JPS60230048A - 電界効果型半導体センサ - Google Patents
電界効果型半導体センサInfo
- Publication number
- JPS60230048A JPS60230048A JP59087215A JP8721584A JPS60230048A JP S60230048 A JPS60230048 A JP S60230048A JP 59087215 A JP59087215 A JP 59087215A JP 8721584 A JP8721584 A JP 8721584A JP S60230048 A JPS60230048 A JP S60230048A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- conductive film
- semiconductor
- holes
- channel
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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
（産業上の利用分野］
本発明にイオン濃度測定器などに使用する化学的に感受
性を持つ電界効果型半導体センサに関するＯ
性を持つ電界効果型半導体センサに関するＯ
化学的に感受性を持つ電界効果変換器についてに特開昭
５１−１３９２８９号公報などによって公知であるが、
これに汎用されている通常の電界効果トランジスタとに
異なり、金属製のゲー）ｔｉｌ！極を有しない。 すなわち、前記変換器の化学的に感受性を持つ表面の薄
層に参照電極が浸漬される検査すべき物質を含む水溶液
と接触させられるのであって、この表面薄層に水溶液中
の特定の物質と相互作用を生じ、それによって半導体物
質のソースとドレインとの間に生じた電界に物質の化学
的性質に一致して変調されるから、ゲート電極を必要と
するものとハ構造が著しく異なっている。 このように化学的に感受性を持つ電界効果変換器は、多
くの場合導電性水溶液と変換器との間に導電性結合が存
在しないように前記表面薄層を水浴液と直接接触させて
使用しなければならない。 しかし、今日、普通のプレーナ技術において全てのリー
ド線は、半導体素子の１つの表面上に配置されるので、
表面に化学的に感受性を持つ層が存在していたのでに、
絶縁上問題が生じる。 そこで、その１つの解決手法としてリード線を半導体素
子の裏面
５１−１３９２８９号公報などによって公知であるが、
これに汎用されている通常の電界効果トランジスタとに
異なり、金属製のゲー）ｔｉｌ！極を有しない。 すなわち、前記変換器の化学的に感受性を持つ表面の薄
層に参照電極が浸漬される検査すべき物質を含む水溶液
と接触させられるのであって、この表面薄層に水溶液中
の特定の物質と相互作用を生じ、それによって半導体物
質のソースとドレインとの間に生じた電界に物質の化学
的性質に一致して変調されるから、ゲート電極を必要と
するものとハ構造が著しく異なっている。 このように化学的に感受性を持つ電界効果変換器は、多
くの場合導電性水溶液と変換器との間に導電性結合が存
在しないように前記表面薄層を水浴液と直接接触させて
使用しなければならない。 しかし、今日、普通のプレーナ技術において全てのリー
ド線は、半導体素子の１つの表面上に配置されるので、
表面に化学的に感受性を持つ層が存在していたのでに、
絶縁上問題が生じる。 そこで、その１つの解決手法としてリード線を半導体素
子の裏面
【化学的に感受性を持つ層が設けらｎた前面に
対し反対側の面】から取り出すことが提案され、その例
が特開昭５４−３０８９６号公報によって開示されてい
る。 この公知技術に上記公報から明らかなように、ソース及
びドレインに大々結合して導体路を形成する高濃度ドー
ピング領域が半導体基板の表面から裏面に貫通した構造
であって、裏面においてリード線が接続されるようにな
っている。 そして、この高濃度ドーピング領域を表面から裏面に貫
通させて形成するのに、アルミニウムの熱移動を用いて
行わせている。 このように、アルミニウムの熱移動によって高濃度ドー
ピング領域を形成しているのに、シリコン板からなる半
導体基板が数１００ミクロンの厚ざを有していて可成り
厚いので、一般の熱拡散法でに半導体基板を貫通する導
電性領域を形成することができないからであり、アルミ
ニウムの熱郡動でしか加工できないのでに複雑かつ不便
であるばかりでなく、コスト高を招いて実用面で不都合
である。 殊にアルミニウムの熱移動によったのでは、半導体基板
がシリコン板の場合、ｎ−８ｉ に限られる結果、Ｐチ
ャンネルの電界効果変換器しか作成できない不利に免ｔ
１．得ない。
対し反対側の面】から取り出すことが提案され、その例
が特開昭５４−３０８９６号公報によって開示されてい
る。 この公知技術に上記公報から明らかなように、ソース及
びドレインに大々結合して導体路を形成する高濃度ドー
ピング領域が半導体基板の表面から裏面に貫通した構造
であって、裏面においてリード線が接続されるようにな
っている。 そして、この高濃度ドーピング領域を表面から裏面に貫
通させて形成するのに、アルミニウムの熱移動を用いて
行わせている。 このように、アルミニウムの熱移動によって高濃度ドー
ピング領域を形成しているのに、シリコン板からなる半
導体基板が数１００ミクロンの厚ざを有していて可成り
厚いので、一般の熱拡散法でに半導体基板を貫通する導
電性領域を形成することができないからであり、アルミ
ニウムの熱郡動でしか加工できないのでに複雑かつ不便
であるばかりでなく、コスト高を招いて実用面で不都合
である。 殊にアルミニウムの熱移動によったのでは、半導体基板
がシリコン板の場合、ｎ−８ｉ に限られる結果、Ｐチ
ャンネルの電界効果変換器しか作成できない不利に免ｔ
１．得ない。
以上述べたように、従来のこの種電界効果型半ｓ体セン
サでｔｆｎチャンネルのものが作成できない問題があっ
たために、本発明にかかる制約を排除してＰチャンネル
ｆｆｌ ｌ ｕチャンネル型のいず九 −をも容易に作
成し得て、しかも熱移動方式、という特殊な手法に頼る
ことなく通常の熱拡散方式によって裏面からのリード線
取り出しを簡単かつ確実に行なえるように改良をはから
うとするものであって、普通の半導体素子製造技術によ
り高効車下の量産を可能ならしめることにより、低コス
トで安定性のよい半導体センサを提供し得て普及の推進
をはからせる点に特徴が存する。 （問題点を解決するための手段］ そこで本発明に、化学的に感受性を持つ薄層が表面に形
成されたシリコン板等の半導体基板の内層に、前記表面
から離れて一定の深ざまで拡がらせ、かつ周りの層とに
仕切らせたチャネルを形成するように対称に配置したソ
ース及びドレイン、導体路として前記ソース及びドレイ
ンに対し大々結合させて配置した２つの高濃度ドーピン
グ領域を有する電界効果型半導体センサにおいて１．前
記２つの高濃度ドーピング領域に半導体基板の表面寄り
に薄層をなして設けられ、半導体基板の裏面から前記各
高濃度ドーピング色域に大々達する孔がエツチングによ
り設けられ、ざらに前記孔の内面及び開口部周縁に導電
膜が密着さ九た槽底としたものであって、導体路として
の高濃度ドーピング領域に、化学的に感受性を持つ薄層
が設けられていない半導体基板に対し１表面から数ｌＯ
ミクロン程度の深ざまでの層に形成させｎばよく、従っ
て簡単な手法の熱拡散法で所望の高濃度ドーピング領域
が゛得ら九る。 また、上記高濃度ドーピング領域と半導体基板の裏面側
に配置せしめるリード線などの導体との電気的接続に、
エツチング法によって半導体基板の裏面から前記高濃度
ドーピング領域に達するように設けた孔を利用して、蒸
着、熱拡散などの手法で導電膜を孔内面に密着せしめる
ことによって行っているので、これもまた半導体素子製
造に利用される普通の方式で量産に適したかつ容易な手
段であり、さらに半導体基板がＰ −Ｓｉ 、ｕ −Ｓ
ｉの如何を問わず加工可能である。 このように未発明に係るセンサは、製造に際して通常の
手法で行えて工程の簡素化をもたらすことにもとより、
ｎチャンネル、Ｐチャンネルどちらの半導体センサも製
作可能であって、ここに所期の目的に十分達成される。
サでｔｆｎチャンネルのものが作成できない問題があっ
たために、本発明にかかる制約を排除してＰチャンネル
ｆｆｌ ｌ ｕチャンネル型のいず九 −をも容易に作
成し得て、しかも熱移動方式、という特殊な手法に頼る
ことなく通常の熱拡散方式によって裏面からのリード線
取り出しを簡単かつ確実に行なえるように改良をはから
うとするものであって、普通の半導体素子製造技術によ
り高効車下の量産を可能ならしめることにより、低コス
トで安定性のよい半導体センサを提供し得て普及の推進
をはからせる点に特徴が存する。 （問題点を解決するための手段］ そこで本発明に、化学的に感受性を持つ薄層が表面に形
成されたシリコン板等の半導体基板の内層に、前記表面
から離れて一定の深ざまで拡がらせ、かつ周りの層とに
仕切らせたチャネルを形成するように対称に配置したソ
ース及びドレイン、導体路として前記ソース及びドレイ
ンに対し大々結合させて配置した２つの高濃度ドーピン
グ領域を有する電界効果型半導体センサにおいて１．前
記２つの高濃度ドーピング領域に半導体基板の表面寄り
に薄層をなして設けられ、半導体基板の裏面から前記各
高濃度ドーピング色域に大々達する孔がエツチングによ
り設けられ、ざらに前記孔の内面及び開口部周縁に導電
膜が密着さ九た槽底としたものであって、導体路として
の高濃度ドーピング領域に、化学的に感受性を持つ薄層
が設けられていない半導体基板に対し１表面から数ｌＯ
ミクロン程度の深ざまでの層に形成させｎばよく、従っ
て簡単な手法の熱拡散法で所望の高濃度ドーピング領域
が゛得ら九る。 また、上記高濃度ドーピング領域と半導体基板の裏面側
に配置せしめるリード線などの導体との電気的接続に、
エツチング法によって半導体基板の裏面から前記高濃度
ドーピング領域に達するように設けた孔を利用して、蒸
着、熱拡散などの手法で導電膜を孔内面に密着せしめる
ことによって行っているので、これもまた半導体素子製
造に利用される普通の方式で量産に適したかつ容易な手
段であり、さらに半導体基板がＰ −Ｓｉ 、ｕ −Ｓ
ｉの如何を問わず加工可能である。 このように未発明に係るセンサは、製造に際して通常の
手法で行えて工程の簡素化をもたらすことにもとより、
ｎチャンネル、Ｐチャンネルどちらの半導体センサも製
作可能であって、ここに所期の目的に十分達成される。
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図に電界効果型半導体センサの縦断面図で第２図の
Ａ −Ａ’断面図であり、第２図に化学的に感受性を持
つ薄層及び絶縁保護層を除いた状態の平面図である。 方形状をなすシリコン基板からなる厚ざ数１００ミクロ
ンの半導体基板（１）の表面（土面］側には、ソース（
２）トドレイン（３）とが向い合って、また、その間に
亘って薄い扁平なチャネル＋４１を形成し得る配置をと
って設けられるが、これらソース（２）、ドレイン（３
）及びチャネル（４）に半導体技術の普通の方法ニよっ
て製造されるものである。 ざらに半導体基板（１）の表面側において、前記ソース
（２１に結合させた高濃度ドーピング領域ｆ５＋と、前
記ドレイン（３］に結合させた高濃度ドーピング領域（
６）とを拡散接合により形成する。 そして、半導体構造を電気的に安定させるためにチャ〜
ネル・リミッタ圓を拡散接合により形成する。 その後に、半導体基板［１１の表面に、ｓｈｏ、による
安定化の層を形成した後に化学的に感受性を持つ薄層（
７）を被着せしめるが、この薄層（７）ニ例えばＰＨ感
受性ガラスなどからなる薄膜が適当なものである。 このようにして半導体基板ｆｉ＋の表面の加工が終了す
ると、次にＳｉ 異方性エツチング加工によって裏面側
から半導体基板（１）に孔ｆ８１．＋８］を穿設する。 この孔＋８１．１８１に、裏面から前記高濃度ドーピン
グ領域＋５１．＋６１に達するまで穿孔させるものであ
り、穿孔が終了すると、蒸着の加工法等によって導電膜
例えばアルミニウムなどの金属膜（９」を孔（８］の内
面
Ａ −Ａ’断面図であり、第２図に化学的に感受性を持
つ薄層及び絶縁保護層を除いた状態の平面図である。 方形状をなすシリコン基板からなる厚ざ数１００ミクロ
ンの半導体基板（１）の表面（土面］側には、ソース（
２）トドレイン（３）とが向い合って、また、その間に
亘って薄い扁平なチャネル＋４１を形成し得る配置をと
って設けられるが、これらソース（２）、ドレイン（３
）及びチャネル（４）に半導体技術の普通の方法ニよっ
て製造されるものである。 ざらに半導体基板（１）の表面側において、前記ソース
（２１に結合させた高濃度ドーピング領域ｆ５＋と、前
記ドレイン（３］に結合させた高濃度ドーピング領域（
６）とを拡散接合により形成する。 そして、半導体構造を電気的に安定させるためにチャ〜
ネル・リミッタ圓を拡散接合により形成する。 その後に、半導体基板［１１の表面に、ｓｈｏ、による
安定化の層を形成した後に化学的に感受性を持つ薄層（
７）を被着せしめるが、この薄層（７）ニ例えばＰＨ感
受性ガラスなどからなる薄膜が適当なものである。 このようにして半導体基板ｆｉ＋の表面の加工が終了す
ると、次にＳｉ 異方性エツチング加工によって裏面側
から半導体基板（１）に孔ｆ８１．＋８］を穿設する。 この孔＋８１．１８１に、裏面から前記高濃度ドーピン
グ領域＋５１．＋６１に達するまで穿孔させるものであ
り、穿孔が終了すると、蒸着の加工法等によって導電膜
例えばアルミニウムなどの金属膜（９」を孔（８］の内
面
【底面及び側周面】と、開口周縁とに密着形成せしめ
る〇 そして、この導電Ｍｔ９１において裏面にあられｆ″１
．）ている開口周縁の部分に、リード線などの導体（１
０）を熱圧看などにより接合せしめる。 かくして製造された半導体センサを絶縁ガラス０４が被
覆されてなる絶縁枠０２１に接着し一体化せしめて電界
効果型半導体センサが得られる。 上記半導体センサにイオン濃度、還元性気体濃度などの
化学的特性を測定するのに使用されることは特開昭５１
−１３９２１３９号公報などによって開示される通りで
ある。 （発明の効果］ 本発明にソース（２）電極、ドレイン［３］’ＩＥ極を
半導体基板＋１１の裏面側に取り出すための導体路を、
半導体基板＋１１の表面寄りに薄層をなし設けた高濃度
ドーピング領域１５１． ［６１と、裏面側から前記両
ドーピング領域＋５Ｌ ［６＋に大々達するようにエツ
チングによって設けた孔＋８１． ＋８］の周面に密着
せしめた導電膜（９〕とから形成したから、高濃度ドー
ピング領域１５１．１６１［比較的浅い層でよいので一
般的な熱拡散方法によって形成し得るので、容易に加工
し得る。 また、孔ｆ８＋、＋８１の穿設についてもエツチングに
より行うことができるので、こ九もまた半導体素子製造
技術における普通の加工法であって簡単であり、従って
低コストのセンサを量産的に能車よく製造し得る。 本発明に特に、一般的な熱拡散方法により製造可能であ
るので、アルミニウムの熱移動によった従来のものがＰ
チャンネルのものしか製造し得なかったのに対して、Ｐ
チャンネル、ｎチャンネルいずｎの半導体センサも製造
可能であって、この種電界効果型半導体センサの利用範
囲の拡大がはかれるすぐれた効果を奏する。
る〇 そして、この導電Ｍｔ９１において裏面にあられｆ″１
．）ている開口周縁の部分に、リード線などの導体（１
０）を熱圧看などにより接合せしめる。 かくして製造された半導体センサを絶縁ガラス０４が被
覆されてなる絶縁枠０２１に接着し一体化せしめて電界
効果型半導体センサが得られる。 上記半導体センサにイオン濃度、還元性気体濃度などの
化学的特性を測定するのに使用されることは特開昭５１
−１３９２１３９号公報などによって開示される通りで
ある。 （発明の効果］ 本発明にソース（２）電極、ドレイン［３］’ＩＥ極を
半導体基板＋１１の裏面側に取り出すための導体路を、
半導体基板＋１１の表面寄りに薄層をなし設けた高濃度
ドーピング領域１５１． ［６１と、裏面側から前記両
ドーピング領域＋５Ｌ ［６＋に大々達するようにエツ
チングによって設けた孔＋８１． ＋８］の周面に密着
せしめた導電膜（９〕とから形成したから、高濃度ドー
ピング領域１５１．１６１［比較的浅い層でよいので一
般的な熱拡散方法によって形成し得るので、容易に加工
し得る。 また、孔ｆ８＋、＋８１の穿設についてもエツチングに
より行うことができるので、こ九もまた半導体素子製造
技術における普通の加工法であって簡単であり、従って
低コストのセンサを量産的に能車よく製造し得る。 本発明に特に、一般的な熱拡散方法により製造可能であ
るので、アルミニウムの熱移動によった従来のものがＰ
チャンネルのものしか製造し得なかったのに対して、Ｐ
チャンネル、ｎチャンネルいずｎの半導体センサも製造
可能であって、この種電界効果型半導体センサの利用範
囲の拡大がはかれるすぐれた効果を奏する。
第１図及び第２図は本発明の１実施例に係る縦断面図及
び一部省略示平面図である。 ｉｌ＋・・・半導体基板、（２１・・・ソース。 （３］・・・ドレイン、 （４）・・・チャネル。 ＋５１ ＋６し・高濃度ドーピング領域、（７）・・・
薄層。 （８）・・・孔、（９ｊ・・・導電膜、［＋０１・・・
導体。
び一部省略示平面図である。 ｉｌ＋・・・半導体基板、（２１・・・ソース。 （３］・・・ドレイン、 （４）・・・チャネル。 ＋５１ ＋６し・高濃度ドーピング領域、（７）・・・
薄層。 （８）・・・孔、（９ｊ・・・導電膜、［＋０１・・・
導体。
Claims (1)
- １、化学的に感受性を持つ薄層（７１が表面に形成され
たシリコン板等の半導体基板（１１の内層に、前記表面
から離れて一定の深ざまで拡がらせ、かつ、周りの層と
に仕切らせたチャネル（４）を形成するように対称に配
置したソース（２）及びドレイン（３）、導体路として
前記ソース［２１及び前記ドレイン［３１に対し大々結
合させて配置した２つの高濃度ドーピング領域１５１．
１６１を有する電界効果型半導体センサにおいて、前記
２つの高濃度ドーピング領域［１ｉ１．［６１は半導体
基［（１１の表面寄りに薄層をなして設けられる一万、
半導体基板（１１ｆ）裏面力１ら前記各高濃度ドーピン
グ領域（５）、（６）に大々達する孔＋８４ 、 ＋８
＋がエツチングにより設けられ、ざらに前記孔＋８１．
１８）の内面及び開口周縁に導電膜＋９７が密着されて
いて、前記導電膜（９）が高濃度ドーピング１５１１＋
６１と半導体基板ロンの裏面側に配！された導体ｌｌ０
１．００１とを接続するための導体路を形成しているこ
とを特徴とする電界効果型半導体センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087215A JPS60230048A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 電界効果型半導体センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087215A JPS60230048A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 電界効果型半導体センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60230048A true JPS60230048A (ja) | 1985-11-15 |
Family
ID=13908696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59087215A Pending JPS60230048A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 電界効果型半導体センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60230048A (ja) |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP59087215A patent/JPS60230048A/ja active Pending
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