JPS623655A - Semiconductor sensor - Google Patents

Semiconductor sensor

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Publication number
JPS623655A
JPS623655A JP60143786A JP14378685A JPS623655A JP S623655 A JPS623655 A JP S623655A JP 60143786 A JP60143786 A JP 60143786A JP 14378685 A JP14378685 A JP 14378685A JP S623655 A JPS623655 A JP S623655A
Authority
JP
Japan
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substrate
hole
source
semiconductor sensor
solution
Prior art date
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Pending
Application number
JP60143786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Sakai
忠司 酒井
Masaki Katsura
桂 正樹
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS623655A publication Critical patent/JPS623655A/en
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Abstract

PURPOSE:To measure a solution for a long time by providing a through hole in the recessed part of the first conductive type semiconductor substrate and forming the second conductive type source and drain area on both faces of the substrate, and forming an insulating film on both faces of the substrate including the inside face of the through hole. CONSTITUTION:A through hole 33 is provided in the recessed part of a p-type silicon substrate 31, and n<+> type source and drain areas 34 and 35 are formed on both faces of the substrate 31. An insulating film 37 is formed on both faces of the substrate 31 including the inside wall of the hole 33. A part of the insulat ing film 37 on the source area 34 and a p<+> type diffused layer 36 or on the drain area 35 is etched selectively to from contact pads 38 and 39. Lead wires 40 and 41 are connected to these pads 38 and 39. Consequently, connection parts between source and drain areas 34 and 35 and lead wires 40 and 41 are on the outside of a tube and are not immersed in the solution. It is unnecessary to coat connection parts with a resin therefore. Thus, insulation defects or the like due to swelling of the resin are not caused, and the solution is measured stably for a long time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体センサに関し、特に溶液中での成分検出
を目的とする電界効果型化学センサの改良に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a semiconductor sensor, and particularly to an improvement in a field-effect chemical sensor for detecting components in a solution.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

半導体センサ、例えばl5FETは、シリコン基板表面
にソース、ドレイン領域及び絶縁膜を形成し、そのゲー
ト部を溶液中に浸漬することにより、溶液中の特定成分
のイオン濃度に応じたソース、ドレイン間のコンダクタ
ンス変化を検出するものである。このようにl5FET
においては、素子が直接溶液に接するため、少なくとも
接液面を絶縁する必要がある。このためにシリコン窒化
膜、シリコン酸化膜等のゲート絶縁膜と保護膜(パッシ
ベーション膜)を兼ねる絶縁膜が用いられている。ただ
し、ソース、ドレイン拡散層からのリード引出しのため
にこの絶縁膜の一部を選択的にエツチングし、その部分
に蒸着金属膜や金属細線を形成して接続部を設けている
Semiconductor sensors, such as 15FET, form source and drain regions and an insulating film on the surface of a silicon substrate, and by immersing the gate part in a solution, the distance between the source and drain is adjusted according to the ion concentration of a specific component in the solution. It detects changes in conductance. In this way l5FET
In this case, since the element comes into direct contact with the solution, it is necessary to insulate at least the surface in contact with the liquid. For this purpose, an insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film that also serves as a gate insulating film and a protective film (passivation film) is used. However, in order to lead out leads from the source and drain diffusion layers, a part of this insulating film is selectively etched, and a vapor-deposited metal film or thin metal wire is formed in that part to provide a connection part.

上記ソース、ドイン接続部が溶液に接しないようにする
ために、従来はゲート部のみを溶液に接触させるか又は
接続部を樹脂コートしてほぼ全面を溶液に接触させるよ
うにした構造のものが用いられていた。こうした構造の
半導体センサはそれぞれ第5図又は第6図に示すような
ものである。
In order to prevent the above-mentioned source and doin connection parts from coming into contact with the solution, conventional structures have been used in which only the gate part is in contact with the solution, or the connection part is coated with a resin so that almost the entire surface is in contact with the solution. It was used. A semiconductor sensor having such a structure is shown in FIG. 5 or FIG. 6, respectively.

第5図において、p型シリコン基板1表面にはn+型ソ
ース、ドレイン領域2.3が形成されている。このシリ
コン基板1の全面にはゲート絶縁膜及び保護膜どなる図
示しない絶縁膜が形成されている。前記ソース、ドレイ
ン領域2.3の一端側は互いに近接して設けられ、チャ
ネル領域4となっている。これらソース、ドレイン領域
2.3、チャネル領域4及び絶縁膜により電界効果トラ
ンジスタのゲート部が構成される。前記ソース、ドレイ
ン領域2.3の他端側では絶縁膜が選択的にエツチング
され、その部分にそれぞれ金属膜5.6が形成されてい
る。これら金属膜5.6にはそれぞれリード線7.8が
接続されている。こうした構造の半導体センサはゲート
部を溶液9中に浸漬させて使用される。
In FIG. 5, n+ type source and drain regions 2.3 are formed on the surface of a p-type silicon substrate 1. An insulating film (not shown) such as a gate insulating film and a protective film is formed on the entire surface of the silicon substrate 1. One ends of the source and drain regions 2.3 are provided close to each other and form a channel region 4. These source and drain regions 2.3, channel region 4, and insulating film constitute a gate portion of a field effect transistor. The insulating film is selectively etched on the other end side of the source and drain regions 2.3, and a metal film 5.6 is formed in each of those portions. Lead wires 7.8 are connected to these metal films 5.6, respectively. A semiconductor sensor having such a structure is used with the gate portion immersed in the solution 9.

しかし、こうした構造の半導体センサは基板1の一端側
で流体圧を受けるので強度的な問題があること及びシリ
コン層により配線抵抗が上昇することから半導体センサ
の全長を長くすることができず、リード線7.8との接
続部とゲート部との間の距離は通常数謔である。このた
め、ゲート部を管内に突出させるために、管の肉厚をそ
れ以下に制限しなければならず、管の選択にも問題がで
てくる。また、この構造では、接液面に絶縁膜を形成し
ようとすると結局基板1の全周にわたって絶縁膜を形成
せざるをえず、そのためには製造時に予めセンサの外形
を加工し、その後絶縁膜を形成するという工程がとられ
、通常のウェハサイズでのプロセスが不可能である。こ
のため、製造工程中の取扱いに注意を要し、しかも破損
しやすいという欠点がある。
However, semiconductor sensors with this structure are subject to fluid pressure at one end of the substrate 1, which poses strength problems, and the silicon layer increases wiring resistance, making it impossible to increase the overall length of the semiconductor sensor. The distance between the connection with line 7.8 and the gate part is usually a few meters. Therefore, in order to make the gate part protrude into the pipe, the wall thickness of the pipe must be limited to less than this, which also poses problems in the selection of the pipe. In addition, with this structure, if an insulating film is to be formed on the surface in contact with liquid, the insulating film must be formed all around the substrate 1. To do this, the outer shape of the sensor is processed in advance during manufacturing, and then the insulating film is It is impossible to process with a normal wafer size. For this reason, it has the drawback of requiring care in handling during the manufacturing process and being easily damaged.

一方、第6図において、p型シリコン基板11の主面に
はn1型ソース、ドレイン領域12.13が形成され、
更に基板11主面にはゲート酸化膜及び保護膜となるシ
リコン窒化膜、シリコン酸化膜等の絶縁膜14が形成さ
れている。前記ソース、ドレイン領域12.13の間が
チャネル領域15となる。これらソース、ドレイン領域
12.13、チャネル領域15及び絶縁g114により
電界効果トランジスタのゲート部が構成される。前記絶
縁g114のソース、ドレイン領域12.13上に対応
する一部は選択的にエツチングされ、ソース、ドレイン
領域12.13と接続された金属1116.17が蒸着
され、更にこれら金属膜16.17にはリード線18.
19が接続されている。
On the other hand, in FIG. 6, n1 type source and drain regions 12 and 13 are formed on the main surface of the p type silicon substrate 11.
Furthermore, an insulating film 14 such as a silicon nitride film or a silicon oxide film, which serves as a gate oxide film and a protective film, is formed on the main surface of the substrate 11. A channel region 15 is formed between the source and drain regions 12 and 13. These source and drain regions 12, 13, channel region 15, and insulator g114 constitute the gate portion of the field effect transistor. A portion of the insulation g114 corresponding to the source and drain regions 12.13 is selectively etched, and a metal 1116.17 connected to the source and drain regions 12.13 is deposited, and these metal films 16.17 are further etched. There is a lead wire 18.
19 are connected.

前記金属膜16.17とリード線18.19の一部は樹
脂20.21により被覆されている。
A portion of the metal film 16.17 and the lead wire 18.19 are covered with a resin 20.21.

このような半導体センサでは検出面(ゲート部のある面
)が溶液に接するように配置するので、例えば管壁に沿
って取付けることができる。このため、第5図図示の半
導体センサのような問題は生じにくい。しかし、製造時
の樹脂硬化中にリード線18.19が切断したり、金属
1i116.17から剥離したりするおそれがある。ま
た、使用時には、検出面と同一の面にある樹脂20.2
1が溶液に浸漬されて膨潤し、絶縁が損われることが多
い。更に、このような樹脂20,21は大きな流体圧に
耐えることができず、使用中にリーク電流が発生するお
それがある。
Since such a semiconductor sensor is arranged so that the detection surface (the surface with the gate portion) is in contact with the solution, it can be attached, for example, along the tube wall. Therefore, problems like the semiconductor sensor shown in FIG. 5 are unlikely to occur. However, there is a risk that the lead wires 18.19 may be cut or peeled off from the metal 1i 116.17 during the resin curing during manufacturing. In addition, when in use, the resin 20.2 on the same surface as the detection surface is
1 swells when immersed in a solution, often damaging its insulation. Furthermore, such resins 20, 21 cannot withstand large fluid pressures, and leakage current may occur during use.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、管への取付けが容易で、しかもリード線との接続部で
のショートやリークが生じず、長期間にわたって溶液の
測定を安定して行なえる半導体センサを提供しようとす
るものである。
The present invention was made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and it is easy to attach to a pipe, does not cause short-circuits or leaks at the connection with the lead wire, and can stably measure solutions over a long period of time. The aim is to provide a semiconductor sensor that can perform

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の半導体センサは、第1導電型の半導体基板の一
部に形成された凹部と、この凹部内に設けられた貫通孔
と、基板の両表面にそれぞれ形成された第2導電型のソ
ース、ドレイン領域と、前記貫通孔内壁を含む基板表面
に形成された絶縁膜とを具備したことを特徴とするもの
である。
The semiconductor sensor of the present invention includes a recess formed in a part of a semiconductor substrate of a first conductivity type, a through hole provided in the recess, and a source of a second conductivity type formed on both surfaces of the substrate. , a drain region, and an insulating film formed on the surface of the substrate including the inner wall of the through hole.

このような半導体センサでは、貫通孔の内壁面がゲート
部となる。また、この半導体センサで管内の溶液を測定
する場合、センサの上下両面にそれぞれ管を接合し、貫
通孔部分は管内部に位置し、センサ周辺部は管外に露出
するようにして一体化した測定系を構成する。
In such a semiconductor sensor, the inner wall surface of the through hole becomes a gate portion. In addition, when measuring a solution inside a tube with this semiconductor sensor, the tubes are joined to both the top and bottom of the sensor, and the through-hole part is located inside the tube, and the area around the sensor is exposed outside the tube. Configure the measurement system.

このような半導体センサによれば、ソース、ドレイン領
域とリード線との接続部は管外にあり、この接続部が溶
液に浸漬されることはない。このため、接続部を樹脂で
被覆する必要はなく、当然樹脂の膨潤による絶縁不良等
も生じることがない。
According to such a semiconductor sensor, the connection portion between the source and drain regions and the lead wire is located outside the tube, and this connection portion is not immersed in the solution. For this reason, there is no need to cover the connection portion with resin, and of course there is no occurrence of insulation defects due to swelling of the resin.

また、センサの上下両面にそれぞれ管を接合して測定系
を構成するので、管の厚みについては特に考慮する必要
がない。更に、このような構造の半導体センサは通常の
半導体製造プロセスで製造することができ、より大面積
のウェハで多数のセンサを製造することができる。
Furthermore, since the measurement system is constructed by connecting tubes to both the upper and lower surfaces of the sensor, there is no need to particularly consider the thickness of the tubes. Furthermore, a semiconductor sensor having such a structure can be manufactured using a normal semiconductor manufacturing process, and a large number of sensors can be manufactured using a wafer having a larger area.

なお、本発明の半導体センサにおいては電界効果トラン
ジスタのチャネル長が実用的な値となるように凹部を形
成するが、凹部形成後の残りの半導体基板の厚さく貫通
孔周辺の半導体基板の厚さ)が200−以下となるよう
にすることが望ましい。
Note that in the semiconductor sensor of the present invention, the recess is formed so that the channel length of the field effect transistor is a practical value, but the thickness of the remaining semiconductor substrate after the recess is formed and the thickness of the semiconductor substrate around the through hole are ) is preferably 200- or less.

また、トランジスタの感度はチャネル幅(11通孔の内
周長)とチャネル長との比に比例するので、チャネル長
を短くできれば、より小さいチャネル幅で高感度なトラ
ンジスタを製造することができる。この場合、貫通孔の
大きさは長径5履以下であることが望ましい。更に、貫
通孔及び凹部のコーナー部における絶縁膜の破損を防止
するために、これらのコーナー部を角なましすることが
望ましい。このような角なましはエツチング液を選択す
ることにより容易に行なうことができる。
Further, the sensitivity of a transistor is proportional to the ratio of the channel width (the inner peripheral length of the 11 holes) to the channel length, so if the channel length can be shortened, a highly sensitive transistor can be manufactured with a smaller channel width. In this case, it is desirable that the size of the through hole is 5 or less in length. Furthermore, in order to prevent damage to the insulating film at the corners of the through holes and recesses, it is desirable to round the corners of these corners. Such rounding can be easily performed by selecting an etching solution.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を第1図(a)、(b)、第2図
(a)〜(e)及び第3図を参照して説明する。なお、
第1図(a)は本発明に係る半導体センサの断面図、同
図(b)は同半導体センサの平面図、第2図(a)〜(
e)は同半導体センサの製造方法を示す断面図、第3図
は同半導体センサの使用状態を示す説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1(a) and (b), FIGS. 2(a) to (e), and FIG. 3. In addition,
FIG. 1(a) is a sectional view of a semiconductor sensor according to the present invention, FIG. 1(b) is a plan view of the semiconductor sensor, and FIGS.
e) is a sectional view showing a method of manufacturing the semiconductor sensor, and FIG. 3 is an explanatory view showing the usage state of the semiconductor sensor.

第1図(a)及び(b)において、p型シリコン基板3
1の一方の面には凹部32が形成され、この凹部32の
底面には基板31の他方の面まで貫通した貫通孔33が
設けられている。また、基板31の両面にはそれぞれn
++ソース、ドレイン領域34.35が形成されている
。これらソース、ドレイン領域34.35の間、すなわ
ち貫通孔33の内壁がチャネル領域となる。また、基板
31端面でのチャネルアクションを防止するためにソー
ス、ドレイン領域34.35の周辺部にはそれぞれp+
型広拡散層36形成されている。更に、貫通孔33の内
壁を含む基板31の両表面にはゲート絶縁膜及びパッシ
ベーション膜となる絶縁1[37が形成されている。こ
の絶縁1137はソース領域34とp+型拡敢層36上
の一部及びドレイン領域35上の一部が選択的にエツチ
ングされ、これらの領域にそれぞれコンタクトパッド3
8.39が形成されている。これらコンタクトパッド3
8.39にはそれぞれリード線40.41が接続されて
いる。
In FIGS. 1(a) and 1(b), a p-type silicon substrate 3
A recess 32 is formed on one surface of the substrate 1, and a through hole 33 penetrating to the other surface of the substrate 31 is provided on the bottom surface of the recess 32. Further, on both sides of the substrate 31, n
++ Source and drain regions 34 and 35 are formed. Between these source and drain regions 34 and 35, that is, the inner wall of the through hole 33 becomes a channel region. In addition, in order to prevent channel action at the end surface of the substrate 31, p+
A wide diffusion layer 36 is formed. Further, on both surfaces of the substrate 31 including the inner wall of the through hole 33, an insulation 1 [37] serving as a gate insulation film and a passivation film is formed. This insulation 1137 is selectively etched on the source region 34, a part on the p+ type expansion layer 36, and a part on the drain region 35, and a contact pad 3 is formed in each of these regions.
8.39 is formed. These contact pads 3
Lead wires 40 and 41 are connected to 8 and 39, respectively.

第1図(a)及び(b)に示すような半導体センサは第
2図(a)〜(e)に示すような方法により製造される
A semiconductor sensor as shown in FIGS. 1(a) and (b) is manufactured by a method as shown in FIGS. 2(a) to (e).

まず、通常使用されている450声厚、表面の結晶方位
(100)のp型シリコン基板31の両面にエツチング
のマスクとして酸化膜51を形成する。次に、エツチン
グ液としてEPW(エチレンジアミン−ピロカテコール
−水の混合液)を用い、窒素雰囲気中、110℃で基板
31をエツチングして凹部32を形成する。このエツチ
ング液を用いた場合異方性エツチングが行われ、上記の
ように基板31の表面の結晶方位が(100)であるな
らば、基板31表面に対して約55度傾斜した面を有す
る凹部32が形成される。なお、凹部32の底部の一辺
は300mとし、凹部32底面と基板31の他面との間
の残りの厚さは100虜とした(第2図(a)図示)。
First, an oxide film 51 is formed as an etching mask on both sides of a commonly used p-type silicon substrate 31 having a thickness of 450 mm and a surface crystal orientation (100). Next, the substrate 31 is etched at 110 DEG C. in a nitrogen atmosphere using EPW (ethylenediamine-pyrocatechol-water mixture) as an etching solution to form the recesses 32. When this etching solution is used, anisotropic etching is performed, and if the crystal orientation of the surface of the substrate 31 is (100) as described above, a recess having a surface inclined at an angle of about 55 degrees with respect to the surface of the substrate 31 will be formed. 32 is formed. Note that one side of the bottom of the recess 32 was 300 m, and the remaining thickness between the bottom surface of the recess 32 and the other surface of the substrate 31 was 100 m (as shown in FIG. 2(a)).

次いで、前記酸化[151を除去した後、基板31の周
縁部にのみ不純物拡散のマスクとなる酸化膜52を形成
する。つづいて、リンを拡散することによりn++ソー
ス、ドレイン領域34.35を形成する。これらソース
、ドレイン領域34.35の表面のリン濃度は約101
8/c層3、拡散深さは20mとした(同図(b)図示
)。
Next, after removing the oxide film 151, an oxide film 52 is formed only on the peripheral edge of the substrate 31 to serve as a mask for impurity diffusion. Next, n++ source and drain regions 34 and 35 are formed by diffusing phosphorus. The phosphorus concentration on the surface of these source and drain regions 34 and 35 is approximately 101
The diffusion depth of the 8/c layer 3 was 20 m (as shown in the same figure (b)).

次いで、前記酸化膜52を除去した後、ソース、ドレイ
ン領域34.35上に酸化膜53を形成する。つづいて
、酸化膜53をマスクとしてボロンを拡散することによ
りp++チャネルストッパ領域36を形成する(同図(
C)図示)。
Next, after removing the oxide film 52, an oxide film 53 is formed on the source and drain regions 34 and 35. Next, a p++ channel stopper region 36 is formed by diffusing boron using the oxide film 53 as a mask (see FIG.
C) As shown).

次いで、前記酸化膜53を除去した後、前記凹部32の
底面の中央部を選択的にエツチングして孔径150mの
貫通孔33を形成する。つづいて、全面に熱酸化膜及び
CVD法により形成されたシリコン窒化膜からなる絶縁
膜37を形成する(同図(d)図示)。
Next, after removing the oxide film 53, the center of the bottom of the recess 32 is selectively etched to form a through hole 33 having a diameter of 150 m. Subsequently, an insulating film 37 made of a thermal oxidation film and a silicon nitride film formed by CVD is formed on the entire surface (as shown in FIG. 3(d)).

次いで、基板31の周縁に近い部分のソース領域34と
これに隣接するp+型型数散層36上びドレイン領域3
5上に対応する絶縁膜37の一部を選択的にエツチング
してコンタクトホールを開孔する。つづいて、全面に金
属膜を蒸着した後、パターニングしてコンタクトパッド
38.39を形成する(同図(e)図示)。
Next, the source region 34 near the periphery of the substrate 31 and the p+ type scattering layer 36 adjacent thereto, and the drain region 3
A contact hole is formed by selectively etching a portion of the insulating film 37 corresponding to the top of the contact hole. Subsequently, a metal film is deposited on the entire surface, and then patterned to form contact pads 38 and 39 (as shown in FIG. 3(e)).

以上のようにして素子が形成されたウェハをダイサーに
より切断分割する。つづいて、マイクロソルダリングペ
ーストにてコンタクトバンド38.39にリード線を接
続し、第1図(a)及び(b)図示の半導体センサを製
造する。
The wafer on which elements have been formed as described above is cut and divided by a dicer. Subsequently, lead wires are connected to the contact bands 38 and 39 using micro soldering paste to manufacture the semiconductor sensor shown in FIGS. 1(a) and 1(b).

上記のような半導体センサは第3図に示すようにして使
用される。まず、半導体センサ61の上下両面に、貫通
孔部分が管内に位置し、接続部が管外に位置するように
、例えば内径500譚の測定管62.63を接着剤等に
より接合したものを用意する。この測定管62.63の
接合は被検液が外部にもれないようにすることを考慮す
るだけでよい。次に、容器64内に収容された被検液6
5に測定管62の一端を浸漬するとともに、参照電極6
6を浸漬する。そして、測定は被検液65を測定管62
.63内に吸引し、ソースフォロア回路により半導体セ
ンサ61のソース、ドレイン間電流を一定に保つように
参照電極66にフィードバックすることにより行われる
The semiconductor sensor as described above is used as shown in FIG. First, prepare measurement tubes 62 and 63 with an inner diameter of 500mm, for example, bonded with adhesive or the like on both the upper and lower surfaces of the semiconductor sensor 61 so that the through-hole portion is located inside the tube and the connecting portion is located outside the tube. do. When connecting the measurement tubes 62 and 63, it is only necessary to take into consideration that the test liquid will not leak outside. Next, the test liquid 6 contained in the container 64
5, one end of the measuring tube 62 is immersed in the reference electrode 6.
Soak 6. Then, for measurement, the test liquid 65 is transferred to the measuring tube 62.
.. 63 and feedback to the reference electrode 66 using a source follower circuit to keep the current between the source and drain of the semiconductor sensor 61 constant.

このような半導体センサによれば、測定時にソース、ド
レイン領域34.35とリード線40゜41との接続部
は測定管62.63の外部にあり、この接続部が溶液に
浸漬されることはない。このため、第6図図示の従来の
半導体センサと異なり、接続部を樹脂で被覆する必要は
なく、当然樹脂の膨潤による絶縁不良等も生じることが
ない。また、接続部の周囲は絶縁1137で覆われてい
るので、万一接続部でリード線40.41の断線が生じ
ても、何回でも修復が可能である。また、センサの上下
両面にそれぞれ測定管62.63を接合して測定系を構
成するので、第5図図示の従来の半導体センサと異なり
、測定管62.63の厚みについては特に考慮する必要
がない。更に、このような構造の半導体センサでは、基
板31の側面には絶縁膜37を形成する必要がない。こ
のため、第5図図示の従来の半導体センサを製造する場
合と異なり、全面にわたって絶縁膜を形成するために予
めセンサの外形を加工しておくような工程は不要となり
、通常の半導体製造プロセスで製造することができる。
According to such a semiconductor sensor, the connection between the source and drain regions 34, 35 and the lead wires 40° 41 is located outside the measurement tube 62, 63 during measurement, and this connection cannot be immersed in the solution. do not have. Therefore, unlike the conventional semiconductor sensor shown in FIG. 6, there is no need to cover the connecting portion with resin, and of course there is no possibility of insulation failure due to swelling of the resin. Furthermore, since the area around the connection part is covered with the insulation 1137, even if the lead wires 40, 41 are broken at the connection part, it can be repaired any number of times. Furthermore, since the measurement system is constructed by connecting measurement tubes 62 and 63 to both the upper and lower surfaces of the sensor, unlike the conventional semiconductor sensor shown in FIG. 5, it is necessary to particularly consider the thickness of the measurement tubes 62 and 63. do not have. Furthermore, in a semiconductor sensor having such a structure, there is no need to form an insulating film 37 on the side surface of the substrate 31. Therefore, unlike the case of manufacturing the conventional semiconductor sensor shown in FIG. can be manufactured.

したがって、より大面積のウェハで多数のセンサを製造
することができる。
Therefore, a large number of sensors can be manufactured with a larger area wafer.

実際に、第3図に示す測定装置で緩衝溶液の測定を行な
ったところ、ゲート電位は約55mV/pHという良好
なpHM答性を示し、長時間使用しても絶縁破壊は見ら
れなかった。
When a buffer solution was actually measured using the measuring device shown in FIG. 3, the gate potential showed good pHM response of about 55 mV/pH, and no dielectric breakdown was observed even after long-term use.

なお、上記実施例では第2図(a)の工程で凹部を形成
する際、異方性エツチングを行なったが、これに限らず
等方性エツチングを行なってもよい。
Incidentally, in the above embodiment, anisotropic etching was performed when forming the recessed portion in the step shown in FIG. 2(a), but the present invention is not limited to this, and isotropic etching may be performed.

このように等方性エツチングを用いた場合、エツチング
のマスクとなる酸化膜51の下へのまわりごみが生じる
が、凹部の底面は異方性エツチングを用いた場合よりも
平滑にすることが容易であるという利点がある。また、
上記実施例では基板31の一方の面にのみ凹部32を形
成したが、両方の面に凹部を形成してもよい。第2図(
d)の工程で形成される貫通孔33についても異方性エ
ツチングを用いてもよいし、等方性エツチングを用いて
もよい。また、凹部及び貫通孔の形状は四角形に限らず
、いかなる形状でもよい。
When isotropic etching is used in this way, debris is generated under the oxide film 51 that serves as an etching mask, but the bottom surface of the recess can be made smoother than when anisotropic etching is used. It has the advantage of being Also,
In the above embodiment, the recesses 32 were formed only on one surface of the substrate 31, but the recesses may be formed on both surfaces. Figure 2 (
The through holes 33 formed in step d) may also be formed by anisotropic etching or isotropic etching. Furthermore, the shape of the recess and the through hole is not limited to a square, but may be of any shape.

更に、本発明の半導体センサは通常の半導体製造プロセ
スを用いることができるので、1つの基板上に複数のセ
ンサを形成することができる。このような半導体センサ
の平面図を第4図に示す。
Furthermore, since the semiconductor sensor of the present invention can use a normal semiconductor manufacturing process, a plurality of sensors can be formed on one substrate. A plan view of such a semiconductor sensor is shown in FIG.

第4図においては、基板とソース領域が共通であり、基
板の中央部に4つの貫通孔33、・・・が形成されてい
る。これら貫通孔33、・・・の周囲にはn+型トドレ
イン領域35・・・が形成され、これらn+型トドレイ
ン領域35・・・はp+型型数散層36より分離されて
いる。そして、1各ドレイン領域35、・・・にはそれ
ぞれコンタクトバッド39、・・・が形成されている。
In FIG. 4, the substrate and the source region are common, and four through holes 33, . . . are formed in the center of the substrate. N+ type drain regions 35... are formed around these through holes 33, . Contact pads 39, . . . are formed in each drain region 35, .

このような半導体センサでは、各センサを例えばH+イ
オン用、Na+イオン用、K+イオン用等として用いる
ことができ、複数成分の同時測定が可能となる。
In such a semiconductor sensor, each sensor can be used for, for example, H+ ions, Na+ ions, K+ ions, etc., and simultaneous measurement of multiple components is possible.

(発明の効果〕 以上詳述した如く本発明の半導体センサによれば、絶縁
不良等を招くことなく長時間にわたって安定して溶液中
の特定成分を検出することができ、その製造も極めて容
易である等工業的価値は極めて大なるものである。
(Effects of the Invention) As detailed above, according to the semiconductor sensor of the present invention, a specific component in a solution can be stably detected over a long period of time without causing insulation failure, and its manufacture is extremely easy. The industrial value is extremely great.

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

第1図(a)は本発明の実施例における半導体センサの
断面図、同図(b)は同半導体センサの平面図、第2図
(a)〜(e)は同半導体センサを得るための製造工程
を示す断面図、第3図は同半導体センサの使用状態を示
す説明図、第4図は本発明の他の実施例における半導体
センサの平面図、第5図は従来の半導体センサの正面図
、第6図は従来の他の半導体センサの断面図である。 31・・・p型シリコン基板、32・・・凹部、33・
・・貫通孔、34.35・・・n++ソース、ドレイン
領域、36・・・p+型拡敢層、37・・・絶縁膜、3
8.39・・・コンタクトパッド、40.41・・・リ
ード線、51.52.53・・・酸化膜、61・・・半
導体センサ、62.63・・・測定管、64・・・容器
、65・・・被検液、66・・・参照電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図 第5図 第6rlA
FIG. 1(a) is a cross-sectional view of a semiconductor sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 1(b) is a plan view of the semiconductor sensor, and FIGS. 3 is an explanatory diagram showing the state of use of the semiconductor sensor, FIG. 4 is a plan view of a semiconductor sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a front view of a conventional semiconductor sensor. 6 are cross-sectional views of other conventional semiconductor sensors. 31...p-type silicon substrate, 32... recess, 33.
...Through hole, 34.35...n++ source, drain region, 36...p+ type expansion layer, 37...insulating film, 3
8.39... Contact pad, 40.41... Lead wire, 51.52.53... Oxide film, 61... Semiconductor sensor, 62.63... Measuring tube, 64... Container , 65... Test liquid, 66... Reference electrode. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 5 Figure 6rlA

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の半導体基板の一部に形成された凹部
と、この凹部内に設けられた貫通孔と、基板の両表面に
それぞれ形成された第2導電型のソース、ドレイン領域
と、前記貫通孔内壁を含む基板表面に形成された絶縁膜
とを具備したことを特徴とする半導体センサ。
(1) A recess formed in a part of the semiconductor substrate of the first conductivity type, a through hole provided in the recess, and source and drain regions of the second conductivity type formed on both surfaces of the substrate, respectively. A semiconductor sensor comprising: an insulating film formed on a surface of a substrate including an inner wall of the through hole.
(2)貫通孔周辺の半導体基板の厚さが200μm以下
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体センサ。
(2) The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the thickness of the semiconductor substrate around the through hole is 200 μm or less.
(3)貫通孔の大きさが長径5mm以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体センサ。
(3) The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the size of the through hole is 5 mm or less in length.
(4)貫通孔及び凹部のコーナー部を角なまししたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体センサ
(4) The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the corners of the through hole and the recess are rounded.
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