JP2006153769A - 気体センサとこれを用いた気体センシング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周囲気体の流れを遮断したチャンバ内に設置した半導体の基板1を用い、この基板1から熱分離した薄膜4a上に薄膜のヒータ6と温度センサを個別に設け、薄膜のヒータ6から距離を隔てた位置に空隙300を挟んで、基板1から熱分離した薄膜4b上に温度センサとを、集積化させ、薄膜4aの温度センサTSaと薄膜4bの温度センサTSbの出力を利用して、周囲気体の気圧もしくはその成分を計測する気体センサと、周囲気体の気圧もしくはその成分、及び、温度を算出する計測手段とを備えた計測装置。
【選択図】 図1
Description
熱電対真空装置においては、細線ヒータと熱電対が熱的に分離した真空センサと、細線ヒータと熱電対が密着した真空センサがあるが、両真空センサ共に、細線ヒータに定電流回路で所要の一定電流を流し、気体分子が奪う熱量が圧力に対して依存した温度変化を熱電対で検知し、その起電力を電圧変換し、圧力に換算し表示している。
基板から熱分離した薄膜4aと薄膜4b、空隙300に薄膜のヒータ6と温度センサが集中して集積化されているので、薄膜のヒータ6の熱容量が小さくてすみ、低消費電力で、小型の気体センサを用いた計測装置が形成できる。また、薄膜を4aと薄膜4bに分割したので、ヒータからの熱が、周囲気体を通じてのみ熱伝達されるから高感度の真空センサ等の熱型の気体センサが提供できる。周囲気体の温度を検出する温度センサを設けているので周囲温度の影響を補正でき、より精度の高い計測装置を提供できる。
図1の(a)は気体センサの気体センシング部であるセンサチップの平面概略図で、図1の(b)は図1の(a)におけるX−X‘から見た断面形状図で、図2は気体センサを含めた気体センシング装置の系統図を示す。
このセンサチップはシリコンSOI基板である基板1を用いた場合の実施例で下地基板2には空洞3が形成されてあり、空洞3の上部には、基板1から熱分離するのに、溝40を設け、このためために残された薄膜4a、薄膜4bは、4箇所にある梁5aで支えられた薄膜4aと、空隙300を介して3箇所にある梁5bで支えられた薄膜4bで形成されてあり、この薄膜4a、薄膜4bとこれらの梁5a、梁5bはSOI基板のBOX層10と単結晶シリコン薄膜20とを主構成材料としている。このため薄膜4a、薄膜4bは、宙に浮いた構造で、基板から熱分離された構造になっている。
2 下地基板
3 空洞
4a、4b 薄膜
5a、5b 梁
6 ヒータ
7a、7b、7c pn接合ダイオード(温度センサ)
10 BOX層
20 単結晶シリコン薄膜
40 溝
51、52 シリコン酸化膜
120 pn接合ダイオードのp型電極
130 pn接合ダイオードのn型電極
140 ヒータ電極
150 配線
210 p型層
220 n型層
300 空隙
Claims (5)
- 周囲気体の流れを遮断したチャンバ内に設置した基板(1)と、該基板(1)から熱分離した2個の薄膜(4a、4b)を空隙(300)を介して配置し、一方の薄膜(4a)には、少なくとも1個のヒータ(6)と該ヒータ(6)の場所Aの温度Taを検出する温度センサTSaとを個別に設けてあり、他方の薄膜(4b)には、温度Tbを検出する温度センサTSbとを備え、薄膜(4b)に接する周囲気体の熱伝導により、場所Bの温度が上昇するように構成し、温度センサTSaと温度センサTSbとの出力を利用して、前記チャンバ内の周囲気体の気圧もしくはその成分を計測できるようにしたことを特徴とする気体センサ。
- 空隙(300)の幅を薄膜(4a)と薄膜(4b)の幅のいずれよりも小さくなるようにした請求項1記載の気体センサ。
- 周囲気体の温度Tcを検出する温度センサTScを、基板(1)に設けた請求項1と請求項2のいずれかに記載の気体センサ。
- 温度センサTSaおよび温度センサTSb、温度センサTScをバイポーラトランジスタもしくは半導体ダイオードとした請求項1から請求項3のいずれかに記載の気体センサ。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載の気体センサと、該気体センサの温度センサTSaと温度センサTSbとの出力を利用し、信号増幅回路、演算回路、メモリ回路、駆動電源回路、表示部を必要に応じて設け、前記チャンバ内の周囲気体の気圧もしくはその成分を計測できるようにしたことを特徴とする気体センシング装置。
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