特許 7529770 複数の検知能力を有するマルチピクセル・ガス・マイクロセンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】複数の検知能力を有するマルチピクセル・ガス・マイクロセンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/12 20060101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

G01N27/12 M

G01N27/12 B

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022517179

(86)(22)【出願日】2020-09-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-24

(86)【国際出願番号】 EP2020076048

(87)【国際公開番号】W WO2021053116

(87)【国際公開日】2021-03-25

【審査請求日】2023-09-07

(31)【優先権主張番号】19198415.2

(32)【優先日】2019-09-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】507412704

【氏名又は名称】ユニベルシテ カトリック ドゥ ルーベン

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヴァレウィンス、トーマス

(72)【発明者】

【氏名】フランシス、ローラン

【審査官】黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０４４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０６７７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００７－５３５６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】N. Marchand et al.，Ultra-low-power chemiresistive microsensor array in a back-end CMOS process towards selective volatile compounds detection and IoT applications，2017, ISOCS/IEEE International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN), Montreal, QC, Canada，2017年，pp. 1-3，doi: 10.1109/ISOEN.2017.7968914.

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のマルチピクセル・ガス・マイクロセンサを製造する方法であって、各マルチピクセル・ガス・マイクロセンサが、第１のセンシング材料を有する１つ又は複数のピクセルと、前記第１のセンシング材料とは異なる第２のセンシング材料を有する１つ又は複数のピクセルとを少なくとも有し、前記方法が、
Ａ）絶縁層（１２）を有するウエハ基板（１０）を提供し、且つ前記複数のマルチピクセル・ガス・マイクロセンサを構築するために前記ウエハ基板を処理するステップであって、前記処理が、
Ａ１）前記複数のマルチピクセル・ガス・マイクロセンサのそれぞれのために、
ｉ）第１のピクセル・グループ（Ｇ１）を形成する１つ又は複数の第１の電極対（Ｅ１）であって、各第１の電極対が第１及び第２の電極を有する、１つ又は複数の第１の電極対（Ｅ１）と、
ｉｉ）第２のピクセル・グループ（Ｇ２）を形成する１つ又は複数の第２の電極対（Ｅ２）であって、各第２の電極対が第３及び第４の電極を有する、１つ又は複数の第２の電極対（Ｅ２）と、
ｉｉｉ）前記第１の電極対（Ｅ１）の前記第１の電極のそれぞれに接続された第１の電気接続ラインと、前記第１の電極対（Ｅ１）のうちの前記第２の電極のそれぞれに接続された第２の電気接続ラインと、
を画定するリソグラフィ・マスクを生成するステップと、
Ａ２）前記複数のマルチピクセル・ガス・マイクロセンサのそれぞれについて、前記第１の電極対と、前記第２の電極対と、前記第１の電気接続ラインと、前記第２の電気接続ラインとを前記リソグラフィ・マスクに従って形成するために、前記絶縁層に金属化プロセスを適用するステップであって、前記金属化プロセスが１つ又は複数の金属層を前記基板上に堆積させることを含む、ステップと、
Ａ３）保護マスクを前記基板に堆積させるステップと
を少なくとも含む、ステップと、
Ｂ）前記第１のセンシング材料及び前記第２のセンシング材料を選択するステップであって、前記第１のセンシング材料が、電解重合に適した第１のポリマーである、ステップと、
Ｃ）前記第１のピクセル・グループ（Ｇ１）及び前記第２のピクセル・グループ（Ｇ２）のオンウエハ活性化又はオンダイ活性化を実行するステップであって、前記オンウエハ活性化又はオンダイ活性化が、
Ｃ１）前記第１のピクセル・グループ（Ｇ１）の前記第１の電極対（Ｅ１）を覆っている前記保護マスクの一部を局所的に除去するステップと、
Ｃ２）前記第１のセンシング材料で前記第１のピクセル・グループ（Ｇ１）の前記第１の電極対（Ｅ１）のそれぞれを同時にコーティングするために第１の電解重合プロセスを適用するステップであって、前記第１及び第２の電気接続ラインが、前記第１の電解重合プロセス中に、前記第１及び第２の電極に第１の電圧を印加するため又は前記第１及び第２の電極間に第１の電圧差を印加するために電気接続部として使用される、ステップと、
Ｃ３）前記第２のピクセル・グループ（Ｇ２）の前記第２の電極対（Ｅ２）を覆っている前記保護マスクの一部を局所的に除去するステップと、
Ｃ４）前記第２のセンシング材料で前記第２のピクセル・グループの前記第２の電極対（Ｅ２）をコーティングするステップと
を少なくとも含む、ステップと
を有する、方法。

【請求項2】

前記ウエハ基板が、
ｉ）半導体材料で作られた、或いは金属で作られた第１の層（１１）と、
ｉｉ）前記絶縁層（１２）を形成する第２の層であって、前記絶縁層（１２）が、酸化プロセス、窒化プロセス、酸化物沈着又は窒化物沈着のいずれかによって形成される、第２の層と
を少なくとも有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ウエハ基板が、絶縁材料で作られた層を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ステップＣ１）及びＣ３）の両方が、ステップＣ２）及びＣ４）を実行する前に実行されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記マルチピクセル・ガス・マイクロセンサのそれぞれに対して、前記第１及び第２の電気接続ラインが共通の接続ラインを形成していること、又は前記第１及び第２の接続ラインが、前記第１及び第２の電極を短絡させるように相互接続され、それにより前記第１の電解重合プロセス中、前記第１の電圧が前記第１及び第２の電極の両方に対して単一の共通電圧であること、及び
前記方法が、前記第１の電解重合プロセス後に前記第１及び第２の電気接続ラインを切断する又は前記共通の接続ラインを切断するさらなるステップを含み、それにより、前記第１の電極対のそれぞれのために前記第１及び第２の電極間に開回路が形成されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第１及び第２のピクセル・グループの前記活性化がオンウエハで実行され、第１の電解重合プロセスを適用するサブ・ステップＣ２）が、第１の電解液内に前記ウエハ基板を配置することによって、前記複数のマルチピクセル・ガス・マイクロセンサの各第１のピクセル・グループに対して同時に実行されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の電解重合プロセス後に、前記第１及び前記第２の電気接続ラインを切断する追加のステップを含み、それにより前記第１のピクセル・グループ（Ｇ１）の各第１の電極対（Ｅ１）が前記第１のピクセル・グループ（Ｇ１）の他の第１の電極対から分離されるようになる、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記第１及び第２のピクセル・グループの前記活性化がオンダイで実行されること、前記方法が、前記第１及び第２のピクセル・グループの前記オンダイ活性化を実行する前に前記ウエハ基板をダイシングする追加のステップを有すること、ステップＡ）で提供される前記ウエハ基板が、前記第１のピクセル・グループの各第１の電極対（Ｅ１）のために一対のトランジスタ（１５）を形成するステップを含む初期フロント・エンド・プロセスから生じること、前記第１の電極対の前記トランジスタが、前記第１の電解重合プロセス中に前記第１の電圧又は前記第１の電圧差を制御することを可能にするスイッチとして使用されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記第１のセンシング材料が、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン又はポリシラン化合物のうちのいずれかのポリマーであること、又は前記第１のセンシング材料が、分子インプリント・ポリマーであることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記第２のセンシング材料が、カーボン・ナノチューブ、グラフェン又はナノコンポジットのうちのいずれかで、又はそれらのいずれかの組み合わせでできていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第２のセンシング材料が、抵抗性材料又は半導体材料でできていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記第２のセンシング材料が、スプレー・コーティング、ドロップ・コーティング又はインクジェット印刷プロセスを使用することによって前記第２の電極対にコーティングされることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記第２のセンシング材料が、電解重合に適した第２のポリマーであること、リソグラフィ・マスクを提供する前記ステップＡ１）が、ｉｖ）前記第２の電極対（Ｅ２）の前記第３の電極のそれぞれに接続された第３の電気接続ラインと、前記第２の電極対（Ｅ２）の前記第４の電極のそれぞれに接続された第４の電気接続ラインとをさらに画定すること、
金属化の前記ステップＡ２）が、前記第３及び第４の電気接続ラインをさらに形成すること、
前記ステップＣ４）が、前記第２のセンシング材料で前記第２のピクセル・グループ（Ｇ２）の前記第２の電極対（Ｅ２）のそれぞれを同時にコーティングするために第２の電解重合プロセスを適用することを含むこと、
前記第３及び第４の接続ラインが、前記第３及び第４の電極に第２の電圧を印加するため、又は前記第３及び第４の電極間に第２の電圧差を印加するために、前記第２の電解重合プロセス中、電気接続部として使用されることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記第１の電極対及び／又は前記第２の電極対が、櫛形電極によって形成されること、又は２つの対向する電気接点によって形成されることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記ステップＡ３）において、前記保護マスクが窒化物又は酸化物でできていることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の検知能力を有するマルチピクセル・マイクロセンサの製造方法に関する。より具体的には、本発明は、ガス及び／又は揮発性有機化合物を検出するためのマルチピクセル・マイクロセンサにも関する。

【背景技術】

【0002】

インダストリー４．０及びモノのインターネット（ＩｏＴ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）におけるスマート環境モニタリング・ソリューション、プロセス制御、安全性又はヘルスケア・アプリケーションを求めて、低消費電力及び低コストのセンサ、特に、揮発性化合物のような特定の有毒ガス又は疾患マーカーの有無や濃度を検出するためのセンサが必要とされている。

【0003】

既知の環境センサの実例は、ガスを検出するために金属酸化物表面を利用する固体半導体センサである。しかしながら、これらの金属酸化物ガス・センサは、検出すべき材料とガスとの間の表面反応を活性化するために、典型的には２００～５００℃を超える高い動作温度を必要とする。したがって、これらのタイプのセンサは、消費電力の観点からはあまり適していない。

【0004】

代替的なセンサは、ポリマー・ベース及びナノコンポジット・ベースのセンサ材料を利用したセンサである。これらの材料は、室温又は６０℃未満で反応するため、センサの消費電力を大幅に削減できる。

【0005】

しかしながら、これらのポリマー・ベース及びナノコンポジット・ベースのセンサ材料を利用した現在のセンサは、大量生産プロセスに従って製造されないため、必ずしも費用対効果の高い方法で生産されるとは限らない。さらに、検出すべきガスの種類又は環境パラメータに応じて、選択的なセンサ・アレイを形成するために、さまざまなセンサを製造して組み立てる必要がある。これにより、製造コストがさらに増加する。

【0006】

したがって、特にガス及び揮発性化合物を検出するための複数の検知能力を有するセンサを製造する方法を改善する余地がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、特にガス及び揮発性化合物を検出するための、複数の検知能力を有するマルチピクセル・マイクロセンサを製造する方法を提供することである。さらなる目的は、製造工程数を減らすことにより、費用対効果の高い製造方法を提供することである。より詳細には、当該方法は、特に長寿命又はバッテリレスの自律式アプリケーション用の「スマート・センサ」の統合及びＩｏＴ通信プロトコルに対応した低消費電力のマイクロセンサを製造することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、添付の独立請求項に定義される。好ましい実施例は、従属請求項に定義される。

【0009】

本発明の第１の態様（ａｓｐｅｃｔ）によれば、複数のマルチピクセル・ガス・マイクロセンサを製造する方法が提供される。各マルチピクセル・ガス・マイクロセンサは、第１のセンシング材料を有する１つ又は複数のピクセルと、第１の材料とは異なる第２のセンシング材料を有する１つ又は複数のピクセルとを少なくとも有する。その方法は、
Ａ）絶縁層を有するウエハ基板を設け、複数のマルチピクセル・マイクロセンサを構築するために前記ウエハ基板を処理することであって、前記処理は、
Ａ１）複数のマイクロセンサのそれぞれのために、
ｉ）第１のピクセル・グループを形成する１つ又は複数の第１の電極対であって、各第１の電極対は第１及び第２の電極を有する、１つ又は複数の第１の電極対と、
ｉｉ）第２のピクセル・グループを形成する１つ又は複数の第２の電極対であって、各第２の電極対は第３及び第４の電極を有する、１つ又は複数の第２の電極対と、
ｉｉｉ）第１の電極対のうちの第１の電極のそれぞれに接続された第１の電気接続ラインと、第１の電極対のうちの第２の電極のそれぞれに接続された第２の電気接続ラインと、
を画定するリソグラフィ・マスクを作成するステップと、
Ａ２）第１の電極対と、第２の電極対と、第１の電気接続ラインと、第２の電気接続ラインとを前記リソグラフィ・マスクに従って形成するために、絶縁層に金属化プロセスを適用するステップであって、金属化プロセスが基板上に１つ又は複数の金属層を堆積させることを有する、ステップと、
Ａ３）好ましくは窒化物又は酸化物でできている保護マスクを基板に堆積させるステップと、
を少なくとも有するステップと、
Ｂ）第１のセンシング材料及び第２のセンシング材料を選択するステップであって、第１のセンシング材料は電解重合（ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）に適した第１のポリマーである、ステップと、
Ｃ）第１及び第２のピクセル・グループのオンウエハ活性化（ｏｎ－ｗａｆｅｒ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）又はオンダイ活性化（ｏｎ－ｄｉｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）を実行し、前記オンウエハ又はオンダイ活性化は、
Ｃ１）第１のピクセル・グループの第１の電極対を覆っている保護マスクの一部を局所的に除去するステップと、
Ｃ２）第１のセンシング材料で第１のピクセル・グループ（Ｇ１）の第１の電極対のそれぞれを同時にコーティングするために第１の電解重合プロセスを適用するステップであって、第１及び第２の電気接続ラインが、第１の電解重合プロセス中に、第１及び第２の電極に第１の電圧を印加するための、又は、第１及び第２の電極間に第１の電圧差を印加するための電気接続部として使用される、ステップと、
Ｃ３）第２のピクセル・グループの第２の電極対を覆っている保護マスクの一部を局所的に除去するステップと、
Ｃ４）第２のセンシング材料で第２のピクセル・グループの第２の電極対をコーティングするステップと、
を少なくとも有するステップと、
を有する。

【0010】

有利なことには、電極対のグループを画定するウエハ基板処理後に、別個のステップ、すなわちバック・エンド・ステップとしてピクセルの活性化を実行することにより、センシング材料は、このウエハ基板処理とは無関係に選択できる。したがって、さまざまなセンシング材料は、ウエハ基板処理後に選択することができる。これにより、安価なカスタマイズされたセンサ・アレイを製造することが可能になる。実際、本発明による方法では、ピクセルの「オン・デマンド」の活性化は、所与のアプリケーションに必要とされる特定のセンシング材料で電極対を覆うことによって実行される。

【0011】

有利なことには、ポリマーでピクセルを活性化するための電解重合プロセスを使用することにより、ピクセルを形成するために、電極対上にポリマーを容易に低コストで堆積させるための技術が実施される。実際、同じセンシング材料、すなわち同じピクセル・グループに属するセンシング材料を要するピクセルのそれぞれは、同時にコーティングすることができる。

【0012】

有利なことには、第１の電極対のための電気接続ラインを画定することにより、且つ、電解重合プロセス中に第１の電圧又は第１の電圧差を印加するためにこれらの相互接続ラインを使用することにより、第１の電極対のみが第１の電圧を受け取り、したがって、重合が選択的に行われる。

【0013】

有利なことには、本発明による方法によって、複数の異なるガスを検出するためのコンパクトで安価な単一のチップ検出器が得られる。

【0014】

有利なことには、本発明による方法によって、いくつかのピクセル・グループは、ガスを検知するためにポリマーでコーティングすることができ、一方、他のピクセル・グループは、例えば、オンチップ温度及び／又は湿度を測定するのに適した他の材料でコーティングすることができる。これにより、ドリフト又は経年劣化などの寄生効果について検出された信号を補正することができる。

【0015】

本発明による方法は、Ａ）、Ｂ）及びＣ）などの文字列によって識別されるような、又は、他の記号列によって識別されるようなステップの特定の順序によって限定されるものではない。例えば、実施例において、ステップＣ１）及びＣ３）の両方は、ステップＣ２）及びＣ４）を実行する前に実行される。他の実施例では、ステップＢ）は、例えばステップＡ）の前に実行される。

【0016】

実施例では、第１のセンシング材料及び／又は第２のセンシング材料は、下記のポリマーのいずれか、すなわち、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン又はポリシラン化合物のいずれかである。他の実施例では、第１のセンシング材料及び／又は第２のセンシング材料は、分子インプリント・ポリマーである。

【0017】

実施例では、この方法は、第１の電解重合プロセス後に、第１のグループの各第１の電極対が、第１のグループの別の第１の電極対から分離された状態になるように、第１及び第２の電気接続ラインを切断する追加のステップを有する。

【0018】

実施例では、第１及び第２の電気接続ラインは共通の接続ラインを形成するか、又は、第１及び第２の接続ラインは、第１の電解重合プロセス中に、第１の電圧が第１及び第２の電極の両方に対して単一の共通電圧であるように、第１及び第２の電極を短絡させるように相互接続され、その方法は、第１の電解重合プロセス後に、第１の電極対のそれぞれのために第１及び第２の電極間に開回路が形成されるように、第１及び第２の電気接続ラインを切断又は共通の接続ラインを切断するさらなるステップを有する。

【0019】

実施例では、本発明による方法は、第１の電解重合プロセス後に、第１のグループの各第１の電極対が第１のグループの別の第１の電極対から分離された状態になるように、各マイクロセンサのために前記第１及び前記第２の電気接続ラインを切断する追加のステップを有する。

【0020】

実施例では、各マルチピクセル・ガス・マイクロセンサについて、第１のセンシング材料を有するピクセルの数は、２以上である。有利なことには、同じセンシング材料を有する複数のピクセルを有する検出器を用いて、例えば、平均値をとることによって、又は同じセンシング材料を有するさまざまなセンサからデータを蓄積することによって、より信頼性のある検知を行うことができる。一般には、信号対雑音比を改善することができる。

【0021】

本発明による実施例では、第２のセンシング材料は、電解重合に適した第２のポリマーであり、リソグラフィ・マスクを提供するステップＡ１）は、ｉｖ）第２の電極対のうちの第３の電極のそれぞれに接続された第３の電気接続ライン、及び第２の電極対（Ｅ２）のうちの第４の電極のそれぞれに接続された第４の電気接続ラインをさらに画定し、金属化のステップＡ２）は、第３及び第４の電気接続ラインをさらに形成し、ステップＣ４）は、第２のセンシング材料で第２のグループの第２の電極対のそれぞれを同時にコーティングするために第２の電解重合プロセスを適用することを有し、第３及び第４の接続ラインは、第２の電解重合プロセス中に、第３及び第４の電極に第２の電圧を印加するための、又は、第３及び第４の電極間に第２の電圧差を印加するための電気接続部として使用される。

【0022】

さらなる実施例では、第３及び第４の電気接続ラインもまた、さらなる共通の接続ラインを形成しているか、又は、第３及び第４の接続ラインは、第２の電解重合プロセス中に第２の電圧が第３及び第４の電極の両方に印加されるように、第３及び第４の電極を短絡させるように相互接続され、その方法は、第２の電解重合プロセス後に、第２の電極対のそれぞれのために第３及び第４の電極間に開回路が形成されるように、第３及び第４の電気接続ラインを切断又は共通の接続ラインを切断するさらなるステップを有する。

【0023】

さらなる実施例では、その方法は、第２の電解重合プロセス後に、第２のグループの各第２の電極対が第２のグループの別の第２の電極対から分離された状態になるように、第３及び第４の電気接続ラインを切断する追加のステップを有する。

【0024】

本発明による方法で得ることができるマイクロセンサは、第１及び第２のピクセル・グループに限定されず、実施例では、３つ以上のピクセル・グループが、第１のピクセル・グループ及び／又は第２のピクセル・グループについて定義された方法ステップを追加のピクセル・グループに適用することによって提供される。

【0025】

本発明の第２の態様によれば、ガス及び揮発性有機化合物を検出するためのマルチピクセル・マイクロセンサは、添付の特許請求の範囲に定義された方法に従って製造される。

【0026】

有利なことには、単一の装置上で、分子インプリント・ポリマー（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）及び非インプリント・ポリマーのようないくつかのセンシング材料を組み合わせることによって、感度及び選択性の両方が向上し、ガスの識別が可能になる。

【0027】

有利なことには、本発明によるマルチピクセル・マイクロセンサは、室温で作動する。

【0028】

本発明のこれらの態様及びさらなる態様は、実例として、添付の図面を参照して、より詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明による方法の一実施例によるフローチャートである。

【図2】本発明による方法から得られるピクセル・アレイの一実施例を示す、ウエハ基板の上面図及びウエハ基板の一部の拡大図である。

【図3】ピクセルの活性化前の本発明によるピクセルの一実施例の概略的な断面図である。

【図4】ピクセルの活性化後の図２に示すピクセルの実施例の概略的な断面図である。

【図5】本発明によるマイクロセンサのピクセルのさらなる実施例の概略的な断面図である。

【図6】本発明によるマイクロセンサのための読み出し装置を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図面は縮尺通りに描かれていない。一般に、図面において、同一の構成要素は、同じ参照番号で示されている。

【0031】

本開示は、特定の実施例に関して説明しているが、実施例は本開示の例示であって、限定的なものとして解釈されるべきではない。本開示が、特に図示及び／又は説明されたものに限定されないこと、及び、代替実施例又は変形実施例を本開示の全体的な教示に照らして発展させることができることは、当業者に理解されよう。記載されている図面は、概略的なものであり、限定的なものではない。

【0032】

動詞「～を有する（ｔｏ ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及びそれぞれの活用形を使用することによって、記載されているもの以外の要素の存在が排除されるということはない。

【0033】

要素の前にある冠詞「ａ」、「ａｎ」又は「ｔｈｅ」を使用することによって、そのような要素が複数存在することが排除されるということはない。

【0034】

さらに、本明細書及び特許請求の範囲における「第１の」、「第２の」などの用語は、類似の要素同士を区別するために使用しており、必ずしも時間的、空間的、等級的又は他のいかなる様態での順序を説明するために使用するわけではない。このように使用される用語は、適切な状況下で置き換え可能であり、本明細書に記載の開示の実施例は、本明細書に記載又は図示したものとは別の順序で動作可能であると理解すべきである。

【0035】

一般的な製造方法
本発明の第１の態様によれば、複数の検知能力を有するマルチピクセル・ガス・マイクロセンサの大量生産のための方法が提供される。

【0036】

マルチピクセル・マイクロセンサは、複数のピクセルで構成されたセンサ・アレイとして解釈されるべきであり、少なくとも第１のピクセル・グループは、センサ・アレイの第２のピクセル・グループと比較した場合、異なる検知能力を有する。ピクセルは、トランスデューサと呼ばれることもある。ピクセルのために異なるセンシング材料を使用することにより、異なる検知能力が得られる。このように、マイクロセンサは「環境カメラ」のように動作し、第１のピクセル・グループは、例えば、第１の特定のガスを検出することができ、第２のピクセル・グループは、温度及び／又は湿度、若しくは第１のガスとは異なる第２の特定のガスを測定することができる。マルチピクセル・マイクロセンサは、使用される異なるセンシング材料の数に限定されない。例えば、第３のピクセル・グループは、さらなる特定のガスを検出するためのセンシング材料を有することができる。実用的な理由から、マイクロセンサ内の異なるセンシング材料の数は、好ましくは２５に限定される。

【0037】

マルチピクセル・マイクロセンサのピクセル・グループは、同じセンシング材料を有するマイクロセンサの１つ又は複数のピクセルをグループ分けしたものとして解釈されなければならない。例えば、マイクロセンサの一実施例では、第１のピクセル・グループは、第１のセンシング材料を有する３つのピクセルを有することができ、第２のピクセル・グループは、第２のセンシング材料を有する１つのピクセルを有することができる。言い換えれば、実施例では、ピクセル・グループのいくつかは、１つのピクセルから成るものであってもよい。

【0038】

本発明による方法で製造されたマルチピクセル・ガス・マイクロセンサのそれぞれは、第１のセンシング材料を有する第１のピクセル・グループＧ１と、第１の材料とは異なる第２のセンシング材料を有する第２のピクセル・グループＧ２とを少なくとも有する。

【0039】

マルチピクセル・マイクロセンサを製造する方法は、図１に概略的に示されるような３つの主要なステップ、すなわち、ウエハ基板を設けて、第１のピクセル・グループＧ１及び第２のピクセル・グループＧ２を備えた複数のマルチピクセル・マイクロセンサを構築するためにウエハ基板を処理する第１のステップ１００と、ピクセル・グループのそれぞれについてセンシング材料を選択する第２のステップ２００と、選択されたセンシング材料で第１及び第２のピクセル・グループを活性化させる第３のステップ３００とを有する。

【0040】

本発明の方法による第１のステップ１００は、外面が絶縁層を形成しているウエハ基板を設け、次いで、そのウエハ基板は、複数のマルチピクセル・マイクロセンサを構築するために処理される。本発明の方法を適用するのに適したウエハ基板のさまざまな実例を、以下でさらに説明する。ウエハ基板の処理は、リソグラフィ・マスクを作成するサブ・ステップＡ１）を少なくとも有する。リソグラフィ・マスクは、複数のマイクロセンサのそれぞれについて、ｉ）ピクセルの第１のグループＧ１を形成するための１つ又は複数の第１の電極対Ｅ１であって、各第１の電極対は第１及び第２の電極を有する、１つ又は複数の第１の電極対Ｅ１と、ｉｉ）第２のピクセル・グループＧ２を形成する１つ又は複数の第２の電極対Ｅ２であって、各第２の電極対は第３及び第４の電極を有する、１つ又は複数の第２の電極対Ｅ２と、ｉｉｉ）第１の電極対Ｅ１のうちの第１の電極のそれぞれに接続された第１の電気接続ラインと、第１の電極対Ｅ１のうちの第２の電極のそれぞれに接続された第２の電気接続ラインと、を画定している。これらの第１及び第２の電気接続ラインは、一般に、相互接続ラインとも呼ばれる。

【0041】

本発明は、リソグラフィ・マスクを適用するための特定のリソグラフィ技術に限定されない。実施例では、リソグラフィ・マスクは、例えば、フォトリソグラフィによって得られるライトフィールド・マスクであり、他の実施例では、電子ビーム・リソグラフィ技術、又はマスクを適用するための任意の他の適切なリソグラフィ技術が適用される。

【0042】

実施例では、第１の電極対の第１の電極、及び第２の電極対の第３の電極は正極であり、第１の電極対の第２の電極、及び第２の電極対の第４の電極は負極である。

【0043】

グループごとの電極対の数は、各グループで必ずしも同じというわけではないことに留意されたい。例えば、第１のグループは、４対の第１の電極を有することができ、第２のグループは、２対の第２の電極対を有することができる。

【0044】

サブ・ステップＡ２）では、第１の電極対と、第２の電極対と、第１及び第２の電気接続ラインとを、作成されたリソグラフィ・マスクに従って形成するために、金属化プロセスがウエハ基板の絶縁層に適用される。この金属化プロセスは、ウエハ基板上に１つ又は複数の金属層を少なくとも堆積させることを有する。リソグラフィに基づく金属化プロセスは、典型的にＩＣ製造プロセスのバック・エンド・オブ・ラインで使用される既知のプロセスである。図２では、ウエハ基板１０の上面図、及び、処理ステップＡ１）及びＡ２）から生じるピクセル・アレイの実施例を示すウエハ基板の一部の拡大図が示されている。この実例では、マイクロセンサを形成するためのピクセル・アレイΣＰ_ｉは、ピクセルＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の５つのグループを有する。この実例では、ピクセル・アレイにおけるピクセルＰ_ｉの総数は２０に等しい。グループＰ１は４つの電極対Ｅ１を有し、グループＰ２は４つの電極対Ｅ２を有する。グループＰ３は、８つの電極対Ｅ３を有する。グループＧ４は２つの電極対Ｅ４を有し、グループＰ５も２つの電極対を有する。以下でさらに説明するように、これらの電極対Ｅ１からＥ５は、同一であっても異なっていてもよい。

【0045】

製造プロセスをさらに示すために、図３では、処理ステップＡ１）及びＡ２）から生じるピクセルの実施例の断面図が示されている。この断面図は、ウエハ基板１０上に構築された１つのピクセルの第１の電極Ｅ１を示しており、この実施例では、電極対Ｅ１が２つの櫛形電極（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）によって形成される。この例示的な実施例では、ピクセル・グループの電気接続ラインは、３つの金属化層２０ａ、２０ｂ及び２０ｃを使用して実現され、その層はビア２１ａ、２１ｂに相互接続されている。必要とされる金属化層の数は、定義されるピクセル・グループの数によって異なる。一般的に、製造されるマイクロセンサが２つの異なるセンシング材料のみを必要とする場合は、２つの金属層で十分である。より多くの異なるセンシング材料が必要な場合、より多くの層が提供される。

【0046】

金属化プロセスの後に、第３のサブ・ステップＡ３）において、保護マスクは、基板上に堆積される。実施例では、この保護マスクは、窒化物又は酸化物でできている。

【0047】

第２のステップ２００では、第１のピクセル・グループのための第１のセンシング材料及び第２のピクセル・グループのための第２のセンシング材料の選択が行われる。第１のセンシング材料は、電解重合に適した第１のポリマーである。この第２のステップ２００は、カスタマイズ意思決定ステップ（ｃｕｓｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍａｋｉｎｇ ｓｔｅｐ）として解釈することができ、第１のステップ１００の前又は後のいずれかで実行することができる。

【0048】

第３のステップ３００では、オンウエハ活性化又はオンダイ活性化が、第１及び第２のピクセル・グループに対して実行される。このオンウエハ又はオンダイ活性化は、少なくとも下記の４つのステップ、すなわち、
Ｃ１）第１のピクセル・グループの複数の第１の電極対を覆っている保護マスクの一部を局所的に除去するステップと、
Ｃ２）第１のセンシング材料で第１のピクセル・グループの第１の電極対のそれぞれを同時にコーティングするために第１の電解重合プロセスを適用するステップであって、第１及び第２の電気接続ラインは、第１の電解重合プロセス中に、第１の電極対に第１の電圧を印加するための電気接続部として使用される、ステップと、
Ｃ３）第２のピクセル・グループの第２の電極対を覆っている保護マスクの一部を局所的に除去するステップと、
Ｃ４）第２のセンシング材料で第２のピクセル・グループの第２の電極対をコーティングするステップと、を有する。

【0049】

図４では、処理ステップＣ１）及びＣ２）から生じるピクセルの一実施例の断面図が示される。この断面図は、ポリマー４０で覆われた第１の電極Ｅ１を示す。

【0050】

実施例では、ステップＣ１）及びＣ３）の両方は、ステップＣ２）及びＣ４）を実行する前に実行される。実際、発明者は、すべての電極対のために保護マスクの一部を局所的に除去し、その後、適切なセンシング材料でピクセル・グループをコーティングすることが、個々のピクセル・グループのコーティング・プロセスに影響を及ぼさないことを観察してきた。有利なことには、これにより、ピクセル・グループのそれぞれの活性化を行うのに必要な時間が短縮される。

【0051】

代替実施例では、ステップＣ３）は、ステップＣ１）及びＣ２）を完了した後にのみ実行される。

【0052】

上述のように、マイクロセンサは、異なるガスを検知するための異なるセンシング材料を有することができる。これらの実施例では、第２のセンシング材料は、例えば、電解重合に適した第２のポリマーである。次いで、リソグラフィ・マスクを提供するサブ・ステップＡ１）は、ｉｖ）第２の電極対のうちの第３及び第４の電極のそれぞれに接続された第３及び第４の電気接続ラインをさらに画定し、次いで、金属化のステップＡ２）は、第３及び第４の電気接続ラインをさらに形成する。ステップＣ４）は、第２のセンシング材料で第２の検知グループの第２の電極対のそれぞれを同時にコーティングするために第２の電解重合プロセスを適用することをさらに有する。第３及び第４の電気接続ラインは、これにより、第２の電解重合プロセス中に、第２の電極対に第２の電圧を印加するための電気接続部として使用される。

【0053】

当業者は、センサ材料として３種類以上の異なるポリマーを有するマイクロセンサを製造するための本発明の方法を拡張できるということが理解される。

【0054】

いくつかの実施例では、活性化プロセス後に、ステップＡ３）に適用された保護マスクは、例えばエッチングの手順によって完全に除去される一方で、他の実施例では、保護マスクは維持される。図５では、保護マスク５０が維持されている例が示されている。

【0055】

ウエハ基板
本発明による方法を実行するために提供されるウエハ基板は、方法ステップＡ１）からＡ３）までを適用するのに適した任意の基板として解釈されなければならない。

【0056】

実施例では、図３に示すように、ウエハ基板１０は、Ｓｉ若しくはＧｅなどの半導体材料で作られた、又は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔなどの金属で作られた第１の層１１と、絶縁材料で作られた第２の層１２とを少なくとも有する。第２の絶縁層は、基板ウエハの外面を形成しており、上述した処理ステップ１００を実行するための開始層である。

【0057】

典型的には、ウエハ基板の絶縁層１２は、下記のもののいずれか、すなわち、酸化プロセス、窒化プロセス、酸化物沈着又は窒化物沈着のいずれかによって形成される。

【0058】

他の実施例では、ウエハ基板は、ガラス又は石英などの絶縁材料で作られた層を有する。実施例では、ウエハ基板全体がガラス又は石英でできている。

【0059】

特定の実施例では、本発明による方法を実行するために提供されるウエハ基板は、初期フロント・エンド（ＦＥＯＬ：ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄ－ｏｆ－ｌｉｎｅ）プロセスによって生じるウエハ基板である。例えば、ウエハ基板は、マイクロセンサの電極対によって生成される信号を読み出すために構成されたトランジスタを有することができる。ピクセルのオンダイ活性化の場合、これらのトランジスタは、電極対に供給される重合電圧を制御するためのスイッチとして使用することもできる。

【0060】

センシング材料
さまざまな材料は、例えば、分子インプリント・ポリマー（ＭＩＰ：ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）及び非インプリント・ポリマー（ＮＩＰ：ｎｏｎ－ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）などの導電性ポリマー、並びに、例えばカーボン・ナノチューブ又はグラフェンに基づいたナノコンポジットのような、ピクセルのためのセンシング材料として使用することができる。

【0061】

本発明による製造方法から得られるマイクロセンサは、第１のセンシング材料として少なくともポリマーを有する。実施例では、センシング材料は、下記のポリマーのいずれか、すなわち、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン又はポリシラン化合物のいずれかである。

【0062】

実施例では、マイクロセンサは、第１のセンサ材料が分子インプリント・ポリマー（ＭＩＰ）であり、第２のセンサ材料が非インプリント・ポリマー（ＮＩＰ）であるセンサ材料の組み合わせを有する。

【0063】

いくつかの実施例では、例えば、グラフェンでできた膜をセンシング材料として１つ又は複数のピクセル・グループを有することができる。他の実施例では、センシング材料は、抵抗性材料又は半導体材料でできている。

【0064】

上述のように、本発明により製造されたマイクロセンサは、センサ材料としてポリマーを有する第１のピクセル・グループを少なくとも有し、このセンサ材料は、第１の電解重合プロセスによって第１の電極対上に堆積される。

【0065】

マイクロセンサが、例えば、カーボン・ナノチューブ、グラフェン又はナノコンポジットをセンシング材料として有する第２のピクセル・グループを有する場合、本発明による方法のステップＣ４）において、下記プロセスのうちの１つ、すなわち、スプレー・コーティング、ドロップ・コーティング又はインクジェット印刷などのプロセスのうちの１つが、センシング材料を堆積するために使用される。これらのプロセスは、コーティングを塗布するための当該技術分野で知られている。

【0066】

いくつかの実施例では、１つ又は複数の電極対はコーティングされない。すなわち、センシング材料は、電極対の電極間に追加されない。これらの電極対は、例えば、温度測定の目的で、コーティングなしで抵抗測定のために使用される。

【0067】

電極
実施例では、第１の電極対及び／又は第２の電極対は、２つの櫛形電極によって形成される。代替実施例では、第１及び第２の電極対は、２つの対向する電気接点によって形成される。電極対のそれぞれは、正極及び負極を有する。電極は、例えば銅でできている。

【0068】

いくつかの実施例では、第１のピクセル・グループは、２つの櫛形電極によって形成された電極対を有し、第２のピクセル・グループは、２つの対向する電気接点によって形成された電極対を有する。言い換えれば、電極対は、ピクセル・グループごとに異なっていてもよい。

【0069】

いくつかの実施例では、例えばグラフェンでできたグリッドなどの導電性要素は、電極対を形成する２つの対向する電気接点の間に配置される。これにより、電気接点の間の距離を長くすることが可能であり、重合プロセスを容易にすることが可能である。これらの実施例について、この方法は、電極対の電極間のこのような導電性要素を結合するために、ピクセル活性化ステップ３００の一部として、さらなるステップを有する。

【0070】

櫛形電極を用いる実施例では、ポリマーでコーティングするとき、電極対の２つの電極を完全に回復させて抵抗接点を得るために、電極対にコーティングされたポリマーの厚さは、約１～２μｍの厚さである。

【0071】

他の実施例では、電極対の電極間の距離は、１μｍよりも短く、例えば、数百ナノメートルであり得る。一般に、電解重合プロセスには、短い距離ほど、より効率的である。

【0072】

櫛形電極は、多くの指を有しており、指の数は、電極対の電極間の必要な抵抗の関数として最適化される。例えば、実施例では、必要な抵抗は、１００キロオームから１メガオームの範囲であってもよい。

【0073】

電気接続ライン
電気接続ラインは、同じセンシング材料を有する電極対の電極を相互接続するための導体又は導体の一部として解釈されなければならない。電気接続ラインは、例えば銅でできている。

【0074】

実施例では、第１のピクセル・グループの第１の電気接続ライン及び第２の電気接続ラインは、相互接続されている。すなわち、第１のピクセル・グループの電極対の第１及び第２の電極は、短絡を形成している。このように、第１の電解重合プロセス中に、第１の単一電圧は、第１のグループの第１の電極対の第１及び第２の電極に印加することができる。このことは、電解重合プロセス中に、例えば正極及び負極が同じ電圧にあるということを意味している。

【0075】

いくつかの実施例では、第１及び第２の電気接続ラインは、第１の電極対の第１及び第２の電極がデフォルトで短絡を形成しているように、共通の接続ラインを形成している。

【0076】

結果として、第１の電極対が上述のように短絡化されている実施例では、本発明による方法は、第１の電解重合プロセス後に、第１の電極対のそれぞれのために第１及び第２の電極間に開回路が形成されるように、第１及び第２の電気接続ラインを切断又は共通の接続ラインを切断するさらなるステップを有する。

【0077】

同様に、例えば、第２のセンシング材料が第２のポリマーの場合、第３及び第４の電気接続ラインは相互接続され、さらなる短絡を形成している。このように、第２の電解重合プロセス中に、第２の単一電圧は、すべての第２の電極対の第３及び第４の電極に印加することができる。したがって、ここでも、第２の電解重合プロセス中に、正極及び負極は同じ電圧にある。

【0078】

より一般的には、いくつかの実施例では、マイクロセンサは、センシング材料として複数のポリマーを使用するための複数のピクセル・グループを有し、ピクセル・グループのそれぞれの電極対の電気導体のそれぞれは、電極対が短絡化されるように構成されている。

【0079】

他の実施例では、第１及び第２の電気接続ラインは、２つの別々の電気導体、すなわち、例えばすべての第１の電極対の正極を接続する第１の電気導体と、すべての第１の電極対の負極を接続する第２の電気導体とを形成している。このように、第１及び第２の電気接続ラインは、電解重合プロセス中に、第１の電圧をすべての正極に印加し、第２の電圧を第１の電極対のすべての負極に印加するように使用することができる。言い換えれば、第１の電圧差は、第１及び第２の電極間に印加することができる。

【0080】

電極対が、共通の接続ラインを使用することによって、又は、上述のように第１及び第２の電気接続ラインを相互接続することによって短絡化されるとき、金属化プロセス中に適用する必要のある金属化層の数が減少する。この場合、１つの金属化層で、２つの異なるセンサ材料を覆うことができる。２つの金属化層で、例えば、４つの異なるセンサ材料を覆うことができる。他方、第１及び第２の電極が、それぞれ第１及び第２の電極に接続された専用の第１及び第２の電気接続ラインを使用することによって分離されたままである場合、センサ材料ごとに、より多くの金属化層が必要である。一般的に、１つのセンシング材料につき、１つの金属化層が必要である。

【0081】

ピクセルのオンウエハ活性化
ピクセルの活性化は、ウエハのレベル上で、すなわち「オンウエハ」で、又は、ウエハをダイシングした後のダイのレベル上で、すなわち「オンダイ」のいずれかで実行することができる。

【0082】

第１及び第２のピクセル・グループの活性化がオンウエハで実行される実施例では、第１の電解重合プロセスを適用するサブ・ステップＣ２）は、ウエハ基板によって維持された複数のマルチピクセル・マイクロセンサの各第１のピクセル・グループに対して同時に実行される。オンウエハでの同時電解重合は、ステップＡ１）からＡ３）の処理後、第１の電解液内にウエハ基板を配置し、第１及び第２の電極が短絡化されている場合は、第１及び第２の電極対に第１の電圧を印加し、第１及び第２の電極が短絡されていない場合は、第１及び第２の電極の間に電圧差を印加することによって実行される。上述のように、第１及び第２の電気接続ラインは、電圧を電極に印加するための電気接続部として使用される。

【0083】

ピクセルの活性化がオンウエハで実行される場合、ウエハ基板は、処理ステップＡ１）からＡ３）を実行する前に、ウエハの周縁にグローバル電気接点（ｇｌｏｂａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）ＧＣ１，ＧＣ２を備え、それらは、重合プロセスを実行するための電圧を提供する電圧源を接続することができる。これらの実施例では、金属化ステップＡ２）の一部として、マイクロセンサのそれぞれの第１及び第２の電気接続ラインは、ウエハの周縁で１つ又は２つのグローバル電気接点に接続されている。製造されるマルチピクセル・センサが、異なるポリマー・センシング材料をそれぞれが有している複数のグループを有する場合、ポリマー・センシング材料を必要とする各ピクセル・グループに対して、１つ又は２つのグローバル電気接点がウエハの周縁に提供される。

【0084】

図２に示す実施例では、ウエハ基板上の５つのグローバル接点ＧＣ１からＧＣ５が示されており、これにより、異なるポリマー・センシング材料で５つのピクセル・グループＧ１からＧ５をコーティングすることができる。ウエハ基板上で必要とされるグローバル接点の数は、センシング材料としてポリマーを必要とするピクセル・グループの数によって決まる。図２に示す実例では、グループＧ１からグループＧ３までのみを重合プロセスでコーティングする必要がある場合は、ウエハ上の３つのグローバル接点で十分である。

【0085】

いくつかの実施例では、金属化プロセスの一部として、複数のマイクロセンサの第１の電気接続ラインのいくつかが互いに接続され、これらの複数のマイクロセンサの第２の電気接続ラインのいくつかも互いに接続される。これらの接続された第１の電気接続ライン、及び接続された第２の電気接続ラインは、次に、ウエハの周縁で単一の又は一対のグローバル接点に接続される。このように、センシング材料ごとのウエハの周縁でのグローバル接点の総数は、大幅に減らすことができる。いくつかの実施例では、センシング材料ごとに１つ又は数個のグローバル接点のみが必要である。

【0086】

上述のように、各マイクロセンサについて、第１のグループＧ１の第１の電極対Ｅ１の第１の電極は、第１の電気接続ラインを介して相互接続され、第１のグループＧ１の第１の電極対Ｅ１の第２の電極は、第２の電気接続ラインを介して相互接続される。したがって、前記第１の電解重合プロセスの後に活性化がオンウエハで実行される実施例では、この方法は、追加的なステップ、すなわち、例えばエッチング・プロセスによって、第１のグループＧ１の第１の電極対Ｅ１のそれぞれが第１のグループＧ１の別の第１の電極対から分離された状態になるように、前記第１及び前記第２の電気接続ラインを切断するステップを有する。実際、各電極対は、そのセンサ材料とともに、独立したピクセル・センサを形成している。マイクロセンサが動作している場合、各ピクセル・センサは、別のピクセル・センサで検出された信号とは独立して信号を取得し、読み取り装置へ信号を伝送する。

【0087】

ピクセルのオンダイ活性化
第１及び第２のピクセル・グループの活性化がオンダイで実行される実施例では、この方法は、ステップＣ）を実行する前にウエハをダイシングする追加的なステップ、すなわち、第１及び第２のピクセル・グループのオンダイ活性化を実行するステップを有する。

【0088】

ピクセル活性化がオンダイで実行されるこれらの実施例では、ステップＡ）で提供されるウエハ基板は、初期フロント・エンド・プロセスから生じる。このフロント・エンド・プロセスの一部として、第１のピクセル・グループの第１の電極対ごとに一対のトランジスタが設けられている。有利なことには、第１の電極対のこれらのトランジスタは、第１の電解重合プロセス中に第１の電圧を制御することができるスイッチとして使用される。これらのトランジスタ１５は、例えば、ＮＭＯＳ又はＰＭＯＳトランジスタである。図５では、ピクセルの断面図が示されており、ウエハ基板１０は、各電極対のための一対のトランジスタが設けられる初期フロント・エンド・オブ・ライン・プロセスによって得られたものである。図５には、１つのトランジスタ１５が、電気接続ライン２０ａ～２０ｄとともに示されている。

【0089】

実施例では、ダイはパッケージ化され、結果として得られるチップは、複数の周辺接続パッドを有する。これらのパッドのいくつかは、第１のピクセル・グループの一対のトランジスタに電気接続され、第１の重合プロセス中に第１の電圧を制御することができる。

【0090】

第１の電極対の活性化がオンダイで実行されるとき、ステップＣ２）で使用される重合プロセスは、液滴重合プロセス又は専用のマイクロ流体プロセスである。液滴重合プロセスにより、重合液を有する液滴は、局所的に除去される保護マスクを有するピクセルの上部に供給される。マイクロ流体システムが使用されるとき、流体は、例えばピクセル上方の小さなチャンバを通って循環され、その結果、局所的に除去される保護マスクを有するピクセルは、流体と接触するようになる。

【0091】

マルチピクセル・マイクロセンサ
本発明の第２の態様によれば、ガス及び／又は揮発性有機化合物を検出するためのマルチピクセル・マイクロセンサが提供される。本発明によるマルチピクセル・マイクロセンサは、図１に概略的に示すような製造ステップ１００、２００及び３００を含む上述のような製造方法によって得られる。

【0092】

単一のマイクロセンサに対応するダイは、実施例ごとに変化し得る全体的な表面寸法を有することができる。例えば、実施例では、単一のマイクロセンサに対応するダイは、１×１ｍｍ^２又は０．５×０．５ｍｍ^２以下の典型的な全体の表面寸法を有する。他の実施例では、この寸法は、より大きくすることができ、例えば、３×３ｍｍ^２までの値を有することができる。マイクロセンサの単一のピクセルの表面寸法は、実施例ごとに変化し得る。いくつかの実施例では、ピクセル・サイズは、例えば１０×１０μｍ^２である。他の実施例では、ピクセル・サイズは、はるかに大きくてもよく、例えば、より大きな面積のマイクロセンサを使用すべき場合は、このマイクロセンサのピクセル・サイズは、１×１ｍｍ^２にまですることができる。

【0093】

第１のピクセル・グループの各第１の電極対のための一対のトランジスタが、ウエハ基板の初期フロント・エンド・オブ・ライン・プロセスの一部として提供される実施例では、トランジスタを使用して、検出器の読み出しプロセスを制御することもできる。適用される読み出しプロセスは、既知のＣＭＯＳカメラと同様の方法で、例えば、多重化によって実行され、その後、抵抗性及び／又は容量性の読み出しが行われる。

【0094】

図６では、マルチプレクサが本発明によるマイクロセンサと結合され、各ピクセルについて読み出しを実行することができ、マイクロセンサの製造プロセス中に電解重合によって電極対のコーティングを選択的に実行することもできる実施例が示されている。図６に示すシステムは、カラム・デコーダ８１とライン・デコーダ８２とを有する。ライン・デコーダは、図６で示すように、ライン・デコーダのラインのうちの１本、例えばラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４のうちの１本を活性化することを可能にする制御ボックス８６に結合される。図６に概略的に示すように、これらのラインのそれぞれは、ピクセルに関連する一対のトランジスタのいくつかのゲートに結合される。書き込み制御装置８４及び読み取り制御装置８５は、カラム・デコーダ８１に結合される。書き込み制御装置８４は、電解重合プロセス中に、電解重合を必要とするピクセルに電圧を選択的に印加するために使用される。例えば、ラインＬ１が制御ボックス８６を介して活性化される場合、書き込み制御装置８４は、例えば、ラインＬ１及びカラムＣ１／Ｃ１’上に配置されたピクセルが重合化を必要とする場合の電解重合プロセスに適したカラムＣ１及びカラムＣ１’に電圧を設定することができる。このように、電解重合プロセスは、ピクセルごとに選択的に適用及び制御することができる。使用される電解重合プロセスの種類に応じて、例えばＣ１及びＣ１’に印加される電圧は、等しくても異なっていてもよい。

【0095】

上述のように、マイクロセンサのピクセルの活性化が完了して、マイクロセンサが動作するようになると、図６に示すカラム・デコーダ及びライン・デコーダ、並びに関連する制御を使用して、例えば、抵抗性及び／又は容量性の読み出しによって、ピクセルのそれぞれから選択的にデータを読み出すことができる。１つの実例として、ラインＬ１が活性化される場合、ラインＬ１及びカラムＣ１／Ｃ１’上に位置するピクセルからのデータは、カラム接合部Ｃ１及びＣ１’を介して読み出し制御装置８５によって読み出しが行われる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】