JPS6083379A - 半導体複合センサ - Google Patents
半導体複合センサInfo
- Publication number
- JPS6083379A JPS6083379A JP58191500A JP19150083A JPS6083379A JP S6083379 A JPS6083379 A JP S6083379A JP 58191500 A JP58191500 A JP 58191500A JP 19150083 A JP19150083 A JP 19150083A JP S6083379 A JPS6083379 A JP S6083379A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- ion
- senser
- region
- sensor
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (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
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体複合センサに関し、特にイオンセンサと
圧力センサが同一半導体チップに形成された半導体複合
センサ：に関するものである。
圧力センサが同一半導体チップに形成された半導体複合
センサ：に関するものである。
溶液中のイオン濃度を測定する半導体イオンセンサの一
種に電界効果型イオンセンサ（ＩｏｎＳｅｎｓｉｔｖｅ
Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
；以下ｌ５ＦＥＴと略す）が知られている。該ｌ５ＦＥ
Ｔは従来のＭＯ８ＦＥＴ′においてゲート電極がイオン
感応膜におきかえられた構造を持つものであるが。
種に電界効果型イオンセンサ（ＩｏｎＳｅｎｓｉｔｖｅ
Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
；以下ｌ５ＦＥＴと略す）が知られている。該ｌ５ＦＥ
Ｔは従来のＭＯ８ＦＥＴ′においてゲート電極がイオン
感応膜におきかえられた構造を持つものであるが。
溶液中で使用されるためｌ５ＦＥＴの半導体基板は溶液
から絶縁されなければならない。
から絶縁されなければならない。
従来、該ｌ５ＦＥＴはバルク状シリコンウェーハを用い
て製作されてきたが、該バルク状シリコンウェーハをト
ランジスタ工程の完了後チップ状に切断してセンサを形
成する際、シリコン基板が露出するため、該シリコン基
板を溶液から絶縁するためには、さらにエポキシ樹脂や
シリコン樹脂を該シリコン基板が露出した部分に塗布す
ることが必要で製造工程が複雑になるという欠点があっ
た。
て製作されてきたが、該バルク状シリコンウェーハをト
ランジスタ工程の完了後チップ状に切断してセンサを形
成する際、シリコン基板が露出するため、該シリコン基
板を溶液から絶縁するためには、さらにエポキシ樹脂や
シリコン樹脂を該シリコン基板が露出した部分に塗布す
ることが必要で製造工程が複雑になるという欠点があっ
た。
近年、この欠点を取り除くためサファイア基板上に設け
られた島状シリコン層を用いて形成され７’Ｃｌ５ＦＥ
’ｌ’が報告されている。該シリコンオンサファイア基
板を用いて形成されたｆｉＳＦＥＴはサファイアが良好
な絶縁体であるため、基板領域の絶縁が容易に達成され
るという利点があった。
られた島状シリコン層を用いて形成され７’Ｃｌ５ＦＥ
’ｌ’が報告されている。該シリコンオンサファイア基
板を用いて形成されたｆｉＳＦＥＴはサファイアが良好
な絶縁体であるため、基板領域の絶縁が容易に達成され
るという利点があった。
一方、Ｉ８Ｆ］ｆｌＴＶ！、ｌｃ技術により製作され微
小化が可能なため医療用として血液のＰＨ測定用に血管
内に留置できるものが使用され始めている。
小化が可能なため医療用として血液のＰＨ測定用に血管
内に留置できるものが使用され始めている。
医療における診断、検査のためには血液のＰＨの他、イ
オン濃度、血圧を同時に測定することが強く望まれてお
シ、圧力センサとイオンセンサを一体化した微小な複合
センサをつくることが必要となっている。
オン濃度、血圧を同時に測定することが強く望まれてお
シ、圧力センサとイオンセンサを一体化した微小な複合
センサをつくることが必要となっている。
従来、圧力測定用半導体素子として、シリコンウェーハ
の局部的に薄くしてダイアフラムを形成し、該ダイアフ
ラムにピエゾ抵抗領域が設けられた半導体圧力センサが
知られている。しかし、従来のバルク状シリコンウェー
ッ・を用いてピエゾ抵抗型の圧力センサを形成し、さら
にイオンセンサを同一チップに一体化した場合、前述し
たようにシリコン基板の溶液からの絶縁が面倒であると
いう問題が生じた。一方、サファイア基板上の島状シリ
コン層を用いるとイオンセンナの絶縁は容易であるがサ
ファイアが機械的に強く、耐エツチング性をもつためサ
ファイアを加工してダイアフラムを形成することは困難
であった。
の局部的に薄くしてダイアフラムを形成し、該ダイアフ
ラムにピエゾ抵抗領域が設けられた半導体圧力センサが
知られている。しかし、従来のバルク状シリコンウェー
ッ・を用いてピエゾ抵抗型の圧力センサを形成し、さら
にイオンセンサを同一チップに一体化した場合、前述し
たようにシリコン基板の溶液からの絶縁が面倒であると
いう問題が生じた。一方、サファイア基板上の島状シリ
コン層を用いるとイオンセンナの絶縁は容易であるがサ
ファイアが機械的に強く、耐エツチング性をもつためサ
ファイアを加工してダイアフラムを形成することは困難
であった。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し容易に
溶液からの電気的絶縁が達成でき、かつダイアフラムの
形成も容易な、イオンセンサと圧力センサを一体化した
新規な半導体複合センサを提供することにある。
溶液からの電気的絶縁が達成でき、かつダイアフラムの
形成も容易な、イオンセンサと圧力センサを一体化した
新規な半導体複合センサを提供することにある。
本発明によれば、シリコン基板上に絶縁体薄膜をはさん
で形成された複数の島状シリコン層の少なくとも一つに
電界効果型イオンセンサ（ｌ８ＦＥＴ）が設けられ、か
つ他の一つの島状シリコン層下のシリコン基板が局所的
に取シ除かれ該島状シリコ７層と上記絶縁体薄膜により
ダイアクラムが瘤成され、該ダイアフラムを形成する島
状シリコン層の一部にピエゾ抵抗素子がつくられてなる
圧力センサが設けられたことを特徴とする半導体複合セ
ンサが得られる。
で形成された複数の島状シリコン層の少なくとも一つに
電界効果型イオンセンサ（ｌ８ＦＥＴ）が設けられ、か
つ他の一つの島状シリコン層下のシリコン基板が局所的
に取シ除かれ該島状シリコ７層と上記絶縁体薄膜により
ダイアクラムが瘤成され、該ダイアフラムを形成する島
状シリコン層の一部にピエゾ抵抗素子がつくられてなる
圧力センサが設けられたことを特徴とする半導体複合セ
ンサが得られる。
以下本発明について実施例を示す図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す平面図で、シリコ
ン基板上に絶縁体薄膜をはさんで設けられた島状シリコ
ン層を用いて形成され、かつ該シリコン基板の一部が圧
力センサ用ダイアフラム形成のため局所的に欅シ除かれ
た構造を持つ。
る。第１図は本発明の一実施例を示す平面図で、シリコ
ン基板上に絶縁体薄膜をはさんで設けられた島状シリコ
ン層を用いて形成され、かつ該シリコン基板の一部が圧
力センサ用ダイアフラム形成のため局所的に欅シ除かれ
た構造を持つ。
各々のセンサは細長い島状シリコンにより形成される延
長部によって電極と結ばれている。第２図は、８１図の
一点鎖線ａ−ａ“における断面図で。
長部によって電極と結ばれている。第２図は、８１図の
一点鎖線ａ−ａ“における断面図で。
同図においてＪはシリコン基板、２は絶縁体薄膜上。
３は第１導電型高不純物濃度シリコン領域で、イオンセ
ンナにおいてはソース及びドレイン領域を形成する。４
け第２４電型低不純物濃度シリコン・領域で、イオンセ
ンサにおいてはチー）・ネル領域を形成している。・５
は二酸化シリコン膜、６は窒化シリコン基板膜はイオン
感応膜・τある。８は第１導電型シリコン領域で圧力セ
ンサのビニ／抵抗領域を形成する。シリコン基板１．ケ
通常の隼枳回路用に用いられる・もので１本実施例では
、約３５０μｍの厚さのシリコンウェハを使用した。絶
１譲体薄膜２は二酸化シリコンあるいはマグネシアスピ
ネルで、マグネシアスピネルを使用すればシリコン基板
１上にマグネシアスピネル及び厚さ０．４μｍ〜２０μ
ｍの単結晶シリコン層がエピタキシャル成長法によυ容
易に形成できた。絶縁体薄膜上のシリコン層は異方性エ
ツチング液、たとえばヒドラジンによシ島状に形成され
る。二酸化シリコン膜５は上記島状シリコン層の熱酸化
によシ形成され、６の窒化シリコン膜は化学気相蒸着法
により形成された。７のイオン感応膜はＰＨセンサ用に
は五酸化タンタル膜を用いたが、測定対象となるイオン
の種類によシイオン感応膜材料を変える必要がちシ、た
とえばナトリウムイオンに対しては膜を使用した。イオ
ンに対し選択性をもつ異なったイオン感応膜を複数のｌ
８ＦＥＴにそれぞれ設けることにより、多種類のイオン
を同時に検出することも可能である。また１本実施例で
は圧力センサのダイアフラム内に設けた抵抗は１つであ
るが。
ンナにおいてはソース及びドレイン領域を形成する。４
け第２４電型低不純物濃度シリコン・領域で、イオンセ
ンサにおいてはチー）・ネル領域を形成している。・５
は二酸化シリコン膜、６は窒化シリコン基板膜はイオン
感応膜・τある。８は第１導電型シリコン領域で圧力セ
ンサのビニ／抵抗領域を形成する。シリコン基板１．ケ
通常の隼枳回路用に用いられる・もので１本実施例では
、約３５０μｍの厚さのシリコンウェハを使用した。絶
１譲体薄膜２は二酸化シリコンあるいはマグネシアスピ
ネルで、マグネシアスピネルを使用すればシリコン基板
１上にマグネシアスピネル及び厚さ０．４μｍ〜２０μ
ｍの単結晶シリコン層がエピタキシャル成長法によυ容
易に形成できた。絶縁体薄膜上のシリコン層は異方性エ
ツチング液、たとえばヒドラジンによシ島状に形成され
る。二酸化シリコン膜５は上記島状シリコン層の熱酸化
によシ形成され、６の窒化シリコン膜は化学気相蒸着法
により形成された。７のイオン感応膜はＰＨセンサ用に
は五酸化タンタル膜を用いたが、測定対象となるイオン
の種類によシイオン感応膜材料を変える必要がちシ、た
とえばナトリウムイオンに対しては膜を使用した。イオ
ンに対し選択性をもつ異なったイオン感応膜を複数のｌ
８ＦＥＴにそれぞれ設けることにより、多種類のイオン
を同時に検出することも可能である。また１本実施例で
は圧力センサのダイアフラム内に設けた抵抗は１つであ
るが。
たとえば４個の抵抗をダイアフラム内に設けてブリッジ
を組み信号を取シ出すことが可能であることは明らかで
ある。
を組み信号を取シ出すことが可能であることは明らかで
ある。
本発明による半導体複合センサは−１８ＦＥＴがシリコ
ン基板上に絶縁体薄膜をはさんで形成された島状シリコ
ン層に設けられているため、該島状シリコン層の熱酸化
と窒化シリコン膜の蒸着によシ、溶液から絶縁され、か
つ圧力センサ用ダイアフラムもシリコン基板がＫＯＨ溶
液、 ヒドラジンなどの異方性エツチング液によシ容易
にエッチされるため簡単に形成できた。また、該シリコ
ン基板上の絶縁体薄膜として２００λ以上の厚さの二酸
化シリコン膜あるいはマグネシアスピネル膜を使用して
いるため、エツチングの選択性によシ該絶縁膜で基板シ
リコンのエツチングが自動的に停止されるという利点も
持っている。
ン基板上に絶縁体薄膜をはさんで形成された島状シリコ
ン層に設けられているため、該島状シリコン層の熱酸化
と窒化シリコン膜の蒸着によシ、溶液から絶縁され、か
つ圧力センサ用ダイアフラムもシリコン基板がＫＯＨ溶
液、 ヒドラジンなどの異方性エツチング液によシ容易
にエッチされるため簡単に形成できた。また、該シリコ
ン基板上の絶縁体薄膜として２００λ以上の厚さの二酸
化シリコン膜あるいはマグネシアスピネル膜を使用して
いるため、エツチングの選択性によシ該絶縁膜で基板シ
リコンのエツチングが自動的に停止されるという利点も
持っている。
本発明による半導体複合センサは、上記のように微少な
複合センサを実現するのに適しておシ、第３図及び第４
図に本発明による半導体複合センサの応用例を示す。第
３図及び第４図は共に断面構造を示し、９はシリコン樹
脂、１０は直径が約０．５ＩＩ冨のプラスチック製カテ
ーテルである。１１はパイレックスガラスで、圧力セン
サのダイアフラムの下の空間を密閉するのに使用される
。両図から分るように本発明によシ血管内で使用できる
微小な半導体複合センサが実現できた。
複合センサを実現するのに適しておシ、第３図及び第４
図に本発明による半導体複合センサの応用例を示す。第
３図及び第４図は共に断面構造を示し、９はシリコン樹
脂、１０は直径が約０．５ＩＩ冨のプラスチック製カテ
ーテルである。１１はパイレックスガラスで、圧力セン
サのダイアフラムの下の空間を密閉するのに使用される
。両図から分るように本発明によシ血管内で使用できる
微小な半導体複合センサが実現できた。
第１図は本発明による一実施例の平面図、第２図は第１
図の一点鎖線ａ −ａ ’における断面構造で、１はシ
リコン基板、２は絶縁体薄膜、３は第１導電型高不純物
濃度シリコン領域、４は第２導電型低不純物濃度シリコ
ン領域、５は二酸化シリコン膜、６は窒化シリコン膜、
７はイオン感応膜、８は第１導電型シリコン領域である
。 第３図及び第４図は本発明による半導体複合センサを用
いて組立て、られるセンサの応用例を示す断面図で、両
図において９はシリコーン１．１脂。
図の一点鎖線ａ −ａ ’における断面構造で、１はシ
リコン基板、２は絶縁体薄膜、３は第１導電型高不純物
濃度シリコン領域、４は第２導電型低不純物濃度シリコ
ン領域、５は二酸化シリコン膜、６は窒化シリコン膜、
７はイオン感応膜、８は第１導電型シリコン領域である
。 第３図及び第４図は本発明による半導体複合センサを用
いて組立て、られるセンサの応用例を示す断面図で、両
図において９はシリコーン１．１脂。
Claims (1)
- シリコン基板上に絶縁体薄膜をはさんで形成された複数
の島状シリコン層の少なくとも一つに電界効果型イオン
センサ（Ｉｏｎ ５ｅｎｓｉｔｉｖｅ ＦｉｅｌｄＥｆ
ｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ）が設けられ、かつ
他の一つの島状シリコン層下のシリコン基板が局所的に
取り除かれ該島状シリコン層と上記絶縁体薄膜によりダ
イアフラムが形成され、該ダイアフラムを形成する島状
シリコン層の一部にピエゾ抵抗素子がつくられてなる圧
力センサが設けられたことを特徴とする半導体複合セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191500A JPS6083379A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 半導体複合センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191500A JPS6083379A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 半導体複合センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6083379A true JPS6083379A (ja) | 1985-05-11 |
| JPH0584070B2 JPH0584070B2 (ja) | 1993-11-30 |
Family
ID=16275681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58191500A Granted JPS6083379A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 半導体複合センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6083379A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63215929A (ja) * | 1987-03-04 | 1988-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体式圧力検知装置 |
| US5320977A (en) * | 1990-02-06 | 1994-06-14 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for selecting the resistivity of epitaxial layers in III-V devices |
| US6278167B1 (en) * | 1998-08-14 | 2001-08-21 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor sensor with a base element and at least one deformation element |
-
1983
- 1983-10-13 JP JP58191500A patent/JPS6083379A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63215929A (ja) * | 1987-03-04 | 1988-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体式圧力検知装置 |
| US5320977A (en) * | 1990-02-06 | 1994-06-14 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for selecting the resistivity of epitaxial layers in III-V devices |
| US6278167B1 (en) * | 1998-08-14 | 2001-08-21 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor sensor with a base element and at least one deformation element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0584070B2 (ja) | 1993-11-30 |
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