上する。
In the optical scanning potentiometric sensor S, since the semiconductor layer for generating photocurrent is formed by the active layer 1A of the bonded SOI substrate 4A, even if it is thinned, the mechanical strength is large. Moreover, since the semiconductor layer can be made thinner than before, the position resolution is improved.

【0027】なお、上述の実施例において、図3(G)
に示すダイシングを行う前に、貼り合わせSOI基板4
Aのシリコン基板3側に適宜のマスクを施してエッチン
グして、貼り合わせSOI基板4Aを薄くし〔図4
(A)参照〕、その後、ダイシングを行ってチップ状態
とし、個々のセンサSを形成してもよい〔図4(B)参
照〕。
In the above embodiment, FIG.
Before performing the dicing shown in FIG.
A silicon substrate 3 side of A is etched by applying an appropriate mask to thin the bonded SOI substrate 4A [FIG.
After that, the individual sensors S may be formed by dicing to obtain a chip state (see FIG. 4B).

【0028】上述の実施例においては、ボンドウェハ1
およびベースウェハ3の双方をシリコン基板で構成して
いたが、これに代えて、ベースウェハ3をガラス基板で
構成してもよい。この場合、ガラス基板よりなるベース
ウェハ3とシリコン基板からなるボンドウエハ1との貼
り合わせは、陽極接合によって行うのがよい。
In the embodiment described above, the bond wafer 1
Although both the base wafer 3 and the base wafer 3 are made of silicon substrates, the base wafer 3 may be made of a glass substrate instead. In this case, it is preferable to bond the base wafer 3 made of a glass substrate and the bond wafer 1 made of a silicon substrate by anodic bonding.

【0029】このように、ベースウェハ3をガラス基板
で構成した場合、ベースウェハ3におけるプローブ光L
の吸収が少ないため、発生する光電流が増加する。
In this way, when the base wafer 3 is made of a glass substrate, the probe light L on the base wafer 3
Is less absorbed, the generated photocurrent increases.

【0030】次に、第2実施例を、図5を参照しながら
説明する。この実施例は、前記第1実施例において図2
に示す前半の工程で形成した貼り合わせSOI基板4A
を先にチップ状態にし、その状態でセンサに形成する方
法である。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG.
Bonded SOI substrate 4A formed in the first half step shown in
This is a method in which the chip is first made into a chip state and the sensor is formed in that state.

【0031】すなわち、図2(A)〜(E)に示した手
順によって形成された貼り合わせSOI基板4Aを適当
なサイズにダイシングして、チップ8とする〔図5
(A)参照〕。
That is, the bonded SOI substrate 4A formed by the procedure shown in FIGS. 2A to 2E is diced into an appropriate size to form a chip 8 [FIG.
(See (A)].

【0032】前記チップ8の全体を適宜の温度(例えば
1000℃)で熱酸化して、全面に酸化膜2’を形成す
る〔図5(B)参照〕。
The entire chip 8 is thermally oxidized at an appropriate temperature (for example, 1000 ° C.) to form an oxide film 2'on the entire surface [see FIG. 5 (B)].

【0033】前記貼り合わせSOI基板4Aにおける基
板1の上面に形成された酸化膜2’上面に、減圧CVD
法を用いて適宜厚さ(例えば80nm)のSi3 4
6を堆積させる〔図5(C)参照〕。このSi3 4
6はセンンシング部となる。
Low pressure CVD is performed on the upper surface of the oxide film 2'formed on the upper surface of the substrate 1 in the bonded SOI substrate 4A.
A Si 3 N 4 film 6 having an appropriate thickness (for example, 80 nm) is deposited by using the method (see FIG. 5C). This Si 3 N 4 film 6 becomes a sensing part.

【0034】前記貼り合わせSOI基板4Aに形成され
たセンシング部6に適宜のマスクを施してエッチングを
行い、活性層1Aの一部を露出させる〔図5(D)参
照〕。なお、符号5’はエッチング部分を示す。
The sensing part 6 formed on the bonded SOI substrate 4A is etched by applying an appropriate mask to expose a part of the active layer 1A [see FIG. 5 (D)]. Reference numeral 5'denotes an etched portion.

【0035】前記貼り合わせSOI基板4Aに形成され
たセンシング部6に適宜のマスクを施して、前記エッチ
ング面5’にAu(金)を蒸着してオーミックコンタク
ト7を形成する〔図5(E)参照〕。
An appropriate mask is applied to the sensing portion 6 formed on the bonded SOI substrate 4A, and Au (gold) is deposited on the etching surface 5'to form an ohmic contact 7 [FIG. 5 (E)]. reference〕.

【0036】このようにすることにより、水素イオンに
応答する光走査型ポテンショメトリックセンサSが得ら
れる。なお、この場合、上記第1実施例と同様に、プロ
ーブ光が照射される側のシリコン基板3をエッチングし
てもよいことは言うまでもない。
By doing so, an optical scanning potentiometric sensor S responsive to hydrogen ions can be obtained. In this case, needless to say, the silicon substrate 3 on the side irradiated with the probe light may be etched as in the first embodiment.

【0037】この第2実施例の作用効果は、上記第1実
施例と同じであるので、その説明は省略する。
The operation and effect of this second embodiment is the same as that of the above-mentioned first embodiment, and therefore its explanation is omitted.

【0038】さらに、第3実施例を、図6を参照しなが
ら説明する。第3実施例では、サファイア基板の上にシ
リコン層を堆積させたSOS基板を用いている。
Further, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, an SOS substrate in which a silicon layer is deposited on a sapphire substrate is used.

【0039】すなわち、適宜厚さ(例えば500μm)
のサファイア(α・Al2 3 )基板9の上面に、適宜
厚さ(例えば1μm)のシリコン層10をエピタキシャ
ル成長させ、SOS基板11を形成する〔図6(A)参
照〕。
That is, an appropriate thickness (for example, 500 μm)
On the upper surface of the sapphire (α · Al 2 O 3 ) substrate 9, a silicon layer 10 having an appropriate thickness (for example, 1 μm) is epitaxially grown to form an SOS substrate 11 (see FIG. 6A).

【0040】前記SOS基板11のシリコン層10を適
宜の温度(例えば1000℃)で熱酸化して、その上面
に酸化膜(SiO2 層)12を形成する〔図6(B)参
照〕。
The silicon layer 10 of the SOS substrate 11 is thermally oxidized at an appropriate temperature (for example, 1000 ° C.) to form an oxide film (SiO 2 layer) 12 on the upper surface thereof (see FIG. 6B).

【0041】前記SOS基板11におけるシリコン層1
0の上面に形成された酸化膜2’上面に、前記第2実施
例と同様に、減圧CVD法を用いて適宜厚さ(例えば8
0nm)のSi3 4 膜6を堆積させる〔図6(C)参
照〕。
Silicon layer 1 on the SOS substrate 11
On the upper surface of the oxide film 2'formed on the upper surface of 0, an appropriate thickness (for example, 8
A Si 3 N 4 film 6 of 0 nm) is deposited [see FIG. 6 (C)].

【0042】前記SOS基板11に形成されたセンシン
グ部としてのSi3 4 膜6に適宜のマスクを施してエ
ッチングを行い、シリコン層10の一部を露出させた
後、センシング部6に適宜のマスクを施して、前記エッ
チング部分にAuを蒸着してオーミックコンタクト7を
形成する〔図6(D)参照〕。
The Si 3 N 4 film 6 serving as the sensing portion formed on the SOS substrate 11 is etched by applying an appropriate mask to expose a part of the silicon layer 10, and then the sensing portion 6 is appropriately exposed. A mask is applied, and Au is deposited on the etched portion to form an ohmic contact 7 (see FIG. 6D).

【0043】この第3実施例のように構成した光走査型
ポテンショメトリックセンサSにおいては、サファイア
基板9におけるプローブ光Lの吸収が少なくなるため、
発生する光電流が増加する。
In the optical scanning type potentiometric sensor S constructed as in the third embodiment, the absorption of the probe light L in the sapphire substrate 9 is reduced,
The photocurrent generated increases.

【0044】この発明は、上記実施例に限られるもので
はなく、例えばSOI基板として、SIMOX基板を用
いてもよい。すなわち、図7に示すように、適宜厚さ
(例えば500μm)のシリコン基板12に酸素イオン
ビームI3を照射することにより、シリコン基板12中
の所定深さtに酸化物層(SiO2 層)14を有するS
IMOX基板15とし、このSIMOX基板15の上面
に、上述の手法によりセンシング部6を形成するように
してもよい。このようにした場合、所定深さtの位置に
所望の厚みの酸化物層14を形成できるので、活性層1
Aの厚みを確実に制御でき、位置分解能のより優れたセ
ンサを得ることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but a SIMOX substrate may be used as an SOI substrate, for example. That is, as shown in FIG. 7, by irradiating the silicon substrate 12 having an appropriate thickness (for example, 500 μm) with the oxygen ion beam I3, the oxide layer (SiO 2 layer) 14 is formed at a predetermined depth t in the silicon substrate 12. With S
The IMOX substrate 15 may be used, and the sensing unit 6 may be formed on the upper surface of the SIMOX substrate 15 by the method described above. In this case, since the oxide layer 14 having a desired thickness can be formed at the position of the predetermined depth t, the active layer 1
The thickness of A can be reliably controlled, and a sensor with a better position resolution can be obtained.

【0045】そして、図5〜図7に示す実施例において
も、プローブ光が照射させる側の基板3,9,14側に
適宜のマスクを施してエッチングするようにしてもよ
い。
Also in the embodiment shown in FIGS. 5 to 7, the substrate 3, 9 or 14 side on which the probe light is irradiated may be etched by applying an appropriate mask.

【0046】また、上述の各実施例においては、センシ
ング部6がSi3 4 膜よりなるものであり、水素イオ
ンに応答する光走査型ポテンショメトリックセンサであ
ったが、応答物質としてクラウンエーテルやバリノマイ
シンや四級アンモニウム塩や錫化合物、ポルフィリン化
合物などを用い、水素イオン以外のナトリウムイオン、
カリウムイオン、塩化物イオンなどに応答する光走査型
ポテンショメトリックセンサを得ることもできる。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the sensing portion 6 is made of a Si 3 N 4 film and is an optical scanning type potentiometric sensor which responds to hydrogen ions. Using valinomycin, quaternary ammonium salts, tin compounds, porphyrin compounds, etc., sodium ions other than hydrogen ions,
An optical scanning potentiometric sensor that responds to potassium ions, chloride ions, etc. can also be obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光電流が発生する半導体層をSOI基板によって形
成しているので、半導体層を薄くしても機械的強度が大
きく、しかも半導体層を従来より薄くできるので、位置
分解能が向上する。
As described above, according to the present invention, since the semiconductor layer in which photocurrent is generated is formed of the SOI substrate, the mechanical strength is large even if the semiconductor layer is thin, and the semiconductor layer is also thin. Since it can be made thinner than before, the position resolution is improved.

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

【図1】第1実施例の光走査型ポテンショメトリックセ
ンサの一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical scanning type potentiometric sensor according to a first embodiment.

【図2】前記センサの製造工程の前半を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a first half of a manufacturing process of the sensor.

【図3】前記センサの製造工程の後半を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the latter half of the manufacturing process of the sensor.

【図4】第1実施例の変形例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a modification of the first embodiment.

【図5】第2実施例の光走査型ポテンショメトリックセ
ンサの製造工程の要部を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a main part of a manufacturing process of an optical scanning potentiometric sensor of a second embodiment.

【図6】第3実施例の光走査型ポテンショメトリックセ
ンサの製造工程の要部を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a main part of a manufacturing process of an optical scanning potentiometric sensor of a third embodiment.

【図7】SOI基板の他の製作方法を説明するための図
である。
FIG. 7 is a diagram for explaining another manufacturing method of the SOI substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,3,12…シリコン基板、1A…活性層、4A…貼
り合わせSOI基板、6…センシング部、9…サファイ
ア基板、10…シリコン層、11…SOS基板、13…
酸素イオンビーム、14…酸化物層、15…SIMOX
基板、L…プローブ光。
1, 3, 12 ... Silicon substrate, 1A ... Active layer, 4A ... Bonded SOI substrate, 6 ... Sensing part, 9 ... Sapphire substrate, 10 ... Silicon layer, 11 ... SOS substrate, 13 ...
Oxygen ion beam, 14 ... Oxide layer, 15 ... SIMOX
Substrate, L ... Probe light.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 裕貴 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuki Tanabe 2 Higashimachi, Kichijoin Miya, Minami-ku, Kyoto-shi, Kyoto

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の一方の面に物質に応答する
センシング部を形成し、前記半導体基板の他方の面にプ
ローブ光を照射して光電流を信号として取り出す光走査
型ポテンショメトリックセンサにおいて、前記半導体基
板として、SOI基板を用いたことを特徴とする光走査
型ポテンショメトリックセンサ。
1. An optical scanning potentiometric sensor, wherein a sensing portion responsive to a substance is formed on one surface of a semiconductor substrate, and the other surface of the semiconductor substrate is irradiated with probe light to extract photocurrent as a signal. An optical scanning potentiometric sensor characterized in that an SOI substrate is used as the semiconductor substrate.
【請求項2】 SOI基板が2枚のシリコン基板を直接
接合し、一方のシリコン基板を研磨して数マイクロメー
トル以下となるようにした貼り合わせSOI基板である
請求項1に記載の光走査型ポテンショメトリックセン
サ。
2. The optical scanning type SOI substrate according to claim 1, wherein the SOI substrate is a bonded SOI substrate in which two silicon substrates are directly bonded and one silicon substrate is polished to a size of several micrometers or less. Potentiometric sensor.
【請求項3】 SOI基板がシリコン基板とガラス基板
とを陽極接合し、シリコン基板を研磨して数マイクロメ
ートル以下となるようにした貼り合わせSOI基板であ
る請求項1に記載の光走査型ポテンショメトリックセン
サ。
3. The optical scanning potentiometer according to claim 1, wherein the SOI substrate is a bonded SOI substrate in which a silicon substrate and a glass substrate are anodically bonded and the silicon substrate is polished to a size of several micrometers or less. Metric sensor.
【請求項4】 SOI基板がサファイア基板の上にシリ
コン層を堆積させたSOS基板である請求項1に記載の
光走査型ポテンショメトリックセンサ。
4. The optical scanning potentiometric sensor according to claim 1, wherein the SOI substrate is an SOS substrate having a silicon layer deposited on a sapphire substrate.
【請求項5】 SOI基板がシリコン基板中に酸素イオ
ンを注入することにより酸化物層を形成したSIMOX
基板である請求項1に記載の光走査型ポテンショメトリ
ックセンサ。
5. A SIMOX in which an SOI substrate has an oxide layer formed by implanting oxygen ions into a silicon substrate.
The optical scanning potentiometric sensor according to claim 1, which is a substrate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258463A (en) * 2010-06-18 2010-11-11 Sony Corp Method of manufacturing solid-state imaging device

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