JPH061250B2 - アンモニアガスに感応する電界効果装置 - Google Patents
アンモニアガスに感応する電界効果装置Info
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- JPH061250B2 JPH061250B2 JP60144108A JP14410885A JPH061250B2 JP H061250 B2 JPH061250 B2 JP H061250B2 JP 60144108 A JP60144108 A JP 60144108A JP 14410885 A JP14410885 A JP 14410885A JP H061250 B2 JPH061250 B2 JP H061250B2
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- ammonia gas
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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- G—PHYSICS
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はガス・センサーに関し、特にアンモニアガス・
センサーに関する。
センサーに関する。
特に１〜１０００vpmの濃度範囲におけるアンモニアガ
スを検出しうるアンモニアガス・センサーの需要が増大
している。
スを検出しうるアンモニアガス・センサーの需要が増大
している。
英国特許第１５２０４５６号には、プラチナゲート電界
効果型トランジスタよりなるガス・センサーが記載され
ている。この装置はアンモニアガスを検出するために用
いられうるが、本来あまり関心をもたれておらずしかも
アンモニアガスに対する応答をマスクしてしまいがちな
例えばＨ２、Ｈ２Ｓ、ＣＨ４のような水素原子を含む他
のガスにも感応する。
効果型トランジスタよりなるガス・センサーが記載され
ている。この装置はアンモニアガスを検出するために用
いられうるが、本来あまり関心をもたれておらずしかも
アンモニアガスに対する応答をマスクしてしまいがちな
例えばＨ２、Ｈ２Ｓ、ＣＨ４のような水素原子を含む他
のガスにも感応する。
本発明の１つの目的はアンモニアガスを選択する装置を
提供することである。
提供することである。
従って、本発明によれば、１つの極性型式を有する半導
体材料の基板が第１および第２のゲート領域を有し、こ
れらのゲート領域がそれぞれ他の極性型式を有するドレ
ン領域およびソース領域を相互に接続し、かつプラチナ
よりなる各ゲート電極が、前記基板上の選択的に絶縁性
の材料によって前記第１および第２のゲート領域から離
間されており、 前記ゲート電極はそれぞれ蒸着およびスパッタリングに
よって被着されたものであり、前記第１および第２のゲ
ート領域における電気的伝導は、それらのゲート領域が
互いに異なる態様で接続された場合、アンモニアガスの
濃度に依存するが、装置が露呈される水素を含む他のガ
スの濃度には実質的に依存しないようになされた、アン
モニアガスに感応する電界効果装置が提供される。
体材料の基板が第１および第２のゲート領域を有し、こ
れらのゲート領域がそれぞれ他の極性型式を有するドレ
ン領域およびソース領域を相互に接続し、かつプラチナ
よりなる各ゲート電極が、前記基板上の選択的に絶縁性
の材料によって前記第１および第２のゲート領域から離
間されており、 前記ゲート電極はそれぞれ蒸着およびスパッタリングに
よって被着されたものであり、前記第１および第２のゲ
ート領域における電気的伝導は、それらのゲート領域が
互いに異なる態様で接続された場合、アンモニアガスの
濃度に依存するが、装置が露呈される水素を含む他のガ
スの濃度には実質的に依存しないようになされた、アン
モニアガスに感応する電界効果装置が提供される。
アンモニアガスに対するプラチナゲート電界効果トラン
ジスタの感度は、ゲート電極を被着するために採用され
る技術に大きく依存しており、ゲート電極が蒸着によっ
て被着された場合の方が、スパッタリングによって被着
された場合よりもその感度は高くなり、他方、蒸着によ
って被着された層は不連続であるが、スパッタリングに
よって被着された層は連続となる傾向があることを本発
明者等は見出した。他のガス（例えばＨ２、Ｈ２Ｓ、Ｃ
Ｈ４）に対する感度は、用いられる被着技術には依存し
ないようである。
ジスタの感度は、ゲート電極を被着するために採用され
る技術に大きく依存しており、ゲート電極が蒸着によっ
て被着された場合の方が、スパッタリングによって被着
された場合よりもその感度は高くなり、他方、蒸着によ
って被着された層は不連続であるが、スパッタリングに
よって被着された層は連続となる傾向があることを本発
明者等は見出した。他のガス（例えばＨ２、Ｈ２Ｓ、Ｃ
Ｈ４）に対する感度は、用いられる被着技術には依存し
ないようである。
以下図面を参照して本発明につきさらに詳細に説明しよ
う。
う。
英国特許第１５２０４５６号には、プラチナゲート電界
効果型トランジスタよりなるガスセンサーが記載されて
いる。ドレン・ソース電流（ＩＤＳ）を一定とすると、
ゲート・ソース間電圧（ＶＧＳ）は、そのセンサーが露
呈される水素ガス、すなわち水素原子を含むガス（例え
ばアンモニアガス、硫化水素またはメタン）の濃度に依
存する。
効果型トランジスタよりなるガスセンサーが記載されて
いる。ドレン・ソース電流（ＩＤＳ）を一定とすると、
ゲート・ソース間電圧（ＶＧＳ）は、そのセンサーが露
呈される水素ガス、すなわち水素原子を含むガス（例え
ばアンモニアガス、硫化水素またはメタン）の濃度に依
存する。
予想に反して、アンモニアに対するプラチナゲート電界
効果トランジスタの感度はゲート電極の空孔度およびそ
れを被着させるために用いられる技術に大きく依存する
ものであることを本発明者等は見出した。具体的に言え
ば、アンモニアガスに対する装置の感度は、ゲート電極
が蒸着によって被着された場合の方が、スパッタリング
によって被着された場合よりもはるかに高いことを認め
た。これに対して、他のガス（例えばＨ２、Ｈ２Ｓ、Ｃ
Ｈ４）に対する感度は、用いられる被着技術には依存し
ないようである。
効果トランジスタの感度はゲート電極の空孔度およびそ
れを被着させるために用いられる技術に大きく依存する
ものであることを本発明者等は見出した。具体的に言え
ば、アンモニアガスに対する装置の感度は、ゲート電極
が蒸着によって被着された場合の方が、スパッタリング
によって被着された場合よりもはるかに高いことを認め
た。これに対して、他のガス（例えばＨ２、Ｈ２Ｓ、Ｃ
Ｈ４）に対する感度は、用いられる被着技術には依存し
ないようである。
上述した本発明者等の知見に基づいて、本発明によるア
ンモニアガスを選択する装置は開発されたものである。
この装置は、１つの共通の基板を共用した２個のプラチ
ナゲート電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）で構成され
ている。一方の電界効果型トランジスタ（これを基準Ｆ
ＥＴと呼ぶ）のゲート電極は蒸着によって形成されたも
のであり、従って、アンモニアガスに対して非常に顕著
なレンポンスを呈示する。これら２個のＦＥＴのドレン
およびソース電極は異なる態様で接続されうる。これら
の状況では、この装置がアンモニアガス以外のガス（例
えばＨ２、Ｈ２Ｓ、ＣＨ４）に露呈された場合には、上
記２個のＦＥＴのドレン・ソースチャンネル間に発生す
る電圧は互いに実質的に同一値で逆極性であるために互
いに打消し合う。他方、装置がアンモニアガスに露呈さ
れた場合には、実質的に異なる大きさの電圧が発生し、
全体のレスポンス特性、すなわち正味のドレン・ソース
間電圧は、装置が露呈されるアンモニアガスの濃度を表
わす。従って、上述した種類の二重ゲート装置は、差動
的に動作する場合、アンモニアガス・センサーとして機
能する。
ンモニアガスを選択する装置は開発されたものである。
この装置は、１つの共通の基板を共用した２個のプラチ
ナゲート電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）で構成され
ている。一方の電界効果型トランジスタ（これを基準Ｆ
ＥＴと呼ぶ）のゲート電極は蒸着によって形成されたも
のであり、従って、アンモニアガスに対して非常に顕著
なレンポンスを呈示する。これら２個のＦＥＴのドレン
およびソース電極は異なる態様で接続されうる。これら
の状況では、この装置がアンモニアガス以外のガス（例
えばＨ２、Ｈ２Ｓ、ＣＨ４）に露呈された場合には、上
記２個のＦＥＴのドレン・ソースチャンネル間に発生す
る電圧は互いに実質的に同一値で逆極性であるために互
いに打消し合う。他方、装置がアンモニアガスに露呈さ
れた場合には、実質的に異なる大きさの電圧が発生し、
全体のレスポンス特性、すなわち正味のドレン・ソース
間電圧は、装置が露呈されるアンモニアガスの濃度を表
わす。従って、上述した種類の二重ゲート装置は、差動
的に動作する場合、アンモニアガス・センサーとして機
能する。
本発明に従って構成された装置の一例が第１ａ図および
第１ｂ図に平面図および断面図で示されている。この装
置は、２個の電界効果型トランジスタ、すなわち全体と
して１０で示された基準ＦＥＴと、全体として２０で示
された測定ＦＥＴで構成されている。これらのＦＥＴは
ｐ型半導体材料（例えばケイ素）よりなる共通の基板１
を共用し、かつそれとは反対の導電型式すなわちｎ型の
ドレンおよびソース領域（１１，１２；２１，２２）を
有している。それらのドレンおよびソース領域には例え
ばＣｒ／ＡｕまたはＡｌのような適当な金属よりなる電
極が設けられている。
第１ｂ図に平面図および断面図で示されている。この装
置は、２個の電界効果型トランジスタ、すなわち全体と
して１０で示された基準ＦＥＴと、全体として２０で示
された測定ＦＥＴで構成されている。これらのＦＥＴは
ｐ型半導体材料（例えばケイ素）よりなる共通の基板１
を共用し、かつそれとは反対の導電型式すなわちｎ型の
ドレンおよびソース領域（１１，１２；２１，２２）を
有している。それらのドレンおよびソース領域には例え
ばＣｒ／ＡｕまたはＡｌのような適当な金属よりなる電
極が設けられている。
各ＦＥＴは各ゲート領域（それぞれ全体として１４およ
び２４で示されている）上に設けられたプラチナゲート
電極（１３、２３）を有しており、それらのゲート領域
はドレンおよびソース領域を接続しており、これらのド
レンおよびソース領域間で電気的伝導が発生する。ゲー
ト電極は、通常二酸化ケイ素、シリコン・オキシナイト
ライドまたは窒化ケイ素よりなる電気的絶縁層２によっ
て基板１から離間されている。
び２４で示されている）上に設けられたプラチナゲート
電極（１３、２３）を有しており、それらのゲート領域
はドレンおよびソース領域を接続しており、これらのド
レンおよびソース領域間で電気的伝導が発生する。ゲー
ト電極は、通常二酸化ケイ素、シリコン・オキシナイト
ライドまたは窒化ケイ素よりなる電気的絶縁層２によっ
て基板１から離間されている。
上述のように、基準ＦＥＴ１０のゲート電極１３はスパ
ッタリングによって被着されたものであり、他方、測定
ＦＥＴ２０のゲート電極２３は蒸着によって被着された
ものであるから、前者に比較して、アンモニアガスに対
するレスポンスがはるかに顕著である。これらのゲート
電極を被着するために用いられた蒸着およびスパッタリ
ング技術は公知のものであるから、それらについて詳細
に説明する必要はなかろう。蒸着によって被着された電
極とスパッタリングによって被着された電極とは著しく
異なるフィルム形態を呈することがＳＥＭ分解によって
認められた。すなわち、スパッタリングによって被着さ
れた電極は、蒸着によって被着されたものよりも表面平
滑度が大きいことが認められた。アンモニアガスに対す
る感度が異なるのは、フィルム形態におけるこの差異に
基因するものと考えられる。
ッタリングによって被着されたものであり、他方、測定
ＦＥＴ２０のゲート電極２３は蒸着によって被着された
ものであるから、前者に比較して、アンモニアガスに対
するレスポンスがはるかに顕著である。これらのゲート
電極を被着するために用いられた蒸着およびスパッタリ
ング技術は公知のものであるから、それらについて詳細
に説明する必要はなかろう。蒸着によって被着された電
極とスパッタリングによって被着された電極とは著しく
異なるフィルム形態を呈することがＳＥＭ分解によって
認められた。すなわち、スパッタリングによって被着さ
れた電極は、蒸着によって被着されたものよりも表面平
滑度が大きいことが認められた。アンモニアガスに対す
る感度が異なるのは、フィルム形態におけるこの差異に
基因するものと考えられる。
上述した実施例では、基板１がｐ型材料であり、ドレン
およびソース領域はｎ型材料よりなるものであったが、
必らずしもその通りである必要はなく、それらの導電型
式は逆にしてもよい。さらに、第１ａ図および第１ｂ図
に関して説明された装置はそれぞれドレンおよびソース
領域を有する２個のＦＥＴ（１０、２０）で構成された
が、それらの２個のＦＥＴは１つの共通のソース領域ま
たは１つの共通のドレン領域を共有してもよい。
およびソース領域はｎ型材料よりなるものであったが、
必らずしもその通りである必要はなく、それらの導電型
式は逆にしてもよい。さらに、第１ａ図および第１ｂ図
に関して説明された装置はそれぞれドレンおよびソース
領域を有する２個のＦＥＴ（１０、２０）で構成された
が、それらの２個のＦＥＴは１つの共通のソース領域ま
たは１つの共通のドレン領域を共有してもよい。
第２図に示された種類の回路を用いて、２個のＦＥＴの
ドレン電極に得られる電圧を異なる態様で処理すること
により、この装置は選択的なアンモニアガス・センサー
として機能する。このセンサーはまた、オンチップ加熱
および温度制御機能をも有する。
ドレン電極に得られる電圧を異なる態様で処理すること
により、この装置は選択的なアンモニアガス・センサー
として機能する。このセンサーはまた、オンチップ加熱
および温度制御機能をも有する。
この種類の二重ゲート装置は特に有益である。両方のゲ
ートがプラチナよりなるものであるから、両方のＦＥＴ
の闘値電圧は同一である。さらに、上記ＦＥＴは１つの
共通の基板を共有しており、かつ差動的に動作するか
ら、長期間ドリフト、温度変化、経年変化による望まし
くない作用が大幅に軽減される。
ートがプラチナよりなるものであるから、両方のＦＥＴ
の闘値電圧は同一である。さらに、上記ＦＥＴは１つの
共通の基板を共有しており、かつ差動的に動作するか
ら、長期間ドリフト、温度変化、経年変化による望まし
くない作用が大幅に軽減される。
第１ａ図は本発明に従って構成された二重ゲート装置の
平面図、第１ｂ図は第１図の線ＸＹに沿ってみた断面
図、第２図は本発明の装置に使用しうる回路を示す回路
図である。 図面において、１は基板、１１、２１はドレン領域、１
２、２２はソース領域、１３、２３はゲート電極、１
４、２４はゲート領域をそれぞれ示す。
平面図、第１ｂ図は第１図の線ＸＹに沿ってみた断面
図、第２図は本発明の装置に使用しうる回路を示す回路
図である。 図面において、１は基板、１１、２１はドレン領域、１
２、２２はソース領域、１３、２３はゲート電極、１
４、２４はゲート領域をそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン クリストフアー ウエブ イギリス国ミドルセツクス、サンベリイ・ オン・テームズ、サンミード ロード 55
Claims (4)
- 【請求項１】アンモニアガスに感応する二重ゲート電界
効果型検出装置で有って、当該装置は、第１及び第２の
ゲート領域を有し、且つ当該各ゲート領域は、それぞ
れ、ドレイン領域及びソース領域とを相互に接続してい
る、半導体材料、及び電気的絶縁材料によりそれぞれ該
第１及び第２のゲート領域から離間せしめられている、
プラチナよりなる第１及び第２のゲート電極、とから構
成されており、当該第１のプラチナ電極は、スパッタリ
ングによって形成せしめられたものであり、又該第２の
プラチナ電極は、蒸着によって形成せしめられたもので
ある事を特徴とするアンモニアガスに感応する二重ゲー
ト電界効果型検出装置。 - 【請求項２】１つの導電型式を有する半導体材料よりな
る基板が、第１及び第２のゲート領域を有し、それらの
ゲート領域はそれぞれ他の導電型式を有するドレイン領
域及びソース領域を接続しており、且つ各ゲート電極
は、前記基板上の電気的絶縁材料により前記第１及び第
２のゲート領域から離間されており、前記ゲート電極は
それぞれ蒸着及びスパッタリングによって被着されてお
り、前記第１及び第２のゲート電極に於ける電気的伝導
は、それらのゲート領域が互いに差動的に接続された場
合には、アンモニアガスの濃度に依存するが、装置が露
呈される水素を含む他のガスの濃度には実質的に依存し
ないようになされた特許請求の範囲第１項記載の装置。 - 【請求項３】前記第１及び第２のゲート領域が、一つの
領域とそれぞれのドレイン領域を接続している事を特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の装置。 - 【請求項４】前記第１及び第２のゲート領域が、一つの
共通のドレイン領域と各ソース領域を接続している事を
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8416994 | 1984-07-04 | ||
| GB848416994A GB8416994D0 (en) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | Gas sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6125044A JPS6125044A (ja) | 1986-02-03 |
| JPH061250B2 true JPH061250B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=10563378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60144108A Expired - Lifetime JPH061250B2 (ja) | 1984-07-04 | 1985-07-02 | アンモニアガスに感応する電界効果装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4650561A (ja) |
| EP (1) | EP0168200B1 (ja) |
| JP (1) | JPH061250B2 (ja) |
| AT (1) | ATE63387T1 (ja) |
| DE (1) | DE3582757D1 (ja) |
| GB (1) | GB8416994D0 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0814418B2 (ja) * | 1987-10-30 | 1996-02-14 | リンナイ株式会社 | 給湯器 |
| EP0426989B1 (de) * | 1989-11-04 | 1994-02-02 | Dornier Gmbh | Selektiver Gassensor |
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