JPH0320768Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0320768Y2 JPH0320768Y2 JP6368684U JP6368684U JPH0320768Y2 JP H0320768 Y2 JPH0320768 Y2 JP H0320768Y2 JP 6368684 U JP6368684 U JP 6368684U JP 6368684 U JP6368684 U JP 6368684U JP H0320768 Y2 JPH0320768 Y2 JP H0320768Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- insulating
- electrode
- film
- sealant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
本考案は気相中、液相中の酸素など検知物質の
量を定量的に直接測定することができる半導体ポ
ーラロセンサに関し特に該センサに用いる電極構
造体に係る。
量を定量的に直接測定することができる半導体ポ
ーラロセンサに関し特に該センサに用いる電極構
造体に係る。
半導体基板例えばシリコン板の表面に電極膜と
絶縁膜とを形成して、この電極膜を酸素などの検
知物質を検知するための検出電極として用いるポ
ーラロセンサ用電極はIC製作技術によつて小型
のものが簡単に量産されるようになつているが、
従来のこの種電極は第４図に示す構造であつて、
シリコン平板からなる半導体基板１′の表面を
SiO2の絶縁膜４で絶縁した後に、表面の所要個
所をエツチング処理して絶縁膜４を取り除いて、
この部分に蒸着等によつて金属膜などの電極膜３
を密着せしめ、この半導体基板１′を導線６が貫
通して裏面側に取り出されてなるセラミツク板等
の絶縁基台２上に接平によつて添着せしめること
により、電極膜３と導線６とを半導体基板１′を
介して電気的に連絡せしめ、さらに、半導体基板
１′の側周縁部と前記絶縁基台２とにわたらせて
エポキシ樹脂やガラスなどの絶縁封止剤５′を盛
り上げるようにして被覆せしめて半導体基板１′
を絶縁保護せしめていた。 かかる構造の電極としては、「G.Eden.etal
“Miniaturized Erectrode for on−Line PO2
Measurements”Ｉ EEE Trans.Biom.Eng.
VOL.BME−22，NO4，JULY 1975.P.275〜
280」の文献によつてその技術内容が明らかにさ
れている。 そして図示しないが、半導体基板１′の表面に
覆わせて検知物質透過膜を基板周囲に密着させて
この透過膜と半導体基板１′とで囲繞される室内
に電解液を充填してポーラロセンサが構成され
る。 このポーラロセンサは前記電解液内に浸入して
くる検知物質
絶縁膜とを形成して、この電極膜を酸素などの検
知物質を検知するための検出電極として用いるポ
ーラロセンサ用電極はIC製作技術によつて小型
のものが簡単に量産されるようになつているが、
従来のこの種電極は第４図に示す構造であつて、
シリコン平板からなる半導体基板１′の表面を
SiO2の絶縁膜４で絶縁した後に、表面の所要個
所をエツチング処理して絶縁膜４を取り除いて、
この部分に蒸着等によつて金属膜などの電極膜３
を密着せしめ、この半導体基板１′を導線６が貫
通して裏面側に取り出されてなるセラミツク板等
の絶縁基台２上に接平によつて添着せしめること
により、電極膜３と導線６とを半導体基板１′を
介して電気的に連絡せしめ、さらに、半導体基板
１′の側周縁部と前記絶縁基台２とにわたらせて
エポキシ樹脂やガラスなどの絶縁封止剤５′を盛
り上げるようにして被覆せしめて半導体基板１′
を絶縁保護せしめていた。 かかる構造の電極としては、「G.Eden.etal
“Miniaturized Erectrode for on−Line PO2
Measurements”Ｉ EEE Trans.Biom.Eng.
VOL.BME−22，NO4，JULY 1975.P.275〜
280」の文献によつてその技術内容が明らかにさ
れている。 そして図示しないが、半導体基板１′の表面に
覆わせて検知物質透過膜を基板周囲に密着させて
この透過膜と半導体基板１′とで囲繞される室内
に電解液を充填してポーラロセンサが構成され
る。 このポーラロセンサは前記電解液内に浸入して
くる検知物質
【この場合は酸素】が前記電極膜３
に接すると、この電極膜３の表面における電気抵
抗が変化するので前記導線６に流れる電流を測定
することで酸素濃度を測定可能である。 ところで、上記センサにおける電極構造体はチ
ツプに切り出した半導体基板１′における側周縁
部の絶縁処理が問題であつて、一般的には側周縁
を樹脂かガラスで封止せしめているが、絶縁封止
剤を盛りすぎると電極膜３をも塞いでしまつて電
極として使いものにならないし、前述した検知物
質透過膜の密着が困難であると共に、電解液の液
層が厚くなつて検出感度に悪影響を与える。 一方、肉盛りが少なくて封止状態が浅いと、半
導体基板１′周囲の角部分の絶縁が十分とれなく、
この部分での漏洩電流が増してこれがノイズとな
る結果、検知精度が低下するなどの不都合があ
る。
に接すると、この電極膜３の表面における電気抵
抗が変化するので前記導線６に流れる電流を測定
することで酸素濃度を測定可能である。 ところで、上記センサにおける電極構造体はチ
ツプに切り出した半導体基板１′における側周縁
部の絶縁処理が問題であつて、一般的には側周縁
を樹脂かガラスで封止せしめているが、絶縁封止
剤を盛りすぎると電極膜３をも塞いでしまつて電
極として使いものにならないし、前述した検知物
質透過膜の密着が困難であると共に、電解液の液
層が厚くなつて検出感度に悪影響を与える。 一方、肉盛りが少なくて封止状態が浅いと、半
導体基板１′周囲の角部分の絶縁が十分とれなく、
この部分での漏洩電流が増してこれがノイズとな
る結果、検知精度が低下するなどの不都合があ
る。
このように、従来の電極構造体が周縁部の絶縁
処理に難点があるのに鑑みで本考案は成されたも
のであつて、半導体基板を側周縁部の絶縁処理が
容易な特定の形状とすることによつて、絶縁封止
剤の盛り上げ量を少くしながらも確実な絶縁処理
を簡単に行ない得るに至り、半導体ポーラロセン
サの小形化、高検知精度を保持しながら低コスト
の実現をはからせることを本考案は目的としてい
る。
処理に難点があるのに鑑みで本考案は成されたも
のであつて、半導体基板を側周縁部の絶縁処理が
容易な特定の形状とすることによつて、絶縁封止
剤の盛り上げ量を少くしながらも確実な絶縁処理
を簡単に行ない得るに至り、半導体ポーラロセン
サの小形化、高検知精度を保持しながら低コスト
の実現をはからせることを本考案は目的としてい
る。
そこで本考案は、半導体基板を周辺部が該周辺
部に囲まれる中央部に比して低い断面凸形の段付
板に形成して絶縁基台上に添着すると共に、半導
体基板の中央部表面には電極膜と絶縁膜とを、周
辺部表面には絶縁膜を夫々形成せしめる一方、絶
縁封止剤を前記半導体基板の側周縁部と前記絶縁
基台とにわたらせて被覆せしめてなる構成をポー
ラロセンサ用電極構造体に持たせたものであつ
て、絶縁封止剤が被覆される部分の半導体基板を
電極膜が形成される中央部分に比して薄肉形状と
なして被覆を容易かつ確実ならしめ、しかも絶縁
封止剤の盛り上り量を少なくしながらも絶縁効果
を高めることが可能である。 なお、半導体基板における周辺部を中央部に比
して低く形成するのに、シリコン平板の周辺部を
異方性エツチングなどの処理をすることによつて
簡単に行うことが可能である。
部に囲まれる中央部に比して低い断面凸形の段付
板に形成して絶縁基台上に添着すると共に、半導
体基板の中央部表面には電極膜と絶縁膜とを、周
辺部表面には絶縁膜を夫々形成せしめる一方、絶
縁封止剤を前記半導体基板の側周縁部と前記絶縁
基台とにわたらせて被覆せしめてなる構成をポー
ラロセンサ用電極構造体に持たせたものであつ
て、絶縁封止剤が被覆される部分の半導体基板を
電極膜が形成される中央部分に比して薄肉形状と
なして被覆を容易かつ確実ならしめ、しかも絶縁
封止剤の盛り上り量を少なくしながらも絶縁効果
を高めることが可能である。 なお、半導体基板における周辺部を中央部に比
して低く形成するのに、シリコン平板の周辺部を
異方性エツチングなどの処理をすることによつて
簡単に行うことが可能である。
以下、本考案の実施例を図面にもとづいて説明
する。 第１図及び第２図は本考案の各実施例を拡大断
面示した図であつて、図示の電極構造体は検出側
の電極のみを有する単極形でセラミツク板からな
る絶縁基台２上に、これよりも稍小さい形の半導
体基板１を載せて密着一体させ、シリコン板から
なる半導体基板１の裏面に対して絶縁基台２を貫
通させた導線６を接触せしめている。 前記半導体基板１は厚さが一定の平板と素材と
して、中央部１Ａを囲む周辺部１Ｂを異方性エツ
チングによつて適当の深さまで抉り取らせ、各図
に示す如く周辺部１Ｂが中央部１Ａに比して低く
なつた縦断面凸形の段付板に形成せしめる。 なお、シリコン平板の結晶軸の方位の関係から
異方性エツチングを行なうと、中央部１Ａと周辺
部１Ｂの境目部分は直立壁とならなくて急斜面壁
となるものである。 かく構成した段付板の表面全部に、SiO2等の
絶縁膜４を形成せしめた後、中央部１Ａの所定個
所をエツチング処理により絶縁膜４の切除を行な
い、次いで、この絶縁膜４が切除された部分に蒸
着処理等によつて導電性を有する電極膜３，３を
形成せしめる。 なお、この電極膜３は10ミクロン程度の小径の
角度、丸形等をなす小片状膜を中央部１Ａに分散
させて設けることが、検知対象の酸素の流れの影
響を受けにくく検知精度を高める上で好ましい手
段である。 このように表面処理された半導体基板１の側周
縁部１Ｃと絶縁基台２の張り出している部分とに
わたらせて絶縁封止剤５例えばエポキシ樹脂を被
覆せしめるが、その場合、周辺部１Ｂが中央部１
Ａに比して一段下つているので、絶縁封止剤５が
盛り過ぎて電極膜３を塞いで潰してしまうなどの
問題はなくなり、簡単、確実に封止処理を行なえ
る。 また、絶縁封止剤５が半導体基板１に対して盛
り上りの高さが低いので、第１図において破線示
するように検知物質透過膜７を電極構造体の前面
に配設する場合に該透過膜７を電極膜３に近付け
ることが可能であり、従つて、この透過膜７によ
つて掩われる室内に充填する電解液Ｌの液量を少
なくさせて小形化をはかり得ると共に、検知速度
を速くさせることが可能である。 しかして、半導体基板１がシリコン板である場
合、中央部１Ａ及び周辺部１Ｂにおける板厚と直
交して延びる表面を有する層は、結晶軸の方位が
100であるのに対して、両部１Ａ，１Ｂの境目と
なる急斜面壁を有する層は結晶軸の方位が111で
あつて、前者の層に比して酸化膜を形成しにく
く、また、中央部１Ａの平坦面と前記急斜面とが
交わる角の部分も酸化膜が形成しにくくて薄くな
るおそれがあり、従つて膜の成長が遅くて孔があ
き易くなる。 その結果、この部分で漏洩電流が発生するおそ
れがあるが、第２図々示例はこの急斜面壁部と周
辺部１Ｂとの表層に酸化膜からなる絶縁膜４を形
成するに先立つて、Ｐ型シリコンからなる半導体
基板１に拡散処理を行なつて拡散層８を形成せし
めて該拡散層８との間にPN接合を行なわせる。 そしてその後に絶縁膜４を設けると、この電極
構造体が電極膜３、半導体基板１を極として用
い、これに接する電解液が電位である使用状態
の場合に拡散層８がｎ型であるので、第３図に示
す如く逆方向の十分高い耐圧（数10ボルト）を有
する特性が発揮されることとなり、かくして絶縁
膜４が形成しにくくて絶縁性の悪い個所を補強す
ることが可能となり、かかるPn接合形態をとら
せることは好ましい手段である。
する。 第１図及び第２図は本考案の各実施例を拡大断
面示した図であつて、図示の電極構造体は検出側
の電極のみを有する単極形でセラミツク板からな
る絶縁基台２上に、これよりも稍小さい形の半導
体基板１を載せて密着一体させ、シリコン板から
なる半導体基板１の裏面に対して絶縁基台２を貫
通させた導線６を接触せしめている。 前記半導体基板１は厚さが一定の平板と素材と
して、中央部１Ａを囲む周辺部１Ｂを異方性エツ
チングによつて適当の深さまで抉り取らせ、各図
に示す如く周辺部１Ｂが中央部１Ａに比して低く
なつた縦断面凸形の段付板に形成せしめる。 なお、シリコン平板の結晶軸の方位の関係から
異方性エツチングを行なうと、中央部１Ａと周辺
部１Ｂの境目部分は直立壁とならなくて急斜面壁
となるものである。 かく構成した段付板の表面全部に、SiO2等の
絶縁膜４を形成せしめた後、中央部１Ａの所定個
所をエツチング処理により絶縁膜４の切除を行な
い、次いで、この絶縁膜４が切除された部分に蒸
着処理等によつて導電性を有する電極膜３，３を
形成せしめる。 なお、この電極膜３は10ミクロン程度の小径の
角度、丸形等をなす小片状膜を中央部１Ａに分散
させて設けることが、検知対象の酸素の流れの影
響を受けにくく検知精度を高める上で好ましい手
段である。 このように表面処理された半導体基板１の側周
縁部１Ｃと絶縁基台２の張り出している部分とに
わたらせて絶縁封止剤５例えばエポキシ樹脂を被
覆せしめるが、その場合、周辺部１Ｂが中央部１
Ａに比して一段下つているので、絶縁封止剤５が
盛り過ぎて電極膜３を塞いで潰してしまうなどの
問題はなくなり、簡単、確実に封止処理を行なえ
る。 また、絶縁封止剤５が半導体基板１に対して盛
り上りの高さが低いので、第１図において破線示
するように検知物質透過膜７を電極構造体の前面
に配設する場合に該透過膜７を電極膜３に近付け
ることが可能であり、従つて、この透過膜７によ
つて掩われる室内に充填する電解液Ｌの液量を少
なくさせて小形化をはかり得ると共に、検知速度
を速くさせることが可能である。 しかして、半導体基板１がシリコン板である場
合、中央部１Ａ及び周辺部１Ｂにおける板厚と直
交して延びる表面を有する層は、結晶軸の方位が
100であるのに対して、両部１Ａ，１Ｂの境目と
なる急斜面壁を有する層は結晶軸の方位が111で
あつて、前者の層に比して酸化膜を形成しにく
く、また、中央部１Ａの平坦面と前記急斜面とが
交わる角の部分も酸化膜が形成しにくくて薄くな
るおそれがあり、従つて膜の成長が遅くて孔があ
き易くなる。 その結果、この部分で漏洩電流が発生するおそ
れがあるが、第２図々示例はこの急斜面壁部と周
辺部１Ｂとの表層に酸化膜からなる絶縁膜４を形
成するに先立つて、Ｐ型シリコンからなる半導体
基板１に拡散処理を行なつて拡散層８を形成せし
めて該拡散層８との間にPN接合を行なわせる。 そしてその後に絶縁膜４を設けると、この電極
構造体が電極膜３、半導体基板１を極として用
い、これに接する電解液が電位である使用状態
の場合に拡散層８がｎ型であるので、第３図に示
す如く逆方向の十分高い耐圧（数10ボルト）を有
する特性が発揮されることとなり、かくして絶縁
膜４が形成しにくくて絶縁性の悪い個所を補強す
ることが可能となり、かかるPn接合形態をとら
せることは好ましい手段である。
以上述べたように、本考案ポーラロセンサは電
極構造体における周辺部１Ｂを中央部１Ａに比し
一段低くさせた段付板に形成して、この低段の周
辺部１Ｂにおける側周縁部１Ｃを絶縁封止剤５に
よつて被覆した構成としたものであり、電極膜３
が形成される中央部１Ａまで製造過程において絶
縁封止剤５が盛り上つて電極膜３を潰してしまう
ような不都合は全く解消される。 また、検知物質透過膜７を電極構造体の前面に
配設する場合に該透過膜７を電極膜３に近付ける
ことが可能であり検知速度を速くさせセンサを小
型化できる。 しかも、絶縁封止剤５で掩われる半導体基板１
の導電性表面部分が小面積となるので、絶縁封止
剤５の盛り上りを小さくして電極構造体を小形化
し得ることはもとより、漏洩電流を極力抑制して
検知精度を向上することが可能であり、正に一石
二鳥の効果を奏する。
極構造体における周辺部１Ｂを中央部１Ａに比し
一段低くさせた段付板に形成して、この低段の周
辺部１Ｂにおける側周縁部１Ｃを絶縁封止剤５に
よつて被覆した構成としたものであり、電極膜３
が形成される中央部１Ａまで製造過程において絶
縁封止剤５が盛り上つて電極膜３を潰してしまう
ような不都合は全く解消される。 また、検知物質透過膜７を電極構造体の前面に
配設する場合に該透過膜７を電極膜３に近付ける
ことが可能であり検知速度を速くさせセンサを小
型化できる。 しかも、絶縁封止剤５で掩われる半導体基板１
の導電性表面部分が小面積となるので、絶縁封止
剤５の盛り上りを小さくして電極構造体を小形化
し得ることはもとより、漏洩電流を極力抑制して
検知精度を向上することが可能であり、正に一石
二鳥の効果を奏する。
第１図及び第２図は本考案の各実施例に係る拡
大示縦断面正面図、第３図はシリコン板の耐圧特
性線図、第４図は従来のポーラロセンサ用電極構
造体の拡大示縦断面正面図である。 １……半導体基板、１Ａ……中央部、１Ｂ……
周辺部、２……絶縁基台、３……電極膜、４……
絶縁膜、５……絶縁封止剤。
大示縦断面正面図、第３図はシリコン板の耐圧特
性線図、第４図は従来のポーラロセンサ用電極構
造体の拡大示縦断面正面図である。 １……半導体基板、１Ａ……中央部、１Ｂ……
周辺部、２……絶縁基台、３……電極膜、４……
絶縁膜、５……絶縁封止剤。
Claims (1)
- 半導体基板１を周辺部１Ｂが該周辺部１Ｂに囲
まれる中央部１Ａに比して低い断面凸形の段付板
に形成して絶縁基台２上に添着すると共に、半導
体基板１の中央部１Ａ表面には電極膜３と絶縁膜
４とを、周辺部１Ｂ表面には絶縁膜４を夫々形成
せしめる一方、絶縁封止剤５を前記半導体基板１
の側周縁部１Ｃと前記絶縁基台２とにわたらせて
被覆せしめてなることを特徴とするポーラロセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6368684U JPS60174855U (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | ポ−ラロセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6368684U JPS60174855U (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | ポ−ラロセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174855U JPS60174855U (ja) | 1985-11-19 |
| JPH0320768Y2 true JPH0320768Y2 (ja) | 1991-05-07 |
Family
ID=30594068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6368684U Granted JPS60174855U (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | ポ−ラロセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60174855U (ja) |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP6368684U patent/JPS60174855U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60174855U (ja) | 1985-11-19 |
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