JPH01203957A - 温度感応性半導体デバイスを備えるセンサ装置に対する吊り構造 - Google Patents
温度感応性半導体デバイスを備えるセンサ装置に対する吊り構造Info
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- JPH01203957A JPH01203957A JP31605288A JP31605288A JPH01203957A JP H01203957 A JPH01203957 A JP H01203957A JP 31605288 A JP31605288 A JP 31605288A JP 31605288 A JP31605288 A JP 31605288A JP H01203957 A JPH01203957 A JP H01203957A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野〕
この発明は、熱絶縁されて基板内に収められた温度ｒ、
Ｓｉ応性半導体デバイスを備え発熱触媒反応によってガ
スを検出するセンサ装置の吊り構造に関するものである
。
Ｓｉ応性半導体デバイスを備え発熱触媒反応によってガ
スを検出するセンサ装置の吊り構造に関するものである
。
反応熱原理に基づいて作用するいくつかのガスセンサが
公知である（例えばドイツ連邦共和国特許出願公開筒３
５１９３９７号公報英国のイングリッシュ・エレクトリ
ック・パルプ・カンパニー（Ｅｎｇｌｉｓｈ Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ Ｖａｌｖｅ Ｃｏ、）のデータシート、ジエ
ントリー（Ｓ、 Ｊ、Ｇｅｎｔｒｙ）およびジジーンズ
（Ａ。
公知である（例えばドイツ連邦共和国特許出願公開筒３
５１９３９７号公報英国のイングリッシュ・エレクトリ
ック・パルプ・カンパニー（Ｅｎｇｌｉｓｈ Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ Ｖａｌｖｅ Ｃｏ、）のデータシート、ジエ
ントリー（Ｓ、 Ｊ、Ｇｅｎｔｒｙ）およびジジーンズ
（Ａ。
Ｊｏｎｅｓ）著「ジャーナル・オブ・アプライド・ケミ
カル・バイオテクノロジー（Ｊ、 Ａｐｐｌ、Ｃｈｅｓ
、 Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ、） 」１９７ Ｂ、２８．
７２７、ジエントリー（Ｓ、 Ｊ、 Ｇｅｎｔｒｙ）お
よびワルシｚ（Ｐ、 Ｔ、 Ｗａｌｓｈ）著ｒセンサー
ス・アンド・アクチュエータース（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａ
ｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ） Ｊ ５ （１９８４）
、２２９、ヌシェラー（Ｆ、Ｎｕｓｃｈｅｌｅｒ）著ｒ
１９Ｂ６年第２回化学センサ国際会議報告（Ｐｒｏｃ、
２．１ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｌｅｅｔｉｎｇ
ｏｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｅｎｓｏｒｓ） 、１２
３５ページ以下その他参照）。これらのガスセンサは温
度感応性の構成素子を含み、この素子は周囲から熱ｗＡ
＆ｔＬされその表面に触媒が置かれている。この触媒の
表面で被検出ガスが例えば周囲空気中の酸素と触媒反応
を行う、その際発生する熱がセンサに導かれそれを加熱
する。これによるセンサの温度上昇が温度感応素子を使
用して測定される。
カル・バイオテクノロジー（Ｊ、 Ａｐｐｌ、Ｃｈｅｓ
、 Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ、） 」１９７ Ｂ、２８．
７２７、ジエントリー（Ｓ、 Ｊ、 Ｇｅｎｔｒｙ）お
よびワルシｚ（Ｐ、 Ｔ、 Ｗａｌｓｈ）著ｒセンサー
ス・アンド・アクチュエータース（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａ
ｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ） Ｊ ５ （１９８４）
、２２９、ヌシェラー（Ｆ、Ｎｕｓｃｈｅｌｅｒ）著ｒ
１９Ｂ６年第２回化学センサ国際会議報告（Ｐｒｏｃ、
２．１ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｌｅｅｔｉｎｇ
ｏｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｅｎｓｏｒｓ） 、１２
３５ページ以下その他参照）。これらのガスセンサは温
度感応性の構成素子を含み、この素子は周囲から熱ｗＡ
＆ｔＬされその表面に触媒が置かれている。この触媒の
表面で被検出ガスが例えば周囲空気中の酸素と触媒反応
を行う、その際発生する熱がセンサに導かれそれを加熱
する。これによるセンサの温度上昇が温度感応素子を使
用して測定される。
これらのガスセンサの精度は周囲からの熱絶縁の良否に
よって決定される。温度感応素子の周囲に対する熱絶縁
が不充分であると反応によって発生する熱が周囲に放出
され、それによって温度感応センサの温度感度が低下す
る。
よって決定される。温度感応素子の周囲に対する熱絶縁
が不充分であると反応によって発生する熱が周囲に放出
され、それによって温度感応センサの温度感度が低下す
る。
熱絶縁と吊り下げのためにＳｉｎｇ又は５ｉｓＮ４の薄
膜を使用することはｒ１９Ｂ６年第２回化学センサ国際
会議報告（Ｐｒｏｃ、 ２ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｅｎｓ
ｏｒｓ）」２３５ページ以下の記載により公知である。
膜を使用することはｒ１９Ｂ６年第２回化学センサ国際
会議報告（Ｐｒｏｃ、 ２ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｅｎｓ
ｏｒｓ）」２３５ページ以下の記載により公知である。
この場合温度感応素子は半導体基板の空洞内にこの膜を
使用して機械的に吊り下げられ、膜が同時に熱絶縁とな
っている。
使用して機械的に吊り下げられ、膜が同時に熱絶縁とな
っている。
絶縁膜は半導体基板と膨張係数を異にするから、この構
成では応力が生ずる。
成では応力が生ずる。
この発明の目的は、センサが機械的に安定で周囲から熱
分離されて基板に固定され、センサと基板との結合には
ほとんど応力が生じないセンサ装置の吊り下げ構造を提
供することである。
分離されて基板に固定され、センサと基板との結合には
ほとんど応力が生じないセンサ装置の吊り下げ構造を提
供することである。
この目的はこの発明により冒頭に挙げた種類の吊り構造
において、半導体デバイスが少なくとも１つのブリッジ
だけによって基板に結合され、半導体デバイスと基板の
間にブリッジの外側に熱絶縁材料が備えられることによ
って半導体デバイスが基板から熱絶縁されることにより
達成される。
において、半導体デバイスが少なくとも１つのブリッジ
だけによって基板に結合され、半導体デバイスと基板の
間にブリッジの外側に熱絶縁材料が備えられることによ
って半導体デバイスが基板から熱絶縁されることにより
達成される。
この発明の種々の実施態様は特許請求の範囲第２項以下
に示される。
に示される。
選択エツチング法によりセンサ素子を基板に自由エツチ
ングすることが可能である。同時に自由エツチングされ
た半導体ブリッジによりセンサ素子が基板に機械的に固
定される。このブリフジは充分薄くして基板とセンサを
熱分離する。基板、センサおよびブリッジが同し半導体
材料から成ることによりこの構造には応力の発生が無い
。
ングすることが可能である。同時に自由エツチングされ
た半導体ブリッジによりセンサ素子が基板に機械的に固
定される。このブリフジは充分薄くして基板とセンサを
熱分離する。基板、センサおよびブリッジが同し半導体
材料から成ることによりこの構造には応力の発生が無い
。
（実施例〕
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳細に説明
する。
する。
第１図のセンサ装置は例えばシリコンの基板１を備え、
この基板に通孔６が設けられている０通孔６の境界を形
成する基板ｌの対向側面は２本のブリッジ５と半導体部
品４１を通して互いに結合される。半導体部品４１は温
度感応半導体素子４を含む、ブリッジ５の断面は一例と
して幅が約５０μ震、高さが数μ−である。基板１、ブ
リッジシ５および半導体部品４１の表面は不活性化層２
で覆われる。不活性化Ｎ２は例えばＳｉｎｇ又は５ｔ３
Ｎ４であり、その厚さは約０．５μ−である。
この基板に通孔６が設けられている０通孔６の境界を形
成する基板ｌの対向側面は２本のブリッジ５と半導体部
品４１を通して互いに結合される。半導体部品４１は温
度感応半導体素子４を含む、ブリッジ５の断面は一例と
して幅が約５０μ震、高さが数μ−である。基板１、ブ
リッジシ５および半導体部品４１の表面は不活性化層２
で覆われる。不活性化Ｎ２は例えばＳｉｎｇ又は５ｔ３
Ｎ４であり、その厚さは約０．５μ−である。
不活性化Ｎ２には第２図に示すように温度感応半導体素
子４の上に少なくとも１つの孔２１がある。
子４の上に少なくとも１つの孔２１がある。
不活性化１ｔ！２は半導体表面を保護すると同時に水素
を含むガスを検出する際水素が半導体内に浸入するのを
阻止する。半導体に水素が拡散すると信号の質を落とす
から、不活性化層を設けることば有利である。半導体部
品４１とブリッジ５の上には触媒層３が設けられる。触
媒層３は例えば白金又はパラジウムから成り、厚さは約
１００ないし１５０ｎｍである。触媒層の厚さを最低１
０ｎｍとすることも可能である。触媒層３は第２図に示
すように半導体デバイス４を覆う、半導体デバイス４は
温度感応性であって、例えばダイオード又は薄膜抵抗が
好適である。触媒層３は導電性であって半導体デバイス
４の導体路として適している。
を含むガスを検出する際水素が半導体内に浸入するのを
阻止する。半導体に水素が拡散すると信号の質を落とす
から、不活性化層を設けることば有利である。半導体部
品４１とブリッジ５の上には触媒層３が設けられる。触
媒層３は例えば白金又はパラジウムから成り、厚さは約
１００ないし１５０ｎｍである。触媒層の厚さを最低１
０ｎｍとすることも可能である。触媒層３は第２図に示
すように半導体デバイス４を覆う、半導体デバイス４は
温度感応性であって、例えばダイオード又は薄膜抵抗が
好適である。触媒層３は導電性であって半導体デバイス
４の導体路として適している。
半導体デバイスの背面接触はブリッジ５を通して行われ
る。ブリッジ５は導電性となるようにドープされる。半
導体デバイスの外側の区域ではブリッジ５が不活性化層
２によって触媒層３から電気絶縁される。従って不活性
化層２の孔２１（第２図）の大きさを最高で半導体デバ
イス４の表面に等しくすることが重要である。
る。ブリッジ５は導電性となるようにドープされる。半
導体デバイスの外側の区域ではブリッジ５が不活性化層
２によって触媒層３から電気絶縁される。従って不活性
化層２の孔２１（第２図）の大きさを最高で半導体デバ
イス４の表面に等しくすることが重要である。
センサ装置の製作に際しては孔６が選択エツチングによ
って基板１に作られる。その際例えば異方性エツチング
又はドーピングの飛躍によるエツチングストップにより
ブリッジ５と半導体部品４１が所望の形態に止まるよう
にする。
って基板１に作られる。その際例えば異方性エツチング
又はドーピングの飛躍によるエツチングストップにより
ブリッジ５と半導体部品４１が所望の形態に止まるよう
にする。
センサ装置の動作中被検出ガスが触媒Ｎ３に作用し、触
媒層の表面で例えば周囲空気中の酸素と反応する。その
際発生する熱が半導体デバイス４を加熱し、その温度変
化が記録される。温度測定の精度は半導体デバイスが周
囲から熱絶縁されている度合によって決定される。ブリ
ッジ５の断面積により望まれない熱の放出を阻止できる
。ブリッジの数が増すと熱伝導が上昇する。２本のブリ
ッジ５を使用することは機械的安定性と低い熱伝導との
間の効果的な妥協の結果である。基板１、ブリッジ５お
よび半導体デバイス４を備える部品４１が同じ材料例え
ばシリコンから成ることにより、このセンサ装置にはほ
とんど応力の発生が無い。
媒層の表面で例えば周囲空気中の酸素と反応する。その
際発生する熱が半導体デバイス４を加熱し、その温度変
化が記録される。温度測定の精度は半導体デバイスが周
囲から熱絶縁されている度合によって決定される。ブリ
ッジ５の断面積により望まれない熱の放出を阻止できる
。ブリッジの数が増すと熱伝導が上昇する。２本のブリ
ッジ５を使用することは機械的安定性と低い熱伝導との
間の効果的な妥協の結果である。基板１、ブリッジ５お
よび半導体デバイス４を備える部品４１が同じ材料例え
ばシリコンから成ることにより、このセンサ装置にはほ
とんど応力の発生が無い。
非導電性の触媒は半導体デバイス４に別途の接触が形成
されるときに限って触媒Ｎ３として使用することができ
る。第３図のセンサ装置は触媒層３が非導電性の触媒か
ら成り、半導体デバイス４の接触に対して金属層７が設
けられている点だけで第１図、第２図のものと異なる。
されるときに限って触媒Ｎ３として使用することができ
る。第３図のセンサ装置は触媒層３が非導電性の触媒か
ら成り、半導体デバイス４の接触に対して金属層７が設
けられている点だけで第１図、第２図のものと異なる。
金属層７は例えばアルミニウムであり、厚さは例えば約
１１００ｎである。この金属層は触媒層３の下に拡がり
、半導体デバイス４に対する接触に使用される。このセ
ンサ装置は使用可能な触媒の種類を非導電性材料の領域
にまで拡げることを可能にするものである。
１１００ｎである。この金属層は触媒層３の下に拡がり
、半導体デバイス４に対する接触に使用される。このセ
ンサ装置は使用可能な触媒の種類を非導電性材料の領域
にまで拡げることを可能にするものである。
第１図は２本のブリッジで基板にとりつけられた温度感
応素子を備えるセンサ装置を示し、第２図は第１図の■
−■線に沿う断面図、第３図は非導電性触媒を使用する
センサ装置の断面図である。 ｌ・・・基板 ２・・・非活性化層 ３・・・触媒層 ４・・・半導体デバイス ５・・・ブリッジ ７・・・金属層 ＩＧ Ｉ ＩＧ ２ ＩＧ ３
応素子を備えるセンサ装置を示し、第２図は第１図の■
−■線に沿う断面図、第３図は非導電性触媒を使用する
センサ装置の断面図である。 ｌ・・・基板 ２・・・非活性化層 ３・・・触媒層 ４・・・半導体デバイス ５・・・ブリッジ ７・・・金属層 ＩＧ Ｉ ＩＧ ２ ＩＧ ３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）熱絶縁されて基板に収められた温度感応性半導体デ
バイスを備え発熱触媒反応によってガスを検出するセン
サ装置の吊り構造において、半導体デバイス（４）が少
なくとも１つのブリッジ（５）だけによって基板（１）
に結合され、半導体デバイス（４）と基板（１）の間に
ブリッジ（５）の外側に熱絶縁材料が備えられることに
よって半導体デバイスが基板から熱絶縁されていること
を特徴とするセンサ装置に対する吊り構造。 ２）熱絶縁材料として空気が使用されることを特徴とす
る請求項１記載の吊り構造。 ３）ブリッジ（５）が基板（１１）と同じ材料で作られ
ていることを特徴とする請求項１又は２記載の吊り構造
。 ４）ブリッジ（５）が基準電位接続用の接触路として使
用可能であること、ブリッジ（５）の上に少なくとも１
つの別の接触路が設けられていることを特徴とする請求
項３記載の吊り構造。 ５）触媒層（３）が導電性の触媒から成り、この触媒層
が別の接触路としてブリッジ上に置かれていることを特
徴とする請求項４記載の吊り構造。 ６）ブリッジ（５）上で半導体デバイス（４）の上に別
の接触路として金属層（７）が設けられていることを特
徴とする請求項４記載の吊り構造。 ７）２本のブリッジ（５）が設けられていることを特徴
とする請求項１ないし６の１つに記載の吊り構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873743398 DE3743398A1 (de) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | Aufhaengung fuer eine sensoranordnung zum nachweis von gasen durch exotherme katalytische reaktionen |
| DE3743398.9 | 1987-12-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01203957A true JPH01203957A (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=6343186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31605288A Pending JPH01203957A (ja) | 1987-12-21 | 1988-12-14 | 温度感応性半導体デバイスを備えるセンサ装置に対する吊り構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01203957A (ja) |
| DE (1) | DE3743398A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023243251A1 (ja) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | 日清紡マイクロデバイス株式会社 | ガスセンサ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3844023A1 (de) * | 1988-12-27 | 1990-06-28 | Hartmann & Braun Ag | Sensor zur bestimmung der gaskonzentration in einem gasgemisch durch messung der waermetoenung |
| CN1019331B (zh) * | 1989-08-11 | 1992-12-02 | 法国煤矿公司 | 薄膜细丝型传感器及其制造方法和应用 |
| DE3932880A1 (de) * | 1989-10-02 | 1991-04-11 | Fraunhofer Ges Forschung | Katalytischer gassensor und verfahren zum herstellen desselben |
| DE4001048A1 (de) * | 1990-01-16 | 1991-07-18 | Draegerwerk Ag | Sensor fuer die gasmessung mit einem katalysatorfuehlerelement |
| DE4008150A1 (de) * | 1990-03-14 | 1991-09-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Katalytischer gassensor |
| US5464966A (en) * | 1992-10-26 | 1995-11-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Micro-hotplate devices and methods for their fabrication |
| GB9401634D0 (en) * | 1994-01-28 | 1994-03-23 | City Tech | Monitor |
| EP0697593A1 (en) * | 1994-08-17 | 1996-02-21 | Bacharach, Inc. | Low power catalytic combustible gas detector |
| JP3553613B2 (ja) * | 1996-10-10 | 2004-08-11 | サムソン・エレクトロニクス・カンパニー・リミテッド | ガスセンサのハイブリッド集積回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3122662A1 (de) * | 1980-06-11 | 1982-04-01 | Mine Safety Appliances Co. Ltd., Reading, Berkshire | Elektrisch heizbares element und verfahren zu seiner herstellung |
-
1987
- 1987-12-21 DE DE19873743398 patent/DE3743398A1/de not_active Withdrawn
-
1988
- 1988-12-14 JP JP31605288A patent/JPH01203957A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023243251A1 (ja) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | 日清紡マイクロデバイス株式会社 | ガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3743398A1 (de) | 1989-07-06 |
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