JP3201881B2 - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JP3201881B2 JP3201881B2 JP16040193A JP16040193A JP3201881B2 JP 3201881 B2 JP3201881 B2 JP 3201881B2 JP 16040193 A JP16040193 A JP 16040193A JP 16040193 A JP16040193 A JP 16040193A JP 3201881 B2 JP3201881 B2 JP 3201881B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- heater
- substrate
- thickness
- sio2
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明はガスセンサの薄膜ヒータ
に関し、特にＰｔヒータに比べ高抵抗で使いやすく、経
時的にも安定なヒータに関する。
に関し、特にＰｔヒータに比べ高抵抗で使いやすく、経
時的にも安定なヒータに関する。
【０００２】
【従来技術】ガスセンサのヒータ材料として、薄膜Ｐｔ
ヒータ（特公平４−１３０１号公報参照）や、ＲｕＯ2
厚膜ヒータが知られている。しかしながら薄膜Ｐｔヒー
タは低抵抗で、駆動回路が複雑化する。厚膜のＲｕＯ2
ヒータは安定であるが、薄膜のＲｕＯ2ヒータは不安定
で、経時的に抵抗値が変化する。ガスセンサの小形化の
ためには厚膜ヒータよりも薄膜ヒータが好ましく、この
ためにはＲｕＯ2ヒータの安定化が必要となる。
ヒータ（特公平４−１３０１号公報参照）や、ＲｕＯ2
厚膜ヒータが知られている。しかしながら薄膜Ｐｔヒー
タは低抵抗で、駆動回路が複雑化する。厚膜のＲｕＯ2
ヒータは安定であるが、薄膜のＲｕＯ2ヒータは不安定
で、経時的に抵抗値が変化する。ガスセンサの小形化の
ためには厚膜ヒータよりも薄膜ヒータが好ましく、この
ためにはＲｕＯ2ヒータの安定化が必要となる。
【０００３】
【発明の課題】この発明の課題は、経時的に安定で信頼
性の高い薄膜ＲｕＯ2ヒータを提供することにある（請
求項１，２）。請求項３での課題は、上記に加えて、基
板への熱損失を抑え、ガスセンサの消費電力を軽減する
ことにある。請求項４での課題は、上記に加えて、電極
膜と基板や絶縁膜との密着性を高め、かつワイヤボンデ
ィングが容易で、電極の下地膜からの金属拡散による金
属酸化物半導体膜の汚染の無いガスセンサを提供するこ
とにある。
性の高い薄膜ＲｕＯ2ヒータを提供することにある（請
求項１，２）。請求項３での課題は、上記に加えて、基
板への熱損失を抑え、ガスセンサの消費電力を軽減する
ことにある。請求項４での課題は、上記に加えて、電極
膜と基板や絶縁膜との密着性を高め、かつワイヤボンデ
ィングが容易で、電極の下地膜からの金属拡散による金
属酸化物半導体膜の汚染の無いガスセンサを提供するこ
とにある。
【０００４】
【発明の構成】この発明のガスセンサは、絶縁基板上
に、ヒータ膜と金属酸化物半導体膜と電極膜を設けたガ
スセンサにおいて、前記ヒータ膜を厚さ０.１〜０.５μ
ｍのＲｕＯ2膜とし、ヒータ膜と金属酸化物半導体膜及
び電極膜の間に、珪素酸化物，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，Ａｌ
Ｎ，Ｓｉ3Ｎ4，ＢＮからなる群の少なくとも一員の物質
からなり、膜厚が０.２〜０.５μｍの絶縁膜を設けたこ
とを特徴とする。好ましくは前記絶縁膜を、ＳｉＯ2ま
たはＳｉＯとする。また金属酸化物半導体膜には、Ｓｎ
Ｏ2やＩｎ2Ｏ3，ＷＯ3等を用いる。
に、ヒータ膜と金属酸化物半導体膜と電極膜を設けたガ
スセンサにおいて、前記ヒータ膜を厚さ０.１〜０.５μ
ｍのＲｕＯ2膜とし、ヒータ膜と金属酸化物半導体膜及
び電極膜の間に、珪素酸化物，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，Ａｌ
Ｎ，Ｓｉ3Ｎ4，ＢＮからなる群の少なくとも一員の物質
からなり、膜厚が０.２〜０.５μｍの絶縁膜を設けたこ
とを特徴とする。好ましくは前記絶縁膜を、ＳｉＯ2ま
たはＳｉＯとする。また金属酸化物半導体膜には、Ｓｎ
Ｏ2やＩｎ2Ｏ3，ＷＯ3等を用いる。
【０００５】センサの構造や基板材料は任意であるが、
好ましくは基板を結晶質シリカ，石英ガラス，ＺｒＯ
2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2からなる群の
少なくとも一員の物質とし、その厚さを５０〜３００μ
ｍ，基板の幅と長さをそれぞれ２００〜８００μｍとし
たことを特徴とする。これは基板への熱損失を減少さ
せ、ガスセンサの消費電力を減少させるための構成であ
る。
好ましくは基板を結晶質シリカ，石英ガラス，ＺｒＯ
2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2からなる群の
少なくとも一員の物質とし、その厚さを５０〜３００μ
ｍ，基板の幅と長さをそれぞれ２００〜８００μｍとし
たことを特徴とする。これは基板への熱損失を減少さ
せ、ガスセンサの消費電力を減少させるための構成であ
る。
【０００６】また好ましくは、電極膜を、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉからなる群の少なくとも一員の物質か
らなる下地膜と、下地膜上に積層したＰｔを主成分とす
る中間膜と、中間膜上に積層したＡｕを主成分とする上
地膜とで構成する。ここで示した電極膜は金属酸化物半
導体膜に接続した電極であるが、ヒータ膜にも電極を接
続する場合、同様にＴｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉから
なる群の少なくとも一員の物質からなる下地膜に、Ｐｔ
を主成分とする中間膜を積層し、中間膜上にＡｕを主成
分とする上地膜を積層することが好ましい。ヒータ膜に
積層した電極膜と金属酸化物半導体膜に接続した電極膜
は原則として別の工程で成膜するので、例えば一方の下
地膜をＴｉ他方の下地膜をＺｒとし、膜の組成が異なっ
ても良い。
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉからなる群の少なくとも一員の物質か
らなる下地膜と、下地膜上に積層したＰｔを主成分とす
る中間膜と、中間膜上に積層したＡｕを主成分とする上
地膜とで構成する。ここで示した電極膜は金属酸化物半
導体膜に接続した電極であるが、ヒータ膜にも電極を接
続する場合、同様にＴｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉから
なる群の少なくとも一員の物質からなる下地膜に、Ｐｔ
を主成分とする中間膜を積層し、中間膜上にＡｕを主成
分とする上地膜を積層することが好ましい。ヒータ膜に
積層した電極膜と金属酸化物半導体膜に接続した電極膜
は原則として別の工程で成膜するので、例えば一方の下
地膜をＴｉ他方の下地膜をＺｒとし、膜の組成が異なっ
ても良い。
【０００７】
【発明の作用】この発明では、薄膜ＲｕＯ2ヒータ上に
絶縁膜を積層し、ＲｕＯ2膜を雰囲気から遮断して安定
化する。薄膜ＲｕＯ2ヒータの場合、厚膜ＲｕＯ2と異な
り、ガラスフリットが含有されていない。このため薄膜
ＲｕＯ2は雰囲気から遮断されず、酸素含有量等の経時
的変化により、抵抗値がドリフトする。そこで絶縁膜に
より雰囲気と遮断することが必要となる。絶縁膜の材質
はＳｉＯやＳｉＯ2等の珪素酸化物，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，
ＡｌＮ，ＢＮまたはＳｉ3Ｎ4とし、緻密で安定かつ金属
酸化物半導体膜を汚染する恐れの少ないものを用いる。
例えばＡｌ2Ｏ3ではＲｕＯ2ヒータの安定化の効果は得
られず、ヒータの抵抗値がドリフトする。用いる絶縁膜
の材質は上記のものに限られ、中でも、緻密な膜の成膜
が容易で金属酸化物半導体膜を汚染しないＳｉＯやＳｉ
Ｏ2が好ましい。
絶縁膜を積層し、ＲｕＯ2膜を雰囲気から遮断して安定
化する。薄膜ＲｕＯ2ヒータの場合、厚膜ＲｕＯ2と異な
り、ガラスフリットが含有されていない。このため薄膜
ＲｕＯ2は雰囲気から遮断されず、酸素含有量等の経時
的変化により、抵抗値がドリフトする。そこで絶縁膜に
より雰囲気と遮断することが必要となる。絶縁膜の材質
はＳｉＯやＳｉＯ2等の珪素酸化物，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，
ＡｌＮ，ＢＮまたはＳｉ3Ｎ4とし、緻密で安定かつ金属
酸化物半導体膜を汚染する恐れの少ないものを用いる。
例えばＡｌ2Ｏ3ではＲｕＯ2ヒータの安定化の効果は得
られず、ヒータの抵抗値がドリフトする。用いる絶縁膜
の材質は上記のものに限られ、中でも、緻密な膜の成膜
が容易で金属酸化物半導体膜を汚染しないＳｉＯやＳｉ
Ｏ2が好ましい。
【０００８】ＲｕＯ2膜の膜厚は０.１〜０.５μｍと
し、これ未満では高抵抗化のために感ガス体を充分に加
熱することが困難になり、この範囲を越えると低抵抗化
のために消費電力が大きくなる。同様に絶縁膜の膜厚は
０.２〜０.５μｍとし、これ未満では充分な絶縁特性を
得ることができなくなり、この範囲を越えると感ガス体
への熱伝導が低下する。
し、これ未満では高抵抗化のために感ガス体を充分に加
熱することが困難になり、この範囲を越えると低抵抗化
のために消費電力が大きくなる。同様に絶縁膜の膜厚は
０.２〜０.５μｍとし、これ未満では充分な絶縁特性を
得ることができなくなり、この範囲を越えると感ガス体
への熱伝導が低下する。
【０００９】基板への熱損失を減少させ消費電力を低減
するため、基板は結晶質シリカ，石英ガラス，ＺｒＯ
2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2からなる群の
少なくとも一員の物質とすることが好ましい。またその
厚さを５０〜３００μｍ，基板の幅と長さをそれぞれ２
００〜８００μｍとすることが好ましい。例えば５００
μｍ×５００μｍで厚さが１００μｍのＺｒＯ2やＳｉ
Ｏ2基板を用いると、８ｍｓｅｃ／ｓｅｃ程度のパルス
加熱により１ｍＷ程度の消費電力のガスセンサが得られ
る。
するため、基板は結晶質シリカ，石英ガラス，ＺｒＯ
2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2からなる群の
少なくとも一員の物質とすることが好ましい。またその
厚さを５０〜３００μｍ，基板の幅と長さをそれぞれ２
００〜８００μｍとすることが好ましい。例えば５００
μｍ×５００μｍで厚さが１００μｍのＺｒＯ2やＳｉ
Ｏ2基板を用いると、８ｍｓｅｃ／ｓｅｃ程度のパルス
加熱により１ｍＷ程度の消費電力のガスセンサが得られ
る。
【００１０】電極膜は基板や絶縁膜との密着性を高め、
かつワイヤボンディングが容易で、しかも下地膜材料に
よる金属酸化物半導体膜の汚染を防止するために、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，ＭｏまたはＮｉからなる下地膜に、Ｐ
ｔを主成分とする中間膜を積層し、中間膜上にＡｕを主
成分とする上地膜を積層することが好ましい。
かつワイヤボンディングが容易で、しかも下地膜材料に
よる金属酸化物半導体膜の汚染を防止するために、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，ＭｏまたはＮｉからなる下地膜に、Ｐ
ｔを主成分とする中間膜を積層し、中間膜上にＡｕを主
成分とする上地膜を積層することが好ましい。
【００１１】
【００１２】
【ガスセンサの構造】図１〜図４に、実施例を示す。図
１において，２はシリカ（ＳｉＯ2），ジルコニア（Ｚ
ｒＯ2），チタニア（ＴｉＯ2），ステアタイト（ＭｇＯ
・ＳｉＯ2），フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）
のいずれかからなる基板で、その厚さＤは５０μｍ以上
３００μｍ以下とし、好ましくは５０μｍ以上２００μ
ｍ以下とする。基板２の幅や長さＬは好ましくは２００
〜８００μｍとし、より好ましくは３００〜６００μｍ
とする。基板２をリード線により保持すると、ワイヤボ
ンディングパッドに５０μｍ程度が必要になる。そこで
一対のボンディングパッドの幅が１００μｍ程度とな
る。そして１００μｍ幅の部分にヒータ膜を形成する
と、基板２の幅や長さＬが２００μｍとなる。一方消費
電力は基板２の面積に比例して増加するので、幅や長さ
Ｌの上限は８００μｍとし、より好ましくは６００μｍ
とする。１００μｍ角の領域にヒータ膜等を設けると、
くしの歯状電極を用いた場合の最小線幅や最小ギャップ
幅が１０μｍ程度となるので、これを避けるためにヒー
タ膜の幅や長さを２００μｍ以上とすると、幅や長さＬ
は３００μｍ以上となる。実施例では、基板２の厚さＤ
を１００μｍとし、幅や長さＬをそれぞれ５００μｍと
した。
１において，２はシリカ（ＳｉＯ2），ジルコニア（Ｚ
ｒＯ2），チタニア（ＴｉＯ2），ステアタイト（ＭｇＯ
・ＳｉＯ2），フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）
のいずれかからなる基板で、その厚さＤは５０μｍ以上
３００μｍ以下とし、好ましくは５０μｍ以上２００μ
ｍ以下とする。基板２の幅や長さＬは好ましくは２００
〜８００μｍとし、より好ましくは３００〜６００μｍ
とする。基板２をリード線により保持すると、ワイヤボ
ンディングパッドに５０μｍ程度が必要になる。そこで
一対のボンディングパッドの幅が１００μｍ程度とな
る。そして１００μｍ幅の部分にヒータ膜を形成する
と、基板２の幅や長さＬが２００μｍとなる。一方消費
電力は基板２の面積に比例して増加するので、幅や長さ
Ｌの上限は８００μｍとし、より好ましくは６００μｍ
とする。１００μｍ角の領域にヒータ膜等を設けると、
くしの歯状電極を用いた場合の最小線幅や最小ギャップ
幅が１０μｍ程度となるので、これを避けるためにヒー
タ膜の幅や長さを２００μｍ以上とすると、幅や長さＬ
は３００μｍ以上となる。実施例では、基板２の厚さＤ
を１００μｍとし、幅や長さＬをそれぞれ５００μｍと
した。
【００１３】４はＲｕＯ2からなるヒータ膜で、薄膜プ
ロセスで成膜するためガラスフリットを含まない単味の
ＲｕＯ2とした。６は絶縁膜で、ＳｉＯ2膜やＳｉＯ膜，
ＺｒＯ2膜，ＭｇＯ膜，ＡｌＮ膜，Ｓｉ3Ｎ4膜，ＢＮ膜
を用い、ＲｕＯ2ヒータ膜４を雰囲気から遮断して安定
性を高め、ヒータ膜４上の金属酸化物半導体膜をヒータ
膜４から分離するために用いる。ヒータ膜４，絶縁膜６
の配置を図４に示す。ＲｕＯ2ヒータ膜４の膜厚は０.１
〜０.５μｍとし、これ未満では高抵抗化のために感ガ
ス体を充分に加熱することが困難になり、この範囲を越
えると低抵抗化のために消費電力が大きくなる。同様に
絶縁膜６の膜厚は０.２〜０.５μｍとし、これ未満では
充分な絶縁特性を得ることができなくなり、この範囲を
越えると感ガス体への熱伝導が低下する。
ロセスで成膜するためガラスフリットを含まない単味の
ＲｕＯ2とした。６は絶縁膜で、ＳｉＯ2膜やＳｉＯ膜，
ＺｒＯ2膜，ＭｇＯ膜，ＡｌＮ膜，Ｓｉ3Ｎ4膜，ＢＮ膜
を用い、ＲｕＯ2ヒータ膜４を雰囲気から遮断して安定
性を高め、ヒータ膜４上の金属酸化物半導体膜をヒータ
膜４から分離するために用いる。ヒータ膜４，絶縁膜６
の配置を図４に示す。ＲｕＯ2ヒータ膜４の膜厚は０.１
〜０.５μｍとし、これ未満では高抵抗化のために感ガ
ス体を充分に加熱することが困難になり、この範囲を越
えると低抵抗化のために消費電力が大きくなる。同様に
絶縁膜６の膜厚は０.２〜０.５μｍとし、これ未満では
充分な絶縁特性を得ることができなくなり、この範囲を
越えると感ガス体への熱伝導が低下する。
【００１４】８，８は一対のくしの歯状電極で、単なる
平行電極でも良いが、低抵抗のガスセンサを得るためく
しの歯状電極とした。１０はＳｎＯ2膜等の金属酸化物
半導体で、厚さ１μｍ以下の薄膜、あるいは厚さ１〜３
０μｍ程度の厚膜として用いる。１２はワイヤボンディ
ングパッド，１４はリード線で、ここでは線径１０〜３
０μｍのＡｕ線を用い、好ましくは線径１５〜２０μｍ
のＡｕ線とする。リード線１４の線径が小さいほど熱損
失が少なく、同時にボンディングが難しくなる。そこで
線引き加工の限界から線径の下限を１０μｍとし、ボン
ディング性能から下限を１５μｍとした。ボンディング
パッド１２は実際には電極８の一部で、電極８，８の一
部をそのままパッド１２とした。パッド１２にはバンプ
材料を積層していない。リード線１２は図示しないステ
ム等に溶接し、基板２を中空に保持する。なお基板２と
ヒータ膜４との間に、断熱ガラス膜（膜厚例えば１０〜
２０μｍ）を設けても良い。
平行電極でも良いが、低抵抗のガスセンサを得るためく
しの歯状電極とした。１０はＳｎＯ2膜等の金属酸化物
半導体で、厚さ１μｍ以下の薄膜、あるいは厚さ１〜３
０μｍ程度の厚膜として用いる。１２はワイヤボンディ
ングパッド，１４はリード線で、ここでは線径１０〜３
０μｍのＡｕ線を用い、好ましくは線径１５〜２０μｍ
のＡｕ線とする。リード線１４の線径が小さいほど熱損
失が少なく、同時にボンディングが難しくなる。そこで
線引き加工の限界から線径の下限を１０μｍとし、ボン
ディング性能から下限を１５μｍとした。ボンディング
パッド１２は実際には電極８の一部で、電極８，８の一
部をそのままパッド１２とした。パッド１２にはバンプ
材料を積層していない。リード線１２は図示しないステ
ム等に溶接し、基板２を中空に保持する。なお基板２と
ヒータ膜４との間に、断熱ガラス膜（膜厚例えば１０〜
２０μｍ）を設けても良い。
【００１５】図２に、金属酸化物半導体膜１０や絶縁膜
６を除いた、基板２の配置を示す。ヒータ膜４上に絶縁
膜６を配置し、この上部に一対のくしの歯状電極８，８
を設けて、金属酸化物半導体膜１０の抵抗値を検出す
る。ヒータ膜４にも電極８と同じ材質のヒータ電極１６
を接続し、図の左側のパッド１２を共通パッドとする。
６を除いた、基板２の配置を示す。ヒータ膜４上に絶縁
膜６を配置し、この上部に一対のくしの歯状電極８，８
を設けて、金属酸化物半導体膜１０の抵抗値を検出す
る。ヒータ膜４にも電極８と同じ材質のヒータ電極１６
を接続し、図の左側のパッド１２を共通パッドとする。
【００１６】図３に、くしの歯状電極８の構成を示す。
この構成は、ヒータ電極１６でも全く同じである。２０
は下地膜で、絶縁膜６や基板２との密着性が高く、かつ
金属酸化物半導体膜１０に拡散した場合の影響が少ない
金属膜や半金属膜を用いる。下地膜２０の材質はＴｉ，
Ｚｒ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｉのいずれかとし、膜厚は０.０
３〜０.３０μｍとする。これ未満では絶縁膜に対する
付着力が低くなり、この範囲を越えると電極からの熱損
失が大きくなる。２２はＰｔ主成分の中間膜で、Ｐｔ含
有量は６０ｗｔ％以上とし、単味のＰｔの他にＰｔ−Ｒ
ｈ，Ｐｔ−Ｉｒ等も用いることができる。膜厚は０.０
５〜０.３０μｍとする。これ未満では上地膜への下地
膜成分の拡散を防止することが困難となり、この範囲を
越えると電極からの熱損失が大きくなる。２４はＡｕ主
成分の中間膜で、Ａｕ含有量は６０ｗｔ％以上とし、単
味のＡｕの他にＡｕ−Ｐｄ等の合金も用いることができ
る。膜厚は０.０５〜０.３０μｍとする。これ未満では
リード線の付着力が低くなり、この範囲を越えると電極
からの熱損失が大きくなる。
この構成は、ヒータ電極１６でも全く同じである。２０
は下地膜で、絶縁膜６や基板２との密着性が高く、かつ
金属酸化物半導体膜１０に拡散した場合の影響が少ない
金属膜や半金属膜を用いる。下地膜２０の材質はＴｉ，
Ｚｒ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｉのいずれかとし、膜厚は０.０
３〜０.３０μｍとする。これ未満では絶縁膜に対する
付着力が低くなり、この範囲を越えると電極からの熱損
失が大きくなる。２２はＰｔ主成分の中間膜で、Ｐｔ含
有量は６０ｗｔ％以上とし、単味のＰｔの他にＰｔ−Ｒ
ｈ，Ｐｔ−Ｉｒ等も用いることができる。膜厚は０.０
５〜０.３０μｍとする。これ未満では上地膜への下地
膜成分の拡散を防止することが困難となり、この範囲を
越えると電極からの熱損失が大きくなる。２４はＡｕ主
成分の中間膜で、Ａｕ含有量は６０ｗｔ％以上とし、単
味のＡｕの他にＡｕ−Ｐｄ等の合金も用いることができ
る。膜厚は０.０５〜０.３０μｍとする。これ未満では
リード線の付着力が低くなり、この範囲を越えると電極
からの熱損失が大きくなる。
【００１７】
【センサの調整】基板２として、幅と長さＬが各５００
μｍで厚さが１００μｍの、結晶質ＳｉＯ2，ＳｉＯ2ガ
ラス，ＺｒＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ
2，ＴｉＯ2，またはＡｌ2Ｏ3を用いた。基板２上に、下
地膜２０，中間膜２２，上地膜２４の順で電極材料をス
パッタリングし、ヒータ電極１６を形成した。ついで単
味のＲｕＯ2からなるヒータ膜４をスパッタリングによ
り形成し、この上部にＳｉＯ2当の絶縁膜６をスパッタ
リングで形成した。ヒータ膜４の面積は３００μｍ×３
００μｍである。絶縁膜６上にくしの歯状電極８，８を
スパッタリングで形成し、最小線幅と最小線間隔とをそ
れぞれ２０μｍとした。くしの歯状電極８，８の下地膜
２０，中間膜２２，上地膜２４は、スパッタリングで形
成した。次に厚さ０.３μｍのＳｎＯ2膜１０をスパッタ
リングにより形成した。電極８，８，１６の引出し部
（５０×５０μｍ）をワイヤボンディングパッド１２と
し、線径１８μｍのＡｕ線をワイヤボンディングした。
μｍで厚さが１００μｍの、結晶質ＳｉＯ2，ＳｉＯ2ガ
ラス，ＺｒＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ
2，ＴｉＯ2，またはＡｌ2Ｏ3を用いた。基板２上に、下
地膜２０，中間膜２２，上地膜２４の順で電極材料をス
パッタリングし、ヒータ電極１６を形成した。ついで単
味のＲｕＯ2からなるヒータ膜４をスパッタリングによ
り形成し、この上部にＳｉＯ2当の絶縁膜６をスパッタ
リングで形成した。ヒータ膜４の面積は３００μｍ×３
００μｍである。絶縁膜６上にくしの歯状電極８，８を
スパッタリングで形成し、最小線幅と最小線間隔とをそ
れぞれ２０μｍとした。くしの歯状電極８，８の下地膜
２０，中間膜２２，上地膜２４は、スパッタリングで形
成した。次に厚さ０.３μｍのＳｎＯ2膜１０をスパッタ
リングにより形成した。電極８，８，１６の引出し部
（５０×５０μｍ）をワイヤボンディングパッド１２と
し、線径１８μｍのＡｕ線をワイヤボンディングした。
【００１８】電極膜１６，ヒータ膜４，絶縁膜６，電極
膜８，金属酸化物半導体膜１０のパターニング手法は任
意であるが、ここでは全てリフトオフを用いた。例えば
ＲｕＯ2ヒータ膜４の成膜では、ヒータ電極１６を形成
済みの基板２にフォトレジストを用いてマスクを形成
し、ＲｕＯ2膜４をスパッタリングし、不要部をリフト
オフした。リフトオフには、例えば溶媒によるマスクの
膨潤を用いた。リフトオフによる成膜が重要なのは、特
にＲｕＯ2ヒータ膜４と絶縁膜６，金属酸化物半導体膜
１０で、ヒータ電極膜１６や電極膜８，８はエッチング
でもパターニングできる。リフトオフを用いるのは、下
地のパターニング済みの膜を侵さないためである。例え
ばイオンミリングでＲｕＯ2膜４をパターニングする
と、電極膜１６はミリング速度がＲｕＯ2膜よりも大き
いため、ＲｕＯ2膜と同時に下地の電極膜１６もミリン
グされてしまう。同様にＳｉＯやＳｉＯ2のミリング速
度よりもＲｕＯ2のミリング速度の方が大きいため、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ2絶縁膜６の下地のＲｕＯ2もミリングされ
てしまう。さらにＲｕＯ2のエッチングは困難である。
膜８，金属酸化物半導体膜１０のパターニング手法は任
意であるが、ここでは全てリフトオフを用いた。例えば
ＲｕＯ2ヒータ膜４の成膜では、ヒータ電極１６を形成
済みの基板２にフォトレジストを用いてマスクを形成
し、ＲｕＯ2膜４をスパッタリングし、不要部をリフト
オフした。リフトオフには、例えば溶媒によるマスクの
膨潤を用いた。リフトオフによる成膜が重要なのは、特
にＲｕＯ2ヒータ膜４と絶縁膜６，金属酸化物半導体膜
１０で、ヒータ電極膜１６や電極膜８，８はエッチング
でもパターニングできる。リフトオフを用いるのは、下
地のパターニング済みの膜を侵さないためである。例え
ばイオンミリングでＲｕＯ2膜４をパターニングする
と、電極膜１６はミリング速度がＲｕＯ2膜よりも大き
いため、ＲｕＯ2膜と同時に下地の電極膜１６もミリン
グされてしまう。同様にＳｉＯやＳｉＯ2のミリング速
度よりもＲｕＯ2のミリング速度の方が大きいため、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ2絶縁膜６の下地のＲｕＯ2もミリングされ
てしまう。さらにＲｕＯ2のエッチングは困難である。
【００１９】
【消費電力】３００μｍ角のヒータ膜４では放射温度計
による温度測定ができないので、基板２を１ｍｍ角，厚
さを１００μｍとして、面積のみを４倍に相似変形した
センサを調製した。このセンサに、電力が４ｍＪでパル
ス幅が８ｍｓｅｃの加熱パルスを毎秒１回加え、放射温
度計で金属酸化物半導体膜１０の最高温度を測定した。
最高加熱温度を表１に示す。
による温度測定ができないので、基板２を１ｍｍ角，厚
さを１００μｍとして、面積のみを４倍に相似変形した
センサを調製した。このセンサに、電力が４ｍＪでパル
ス幅が８ｍｓｅｃの加熱パルスを毎秒１回加え、放射温
度計で金属酸化物半導体膜１０の最高温度を測定した。
最高加熱温度を表１に示す。
【００２０】
【表１】 最高加熱温度 基板２ 最高加熱温度（℃） 熱伝導率（２５℃） (J/sec・cm・deg) 結晶質ＳｉＯ2 ４７１ ０.０１７ ＳｉＯ2ガラス ５２２ ０.０１２ ＺｒＯ2 ４５２ ０.０５ ２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ４６３ ０.０３ ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ４５８ ０.０２５ ＴｉＯ2 ４１８ ０.０７ Ａｌ2Ｏ3 ２７７ ０.３ * 基板２は１ｍｍ×１ｍｍ角，厚さＤは１００μｍ，
ヒータ膜４は６００μｍ×６００μｍ。
ヒータ膜４は６００μｍ×６００μｍ。
【００２１】表１から明らかなように、Ａｌ2Ｏ3基板で
は最高温度が２８０℃程度に過ぎず、これに対してＴｉ
Ｏ2基板で４２０℃程度の最高温度が得られ、ＺｒＯ2や
ＳｉＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2基板で
は４５０℃以上の加熱温度が得られる。次に基板の加工
性について検討すると、ＺｒＯ2は加工性が高く、基板
２を１辺２００μｍ角にスクライブしても問題が生じな
かった。また結晶質ＳｉＯ2やＳｉＯ2ガラスでは、基板
２を１辺３００μｍ角にスクライブしても問題が生じな
かった。これに対して２ＭｇＯ・ＳｉＯ2やＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ2は加工性が劣り、基板２を１辺３００μｍ角にス
クライブすると、数％程度の頻度で割れや欠けが発生し
た。ＴｉＯ2基板は最高加熱温度が４２０℃と他のもの
よりも３０℃以上低く、これらのことを総合すると、最
も好ましい基板２の材質は結晶質ＳｉＯ2あるいはＳｉ
Ｏ2ガラスで、次にＺｒＯ2である。
は最高温度が２８０℃程度に過ぎず、これに対してＴｉ
Ｏ2基板で４２０℃程度の最高温度が得られ、ＺｒＯ2や
ＳｉＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2基板で
は４５０℃以上の加熱温度が得られる。次に基板の加工
性について検討すると、ＺｒＯ2は加工性が高く、基板
２を１辺２００μｍ角にスクライブしても問題が生じな
かった。また結晶質ＳｉＯ2やＳｉＯ2ガラスでは、基板
２を１辺３００μｍ角にスクライブしても問題が生じな
かった。これに対して２ＭｇＯ・ＳｉＯ2やＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ2は加工性が劣り、基板２を１辺３００μｍ角にス
クライブすると、数％程度の頻度で割れや欠けが発生し
た。ＴｉＯ2基板は最高加熱温度が４２０℃と他のもの
よりも３０℃以上低く、これらのことを総合すると、最
も好ましい基板２の材質は結晶質ＳｉＯ2あるいはＳｉ
Ｏ2ガラスで、次にＺｒＯ2である。
【００２２】基板２の厚さを１５０μｍ，１００μｍ，
６０μｍの３種類とした他は、先の試験例と全く同様に
して最高加熱温度を測定した。結果を表２に示す。
６０μｍの３種類とした他は、先の試験例と全く同様に
して最高加熱温度を測定した。結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】 基板の厚さ 基板 １５０μｍ １００μｍ ６０μｍ 結晶質ＳｉＯ2 ３９６ ４７１ ５３１ ＺｒＯ2 ４１２ ４５２ ５０３ Ａｌ2Ｏ3 ２０３ ２７７ …* * ６０μｍ厚のＡｌ2Ｏ3基板はカット不能であった。
【００２４】表２から明らかなように、最高温度は基板
２の厚さを小さくするほど高くなる。熱伝導に関する数
値計算からは、基板２内での温度分布が直線状の場合基
板２の熱吸収は基板の厚さに比例し、基板２内での温度
分布がガウス型の場合熱吸収は厚さのルートに比例し
た。表２の結果がこれに一致しないのは、リード線１４
からの熱伝導や基板２の表裏からの放射があるためと考
えられる。加工可能な基板２の厚さは、５０μｍ程度
で、このことから基板２の厚さＤの下限を５０μｍとし
た。また基板２の厚さＤと共に消費電力が増加するの
で、厚さＤの上限を３００μｍとし、好ましくは２００
μｍとした。
２の厚さを小さくするほど高くなる。熱伝導に関する数
値計算からは、基板２内での温度分布が直線状の場合基
板２の熱吸収は基板の厚さに比例し、基板２内での温度
分布がガウス型の場合熱吸収は厚さのルートに比例し
た。表２の結果がこれに一致しないのは、リード線１４
からの熱伝導や基板２の表裏からの放射があるためと考
えられる。加工可能な基板２の厚さは、５０μｍ程度
で、このことから基板２の厚さＤの下限を５０μｍとし
た。また基板２の厚さＤと共に消費電力が増加するの
で、厚さＤの上限を３００μｍとし、好ましくは２００
μｍとした。
【００２５】
【ガス感度】基板２の厚さＤを１００μｍとし、幅や長
さＬを各５００μｍとしたガスセンサを製造し、パルス
幅８ｍｓｅｃで電力が１ｍＪの加熱パルスを毎秒１回加
え、ガス感度を測定した。測定ガスは高温での検出が必
要なガスとしてイソブタン１０００ｐｐｍを用い、低温
での検出が可能なガスとしてＨ2Ｓ３ｐｐｍを用いた。
イソブタン１０００ｐｐｍの場合、パルス加熱の開始か
ら８ｍｓｅｃの時点での抵抗値を検出し、Ｈ2Ｓの場合
６ｍｓｅｃの時点での抵抗値を測定した。空気中の抵抗
値とガス中の抵抗値との比を感度として、結果を表３に
示す。
さＬを各５００μｍとしたガスセンサを製造し、パルス
幅８ｍｓｅｃで電力が１ｍＪの加熱パルスを毎秒１回加
え、ガス感度を測定した。測定ガスは高温での検出が必
要なガスとしてイソブタン１０００ｐｐｍを用い、低温
での検出が可能なガスとしてＨ2Ｓ３ｐｐｍを用いた。
イソブタン１０００ｐｐｍの場合、パルス加熱の開始か
ら８ｍｓｅｃの時点での抵抗値を検出し、Ｈ2Ｓの場合
６ｍｓｅｃの時点での抵抗値を測定した。空気中の抵抗
値とガス中の抵抗値との比を感度として、結果を表３に
示す。
【００２６】
【表３】 ガス感度 基板 イソブタン１０００ｐｐｍ Ｈ2Ｓ３ｐｐｍ 結晶質ＳｉＯ2 ３.２ ８.４ ＳｉＯ2ガラス ３.５ ９.０ ＺｒＯ2 ３.１ ７.６ Ａｌ2Ｏ3 感度無し ３.０
【００２７】表３から明らかなように、結晶質ＳｉＯ2
やＳｉＯ2ガラスあるいはＺｒＯ2を基板２の材料とすれ
ば、１ｍＷの消費電力でもガスを検出することができ
る。ＳｉＯ2やＺｒＯ2等の基板を用いた場合、空洞部上
に設けた厚さ１μｍ程度のＳｉＯ2フィルムを用いた場
合とほぼ同じ消費電力で、センサを駆動できる。これは
ＳｉＯ2フィルムを基板とした場合、ＳｉＯ2自体の熱伝
導率や熱容量が小さいにせよ、フィルムの根元側から基
板へと熱が流れるためであると考えられる。そして実施
例のガスセンサは、ヒータ膜４をさらに微細化すること
が可能で、消費電力をさらに小さくすることもできる。
なお実施例では、パルス加熱を行うことを示したが、セ
ンサの使用方法は任意で連続加熱でも良い。
やＳｉＯ2ガラスあるいはＺｒＯ2を基板２の材料とすれ
ば、１ｍＷの消費電力でもガスを検出することができ
る。ＳｉＯ2やＺｒＯ2等の基板を用いた場合、空洞部上
に設けた厚さ１μｍ程度のＳｉＯ2フィルムを用いた場
合とほぼ同じ消費電力で、センサを駆動できる。これは
ＳｉＯ2フィルムを基板とした場合、ＳｉＯ2自体の熱伝
導率や熱容量が小さいにせよ、フィルムの根元側から基
板へと熱が流れるためであると考えられる。そして実施
例のガスセンサは、ヒータ膜４をさらに微細化すること
が可能で、消費電力をさらに小さくすることもできる。
なお実施例では、パルス加熱を行うことを示したが、セ
ンサの使用方法は任意で連続加熱でも良い。
【００２８】
【電極８，１６の付着力】基板２や絶縁膜６への電極
８，１６の付着力を調べるため、０.５ｍｍ×０.５ｍｍ
のＺｒＯ2基板２の全面に電極８を形成し（パターン無
しの全面電極）、６００℃で１時間エージングし、ステ
ンレス板を半田付けで固定した。引張試験機を用いて毎
分１０ｍｍの速度でステンレス板を引っ張り、ステンレ
ス板の分離時の荷重を電極の付着力とした。
８，１６の付着力を調べるため、０.５ｍｍ×０.５ｍｍ
のＺｒＯ2基板２の全面に電極８を形成し（パターン無
しの全面電極）、６００℃で１時間エージングし、ステ
ンレス板を半田付けで固定した。引張試験機を用いて毎
分１０ｍｍの速度でステンレス板を引っ張り、ステンレ
ス板の分離時の荷重を電極の付着力とした。
【００２９】一片０.５ｍｍのＺｒＯ2基板２を用い、セ
ンサの調整の項で示した条件でセンサを製造し、線径１
８μｍのＡｕリード線１４を超音波圧着でワイヤボンデ
ィングした。ボンディング条件は、超音波エネルギーレ
ベル：２.０Ｗ，荷重１０ｇ，基板加熱温度１５０℃で
ある。またボンディングパッド１２は５０μｍ×５０μ
ｍである。リード線１４の１本当たりのボンディング強
度を測定した。引張試験機やリード線１４のボンディン
グ強度を表４に示す。
ンサの調整の項で示した条件でセンサを製造し、線径１
８μｍのＡｕリード線１４を超音波圧着でワイヤボンデ
ィングした。ボンディング条件は、超音波エネルギーレ
ベル：２.０Ｗ，荷重１０ｇ，基板加熱温度１５０℃で
ある。またボンディングパッド１２は５０μｍ×５０μ
ｍである。リード線１４の１本当たりのボンディング強
度を測定した。引張試験機やリード線１４のボンディン
グ強度を表４に示す。
【００３０】
【表４】 電 極 付 着 力 電極構成(μｍ) 引張試験機で リード線１４試料番号 下地膜 中間膜 上地膜 の付着力(Kg) の付着力(g) １ Ｔｉ ０.０５ ０.０５ ０.０５ １４.３ １０.１ ２ Ｔｉ ０.１ ０.１ ０.１ １５.１ １１.０ ３ Ｔｉ ０.０５ ０.１ ０.３ １４.９ １０.８ ４ Ｔｉ ０.１ ０.１ ０.２ １５.０ １１.０ ５ Ｔｉ ０.２ ０.２ ０.１ １４.０ １０.４ ６ Ｔｉ ０.３ ０.１ ０.１ １４.４ １０.５ ７ Ｔｉ ０.１ ０.３ ０.１ １４.６ １０.７ ８ Ｚｒ ０.１ ０.１ ０.１ １４.８ １０.９ ９ Ｍｏ ０.１ ０.１ ０.１ １５.３ １０.３ １０ Ｃｒ ０.１ ０.１ ０.１ １３.２ １０.２ １１ Ｎｉ ０.１ ０.１ ０.１ １３.６ １０.３ ２１ Ｔｉ ０ ０ ０.２ ０.８ １.６ ２２ Ｔｉ ０ ０.１ ０.３ ５.４ ２.７ ２３ Ｔｉ ０ ０.２ ０.１ ７.８ ４.１ ２４ Ｔｉ ０ .０５ ０ ０.０５ ６.３ ３.５ ２５ Ｔｉ ０ .１ ０ ０.１ ４.７ ２.３ ２６ Ｔｉ ０ .２ ０ ０.３ ３.０ ２.０ ２７ Ｔｉ ０ .１ ０.１ ０ １０.８ ５.９ ＊ 中間膜２２は単味のＰｔ，上地膜２４は単味のＡ
ｕ， ＊ 試料２７のセンサでは５時間６００℃に加熱する
と，Ｐｔ表面までＴｉが拡散，試料２のセンサでは１０
時間６００℃に加熱しても，Ａｕ表面にＴｉは検出され
ず.
ｕ， ＊ 試料２７のセンサでは５時間６００℃に加熱する
と，Ｐｔ表面までＴｉが拡散，試料２のセンサでは１０
時間６００℃に加熱しても，Ａｕ表面にＴｉは検出され
ず.
【００３１】
【ヒータ抵抗の挙動】図５〜図８に、ＲｕＯ2ヒータ膜
４の挙動を示す。図５は絶縁膜６とそれ以降の膜を設け
ず、ＲｕＯ2ヒータ膜４を雰囲気中にむき出しにした際
の挙動で、６００℃の電気炉中（空気雰囲気，以下同
じ）で、膜厚０.１μｍ，０.２μｍ，０.５μｍのヒー
タ膜４をエージングした場合の抵抗値の変化を示す。図
６〜図８は、膜厚０.２μｍのＲｕＯ2ヒータ膜４を用
い、 1) 絶縁膜無しで配置、 2) 膜厚０.３μｍのＳｉＯ2絶縁膜６を積層、 3) 膜厚０.３μｍのＡｌ2Ｏ3膜を積層、した際の挙動
である。これらの膜は全てスパッタリングで成膜し、エ
ージング条件は電気炉加熱による空気中エージングで、
加熱温度は図６で６００℃，図７で７００℃，図８で８
００℃である。図５〜図８の抵抗値は、４端子法で測定
した室温での空気中の抵抗値である。
４の挙動を示す。図５は絶縁膜６とそれ以降の膜を設け
ず、ＲｕＯ2ヒータ膜４を雰囲気中にむき出しにした際
の挙動で、６００℃の電気炉中（空気雰囲気，以下同
じ）で、膜厚０.１μｍ，０.２μｍ，０.５μｍのヒー
タ膜４をエージングした場合の抵抗値の変化を示す。図
６〜図８は、膜厚０.２μｍのＲｕＯ2ヒータ膜４を用
い、 1) 絶縁膜無しで配置、 2) 膜厚０.３μｍのＳｉＯ2絶縁膜６を積層、 3) 膜厚０.３μｍのＡｌ2Ｏ3膜を積層、した際の挙動
である。これらの膜は全てスパッタリングで成膜し、エ
ージング条件は電気炉加熱による空気中エージングで、
加熱温度は図６で６００℃，図７で７００℃，図８で８
００℃である。図５〜図８の抵抗値は、４端子法で測定
した室温での空気中の抵抗値である。
【００３２】図５から明らかなように単味のＲｕＯ2薄
膜４の抵抗値は不安定で、ドリフトのパターンは膜厚毎
に異なる。図６〜図８から明らかなように、Ａｌ2Ｏ3膜
の積層では抵抗値の安定化効果が小さく、６００℃加熱
では初期的なドリフトが大きく、７００℃や８００℃加
熱ではＲｕＯ2膜を裸で配置したのと類似の結果とな
る。ＲｕＯ2膜４の抵抗値のドリフトは、空気との接触
による酸素含量の変動等によるものと考えられる。
膜４の抵抗値は不安定で、ドリフトのパターンは膜厚毎
に異なる。図６〜図８から明らかなように、Ａｌ2Ｏ3膜
の積層では抵抗値の安定化効果が小さく、６００℃加熱
では初期的なドリフトが大きく、７００℃や８００℃加
熱ではＲｕＯ2膜を裸で配置したのと類似の結果とな
る。ＲｕＯ2膜４の抵抗値のドリフトは、空気との接触
による酸素含量の変動等によるものと考えられる。
【００３３】ＳｉＯ2絶縁膜６を設けると、６００℃で
は２５時間以上に渡って抵抗値は安定し、７００℃や８
００℃でも数時間程度の間、抵抗値は安定である。これ
らのことからヒータ膜４の最高使用温度は６００℃程度
と考えられ、これは金属酸化物半導体膜１０の最高温度
としては５００℃強となる。消費電力の項で示したよう
に、毎秒８ｍｓｅｃのパルス加熱で金属酸化物半導体膜
１０の最高温度を４５０℃程度とすると、２５時間の連
続加熱は約３０００時間（１３０日間）に相当する。４
５０℃の最高使用温度（金属酸化物半導体膜１０の温
度）は、ヒータ４と金属酸化物半導体膜１０との温度差
を見込んでも、ＲｕＯ2ヒータ膜４の温度としては６０
０℃よりも低い。この結果パルス駆動では、ヒータ膜４
は少なくとも１年間以上安定に動作するはずである。
は２５時間以上に渡って抵抗値は安定し、７００℃や８
００℃でも数時間程度の間、抵抗値は安定である。これ
らのことからヒータ膜４の最高使用温度は６００℃程度
と考えられ、これは金属酸化物半導体膜１０の最高温度
としては５００℃強となる。消費電力の項で示したよう
に、毎秒８ｍｓｅｃのパルス加熱で金属酸化物半導体膜
１０の最高温度を４５０℃程度とすると、２５時間の連
続加熱は約３０００時間（１３０日間）に相当する。４
５０℃の最高使用温度（金属酸化物半導体膜１０の温
度）は、ヒータ４と金属酸化物半導体膜１０との温度差
を見込んでも、ＲｕＯ2ヒータ膜４の温度としては６０
０℃よりも低い。この結果パルス駆動では、ヒータ膜４
は少なくとも１年間以上安定に動作するはずである。
【００３４】絶縁膜６として用い得るのは、ＳｉＯ2に
は限らない。ヒータ膜４や絶縁膜６の厚さと、絶縁膜６
の材質を変えた際の結果を表５に示す。データは、電気
炉で６００℃に加熱した際の、加熱時間と抵抗値（室温
で測定）の関係を示し、膜厚はμｍ単位である。これら
の中で特に好ましいのはＳｉＯとＳｉＯ2で、緻密なた
めヒータ膜４の抵抗値の安定化効果が高く、化学的に安
定で金属酸化物半導体膜１０を汚染する恐れが無い。
は限らない。ヒータ膜４や絶縁膜６の厚さと、絶縁膜６
の材質を変えた際の結果を表５に示す。データは、電気
炉で６００℃に加熱した際の、加熱時間と抵抗値（室温
で測定）の関係を示し、膜厚はμｍ単位である。これら
の中で特に好ましいのはＳｉＯとＳｉＯ2で、緻密なた
めヒータ膜４の抵抗値の安定化効果が高く、化学的に安
定で金属酸化物半導体膜１０を汚染する恐れが無い。
【００３５】
【表５】 ヒータ膜の抵抗値と安定性 試料 ヒータ膜４ 絶縁膜 抵抗値(Ω単位)番号 の膜厚 材質 膜厚 １Ｈr ５Ｈr １５Ｈr ２５Ｈr １ ０.１ ＳｉＯ2 ０.３ ３２.７ ３２.６ ３２.６ ３２.６ ２ ０.２ ＳｉＯ2 ０.２ １０.２ １０.２ １０.３ １０.３ ３ ０.５ ＳｉＯ2 ０.５ ８.４ ８.４ ８.４ ８.４ ４ ０.２ ＳｉＯ ０.３ １０.１ １０.２ １０.３ １０.３ ５ ０.５ ＳｉＯ ０.５ ８.４ ８.５ ８.４ ８.４ ６ ０.２ ＭｇＯ ０.３ ９.８ １０.１ １０.１ １０.１ ７ ０.２ ＺｒＯ2 ０.３ １０.０ １０.０ １０.２ １０.１ ８ ０.２ ＡｌＮ ０.３ １０.２ １０.１ １０.３ １０.３ ９ ０.２ Ｓｉ3Ｎ4 ０.３ ９.７ １０.０ １０.０ １０.２ １０ ０.２ ＢＮ ０.３ １０.０ ９.９ １０.１ １０.２
【００３６】
【発明の効果】この発明のガスセンサでは、経時的に安
定で,信頼性の高い薄膜ＲｕＯ2ヒータが得られる（請求
項１，２）。請求項３の発明では、上記に加えて、基板
への熱損失を抑え、ガスセンサの消費電力を軽減するこ
とができる。請求項４の発明では、上記に加えて、電極
膜と基板や絶縁膜との密着性を高め、かつワイヤボンデ
ィングが容易で、電極の下地膜からの金属拡散による金
属酸化物半導体膜の汚染の無いガスセンサが得られる。
定で,信頼性の高い薄膜ＲｕＯ2ヒータが得られる（請求
項１，２）。請求項３の発明では、上記に加えて、基板
への熱損失を抑え、ガスセンサの消費電力を軽減するこ
とができる。請求項４の発明では、上記に加えて、電極
膜と基板や絶縁膜との密着性を高め、かつワイヤボンデ
ィングが容易で、電極の下地膜からの金属拡散による金
属酸化物半導体膜の汚染の無いガスセンサが得られる。
【図１】 実施例のガスセンサの基板を示す断面図
【図２】 実施例のガスセンサの電極配置を示す平面
図
図
【図３】 実施例の電極構成を示す断面図
【図４】 実施例のヒータ膜と絶縁膜の構成を示す断
面図
面図
【図５】 ＲｕＯ2ヒータにコーティングを施さない
従来例での、ヒータ抵抗の挙動を示す特性図
従来例での、ヒータ抵抗の挙動を示す特性図
【図６】 ＲｕＯ2ヒータにシリカコートを施した実
施例での、６００℃でのヒータ抵抗の挙動を示す特性図
施例での、６００℃でのヒータ抵抗の挙動を示す特性図
【図７】 ＲｕＯ2ヒータにシリカコートを施した実
施例での、７００℃でのヒータ抵抗の挙動を示す特性図
施例での、７００℃でのヒータ抵抗の挙動を示す特性図
【図８】 ＲｕＯ2ヒータにシリカコートを施した実
施例での、８００℃でのヒータ抵抗の挙動を示す特性図
施例での、８００℃でのヒータ抵抗の挙動を示す特性図
２ 基板 ４ ＲｕＯ2ヒータ膜 ６ ＳｉＯ2絶縁膜 ８ Ａｕ電極 １０ 金属酸化物半導体膜 １２ パッド １４ リード線 １６ ヒータ電極 ２０ 下地膜 ２２ 中間膜 ２４ 上地膜
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−347431（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−149907（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−206252（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−206249（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−80799（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110761（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−16052（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭55−920（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/12
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁基板上に、ヒータ膜と金属酸化物半
導体膜と金属酸化物半導体膜に接続した電極膜とを設け
たガスセンサにおいて、 前記ヒータ膜を厚さ０.１〜０.５μｍのＲｕＯ2膜と
し、 ヒータ膜と金属酸化物半導体膜及び電極膜の間に、珪素
酸化物，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4，ＢＮか
らなる群の少なくとも一員の物質からなり、膜厚が０.
２〜０.５μｍの絶縁膜を設けたことを特徴とする、ガ
スセンサ。 - 【請求項２】 前記絶縁膜を、ＳｉＯ2またはＳｉＯか
らなる群の少なくとも一員の物質としたことを特徴とす
る、請求項１のガスセンサ。 - 【請求項３】 前記基板を結晶質シリカ，石英ガラス，
ＺｒＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2からな
る群の少なくとも一員の物質とし、その厚さを５０〜３
００μｍ，基板の幅と長さをそれぞれ２００〜８００μ
ｍとしたことを特徴とする、請求項１のガスセンサ。 - 【請求項４】 前記電極膜を、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｉからなる群の少なくとも一員の物質からなる下
地膜と、下地膜上に積層したＰｔを主成分とする中間膜
と、中間膜上に積層したＡｕを主成分とする上地膜とで
構成したことを特徴とする、請求項３のガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16040193A JP3201881B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16040193A JP3201881B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347432A JPH06347432A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3201881B2 true JP3201881B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=15714150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16040193A Expired - Fee Related JP3201881B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3201881B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3570644B2 (ja) * | 1995-11-14 | 2004-09-29 | フィガロ技研株式会社 | ガスセンサ |
| KR20010037655A (ko) * | 1999-10-19 | 2001-05-15 | 이진경 | 마이크로머시닝 기술에 의해 제조되는 저전력형 세라믹 가스센서 및 그 제조방법 |
| JP4639618B2 (ja) * | 2004-03-17 | 2011-02-23 | Ｔｄｋ株式会社 | ガスセンサ |
| JP4925835B2 (ja) * | 2007-01-12 | 2012-05-09 | 日東電工株式会社 | 物質検知センサ |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP16040193A patent/JP3201881B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06347432A (ja) | 1994-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3494747B2 (ja) | 薄膜温度センサ及びその製造方法 | |
| US4703555A (en) | Method of making a catalytic-burning sensor | |
| JP2004507728A (ja) | 高温回路構成 | |
| US9170226B2 (en) | Micromechanical substrate for a diaphragm with a diffusion barrier layer | |
| JP3201881B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JP2001291607A (ja) | 白金薄膜抵抗体の製造方法 | |
| JP3265326B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JP2000275203A (ja) | 接触燃焼式ガスセンサ | |
| JP4103027B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
| JPH02138858A (ja) | ガス検出装置 | |
| JPH0618465A (ja) | 複合センサ | |
| JPH11354302A (ja) | 薄膜抵抗素子 | |
| JPH06347433A (ja) | ガスセンサ | |
| JPS63172948A (ja) | ガスセンサ | |
| JP2023091325A (ja) | ガスセンサ | |
| JP4962088B2 (ja) | 薄膜サーミスタ及び薄膜サーミスタの製造方法 | |
| JP4962087B2 (ja) | 薄膜サーミスタ及び薄膜サーミスタの製造方法 | |
| JPS58102144A (ja) | ガスセンサ | |
| JP7503226B1 (ja) | ガス濃度測定デバイス及び被測定ガス中の被検出対象ガス濃度の測定方法 | |
| JP4590727B2 (ja) | 薄膜部を有するセンサの製造方法 | |
| RU2206082C1 (ru) | Полупроводниковый металлооксидный датчик газов | |
| JP2023091328A (ja) | ガスセンサ | |
| JP2004144627A (ja) | 可燃性ガス検出素子及びその製造方法 | |
| JP2023091320A (ja) | ガスセンサ | |
| JPH08220041A (ja) | ガスセンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |