JPH10267877A - 交差配置形電極構造体を備えたセンサおよび該センサの製造方法 - Google Patents
交差配置形電極構造体を備えたセンサおよび該センサの製造方法Info
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- JPH10267877A JPH10267877A JP6092498A JP6092498A JPH10267877A JP H10267877 A JPH10267877 A JP H10267877A JP 6092498 A JP6092498 A JP 6092498A JP 6092498 A JP6092498 A JP 6092498A JP H10267877 A JPH10267877 A JP H10267877A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 たとえば気体または液体中の導電率と容量を
測定するためのセンサにおいて、小さくしかも構造の簡
単な構造を実現する。 【解決手段】 基板上に３次元の交差配置形電極構造体
４が設けられている。さらにこのセンサには、集積され
た温度抵抗２４ならびに必要に応じて加熱抵抗４２も設
けられている。
測定するためのセンサにおいて、小さくしかも構造の簡
単な構造を実現する。 【解決手段】 基板上に３次元の交差配置形電極構造体
４が設けられている。さらにこのセンサには、集積され
た温度抵抗２４ならびに必要に応じて加熱抵抗４２も設
けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に設けられ
た３次元の交差配置形電極構造体を備え、たとえば気体
また液体中の導電率および容量を測定するためのセンサ
に関する。
た３次元の交差配置形電極構造体を備え、たとえば気体
また液体中の導電率および容量を測定するためのセンサ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】流体において導電率測定と容量測定を組
み合わせて行うことは、たとえばガソリン／メタノール
混合物の特性決定、ブレーキ流体中の水分含有量の測
定、バッテリ酸性物質の分析、ならびにアルカリ性貯蔵
量の測定によるオイル等級の決定において重要な意味を
もつ。殊に導電率は温度依存性であるので、有利にはこ
のような分析を温度測定と組み合わせて行うことができ
る。ガソリン／メタノール混合物の特性決定のために導
電率測定と容量測定と温度測定とを組み合わせて行うこ
とは、Binder, J. (Sensors and Actuators A, Band 3
1, (1992), 60-67)によりすでに知られており、これは
センサとして実現されている。しかしながらこのセンサ
は大きく、しかも構造的にきわめて複雑なものである。
み合わせて行うことは、たとえばガソリン／メタノール
混合物の特性決定、ブレーキ流体中の水分含有量の測
定、バッテリ酸性物質の分析、ならびにアルカリ性貯蔵
量の測定によるオイル等級の決定において重要な意味を
もつ。殊に導電率は温度依存性であるので、有利にはこ
のような分析を温度測定と組み合わせて行うことができ
る。ガソリン／メタノール混合物の特性決定のために導
電率測定と容量測定と温度測定とを組み合わせて行うこ
とは、Binder, J. (Sensors and Actuators A, Band 3
1, (1992), 60-67)によりすでに知られており、これは
センサとして実現されている。しかしながらこのセンサ
は大きく、しかも構造的にきわめて複雑なものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、たとえば気体または液体中の導電率と容量を測定
するためのセンサにおいて、小さくしかも構造の簡単な
構造を実現することにある。
題は、たとえば気体または液体中の導電率と容量を測定
するためのセンサにおいて、小さくしかも構造の簡単な
構造を実現することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、集積された温度抵抗も設けられていることにより解
決される。
は、集積された温度抵抗も設けられていることにより解
決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】このように本発明によれば、基板
に設けられた３次元の交差配置形電極構造体を備えたセ
ンサにおいて、集積された温度抵抗が付加的に設けられ
ており、さらに有利には付加的に加熱抵抗も設けられて
いる。有利にはメアンダ状に構成された温度抵抗は、液
体または気体中の温度測定に用いられる。有利にはやは
りメアンダ状に構成された加熱抵抗は、交差配置形電極
構造体における各電極間の気体および液体を加熱するた
めに用いられ、あるいは（たとえば圧力技術的に）電極
構造体中に充填された感応材料を加熱するために用いら
れる。たとえばガソリン／メタノール混合物の分析やオ
イル監視のような用途によっては、構造を簡単にするた
め加熱抵抗を省略できる。
に設けられた３次元の交差配置形電極構造体を備えたセ
ンサにおいて、集積された温度抵抗が付加的に設けられ
ており、さらに有利には付加的に加熱抵抗も設けられて
いる。有利にはメアンダ状に構成された温度抵抗は、液
体または気体中の温度測定に用いられる。有利にはやは
りメアンダ状に構成された加熱抵抗は、交差配置形電極
構造体における各電極間の気体および液体を加熱するた
めに用いられ、あるいは（たとえば圧力技術的に）電極
構造体中に充填された感応材料を加熱するために用いら
れる。たとえばガソリン／メタノール混合物の分析やオ
イル監視のような用途によっては、構造を簡単にするた
め加熱抵抗を省略できる。
【０００６】本発明によれば基板をシリコンにより形成
するのが有利であり、その際、この基板がすでに集積さ
れた評価回路を有するように構成できる。しかし適用事
例によっては、セラミクス、ガラスまたはプラスチック
のような別の基板を使用するのも有利である。
するのが有利であり、その際、この基板がすでに集積さ
れた評価回路を有するように構成できる。しかし適用事
例によっては、セラミクス、ガラスまたはプラスチック
のような別の基板を使用するのも有利である。
【０００７】本発明は微細化されたセンサを意図してお
り、これは多数の液体や気体の特性を決定するために使
用することができ、この場合、ダイレクトに液体や気体
中の導電率と容量の測定に基づき直接、あるいは各電極
間の化学的に感応する物質の導電率と容量の測定に基づ
き、分析が行われる。有利には３次元の電極構造により
いっそう高いセンサ感度と障害に対する強さが得られ、
さらに微細化も可能になる。本発明によるセンサはそれ
自体公知のステップの組み合わせによって高い精度で製
造することができ、基板としてシリコンを使用した場
合、製造過程中に有利にはシリコン評価電子装置をいっ
しょにチップ（基板）上に集積することができる。
り、これは多数の液体や気体の特性を決定するために使
用することができ、この場合、ダイレクトに液体や気体
中の導電率と容量の測定に基づき直接、あるいは各電極
間の化学的に感応する物質の導電率と容量の測定に基づ
き、分析が行われる。有利には３次元の電極構造により
いっそう高いセンサ感度と障害に対する強さが得られ、
さらに微細化も可能になる。本発明によるセンサはそれ
自体公知のステップの組み合わせによって高い精度で製
造することができ、基板としてシリコンを使用した場
合、製造過程中に有利にはシリコン評価電子装置をいっ
しょにチップ（基板）上に集積することができる。
【０００８】さらに本発明はここに示したセンサの拡張
に関するものであり、それによれば交差配置形電極構造
体の各電極間に感応層または多層組織が設けられる。こ
の場合の用途としてたとえば湿度センサを実現すること
ができ、これはポリマの析出により実現できる。ポリマ
が水を摂取することで比誘電率が変化し、このことは容
量の変化により検出できる。交差配置形構造体の下に位
置する加熱抵抗は、ポリマにたまった湿気を再び除去し
て感応層が新たに反応できるようにするために用いられ
る。湿度センサとしての用途のほかに、液体や気体の分
析の分野における一般的な化学的センサも実現可能であ
る。たとえば金属酸化物のような一連の感応層はその動
作のために加熱する必要があり、このことをその下に位
置する加熱抵抗により制御して温度抵抗により監視する
ことができる。
に関するものであり、それによれば交差配置形電極構造
体の各電極間に感応層または多層組織が設けられる。こ
の場合の用途としてたとえば湿度センサを実現すること
ができ、これはポリマの析出により実現できる。ポリマ
が水を摂取することで比誘電率が変化し、このことは容
量の変化により検出できる。交差配置形構造体の下に位
置する加熱抵抗は、ポリマにたまった湿気を再び除去し
て感応層が新たに反応できるようにするために用いられ
る。湿度センサとしての用途のほかに、液体や気体の分
析の分野における一般的な化学的センサも実現可能であ
る。たとえば金属酸化物のような一連の感応層はその動
作のために加熱する必要があり、このことをその下に位
置する加熱抵抗により制御して温度抵抗により監視する
ことができる。
【０００９】さらに本発明は、流体における誘電を直接
求める方法にも関する。この場合、実際の適用分野はた
とえば、車両におけるブレーキ流体の品質の判定であ
る。本発明の測定方法によれば、微細構造化された加熱
抵抗を介して有利には３次元の交差配置形電極構造体内
の小さい液体容積体が加熱され、いっしょに集積され微
細構造化された温度抵抗を介して温度が測定される。交
差配置形電極構造体を用いることにより、直流および種
々の測定周波数において液体の容量と抵抗が求められ
る。これらの量は温度に依存するので、温度が上昇する
につれて容量がいっそう高くなり抵抗値がいっそう低く
なる。液体の融点領域において逆の動作が生じる。この
場合、加熱により抵抗値が上昇し、容量値が低下する。
極端な事例では各電極間の液体が沸騰し、これに付随し
て気体が生成される。気泡は液体とは著しく異なる誘電
特性をもっているので、沸騰により容量値の低下と抵抗
値の上昇が明確に生じる。このような容量値と抵抗値の
変化から、いっしょに集積されている温度抵抗を介して
沸点温度が測定される。請求項１記載のセンサにより、
有利には微細化された構造によって僅かな熱だけしか流
体に取り込まれない。さらに、構造全体の熱容量が僅か
であることから、秒レンジできわめて高速に測定を行う
ことができる。
求める方法にも関する。この場合、実際の適用分野はた
とえば、車両におけるブレーキ流体の品質の判定であ
る。本発明の測定方法によれば、微細構造化された加熱
抵抗を介して有利には３次元の交差配置形電極構造体内
の小さい液体容積体が加熱され、いっしょに集積され微
細構造化された温度抵抗を介して温度が測定される。交
差配置形電極構造体を用いることにより、直流および種
々の測定周波数において液体の容量と抵抗が求められ
る。これらの量は温度に依存するので、温度が上昇する
につれて容量がいっそう高くなり抵抗値がいっそう低く
なる。液体の融点領域において逆の動作が生じる。この
場合、加熱により抵抗値が上昇し、容量値が低下する。
極端な事例では各電極間の液体が沸騰し、これに付随し
て気体が生成される。気泡は液体とは著しく異なる誘電
特性をもっているので、沸騰により容量値の低下と抵抗
値の上昇が明確に生じる。このような容量値と抵抗値の
変化から、いっしょに集積されている温度抵抗を介して
沸点温度が測定される。請求項１記載のセンサにより、
有利には微細化された構造によって僅かな熱だけしか流
体に取り込まれない。さらに、構造全体の熱容量が僅か
であることから、秒レンジできわめて高速に測定を行う
ことができる。
【００１０】さらに本発明は、基板に設けられた３次元
の交差配置形電極構造体を備えたセンサたとえば先に述
べたセンサの製造方法に関する。この場合、基板の一方
の面上につまり表面または裏面に温度抵抗および必要に
応じて加熱抵抗を配置し、これは有利にはプラチナ、ニ
ッケル、ＴａＮｉまたは銀から成り、さらに基板の同じ
面または別の面に、３次元の交差配置形電極構造体を配
置し、これはたとえば腐食作用の強い媒体のためにはプ
ラチナまたは金から成り、あるいは腐食作用の弱い媒体
のためには銀、銅、ニッケル、アルミニウムから成る。
本発明による方法は、スパッタリング、エッチング、パ
ッシベーション、直流めっきならびにホトリソグラフの
種々のステップの組み合わせを意図している。この方法
は既述の範囲内で、加熱抵抗の設けられていない簡略化
されたセンサ構造の製造にも使用できる。
の交差配置形電極構造体を備えたセンサたとえば先に述
べたセンサの製造方法に関する。この場合、基板の一方
の面上につまり表面または裏面に温度抵抗および必要に
応じて加熱抵抗を配置し、これは有利にはプラチナ、ニ
ッケル、ＴａＮｉまたは銀から成り、さらに基板の同じ
面または別の面に、３次元の交差配置形電極構造体を配
置し、これはたとえば腐食作用の強い媒体のためにはプ
ラチナまたは金から成り、あるいは腐食作用の弱い媒体
のためには銀、銅、ニッケル、アルミニウムから成る。
本発明による方法は、スパッタリング、エッチング、パ
ッシベーション、直流めっきならびにホトリソグラフの
種々のステップの組み合わせを意図している。この方法
は既述の範囲内で、加熱抵抗の設けられていない簡略化
されたセンサ構造の製造にも使用できる。
【００１１】たとえば本発明の有利な実施形態によれ
ば、温度抵抗を基板の一方の面たとえば裏面に被着さ
せ、電極をたとえば反対の面に被着させる前に、基板の
両面にＳｉＯ2 とＳｉ3Ｎ4 を積層する。
ば、温度抵抗を基板の一方の面たとえば裏面に被着さ
せ、電極をたとえば反対の面に被着させる前に、基板の
両面にＳｉＯ2 とＳｉ3Ｎ4 を積層する。
【００１２】殊に有利な実施形態によれば、たとえば基
板の裏面に温度抵抗を形成し、その際、有利には既存の
ＳｉＯ2 層とＳｉ3Ｎ4 層の上に、固着層およびプラチ
ナ層をスパッタリングする。これに続いてレジスト材料
を付着して構造化する。次に、温度抵抗を構造化するた
めプラチナ層をエッチングし、温度抵抗に対しＳｉＯ2
によりパッシベーションを施す。パッシベーションステ
ップに続いて本発明の有利な実施形態によれば、温度係
数を設定して安定化するため温度抵抗を焼き戻す。
板の裏面に温度抵抗を形成し、その際、有利には既存の
ＳｉＯ2 層とＳｉ3Ｎ4 層の上に、固着層およびプラチ
ナ層をスパッタリングする。これに続いてレジスト材料
を付着して構造化する。次に、温度抵抗を構造化するた
めプラチナ層をエッチングし、温度抵抗に対しＳｉＯ2
によりパッシベーションを施す。パッシベーションステ
ップに続いて本発明の有利な実施形態によれば、温度係
数を設定して安定化するため温度抵抗を焼き戻す。
【００１３】本発明の別の有利な実施形態によれば先の
述べたような方法が設けられており、つまりこの場合、
３次元の交差配置形電極構造体を有利には基板の表面に
形成し、これはまずはじめに基板表面における電極領域
をホトリソグラフにより規定する。そしてこのようにし
て規定された領域において、そこに有利には存在してい
るＳｉＯ2 層とＳｉ3Ｎ4 層をエッチングする。続いて
固着および直流めっき開始層のスパッタリングを行う。
さらにこのスパッタリングに続いて、電極構造体形成の
ため有利には厚いレジスト層が、レジストトレンチが形
成されるよう構造化される。このようにして製造された
レジストトレンチを電極材料により直流めっきする。次
にレジストマスクを除去し、直流めっき開始層をエッチ
ングする。これに続いて電極構造体の領域においてシリ
コン基板を異方性エッチングした後、有利にはコンタク
トパッドを露出させ、さらにセンサを個別化する。
述べたような方法が設けられており、つまりこの場合、
３次元の交差配置形電極構造体を有利には基板の表面に
形成し、これはまずはじめに基板表面における電極領域
をホトリソグラフにより規定する。そしてこのようにし
て規定された領域において、そこに有利には存在してい
るＳｉＯ2 層とＳｉ3Ｎ4 層をエッチングする。続いて
固着および直流めっき開始層のスパッタリングを行う。
さらにこのスパッタリングに続いて、電極構造体形成の
ため有利には厚いレジスト層が、レジストトレンチが形
成されるよう構造化される。このようにして製造された
レジストトレンチを電極材料により直流めっきする。次
にレジストマスクを除去し、直流めっき開始層をエッチ
ングする。これに続いて電極構造体の領域においてシリ
コン基板を異方性エッチングした後、有利にはコンタク
トパッドを露出させ、さらにセンサを個別化する。
【００１４】次に、図面を参照しながら実施例に基づき
本発明について詳細に説明する。
本発明について詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】図１には、たとえばシリコン、ガラス、セラ
ミクスまたはプラスチックから成る基板２が示されてい
る。この基板２の上に、必要に応じて（基板としてシリ
コンを使用した場合には）別の絶縁・固着層１０２を介
して、メアンダ状の加熱抵抗４２が構造化されて形成さ
れており、その周囲にはやはりメアンダ状であり有利に
はプラチナ、ニッケル、ＴａＮｉまたは銀から成る温度
抵抗２４が配置されている。絶縁のため、加熱抵抗４２
と温度抵抗２４の上にパッシベーション層１００が設け
られている。この場合、熱伝導を改善するため、絶縁性
が良好であることのほかに熱伝導性も良好な材料が使用
される。パッシベーション層１００の上において加熱抵
抗４２の上方に、立体的な交互配置形電極構造体４が設
けられている。さらにこの図には固着および直流めっき
開始層１１０も描かれている。
ミクスまたはプラスチックから成る基板２が示されてい
る。この基板２の上に、必要に応じて（基板としてシリ
コンを使用した場合には）別の絶縁・固着層１０２を介
して、メアンダ状の加熱抵抗４２が構造化されて形成さ
れており、その周囲にはやはりメアンダ状であり有利に
はプラチナ、ニッケル、ＴａＮｉまたは銀から成る温度
抵抗２４が配置されている。絶縁のため、加熱抵抗４２
と温度抵抗２４の上にパッシベーション層１００が設け
られている。この場合、熱伝導を改善するため、絶縁性
が良好であることのほかに熱伝導性も良好な材料が使用
される。パッシベーション層１００の上において加熱抵
抗４２の上方に、立体的な交互配置形電極構造体４が設
けられている。さらにこの図には固着および直流めっき
開始層１１０も描かれている。
【００１６】図２には本発明によるセンサを側方から見
た図が示されており、ここでは基板２としてシリコンが
使われる。このセンサは交互配置形電極構造体４、加熱
抵抗４２、温度抵抗２４ならびに付加的な絶縁・固着・
接触層を有している。流体ができるかぎり僅かにしか加
熱されず、ひいてはセンサの電力損失も小さくすること
ができるようにする目的で、加熱抵抗４２、温度抵抗２
４および交互配置形電極構造体４は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ
4 膜１０４上に配置されている。この膜１０４はシリコ
ン基板２の異方性エッチングにより形成される。
た図が示されており、ここでは基板２としてシリコンが
使われる。このセンサは交互配置形電極構造体４、加熱
抵抗４２、温度抵抗２４ならびに付加的な絶縁・固着・
接触層を有している。流体ができるかぎり僅かにしか加
熱されず、ひいてはセンサの電力損失も小さくすること
ができるようにする目的で、加熱抵抗４２、温度抵抗２
４および交互配置形電極構造体４は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ
4 膜１０４上に配置されている。この膜１０４はシリコ
ン基板２の異方性エッチングにより形成される。
【００１７】図３にも本発明によるセンサを側方から見
た図が示されており、この場合にはガラスまたはプラス
チックが基板材料として使われる。センサは、交互配置
形電極構造体４、加熱抵抗４２および温度抵抗２４なら
びに付加的な絶縁・固着・接触層を有している。基板２
の熱伝導性が僅かであることから（”熱絶縁体”である
ことから）、交互配置形電極構造体４内で加熱抵抗４２
を介してほぼダイレクトに液体の加熱が行われる。加熱
抵抗４２、温度抵抗２４および交互配置形電極構造体４
を膜の上に配置する必要はない。
た図が示されており、この場合にはガラスまたはプラス
チックが基板材料として使われる。センサは、交互配置
形電極構造体４、加熱抵抗４２および温度抵抗２４なら
びに付加的な絶縁・固着・接触層を有している。基板２
の熱伝導性が僅かであることから（”熱絶縁体”である
ことから）、交互配置形電極構造体４内で加熱抵抗４２
を介してほぼダイレクトに液体の加熱が行われる。加熱
抵抗４２、温度抵抗２４および交互配置形電極構造体４
を膜の上に配置する必要はない。
【００１８】さらに図４および図５にも本発明によるセ
ンサを示す図がそれぞれ示されており、この場合、交差
配置形電極４の間に感応層１０６つまり多層組織が析出
されている。図４にはシリコン基板２の実施形態が示さ
れているのに対し、図５にはセラミクス、ガラスまたは
プラスチックのような他の基板材料のための構成が示さ
れている。
ンサを示す図がそれぞれ示されており、この場合、交差
配置形電極４の間に感応層１０６つまり多層組織が析出
されている。図４にはシリコン基板２の実施形態が示さ
れているのに対し、図５にはセラミクス、ガラスまたは
プラスチックのような他の基板材料のための構成が示さ
れている。
【００１９】図６には本発明によるセンサの製造方法が
示されている。
示されている。
【００２０】基板２としてシリコンを使用した製造プロ
セスは以下のプロセスステップを有している： ａ）シリコン基板２の両面にＳｉＯ2 層３、Ｓｉ3Ｎ4
層２２を被着； ｂ）基板裏面５上のＳｉＯ2 層３、Ｓｉ3Ｎ4 層２２を
構造化（あとで行われる膜エッチングの領域を規定す
る）； ｃ）基板表面１上に固着・金属層（たとえばプラチナ）
をスパッタリング； ｄ）加熱抵抗４２と温度抵抗２４を構造化； ｅ）加熱抵抗４２と温度抵抗２４の上に絶縁層１００を
析出； ｆ）温度係数を調整し安定化するためプラチナ抵抗の焼
き戻し； ｇ）加熱抵抗４２と温度抵抗２４のため絶縁層１００に
接触領域１５０を開口； ｈ）絶縁層１００に固着および直流めっき開始層１１０
をスパッタリング； ｉ）交差配置形電極構造体４の電鋳として厚いレジスト
層を構造化； ｊ）レジストトレンチを金属により直流めっき； ｋ）レジストマスクの除去および開始層のエッチング； ｌ）必要に応じて交差配置形電極構造体４内に感応層を
析出； ｍ）基板裏面５からシリコン基板２の膜エッチング（異
方性エッチング）； ｎ）センサの個別化 シリコンの代わりにガラス、セラミクス、プラスチック
のようなその他の基板材料を使用した場合、製造におい
てプロセスステップｃ）〜ｋ）およびｎ）だけが行われ
る。
セスは以下のプロセスステップを有している： ａ）シリコン基板２の両面にＳｉＯ2 層３、Ｓｉ3Ｎ4
層２２を被着； ｂ）基板裏面５上のＳｉＯ2 層３、Ｓｉ3Ｎ4 層２２を
構造化（あとで行われる膜エッチングの領域を規定す
る）； ｃ）基板表面１上に固着・金属層（たとえばプラチナ）
をスパッタリング； ｄ）加熱抵抗４２と温度抵抗２４を構造化； ｅ）加熱抵抗４２と温度抵抗２４の上に絶縁層１００を
析出； ｆ）温度係数を調整し安定化するためプラチナ抵抗の焼
き戻し； ｇ）加熱抵抗４２と温度抵抗２４のため絶縁層１００に
接触領域１５０を開口； ｈ）絶縁層１００に固着および直流めっき開始層１１０
をスパッタリング； ｉ）交差配置形電極構造体４の電鋳として厚いレジスト
層を構造化； ｊ）レジストトレンチを金属により直流めっき； ｋ）レジストマスクの除去および開始層のエッチング； ｌ）必要に応じて交差配置形電極構造体４内に感応層を
析出； ｍ）基板裏面５からシリコン基板２の膜エッチング（異
方性エッチング）； ｎ）センサの個別化 シリコンの代わりにガラス、セラミクス、プラスチック
のようなその他の基板材料を使用した場合、製造におい
てプロセスステップｃ）〜ｋ）およびｎ）だけが行われ
る。
【００２１】次に、ステップａ）〜ｎ）について詳しく
説明する。
説明する。
【００２２】ａ）について：この方法は両面が研磨され
たシリコン基板２によって始められ、まず最初に熱酸化
によりこの基板上にＳｉＯ2 層３が形成される。その上
にＬＰＣＶＤにより薄いＳｉ3Ｎ4 層２２が析出され
る。酸化層および窒化層は基板２に対する絶縁として用
いられ、あとで行われるステップにおいて基板裏面５の
エッチマスクとして利用されることになる。これら両方
の層の厚さは、シリコン基板２をあとでエッチングする
とき（プロセスステップ１）に十分に安定した膜が形成
され、層組織内部の引っ張り応力および圧縮ひずみが補
償されるように選定する必要がある。
たシリコン基板２によって始められ、まず最初に熱酸化
によりこの基板上にＳｉＯ2 層３が形成される。その上
にＬＰＣＶＤにより薄いＳｉ3Ｎ4 層２２が析出され
る。酸化層および窒化層は基板２に対する絶縁として用
いられ、あとで行われるステップにおいて基板裏面５の
エッチマスクとして利用されることになる。これら両方
の層の厚さは、シリコン基板２をあとでエッチングする
とき（プロセスステップ１）に十分に安定した膜が形成
され、層組織内部の引っ張り応力および圧縮ひずみが補
償されるように選定する必要がある。
【００２３】ｂ）について：基板裏面５にホトリソグラ
フ領域が規定され、そこにおいてＳｉ3Ｎ4 層がドライ
エッチングプロセスにより除去され、その下に位置する
ＳｉＯ2層が湿式化学的に除去される。このようにして
マスクされていないシリコン領域において、あとで裏面
５から膜がエッチングされる。
フ領域が規定され、そこにおいてＳｉ3Ｎ4 層がドライ
エッチングプロセスにより除去され、その下に位置する
ＳｉＯ2層が湿式化学的に除去される。このようにして
マスクされていないシリコン領域において、あとで裏面
５から膜がエッチングされる。
【００２４】ｃ）について：次に、基板表面１に固着層
がスパッタリングされ、次に金属層有利にはプラチナが
スパッタリングされる。プラチナに対する固着層として
たとえばシリコンを用いることができるが、たとえばチ
タンのような別の金属を使うこともできる。
がスパッタリングされ、次に金属層有利にはプラチナが
スパッタリングされる。プラチナに対する固着層として
たとえばシリコンを用いることができるが、たとえばチ
タンのような別の金属を使うこともできる。
【００２５】ｄ）について：プラチナ層上にスピン・オ
ン（回転塗布）または積層によりレジスト材料が付着さ
れ、ホトリソグラフィステップにより構造化される。こ
の場合、温度抵抗２４のレイアウトも加熱抵抗４２のレ
イアウトも含んでいるホトリソグラフマスクが用いられ
る。プラチナ層はレジストのない領域において、たとえ
ば反応性イオンエッチングにより、あるいは湿式化学的
な手法によりエッチングされる。これに続いてレジスト
マスクが除去される。
ン（回転塗布）または積層によりレジスト材料が付着さ
れ、ホトリソグラフィステップにより構造化される。こ
の場合、温度抵抗２４のレイアウトも加熱抵抗４２のレ
イアウトも含んでいるホトリソグラフマスクが用いられ
る。プラチナ層はレジストのない領域において、たとえ
ば反応性イオンエッチングにより、あるいは湿式化学的
な手法によりエッチングされる。これに続いてレジスト
マスクが除去される。
【００２６】ｅ）について：このようにして温度抵抗２
４と加熱抵抗４２の設けられた構造化されたプラチナ層
上に、絶縁層１００が被着される。
４と加熱抵抗４２の設けられた構造化されたプラチナ層
上に、絶縁層１００が被着される。
【００２７】ｆ）について：固有の温度係数の設定と長
期間の安定性を得るため、プラチナ層を高温で人工的に
老化させる。
期間の安定性を得るため、プラチナ層を高温で人工的に
老化させる。
【００２８】ｇ）について：別のホトリソグラフィステ
ップにより、絶縁層１００においてウェットエッチング
によってコンタクトパッドの領域に窓１５０が開けられ
る。次にホトレジストが除去される。
ップにより、絶縁層１００においてウェットエッチング
によってコンタクトパッドの領域に窓１５０が開けられ
る。次にホトレジストが除去される。
【００２９】ｈ）について：基板全面１に固着および直
流めっき開始層１１０が付着される。この場合、典型的
には、ＣｒとＡｕから成る層組織またはＴｉ，タングス
テンおよびＡｕから成る層組織を用いることができる。
耐腐食性に対し著しく高い要求が課される場合、開始層
として裏面５と同様にプラチナを付着することができ
る。
流めっき開始層１１０が付着される。この場合、典型的
には、ＣｒとＡｕから成る層組織またはＴｉ，タングス
テンおよびＡｕから成る層組織を用いることができる。
耐腐食性に対し著しく高い要求が課される場合、開始層
として裏面５と同様にプラチナを付着することができ
る。
【００３０】ｉ）について：スピン・オン（回転塗布）
または積層により厚いレジスト層が付着されて、リソグ
ラフまたはエッチングにより構造化される。これにより
電極構造体４はトレンチとして形成される。
または積層により厚いレジスト層が付着されて、リソグ
ラフまたはエッチングにより構造化される。これにより
電極構造体４はトレンチとして形成される。
【００３１】ｊ）について：レジストトレンチが直流め
っきにより充填される。析出すべき材料は個々の適用事
例に依存する。腐食作用の強い媒体の場合には電極材料
としてプラチナおよび金が用いられるし、要求が低けれ
ば銀、銅またはアルミニウムを使用できる。プロセスス
テップｈ）で付着される開始層は、直流めっきすべき金
属にそれぞれ依存する。
っきにより充填される。析出すべき材料は個々の適用事
例に依存する。腐食作用の強い媒体の場合には電極材料
としてプラチナおよび金が用いられるし、要求が低けれ
ば銀、銅またはアルミニウムを使用できる。プロセスス
テップｈ）で付着される開始層は、直流めっきすべき金
属にそれぞれ依存する。
【００３２】ｋ）について：レジスト層の除去後、開始
層１１０は電極領域外で選択的にまたはディファレンシ
ャルエッチングにより除去される。これにより、各電極
間の電気接続が切られる。
層１１０は電極領域外で選択的にまたはディファレンシ
ャルエッチングにより除去される。これにより、各電極
間の電気接続が切られる。
【００３３】ｌ）について：たとえば湿度センサまたは
化学的に感応するセンサにおいて適用される場合、この
プロセスステップにおいて交差配置形電極４間に感応材
料が析出される。これはたとえばスクリーン印刷、回転
塗布またはＣＶＤプロセスにより行える。場合によって
は、エッチングステップまたはホトリソグラフ手法によ
り感応層の構造化が必要である。
化学的に感応するセンサにおいて適用される場合、この
プロセスステップにおいて交差配置形電極４間に感応材
料が析出される。これはたとえばスクリーン印刷、回転
塗布またはＣＶＤプロセスにより行える。場合によって
は、エッチングステップまたはホトリソグラフ手法によ
り感応層の構造化が必要である。
【００３４】ｍ）について：基板表面１がエッチング溶
液により分離されて保護されるような特別なエッチング
剤を使用することで、シリコンウェハが裏面５から異方
性エッチングされる（ＫＯＨまたはＴＭＡＨエッチン
グ）。このステップにより膜が実現される。マスクとし
てステップｂ）で構造化された窒化層／酸化層３，２２
が用いられる。
液により分離されて保護されるような特別なエッチング
剤を使用することで、シリコンウェハが裏面５から異方
性エッチングされる（ＫＯＨまたはＴＭＡＨエッチン
グ）。このステップにより膜が実現される。マスクとし
てステップｂ）で構造化された窒化層／酸化層３，２２
が用いられる。
【００３５】ｎ）について：エッチング完了後、ウェハ
上のセンサがのこぎりびきにより個別化される。
上のセンサがのこぎりびきにより個別化される。
【００３６】ガラス、セラミクス、プラスチックのよう
な他の基板材料を使用した場合も同様の方法がとられ、
この場合、ステップａ），ｂ），ｌ），ｍ）は代わりの
ステップを用いることなく省略される。基板に対する要
求は、基板表面１の平坦さが良好であることと粗さが僅
かなことだけである。
な他の基板材料を使用した場合も同様の方法がとられ、
この場合、ステップａ），ｂ），ｌ），ｍ）は代わりの
ステップを用いることなく省略される。基板に対する要
求は、基板表面１の平坦さが良好であることと粗さが僅
かなことだけである。
【００３７】図７には本発明によるセンサの最も簡単な
実施形態が示されており、この場合、加熱抵抗４２は省
略される。たとえばガソリン／メタノール混合物の分
析、冷却流体またはエンジンオイルの監視のようないく
つかの適用事例のためには、流体の加熱は不必要であ
る。この場合、全体構造において加熱抵抗４２を省くこ
とができる。さらにこの場合、センサの熱容量が低いこ
とは重要ではないので、膜のエッチングも省略される
が、図６に示されているような製造順序はほぼそのまま
保持される。なぜならば、加熱抵抗４２も温度抵抗２４
も１つのプロセスステップ中で構造化されるからであ
る。プロセスステップｂ）とｍ）は省略される。センサ
構造（図７）における加熱抵抗４２の省略により、交差
配置形電極４を基板側からも露出させることができ、こ
れにより流体との結合がいっそう良好になり、ひいては
センサ感度を高めることができる。基板を貫通してエッ
チングされた部分１２０は、湿式化学的手法でＫＯＨエ
ッチングまたはＴＭＡＨエッチングにより実現される。
もちろん、貫通してエッチングされたこのような部分１
２０を省いてもよい。この構造体の製造については、図
６に示されているようにして行われる。また、レイアウ
ト（プラチナ抵抗２４は交差配置形電極４のすぐ下には
配置されていない）のほかに、プロセスステップにおい
てステップｂ）とｍ）が変えられる：ｂ）このプロセス
ステップにおいて基板表面１上の窒化物層２２と酸化物
層３の領域に、あとに続くシリコン基板２の異方性エッ
チングのための窓が開けられる。
実施形態が示されており、この場合、加熱抵抗４２は省
略される。たとえばガソリン／メタノール混合物の分
析、冷却流体またはエンジンオイルの監視のようないく
つかの適用事例のためには、流体の加熱は不必要であ
る。この場合、全体構造において加熱抵抗４２を省くこ
とができる。さらにこの場合、センサの熱容量が低いこ
とは重要ではないので、膜のエッチングも省略される
が、図６に示されているような製造順序はほぼそのまま
保持される。なぜならば、加熱抵抗４２も温度抵抗２４
も１つのプロセスステップ中で構造化されるからであ
る。プロセスステップｂ）とｍ）は省略される。センサ
構造（図７）における加熱抵抗４２の省略により、交差
配置形電極４を基板側からも露出させることができ、こ
れにより流体との結合がいっそう良好になり、ひいては
センサ感度を高めることができる。基板を貫通してエッ
チングされた部分１２０は、湿式化学的手法でＫＯＨエ
ッチングまたはＴＭＡＨエッチングにより実現される。
もちろん、貫通してエッチングされたこのような部分１
２０を省いてもよい。この構造体の製造については、図
６に示されているようにして行われる。また、レイアウ
ト（プラチナ抵抗２４は交差配置形電極４のすぐ下には
配置されていない）のほかに、プロセスステップにおい
てステップｂ）とｍ）が変えられる：ｂ）このプロセス
ステップにおいて基板表面１上の窒化物層２２と酸化物
層３の領域に、あとに続くシリコン基板２の異方性エッ
チングのための窓が開けられる。
【００３８】ｍ）基板表面１上に残されていてステップ
ｂ）において構造化された窒化物層２２と酸化物層３は
この製造ステップにおいて、ＫＯＨまたはＴＭＡＨによ
るシリコンウェハのエッチング１２０のためのマスクと
して用いられる。エッチングにあたりマスクの一部分も
除去されるので、Ｓｉ3Ｎ4 層２２とＳｉＯ2 層３の層
厚を十分なものにしておく必要がある。
ｂ）において構造化された窒化物層２２と酸化物層３は
この製造ステップにおいて、ＫＯＨまたはＴＭＡＨによ
るシリコンウェハのエッチング１２０のためのマスクと
して用いられる。エッチングにあたりマスクの一部分も
除去されるので、Ｓｉ3Ｎ4 層２２とＳｉＯ2 層３の層
厚を十分なものにしておく必要がある。
【００３９】交差配置形電極４と温度抵抗２４の配置を
１つの基板面上に配置することのほかに、それら両方の
素子を基板２のそれぞれ異なる面上に配置させることも
できる。このことは、温度抵抗２４がそのパッシベーシ
ョン層１００も含めて流体とじかに接触させないように
する場合に有利である。この適用事例のために本発明に
よればセンサケーシングが設けられており、これによれ
ば交差配置形電極構造体４だけしか流体と接触しない。
１つの基板面上に配置することのほかに、それら両方の
素子を基板２のそれぞれ異なる面上に配置させることも
できる。このことは、温度抵抗２４がそのパッシベーシ
ョン層１００も含めて流体とじかに接触させないように
する場合に有利である。この適用事例のために本発明に
よればセンサケーシングが設けられており、これによれ
ば交差配置形電極構造体４だけしか流体と接触しない。
【００４０】図８には、シリコンから成る基板２の表面
１が示されている。表面１上において、コンタクトパッ
ド８の間に金から成る交差配置形電極構造体４が配置さ
れている。交差配置形電極構造体４は基板２を貫通して
エッチングされた領域６に配置されていて、これは基板
２全体を通り抜ける開口部を成しているので、電極構造
体は貫通してエッチングされた領域６にわたりむき出し
のままで配置されている。このことは汚れを避けるのに
役立つし、流体と電極構造体４をいっそう良好に結合さ
せるのに役立つ。さらにこの図には、絶縁・固着・接触
層１０と、基板２の裏面５におけるプラチナ温度抵抗２
４が示されている。
１が示されている。表面１上において、コンタクトパッ
ド８の間に金から成る交差配置形電極構造体４が配置さ
れている。交差配置形電極構造体４は基板２を貫通して
エッチングされた領域６に配置されていて、これは基板
２全体を通り抜ける開口部を成しているので、電極構造
体は貫通してエッチングされた領域６にわたりむき出し
のままで配置されている。このことは汚れを避けるのに
役立つし、流体と電極構造体４をいっそう良好に結合さ
せるのに役立つ。さらにこの図には、絶縁・固着・接触
層１０と、基板２の裏面５におけるプラチナ温度抵抗２
４が示されている。
【００４１】図９には基板２の裏面５が示されている。
この図には基板２の表面１に配置された交差配置形電極
構造体４が示されており、これは貫通してエッチングさ
れた領域６を通して見ることができる。さらに図９に
は、基板の裏面５に設けられたプラチナ温度抵抗２４の
配置構成も示されている。この温度抵抗２４はメアンダ
状に配置されていて、気体または液体における温度を測
定するために用いられる。温度抵抗２４にはＳｉＯ2 層
１８によりパッシベーションが施されている。また、こ
の図には、温度抵抗２４の側方に配置された接触電極１
６ならびに絶縁・固着・接触層１４も示されている。
この図には基板２の表面１に配置された交差配置形電極
構造体４が示されており、これは貫通してエッチングさ
れた領域６を通して見ることができる。さらに図９に
は、基板の裏面５に設けられたプラチナ温度抵抗２４の
配置構成も示されている。この温度抵抗２４はメアンダ
状に配置されていて、気体または液体における温度を測
定するために用いられる。温度抵抗２４にはＳｉＯ2 層
１８によりパッシベーションが施されている。また、こ
の図には、温度抵抗２４の側方に配置された接触電極１
６ならびに絶縁・固着・接触層１４も示されている。
【００４２】図１０には、本発明によるセンサの製造手
法が示されている。
法が示されている。
【００４３】図１０のＡ）に示されているように、まず
はじめに両面の研磨されたシリコンから成る基板２の両
面に、ＳｉＯ2 層３とＳｉ3Ｎ4 層２２が被着される。
最初に基板２において熱酸化により両方の面１，５上に
ＳｉＯ2 層３が形成される。次に、やはり両方の面１，
５上に、ＬＰＣＶＤにより薄いＳｉ3Ｎ4 層２２が析出
される。ＳｉＯ2 層３およびＳｉ3Ｎ4 層２２は基板２
を絶縁するために用いられ、あとのステップでは基板表
面１におけるエッチマスクとして用いられる。これらの
層３，２２の厚さは、シリコン基板２をあとでエッチン
グしたときに完全には除去されず、また、層組織内部の
引っ張り応力ならびに圧縮ひずみが補償されるように選
定する必要がある。
はじめに両面の研磨されたシリコンから成る基板２の両
面に、ＳｉＯ2 層３とＳｉ3Ｎ4 層２２が被着される。
最初に基板２において熱酸化により両方の面１，５上に
ＳｉＯ2 層３が形成される。次に、やはり両方の面１，
５上に、ＬＰＣＶＤにより薄いＳｉ3Ｎ4 層２２が析出
される。ＳｉＯ2 層３およびＳｉ3Ｎ4 層２２は基板２
を絶縁するために用いられ、あとのステップでは基板表
面１におけるエッチマスクとして用いられる。これらの
層３，２２の厚さは、シリコン基板２をあとでエッチン
グしたときに完全には除去されず、また、層組織内部の
引っ張り応力ならびに圧縮ひずみが補償されるように選
定する必要がある。
【００４４】次に、基板２の裏面５に配置されたＳｉ3
Ｎ4 層２２上に固着層が形成され、次にプラチナ層２４
０がスパッタリングされる。固着層としてたとえばシリ
コンを使用できるが、チタンのような他の金属を使うこ
ともできる。
Ｎ4 層２２上に固着層が形成され、次にプラチナ層２４
０がスパッタリングされる。固着層としてたとえばシリ
コンを使用できるが、チタンのような他の金属を使うこ
ともできる。
【００４５】続いて、プラチナ層２４０上に回転塗布ま
たは積層によりレジスト材料２６が付着され、ホトリソ
グラフィステップまたはエッチングステップにより構造
化される。エッチングの場合には付加的なマスクを取り
付けて構造化する必要がある。このステップのためにい
ずれにせよホトリソグラフのマスクが用いられ、これは
温度抵抗の構造を映すものである。次に、レジストのな
い領域にたとえば反応性イオンビームエッチングまたは
湿式化学的手法によりプラチナ層２４０がエッチングさ
れる。これに続いて、レジスト材料２６から成るマスク
が除去される（図１０のＢ）。
たは積層によりレジスト材料２６が付着され、ホトリソ
グラフィステップまたはエッチングステップにより構造
化される。エッチングの場合には付加的なマスクを取り
付けて構造化する必要がある。このステップのためにい
ずれにせよホトリソグラフのマスクが用いられ、これは
温度抵抗の構造を映すものである。次に、レジストのな
い領域にたとえば反応性イオンビームエッチングまたは
湿式化学的手法によりプラチナ層２４０がエッチングさ
れる。これに続いて、レジスト材料２６から成るマスク
が除去される（図１０のＢ）。
【００４６】そしてプラチナ層２４０から構造化された
温度抵抗２４上に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 層１８が析
出される。ＳｉＯ2 層１８はパッシベーションとして用
いられ、後続の焼き戻しステップにおけるプラチナの凝
固を防ぐ。焼き戻しステップにおいて、温度抵抗２４は
高温により人工的に老化され、これにより固有温度係数
の調整ならびに長期間の安定性が得られる（２４′，図
１０Ｃ）。
温度抵抗２４上に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 層１８が析
出される。ＳｉＯ2 層１８はパッシベーションとして用
いられ、後続の焼き戻しステップにおけるプラチナの凝
固を防ぐ。焼き戻しステップにおいて、温度抵抗２４は
高温により人工的に老化され、これにより固有温度係数
の調整ならびに長期間の安定性が得られる（２４′，図
１０Ｃ）。
【００４７】図１０のＢには、交差配置形電極構造体４
を製造するための第１のステップが示されている。まず
はじめに基板表面１上に、ホトリソグラフによりホトレ
ジスト材料３２を用いて切り欠き３１が規定される。こ
の形態は実質的に基板２を貫通してエッチングされた領
域６に対応する。これに加えて基板裏面５が保護ラッカ
で覆われる。ホトレジスト材料３２で保護されていない
領域においてＳｉＯ2層３とＳｉ3Ｎ4 層２２が除去さ
れ、これは湿式化学的なエッチングやドライエッチング
により行われる。次に、基板２の裏面５における図示さ
れていないホトレジスト材料および基板２の表面１にお
けるホトレジスト材料３２が除去される。
を製造するための第１のステップが示されている。まず
はじめに基板表面１上に、ホトリソグラフによりホトレ
ジスト材料３２を用いて切り欠き３１が規定される。こ
の形態は実質的に基板２を貫通してエッチングされた領
域６に対応する。これに加えて基板裏面５が保護ラッカ
で覆われる。ホトレジスト材料３２で保護されていない
領域においてＳｉＯ2層３とＳｉ3Ｎ4 層２２が除去さ
れ、これは湿式化学的なエッチングやドライエッチング
により行われる。次に、基板２の裏面５における図示さ
れていないホトレジスト材料および基板２の表面１にお
けるホトレジスト材料３２が除去される。
【００４８】続いて、基板２の表面１に固着および直流
めっき開始層３４がスパッタリングされる。この固着お
よび直流めっき開始層３４は、クロムおよび金またはチ
タン、タングステンおよび金から成る層組織とすること
ができる。耐腐食性に関してきわめて高い要求が課され
ている場合にはプラチナを使用することもでき、これは
裏面５について述べたのと同じやり方で取り付けること
ができる。固着および直流めっき開始層３４が取り付け
られた後、回転塗布または積層により厚いレジスト層３
６が取り付けられ、これは次にホトリソグラフまたはエ
ッチングにより構造化される。このようにして、電極４
の構造はトレンチ３８として定められる（図１０の
Ｃ）。
めっき開始層３４がスパッタリングされる。この固着お
よび直流めっき開始層３４は、クロムおよび金またはチ
タン、タングステンおよび金から成る層組織とすること
ができる。耐腐食性に関してきわめて高い要求が課され
ている場合にはプラチナを使用することもでき、これは
裏面５について述べたのと同じやり方で取り付けること
ができる。固着および直流めっき開始層３４が取り付け
られた後、回転塗布または積層により厚いレジスト層３
６が取り付けられ、これは次にホトリソグラフまたはエ
ッチングにより構造化される。このようにして、電極４
の構造はトレンチ３８として定められる（図１０の
Ｃ）。
【００４９】次にトレンチ３８が電気的に充填される
が、この場合、析出すべき金属は個々の用途に依存する
（図１０Ｄ）。腐食作用の強い媒体のためには電極とし
てプラチナまたは金が考慮されるし、他方、耐腐食性に
対する要求が僅かであれば銀、銅またはアルミニウムを
使用できる。直流めっきされる使用すべき金属は、固着
および直流めっき開始層３４の形成のために考慮される
材料を選択する際にも留意しなければならない。
が、この場合、析出すべき金属は個々の用途に依存する
（図１０Ｄ）。腐食作用の強い媒体のためには電極とし
てプラチナまたは金が考慮されるし、他方、耐腐食性に
対する要求が僅かであれば銀、銅またはアルミニウムを
使用できる。直流めっきされる使用すべき金属は、固着
および直流めっき開始層３４の形成のために考慮される
材料を選択する際にも留意しなければならない。
【００５０】レジスト層３６の除去後、電極領域の外側
において固着および直流めっき開始層３４が選択的にま
たはディファレンシャルエッチングにより除去される。
これにより、電極構造体４における各電極間の電気的な
接続が切られる（図１０Ｄ）。
において固着および直流めっき開始層３４が選択的にま
たはディファレンシャルエッチングにより除去される。
これにより、電極構造体４における各電極間の電気的な
接続が切られる（図１０Ｄ）。
【００５１】そして基板２の表面１に残っている構造化
されたＳｉ3Ｎ4 層２２とＳｉＯ2層３が、次に続くエッ
チングステップにおいてＫＡＨまたはＴＭＡＨにより基
板２を貫通してエッチングするためのマスクとして用い
られる（１０Ｅ）。このエッチングステップにおいて層
３と層２２の一部分も除去されるので、それらの層の厚
さを十分なものにしておく必要がある。プラチナ温度抵
抗２４を有するセンサの裏面５もこのステップ中、ここ
には図示されていないマスクを用いて同様に保護する必
要がある。
されたＳｉ3Ｎ4 層２２とＳｉＯ2層３が、次に続くエッ
チングステップにおいてＫＡＨまたはＴＭＡＨにより基
板２を貫通してエッチングするためのマスクとして用い
られる（１０Ｅ）。このエッチングステップにおいて層
３と層２２の一部分も除去されるので、それらの層の厚
さを十分なものにしておく必要がある。プラチナ温度抵
抗２４を有するセンサの裏面５もこのステップ中、ここ
には図示されていないマスクを用いて同様に保護する必
要がある。
【００５２】このエッチングステップの完了後、別のホ
トリソグラフステップにおいて、ＳｉＯ2 層により覆わ
れたコンタクトパッドが基板２の裏面５の上に露出させ
られ、その後、このようにして製造されたセンサが個別
化される。
トリソグラフステップにおいて、ＳｉＯ2 層により覆わ
れたコンタクトパッドが基板２の裏面５の上に露出させ
られ、その後、このようにして製造されたセンサが個別
化される。
【００５３】本発明の別の実施形態によれば、電極構造
体４の領域においてセンサ材料を析出することにより、
またはセンサ物質または触媒作用を成す物質を用いて電
極構造体４を積層することにより、あるいは電極構造体
４をざらざらにすることにより、本発明によるセンサの
動作機能性を拡げることができる。また、電極構造体４
における各電極間の空間をセンサ物質で充填するように
しているかぎりは、基板２の貫通エッチングを省略でき
ることはいうまでもない。
体４の領域においてセンサ材料を析出することにより、
またはセンサ物質または触媒作用を成す物質を用いて電
極構造体４を積層することにより、あるいは電極構造体
４をざらざらにすることにより、本発明によるセンサの
動作機能性を拡げることができる。また、電極構造体４
における各電極間の空間をセンサ物質で充填するように
しているかぎりは、基板２の貫通エッチングを省略でき
ることはいうまでもない。
【００５４】既述のやり方つまりホトリソグラフによる
ステップと電気的なステップとの組み合わせにより、高
い精度ならびに高い生産量でセンサを製造することがで
きる。有利にはこの方法を、シリコン評価電子装置をい
っしょに基板２上に集積できるような順序で実施でき
る。また、既述の構造化手法によって任意の電極形状を
実現できるし、アレイも実現できる。電気的なステップ
中、用途に応じて任意の金属または合金を析出させるこ
とができ、したがって本発明によるセンサを特性決定す
べき媒体に合わせて良好に整合させることができる。
ステップと電気的なステップとの組み合わせにより、高
い精度ならびに高い生産量でセンサを製造することがで
きる。有利にはこの方法を、シリコン評価電子装置をい
っしょに基板２上に集積できるような順序で実施でき
る。また、既述の構造化手法によって任意の電極形状を
実現できるし、アレイも実現できる。電気的なステップ
中、用途に応じて任意の金属または合金を析出させるこ
とができ、したがって本発明によるセンサを特性決定す
べき媒体に合わせて良好に整合させることができる。
【図１】本発明によるセンサを示す図である。
【図２】シリコン基板をベースとした本発明によるセン
サを側方から見た図である。
サを側方から見た図である。
【図３】ガラス、セラミクスまたはプラスチックの基板
をベースとした本発明によるセンサを側方から見た図で
ある。
をベースとした本発明によるセンサを側方から見た図で
ある。
【図４】シリコン基板をベースとした本発明によるセン
サを示す図であり、ここでは交差配置形構造体内に感応
層が設けられている。
サを示す図であり、ここでは交差配置形構造体内に感応
層が設けられている。
【図５】ガラス、セラミクスまたはプラスチックの基板
をベースとする本発明によるセンサを示す図であり、こ
こでは交差配置形構造体内に感応層が設けられている。
をベースとする本発明によるセンサを示す図であり、こ
こでは交差配置形構造体内に感応層が設けられている。
【図６】本発明によるセンサの製造方法を示す図であ
る。
る。
【図７】加熱抵抗の設けられていない本発明によるセン
サを示す図であり、この場合、温度抵抗と交差配置形電
極が基板の一方の面に設けられており、そこにおいて基
板が貫通してエッチングされている。
サを示す図であり、この場合、温度抵抗と交差配置形電
極が基板の一方の面に設けられており、そこにおいて基
板が貫通してエッチングされている。
【図８】加熱抵抗が設けられておらず基板が貫通してエ
ッチングされている本発明によるセンサの表面を示す図
であり、この場合、温度抵抗と交差配置形電極はそれぞ
れ異なる基板面に設けられている。
ッチングされている本発明によるセンサの表面を示す図
であり、この場合、温度抵抗と交差配置形電極はそれぞ
れ異なる基板面に設けられている。
【図９】加熱抵抗が設けられておらず基板が貫通してエ
ッチングされている本発明によるセンサの裏面を示す図
であり、この場合、温度抵抗と交差配置形電極はそれぞ
れ異なる基板面に設けられている。
ッチングされている本発明によるセンサの裏面を示す図
であり、この場合、温度抵抗と交差配置形電極はそれぞ
れ異なる基板面に設けられている。
【図１０】加熱抵抗が設けられておらず基板の両面に構
造化された本発明によるセンサを製造するステップを示
す図である。
造化された本発明によるセンサを製造するステップを示
す図である。
１ 基板表面 ２ 基板 ３ ＳｉＯ2 層 ４ 交差配置形電極構造体 ５ 基板裏面 ６ 貫通されたエッチング領域 ２２ Ｓｉ3Ｎ4 層 ２４ 温度抵抗 ４２ 加熱抵抗
フロントページの続き (72)発明者 ゴットフリート フリック ドイツ連邦共和国 レオンベルク ブルク ハルデ 52 (72)発明者 アレクサンドラ ヤウエルニッヒ ドイツ連邦共和国 レオンベルク シュー バールトシュトラーセ 47
Claims (14)
- 【請求項１】 基板上に設けられた３次元の交差配置形
電極構造体を備えたセンサにおいて、集積された温度抵
抗（２４）も設けられていることを特徴とするセンサ。 - 【請求項２】 集積された加熱抵抗（４２）も設けられ
ている、請求項１記載のセンサ。 - 【請求項３】 前記温度抵抗（２４）は、プラチナ温度
抵抗またはニッケル温度抵抗またはＴａＮｉ温度抵抗で
ある、請求項１または２記載のセンサ。 - 【請求項４】 前記温度抵抗（２４）は基板（２）の裏
面（５）に配置されている、請求項１〜３のいずれか１
項記載のセンサ。 - 【請求項５】 前記基板（２）は、ガラス、プラスチッ
ク、セラミクスまたはシリコンのような微細構造化可能
な基板により構成されている、請求項１〜４のいずれか
１項記載のセンサ。 - 【請求項６】 前記基板（２）の表面（１）に配置され
た電極構造体（４）は、基板（２）を貫通してエッチン
グされた領域（６，１２０）に配置されている、請求項
１〜５のいずれか１項記載のセンサ。 - 【請求項７】 前記電極構造体（４）はプラチナ、金、
銀、銅またはアルミニウムを有する、請求項１〜６のい
ずれか１項記載のセンサ。 - 【請求項８】 前記交差配置形電極構造体（４）の各電
極間に感応層（１０６）または多層組織が配置されてい
る、請求項１〜７のいずれか１項記載のセンサ。 - 【請求項９】 基板（２）上に設けられた３次元の交差
配置形電極構造体を備えたセンサの製造方法において、 基板（２）の１つの面（１，５）にスパッタリングステ
ップ、ホトリソグラフステップおよびエッチングステッ
プにより温度抵抗（２４）および必要に応じて加熱抵抗
（４２）を被着し、基板（２）の１つの面にホトリソグ
ラフステップ、スパッタリングステップ、エッチングス
テップおよび直流めっきステップにより３次元の交差配
置形電極構造体（４）を被着させることを特徴とする、 ３次元の交差配置形電極構造体を備えたセンサの製造方
法。 - 【請求項１０】 前記の温度抵抗（２４）と電極構造体
（４）を被着させる前に、基板（２）の両側をＳｉＯ2
層およびＳｉ3Ｎ4 層（３，２２）で覆う、請求項９記
載の方法。 - 【請求項１１】 前記温度抵抗（２４）を被着するため
に、固着層およびプラチナ層、ニッケル層またはＴａＮ
ｉ層を基板（２）の一方の面（１，５）にスパッタリン
グし、プラチナ層、ニッケル層またはＴａＮｉ層上にレ
ジスト材料を被着して構造化し、前記温度抵抗（２４）
を構造化するためにプラチナ層、ニッケル層またはＴａ
Ｎｉ層をエッチングし、このようにして製造された温度
抵抗（２４）をＳｉＯ2 層（１００）により不活性化
し、続いて焼き戻しする、請求項９または１０記載の方
法。 - 【請求項１２】 前記電極構造体（４）を被着するため
に、基板（２）の一方の面（１，５）上に電極領域の部
分をホトリソグラフにより規定し、この領域にあるＳｉ
Ｏ2 層（３）およびＳｉ3Ｎ4 層（２２）をエッチング
し、固着および直流めっき開始層（１１０）をスパッタ
リングし、次に被着されたレジスト材料を構造化し、レ
ジスト材料中に生じたトレンチを電極金属で直流めっき
し、レジスト材料を除去し、固着および直流めっき開始
層（１１０）をエッチングし、電極の領域における基板
（２）を異方性エッチングしてコンタクトパッドを露出
させる、請求項９〜１１のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１３】 流体の沸点をダイレクトに求める方法
において、 基板（２）に設けられた３次元の交差配置形電極構造体
（４）内で液体容積体を、集積され微細構造化された加
熱抵抗（４２）により加熱し、液体の温度をやはり基板
に集積され微細構造化された温度抵抗（２４）により測
定することを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 前記基板（２）はシリコン、ガラス、
セラミクスまたはプラスチックである、請求項９〜１３
のいずれか１項記載の方法。
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