JP2849588B2 - Thin film gas sensor and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin film gas sensor and method of manufacturing the same

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JP2849588B2
JP2849588B2 JP25468789A JP25468789A JP2849588B2 JP 2849588 B2 JP2849588 B2 JP 2849588B2 JP 25468789 A JP25468789 A JP 25468789A JP 25468789 A JP25468789 A JP 25468789A JP 2849588 B2 JP2849588 B2 JP 2849588B2
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gas
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気中のガスを検知するガスセンサに関
し、更に詳しくは半導体素子の電気抵抗の変化によって
還元性ガスの検知を行うガスセンサに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas sensor for detecting gas in air, and more particularly to a gas sensor for detecting a reducing gas by a change in electric resistance of a semiconductor element.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by conventional technology and invention]

LPガス等のガス漏れ警報器に代表されるような、各種
還元性ガスの検知に用いられる半導体式ガスセンサは、
所定の温度に加熱された半導体素子に還元性ガスが吸着
すると、吸着したガス中の酸素が脱離して、素子の電気
抵抗が低下する現象を利用するものである。
Semiconductor gas sensors used to detect various reducing gases, such as gas leak alarms such as LP gas,
When a reducing gas is adsorbed on a semiconductor element heated to a predetermined temperature, oxygen in the adsorbed gas is desorbed, and the phenomenon that the electric resistance of the element is reduced is used.

センサ素子としては、n型半導体のSnO2やZnOからな
る多孔性焼結体に電極をつけたものと、これらの物質を
絶縁性基板上に固着して薄膜としたものがある。
As the sensor element, there are a sensor element in which an electrode is attached to a porous sintered body made of an n-type semiconductor such as SnO 2 or ZnO, and a sensor in which these substances are fixed on an insulating substrate to form a thin film.

前者のものはバルク型と称し、第7図に示すように、
白金線コイルヒータ3の回りにSnO2等の金属酸化物半導
体5を焼結し、さらにその表面に触媒を担持させたもの
である。しかし、この素子を製造するには、コイルを巻
く工程と焼結工程に要する時間が長くなるために、生産
性が悪かった。また、素子が大型になることと、消費電
力が多くなることも問題となっていた。
The former is called the bulk type, and as shown in FIG.
A metal oxide semiconductor 5 such as SnO 2 is sintered around a platinum wire coil heater 3 and a catalyst is supported on the surface thereof. However, in order to manufacture this element, the time required for the coil winding step and the sintering step becomes long, so that the productivity was poor. In addition, there has been a problem that the element becomes large and power consumption increases.

それに対して、後者の薄膜を形成するものには、対向
電極型と称するものと熱線型と称するものがある。対向
電極型素子は、第1図に示すように、絶縁性基板2上に
対向する櫛形の電極4、4′を形成し、その上にガス感
応性を有する酸化物半導体の薄膜6を固着したものであ
る。
On the other hand, there are two types for forming the latter thin film, one called a counter electrode type and one called a hot wire type. As shown in FIG. 1, the opposing electrode type element has opposing comb-shaped electrodes 4, 4 'formed on an insulating substrate 2, and a gas-sensitive oxide semiconductor thin film 6 is fixed thereon. Things.

一方、熱線型素子は、第2図に示すように、絶縁性基
板2上に電極を兼ねた蛇行するヒータ8を形成し、その
上に酸化物半導体の薄膜6を固着したもので、還元性ガ
ス非感応性の酸化物で製造した温度補償用素子とともに
回路に組み込んで使用するものである。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the hot-wire element has a meandering heater 8 also serving as an electrode formed on an insulating substrate 2 and an oxide semiconductor thin film 6 fixed thereon. It is used by being incorporated in a circuit together with a temperature compensation element manufactured from a gas-insensitive oxide.

これら対向電極型及び熱線型素子の場合、電極と薄膜
を印刷技術や蒸着技術を用いて形成するので、バルク型
のものに比べて生産性が高く、また消費電力も少ないと
いう利点がある。しかし、概してガス感応性が悪く、電
子抵抗も高いので、ガス感応特性の再現性と安定性に不
安が残っていた。
In the case of these counter-electrode type and hot-wire type elements, since the electrodes and the thin film are formed by using a printing technique or a vapor deposition technique, there are advantages that the productivity is higher and the power consumption is lower than that of the bulk type. However, the gas sensitivity is generally poor and the electronic resistance is high, so that the reproducibility and stability of the gas sensitivity characteristics remain uneasy.

それに対して、ガス感応性を有する高電気抵抗層と低
電気抵抗層の2層構造薄膜として、センサ素子の電気抵
抗を下げる方法が特公昭60−29064号で提案されてい
る。しかし、この方法では、2層の薄膜の厚さをかなり
厳密に制御しなくてはならず、また使用温度によっては
成分の拡散による特性変化の心配があり、さらに同じ理
由で、電気抵抗を低下させるための高温熱処理がむずか
しい等の問題があった。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 60-29064 proposes a method of reducing the electric resistance of a sensor element as a two-layer thin film having a gas-sensitive high electric resistance layer and a low electric resistance layer. However, in this method, the thickness of the two thin films must be controlled quite strictly, and there is a concern that the characteristics may change due to the diffusion of the components depending on the operating temperature. However, there is a problem that it is difficult to perform a high-temperature heat treatment for the heat treatment.

従って、本発明の目的は、ガス感応性が良好で安定し
た性能を有し、生産性も高い薄膜ガスセンサ及びその製
造方法を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin-film gas sensor having good gas sensitivity, stable performance and high productivity, and a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、酸化ス
ズ中に適量のNb及び/又はSbと、Pt及び/又はPdとを添
加して薄膜材料とし、スパッタリング等の蒸着法によっ
て基板上に微細な均一混合相を有する薄膜を形成した半
導体素子を用いることにより、低い電気抵抗と良好なガ
ス感応性を有するガスセンサとすることができることを
発見し、本発明を完成した。
In view of the above problems, as a result of intensive research, the present inventors have found that a proper amount of Nb and / or Sb and Pt and / or Pd are added to tin oxide to form a thin film material, and the thin film material is formed on a substrate by an evaporation method such as sputtering. By using a semiconductor element on which a thin film having a fine homogeneous mixed phase is formed, it has been found that a gas sensor having low electric resistance and good gas sensitivity can be obtained, and the present invention has been completed.

すなわち本発明の熱線型薄膜ガスセンサは、絶縁性基
板上に電極を兼ねるヒータを形成し、その上にガス反応
性を有する半導体の薄膜を固着したもので、前記薄膜
は、酸化スズ中に、Nb及び/又はSbがNb2O3又はSb2O3
算値で0.1〜5重量%固溶した相に、0.01〜15重量%のP
t及び/又はPdが均一分散してなることを特徴とする。
That is, the hot-wire thin-film gas sensor of the present invention has a heater which also serves as an electrode formed on an insulating substrate, and a gas-reactive semiconductor thin film is fixed thereon, and the thin film contains Nb in tin oxide. and / or Sb is in a phase in which dissolved 0.1 to 5% by weight Nb 2 O 3 or Sb 2 O 3 in terms of values, 0.01 to 15 wt% of P
It is characterized in that t and / or Pd are uniformly dispersed.

また本発明の薄膜ガスセンサを製造する第一の方法
は、絶縁性基板上に電極を形成し、その上にガス感応性
を有する半導体の薄膜として、酸化スズ中にNb及び/又
はSbが0.1〜5重量%(Nb2O3又はSb2O3換算値)固溶し
た相に0.01〜15重量%のPt及び/又はPdが均一に分散し
てなる薄膜を形成することにより薄膜ガスセンサを製造
するもので、前記薄膜を構成する全ての成分を混合固化
してターゲットとし、スパッタリング法によって前記基
板上に前記薄膜を形成した後、前記薄膜を大気中で300
〜1200℃で熱処理することを特徴とする。
Further, the first method for producing the thin film gas sensor of the present invention comprises forming an electrode on an insulating substrate, and forming a gas-sensitive semiconductor thin film on the electrode as a thin film of Nb and / or Sb in tin oxide. A thin film gas sensor is manufactured by forming a thin film in which 0.01 to 15 wt% of Pt and / or Pd is uniformly dispersed in a 5 wt% (Nb 2 O 3 or Sb 2 O 3 converted) solid solution phase. The target is obtained by mixing and solidifying all the components constituting the thin film, and forming the thin film on the substrate by a sputtering method.
It is characterized by heat treatment at ~ 1200 ° C.

さらに本発明の薄膜ガスセンサを製造する第二の方法
は、絶縁性基板上に電極を形成し、その上にガス感応性
を有する半導体の薄膜として、酸化スズ中にNb及び/又
はSbが0.1〜5重量%(Nb2O3又はSb2O3換算値)固溶し
た相に0.01〜15重量%のPt及び/又はPdが均一に分散し
てなる薄膜を形成することにより薄膜ガスセンサを製造
するもので、前記薄膜を構成する全ての成分を混合固化
してターゲットとし、スパッタリング法によって前記基
板上に前記薄膜を形成する際に、前記基板を200〜700℃
に加熱することを特徴とする。
Further, a second method for producing the thin film gas sensor of the present invention comprises forming an electrode on an insulating substrate, and forming a gas-sensitive semiconductor thin film on the electrode as Nb and / or Sb in the tin oxide. A thin film gas sensor is manufactured by forming a thin film in which 0.01 to 15 wt% of Pt and / or Pd is uniformly dispersed in a 5 wt% (Nb 2 O 3 or Sb 2 O 3 converted) solid solution phase. The target is obtained by mixing and solidifying all the components constituting the thin film, and when forming the thin film on the substrate by a sputtering method, the substrate is heated to 200 to 700 ° C.
It is characterized by heating to.

以下、本発明を図面を参照して説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の薄膜ガスセンサは、第1図に示すような対向
電極型として、あるいは第2図に示すような熱線型とし
て構成する。すなわち、耐熱性と絶縁性をもったアルミ
ナ等の基板2の上に白金線等からなる対向する櫛形の電
極4、4′、あるいはやはり白金線等かなり、電極を兼
ねる蛇行するヒータ8が形成されている。さらにその上
に、酸化スズを主体とする半導体の薄膜6を有する。
The thin film gas sensor of the present invention is configured as a counter electrode type as shown in FIG. 1 or a hot wire type as shown in FIG. That is, opposing comb-shaped electrodes 4 and 4 'made of platinum wire or the like, or a meandering heater 8 also serving as an electrode, which is also a platinum wire, is formed on a substrate 2 made of alumina or the like having heat resistance and insulation. ing. Further, a semiconductor thin film 6 mainly composed of tin oxide is provided thereon.

酸化スズは良好なガス感応性を示す代表的なn型半導
体であり、還元性ガスに感応して電気抵抗が低下する。
しかし、酸化スズを単相で薄膜した場合、電気抵抗が高
く実用的でない。従って、Nb2O3の形でNbを、あるいはS
b2O3の形でSbを添加して酸化スズに固溶させることによ
り、電気抵抗を下げる。固溶後の酸化スズの化学構造は
SnO2-X(ただし、0<X≦1)となる。ここでXはNb及
び/又はSbの添加量に応じて変化する。さらに、ガス感
応度を高めるために、Pt及び/又はPdを触媒として担持
させる。
Tin oxide is a typical n-type semiconductor exhibiting good gas sensitivity, and its electric resistance decreases in response to a reducing gas.
However, when tin oxide is thin-filmed in a single phase, the electric resistance is high and is not practical. Therefore, Nb in the form of Nb 2 O 3 or S
The electric resistance is reduced by adding Sb in the form of b 2 O 3 and dissolving it in tin oxide. The chemical structure of tin oxide after solid solution is
SnO 2-X (where 0 <X ≦ 1). Here, X changes according to the added amount of Nb and / or Sb. Further, Pt and / or Pd is supported as a catalyst in order to increase the gas sensitivity.

薄膜は多孔質のものがよいが、成膜後に触媒を気孔内
部まで分散させるのは技術的に困難である。従って、ス
パッタリングやイオンプレーティングによって、酸化ス
ズ、Sb、Pt等の各成分を同時に基板上に蒸着させる。
The thin film is preferably porous, but it is technically difficult to disperse the catalyst inside the pores after film formation. Therefore, components such as tin oxide, Sb, and Pt are simultaneously deposited on the substrate by sputtering or ion plating.

例えば、スパッタリング法を用いる場合、薄膜を構成
させる全成分を混合固化して陰極ターゲットとし、一
方、基板を陽極として低気圧ガス雰囲気中で電極間に電
圧を加えるとガスがイオン化する。このガスイオンをタ
ーゲットに衝突させて薄膜成分を飛び出させ、基板上に
固着させて0.05〜10μの厚さの薄膜を形成する。それに
よって薄膜の組織は、酸化スズにNb及び/又はSbが固溶
した基地中にPt及び/又はPdが均一に分散した混合組織
となる。
For example, in the case of using a sputtering method, when all components constituting the thin film are mixed and solidified to form a cathode target, while a substrate is used as an anode and a voltage is applied between the electrodes in a low-pressure gas atmosphere, the gas is ionized. The gas ions collide with the target to cause the thin film components to fly out and be fixed on the substrate to form a thin film having a thickness of 0.05 to 10 μm. Thereby, the structure of the thin film becomes a mixed structure in which Pt and / or Pd are uniformly dispersed in a matrix in which Nb and / or Sb is dissolved in tin oxide.

Nb2O3とSb2O3はいずれか一方あるいは両方を添加する
が、その添加量は酸化スズの重量に対して0.1〜5重量
%とするのがよい。すなわち、これらの添加量と電気抵
抗との関係は、第3図に示すようにおおむね逆放物線で
示される傾向を有し、添加量が少な過ぎても多過ぎても
抵抗が大きくなってしまう。およそ500Ω・cm以下の電
気抵抗(比抵抗)を示すのが望ましく、そのためにはNb
2O2及び/又はSb2O3は0.1〜5重量%の範囲とする必要
がある。さらに好ましくは1〜3%とするのがよい。
One or both of Nb 2 O 3 and Sb 2 O 3 are added, and the addition amount is preferably 0.1 to 5% by weight based on the weight of tin oxide. That is, the relationship between the amount of addition and the electrical resistance generally has a tendency to be represented by a reverse parabola as shown in FIG. 3, and the resistance increases when the amount of addition is too small or too large. It is desirable to show an electric resistance (specific resistance) of about 500Ωcm or less.
2 O 2 and / or Sb 2 O 3 should be in the range of 0.1 to 5% by weight. More preferably, the content is set to 1 to 3%.

PtとPdもいずれか一方又は両者を添加するが、その添
加量は酸化スズの重量に対して0.01〜15重量%とするの
がよい。これらの添加量と電気抵抗は、第4図に示すよ
うに、経済性を考えて少量添加する範囲においては比例
関係を示す。電気抵抗を500Ω・cm以下とするには15重
量%以下にする必要があり、一方、0.01重量%未満にな
ると十分な触媒効果が得られない。さらに好ましくは0.
1〜5%とするのがよい。
One or both of Pt and Pd are added, and the addition amount is preferably 0.01 to 15% by weight based on the weight of tin oxide. As shown in FIG. 4, the addition amount and the electric resistance show a proportional relationship in a range where a small amount is added in consideration of economy. To make the electric resistance 500 Ω · cm or less, it is necessary to make it 15% by weight or less. On the other hand, if it is less than 0.01% by weight, a sufficient catalytic effect cannot be obtained. More preferably 0.
It is good to be 1-5%.

本発明のガスセンサに適用する半導体薄膜は、添加物
の量を上記適量範囲にして、上述の生産性の高い蒸着方
法で、触媒が均一に分散した混合組織にすることによ
り、ガス感応性が良好で、電気抵抗が実用可能な程度に
低いものとなる。
The semiconductor thin film applied to the gas sensor of the present invention has good gas responsiveness by setting the amount of the additive to the above-described appropriate amount range and forming a mixed structure in which the catalyst is uniformly dispersed by the above-described highly-productive deposition method. Thus, the electric resistance is low enough to be practical.

また、基板上に薄膜を形成した素子を大気中で300〜1
200℃の温度で熱処理することによって、NbあるいはSb
の固溶が促進されて、薄膜の組織も緻密になり、電気抵
抗をさらに低くすることができる。特に、低電気抵抗の
ガス感応膜が必要とされる熱線型センサにおいて熱処理
するのが適している。300℃未満では顕著な効果が得ら
れず、1200℃よりも高くなると膜が軟化し、均一な膜厚
が得られない。
In addition, a device in which a thin film is formed on a substrate is
Nb or Sb by heat treatment at a temperature of 200 ° C
Is promoted, the structure of the thin film becomes dense, and the electric resistance can be further reduced. In particular, heat treatment is suitable for a hot-wire sensor requiring a low-resistance gas-sensitive film. If the temperature is lower than 300 ° C., a remarkable effect cannot be obtained. If the temperature is higher than 1200 ° C., the film is softened and a uniform film thickness cannot be obtained.

膜の電気抵抗を低下させるには、基板上に薄膜を蒸着
させる際に、基板を200〜700℃に加熱しても効果が得ら
れる。200℃未満では顕著な効果が得られず、一方、700
℃よりも高い温度とするには加熱装置の制約が大きくな
り実際的でない。
In order to reduce the electric resistance of the film, an effect can be obtained by heating the substrate to 200 to 700 ° C. when depositing the thin film on the substrate. Below 200 ° C, no remarkable effect is obtained, while 700
If the temperature is higher than ° C., the restriction of the heating device is increased, which is not practical.

以上の製造方法によって得られた半導体素子は、電気
回路に組み込んで作用させる。まず、酸化スズ中に分散
したPt、Pd等の触媒作用をする金属に酸素ガスが吸着す
る。そこに被測定ガス中の還元性ガスが吸着すると、既
に吸着している酸素ガスが還元性ガスの酸化反応に消費
され、あるいは酸素が脱離することにより、酸化スズ中
で強くトラップされた伝導帯の電子が解放される。SnO2
半導体はその電子を受け取って、その抵抗値が低下す
る。
The semiconductor device obtained by the above manufacturing method is incorporated into an electric circuit to operate. First, oxygen gas is adsorbed on catalytic metals such as Pt and Pd dispersed in tin oxide. When the reducing gas in the gas to be measured is adsorbed there, the already adsorbed oxygen gas is consumed in the oxidation reaction of the reducing gas, or the oxygen is desorbed, and the conduction trapped strongly in the tin oxide. The band electrons are released. SnO 2
The semiconductor receives the electron and its resistance value decreases.

〔実施例〕〔Example〕

本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳細に説明
する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples.

実施例1 約50μ厚のアルミナ基板を5mm角に切断し、その片面
にPtペーストを用いて櫛歯型の対向する電極をスクリー
ン印刷でパターンニングし、反対の面には同様にしてヒ
ーターパターンを印刷した後、焼成して電極を形成し
た。次いで、SnO296%、Sb2O32%、Pt2%の比率(重
量)で混合固化させたターゲットを用いて高周波スパッ
タリング法で約1μmの厚さの薄膜を電極を覆うように
形成して、ガスセンサ素子を製造した。
Example 1 An alumina substrate having a thickness of about 50 μm was cut into 5 mm squares, and a comb-shaped opposing electrode was patterned by screen printing using Pt paste on one side, and a heater pattern was similarly formed on the opposite side. After printing, firing was performed to form an electrode. Next, a thin film having a thickness of about 1 μm is formed so as to cover the electrodes by a high-frequency sputtering method using a target mixed and solidified at a ratio (by weight) of SnO 2 96%, Sb 2 O 3 2%, and Pt 2%. A gas sensor element was manufactured.

この素子のヒーター部分に所定の電圧を印加して、素
子を約350℃まで加熱した。一方、対向電極間に5Vの電
圧を印加し、これに直列に参照抵抗を接続して、素子の
抵抗変化を、参照抵抗両端の電圧変化で読みとるように
した。このセンサ素子で1000ppmのイソブタンガスを検
知させた結果を第5図に示す。図に示すように、測定直
後から約1.5時間の間、約50mVの電圧が測定されて、本
素子が十分な感応度を有していることがわかる。
A predetermined voltage was applied to a heater portion of the device to heat the device to about 350 ° C. On the other hand, a voltage of 5 V was applied between the opposing electrodes, and a reference resistor was connected in series with the voltage, so that the resistance change of the element was read by the voltage change across the reference resistor. FIG. 5 shows the result of detecting 1000 ppm of isobutane gas with this sensor element. As shown in the figure, a voltage of about 50 mV was measured for about 1.5 hours immediately after the measurement, indicating that the element had sufficient sensitivity.

実施例2 実施例1と同様なアルミナ基板上に、Ptペーストでヒ
ーターパターンを形成した後、実施例1と同じ組成の薄
膜を高周波スパッタリング法で、基板上に約1μの厚さ
に形成して、熱線型ガスセンサ素子を得た。この素子を
大気雰囲気中で、800℃の温度で約1時間熱処理した
後、温度補償素子と隣辺を構成するようにブリッヂ回路
を組んで、素子で電気抵抗変化を測定するようにした。
Example 2 After forming a heater pattern with a Pt paste on the same alumina substrate as in Example 1, a thin film having the same composition as in Example 1 was formed to a thickness of about 1 μm on the substrate by high frequency sputtering. Thus, a hot wire gas sensor element was obtained. After heat-treating the device in an air atmosphere at a temperature of 800 ° C. for about 1 hour, a bridge circuit was formed so as to constitute the temperature compensating device and the adjacent side, and the change in electrical resistance was measured with the device.

このようにして、1000ppmのイソブタンに対するガス
感度を調べた結果を第6図に示す。図に示すように、測
定直後から約2時間の間、約120〜150mVの電圧が測定さ
れた。この結果より、本発明の薄膜を用いた素子は、熱
線型素子として十分作動する程度に低電気抵抗で、しか
も十分なガス感応度を有していることがわかる。
FIG. 6 shows the results obtained by examining the gas sensitivity to 1000 ppm of isobutane. As shown in the figure, a voltage of about 120 to 150 mV was measured for about 2 hours immediately after the measurement. From this result, it can be seen that the device using the thin film of the present invention has a low electric resistance enough to operate as a hot-wire device and has a sufficient gas sensitivity.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明した通り、本発明の薄膜ガスセンサは、基板
上に一層の薄膜を形成したセンサ素子を用い、その薄膜
は、半導体の基地中の触媒が均一に分散した混合相を有
する。
As described above, the thin-film gas sensor of the present invention uses a sensor element in which one layer of thin film is formed on a substrate, and the thin film has a mixed phase in which the catalyst in the semiconductor matrix is uniformly dispersed.

従って、スパッタリング法等で容易に製造できて、低
い電気抵抗と良好なガス反応性を有する。さらに、熱処
理等によって電気抵抗を一層低くすることができる。
Therefore, it can be easily manufactured by a sputtering method or the like, and has low electric resistance and good gas reactivity. Further, the electric resistance can be further reduced by heat treatment or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のガスセンサに使用する対向電極型のセ
ンサ素子を示す概略図であり、 第2図は本発明のガスセンサに使用する熱線型のセンサ
素子を示す概略図であり、 第3図と第4図は薄膜中の添加成分と薄膜の電気抵抗と
の関係を示すグラフであり、 第5図と第6図は本発明のガスセンサを用いて出力電圧
を測定した結果を示すグラフであり、 第7図は従来のガスセンサ素子を示す概略図である。 2……基板 3……コイルヒータ 4……電極 5……半導体 6……薄膜 8……ヒータ
FIG. 1 is a schematic view showing a counter electrode type sensor element used in the gas sensor of the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a hot wire type sensor element used in the gas sensor of the present invention, FIG. And FIG. 4 are graphs showing the relationship between the additive components in the thin film and the electrical resistance of the thin film, and FIGS. 5 and 6 are graphs showing the results of measuring the output voltage using the gas sensor of the present invention. FIG. 7 is a schematic view showing a conventional gas sensor element. 2 ... substrate 3 ... coil heater 4 ... electrode 5 ... semiconductor 6 ... thin film 8 ... heater

フロントページの続き (72)発明者 中野内 幸雄 埼玉県熊谷市熊谷810 株式会社リケン 熊谷事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−75245(JP,A) 特開 昭62−67437(JP,A) 特開 昭54−139598(JP,A) 特開 昭55−126851(JP,A) 特開 昭53−19093(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 27/12 G01N 27/16Continuation of the front page (72) Inventor Yukio Nakanouchi 810 Kumagaya, Kumagaya-shi, Saitama Riken Co., Ltd. Kumagaya Works (56) References JP-A-62-75245 (JP, A) JP-A-62-67437 (JP, A) JP-A-54-139598 (JP, A) JP-A-55-126851 (JP, A) JP-A-53-19093 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 27/12 G01N 27/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁性基板上に電極を兼ねるヒータを形成
し、その上にガス感応性を有する半導体の薄膜を固着し
た熱線型薄膜ガスセンサにおいて、前記薄膜は、酸化ス
ズ中に、Nb及び/又はSbがNb2O3又はSb2O3換算値で0.1
〜5重量%固溶した相に、0.01〜15重量%のPt及び/又
はPdが均一に分散してなることを特徴とする熱線型薄膜
ガスセンサ。
1. A hot-wire thin-film gas sensor comprising a heater serving also as an electrode formed on an insulating substrate, and a thin film of a gas-sensitive semiconductor fixed on the heater, wherein the thin film comprises Nb and / or Or Sb is 0.1 in Nb 2 O 3 or Sb 2 O 3 conversion value
A hot-wire type thin-film gas sensor characterized in that 0.01 to 15% by weight of Pt and / or Pd is uniformly dispersed in a phase in which a solid solution of about 5% by weight is formed.
【請求項2】絶縁性基板上に電極を形成し、その上にガ
ス感応性を有する半導体の薄膜として、酸化スズ中にNb
及び/又はSbが0.1〜5重量%(Nb2O3又はSb2O3換算
値)固溶した相に0.01〜15重量%のPt及び/又はPdが均
一に分散してなる薄膜を形成することにより薄膜ガスセ
ンサを製造する方法において、前記薄膜を構成する全て
の成分を混合固化してターゲットとし、スパッタリング
法によって前記基板上に前記薄膜を形成した後、前記薄
膜を大気中で300〜1200℃で熱処理することを特徴とす
る薄膜ガスセンサの製造方法。
2. An electrode is formed on an insulative substrate, and Nb is contained in tin oxide as a gas-sensitive semiconductor thin film on the electrode.
And / or Sb to form a 0.1 to 5 wt% film (Nb 2 O 3 or Sb 2 O 3 conversion value) in the solid solution phase of 0.01 to 15 wt% Pt and / or Pd is uniformly dispersed In the method of manufacturing a thin film gas sensor, by mixing and solidifying all components constituting the thin film as a target, forming the thin film on the substrate by a sputtering method, and then heating the thin film in air at 300 to 1200 ° C. A method for producing a thin-film gas sensor, comprising:
【請求項3】絶縁性基板上に電極を形成し、その上にガ
ス感応性を有する半導体の薄膜として、酸化スズ中にNb
及び/又はSbが0.1〜5重量%(Nb2O3又はSb2O3換算
値)固溶した相に0.01〜15重量%のPt及び/又はPdが均
一に分散してなる薄膜を形成することにより薄膜ガスセ
ンサを製造する方法において、前記薄膜を構成する全て
の成分を混合固化してターゲットとし、スパッタリング
法によって前記基板上に前記薄膜を形成する際に、前記
基板を200〜700℃に加熱することを特徴とする薄膜ガス
センサの製造方法。
3. An electrode is formed on an insulating substrate, and a thin film of a semiconductor having gas sensitivity is formed on the electrode as a thin film of Nb in tin oxide.
And / or Sb to form a 0.1 to 5 wt% film (Nb 2 O 3 or Sb 2 O 3 conversion value) in the solid solution phase of 0.01 to 15 wt% Pt and / or Pd is uniformly dispersed In the method of manufacturing a thin film gas sensor, all the components constituting the thin film are mixed and solidified to form a target, and when the thin film is formed on the substrate by a sputtering method, the substrate is heated to 200 to 700 ° C. A method for manufacturing a thin-film gas sensor.
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