JPS62135760A - 半導体イオンセンサの製造方法 - Google Patents
半導体イオンセンサの製造方法Info
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- JPS62135760A JPS62135760A JP60278377A JP27837785A JPS62135760A JP S62135760 A JPS62135760 A JP S62135760A JP 60278377 A JP60278377 A JP 60278377A JP 27837785 A JP27837785 A JP 27837785A JP S62135760 A JPS62135760 A JP S62135760A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体の電界効果を化学−電気＾換に利用
する半導体イオンセンサの製造方法に関するものである
。
する半導体イオンセンサの製造方法に関するものである
。
従来、溶液中のイオン濃度を電界効果形トランジスタの
中を流れる電流の変化により測定する半導体装誼に半導
体電界効果形イオンセンサ（ＩｏｎＳａｎａ１ｔｉｖ＠
Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆａｃｔ ＴｒａｎｓｌｓｔＯｒ、以
後ｌ５ＦＥＴと呼ぶ）がある。これは、たとえばシリコ
ｙ（ｓｔ）を半導体としてバルク状シリコンウェーノ’
に用いて形成さｎ、該半導体表面が酸化シリコン（ｓｉ
ｏ□）及び窒化シリコン（Ｓ１３Ｎ４）などのイオン感
応膜で覆われた電界効果形トランジスタ構造を持つ。こ
のｌ５ＦＥＴは溶液に浸されて使用され、その溶液中の
イオンがこのＩ ５ＦＥＴの表面に誘起する界面電位に
よってこのｌ５ＦＥＴ中を流れる電流の値が変化すると
いう現象を利用している。
中を流れる電流の変化により測定する半導体装誼に半導
体電界効果形イオンセンサ（ＩｏｎＳａｎａ１ｔｉｖ＠
Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆａｃｔ ＴｒａｎｓｌｓｔＯｒ、以
後ｌ５ＦＥＴと呼ぶ）がある。これは、たとえばシリコ
ｙ（ｓｔ）を半導体としてバルク状シリコンウェーノ’
に用いて形成さｎ、該半導体表面が酸化シリコン（ｓｉ
ｏ□）及び窒化シリコン（Ｓ１３Ｎ４）などのイオン感
応膜で覆われた電界効果形トランジスタ構造を持つ。こ
のｌ５ＦＥＴは溶液に浸されて使用され、その溶液中の
イオンがこのＩ ５ＦＥＴの表面に誘起する界面電位に
よってこのｌ５ＦＥＴ中を流れる電流の値が変化すると
いう現象を利用している。
このｌ５ＦＥＴは、イオン選択性電極を用いたイオンセ
ンサに比べ、（１）トランジスタの集積化技術を用いて
製作されるので微小なイオンセンサを大量生産できる、
（２）イオン感応膜が完全な絶縁膜でも使用できる、（
３）出力インピーダンスが低く高入力抵抗の増幅器が不
要であるなどの利点を有している。
ンサに比べ、（１）トランジスタの集積化技術を用いて
製作されるので微小なイオンセンサを大量生産できる、
（２）イオン感応膜が完全な絶縁膜でも使用できる、（
３）出力インピーダンスが低く高入力抵抗の増幅器が不
要であるなどの利点を有している。
しかしながら、このＩ ５ＦＥＴは浴液中で使用される
センサであるため、 ｌ５ＦＥＴが形成される半導体は
浴液と電気的に絶縁されることが必要であり、この絶縁
の良否が半導体イオンセンサの特性に大きな影’Ｊｋ与
える。一般にバルク状半導体ウェーハを用いて、このウ
ェーハにｌ５ＦＥＴを形成した後ダイシングにより多数
のｌ５ＦＥＴを切り出した場合、この切り出されたチッ
プ状のＩ ５ＦＥＴの切断面には半導体が露出するため
耐水性の樹脂、た・とえはエポキシ樹脂などで個々のＩ
５ＦＥＴの切断面を覆う必要があり、チップに切断し
た後では製造が面倒であった。また、Ｉ ５ＦＥＴが形
成さｎる半導体をウェーハのダイシング前に絶縁する方
法として、シリコンウェーハをエツチングして穴をあけ
、針状構造のシリコンを残した後、熱酸化により酸化シ
リコン膜を形成し、さらに化学気相蒸着法などで窒化シ
リコン膜を針状シリコンの全面に形成する方法が知られ
ている（松尾正之他、応用物理、４９巻、 ｐ、５８６
（１９８０） ）。しかしこの方法ではシリコンウェー
ハに穴をあけるには長時間エツチングしなけｎばならな
いという欠点と共に上記酸化シリコン膜や窒化シリコン
膜が薄いため針状ｌ５ＦＥＴの取り扱い時にこれらの絶
縁膜を破損しやすいという欠点があった。てらに、絶縁
基板上、たとえばサファイア基板上に設けられた島状シ
リコン層を用いてｌ５ＦＥＴを形成する方法が知られて
いる（秋山竜雄他９分析化学、３０巻、 ｐ ７５４（
１９８１） ）。
センサであるため、 ｌ５ＦＥＴが形成される半導体は
浴液と電気的に絶縁されることが必要であり、この絶縁
の良否が半導体イオンセンサの特性に大きな影’Ｊｋ与
える。一般にバルク状半導体ウェーハを用いて、このウ
ェーハにｌ５ＦＥＴを形成した後ダイシングにより多数
のｌ５ＦＥＴを切り出した場合、この切り出されたチッ
プ状のＩ ５ＦＥＴの切断面には半導体が露出するため
耐水性の樹脂、た・とえはエポキシ樹脂などで個々のＩ
５ＦＥＴの切断面を覆う必要があり、チップに切断し
た後では製造が面倒であった。また、Ｉ ５ＦＥＴが形
成さｎる半導体をウェーハのダイシング前に絶縁する方
法として、シリコンウェーハをエツチングして穴をあけ
、針状構造のシリコンを残した後、熱酸化により酸化シ
リコン膜を形成し、さらに化学気相蒸着法などで窒化シ
リコン膜を針状シリコンの全面に形成する方法が知られ
ている（松尾正之他、応用物理、４９巻、 ｐ、５８６
（１９８０） ）。しかしこの方法ではシリコンウェー
ハに穴をあけるには長時間エツチングしなけｎばならな
いという欠点と共に上記酸化シリコン膜や窒化シリコン
膜が薄いため針状ｌ５ＦＥＴの取り扱い時にこれらの絶
縁膜を破損しやすいという欠点があった。てらに、絶縁
基板上、たとえばサファイア基板上に設けられた島状シ
リコン層を用いてｌ５ＦＥＴを形成する方法が知られて
いる（秋山竜雄他９分析化学、３０巻、 ｐ ７５４（
１９８１） ）。
この方法においてはサファイアは良い絶縁体で機械的強
度も強いため、ｌ５ＦＥＴは溶成から容易にａ気的に絶
縁され、また、取り扱いに特別の注意が不必要であり、
さらに１つのチップ上に複数のＩ ５ＦＥＴを形成した
場合にもそ几ぞｎのｌ５ＦＥＴは互いに電気的に絶縁さ
れるなど数多くの利点金持っていたが、ウェーハの値段
が高い、たとえはサファイア基板上にシリコン薄膜が形
成さｎたウェーハの値段はバルク状シリコンの値段の数
倍であるという経済上の欠点を有していた。
度も強いため、ｌ５ＦＥＴは溶成から容易にａ気的に絶
縁され、また、取り扱いに特別の注意が不必要であり、
さらに１つのチップ上に複数のＩ ５ＦＥＴを形成した
場合にもそ几ぞｎのｌ５ＦＥＴは互いに電気的に絶縁さ
れるなど数多くの利点金持っていたが、ウェーハの値段
が高い、たとえはサファイア基板上にシリコン薄膜が形
成さｎたウェーハの値段はバルク状シリコンの値段の数
倍であるという経済上の欠点を有していた。
本発明の目的はこのような従来の欠点全除去し、ｌ５Ｆ
ＥＴの絶縁が容易で、短時間で大量生産でき、かつセン
サの低価格化が可能な半導体イオンセンサの製造方法を
提供することにある。
ＥＴの絶縁が容易で、短時間で大量生産でき、かつセン
サの低価格化が可能な半導体イオンセンサの製造方法を
提供することにある。
本発明は半導体を用いて形成されるｌ５ＦＥＴの製造方
法において、半導体ウェーハの表面にｌ５ＦＥＴを設け
た後この半纏体ウェーハの裏面に絶縁体ウェーハをはり
あわせる工程と、上記半導体ウェーハのダイシング領域
に半導体ウェー八表面から少なくとも絶縁体ウェーハに
達する溝をダイシング用ブレードにより設ける工程と、
上記の溝を耐水性の絶縁用樹脂で埋める工程と、上記の
溝の幅よりも薄いダイシング用ブレードを用いて上記溝
部を切断することによりウェーハをダイシングする工程
とを含むことを特徴とする半導体イオンセンサの製造方
法である。
法において、半導体ウェーハの表面にｌ５ＦＥＴを設け
た後この半纏体ウェーハの裏面に絶縁体ウェーハをはり
あわせる工程と、上記半導体ウェーハのダイシング領域
に半導体ウェー八表面から少なくとも絶縁体ウェーハに
達する溝をダイシング用ブレードにより設ける工程と、
上記の溝を耐水性の絶縁用樹脂で埋める工程と、上記の
溝の幅よりも薄いダイシング用ブレードを用いて上記溝
部を切断することによりウェーハをダイシングする工程
とを含むことを特徴とする半導体イオンセンサの製造方
法である。
半導体ウェーハの裏面に絶縁体ウェーハをはシあわせる
のは、接着性樹脂を用いる方法、あるいは絶縁体ウェー
ハとしてアルカリイオンを含むガラスを用い半導体ウェ
ーハと直接はりあわせら几る静電接合（アノ−ディック
？ンｒ４ングＡｎｏｄｌｃ ｂｏｎｄｉｎｇ ）法を
使用できる。
のは、接着性樹脂を用いる方法、あるいは絶縁体ウェー
ハとしてアルカリイオンを含むガラスを用い半導体ウェ
ーハと直接はりあわせら几る静電接合（アノ−ディック
？ンｒ４ングＡｎｏｄｌｃ ｂｏｎｄｉｎｇ ）法を
使用できる。
また、上記の溝を耐水性の？！！３縁用樹脂で埋める工
程は、感光性樹脂を半導体ウェーハ表面にコーティング
した後上記溝部を含む領域に紫外線を照射して現像液に
不溶化式せる方法、あるいは耐水性の絶縁用樹脂を半導
体ウェー八表面にコーティングした後センサ領域の樹脂
をエツチングする方法を使用できる。
程は、感光性樹脂を半導体ウェーハ表面にコーティング
した後上記溝部を含む領域に紫外線を照射して現像液に
不溶化式せる方法、あるいは耐水性の絶縁用樹脂を半導
体ウェー八表面にコーティングした後センサ領域の樹脂
をエツチングする方法を使用できる。
ｌ５ＦＥＴが設けらｎた半導体ウェーハを絶縁体ウェー
ハにはりあわせ、嘔らに半導体ウェーハ表面から少なく
とも絶縁体ウェーハに達する溝を設け、この溝を耐水性
の絶縁用樹脂で埋めることに工り、上記工５ＦＥＴはボ
ンディングバット部を除き、全体が絶縁体で取り凹まれ
る。すなわち、Ｉ ５ＦＥＴの表面は酸化シリコン膜と
窒化シリコン膜、ｌ５ＦＥＴの１１１ＩＩ面は上記溝部
の耐水性絶縁用樹脂、ｌ５ＦＥＴの裏面は絶縁体ウェー
ハによって覆われる。このようにウェーハの状態でそれ
ぞれのｌ５ＦＥＴが完全に絶縁体で取り囲まれているた
め、上記の溝の幅よりも薄いダイシング用ブレードを用
いて上記溝部を切断することにより、絶縁体で取り囲ま
れたチップ状のｌ５ＦＥＴを簡単に製造することができ
る。
ハにはりあわせ、嘔らに半導体ウェーハ表面から少なく
とも絶縁体ウェーハに達する溝を設け、この溝を耐水性
の絶縁用樹脂で埋めることに工り、上記工５ＦＥＴはボ
ンディングバット部を除き、全体が絶縁体で取り凹まれ
る。すなわち、Ｉ ５ＦＥＴの表面は酸化シリコン膜と
窒化シリコン膜、ｌ５ＦＥＴの１１１ＩＩ面は上記溝部
の耐水性絶縁用樹脂、ｌ５ＦＥＴの裏面は絶縁体ウェー
ハによって覆われる。このようにウェーハの状態でそれ
ぞれのｌ５ＦＥＴが完全に絶縁体で取り囲まれているた
め、上記の溝の幅よりも薄いダイシング用ブレードを用
いて上記溝部を切断することにより、絶縁体で取り囲ま
れたチップ状のｌ５ＦＥＴを簡単に製造することができ
る。
以下本発明について実施例を示す図面を参照して説明す
る。第１図から第６図は本発明による半導体イオンセン
サの製造方法の一実施例を示すセンサ部の断面図である
。各図において、１はｐ形シリコン基板（ウェーハ）、
２は高不純物濃度ｎ形シリコンからなるソース頭載、３
は高不純物濃度ｎ形シリコンからなるドレイン領域、４
は高不純物濃度ｐ形シリコンからなるフィールド領域、
５は酸化シリコン膜、６は雪化シリコン膜、７はアルカ
リ金属イオンを含むガラス（絶縁体ウェーハ）、８は感
光性樹脂である。次に製造工程を順を追って説明する。
る。第１図から第６図は本発明による半導体イオンセン
サの製造方法の一実施例を示すセンサ部の断面図である
。各図において、１はｐ形シリコン基板（ウェーハ）、
２は高不純物濃度ｎ形シリコンからなるソース頭載、３
は高不純物濃度ｎ形シリコンからなるドレイン領域、４
は高不純物濃度ｐ形シリコンからなるフィールド領域、
５は酸化シリコン膜、６は雪化シリコン膜、７はアルカ
リ金属イオンを含むガラス（絶縁体ウェーハ）、８は感
光性樹脂である。次に製造工程を順を追って説明する。
第１図において、ｐ形シリコンウェーハ１に不純物を拡
散して高不純物濃度ｎ影領域２，３と高不純物濃度ｐ影
領域４を形成した後、酸化シリコン膜５をシリコンの熱
酸化で形成し、窒化シリコン膜６を化学気相蒸着法で形
成してｌ５ＦＥＴをワエーハ内につくる。次に、このｌ
５ＦＥＴが形成てれたシリコンウェーハの裏面に第２図
のようにアルカリ金、属イオンを含むガラス、たとえば
パイレックスガラス製のウェーハ７をＷｊｔ接合法によ
りはり合わせる。静電接合法は、上記の２枚のウェーハ
１，７を接触させ、４００℃以上の高温下で、シリコン
ウェーハ１を負極に、パイレックスガラス製ウェーハ７
を正極にして数百？ルトの電圧を印加することによりは
りあわせる方法を用いて、強い接着強度が得られる。そ
の鏝、ダイシング用ブレードにより第３図のように上記
シリコンウェーハ１の表面側から少なくとも上記パイレ
ックスガラス製ウェーハ７に達する；ｇ９ｒ設ける。こ
の溝９の幅は、使用するダイシング用グレードの厚さに
よりコントロールでき、本′−Ａ施例では約２００μｍ
の厚さのグレードを使用した。次に、第４図において、
感光性樹脂８を上記半導体ウェーハの表面に塗布する。
散して高不純物濃度ｎ影領域２，３と高不純物濃度ｐ影
領域４を形成した後、酸化シリコン膜５をシリコンの熱
酸化で形成し、窒化シリコン膜６を化学気相蒸着法で形
成してｌ５ＦＥＴをワエーハ内につくる。次に、このｌ
５ＦＥＴが形成てれたシリコンウェーハの裏面に第２図
のようにアルカリ金、属イオンを含むガラス、たとえば
パイレックスガラス製のウェーハ７をＷｊｔ接合法によ
りはり合わせる。静電接合法は、上記の２枚のウェーハ
１，７を接触させ、４００℃以上の高温下で、シリコン
ウェーハ１を負極に、パイレックスガラス製ウェーハ７
を正極にして数百？ルトの電圧を印加することによりは
りあわせる方法を用いて、強い接着強度が得られる。そ
の鏝、ダイシング用ブレードにより第３図のように上記
シリコンウェーハ１の表面側から少なくとも上記パイレ
ックスガラス製ウェーハ７に達する；ｇ９ｒ設ける。こ
の溝９の幅は、使用するダイシング用グレードの厚さに
よりコントロールでき、本′−Ａ施例では約２００μｍ
の厚さのグレードを使用した。次に、第４図において、
感光性樹脂８を上記半導体ウェーハの表面に塗布する。
感光性樹脂８としては通常のＩＣ製造工程で使用される
フォトレジストを用いることができるが耐水性と密着性
の良いものを選ぶ必要がある。ここでは、東京応化製の
ＯＭＲ−８３ネガ型フオトレジストを使用した。その後
、第５図のように感光性樹脂８をフォトマスクを使って
露光し現像することにより、上記タイシング用グレード
により形成された溝部を含む領域にだけ残し、十分な熱
処理、たとえば１５０℃、１時間をほどこす。最後に、
上記の溝の幅よりも薄いダイシング用ブレードを便用し
て、上記溝部をダイシングして第６図に示すチップ状の
ｌ５ＦＥＴを得る。第５図から分かるように、本発明に
よればウェーハの状態でｌ５ＦＥＴの周辺が絶縁体で取
シ囲まれているため、ダイシングして取り出されたチッ
プ状のｌ５ＦＥＴは既に電気的な絶縁かほどとてれ、そ
の後、リード線を接続するだけで、半導体オンセンサが
完成する。
フォトレジストを用いることができるが耐水性と密着性
の良いものを選ぶ必要がある。ここでは、東京応化製の
ＯＭＲ−８３ネガ型フオトレジストを使用した。その後
、第５図のように感光性樹脂８をフォトマスクを使って
露光し現像することにより、上記タイシング用グレード
により形成された溝部を含む領域にだけ残し、十分な熱
処理、たとえば１５０℃、１時間をほどこす。最後に、
上記の溝の幅よりも薄いダイシング用ブレードを便用し
て、上記溝部をダイシングして第６図に示すチップ状の
ｌ５ＦＥＴを得る。第５図から分かるように、本発明に
よればウェーハの状態でｌ５ＦＥＴの周辺が絶縁体で取
シ囲まれているため、ダイシングして取り出されたチッ
プ状のｌ５ＦＥＴは既に電気的な絶縁かほどとてれ、そ
の後、リード線を接続するだけで、半導体オンセンサが
完成する。
このように、本発明方法によればウェーハの状態でｌ５
ＦＥＴの電気的絶縁がなされるため、大撞生産に適して
いる。また、ダイシングブレードにより溝を形成する工
程は、通常のウェーハのダイシングと共通の工程であり
、特別の製造技術を要せず、さらにバルク状シリコンウ
ェーハヲ使用するためシリコンオンサファイアウェーハ
全使用したｌ５ＦＥＴに比べ低価格となる。
ＦＥＴの電気的絶縁がなされるため、大撞生産に適して
いる。また、ダイシングブレードにより溝を形成する工
程は、通常のウェーハのダイシングと共通の工程であり
、特別の製造技術を要せず、さらにバルク状シリコンウ
ェーハヲ使用するためシリコンオンサファイアウェーハ
全使用したｌ５ＦＥＴに比べ低価格となる。
本発明によれば、１つのチップに複数のｌ５ＦＥＴやＭ
ＩＳＦＥＴを設けた集積化半導体イオンセンナの製造に
適用できることは明らかで、ブらにこれらのｌ５ＦＥＴ
やＭＩＳＦＥＴは互いに一気的に絶縁されることが可能
なことも第５図から明らかである。
ＩＳＦＥＴを設けた集積化半導体イオンセンナの製造に
適用できることは明らかで、ブらにこれらのｌ５ＦＥＴ
やＭＩＳＦＥＴは互いに一気的に絶縁されることが可能
なことも第５図から明らかである。
第１図〜第６図は本発明による半導体イオンセンサの製
造方法の一実施例を工程順に示す断面図で、これらの図
において、ｌはｐ形シリコン基板、２は高不純物濃度ｎ
形シリコンからなるソース領域、３は高不純物ａ度ｎ形
シリコンからなるドレイン領域、４は高不純物濃度ｐ形
シリコンからなるフィールド領域、５は酸化シリコン膜
、６は窒化シリコン膜、７はパイレノクスガラスウェー
ハ（絶縁体ウェーハ）、８は感元性樹脂、９は溝である
。
造方法の一実施例を工程順に示す断面図で、これらの図
において、ｌはｐ形シリコン基板、２は高不純物濃度ｎ
形シリコンからなるソース領域、３は高不純物ａ度ｎ形
シリコンからなるドレイン領域、４は高不純物濃度ｐ形
シリコンからなるフィールド領域、５は酸化シリコン膜
、６は窒化シリコン膜、７はパイレノクスガラスウェー
ハ（絶縁体ウェーハ）、８は感元性樹脂、９は溝である
。
Claims (1)
- （１）半導体を用いて形成される電界効果型イオンセン
サの製造方法において、半導体ウェーハの表面に電界効
果型イオンセンサを設けた後この半導体ウェーハの裏面
に絶縁体ウェーハをはりあわせる工程と、上記半導体ウ
ェーハのダイシング領域に半導体ウェーハ表面から少な
くとも絶縁体ウェーハに達する溝をダイシング用ブレー
ドにより設ける工程と、上記の溝を耐水性の絶縁用樹脂
で埋める工程と、上記の溝の幅よりも薄いダイシング用
ブレードを用いて上記溝部を切断することによりウェー
ハをダイシングする工程とを含むことを特徴とする半導
体イオンセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60278377A JPS62135760A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体イオンセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60278377A JPS62135760A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体イオンセンサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62135760A true JPS62135760A (ja) | 1987-06-18 |
Family
ID=17596487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60278377A Pending JPS62135760A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体イオンセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62135760A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6478144A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-23 | Fujitsu Ltd | Semiconductor chemical sensor |
| JP2008542733A (ja) * | 2005-05-30 | 2008-11-27 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学センサ |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP60278377A patent/JPS62135760A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6478144A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-23 | Fujitsu Ltd | Semiconductor chemical sensor |
| JP2008542733A (ja) * | 2005-05-30 | 2008-11-27 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学センサ |
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