(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接液部を有する半導体センサであって、
液体試料と接触するセンシング部を有するデバイスと、
一面に前記センシング部への試料の導入を担うセル部を配設し、かつ前記センシング部と半導体センサの入出力取合部との配線を形成する絶縁性シートと、
を有し、該絶縁性シートを介して、少なくとも前記センシング部と前記セル部が、シール用の接合部及び、配線接続用のパッド部により接合しシール状態を形成することを特徴とする接液部を有する半導体センサ。
【請求項２】
前記絶縁性シートが、前記デバイスの外周部と接合状態を形成することを特徴とする請求項１記載の接液部を有する半導体センサ。
【請求項３】
前記絶縁性シートが、耐薬品性素材あるいは耐薬品処理がされた素材によって作製されたものであり、かつ前記接合状態の形成を、耐薬品性接着剤によって行うことを特徴とする請求項１または２記載の接液部を有する半導体センサ。
【請求項４】
前記絶縁性シートが液晶ポリマーからなり、前記接着剤が金を主成分とすることを特徴とする請求項３に記載の接液部を有する半導体センサ。
【請求項５】
接液部を有する半導体センサの製造方法であって、
デバイス上に試料と接触するセンシング部を設ける工程、
該センシング部と繋がる配線パターンを形成する工程、
絶縁性シートの一面に前記センシング部への試料の導入を担うセル部を設ける工程、
該絶縁性シートに入出力取合部を形成する工程、
該絶縁性シートに前記センシング部と前記入出力取合部との配線を形成する工程、
前記絶縁性シートを介して前記センシング部と前記セル部を、シール用の接合部及び、配線接続用のパッド部により接合してシールする工程、
を有することを特徴とする接液部を有する半導体センサの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁性シートとして液晶ポリマーを用い、金を主成分とする試剤を用いて、熱圧着によって前記接合を行うことを特徴とする請求項５記載の接液部を有する半導体センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接液部を有する半導体センサおよびその製造方法に関し、例えば、溶液のｐＨ、圧力、磁界、あるいは温度またはそれらの二次元分布など、様々の試料の特性を検出する半導体センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境水や生体水あるいは工業用水や工場排水などは共存する種々の成分によって、溶液の特性が大きく変化することがあり、連続的あるいは定期的に監視することが義務付けられ、あるいは自主的に管理されることが多い。こうした監視や管理には、溶液のｐＨ、圧力、磁界、あるいは温度またはそれらの二次元分布などが測定項目として挙げられ、簡易な検出手段として、半導体センサが有用である。
【０００３】
近年、こうした半導体センサとして、微小信号の外乱影響の防止やセンサのコンパクト化などを目的として、センシング部をチップ状のデバイスに設け、このデバイスを配線基板上に設けた一体型のセンサが多く用いられている。
【０００４】
具体的には、例えば、図６（Ａ）の概略斜視図および図６（Ｂ）の概略部分断面図に示すように、複数の孔６３を有する基板６２と、この複数の孔６３内に充填されて吸着性領域６４を形成する多孔性の吸着性材料とからなる生化学解析用ユニット６１を挙げることができる。その吸着性領域６４は、平均孔径が相対的に小さい孔を有する層６４ａと平均孔径が相対的に大きい孔を有する層６４ｂとを備え、層６４ｂの下層には、基板６２の下側部分６６を通って孔６３ａから隣の孔６３ｂに向かって伝播するシグナルを吸収するシグナル吸収層６５が設けられている。ここで、基板６２の材料が、金属材料またはプラスチック材料の場合は、基板６２の表面にコロナ放電またはプラズマ放電を施して接着剤を塗工した後、吸着性領域６４を形成するための多孔性材料をプレスなどの手段により貼り合わせることで生化学解析用ユニットが作製される。接着剤としては、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどが好ましく用いられることが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２７９３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような半導体センサにおいては、測定対象が溶液の場合もあることから、センシング部分と、デバイスのそれ以外の部分とのシールを、如何に確実かつ簡易に行うかが大きな課題となる。
【０００６】
具体的には、センシング部を有するチップとそのチップから信号線を取り出すために用いるプリント基板などは何らかの方法で接着する必要があり、例えば、エポキシ、シリコンなどの接着剤を用い、接続の確実、シールの確保などが図られていた。しかし、その接着剤は、測定するサンプル気体、サンプル液体と接触することから、サンプル気体、サンプル液体が強酸、強アルカリの場合、従来の接着剤では溶出などが起こり、長時間の測定には全く使用することができなかった。
【０００７】
また、近年、信号や電源などの入出力関係を、フレキシブルなシートに配線パターンを形成した配線基板（以下「ＦＰＣ」という。）が多用され、半導体センサへの適用の要請は強まってきているが、液体などとの接触の可能性のあるセンシング部を有する半導体センサにおいては、こうしたセンシング部と配線との分離の確保が大きな課題となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、酸、アルカリなどのサンプル溶液などに対し耐性を持ち、従来測定上問題であった液体の漏れ、染み込み、溶出などを防いだ測定を可能にする接液部を有する半導体センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す接液部を有する半導体センサおよびその製造方法によって、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１０】
本発明は、接液部を有する半導体センサであって、（ａ）液体試料と接触するセンシング部を有するデバイスと、（ｂ）一面に前記センシング部への試料の導入を担うセル部を配設し、かつ前記センシング部と半導体センサの入出力取合部との配線を形成する絶縁性シートと、を有し、該絶縁性シートを介して、少なくとも前記センシング部と前記セル部が、シール用の接合部及び、配線接続用のパッド部により接合しシール状態を形成することを特徴とする。
【００１１】
接液部を有する半導体センサにおいては、試料として液体と接触するセンシング部と試料との接触を嫌う電源や信号処理などの配線部（増幅部などを含む場合がある）とを確実に分離する必要がある。本発明は、ＦＰＣなどの絶縁性シートの特性である、高絶縁性や液体などからのシール性あるいは耐薬品性を活かしたもので、一方の面に試料セル部を設けてセンシング部と試料との接触が可能となるようにするとともに、センシング部と配線部を該シートによって確実な分離を図ったものである。従って、液体などの試料に対しても優れた接液部を有する半導体センサを提供することが可能となる。また、試料測定後の洗浄操作も容易に行うことが可能となる。
【００１２】
また、絶縁性シートに配線を形成しＦＰＣとしての機能を有することから、従来のワイヤーボンディングによるデバイスとＦＰＣの電気的導通に代え、フリップチップボンディングが可能となり、製造工程の迅速化を図ることが可能となった。
【００１３】
なお、センシング部やセル部あるいはデバイスと、絶縁性シートとの接合に関しては、（ａ）ＦＰＣなどの絶縁性シートの有するフレキシブルな特性とシート状体が有する弾性を利用し、接合部分のＦＰＣなどの絶縁性シートを押し潰すことによって直接接合する方法や、（ｂ）後述する耐薬品性の接着剤を用いて両者を接合する方法、などを適用することが可能である。デバイスなどと絶縁性シートの材質や構造、あるいは試料組成から密着度を高める必要がある場合には、両者を直接接合するよりも接着剤を使用することが好ましい。
【００１４】
本発明は、上記接液部を有する半導体センサであって、前記絶縁性シートが、前記デバイスの外周部と接合状態を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る半導体センサの仕様には、半導体センサに試料を供給するタイプと試料に半導体センサを浸漬するタイプの要請がある。前者は、センシング部への試料の導入を担うセル部に試料を供給することから、基本的には、センシング部およびセル部のシール性を確実に行うことで要請を満たすことができる。一方、後者の浸漬型においては、センシング部およびセル部を除くデバイス全体を試料から隔離することが必要となる。本構成はこうした要請に対応したもので、絶縁性シートの高絶縁性や液体などからのシール性あるいは耐薬品性を活かし、センシング部と試料との接触を可能にするとともに、接液部を除き配線部を含むデバイス外周部全体を該シートによって確実な分離を図ったものである。従って、液体などの試料に対しても優れた耐薬品性を有する浸漬型の半導体センサを提供することが可能となる。
【００１６】
本発明は、上記接液部を有する半導体センサであって、前記絶縁性シートが、耐薬品性素材あるいは耐薬品処理がされた素材によって作製されたものであり、かつ前記接合状態の形成を、耐薬品性接着剤によって行うことを特徴とする。
【００１７】
上記のように、本発明におけるセンシング部やセル部あるいはデバイスと絶縁シートとの接合方法は、（ａ）絶縁シート自体による方法や（ｂ）接着剤による方法などの適用が可能であるが、気体試料の透過性や試料の加圧条件を考慮すると、絶縁シート自体によるシールに加えて接着剤を用いた二重シールによる方法が好ましい場合がある。このとき、絶縁性シートが、耐薬品性素材あるいは耐薬品処理がされた素材によって作製されたものであり、かつ耐薬品性接着剤を用いることによって、耐薬品性についても二重の耐性を有することとなる。従って、液体などの試料に対しても優れた接液部を有する半導体センサを提供することが可能となる。
【００１８】
本発明は、上記接液部を有する半導体センサであって、前記絶縁性シートが液晶ポリマーからなり、前記接着剤が金を主成分とすることを特徴とする。
【００１９】
絶縁性シートとしては、通常ポリイミドやポリエステルを基材とするＦＰＣやセラミックスあるいは液晶ポリマーやテフロン（登録商標）などが好適である。本発明の検証においては、これらの中から、特に、耐熱性や強度特性に優れ、低熱膨張性および配向状態を得やすいことを特徴とする液晶ポリマーが、耐薬品性の高くＦＰＣとしての機能も有することから、本発明の最適な構成部材の１つであることを見出した。また、同時に接着剤についても、その耐熱性や耐薬品性に加え、ＦＰＣとセンシング部やセル部あるいはデバイスとの接合の安定性などを検証した結果、金（以下「Ａｕ」と表記する。）を主成分とする接着剤が本発明の最適な構成部材の１つであることを見出した。つまり、絶縁性シートとして液晶ポリマーを、デバイス等と液晶ポリマーとの接着にＡｕを用いることによって、デバイス上にＡｕは安定に被膜でき、起音波、加熱圧着などで容易に接合できるとともに、ＡｕがＦＰＣ表層の一部に掴持するように強い被膜を形成するようになる。従って、液体などの試料に対しても優れた接液部を有する半導体センサを提供することが可能となる。
【００２０】
また、本発明は、接液部を有する半導体センサの製造方法であって、（１）デバイス上に試料と接触するセンシング部を設ける工程、（２）該センシング部と繋がる配線パターンを形成する工程、（３）絶縁性シートの一面に前記センシング部への試料の導入を担うセル部を設ける工程、（４）該絶縁性シートに入出力取合部を形成する工程、（５）該絶縁性シートに前記センシング部と前記入出力取合部との配線を形成する工程、（６）前記絶縁性シートを介して前記センシング部と前記セル部を、シール用の接合部及び、配線接続用のパッド部により接合してシールする工程、を有することを特徴とする。
【００２１】
液体などの試料に対しても優れた接液部を有する半導体センサは、半導体センサを構成する絶縁性シートの特性を活かし、絶縁性シートをセンシング部やセル部あるいはデバイスと接合することによって可能となる。本発明は、絶縁性シートへの配線の形成工程や絶縁性シートの一面へのセル部の配設工程など、上記工程を構成することによって、接液部を有する半導体センサの最適な製造方法を提供することができる。
【００２２】
また、絶縁性シートに配線を形成しＦＰＣとしての機能を有することから、デバイスとＦＰＣの電気的導通に対し、従来のワイヤーボンディング工程に代え、フリップチップボンディング工程の適用が可能となり、製造工程の迅速化を図ることが可能となった。
【００２３】
本発明は、上記接液部を有する半導体センサの製造方法であって、前記絶縁性シートとして液晶ポリマーを用い、金を主成分とする試剤を用いて、熱圧着によって前記接合を行うことを特徴とする。
【００２４】
従来は、デバイスと絶縁性シートあるいは入出力端子との種々の電気的動通をダイボンディング、ワイヤーボンディング、モールド剤塗布、ツインウェル接着などと複数の工程が必要であった。本発明に係る半導体センサの製造方法においては、絶縁性シートとして液晶ポリマーを、デバイス等と液晶ポリマーとの接着にＡｕを用いることによって、デバイス上でＡｕは安定に被膜でき、加熱圧着で容易に接合できるとともに、Ａｕが絶縁性シート表層の一部に掴持するように強い被膜を形成するようになる。従って、すべての実装が１つの工程で処理することができる。工程の短縮を図るとともに、液体などの試料に対しても優れた接液部を有する半導体センサの最適な製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明の半導体センサおよびその製造方法によれば、酸、アルカリなどのサンプル溶液などに対し耐性を持ち、長時間の強酸、強アルカリのサンプルの測定が可能になる。また、従来測定上問題であった液体の漏れや染み込み、あるいは不測な材質の溶出などを防ぐことができる。さらに、洗浄操作が容易になり、工程を短縮できるという利点を得ることも可能となる。このように、耐薬品性を含む優れた機能を有する半導体センサおよびその製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
＜本発明に係る接液部を有する半導体センサの基本的な構成＞
図１（Ａ）および（Ｂ）は、この発明に係る半導体センサの基本的な構成（第１構成例）を例示し、図１（Ｂ）は、センシング部１を含むデバイス２を表し、図１（Ａ）は、該デバイス２と接合する絶縁性シート３を表し、両者が接合部４において接合し、一体化したセンサを構成している。ここでは、絶縁性シート３として液晶ポリマーを用い、Ａｕを主成分とする接着剤を薄膜として形成した場合を、主として説明する。
【００２８】
デバイス２は、例えばｐ型Ｓｉ（シリコン）よりなる半導体基板からなり、厚さ５００μｍ程度である。センシング部１は、デバイス２の一面の中央部に設けられ、例えば、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜や五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などパッシベイション性のよい膜などを成膜することによって、溶液のｐＨやイオン濃度感応膜や溶液中の物理現象または化学現象に対応した応答膜などが形成され、ＭＯＳ形の電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ形ＦＥＴ）、イオン感応性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）またはいわゆるケミカルＣＣＤ（電荷結合デバイス）などを構成する。センシング部１の周辺には、配線接続用のパッド部５ａおよびシール用の接合部４ａがパターン形成され、各構成部は、後述する製造方法によって作製される。
【００２９】
パッド部５ａや接合部４ａの具体的な構造としては、デバイス２の表面に接着剤（Ａｕ）とデバイス２の密着度をあげる材質（例えばチタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）など）をデバイス２の表面に成膜し、その上にＡｕを成膜する。体表的な膜厚は、密着度をあげる膜は数十ｎｍ、Ａｕは数百ｎｍ以上である。
【００３０】
ここで、接合部４ａは、Ａｕを主成分とする接着剤によって構成することが好ましい。デバイス２と絶縁性シート３との接合を起音波、加熱圧着で容易に行うことを可能とするとともに、接合状態を堅固なものとし、かつ酸やアルカリといった溶液試料などに対して耐性をもたせている。
【００３１】
絶縁性シート３は、その上面に、試料を滴下あるいは注入できるよう構造を有しセンシング部１と連通するセル部６が設けられ、裏面に、パッド部５ｂを介してセンシング部１と入出力取合部７との接続配線が施されている配線部８が設けられ、配線部８と試料の直接の接触を回避している。また、裏面のセル部６に相当する部位の周辺には、シール用の接合部４ｂがパターン形成され、各構成部は、後述する製造方法によって作製される。接合部４ｂおよびパッド部５ｂは、デバイス２側の接合部４ａおよびパッド部５ａに対応する位置に設けられ、デバイス２と絶縁性シート３を接合することによって、各々接合状態を形成することができる。
【００３２】
ここで、絶縁性シート３は、通常ポリイミドやポリエステルを基材とするＦＰＣやセラミックスあるいは液晶ポリマーやテフロン（登録商標）などの耐薬品性素材が好適である。あるいは、ナイロンなどの耐薬品性素材でない基材の表面をテフロン（登録商標）コートあるいは樹脂モールドなどの耐薬品処理を行うことが好適である。絶縁性シート３を耐薬品性とするとともに耐薬品性接着剤を用いることによって、耐薬品性についても二重の耐性を有することとなる。特に、本発明においては、絶縁性シート３として液晶ポリマーを用いることは、耐熱性や強度特性および耐薬品性にも優れ、低熱膨張性や配向状態を得やすいことを特徴とすることからより好ましい。
【００３３】
一方、セル部６は、センシング部１へ適切に試料を導入可能であれば、外観構造は限定されるものではなく、図１（Ａ）のような容器型以外に、絶縁性シート３を刳り抜いただけのものも可能である。あるいは、容器型など所定の形状を有するセル部６を絶縁性シート３と一体成型したものを用いることも可能である。接合に必要な部位を減少させ、シールを必要とする箇所を軽減することによって、簡便な構造とすることが可能となる。
【００３４】
また、セル部６の内部は、センサの測定方法、測定項目、仕様などによって任意の構造とすることが可能である。例えば、図２（Ａ）のような１つの試料収容空間６ａがセンシング部１に接する構造や、２つの測定項目（例えば、ｐＨと生体反応度など）を測定する場合には、図２（Ｂ）のような２つの試料収容空間６ｂおよび６ｃが別々にセンシング部１’および１”に接する構造や、図２（Ｃ）のような１つの試料収容空間６ｄが分岐して６ｅおよび６ｆにおいて別々にセンシング部１’および１”に接する構造などを挙げることができる。
【００３５】
デバイス２と絶縁性シート３の接合は、接合部４ａと４ｂの接合によって形成されるとともに、パッド部５ａと５ｂの接合つまりセンシング部１と入出力取合部７との接続を形成することができる。ここで、接合部４ａと４ｂおよびパッド部５ａと５ｂは、必ずしも同一素材によって形成する必要はないが、本発明においては、例えばＡｕを主成分とする素材によりパターンを形成することによって、デバイス２と絶縁性シート３との接合を起音波や加熱圧着などで容易に行うことを可能とするとともに、接合状態を堅固なものとし、かつ酸やアルカリといった溶液試料などに対して耐性をもたせることが可能となる。
【００３６】
以上のように、第１構成例の特徴は、以下の３点を挙げることができる。
（１）デバイス２および絶縁性シート３における接合部４ａと４ｂを耐薬品性のあるＡｕとすることによって、接液部が、セル部６、絶縁性シート３、接合部４ａと４ｂ（Ａｕ）、センシング部１のいずれかとなり、どの部分も耐薬品性をもつ材質とすることができる。
（２）絶縁性シート３として液晶ポリマーを用いることによって、耐薬品性の高くＦＰＣとしての機能も有することから、従来のワイヤーボンディングによるデバイス２とＦＰＣの電気的導通に代えて、フリップチップボンディングが可能となり、製造工程の迅速化を図ることが可能となった。
（３）絶縁性シート３として液晶ポリマーを用い、接着剤としてＡｕを主成分とする試剤を用いて、熱圧着によって前記接合を行うことによって、すべての実装が１つの工程で処理することができる。つまり、従来は、ダイボンディング、ワイヤーボンディング、モールド剤塗布、ツインウェル接着などと複数の工程に代えて、熱圧着だけの工程で全実装を行うことが可能となった。
【００３７】
測定に際しては、入出力取合部７および配線部８を介してセンシング部１にパルス電圧あるいは直流電圧を印加し、例えばｐ型半導体を用いたＭＯＳ構造において、正の電圧を加えることによって、半導体−絶縁膜界面近傍での電位状態を形成することができる。
【００３８】
＜本発明に係る接液部を有する半導体センサの第２の構成例＞
上記、第１実施例ではセンシング部１を含む接液部のみをシールし耐薬品性を有する半導体センサを構成したものであるが、図３（Ａ）および（Ｂ）のように、パッド部５ａおよび５ｂや配線部８を含む半導体センサ本体の辺部に接合部４ａと４ｂを設けることによって、シールドすることも可能である。この構造では半導体センサの先端を酸、またはアルカリ溶液にそのまま浸漬することができ、洗浄の際の操作性を高めることができる。
【００３９】
ここで、セル部６の構造を図１（Ａ）のような容器型ではなく、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、絶縁性シート３を刳り抜いただけの簡単な構造とすることも可能である。浸漬時に試料がセンシング部１に流入出が容易になり、洗浄の際の操作性をさらに高めることができる。
【００４０】
また、パッド部５ａおよび５ｂをセンシング部１の周辺ではなく、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センシング部１と入出力取合部７との中間に設けることによって、所定の長さ浸漬部を確保することが可能となる。さらに、接合部４ａと４ｂの半導体センサ主軸方向の長さを変更し浸漬部の長さを任意に設定することが可能である。
【００４１】
なお、図３（Ａ）では、絶縁性シート３が上層シート３ａと下層シート３ｂからなり、その中間つまり下層シートの上面に、入出力取合部７および配線部８を設ける構成を形成している。このとき、その中間のセル部６の周辺および配線部８周辺に別途接合部４ｃ（図示せず）を設けることによって、上記と同様のシール性を確保している。
【００４２】
＜本発明に係る接液部を有する半導体センサの基本的な製造方法＞
次に、本発明に係る半導体センサの製造方法について説明する。基本的な製造方法は、
（１）デバイス２上に試料と接触するセンシング部１を設ける工程、
（２）該センシング部１と繋がる配線パターンを形成する工程、
（３）絶縁性シート３の一面にセンシング部１への試料の導入を担うセル部６を設ける工程、
（４）絶縁性シート３に入出力取合部７を形成する工程、
（５）絶縁性シート３にセンシング部１と入出力取合部７との配線（配線部８）を形成する工程、
（６）絶縁性シート３を介してセンシング部１とセル部６を接合してシールする工程、
を有することを特徴とする。
【００４３】
絶縁性シート３にセンシング部１と入出力取合部７との配線部８を形成することによって、耐薬品性の高くＦＰＣとしての機能も有することから、従来のワイヤーボンディングによるデバイス２とＦＰＣの電気的導通に代えて、フリップチップボンディングが可能となり、製造工程の迅速化を図ることが可能となった。
【００４４】
以下に、具体的に液体サンプルを測定する半導体センサの代表例として、ＩＳＦＥＴに本発明に係る半導体センサの製造方法を採用しｐＨ測定用の半導体センサを作成する際の製造工程の一例を示す。
（１）Ｓｉ（Ｐ型）を酸化する。
図４（Ａ）に例示するように、Ｓｉ（Ｐ型）からなるデバイス２の表面を、表層約１００ｎｍ程度熱酸化し、保護層として酸化膜（ＳｉＯ2 ）２ａを形成する。
（２）ｐＨ応答膜（Ｓｉ３Ｎ４ ）１ａを成膜する。
図４（Ｂ）に例示するように、デバイス２の先端側中央部の所定の領域について、酸化膜２ａの上層に、Ｓｉ3 Ｎ4 （Ｔａ2 Ｏ3 またはＡｌ2 Ｏ3 でもよい）を、７００Å程度堆積してｐＨ応答膜１ａを形成する。これによって、センシング部１が形成される。
（３）拡散層２ｂを形成する。
次に、図５（Ａ）に例示するように、センシング部１の周辺に、例えばリンドープを行い拡散層２ｂを形成する。以下、図５（Ａ）に沿って説明する。
このとき、拡散層２ｂを形成する部位については、予め酸化膜２ａを設けた状態でリンイオンをイオン注入する。
（４）拡散層２ｂの部分にコンタクトホール２ｃを開ける。
デバイス２上の配線パターンに対応して、形成した拡散層２ｂの表面の酸化膜２ａを除去し、コンタクトホール２ｃを開ける。
（５）Ａｌをスパッタしパターニングする。
デバイス２上の配線パターンに対応して、Ａｌをスパッタしパターニングする。
（６）パッシベイション膜２ｄおよび２ｅ（ＳｉＯ２ 、Ｓｉ３Ｎ４ ）を形成する。
ｐＨ応答膜１ａの中央部を除き、まずパッシベイション膜２ｄ（ＳｉＯ２ ）を形成し、次にパッシベイション膜２ｅ（Ｓｉ３Ｎ４ ）を形成する。
（７）ゲート部のパッシベイション膜２ｄおよび２ｅをエッチングする。
形成されたパッシベイション膜２ｄおよび２ｅのゲート部（デバイス２のパッド部５ｂに相当する）に対応する部位をエッチングし、その部位のパッシベイション膜２ｄおよび２ｅを除去する。
（８）Ｃｒ、Ａｕの順番でスパッタし、パターニングする。
Ａｕとデバイス２の密着度をあげる材質（例Ｔｉ、Ｃｒなど）を、まずはデバイス２の表面に成膜し、その上にＡｕを成膜する。体表的な膜厚は、密着度をあげる膜は数十ｎｍ、Ａｕは数百ｎｍ以上である。
（９）絶縁性シート３の一面にセンシング部１への試料の導入を担うセル部６を設ける。
絶縁性シート３の一部を切り欠き、これと同材質のセル部６を接合する。あるいは、絶縁性シート３と一体成型したものを用いることも可能である。さらには、絶縁性シート３の一部を切り欠くだけのセル部６を形成することも可能である。
（１０）絶縁性シート３に入出力取合部７を形成する。
絶縁性シート３の裏面のセル部とは反対の端部近傍に、上記（８）と同様の成膜処理を行い、入出力取合部７を形成する。
（１１）絶縁性シート３にセンシング部１と入出力取合部７との配線を形成する。
絶縁性シート３の裏面に、上記（８）と同様の成膜処理を行い、パッド部５ａと入出力取合部７を接続する配線を形成する。
（１２）裏面にＡｕのパターニングが施されている液晶ポリマー３ａを用意する。
予め表面にセル部６を配設し、裏面にＡｕのパターニングが施されている液晶ポリマー３ａを絶縁性シート３として用いる。
（１３）３５０℃以上の温度で液晶ポリマー３ａとデバイス２を熱圧着する。
圧着条件としては、一例として０．９８ＭＰａ、４００℃、１時間という条件で可能である。
【００４５】
以上の製造工程によって、本発明に係るｐＨ測定用の半導体センサを作成することができる。このように、絶縁性シート３として液晶ポリマー３ａを用い、接着剤としてＡｕを主成分とする試剤を用いて、熱圧着によって前記接合を行うことによって、すべての実装が１つの工程で処理することができる。つまり、従来は、ダイボンディング、ワイヤーボンディング、モールド剤塗布、ツインウェル接着などと複数の工程に代えて、熱圧着だけの工程で全実装を行うことが可能となった。
【００４６】
また、図５（Ｂ）のように、２つの試料収容空間６ａおよび６ｂを有するセル部６を必要とする場合には、該セル部６を配設した液晶ポリマー３ｂを用い、基本的に上記製造工程と同じ工程によって半導体センサを作成することができる。このとき、上記工程（１）および（２）の処理を行うことによって、２つの試料収容空間６ａおよび６ｂに対応した２つ別体のｐＨ応答膜１ｂおよび１ｃを形成し、これによって、センシング部１’および１”を形成することができる。
【００４７】
また、デバイス２としてＣＣＤを利用した場合には、二次元画像によって、例えば溶液中のｐＨ分布あるいはその二次元的な追跡が可能となる。
【００４８】
なお、上記説明においては、デバイス２と絶縁性シート３との接合を、Ａｕを主成分とする接着剤を用いて行った例について述べたが、記述のようにこれに限定されるものではなく、ＦＰＣなどの絶縁性シート３の有するフレキシブルな特性とシート状体が有する弾性を利用し、接合部分のＦＰＣなどの絶縁性シートを押し潰すことによって直接接合することも可能である。あるいは、デバイス２と絶縁性シート３のいずれか一方に接合部４ａまたは４ｂを設け、接合することも可能である。処理工程の更なる減少を図り、製造工程の効率化を図ることができる。
【００４９】
上記では、各請求項に係る発明によって形成される機能を、一部組合せた構成例を挙げて説明したが、むろん、本発明はこれに限定されるものではなく、他の組合せ、あるいは本願に記載の事項との任意の組合せが可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上、この発明は、広く溶液などサンプルのイオン濃度測定用の半導体センサに好適に用いることができるほか、以下のような分野にも適用することができる。
（１）化学顕微鏡としての応用分野・化学；イオン濃度計測・電気化学的分野、ガス分布計測分野・滴定の二次元的動的観察および解析
（２）環境計測・環境；バイオリメディエーションへの適用
（３）食品検査・食品、微生物
（４）ＭＥ分野・医学・生態組織；組織細胞の表面イオン濃度計測、細胞表面電位計測、ＤＮＡ計測
（５）バイオ分野
（６）動植物分野・植物；カルスの表面電位分布計測・生物・正面図動物
（７）腐蝕計測分野・金属；金属腐蝕と塗装・コーティング
（８）ゼータ電位等表面解析・粉体、セラミックスのゼータ電位。
【００５１】
また、測定対象（サンプル）は、気体、液体、固体、粉体のいずれであってもよく、センシング部の特定感応層により選択的に反応する化学センシングと、物理的接触による界面現象に電荷変動をするあらゆる現象に適用することができる。さらに、滴定現象のリアルタイム画像化から画像ソフトによる他の種類の解析、表示にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る半導体センサの基本的な構造（第１構成例）を示す説明図。
【図２】本発明に係るセル部の構造を例示する説明図。
【図３】本発明に係る半導体センサの第２構成例を示す説明図。
【図４】本発明の測定方法に係るデバイスの状態を例示する説明図。
【図５】本発明に測定方法に係る半導体センサの断面構造を示す説明図。
【図６】従来技術に係る生化学解析用ユニットの構成例を示す説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１、１’、１”  センシング部
１ａ、１ｂ、１ｃ  ｐＨ応答膜
２    デバイス
３    絶縁性シート（液晶ポリマー）
４、４ａ、４ｂ  接合部
５ａ、５ｂ  パッド部
６    セル部
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ  試料収容空間
７    入出力取合部
８    配線部
【図１】
0004700427.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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