JPH1084145A - 圧力センサおよび電気化学的センサを組み合わせたセンサの製造方法 - Google Patents
圧力センサおよび電気化学的センサを組み合わせたセンサの製造方法Info
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- JPH1084145A JPH1084145A JP9153083A JP15308397A JPH1084145A JP H1084145 A JPH1084145 A JP H1084145A JP 9153083 A JP9153083 A JP 9153083A JP 15308397 A JP15308397 A JP 15308397A JP H1084145 A JPH1084145 A JP H1084145A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0092—Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
-
- G—PHYSICS
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- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
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-
- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 物理的および電気化学的センサの集積された
組み合わせを製造するための簡単かつ経済的に実行可能
な方法を提供する。 【解決手段】 シリコンから成る基板１の上にＩＳＦＥ
Ｔ用に基本構造が作られる。ｐＨ感受性層としての窒化
物層７を施した後にＩＳＦＥＴの範囲が保護層により覆
われる。圧力センサ用に予定されている範囲に、ダイア
フラムとして予定されているポリシリコンから成る構造
化された層１０が空所１１の上に作られる。センサおよ
び場合によっては他の集積されるデバイスの電気的接続
および導体路面を形成するための他の工程はＣＭＯＳプ
ロセスの枠内で実行される。ガスセンサの範囲内のＩＭ
ＯＸ層は湿式化学的に窒化物層７まで除去される。白金
接触部とＰＥＣＶＤ酸化物およびＰＥＣＶＤ窒化物から
成る別の保護層が施される。圧力センサの露出エッチン
グはガスセンサの露出エッチングの前もしくは別の保護
層を施した後に行われる。
組み合わせを製造するための簡単かつ経済的に実行可能
な方法を提供する。 【解決手段】 シリコンから成る基板１の上にＩＳＦＥ
Ｔ用に基本構造が作られる。ｐＨ感受性層としての窒化
物層７を施した後にＩＳＦＥＴの範囲が保護層により覆
われる。圧力センサ用に予定されている範囲に、ダイア
フラムとして予定されているポリシリコンから成る構造
化された層１０が空所１１の上に作られる。センサおよ
び場合によっては他の集積されるデバイスの電気的接続
および導体路面を形成するための他の工程はＣＭＯＳプ
ロセスの枠内で実行される。ガスセンサの範囲内のＩＭ
ＯＸ層は湿式化学的に窒化物層７まで除去される。白金
接触部とＰＥＣＶＤ酸化物およびＰＥＣＶＤ窒化物から
成る別の保護層が施される。圧力センサの露出エッチン
グはガスセンサの露出エッチングの前もしくは別の保護
層を施した後に行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサおよび
電気化学的センサを組み合わせたセンサを製造するため
の方法に関する。
電気化学的センサを組み合わせたセンサを製造するため
の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】医学技術での応用のために、たとえば、
物理的量を測定し、また同時に化学的測定（たとえばｐ
Ｏ2 値、ｐＣＯ2 値、ｐＨ値、電解質濃度）を行うこと
ができるセンサが必要とされる。電気化学的センサはた
とえばＩＳＦＥＴ（イオン選択性電界効果トランジス
タ）を含んでいる。このようなセンサはたとえばヨーロ
ッパ特許出願公開第 0465708号（米国特許第 5,225,063
号）明細書、米国特許第 5,376,255号明細書およびグン
ブレヒト（W.Gumbrecht ）ほか著の刊行物「センサーズ
・アンド・アクチュエーターズ（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎ
ｄ Ａｃｔｕａｔｅｒｓ）Ｂ，１８‐１９」第７０４〜
７０８頁（１９９４年）および同書「Ｂ１」第４７７〜
４８０頁（１９９０年）に記載されている。ドイツ特許
第 4441908号明細書には、標準的ＣＭＯＳプロセス技術
の枠内で行われるシリコン上の薄膜圧力センサの製造方
法が記載されている。このような表面ミクロ機械技術で
製造されるセンサは他のデバイスと共にモノリシックに
集積され、またわずかな労力でケースのなかに組み込む
ことができる。このようなセンサと他のデバイス、特に
電気化学的センサとの組み合わせはいわゆるモジュール
構成の集積、すなわち種々のチップ上の種々のデバイス
の集積により、デバイスが共通の保持体の上または共通
のケースの中に組み込まれることによって可能となる。
物理的量を測定し、また同時に化学的測定（たとえばｐ
Ｏ2 値、ｐＣＯ2 値、ｐＨ値、電解質濃度）を行うこと
ができるセンサが必要とされる。電気化学的センサはた
とえばＩＳＦＥＴ（イオン選択性電界効果トランジス
タ）を含んでいる。このようなセンサはたとえばヨーロ
ッパ特許出願公開第 0465708号（米国特許第 5,225,063
号）明細書、米国特許第 5,376,255号明細書およびグン
ブレヒト（W.Gumbrecht ）ほか著の刊行物「センサーズ
・アンド・アクチュエーターズ（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎ
ｄ Ａｃｔｕａｔｅｒｓ）Ｂ，１８‐１９」第７０４〜
７０８頁（１９９４年）および同書「Ｂ１」第４７７〜
４８０頁（１９９０年）に記載されている。ドイツ特許
第 4441908号明細書には、標準的ＣＭＯＳプロセス技術
の枠内で行われるシリコン上の薄膜圧力センサの製造方
法が記載されている。このような表面ミクロ機械技術で
製造されるセンサは他のデバイスと共にモノリシックに
集積され、またわずかな労力でケースのなかに組み込む
ことができる。このようなセンサと他のデバイス、特に
電気化学的センサとの組み合わせはいわゆるモジュール
構成の集積、すなわち種々のチップ上の種々のデバイス
の集積により、デバイスが共通の保持体の上または共通
のケースの中に組み込まれることによって可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、物理
的および電気化学的センサが集積して組み合わせられた
センサを製造するための簡単かつ経済的に実行可能な方
法を提供することにある。
的および電気化学的センサが集積して組み合わせられた
センサを製造するための簡単かつ経済的に実行可能な方
法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の特
徴を有する方法により解決される。他の実施態様は従属
請求項に記載されている。
徴を有する方法により解決される。他の実施態様は従属
請求項に記載されている。
【０００５】本発明による方法は簡単な仕方で圧力セン
サとたとえば電位差センサとして、電流センサとして、
または導電率センサとしてそのつどの液体中の化学的成
分の濃度に対して特徴的である液体中の電圧、電流また
は導電率を測定する電気化学的センサとのモノリシック
な集積を可能にする。電位差センサの好ましい実施態様
はＩＳＦＥＴを含んでいる。他のデバイスたとえば電子
的駆動および評価回路のトランジスタは、本発明による
方法の枠内で同じくモノリシックに集積されて製造する
ことができる。この製造プロセスはたとえばマスク技術
の使用および蒸着、乾式エッチング、湿式エッチングお
よび種々のホトリソグラフィのような個々のデバイスの
製造から知られている工程を含んでいる。この方法で
は、必要に応じて電子的測定または駆動回路に対する他
の電子的デバイスも集積される半導体材料から成る基板
の上に、電気化学的センサに対して予定されている範囲
が、基板に関係するセンサの部分が完成されている範囲
内で準備される。電位差センサの製造の際にはたとえば
チャネル範囲の特性（しきい電圧）を定めるために設け
られている酸化物層と基本構造を覆うたとえばｐＨ感受
性層、たとえば窒素化物層とを含めてソースおよびドレ
イン範囲を有する従来のＩＳＦＥＴの基本構造が製造さ
れる。電流センサの製造の場合には基板材料が電気絶縁
層、たとえばＳｉＯ2 または好ましくはＳｉ3 Ｎ4 によ
り覆われる。その後に電気化学的センサのこの準備され
た部分、特にＩＳＦＥＴの窒化物層が保護層により覆わ
れる。ダイアフラムとして設けられている層の下側の空
所を含めて圧力センサの基本構造が製造され、またプレ
ーナー化層により覆われる。電気配線のために誘電体
（中間酸化物）中の接触孔の充填物が場合によっては多
層に製造され、その上にメタライジングが施され、また
導体帯平面として（同時に予定されている集積電子回路
に対しても）構造化（パターニング）される。電気化学
的センサの他の構成部分が製造され、そのためにＩＳＦ
ＥＴの窒化物層または他の形式の電気化学的センサの絶
縁層が部分的にエッチング除去される。これらのプロセ
ス工程には電気接続のための１つまたは、予定されてい
るセンサの形式によっては、複数個の電極の製造も含ま
れている。酸化物層およびその上に窒化物層が全面的に
施され、構造化される。物理的センサは好ましくは電気
化学的センサの湿式化学的エッチング除去の前にまたは
酸化物層または窒化物層を施した後に乾式エッチングに
より外側が露出される。電気化学的センサを製造するた
めの別の工程が引き続いて行われる。このようにして、
圧力センサおよび電気化学的センサが共に最適な機能特
性（感度、測定範囲など）を有することが達成される。
すべての製造方法はＶＬＳＩに関する参考文献に記載さ
れているような標準的ＣＭＯＳプロセスと共用可能であ
る。これには標準的ＢｉＣＭＯＳプロセスも含まれてい
る。従ってこの方法により、センサの駆動および測定結
果の評価のための電子回路をモノリシックに集積するこ
とも可能である。この方法では、電気化学的センサの基
本構造上の保護層により、最適化されたミクロ機械的セ
ンサの製造が電気化学的センサのこの基本構造を損傷す
ることなしに可能になる。電気化学的センサの最適化さ
れた構成が先行および後続の工程で層構造の被覆により
保護された物理的センサを損傷することなしに製造され
る。
サとたとえば電位差センサとして、電流センサとして、
または導電率センサとしてそのつどの液体中の化学的成
分の濃度に対して特徴的である液体中の電圧、電流また
は導電率を測定する電気化学的センサとのモノリシック
な集積を可能にする。電位差センサの好ましい実施態様
はＩＳＦＥＴを含んでいる。他のデバイスたとえば電子
的駆動および評価回路のトランジスタは、本発明による
方法の枠内で同じくモノリシックに集積されて製造する
ことができる。この製造プロセスはたとえばマスク技術
の使用および蒸着、乾式エッチング、湿式エッチングお
よび種々のホトリソグラフィのような個々のデバイスの
製造から知られている工程を含んでいる。この方法で
は、必要に応じて電子的測定または駆動回路に対する他
の電子的デバイスも集積される半導体材料から成る基板
の上に、電気化学的センサに対して予定されている範囲
が、基板に関係するセンサの部分が完成されている範囲
内で準備される。電位差センサの製造の際にはたとえば
チャネル範囲の特性（しきい電圧）を定めるために設け
られている酸化物層と基本構造を覆うたとえばｐＨ感受
性層、たとえば窒素化物層とを含めてソースおよびドレ
イン範囲を有する従来のＩＳＦＥＴの基本構造が製造さ
れる。電流センサの製造の場合には基板材料が電気絶縁
層、たとえばＳｉＯ2 または好ましくはＳｉ3 Ｎ4 によ
り覆われる。その後に電気化学的センサのこの準備され
た部分、特にＩＳＦＥＴの窒化物層が保護層により覆わ
れる。ダイアフラムとして設けられている層の下側の空
所を含めて圧力センサの基本構造が製造され、またプレ
ーナー化層により覆われる。電気配線のために誘電体
（中間酸化物）中の接触孔の充填物が場合によっては多
層に製造され、その上にメタライジングが施され、また
導体帯平面として（同時に予定されている集積電子回路
に対しても）構造化（パターニング）される。電気化学
的センサの他の構成部分が製造され、そのためにＩＳＦ
ＥＴの窒化物層または他の形式の電気化学的センサの絶
縁層が部分的にエッチング除去される。これらのプロセ
ス工程には電気接続のための１つまたは、予定されてい
るセンサの形式によっては、複数個の電極の製造も含ま
れている。酸化物層およびその上に窒化物層が全面的に
施され、構造化される。物理的センサは好ましくは電気
化学的センサの湿式化学的エッチング除去の前にまたは
酸化物層または窒化物層を施した後に乾式エッチングに
より外側が露出される。電気化学的センサを製造するた
めの別の工程が引き続いて行われる。このようにして、
圧力センサおよび電気化学的センサが共に最適な機能特
性（感度、測定範囲など）を有することが達成される。
すべての製造方法はＶＬＳＩに関する参考文献に記載さ
れているような標準的ＣＭＯＳプロセスと共用可能であ
る。これには標準的ＢｉＣＭＯＳプロセスも含まれてい
る。従ってこの方法により、センサの駆動および測定結
果の評価のための電子回路をモノリシックに集積するこ
とも可能である。この方法では、電気化学的センサの基
本構造上の保護層により、最適化されたミクロ機械的セ
ンサの製造が電気化学的センサのこの基本構造を損傷す
ることなしに可能になる。電気化学的センサの最適化さ
れた構成が先行および後続の工程で層構造の被覆により
保護された物理的センサを損傷することなしに製造され
る。
【０００６】
【実施例】以下、図１ないし図１０により本発明による
方法を一層詳細に説明する。これらの図面において、断
面を示すハッチングと、図示されているデバイスの紙面
の下に位置する部分とは、図面を見易くするために省略
されている。
方法を一層詳細に説明する。これらの図面において、断
面を示すハッチングと、図示されているデバイスの紙面
の下に位置する部分とは、図面を見易くするために省略
されている。
【０００７】図１には基板１（たとえばシリコン）およ
びそのなかに構成されドープされている種々の範囲が示
されている。たとえば高ｎ導電性にドープされた範囲３
０と、そのなかに埋込まれたｐ導電性にドープされた範
囲３とはこの実施例で予定されている電位差センサＣＳ
のＩＳＦＥＴ用に構成されている。反対の導電性の範囲
４０内のｎ導電性または（ここでは一例として）ｐ導電
性にドープされた範囲４は電子回路ＥＣの構成要素とし
てＭＯＳＦＥＴを製造するために予定されている。たと
えばｎ導電性にドープされた範囲５は圧力センサ用の基
板電極として予定されている。この範囲５は、同一の導
電形（ここではｎ導電性）に対して高濃度にドープされ
その上に接触部（垂直な導電接続部１２）も施されてい
る範囲５０に埋込まれている。種々のデバイス用に予定
さている範囲３０、４０、５０は互いに反対の導電性の
範囲により隔てられている。これらの範囲のそれぞれ最
も下の高濃度にドープされた部分は省略することができ
る。基板１はたとえばシリコンであり、その表面の一部
の範囲、たとえばＬＯＣＯＳ法により絶縁すべき範囲２
は酸化される。これらの範囲２は個々の集積デバイスの
まわりを絶縁し、また好ましくは後で圧力センサの範囲
内で除去すべき犠牲層としての役割もする。ｐドープ範
囲３内にＩＳＦＥＴのソースＳおよびドレインＤがｎド
ーピングにより製造される。チャネル範囲Ｃの電気的特
性、特にしきい電圧を設定するため、チャネル範囲に別
の注入を行うこともできる。ＩＳＦＥＴのチャネル範囲
Ｃの電気的特性をマッチングするための特別な熱的酸化
またはその代わりにチャネル範囲Ｃの上に酸化物層６を
形成するための酸化物の析出ならびにそれに続くｐＨ感
受性層７（好ましくは窒化物層）の析出は物理的センサ
用に予定されている工程の前に行われる。このｐＨ感受
性層７の形成は、この層の質に関して課せられる要求の
ゆえに、好ましくはＬＰＣＶＤ（低圧化学的蒸着）によ
り製造すべきＩＳＦＥＴの範囲内に１０ｎｍないし１０
０ｎｍの厚みの窒化物層が施されるようにして行われ
る。
びそのなかに構成されドープされている種々の範囲が示
されている。たとえば高ｎ導電性にドープされた範囲３
０と、そのなかに埋込まれたｐ導電性にドープされた範
囲３とはこの実施例で予定されている電位差センサＣＳ
のＩＳＦＥＴ用に構成されている。反対の導電性の範囲
４０内のｎ導電性または（ここでは一例として）ｐ導電
性にドープされた範囲４は電子回路ＥＣの構成要素とし
てＭＯＳＦＥＴを製造するために予定されている。たと
えばｎ導電性にドープされた範囲５は圧力センサ用の基
板電極として予定されている。この範囲５は、同一の導
電形（ここではｎ導電性）に対して高濃度にドープされ
その上に接触部（垂直な導電接続部１２）も施されてい
る範囲５０に埋込まれている。種々のデバイス用に予定
さている範囲３０、４０、５０は互いに反対の導電性の
範囲により隔てられている。これらの範囲のそれぞれ最
も下の高濃度にドープされた部分は省略することができ
る。基板１はたとえばシリコンであり、その表面の一部
の範囲、たとえばＬＯＣＯＳ法により絶縁すべき範囲２
は酸化される。これらの範囲２は個々の集積デバイスの
まわりを絶縁し、また好ましくは後で圧力センサの範囲
内で除去すべき犠牲層としての役割もする。ｐドープ範
囲３内にＩＳＦＥＴのソースＳおよびドレインＤがｎド
ーピングにより製造される。チャネル範囲Ｃの電気的特
性、特にしきい電圧を設定するため、チャネル範囲に別
の注入を行うこともできる。ＩＳＦＥＴのチャネル範囲
Ｃの電気的特性をマッチングするための特別な熱的酸化
またはその代わりにチャネル範囲Ｃの上に酸化物層６を
形成するための酸化物の析出ならびにそれに続くｐＨ感
受性層７（好ましくは窒化物層）の析出は物理的センサ
用に予定されている工程の前に行われる。このｐＨ感受
性層７の形成は、この層の質に関して課せられる要求の
ゆえに、好ましくはＬＰＣＶＤ（低圧化学的蒸着）によ
り製造すべきＩＳＦＥＴの範囲内に１０ｎｍないし１０
０ｎｍの厚みの窒化物層が施されるようにして行われ
る。
【０００８】続いてこの窒化物層が保護層を施される。
この保護層としてたとえばとりあえず追加的な酸化物層
８が施すことができる。この酸化物層はたとえば１００
ｎｍの厚みのＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケー
ト）層である。窒化物層７およびこの酸化物層８は、図
１中に示されているように、同じ工程でホト技術により
ＩＳＦＥＴの外側の範囲が除去される。次いで、物理的
センサに予定されているたとえば３０ｎｍの厚みのＴＥ
ＯＳ層９が施される。このＴＥＯＳ層９が窒化物層に対
する保護層として十分である場合には、前記の追加的な
酸化物層８は省略できる。次いでこのＴＥＯＳ層９の上
に無定形シリコンまたはポリシリコンから成るたとえば
約４００ｎｍの厚みの層がセンサ層１０として施され、
このセンサ層はこの例ではｎ導電性にドープされ、また
圧力センサＰＳのダイアフラム用に予定されている。こ
れらの両層９、１０は圧力センサＰＳの予定されている
寸法に相応して図１中に記入されている構造化された層
としてエッチングされこの層は圧力センサＰＳの範囲内
にのみ存在しておりまたそこでシリコンに対して選択的
にエッチング可能で犠牲層としての役割をする補助層の
上に施されている。この補助層として最も簡単には、基
板表面の熱酸化により構成される平坦な絶縁範囲２が使
用される。電気化学的センサＣＳの範囲内には、比較的
に非常に薄くまた図面中に特別に示されていないＴＥＯ
Ｓ層９をとりあえず残しておくことも可能である。
この保護層としてたとえばとりあえず追加的な酸化物層
８が施すことができる。この酸化物層はたとえば１００
ｎｍの厚みのＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケー
ト）層である。窒化物層７およびこの酸化物層８は、図
１中に示されているように、同じ工程でホト技術により
ＩＳＦＥＴの外側の範囲が除去される。次いで、物理的
センサに予定されているたとえば３０ｎｍの厚みのＴＥ
ＯＳ層９が施される。このＴＥＯＳ層９が窒化物層に対
する保護層として十分である場合には、前記の追加的な
酸化物層８は省略できる。次いでこのＴＥＯＳ層９の上
に無定形シリコンまたはポリシリコンから成るたとえば
約４００ｎｍの厚みの層がセンサ層１０として施され、
このセンサ層はこの例ではｎ導電性にドープされ、また
圧力センサＰＳのダイアフラム用に予定されている。こ
れらの両層９、１０は圧力センサＰＳの予定されている
寸法に相応して図１中に記入されている構造化された層
としてエッチングされこの層は圧力センサＰＳの範囲内
にのみ存在しておりまたそこでシリコンに対して選択的
にエッチング可能で犠牲層としての役割をする補助層の
上に施されている。この補助層として最も簡単には、基
板表面の熱酸化により構成される平坦な絶縁範囲２が使
用される。電気化学的センサＣＳの範囲内には、比較的
に非常に薄くまた図面中に特別に示されていないＴＥＯ
Ｓ層９をとりあえず残しておくことも可能である。
【０００９】１つの実施態様では先ず回路のＭＯＳＦＥ
Ｔのゲート電極に対するポリシリコン（“ポリ１”）の
第１の析出および構造化が行われる。圧力センサのダイ
アフラムの製造のためには酸化物層８を施した後にポリ
シリコン（“ポリ２”）の第２の析出および構造化が行
われる。その代わりに保護層はゲート電極を施す前に析
出することもできる。保護層は、ゲート電極が圧力セン
サのダイアフラムと一緒に同一の工程で施されおよび構
造化されるように、回路ＥＣの範囲内でも除去される。
Ｔのゲート電極に対するポリシリコン（“ポリ１”）の
第１の析出および構造化が行われる。圧力センサのダイ
アフラムの製造のためには酸化物層８を施した後にポリ
シリコン（“ポリ２”）の第２の析出および構造化が行
われる。その代わりに保護層はゲート電極を施す前に析
出することもできる。保護層は、ゲート電極が圧力セン
サのダイアフラムと一緒に同一の工程で施されおよび構
造化されるように、回路ＥＣの範囲内でも除去される。
【００１０】構造化の後に圧力センサＰＳの層９、１０
が基板１に向かって必要な範囲内で露出される。そのた
めにセンサ層１０内にエッチング開口２９が作られ、こ
れらのエッチング開口が引き続いて基板１とセンサ層１
０との間の空所１１をエッチング除去するために使用さ
れる。センサ層１０は基板１に向かってこの空所１１に
より、ダイアフラムの予定されている大きさおよび運動
可能性に対して必要な範囲で露出される。その後に、空
所１１が外方に対して密閉されるように、エッチング開
口２９が閉じられる。このことはたとえば別々に施され
る密封層により行われる。その後に全面的に、たとえば
熱的に流動化し得る材料から成るプレーナー化層１３が
施される。このプレーナー化層１３に対する材料として
はたとえば、十分に平坦な表面を達成し得るホウリン酸
ケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）を用いることができる。こ
のプレーナー化層は同時に、別個の密封層が省略できる
ように、ダイアフラム内のエッチング開口を閉じるため
の密封層としての役割もする。この工程の際にはＩＳＦ
ＥＴは保護層８により電気化学的センサＣＳ用に予定さ
れている範囲内で保護されている。
が基板１に向かって必要な範囲内で露出される。そのた
めにセンサ層１０内にエッチング開口２９が作られ、こ
れらのエッチング開口が引き続いて基板１とセンサ層１
０との間の空所１１をエッチング除去するために使用さ
れる。センサ層１０は基板１に向かってこの空所１１に
より、ダイアフラムの予定されている大きさおよび運動
可能性に対して必要な範囲で露出される。その後に、空
所１１が外方に対して密閉されるように、エッチング開
口２９が閉じられる。このことはたとえば別々に施され
る密封層により行われる。その後に全面的に、たとえば
熱的に流動化し得る材料から成るプレーナー化層１３が
施される。このプレーナー化層１３に対する材料として
はたとえば、十分に平坦な表面を達成し得るホウリン酸
ケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）を用いることができる。こ
のプレーナー化層は同時に、別個の密封層が省略できる
ように、ダイアフラム内のエッチング開口を閉じるため
の密封層としての役割もする。この工程の際にはＩＳＦ
ＥＴは保護層８により電気化学的センサＣＳ用に予定さ
れている範囲内で保護されている。
【００１１】別の集積デバイス（たとえば駆動回路のＭ
ＯＳＦＥＴ）の必要とされる微細構造のゆえにプレーナ
ー化層１３内の接触孔のエッチングは乾式エッチングに
より行われる。デバイスの接触すべき構成部分への垂直
な導電接続部１２を形成するこれらの接触孔は金属によ
り満たされる。次いで、接触面および導体路３１が生ず
るように、第１のメタライジング面が施されかつ構造化
される。ＩＳＦＥＴのソースＳおよびドレインＤに対す
る接触部は、製造方法の後続の部分で施される誘電体層
により覆われた状態にとどまる（紙面の前または裏）範
囲内に、同じく接触孔充満物として形成される。場合に
よってはそのためにソースおよびドレインの範囲の上の
窒化物層が部分的に除去される。この実施例の際に少な
くとも部分的に導電性に形成されるセンサ層１０とドー
プ範囲５とは接触孔充填物の形成の際に同様に電気端子
を設けられる。基板１の上面における絶縁範囲２は、こ
のドープ範囲５およびダイアフラムがドイツ特許第 444
1908号明細書のセンサの場合のように静電容量式圧力測
定のための電極として使用できるように、このドープ範
囲５とセンサ層１０との間の電気絶縁の役割をする。
ＯＳＦＥＴ）の必要とされる微細構造のゆえにプレーナ
ー化層１３内の接触孔のエッチングは乾式エッチングに
より行われる。デバイスの接触すべき構成部分への垂直
な導電接続部１２を形成するこれらの接触孔は金属によ
り満たされる。次いで、接触面および導体路３１が生ず
るように、第１のメタライジング面が施されかつ構造化
される。ＩＳＦＥＴのソースＳおよびドレインＤに対す
る接触部は、製造方法の後続の部分で施される誘電体層
により覆われた状態にとどまる（紙面の前または裏）範
囲内に、同じく接触孔充満物として形成される。場合に
よってはそのためにソースおよびドレインの範囲の上の
窒化物層が部分的に除去される。この実施例の際に少な
くとも部分的に導電性に形成されるセンサ層１０とドー
プ範囲５とは接触孔充填物の形成の際に同様に電気端子
を設けられる。基板１の上面における絶縁範囲２は、こ
のドープ範囲５およびダイアフラムがドイツ特許第 444
1908号明細書のセンサの場合のように静電容量式圧力測
定のための電極として使用できるように、このドープ範
囲５とセンサ層１０との間の電気絶縁の役割をする。
【００１２】場合によっては別の全面的な誘電体層１４
が種々の導体路面の間の絶縁として施される（中間酸化
物、ＩＭＯＸ）。別のメタライジングが施され、また別
の接触面または導体路３２、３３として構造化される。
電気化学的センサの製造のための別の工程は、好ましく
はその他のデバイスに対して行われるプレーナー技術的
な（すべての層面に該当しまた多数の層面を含む構造化
を生じない）工程に続く。従って好ましくはプロセスの
進行が種々のメタライジング面の完全な形成まで継続さ
れる。上面に好ましくは窒化物なしにプラズマ酸化物か
ら成る保護層１５が析出される。
が種々の導体路面の間の絶縁として施される（中間酸化
物、ＩＭＯＸ）。別のメタライジングが施され、また別
の接触面または導体路３２、３３として構造化される。
電気化学的センサの製造のための別の工程は、好ましく
はその他のデバイスに対して行われるプレーナー技術的
な（すべての層面に該当しまた多数の層面を含む構造化
を生じない）工程に続く。従って好ましくはプロセスの
進行が種々のメタライジング面の完全な形成まで継続さ
れる。上面に好ましくは窒化物なしにプラズマ酸化物か
ら成る保護層１５が析出される。
【００１３】本発明の第１のかつ好ましい実施態様で
は、次いで既に圧力センサＰＳのダイアフラムの露出エ
ッチングおよびパッド（接続個所、上側のメタライジン
グ面３２の上の小さい露出範囲）の開放がこの上側保護
層１５の範囲内で行われる（図２参照）。そのためには
乾式エッチングプロセスが特に適している。しかし湿式
化学的エッチングも原理的には可能である。導体路を介
して上側のメタライジング面のそのために予定されてい
るパッドまたは集積回路の構成要素への引き続いて形成
すべき貴金属電極の接続が予定されている場合には、上
側の保護層１５内にそのためにその下に記入されている
上側メタライジング面の導体３３まで達する接触孔もエ
ッチングされる。図２中に示すように、圧力センサのダ
イアフラムの上にはその中央に、一種のステンプルがダ
イアフラムの慣性および可撓性を修正するように、誘電
性の層構造１３、１４、１５が残されている。記入され
ている開口３６は平面図で見て（中空正方形状またはリ
ング状の）閉じられた条片を形成し、またその幅は層の
厚みに対して相対的に、正しい尺度では示されていない
幅よりもかなり広い。本方法の他の変形例では圧力セン
サはとりあえず図３中に示されているように、なお誘電
体により覆われている状態にとどまる。白金接触部の接
続のための接触孔３４が次いで好ましくは湿式化学的に
電気化学的センサの露出エッチングと一緒にエッチング
される。
は、次いで既に圧力センサＰＳのダイアフラムの露出エ
ッチングおよびパッド（接続個所、上側のメタライジン
グ面３２の上の小さい露出範囲）の開放がこの上側保護
層１５の範囲内で行われる（図２参照）。そのためには
乾式エッチングプロセスが特に適している。しかし湿式
化学的エッチングも原理的には可能である。導体路を介
して上側のメタライジング面のそのために予定されてい
るパッドまたは集積回路の構成要素への引き続いて形成
すべき貴金属電極の接続が予定されている場合には、上
側の保護層１５内にそのためにその下に記入されている
上側メタライジング面の導体３３まで達する接触孔もエ
ッチングされる。図２中に示すように、圧力センサのダ
イアフラムの上にはその中央に、一種のステンプルがダ
イアフラムの慣性および可撓性を修正するように、誘電
性の層構造１３、１４、１５が残されている。記入され
ている開口３６は平面図で見て（中空正方形状またはリ
ング状の）閉じられた条片を形成し、またその幅は層の
厚みに対して相対的に、正しい尺度では示されていない
幅よりもかなり広い。本方法の他の変形例では圧力セン
サはとりあえず図３中に示されているように、なお誘電
体により覆われている状態にとどまる。白金接触部の接
続のための接触孔３４が次いで好ましくは湿式化学的に
電気化学的センサの露出エッチングと一緒にエッチング
される。
【００１４】図２および図３中に記入されているＩＳＦ
ＥＴの範囲の上の開口２５は、できるだけわずかしかｐ
Ｈ感受性層の窒化物が除去されないように、好ましくは
湿式化学的にエッチングされる。この例で本発明の重要
な保護層として使用される酸化物層８のうち残りの部分
２８が残されている。電気化学的センサを製造するため
の下記の工程が続けられる。上側の保護層１５の上に、
電気化学的センサ用に予定されている貴金属、たとえば
白金から成る薄い層が析出され、また以下では簡単に白
金接触部２１（図４ないし図６参照）と呼ぶ接触部とし
て（たとえばリフトオフ法により）構造化される。以下
で説明を簡単にするため白金接触部と呼ぶときには、一
般的にはたとえば銀であってもよいこの貴金属電極およ
びその導線を意味する。接触孔３４は白金の析出と同時
に満たされるしまたは予め別個に他の金属によっても満
たされる。白金接触部は、それが接触孔３４の充填の結
果としての最も上側の（上側保護層１５の下に施され
た）メタライジング面の導体３３への導電接続部３５と
接続されているように施されかつ構造化される。この導
電接続部３５は、白金接触部が横方向に配置されている
大面積の範囲（パッド）に接触されるべきであれば、省
略することができる。白金接触部は本方法の別の変形例
では開口２５のエッチングの前に既に製造することがで
きる。この接触部は次いで上側保護層１５の表面の一部
分のみを覆う。開口が白金接触部の形成前にエッチング
されるときには、白金接触部は、白金接触部により形成
される電極の主要な部分が窒化物層の上にゲート範囲の
横側に施されるように施されかつ構造化される。このこ
とは図面中に、白金接触部がドレイン範囲の一部分を覆
うように概略的に示されている。場合によっては寄生キ
ャパシタンスが生ずるのを避けるため、白金接触部をソ
ース、チャネルおよびドレインの横側にたとえば図面の
紙面の裏に記入されているチャネル範囲Ｃの裏に施すと
有利である。
ＥＴの範囲の上の開口２５は、できるだけわずかしかｐ
Ｈ感受性層の窒化物が除去されないように、好ましくは
湿式化学的にエッチングされる。この例で本発明の重要
な保護層として使用される酸化物層８のうち残りの部分
２８が残されている。電気化学的センサを製造するため
の下記の工程が続けられる。上側の保護層１５の上に、
電気化学的センサ用に予定されている貴金属、たとえば
白金から成る薄い層が析出され、また以下では簡単に白
金接触部２１（図４ないし図６参照）と呼ぶ接触部とし
て（たとえばリフトオフ法により）構造化される。以下
で説明を簡単にするため白金接触部と呼ぶときには、一
般的にはたとえば銀であってもよいこの貴金属電極およ
びその導線を意味する。接触孔３４は白金の析出と同時
に満たされるしまたは予め別個に他の金属によっても満
たされる。白金接触部は、それが接触孔３４の充填の結
果としての最も上側の（上側保護層１５の下に施され
た）メタライジング面の導体３３への導電接続部３５と
接続されているように施されかつ構造化される。この導
電接続部３５は、白金接触部が横方向に配置されている
大面積の範囲（パッド）に接触されるべきであれば、省
略することができる。白金接触部は本方法の別の変形例
では開口２５のエッチングの前に既に製造することがで
きる。この接触部は次いで上側保護層１５の表面の一部
分のみを覆う。開口が白金接触部の形成前にエッチング
されるときには、白金接触部は、白金接触部により形成
される電極の主要な部分が窒化物層の上にゲート範囲の
横側に施されるように施されかつ構造化される。このこ
とは図面中に、白金接触部がドレイン範囲の一部分を覆
うように概略的に示されている。場合によっては寄生キ
ャパシタンスが生ずるのを避けるため、白金接触部をソ
ース、チャネルおよびドレインの横側にたとえば図面の
紙面の裏に記入されているチャネル範囲Ｃの裏に施すと
有利である。
【００１５】特に白金接触部に対する保護層として予定
されているＳｉＯ2 層１６およびＳｉ3 Ｎ4 層１７はた
とえばＰＥＣＶＤ（プラズマ富化化学的蒸着）により全
面的に上面の上に施される。この窒化物層１７は次いで
構造化され、また別の工程に対するマスクとしての役割
をする。この工程にはそれぞれ望まれる部分を除いての
酸化物層１６の除去が属する。図４中には、圧力センサ
の開口３６が既にエッチングされており、また白金接触
部２１が電気化学的センサの開口２５の底部を除いて施
されている実施例が示されている。酸化物層１６はたと
えば５００ｎｍの厚みに、また窒化物層１７はたとえば
８００ｎｍの厚みに析出される。窒化物層１７は、それ
が電気化学的センサの露出すべき部分および再びＰＥＣ
ＶＤ酸化物から解放すべき圧力センサの外部への電気接
続のための接続パッドの範囲内に開口を有するように構
造化される。ＰＥＣＶＤ酸化物は開口３６内の誘電体層
１３、１４、１５の側部も覆い、またそこで側部保護の
働きもする。スペースの節約のため酸化物層１６のこの
部分は図面には記入されていない。
されているＳｉＯ2 層１６およびＳｉ3 Ｎ4 層１７はた
とえばＰＥＣＶＤ（プラズマ富化化学的蒸着）により全
面的に上面の上に施される。この窒化物層１７は次いで
構造化され、また別の工程に対するマスクとしての役割
をする。この工程にはそれぞれ望まれる部分を除いての
酸化物層１６の除去が属する。図４中には、圧力センサ
の開口３６が既にエッチングされており、また白金接触
部２１が電気化学的センサの開口２５の底部を除いて施
されている実施例が示されている。酸化物層１６はたと
えば５００ｎｍの厚みに、また窒化物層１７はたとえば
８００ｎｍの厚みに析出される。窒化物層１７は、それ
が電気化学的センサの露出すべき部分および再びＰＥＣ
ＶＤ酸化物から解放すべき圧力センサの外部への電気接
続のための接続パッドの範囲内に開口を有するように構
造化される。ＰＥＣＶＤ酸化物は開口３６内の誘電体層
１３、１４、１５の側部も覆い、またそこで側部保護の
働きもする。スペースの節約のため酸化物層１６のこの
部分は図面には記入されていない。
【００１６】図５には図４とは異なり、圧力センサの事
後の露出エッチングが行われる変形例が示されている。
電気化学的センサに対する開口２５のエッチングおよび
白金接触部２１を施した後に酸化物層１６および窒化物
層１７がＰＥＣＶＤにより析出される。窒化物層１７が
次いで構造化される。そのために用意されたレジストマ
スクまたはマスクとしての構造化された窒化物層１７の
使用のもとにたとえば中空円筒状の開口３６が図６中に
破線で示されている圧力センサダイアフラムの上にエッ
チングされる。これは好ましくは乾式エッチング法によ
り行われる。その後に窒化物層１７が外部への電気接続
のための接続パッドおよび電気化学的センサの露出すべ
き部分の範囲内でエッチングされる。このエッチングは
好ましくは湿式化学的に行われる。このエッチングの際
に圧力センサはレジストマスクにより保護される。白金
接触部上の保護層としては単一層、たとえばＳｉＯ2 ま
たはＴＥＯＳのような酸化物層も使用できる。しかし別
々の酸化物層１６および窒化物層１７を使用する上記の
方法は、窒化物層が後続の工程のためのマスクとして使
用できるという利点を有する。
後の露出エッチングが行われる変形例が示されている。
電気化学的センサに対する開口２５のエッチングおよび
白金接触部２１を施した後に酸化物層１６および窒化物
層１７がＰＥＣＶＤにより析出される。窒化物層１７が
次いで構造化される。そのために用意されたレジストマ
スクまたはマスクとしての構造化された窒化物層１７の
使用のもとにたとえば中空円筒状の開口３６が図６中に
破線で示されている圧力センサダイアフラムの上にエッ
チングされる。これは好ましくは乾式エッチング法によ
り行われる。その後に窒化物層１７が外部への電気接続
のための接続パッドおよび電気化学的センサの露出すべ
き部分の範囲内でエッチングされる。このエッチングは
好ましくは湿式化学的に行われる。このエッチングの際
に圧力センサはレジストマスクにより保護される。白金
接触部上の保護層としては単一層、たとえばＳｉＯ2 ま
たはＴＥＯＳのような酸化物層も使用できる。しかし別
々の酸化物層１６および窒化物層１７を使用する上記の
方法は、窒化物層が後続の工程のためのマスクとして使
用できるという利点を有する。
【００１７】圧力センサのダイアフラムが所定の範囲内
でその上に存在している誘電材料から解放され、また窒
化物層１７が完全に構造化された後に、第１のポリマー
層１８および第２のポリマー層１９が施され（両方の場
合に好ましくはポリイミドまたはポリベンズオクサゾー
ル）、またミクロ‐プール（Micro-Pools)の製造に適す
るように構造化される。その後にすべての酸化物が湿式
化学的にエッチングされ、その際に窒化物層１７（およ
び場合によっては以下に説明する図７の構造が製造され
るならば第１のポリマー層１８）がマスクとして使用さ
れる。ＰＥＣＶＤ酸化物層１６の除去は圧力センサの範
囲内の窒化物層１７のそのために適した構造化の際に、
誘電体層の残部から成るステンプルがダイアフラムの中
央に所定の厚みで残るように行われる。好ましい実施態
様ではエッチング開口はセンサ層１０内においてこのス
テンプルが残っている個所にのみ施されるので、ダイア
フラムの上に析出された酸化物層１６の除去の際にすべ
てのエッチング開口がわずかな部分しか除去されない厚
いステンプルにより保護された状態にとどまる。（従っ
て図４ないし図６中には概要のみを記入されたエッチン
グ開口の外側部分は省略されている。）
でその上に存在している誘電材料から解放され、また窒
化物層１７が完全に構造化された後に、第１のポリマー
層１８および第２のポリマー層１９が施され（両方の場
合に好ましくはポリイミドまたはポリベンズオクサゾー
ル）、またミクロ‐プール（Micro-Pools)の製造に適す
るように構造化される。その後にすべての酸化物が湿式
化学的にエッチングされ、その際に窒化物層１７（およ
び場合によっては以下に説明する図７の構造が製造され
るならば第１のポリマー層１８）がマスクとして使用さ
れる。ＰＥＣＶＤ酸化物層１６の除去は圧力センサの範
囲内の窒化物層１７のそのために適した構造化の際に、
誘電体層の残部から成るステンプルがダイアフラムの中
央に所定の厚みで残るように行われる。好ましい実施態
様ではエッチング開口はセンサ層１０内においてこのス
テンプルが残っている個所にのみ施されるので、ダイア
フラムの上に析出された酸化物層１６の除去の際にすべ
てのエッチング開口がわずかな部分しか除去されない厚
いステンプルにより保護された状態にとどまる。（従っ
て図４ないし図６中には概要のみを記入されたエッチン
グ開口の外側部分は省略されている。）
【００１８】電気化学的センサの範囲内の酸化物の湿式
化学的エッチング（ホト技術は使用せず）は、ＬＰＣＶ
Ｄにより析出された窒化物層７の窒化物をできるだけ除
去しないように、少なくとも最終のエッチング段階では
低いエッチングレートで行われる。エッチングストップ
層としての役割はこの窒化物層７または白金接触部２１
が行う。白金接触部２１の露出部分の上に銀が（たとえ
ば電解的に）析出される。白金接触部のこの銀被覆は、
この貴金属電極に対する材料として白金の代わりに銀が
使用される場合には、省略できる。この銀は化学的また
は電気化学的に（たとえば塩化物パッドにおいて）部分
的に塩化銀に変えられる。外部接続に対するパッドはこ
れらの工程中レジストマスクにより保護される。種々の
電極の間の導電率のみを測定する導電率センサの製造の
際にはＡｇ／ＡｇＣｌ接触部は省略できる。次いで開口
２５において、第１のポリマー層１８の構造により囲ま
れる電解質層４２が施され、その上またはその横に、第
２のポリマー層１９の構造により囲まれる疎水性層４４
が施される。このようにして図６中に示されている構造
が得られる。圧力センサに対する保護構造としては、こ
の実施例では、たとえば疎水性層４４の材料から成る別
の層４６が圧力センサダイアフラムの上の開口に入れら
れている。この方法の変形例（ＰＥＣＶＤ酸化物層１６
およびＰＥＣＶＤ窒化物層１７を施した後の圧力センサ
の露出エッチングまたは既に解放された圧力センサ範囲
からの酸化物の新たな除去）に応じて、図６中に破線で
記入されている層部分が圧力センサの上に存在したり存
在しなかったりする。
化学的エッチング（ホト技術は使用せず）は、ＬＰＣＶ
Ｄにより析出された窒化物層７の窒化物をできるだけ除
去しないように、少なくとも最終のエッチング段階では
低いエッチングレートで行われる。エッチングストップ
層としての役割はこの窒化物層７または白金接触部２１
が行う。白金接触部２１の露出部分の上に銀が（たとえ
ば電解的に）析出される。白金接触部のこの銀被覆は、
この貴金属電極に対する材料として白金の代わりに銀が
使用される場合には、省略できる。この銀は化学的また
は電気化学的に（たとえば塩化物パッドにおいて）部分
的に塩化銀に変えられる。外部接続に対するパッドはこ
れらの工程中レジストマスクにより保護される。種々の
電極の間の導電率のみを測定する導電率センサの製造の
際にはＡｇ／ＡｇＣｌ接触部は省略できる。次いで開口
２５において、第１のポリマー層１８の構造により囲ま
れる電解質層４２が施され、その上またはその横に、第
２のポリマー層１９の構造により囲まれる疎水性層４４
が施される。このようにして図６中に示されている構造
が得られる。圧力センサに対する保護構造としては、こ
の実施例では、たとえば疎水性層４４の材料から成る別
の層４６が圧力センサダイアフラムの上の開口に入れら
れている。この方法の変形例（ＰＥＣＶＤ酸化物層１６
およびＰＥＣＶＤ窒化物層１７を施した後の圧力センサ
の露出エッチングまたは既に解放された圧力センサ範囲
からの酸化物の新たな除去）に応じて、図６中に破線で
記入されている層部分が圧力センサの上に存在したり存
在しなかったりする。
【００１９】図７には、第１のポリマー層１８が電気化
学的センサのためにエッチングされた開口の内側に析出
され、かつ構造化されている代替的な実施例が示されて
いる。センサに対して予定されている開口の内部の窒化
物層１７の縁は電解質層４２の囲いとして設けられてい
る構造化された第１のポリマー層１８の下側に位置して
いる。このポリマー層１８は、図示のように酸化物層１
６の内側の縁が構造化されたポリマー層１８の内側の側
面と合致して終端するように、電気化学的センサの範囲
内の酸化物層１６の除去に対するマスクとしての役割も
する。白金接触部２１は第１のポリマー層１８により囲
まれる範囲の内部に施されており、また外部への導線を
設けられている。この導線は疎水性層４４に対して酸化
物層１６および窒化物層１７から成る二重層により保護
されている。白金接触部２１の導線は側方で誘電体の層
列１３、１４、１５の上に案内されている。電解質層４
２の下側で白金接触部２１は完全にＡｇ／ＡｇＣｌ接触
部２３により覆われている。第２のポリマー層１９の構
造化は、図示のように、第２のポリマー層１９が少なく
とも圧力センサに対して予定されている開口の上で除去
されており、また第２のポリマー層１９が電気化学的セ
ンサに対して予定されている開口の内部の第１のポリマ
ー層１８により形成される囲いの外側の十分な部分を露
出させるようにして行われる。第２のポリマー層１９
は、電気化学的センサに対して予定されている開口の内
部に記入されているように、境界層の側面、すなわちこ
こでは特にそこに存在している窒化物層１７の表面のま
わりを囲むように覆う。
学的センサのためにエッチングされた開口の内側に析出
され、かつ構造化されている代替的な実施例が示されて
いる。センサに対して予定されている開口の内部の窒化
物層１７の縁は電解質層４２の囲いとして設けられてい
る構造化された第１のポリマー層１８の下側に位置して
いる。このポリマー層１８は、図示のように酸化物層１
６の内側の縁が構造化されたポリマー層１８の内側の側
面と合致して終端するように、電気化学的センサの範囲
内の酸化物層１６の除去に対するマスクとしての役割も
する。白金接触部２１は第１のポリマー層１８により囲
まれる範囲の内部に施されており、また外部への導線を
設けられている。この導線は疎水性層４４に対して酸化
物層１６および窒化物層１７から成る二重層により保護
されている。白金接触部２１の導線は側方で誘電体の層
列１３、１４、１５の上に案内されている。電解質層４
２の下側で白金接触部２１は完全にＡｇ／ＡｇＣｌ接触
部２３により覆われている。第２のポリマー層１９の構
造化は、図示のように、第２のポリマー層１９が少なく
とも圧力センサに対して予定されている開口の上で除去
されており、また第２のポリマー層１９が電気化学的セ
ンサに対して予定されている開口の内部の第１のポリマ
ー層１８により形成される囲いの外側の十分な部分を露
出させるようにして行われる。第２のポリマー層１９
は、電気化学的センサに対して予定されている開口の内
部に記入されているように、境界層の側面、すなわちこ
こでは特にそこに存在している窒化物層１７の表面のま
わりを囲むように覆う。
【００２０】さらに図７には、説明を完全なものにする
ため、本発明による方法の別の変形例も示されている。
下側の保護層の残りの部分２８はここでは電気化学的セ
ンサの範囲の上に制限されずに示されているが、圧力セ
ンサの範囲を露出させる。圧力センサのダイアフラムは
ここでは例として測定に対して予定されているすべての
面で露出エッチングされている。図示の密閉層４１はプ
レーナー化層１３のエッチングの際に一緒に除去されな
い最も下側の層部分であってもよいし、またはたとえば
金属から成る別個に施された層であってもよく、またた
とえばダイアフラムの補強または対向電極としての役割
をし得る。
ため、本発明による方法の別の変形例も示されている。
下側の保護層の残りの部分２８はここでは電気化学的セ
ンサの範囲の上に制限されずに示されているが、圧力セ
ンサの範囲を露出させる。圧力センサのダイアフラムは
ここでは例として測定に対して予定されているすべての
面で露出エッチングされている。図示の密閉層４１はプ
レーナー化層１３のエッチングの際に一緒に除去されな
い最も下側の層部分であってもよいし、またはたとえば
金属から成る別個に施された層であってもよく、またた
とえばダイアフラムの補強または対向電極としての役割
をし得る。
【００２１】電気化学的センサに加えて、このセンサと
同じ基本構造を有するが化学物質の測定すべき濃度に対
して中性に挙動する別の構造も製造することができる。
ＩＳＦＥＴを有する電位差センサを有する実施態様で
は、比較測定（差測定）用に基準ＩＳＦＥＴが製造され
る。基準ＩＳＦＥＴに対しては直接測定のために設けら
れているセンサに対するものと同一形式の基本構造が製
造される。この基本構造は図８中に示すようにチャネル
範囲の上の酸化物層２６とｐＨ感受性層、たとえば窒化
物層２７とを含んでいる。エッチングプロセスにより白
金接触部の製造の前に誘電体層１３、１４、１５が基準
ＩＳＦＥＴの範囲内で窒化物層２７まで除去され、それ
により開口３８が生じ、また窒化物層が少なくとも部分
的に露出されている。このエッチングは好ましくは本来
のセンサの上の開口２５を形成するための湿式化学的な
エッチングプロセスと一緒に行われ、その際に同時に接
触孔（最も上のメタライジング面における白金接触部の
接続のための接触孔３４、図２または図３を参照）も上
側の保護層１５にエッチングできる。図８には下側の保
護層８の残留する側方の残部２８が示されている。本来
のセンサに対する白金接触部２１の製造と一緒に基準Ｉ
ＳＦＥＴの範囲内に別の白金接触部２２が施され、また
ｐＨ感受性層（窒化物層２７）の上、開口３８の側面の
上および保護層１５の境する上面の一部分の上で、この
別の白金接触部２２がＩＳＦＥＴのチャネル範囲を覆
い、また比較測定のために設けられている回路部分への
電気接続、たとえば図９に示されているように接触孔充
填物４５を介して電子回路の最も上のメタライジング面
の導体４３との電気接続を形成するように構造化され
る。続いて、ここでも前記のようにＳｉＯ2 層１６およ
びＳｉ3 Ｎ4 層１７がＰＥＣＶＤにより、また第２のポ
リマー層１９が施されかつ構造化される。すべての酸化
物は基準ＩＳＦＥＴの範囲内でも湿式化学的にエッチン
グされ、その際にここでも窒化物層１７の構造化のため
に使用されるレジストマスクまたは窒化物層１７がマス
クとしての役割をする。白金メタライジング２２層の上
に銀から成る層が（たとえば電解的に）析出され、この
銀が、Ａｇ／ＡｇＣｌ接触部２４が形成されるように、
化学的または電気化学的に（たとえば塩化物浴内で）部
分的に銀塩化物に変えられる。基準ＩＳＦＥＴの上に電
解質層および疎水性層を施ず必要はない。その他の工程
の実行および順序は電気化学的センサに対して先に説明
したものに相当する。
同じ基本構造を有するが化学物質の測定すべき濃度に対
して中性に挙動する別の構造も製造することができる。
ＩＳＦＥＴを有する電位差センサを有する実施態様で
は、比較測定（差測定）用に基準ＩＳＦＥＴが製造され
る。基準ＩＳＦＥＴに対しては直接測定のために設けら
れているセンサに対するものと同一形式の基本構造が製
造される。この基本構造は図８中に示すようにチャネル
範囲の上の酸化物層２６とｐＨ感受性層、たとえば窒化
物層２７とを含んでいる。エッチングプロセスにより白
金接触部の製造の前に誘電体層１３、１４、１５が基準
ＩＳＦＥＴの範囲内で窒化物層２７まで除去され、それ
により開口３８が生じ、また窒化物層が少なくとも部分
的に露出されている。このエッチングは好ましくは本来
のセンサの上の開口２５を形成するための湿式化学的な
エッチングプロセスと一緒に行われ、その際に同時に接
触孔（最も上のメタライジング面における白金接触部の
接続のための接触孔３４、図２または図３を参照）も上
側の保護層１５にエッチングできる。図８には下側の保
護層８の残留する側方の残部２８が示されている。本来
のセンサに対する白金接触部２１の製造と一緒に基準Ｉ
ＳＦＥＴの範囲内に別の白金接触部２２が施され、また
ｐＨ感受性層（窒化物層２７）の上、開口３８の側面の
上および保護層１５の境する上面の一部分の上で、この
別の白金接触部２２がＩＳＦＥＴのチャネル範囲を覆
い、また比較測定のために設けられている回路部分への
電気接続、たとえば図９に示されているように接触孔充
填物４５を介して電子回路の最も上のメタライジング面
の導体４３との電気接続を形成するように構造化され
る。続いて、ここでも前記のようにＳｉＯ2 層１６およ
びＳｉ3 Ｎ4 層１７がＰＥＣＶＤにより、また第２のポ
リマー層１９が施されかつ構造化される。すべての酸化
物は基準ＩＳＦＥＴの範囲内でも湿式化学的にエッチン
グされ、その際にここでも窒化物層１７の構造化のため
に使用されるレジストマスクまたは窒化物層１７がマス
クとしての役割をする。白金メタライジング２２層の上
に銀から成る層が（たとえば電解的に）析出され、この
銀が、Ａｇ／ＡｇＣｌ接触部２４が形成されるように、
化学的または電気化学的に（たとえば塩化物浴内で）部
分的に銀塩化物に変えられる。基準ＩＳＦＥＴの上に電
解質層および疎水性層を施ず必要はない。その他の工程
の実行および順序は電気化学的センサに対して先に説明
したものに相当する。
【００２２】図９は図６中に示されているようなすべて
の配置の実施態様と組み合わせて基準ＩＳＦＥＴにより
形成された構造に対する代替的な実施態様を示す。別の
白金接触部２２はここでは全面的に窒化物層２７の上お
よび誘電体層１３、１４、１５の側面の上に施され、ま
た全面的にＡｇ／ＡｇＣｌ接触部２３により覆われる。
この実施態様は配置のその他の構成要素の特別な実施態
様と無関係であり、従ってこれらの全面的な接触部は図
７の圧力センサの変形例においても設けることができ
る。
の配置の実施態様と組み合わせて基準ＩＳＦＥＴにより
形成された構造に対する代替的な実施態様を示す。別の
白金接触部２２はここでは全面的に窒化物層２７の上お
よび誘電体層１３、１４、１５の側面の上に施され、ま
た全面的にＡｇ／ＡｇＣｌ接触部２３により覆われる。
この実施態様は配置のその他の構成要素の特別な実施態
様と無関係であり、従ってこれらの全面的な接触部は図
７の圧力センサの変形例においても設けることができ
る。
【００２３】電位差センサ用に使用されるＩＳＦＥＴと
同じ横寸法および同一の層構造（ゲート範囲内の酸化物
層および窒化物層）が基準ＩＳＦＥＴに対する工程と同
一の工程で形成される。その際にＡｇ／ＡｇＣｌ接触部
を施すことは省略され、またこのＭＯＳＦＥＴの上の開
口はＰＥＣＶＤ酸化物層およびＰＥＣＶＤ窒化物層によ
り、場合によっては第２のポリマー層１９によっても閉
じられる。このＭＯＳＦＥＴは測定の際に比較量を有す
るようにするために基準構成要素として使用され、また
評価回路の構成部分である。
同じ横寸法および同一の層構造（ゲート範囲内の酸化物
層および窒化物層）が基準ＩＳＦＥＴに対する工程と同
一の工程で形成される。その際にＡｇ／ＡｇＣｌ接触部
を施すことは省略され、またこのＭＯＳＦＥＴの上の開
口はＰＥＣＶＤ酸化物層およびＰＥＣＶＤ窒化物層によ
り、場合によっては第２のポリマー層１９によっても閉
じられる。このＭＯＳＦＥＴは測定の際に比較量を有す
るようにするために基準構成要素として使用され、また
評価回路の構成部分である。
【００２４】図１０は、本発明による方法がＩＳＦＥＴ
を有する電気化学的電位差センサの製造に制限されない
ことを明らかにするため、電流センサに対する図６の相
応する構造を示す。冒頭に記載したヨーロッパ特許出願
公開第 0465708号明細書中の説明に相応して電流センサ
は貴金属または炭素から成る動作電極への対向電極とし
て少なくとも１つの貴金属電極を、また場合によっては
基準電極（参照電極）として別の貴金属電極を含んでい
る。図１０の例ではＡｇ／ＡｇＣｌ接触部２３を施され
た白金接触部２１または銀接触部が基準電極として設け
ることができる。好ましくは接触孔充填物５５でＣＭＯ
Ｓ配線の上側メタライジング面の導体路５３と導電的に
接続されている別の白金接触部４８が動作電極としての
役割をする。対向電極は、動作電極４８と基準電極２１
／２３との間に施されており、また紙面の表および裏の
範囲内で類似の仕方で電気的に接続される第３の白金接
触部４９により形成されている。ＩＳＦＥＴの基本構造
はここでは省略される。しかし好ましくは、電流センサ
の際にも窒化物層４７が電極配置のベースとして存在し
ている。基板１に対する絶縁として好ましくは、熱酸化
（ＬＯＣＯＳ法）により絶縁性にされた平坦な絶縁範囲
２が電流センサの範囲内に存在している。この絶縁範囲
２の上に窒化物層４７が平坦に被覆される。このことは
ここでも好ましくは行われるが、必ずしもＬＰＣＶＤに
より行われなくてもよい。電流センサに対して同じく電
解質層４２および疎水性層４４を設けることができる。
または貴金属電極がヨーロッパ特許出願公開第 0465708
号明細書中に記載されているように親水性のダイアフラ
ムにより被覆される。
を有する電気化学的電位差センサの製造に制限されない
ことを明らかにするため、電流センサに対する図６の相
応する構造を示す。冒頭に記載したヨーロッパ特許出願
公開第 0465708号明細書中の説明に相応して電流センサ
は貴金属または炭素から成る動作電極への対向電極とし
て少なくとも１つの貴金属電極を、また場合によっては
基準電極（参照電極）として別の貴金属電極を含んでい
る。図１０の例ではＡｇ／ＡｇＣｌ接触部２３を施され
た白金接触部２１または銀接触部が基準電極として設け
ることができる。好ましくは接触孔充填物５５でＣＭＯ
Ｓ配線の上側メタライジング面の導体路５３と導電的に
接続されている別の白金接触部４８が動作電極としての
役割をする。対向電極は、動作電極４８と基準電極２１
／２３との間に施されており、また紙面の表および裏の
範囲内で類似の仕方で電気的に接続される第３の白金接
触部４９により形成されている。ＩＳＦＥＴの基本構造
はここでは省略される。しかし好ましくは、電流センサ
の際にも窒化物層４７が電極配置のベースとして存在し
ている。基板１に対する絶縁として好ましくは、熱酸化
（ＬＯＣＯＳ法）により絶縁性にされた平坦な絶縁範囲
２が電流センサの範囲内に存在している。この絶縁範囲
２の上に窒化物層４７が平坦に被覆される。このことは
ここでも好ましくは行われるが、必ずしもＬＰＣＶＤに
より行われなくてもよい。電流センサに対して同じく電
解質層４２および疎水性層４４を設けることができる。
または貴金属電極がヨーロッパ特許出願公開第 0465708
号明細書中に記載されているように親水性のダイアフラ
ムにより被覆される。
【００２５】導電率センサの場合には、周囲媒体の導電
率の変化を決定し得るように、互いに密に隣接して、ま
たできるかぎり大きい互いに向かい合う面をもってたと
えば櫛状に配置されている２つの電極が作られる。電極
の覆いは保護のために圧力センサの場合のように行われ
てもよいし、省略されてもよい。電極および電気的接続
の製造は電流センサの例で説明したように基本的に等し
い工程で行われる。
率の変化を決定し得るように、互いに密に隣接して、ま
たできるかぎり大きい互いに向かい合う面をもってたと
えば櫛状に配置されている２つの電極が作られる。電極
の覆いは保護のために圧力センサの場合のように行われ
てもよいし、省略されてもよい。電極および電気的接続
の製造は電流センサの例で説明したように基本的に等し
い工程で行われる。
【００２６】好ましくは、本発明による方法はＣＭＯＳ
プロセスまたはＢｉＣＭＯＳプロセスの枠内で、または
ＣＭＯＳプロセスまたはＢｉＣＭＯＳプロセスに類似し
て行われる。センサと一緒にモノリシックに集積される
べき、また駆動および評価のための電子回路を形成する
別のデバイスがたとえばＭＯＳＦＥＴとしてこのプロセ
スの枠内で製造できる。図面には例として、ドープ範囲
４に作られ、また酸化された範囲２によりその他のデバ
イスから電気的に絶縁されているＭＯＳＦＥＴが電子回
路ＥＣの構成要素として記入されている。従って、ここ
に説明した方法によりセンサに電子的構成要素を広範囲
に集積することが可能である。
プロセスまたはＢｉＣＭＯＳプロセスの枠内で、または
ＣＭＯＳプロセスまたはＢｉＣＭＯＳプロセスに類似し
て行われる。センサと一緒にモノリシックに集積される
べき、また駆動および評価のための電子回路を形成する
別のデバイスがたとえばＭＯＳＦＥＴとしてこのプロセ
スの枠内で製造できる。図面には例として、ドープ範囲
４に作られ、また酸化された範囲２によりその他のデバ
イスから電気的に絶縁されているＭＯＳＦＥＴが電子回
路ＥＣの構成要素として記入されている。従って、ここ
に説明した方法によりセンサに電子的構成要素を広範囲
に集積することが可能である。
【図１】種々の工程後のＩＳＦＥＴを有する電位差セン
サおよび圧力センサのモノリシック集積の中間構造を示
す断面図。
サおよび圧力センサのモノリシック集積の中間構造を示
す断面図。
【図２】種々の工程後のＩＳＦＥＴを有する電位差セン
サおよび圧力センサのモノリシック集積の中間構造を示
す断面図。
サおよび圧力センサのモノリシック集積の中間構造を示
す断面図。
【図３】本方法の図２中に示されている構造の変形例を
示す断面図。
示す断面図。
【図４】貴金属電極および二層保護層を施した後の中間
構造を示す断面図。
構造を示す断面図。
【図５】貴金属電極および二層保護層を施した後の中間
構造を示す断面図。
構造を示す断面図。
【図６】電位差センサのための本発明による方法により
製造された構造を示す断面図。
製造された構造を示す断面図。
【図７】電位差センサのための本発明による方法により
製造された構造を示す断面図。
製造された構造を示す断面図。
【図８】電位差基準センサのための本発明による方法に
より製造された構造を示す断面図。
より製造された構造を示す断面図。
【図９】電位差基準センサのための本発明による方法に
より製造された構造を示す断面図。
より製造された構造を示す断面図。
【図１０】電流センサのための本発明による方法により
製造された構造を示す断面図。
製造された構造を示す断面図。
１ 基板 ２ 絶縁範囲 ３、５ 導電範囲 ６ 酸化物層 ７ 窒化物層、ｐＨ感受性の層 ８ 酸化物層 ９ ＴＥＯＳ層 １０ センサ層 １１ 空所 １２ 導電接続部 １３ プレーナー化層 １４、１５ 誘電体層 １６ 酸化物層 １７ 窒化物層 ２１ 貴金属電極、白金接触部 ２３ 銀／塩化銀接触部 ２７ 窒化物層 ２９ エッチング開口 ３１〜３３ 導体路 ３５ 導電接続部 ４３ 導体路 ４５ 導電接続部 ４７ 窒化物層 ５３ 導体路 ５５ 導電接続部 ＣＳ 電気化学的センサ ＥＣ 電子回路 ＰＳ 圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフアー ヒエロルト ドイツ連邦共和国 81739 ミユンヘン ドルンレシエンシユトラーセ 48 (72)発明者 トーマス シヤイター ドイツ連邦共和国 80469 ミユンヘン エーレングートシユトラーセ 15
Claims (11)
- 【請求項１】 ミクロ機械的圧力センサおよび電気化学
的センサが、 ａ）基板（１）内に導電範囲（３、５）が形成される工
程と、 ｂ）少なくとも１つの電気絶縁層を含んでいる電気化学
的センサ（ＣＳ）用に基本構造が形成される工程と、 ｃ）電気化学的センサのこの基本構造が、圧力センサ用
に予定されている範囲を露出させる保護層により覆われ
る工程と、 ｄ）圧力センサ用にセンサ層（１０）が析出され、構造
化され、またエッチング開口（２９）を設けられる工程
と、 ｅ）センサ層と基板との間に空所（１１）がエッチング
除去される工程と、 ｆ）誘電材料から成るプレーナー化層（１３）が全面に
施される工程と、 ｇ）電気端子用に予定されている範囲への導電接続部が
形成される工程と、 ｈ）電気化学的センサ用に予定されている範囲がエッチ
ング除去され、また少なくとも１つの貴金属電極（２
１）が析出および構造化される工程と、 ｉ）貴金属電極用に予定されている別の保護層（１６、
１７）が析出される工程と、 ｊ）電気化学的センサの予定されている形態のそのつど
の作用に対して必要な別の層が施され、構造化される工
程とにより基板の上に集積され、工程ｇ）とｈ）との間
もしくは工程ｉ）とｊ）との間に圧力センサのセンサ層
（１０）が外方に向かって所定の作用に対して必要な範
囲内で露出されることを特徴とする圧力センサおよび電
気化学的センサを組み合わせたセンサの製造方法。 - 【請求項２】 圧力センサのセンサ層が工程ｇ）とｈ）
との間で乾式エッチング法により少なくとも部分的に露
出されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 圧力センサのセンサ層が工程ｉ）とｊ）
との間で乾式エッチング法により少なくとも部分的に露
出されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 工程ｂ）で電気化学的センサの電気絶縁
層が窒化物層（７、２７、４７）を施こすことより製造
され、また工程ｈ）で電気化学的センサ用に予定されて
いる範囲が、湿式化学的エッチングプロセスが実行され
ることによってエッチング除去され、保護層がそこで除
去されることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記
載の方法。 - 【請求項５】 ＰＥＣＶＤを用いて酸化物層（１６）
が、またその後に窒化物層（１７）が析出されることに
よって、工程ｉ）が実行されることを特徴とする請求項
１ないし４の１つに記載の方法。 - 【請求項６】 最初に電気化学的センサ用に予定されて
いる範囲がエッチング除去され、次いで白金メタライジ
ング層が析出され、少なくとも電気化学的センサの基本
構造の絶縁層の一部分およびエッチング除去された範囲
の側方に配置されている層のエッジの一部分を覆う白金
接触部（２１）として構造化されることによって、貴金
属電極が作られることによって、工程ｈ）が実行される
ことを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方
法。 - 【請求項７】 電気化学的センサに対する工程ｂ）でＩ
ＳＦＥＴの基本構造が作られ、また貴金属電極が銀／塩
化銀接触部を設けられることを特徴とする請求項１ない
し６の１つに記載の方法。 - 【請求項８】 工程ｃ）で保護層が酸化物層の被覆およ
び部分的除去により作られることを特徴とする請求項１
ないし７の１つに記載の方法。 - 【請求項９】 センサが電子回路と共に集積され、工程
ａ）でこの回路の少なくとも１つのデバイスが基板の上
に設けられ、また少なくとも工程ａ）、ｆ）およびｇ）
がＣＭＯＳプロセスの枠内でまたはＣＭＯＳプロセスに
類似して実行されることを特徴とする請求項１ないし８
の１つに記載の方法。 - 【請求項１０】 プレーナー化層（１３）内に、または
プレーナー化層（１３）およびその上に施されている別
の誘電体層（１４、１５）内に接触孔が乾式エッチング
により作られ、垂直な導電接続部（１２、３５、４５、
５５）のための接触孔充填物がこれらの接触孔内に入れ
られ、また導体路（３１、３２、３３、４３、５３）の
ための少なくとも１つのメタライジング面が被覆かつ構
造化されることによって、工程ｇ）が実行されることを
特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 工程ａ）およびｂ）で、ＩＳＦＥＴを
有する基本構造と、比較測定のために設けられている別
の基本構造の基準ＩＳＦＥＴとして設けられているＩＳ
ＦＥＴを有する別の基本構造とが作られ、工程ｃ）でこ
の基準ＩＳＦＥＴの範囲も保護層で覆われ、また最初に
電気化学的センサ用に予定されている範囲および別の構
造に対して予定されている範囲がエッチング除去され、
また保護層が両範囲内で除去されることによって、また
白金メタライジング層が析出され、また少なくとも基準
ＩＳＦＥＴのチャネル範囲およびエッチング除去された
範囲の側方に配置されている層のエッジの一部分を覆う
別の白金接触部（２２）として構造化されることによっ
て、前記別の構造に対して予定されている貴金属電極が
作られることによって、工程ｈ）が実行されることを特
徴とする請求項１ないし１０の１つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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