(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ（１０）であって、
側壁（１３５）を有するドープされた導電性基板（１３０）と、
前記ドープされた導電性基板（１３０）の第１表面（１３１）を覆う誘電体層（１２０）であって、第１の厚さ（ｔ１）を有するゲート誘電体（１２１）と第２の厚さ（ｔ２）を有する前記誘電体層（１２０）の別の部分（１２２）とを含み、前記ゲート誘電体（１２１）と前記誘電体層（１２０）の別の部分（１２２）は連続的に形成されて第２表面（２２２）を共有する、誘電体層（１２０）と、
前記ゲート誘電体（１２１）の第１表面（２２３）を覆い、ゲート（１１０）として機能する検知層（１１０）であって、前記第１表面（２２３）は前記第２表面（２２２）と対向する、検知層（１１０）と、
非導電性担体（１４０）であって、前記ドープされた導電性基板（１３０）の第２表面（１３２）が前記非導電性担体（１４０）の一部（１４４）を覆う、非導電性担体（１４０）と、
前記ドープされた導電性基板（１３０）の少なくとも前記側壁（１３５）を連続的かつ均等に被覆する、絶縁体の原子層によって形成された絶縁層（１００）であって、前記検知層（１１０）の第１表面（１１１）が前記絶縁層（１００）によって被覆されない、絶縁層（１００）と、
第１電極（１４５）と、
第２電極（１４６）と、
前記ドープされた導電性基板（１３０）内に形成された第１ビア（１７０）であって、ソース拡散領域（１５０）を前記第１電極（１４５）に電気的に接続する、第１ビア（１７０）と、
前記ドープされた導電性基板（１３０）内に形成された第２ビア（１７５）であって、ドレイン拡散領域（１６０）を前記第２電極（１４６）に電気的に接続する、第２ビア（１７５）と、
を含み、前記検知層（１１０）は、ゲートとして機能するように構成され、前記ドープされた導電性基板（１３０）は、チャネルとして機能するように構成される、センサ（１０）。
【請求項２】
請求項１記載のセンサ（１０）であって、絶縁体の原子層によって形成された前記絶縁層（１００）が、１０００オングストローム未満の厚さを有する原子層である、センサ（１０）。
【請求項３】
迷走電流の影響を受けないセンサ（１０）を形成する方法であって、
側壁（１３５）を有するドープされた導電性基板（１３０）の第１表面（１３１）を誘電体層（１２０）で被覆するステップであって、前記誘電体層（１２０）は、第１の厚さ（ｔ１）を有するゲート誘電体（１２１）と第２の厚さ（ｔ２）を有する前記誘電体層（１２０）の別の部分（１２２）とを含み、前記ゲート誘電体（１２１）と前記誘電体層（１２０）の別の部分（１２２）は連続的に形成されて第２表面（２２２）を共有する、ステップと、
前記誘電体層（１２０）の一部（１２１）を検知層（１１０）で被覆するステップと、
第１電極（１４５）を形成するステップと、
第２電極（１４６）を形成するステップと、
前記ドープされた導電性基板（１３０）内に、ソース拡散領域（１５０）を前記第１電極（１４５）に電気的に接続する第１ビア（１７０）を形成するステップと、
前記ドープされた導電性基板（１３０）内に、ドレイン拡散領域（１６０）を前記第２電極（１４６）に電気的に接続する第２ビア（１７５）を形成するステップと、
非導電性担体（１４０）上に前記ドープされた導電性基板（１３０）を位置させるステップと、
前記ドープされた導電性基板（１３０）を分割するステップであって、側壁（１３５）が露出される、ステップと、
少なくとも前記側壁上に原子層堆積によって絶縁層（１００）を連続的かつ均等に形成するステップであって、前記検知層（１１０）の第１表面（１１１）が前記絶縁層（１００）によって被覆されない、ステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  センサおよび集積回路が導電性流体に浸漬されると、望ましくない電流が流れ、デバイスの動作を混乱させる可能性がある。例えば、ｐＨセンサおよび回路が導電性流体（海水）に浸漬される。このセンサのデバイスの側壁が露出され、ダイの分離工程（例えば、切断）のために表面保護が破られる(un-passivated)。次いで、電流が露出された側壁からセンサの回路に流入する可能性がある。
【０００２】
[0002]  現在入手可能なｐＨセンサは、Ｏリングまたはエポキシを使用して、導電性流体を側壁から密閉する。しかしながら、１キロメートルよりも遙かに大きな深度の海洋における使用のためのｐＨセンサには欠点がある。具体的には、深海の高圧がＯリングまたはエポキシを破損する。この種の破損は、繰り返す圧力サイクルによって悪化する。Ｏリングまたはエポキシの破壊は、デバイスの表面保護が破られ露出した側壁からの導電性流体の漏れおよび電流の流入を許してしまう。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]  本明細書では、迷走電流の影響を受けないセンサ、および迷走電流の影響を受けないセンサの製造方法について説明する。これらは、以下の明細書を読解し研究することによって理解されよう。本願は、センサに関する。このセンサは、側壁を有する導電性基板と、導電性基板の第１表面を覆う誘電体層であって、第１の厚さを有するゲート誘電体と第２の厚さを有するフィールド誘電体とを含む、誘電体層と、ゲート誘電体の第１表面を覆う検知層と、非導電性担体であって、導電性基板の第２表面が非導電性担体の一部を覆う、非導電性担体と、導電性基板の少なくとも側壁を共形的に被覆する絶縁層であって、検知層の第１表面が絶縁層によって被覆されない、絶縁層とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
[0004]  実施形態の説明および以下の図に関して検討すれば、本願の実施形態を一層容易に理解することができ、その更なる利点および用法は一層容易に明らかになることができる。
【図１】図１は、本願による、迷走電流の影響を受けないセンサの実施形態を示す。
【図２】図２は、本願による、迷走電流の影響を受けないセンサの実施形態を示す。
【図３】図３は、本願による、迷走電流の影響を受けないセンサの実施形態を示す。
【図４】図４は、本願にしたがって、迷走電流の影響を受けないセンサを製造する方法の流れ図である。
【０００５】
[0007]  一般的な慣例にしたがって、種々の説明する特徴は、同じ拡縮率では描かれておらず、本発明に関連がある特徴を強調するように描かれている。参照符号は、図および本文を通して同様のエレメントを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[0008]  以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付図面を参照する。図面には、前述のセンサを実現することができることができる特定の例示的実施形態が一例として示されている。これらの実施形態について、当業者が本発明を実施することを可能にするために、十分に詳細に説明するが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよいこと、および論理的、機械的、および電気的変更が行われてもよいことは、理解されてしかるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捕らえてはならない。
【０００７】
[0009]  本明細書において説明するセンサの実施形態は、迷走電流から保護され、高圧下または繰り返し圧力サイクル（例えば、高圧から低圧へそして高圧へ等）下でも故障しない。
【０００８】
[0010]  図１〜図３は、本願による、迷走電流の影響を受けないセンサの実施形態を示す。図１は、センサ１０の層の構造の断面図を示す。センサ１０は、センサ・チップ９０と、非導電性担体１４０とを含む。センサ・チップ９０は、導電性基板１３０と、誘電体層１２０と、検知層１１０と、絶縁層１００とを含む。非導電性担体１４０は、チップ担体１４０である。センサ１０から測定値を得るために使用される回路は、図１には示されていない。
【０００９】
[0011]  非導電性担体１４０は、第１表面１４１と、対向する第２表面１４３とを有する。導電性基板１３０は、第１表面１３１と、対向する第２表面１３２と、側壁１３５とを有する。ここでは、側壁１３５のことを「側壁面１３５」とも呼ぶ。導電性基板１３０は、非導電性担体１４０の表面１４１の一部１４４を覆う。導電性基板１３０の第２表面１３２は、非導電性担体１４０の第１表面１４１の一部１４４と接触する。誘電体層１２０は、導電性基板１３０を覆う。誘電体層１２０の第２表面２２２は、導電性基板１３０の第１表面１３１と接触する。
【００１０】
[0012]  誘電体層１２０は、第１の厚さｔ１を有するゲート誘電体１２１と、第２の厚さｔ２を有するフィールド誘電体１２２とを含む。フィールド誘電体１２２は、第１表面２２１と、対向する第２表面２２２とを有する。ゲート誘電体１２１は、第１表面２２３と、対向する第２表面２２２とを有する。図１に示すように、ゲート誘電体１２１およびフィールド誘電体１２２は、誘電体層１２０内に連続的に形成され、これらは第２表面２２２を共有する。第２の厚さｔ２が第１の厚さｔ１よりも大きいので、ゲート誘電体１２１はフィールド誘電体１２２によって包囲される。
【００１１】
[0013]  検知層１１０は、第１表面１１１と、対向する第２表面１１２とを有する。検知層１１０は、ゲート誘電体１２１の第１表面２２３を覆う。検知層１１０の第２表面１１２は、ゲート誘電体１２１の第１表面２２３と接触する。
【００１２】
[0014]  絶縁層１００は、導電性基板１３０の少なくとも側壁１３５に沿うように被覆する。検知層１１０の第１表面１１１は、絶縁層１００によって被覆されない。図１に示すように、絶縁層１００は、１）導電性基板１３０の側壁１３５、２）フィールド誘電体１２２の第１表面２２１、および３）非導電性担体１４０の露出表面１４２に沿うように被覆する。非導電性担体１４０の露出表面１４２は、センサ・チップ９０の導電性基板１３０によって覆われない非導電性担体１４０の表面１４１の部分として定められる。
【００１３】
[0015]  この実施形態の一実施態様では、共形被覆(conformal coating)は、蒸気に基づく化学反応によって形成される。この化学反応は繰り返し循環され、堆積サイクル毎に１つの原子層を堆積する。このように堆積された絶縁層１００は、全ての露出層上、垂直面上でさえも連続的にそして均等に材料を堆積する高品質の誘電体である。絶縁層１００は、ここでは、「原子層堆積層１００」、「ＡＤＬ層１００」、および「ＡＤＬ１００」とも呼ばれる。
【００１４】
[0016]  この実施形態の一実施態様では、絶縁層１００は、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して堆積される。この実施形態の他の実施態様では、絶縁層１００は、化学蒸着（ＣＶＤ）の一種を使用して堆積される。この実施形態の更に他の実施態様では、絶縁層１００は、約１０００オングストローム以下である。
【００１５】
[0017]  検知層１１０の第１表面１１１は、検知される環境に露出される表面である。図１に示すように、検知層１１０の第１表面１１１は、導電性流体５０に露出される表面である。
【００１６】
[0018]  この実施形態の一実施態様では、センサ１０は、流体（例えば、導電性流体５０）のｐＨを測定するために使用されるｐＨセンサ１０である。誘電体層１２０および検知層１１０は、導電性流体５０に露出されると、ｐＨを検知するように動作可能である。ｐＨセンサが高圧状況（例えば、深海において）、または反復圧力循環状況において使用されると、ｐＨセンサには非導電性担体の屈曲が生ずることが知られている。
【００１７】
[0019]  導電性流体から側壁を絶縁するためにＯ−リングを使用する先行技術のｐＨセンサでは、高圧および／または反復圧力循環の下における非導電性担体の屈曲は、Ｏ−リングが抜け落ちて、側壁が露出される原因となる。同様に、導電性流体から側壁を絶縁するためにエポキシを使用する先行技術のｐＨセンサでは、高圧および／または反復圧力循環の下における非導電性担体の屈曲は、エポキシが側面から剥離し、側壁が被検知流体に露出される原因となる。両方の場合、望まれる電流が側壁から検知表面に流れ、先行技術のｐＨセンサは誤った測定を行う。
【００１８】
[0020]  センサ１０のＡＬＤ層１００は、高い集積度、および側壁１３５に対する優れた接着力を有するので、ＡＬＤ層１００は、ひび割れや側壁１３４からのずれを起こすことなく、高圧や反復圧力循環に耐えることができる。非導電性担体１４０が圧力下で屈曲しても、センサ１０のＡＬＤ層１００の薄い原子層は、側壁１３５に接着されたまま残る。つまり、望ましくない迷走電流は発生されず、導電性流体５０を介して側壁１３５と検知層の第１表面１１１との間に流れず、センサ１０は導電性流体５０のｐＨを精度高く測定する。
【００１９】
[0021]  この実施形態の一実施態様では、絶縁層１００は、導電性基板１３０の側壁１３５に沿うように被覆するが、フィールド誘電体１２２の第１表面２２１全体を被覆するのではない。この実施形態の他の実施態様では、導電性基板１３０はシリコン基板である。この実施形態の他の実施態様では、導電性基板１３０は、ｐ−ドープ・シリコン基板である。この実施形態の更に他の実施態様では、非導電性担体１４０は、当業者には周知であるプラスチック材料で形成される。
【００２０】
[0022]  図２は、センサ１１および回路コンポーネント１９５の層構造を示す。センサ１１は、非導電性担体１４０およびセンサ・チップ９１を含むことから、センサ１０と同様である。センサ・チップ９１は、導電性基板１３０と、ゲート誘電体１２１およびフィールド誘電体１２２を含む誘電体層１２０と、検知層１１０と、絶縁層１００（ＡＬＤ１００）とを含む。また、センサ１１は、非導電性担体１４０内に差し込まれた第１電極１４５と、非導電性担体１４０内に差し込まれた第２電極１４６と、導電性基板１３０内の第１ビア１７０と、導電性基板１３０内の第２ビア１７５と、絶縁層１８０とを含む。第１ビア１７０および第２ビア１７５は、導電性である。
【００２１】
[0023]  絶縁層１８０を貫通して延びる第１導電体１８１が、絶縁層１８０内に形成されている。この実施形態の一実施態様では、第１導電体１８１は、絶縁層１８０内に貫通孔をエッチングし、この貫通孔を金属または金属合金で満たすことによって形成される。絶縁層１８０を貫通して延びる第２導電体１８２が、絶縁層１８０内に形成されている。この実施形態の一実施態様では、第２導電体１８２は、絶縁層１８０内に第２貫通孔をエッチングし、第２貫通孔を金属または金属合金で満たすことによって形成される。第１および第２導電体１８１および１８２を、ここでは、それぞれ第１および第２導電性パッド１８１および１８２とも呼ぶ。
【００２２】
[0024]  第１ビア１７０は、絶縁層１８０の第１導電性パッド１８１を介して、全体的に１５０で表されるソース拡散領域を第１電極１４５に電気的に接続する。第２ビア１７５は、絶縁層１８０における第２導電性パッド１８２を介して、全体的に１６０で表されるドレイン拡散領域を、第２電極に電気的に接続する。回路コンポーネント１９５は、図２に示すように第１電極１４５および第２電極１４６に電気的に接続されると、検知層１１０の環境、例えば、導電性流体５０に基づいて、センサ１１内部で発生する電流を検知するように動作可能である。回路コンポーネント１９５は、図２では、導電性流体５０に対して外部にあるように示されている。しかしながら、実施形態では、回路コンポーネント１９５はセンサ１１と共にパッケージ化され、パッケージが導電性流体５０内にある。この実施形態の一実施態様では、絶縁層１８０はない。
【００２３】
[0025]  この実施形態の一実施態様では、絶縁層１８０は酸化シリコンで形成される。この場合、絶縁層１８０は二酸化シリコン層１８０となる。この実施形態の他の実施態様では、導電性基板１３０は、所望のチャネルを形成するためにしかるべきｐ−ｎ接合層を有するシリコン基板となる。この実施形態の更に他の実施態様では、第１ビア１７０は、導電性基板１３０内に第１キャビティ１７１をエッチングし、この第１キャビティ１７１の内面に導電体１７２を被覆することによって形成される。この実施形態の一実施態様では、導電体１７２は金属または金属合金（例えば、金）である。導電体１７２は、絶縁層１８０内において第１導電性パッド１８１と電気的に接触する。この実施形態の更に他の実施態様では、第２ビア１７５は、導電性基板１３０内に第２キャビティ１７６をエッチングし、第２キャビティ１７６の内面を導電体１７７で被覆することによって形成される。この実施形態の一実施態様では、導電体１７７は、金属または金属合金（例えば、金）である。同天体１７７は、絶縁層１８０内において第２導電性パッド１８２と電気的に接触する。
【００２４】
[0026]  センサ１１は、ｐＨセンサ１１として動作可能である。導電性流体５０のｐＨは、当業者には周知のように、導電性流体５０内にある水素イオンの数の関数である。検知層１１０における材料（例えば、ゲート１１０）が導電性流体５０から水素原子（プロトン）を吸収する。水素イオンが検知層１１０と相互作用するとき、センサ１１におけるセンサ・チップ９１は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９１として動作可能であり、検知層１１０はゲート１１０として機能し、導電性基板１３０はチャネルとして機能する。導電性流体５０内において相互作用する水素イオンによってゲート１１０が充電されると、チャネル１３０からの電流が増加する。この電流は、ソース拡散領域１５０とドレイン拡散領域１６０との間で測定される。
【００２５】
[0027]  この文書を読解(reading and understanding)すれば当業者には理解できようが、図１のセンサ１０は、図２に示すように、第１電極１４５、第２電極１４６、導電性基板１３０内の第１ビア１７０、導電性基板１３０内の第２ビア１７５、および絶縁層１８０によって実現することができる。
【００２６】
[0028]  図３は、センサ１２の層構造を示す。センサ１２の層構造は、ＡＬＤ１００が、導電性基板１３０によって覆われていない非導電性担体１４０の露出表面１４２を被覆しないことが、図３のセンサ１１とは異なる。この実施形態では、センサ・チップ９０が非導電性担体１４０上に置かれる前に、導電性基板１３０、誘電体層１２０、および検知層１１０によって形成されるセンサ・チップ９０上に、ＡＬＤ１００が堆積される。図１に示すセンサ１０の実施形態では、センサ・チップ９０が非導電性キャリア１４０上に置かれ、次いでセンサ・チップ９０および非導電性キャリア１４０上にＡＬＤ１００が堆積される。
【００２７】
[0029]  この文書を読解すれば当業者には理解できようが、センサ１２は、図２を参照して以上で説明したように、第１電極１４５、第２電極１４６、導電性基板１３０内の第１ビア１７０、導電性基板１３０内の第２ビア１７５、および絶縁層１８０によって実現することができる。
【００２８】
[0030]  図４は、本願にしたがって、迷走電流の影響を受けないセンサを製造する方法４００の流れ図である。方法４００について、図１、図２、および図３のセンサ１０、１１、および１２をそれぞれ参照しながら説明する。しかしながら、方法４００は、本明細書において示し説明したセンサの改造および変形に適用できることは理解されてしかるべきである。
【００２９】
[0031]  ブロック４０２において、導電性基板１３０の第１表面１３１に誘電体層１２０を被覆する。誘電体層１２０は、当業者には周知である種々の堆積技法の内１つ以上を使用して、堆積することができる。この実施形態の一実施態様では、誘電体層１２０は第２の厚さｔ２で堆積され、フィールド誘電体１２２において第１の厚さｔ１のゲート誘電体１２１を形成するために、誘電体層１２０の一部をエッチングする。この場合、第１の厚さｔ１は第２の厚さｔ２よりも小さい。この実施形態の他の実施態様では、第１ビア１７０および第２ビア１７５を導電性基板１３０（図２）内に形成する。この実施形態の更に他の実施態様では、当業者には理解できるように、導電体１７２が導電性基板１３０から分離されていることを確認しつつ、第１キャビティ１７１をエッチングし、第１キャビティの内面に導電体１７２を被覆することによって、第１ビア１７０を形成する。この実施形態の更に他の実施態様では、当業者には理解できるように、導電性材料１７７が導電性基板１３０から分離されていることを確認しつつ、第２キャビティ１７６をエッチングし、第２キャビティ１７６の内面に導電体１７７を被覆することによって、第２ビア１７５を形成する。
【００３０】
[0032]  ブロック４０４において、誘電体層１２０の一部（例えば、ゲート誘電体１２１）に検知層１１０を被覆する。検知層１１０は、当業者には周知の種々の堆積技法の内１つ以上を使用して堆積することができる。この実施形態の一実施態様では、当業者には周知の金属酸化物で検知層１１０を形成する。検知層１１０は、第１の厚さｔ１のゲート誘電体１２１を形成するためにエッチングされた誘電体層１２０の部分上に堆積される。この実施形態の一実施態様では、ゲート誘電体１２１の第１の厚さｔ１は、検知層１１０の厚さと組み合わせて、フィールド誘電体１２２の第２の厚さｔ２未満となる。この場合、検知層１１０の第１表面１１１が、フィールド誘電体１２２の第１表面２２１よりも、導電性基板１３０の第１表面１３１に近くなる。
【００３１】
[0033]  ブロック４０６において、センサ・チップを形成するために導電性基板１３０を分割し、この分割によって導電性基板１３０の側壁を露出させる。この実施形態の一実施態様では、分割プロセスは、基板（ウェハ）を切断(sawing)して複数のセンサ・チップ９０にすることによって行われる。この実施形態の他の実施態様では、分割プロセスは、基板に切り目を入れ、基板を割いて、切れ目によって結晶面に沿って裂くことによって行われる。
【００３２】
[0034]  ブロック４０８において、ブロック４０６における分割によって露出された導電性基板１３０の少なくとも側壁１３５上に、これらに沿って絶縁層１００を形成する。検知層１１０の第１表面１１１は、絶縁層１００によって被覆されない。このように、ダイ分離によって側壁１３５を露出させた後、そしてセンサ・チップ９０または９１がヘッダ（例えば、非導電性担体１４０）に取り付けられた後、共形絶縁層１００がセンサ１０、１１、または１２全体を被覆し、検知層１１０の第１表面と側壁１３５との間において導電性流体５０を介したあらゆる導電路を排除する。
【００３３】
[0035]  絶縁層１００は、導電性基板１３０の露出された側壁表面上に誘電体を蓄積するために使用される蒸気系化学反応において、共形的に形成される。具体的には、原子層堆積（ＡＬＤ）および化学蒸着（ＣＶＤ）の他の形態では、全ての露出表面上に、垂直面であっても、高品質の誘電体を堆積することができる。ＡＬＤは高い一体性および優れた接着力を有するので、高圧および圧力循環に耐える。ＡＬＤの検知層１１０の第１表面１１１を透明にするためには、処理ステップが必要となる。
【００３４】
[0036]  多くの場合、検知層１１０の検知材料は脆弱であり、ＡＬＤ１００が検知層１１０の第１表面１１１から除去されるときに、損傷する可能性がある。この損傷は、検知層１１０の材料を保護するためにＡＬＤ１００を堆積する前に、検知層１１０上に犠牲層を堆積しパターニングすることによって、防止することができる。この犠牲層は、後に除去される。例えば、検知層１１０の第１表面は、導電性基板の側壁１３５上における共形絶縁層１００の堆積に先立って、検知層１１０の第１表面１１１上における保護用犠牲材料（例えば、アルミニウム）の堆積によって、絶縁層から保護される。次いで、検知層１１０の第１表面１１１を保護する保護材料（例えば、アルミニウム）、およびこの保護材料上に共形的に形成された絶縁層１００が、検知層１１０の第１表面１１１からリフトオフされ、検知層１１０の第１表面１１１が環境に露出されることになる。
【００３５】
[0037]  この実施形態の一実施態様では、センサ・チップ９０または９１の導電性基板１３０は、ステップ４０８に先だって、非導電性担体１４０上に位置付けられるので、非導電性担体１４０も共形的に絶縁層１００で被覆される。この実施形態は、図１のセンサ１０において示される。
【００３６】
[0038]  この実施形態の他の実施態様では、センサ・チップ９０または９１の導電性基板１３０は、ステップ４０８の後に、非導電性担体１４０上に位置付けられるので、非導電性担体１４０には共形的に絶縁層１００が被覆されない。この実施形態は、図３のセンサ１２において示される。
【００３７】
[0039]  この実施形態の更に他の実施態様では、第１電極１４５および第２電極１４６が、非導電性担体１４０内に、第１電極１４５および第２電極１４６を回路コンポーネント１９５（図２）に通信可能に結合するために必要とされるあらゆるトレース・ラインと共に形成される。この場合、絶縁層１８０は、非導電性担体１４０と導電性基板１３０の第２表面１３２との間に形成される。これによって、センサ・チップ９０または９１が非導電性担体１４０上に位置付けられるときに、第１ビア１７０と第１電極１４５との間および第２ビア１７５と第２電極１４６との間にある接触点を除いて、第１電極１４５および第２電極１４６が、導電性基板１３０から電気的に分離されることを確保する。一実施形態では、絶縁層１８０は、非導電性担体１４０と導電性基板１３０の第２表面１３２との間に形成された二酸化シリコン１８０の層である。この実施形態の他の実施態様では、絶縁層１８０は酸化物層である。
実施形態例
[0040]  例１は、センサを含み、このセンサは、側壁を有する導電性基板と、導電性基板の第１表面を覆う誘電体層であって、第１の厚さを有するゲート電極と第２の厚さを有するフィールド誘電体とを含む、誘電体層と、ゲート電極の第１表面を覆う検知層と、非導電性担体であって、導電性基板の第２表面が非導電性担体の一部を覆う、非導電性担体と、導電性基板の少なくとも側壁を共形的に被覆する絶縁層であって、検知層の第１表面が絶縁層によって被覆されない、絶縁層とを含む。
【００３８】
[0041]  例２は、例１のセンサを含み、絶縁層が、１０００オングストローム未満の厚さを有する原子層である。
[0042]  例３は、例１〜２のいずれかのセンサを含み、絶縁層がフィールド誘電体を共形的に被覆する。
【００３９】
[0043]  例４は、例１〜３のいずれかのセンサを含み、絶縁層が、フィールド誘電体、および非導電性担体の露出面を共形的に被覆する。
[0044]  例５は、例１〜４のいずれかのセンサを含み、更に、回路コンポーネントも含み、誘電体層、検知層、および回路コンポーネントが、検知層が導電性流体に露出されたときに、導電性流体のｐＨを検知するように動作可能である。
【００４０】
[0045]  例６は、例１〜５のいずれかのセンサを含み、更に、第１電極と、第２電極と、導電性基板内に形成された第１ビアであって、ソース拡散領域を第１電極に電気的に接続する、第１ビアと、導電性基板内に形成された第２ビアであって、ドレイン拡散領域を第２電極に電気的に接続する、第２ビアとを含み、センサが動作可能であるとき、検知層がゲートとして機能し、導電性基板がチャネルとして機能する。
【００４１】
[0046]  例７は、例６のセンサを含み、更に、非導電性担体と導電性基板の第２表面との間に形成された二酸化シリコンの層も含み、この二酸化シリコンの層は第１および第２電極を覆う。
【００４２】
[0047]  例８は、例１〜７のいずれかのセンサを含み、導電性基板がシリコン基板である。
[0048]  例９は、例１〜８のいずれかのセンサを含み、導電性基板がｐ−ドープ・シリコン基板である。
【００４３】
[0049]  例１０は、例１〜９のいずれかのセンサを含み、誘電体層および検知層が、導電性流体に露出されたときに、ｐＨを検知する。
[0050]  例１１は、迷走電流の影響を受けないセンサを形成する方法を含む。この方法は、導電性基板の第１表面に誘電体層を被覆するステップと、誘電体層の一部に検知層を被覆するステップと、導電性基板を分割するステップであって、側壁が露出される、ステップと、少なくとも側壁上に共形的に絶縁層を形成するステップであって、検知層の第１表面が絶縁層によって被覆されない、ステップとを含む。
【００４４】
[0051]  例１２は、例１１の方法を含み、更に、導電性基板を非導電性担体上に位置付けるステップを含む。
[0052]  例１３は、例１１〜１２のいずれかの方法を含み、更に、少なくとも側壁上に共形的に絶縁層を形成する前に、導電性基板を非導電性担体上に位置付けるステップを含み、絶縁層が、非導電性担体の表面の一部を覆う。
【００４５】
[0053]  例１４は、例１１〜１３のいずれかの方法を含み、更に、誘電体層の一部をエッチングするステップを含み、誘電体層の一部に検知層を被覆するステップが、誘電体層のエッチングされた部分に検知層を被覆するステップを含む。
【００４６】
[0054]  例１５は、例１１〜１４のいずれかの方法を含み、更に、非導電性担体内に第１電極を形成するステップと、非導電性担体内に第２電極を形成するステップと、導電性基板内に第１ビアを形成するステップと、導電性基板内に第２ビアを形成するステップと、導電性基板を非導電性担体上に位置付けるステップとを含む。
【００４７】
[0055]  例１６は、例１５の方法を含み、更に、非導電性担体と導電性基板の第２表面との間に絶縁層を形成するステップであって、絶縁層が第１電極および第２電極を覆う、ステップと、絶縁層内に第１導電性材料を形成するステップと、絶縁層内に第２導電性材料を形成するステップとを含む。
【００４８】
[0056]  例１７は、例１５〜１６のいずれかの方法を含み、更に、非導電性担体と導電性基板の第２表面との間に二酸化シリコンの層を形成するステップであって、二酸化シリコンの層が第１電極および第２電極を覆う、ステップと、二酸化シリコンの層内に第１導電性パッドを形成するステップと、二酸化シリコン層内に第２導電性パッドを形成するステップとを含む。
【００４９】
[0057]  例１８は、例１５〜１７のいずれかの方法を含み、導電性基板内に第１ビアを形成するステップが、導電性基板内に第１キャビティをエッチングするステップと、第１キャビティの内面に金属または金属合金を被覆するステップとを含み、導電性基板内に第１ビアを形成するステップが、導電性基板内に第２キャビティをエッチングするステップと、第２キャビティの内面に前記金属または金属合金を被覆するステップとを含む。
【００５０】
[0058]  例１９は、ｐＨセンサを含む。このｐＨセンサは、非導電性担体と、この非導電性担体内に差し込まれた第１電極と、非導電性担体内に差し込まれた第２電極と、第１表面、第２表面、および側壁を有する導電性基板であって、非導電性担体の少なくとも一部を覆う、導電性基板と、導電性基板の第１表面を覆う誘電体層であって、第１の厚さを有するゲート誘電体と第２の厚さを有するフィールド誘電体とを含む、誘電体層と、ゲート誘電体の第１表面を覆う検知層と、導電性基板の少なくとも側壁を共形的に被覆する絶縁層であって、検知層の第１表面がこの絶縁層によって被覆されない、絶縁層と、導電性基板内に形成された第１ビアであって、ソース拡散を第１電極に電気的に接続する、第１ビアと、導電性基板内に形成された第２ビアであって、ドレイン拡散を第２電極に電気的に接続する、第２ビアとを含み、ｐＨセンサが動作可能であるとき、検知層がゲートとして機能し、導電性基板がチャネルとして機能する。
【００５１】
[0059]  例２０は、例１９のｐＨセンサを含み、更に、非導電性担体と導電性基板の第２表面との間に形成され、第１電極および第２電極を覆う酸化物の層と、この酸化物の層を貫通して延びる第１導電性パッドと、この酸化物の層を貫通して延びる第２導電性パッドとを含む。
【００５２】
[0060]  以上、本明細書では特定的な実施形態について例示し説明したが、同じ目的を達成すると思量される任意の構成が、図示した特定的な実施形態と交換されてもよいことは、当業者には認められよう。本願は、本発明のあらゆる改造(adaptation)または変形(variation)も包含することを意図している。したがって、本発明は特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを、明白に意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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