JPS63282645A - マイクロ環境センサ、その製造方法およびその使用方法 - Google Patents

マイクロ環境センサ、その製造方法およびその使用方法

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JPS63282645A
JPS63282645A JP63017545A JP1754588A JPS63282645A JP S63282645 A JPS63282645 A JP S63282645A JP 63017545 A JP63017545 A JP 63017545A JP 1754588 A JP1754588 A JP 1754588A JP S63282645 A JPS63282645 A JP S63282645A
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ピーター　ウォール
ロバート　エス．ピカード
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロ環境センサ、すなわち１０−３〜１０
−７メ一トル程度の寸法の環境をセンスするための環境
センサに関する。
マイクロ環境センサは単一センスインタフェースもしく
は各インタフェースのアレイの形をしており、各インタ
フェースはマイクロ寸法であってプローブ基板の上にマ
ウントされその基板はトランスバース寸法をもっている
。
〔従来の技術〕
従来のマイクロ環境センサの生理学上の応用はしばしば
極端に小さい物理寸法を有するバイオセンサを用いる必
要があった。たとえばセンサインタフェースを単一神経
細胞にそれをとりま＜Ｍｉｍおよび環境への損傷および
影響を最小になるように挿入して電気的ポテンシアルの
生理学的変化をセンスすることが希まれでいる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のマイクロ環境センサは大きくて、幅１００μ以上
、厚さ２５〜３０μ以上の基板を有し、約１０８以上の
寸法のセンスインタフェースをもっていた。このためそ
の位置するマイクロ環境、と（にセンスインタフェース
のまわりのマイクロ環境をかく乱ししばしばそれを不規
則に変形させてしまうという欠点を有していた。
てこの問題を克服することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば結晶構造を有する基板からマイクロ環境
センサを作る方法およびそのセンサが提案されその方法
は基板表面にセンサ手段を適合し、結晶方向にしたがっ
てセンサ手段のまわりを異方性エツチングしてセンサの
要求された厚さを生じ、そして基板からセンサを解放す
ることを特徴とする。
本発明は材料と適合するエツチング剤によって異方性エ
ツチングされ、結晶を好ましくはある結晶方向にエツチ
ングできる結晶材料の基板を使用する。
本発明において製造されたセンサは１０−３〜１０−７
程度の環境を正確′にセンスすることができる。これら
は減縮された幅、典型的にｌＱＯμ以下、減縮された厚
さ、典型的に２０μ以下の寸法をもつことができその減
縮された寸法のセンスインタフェース、典型的には５μ
以下をマウントすることができる。これはマイクロ環境
に用いられるセンサ、とくにセンサインタフェースのま
わりに損傷をあたえたり影響を及ぼしたりするデリケー
トな場所におかれるセンサが人間、動物、もしくは植物
組織および細胞のごとき生理学的環境を試験するとき小
型化されるべきときに有利である。他のテストできる環
境は土壌もしくは金属である。
好ましき基板材料はシリコンである。その他用いること
のできる材料はたとえばゲルマニウムのごとき４族の他
の群である。
本発明のセンサは要求される信号処理回路と協同するキ
ャリアに固定できる。あるいはセンサそれ自体が信号処
理回路を有する。
センサ手段は好ましくは金属もしくはポリシリコンのご
とき導体手段を含む。好ましき金属はタンタリウム、チ
タニウム、金、ｉ艮、ブラチナム、イリジウム、アルミ
ニウム、ニッケル、ロブイウムである。導体手段は好ま
しくはシリコンオキサイドおよび／もしくはシリコンナ
イトライドによって基板から絶縁することができる。
以下本発明にか＼るマイクロ環境センサの実施例につい
て図面により詳細に説明する。
〔実施例〕
まづ第１図においてセンサは約２ｍｍサイドの正方形体
を形成するシリコン基板からなり、そこから長さ約７０
０マイクロメートル、幅約１００マイクロメートル、深
さ約１５マイクロメートルの軸が突出しており、そして
第２図にその側面を示すごとくその先端はシャープなエ
ッヂに細くなっている。
第３図はセンサにおける導体の配置を示している。軸２
はそのエツジに沿って５０−間隔に１２のセンサインタ
フェース列３を有し、各インタフェースは分離された導
体４によってそれぞれの接続パッド５に接続される。各
インタフェースの寸法は１〜２μの範囲である。第３図
は製造の最終工程の前のものを示し、導体をコーティン
グし、絶縁および保Ｓｉ！Ｗをもった本体の表面はセン
サの軸の各エッヂにおいてセンサインタフェース３にの
み露出され、接続領域５の窓は点線６でその外形を示し
である。
センサの製造が完成すると、第４図に示されるようにキ
ャリアに適合して押しつけられ、回路が１２のコンタク
トパッドに接続され、それらはキャリアにマウントされ
た３つの４チャンネル増幅器ｆの入力に接続される。第
４図においてｆは４チヤンネルＦＥＴをもつ印刷回路セ
ンサ、ｐはプローブ１次ユニット、Ｓは２次キャリアユ
ニットを示す。キャリアの全寸法は長さ約４．５０、幅
約２、３　＋ｎ、厚さ約０．２５ｍｍである。キャリア
は他の所要の信号処理回路と協働できる。
センサはつぎのごとくシリコン基板から作られる。
第３図に示す配置に対応するセンサに対するｍ体パター
ンが集積回路の製造に用いられる従来の技術によってシ
リコンウェハの１つの表面に形成される。そのシリコン
ウェハは単結晶であってよい。例えば導体は一様に適用
される金属層の真空蒸着、スパッタリングもしくは選択
エツチングによって敷設できる。導体はたとえばシリコ
ンオキサイドによってシリコン基板から絶縁できる。セ
ンサインタフェースの金属は生命細胞の構成素子と反応
してはならない。好ましき金属はバイオコンパティプル
で、化学的安定で酸化しやすくない金である。金はクロ
ム層を介して導体に付着される。センサの導体は第３図
に関連してすでに述べたごとく絶縁および保護層によっ
て最終的に保護される。
センサの導体および絶縁体がこの方法においてまたはこ
の前に形成されると、フォトレジスト層がシリコンウェ
ハの表面に適用され、マスクを介して第１図に示すごと
きセンサのアウトラインを決めるように露光される。か
くしてフォトレジストの露光されない部分が取り去られ
る。
さらにリソグラフィが導体をマスクするために用いられ
、ウェハのマスクされない表面はとくべつの結晶軸に沿
ってとくに要求される軸方向を有するエツチング剤によ
ってエツチングされる。か＼る高度の異方エツチング剤
はたとえばエチレンジイアミン、ピロカテコールおよび
水によって構成される。このエツチング剤を用いること
によって、プローブのまわりのマスクされないシリコン
はエツチングされてとりまく表面上にメサとして直立し
たセンサをのこす。
ついでフォトレジストが適当な溶剤によってのこされた
センサの表面から取り去られてウェハのこの表面はブラ
ックワックスをもってテフロンのパドルにとりつけられ
る。そのパドルにマウントされたウェハはついで等方性
の溶液に浸されてセンサがウェハから分離されてワック
スによってテフロンパドルに固定されるまで背後からシ
リコンをエツチングアウェイする。製造の最終工程にお
いてセンサは適当な溶剤をもってワックスを溶かすこと
によって取除く。
最終エツチング工程を第５図に図式的に示す。
第５ａ図において、シリコンウェハ７はセンサをキ中す
−しそのおのおのが固められたフォトレジスト層８によ
って保護される。第５ｂ図はそれが異方性のエツチング
剤によって前表面からエツチングされメサとして直立し
たセンサをウェハの前部表面の一般レベルの上にフォト
レジストの保護層とともに残した後の同じウェハを示す
。第５ｃ図はレジストの取除かれたウェハの部分を示し
、第５ａ（７はウェハが等方性の最終エツチングによっ
て後部表面からエツチングアウェイされた後の分離され
たセンサを示す。
１つ以上のセンサが第５図に示すように１つのウェハか
ら作られる。
本発明に用いられるセンサインタフェースは単一エレク
トロードの形であることができもしくはこれが種々の機
能を果たすために種々のインタフェース部と協働するこ
とができる。これらは例えば異なる金属のサーモカップ
ルを含むこともできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によ、・て製造されたセンサの外形の平
面図、第２図はセンサの軸の側面図、第３図は最後の絶
縁および保護層を適用する前のセンサインタフェース、
導体および接続パッドのアレイを示すセンサの表面図、
第４図は３つの４チャンネル増幅器をもつキャリアにマ
ウントされたプローブ、第５図は本発明に力いるプロー
ブを製造する相つぐ工程を示す図である。 ｌ・・・センサ、　　　　　　　２・・・軸、３・・・
センサインタフェース、 ４・・・導体、　　　　　　　　　５・・・パッド、７
・・・ウェハ、　　　　　　　８・・・フォトレジスト
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、単結構造を有する基板を含むマイクロ環境センサの
    製造方法であって、センサ手段を基板表面に適用し、結
    晶方向に応じて前記センサ手段のまわりを異方性エッチ
    ングを行ないセンサの要求される厚さを生じ、前記セン
    サを基板から取除くようにしたマイクロ環境センサの製
    造方法。 ２、前記センサがセンサに対応する導体パターンを基板
    の表面に形成することによって適用される請求項１記載
    の方法。 ３、エッチングレジスタントマークをセンサの外形を決
    める表面に異方性エッチングの前に形成する請求項１も
    しくは２記載の方法。 ４、異方性にエッチングされた表面をマスクし、基板の
    反対の面をセンサが分離するまでエッチングする請求項
    １、２もしくは３記載の方法。 ５、センサの導体パターンがそれぞれが別々に分離され
    た接続パッドに接続されるセンサインタフェースのアレ
    イを含む請求項２、３もしくは４記載の方法。 ６、基板がシリコンよりなる前記請求項の何れかに記載
    の方法。 ７、異方性エッチング剤がエチレンジイアミン、ピロカ
    テコールおよび水を含む請求項４記載の方法。 ８、１つのセンサが等方性エッチングによって基板から
    解放される前記請求項の何れかに記載の方法。 ９、エッチングされた基板表面の最終マスキングが表面
    をパドルにワックスすることによって行なわれる請求項
    ４から８の何れかに記載の方法。 １０、少くとも１つの部分の寸法が１０〜２０μであり
    寸法１〜１０μのセンサ手段に耐えるマイクロ環境セン
    サを製造する前記請求項の何れかに記載の方法。 １１、結晶材料から異方性および等方性エッチングの組
    合せによって得られた結晶基板と、少くとも基板の１部
    表面にセンスインタフェース手段をそなえたマイクロ環
    境センサであって、少くとも基板の１部の寸法が１０〜
    ２０μでありセンサ手段の寸法が１〜１０μであるマイ
    クロ環境センサ。 １２、センス性能が１０＾−＾３〜１０＾−＾６メート
    ル程度の寸法の環境である請求項１から１０までの何れ
    かに記載のセンサの使用方法。 １３、環境の寸法が１０＾−＾３〜１０＾−＾７メート
    ルである請求項１２記載の使用方法。
JP63017545A 1987-01-30 1988-01-29 マイクロ環境センサ、その製造方法およびその使用方法 Pending JPS63282645A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

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GB878702066A GB8702066D0 (en) 1987-01-30 1987-01-30 Microenvironmental sensors
GB8702066 1987-01-30
GB8728102 1987-12-01
GB878728102A GB8728102D0 (en) 1987-12-01 1987-12-01 Microenvironmental sensors

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US (1) US5020376A (ja)
EP (1) EP0276979A3 (ja)
JP (1) JPS63282645A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT403528B (de) * 1989-04-04 1998-03-25 Urban Gerald Mikro-mehrelektrodenstruktur für elektrochemische anwendungen und verfahren zu ihrer herstellung
US5267471A (en) * 1992-04-30 1993-12-07 Ibm Corporation Double cantilever sensor for atomic force microscope
US5513636A (en) * 1994-08-12 1996-05-07 Cb-Carmel Biotechnology Ltd. Implantable sensor chip
US8696917B2 (en) 2009-02-09 2014-04-15 Edwards Lifesciences Corporation Analyte sensor and fabrication methods
CN104132965B (zh) * 2014-07-11 2016-03-09 江西科技师范大学 远志皂苷对大鼠海马神经元突触传递的作用的试验方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL255453A (ja) * 1960-02-04
US3288662A (en) * 1963-07-18 1966-11-29 Rca Corp Method of etching to dice a semiconductor slice
GB1251692A (ja) * 1968-03-29 1971-10-27
IT1125182B (it) * 1976-12-14 1986-05-14 Selenia Ind Elettroniche Procedimento per la realizzazione di rivelatori per infrarossi a multielementi del tipo lineare e bidimensionale aventi caratteristiche geometriche perfezionate ed alto grado di integrazione
US4129042A (en) * 1977-11-18 1978-12-12 Signetics Corporation Semiconductor transducer packaged assembly
US4461304A (en) * 1979-11-05 1984-07-24 Massachusetts Institute Of Technology Microelectrode and assembly for parallel recording of neurol groups
US4793194A (en) * 1985-03-26 1988-12-27 Endevco Corporation Piezoresistive transducer
US4766666A (en) * 1985-09-30 1988-08-30 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Semiconductor pressure sensor and method of manufacturing the same
DE3606851A1 (de) * 1986-03-03 1987-09-10 Vdo Schindling Anordnung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit
US4682503A (en) * 1986-05-16 1987-07-28 Honeywell Inc. Microscopic size, thermal conductivity type, air or gas absolute pressure sensor
US4872945A (en) * 1986-06-25 1989-10-10 Motorola Inc. Post seal etching of transducer diaphragm
US4790192A (en) * 1987-09-24 1988-12-13 Rosemount Inc. Silicon side by side coplanar pressure sensors

Also Published As

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US5020376A (en) 1991-06-04
EP0276979A3 (en) 1989-12-06
EP0276979A2 (en) 1988-08-03

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