JPH06249814A - ガスの種類判別用センサおよびガスの種類判別方法 - Google Patents
ガスの種類判別用センサおよびガスの種類判別方法Info
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- JPH06249814A JPH06249814A JP3374393A JP3374393A JPH06249814A JP H06249814 A JPH06249814 A JP H06249814A JP 3374393 A JP3374393 A JP 3374393A JP 3374393 A JP3374393 A JP 3374393A JP H06249814 A JPH06249814 A JP H06249814A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスの種類判別に用いるセンサであって、小
型で近い質量のガスの間の判別に対する適性も有するガ
スの種類判別用センサを提供する。 【構成】 この発明のガスの種類判別用センサ１は、中
空部３を有する基板２と、この中空部を覆って周辺が基
板に支持された熱絶縁薄膜４とを備えるとともに、この
熱絶縁薄膜の中空部を覆う領域上に設けられたサーミス
タ５を備えていることを特徴とする。
型で近い質量のガスの間の判別に対する適性も有するガ
スの種類判別用センサを提供する。 【構成】 この発明のガスの種類判別用センサ１は、中
空部３を有する基板２と、この中空部を覆って周辺が基
板に支持された熱絶縁薄膜４とを備えるとともに、この
熱絶縁薄膜の中空部を覆う領域上に設けられたサーミス
タ５を備えていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスの種類判別用セ
ンサおよびガスの種類判別方法に関する。
ンサおよびガスの種類判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスの種類の判別を行う場合、い
わゆる質量分析法を利用した検出器が使われる。図４
は、従来の１８０°偏向型の質量分析計の原理を説明す
る図である。イオン源５１でイオン化された被検ガス
は、加速電源５２の電圧Ｖで加速され、磁場５３で偏向
し、イオンコレクタ５４に集束し検出される。この時、
被検ガスイオンの軌道半径Ｒは、下記の式に従う。
わゆる質量分析法を利用した検出器が使われる。図４
は、従来の１８０°偏向型の質量分析計の原理を説明す
る図である。イオン源５１でイオン化された被検ガス
は、加速電源５２の電圧Ｖで加速され、磁場５３で偏向
し、イオンコレクタ５４に集束し検出される。この時、
被検ガスイオンの軌道半径Ｒは、下記の式に従う。
【０００３】Ｒ＝ｋ・（Ｍ・Ｖ）1/2 ／Ｂ ・・ 但し、Ｍ：被検ガスイオンの質量数、Ｖ：加速電圧、Ｂ
（Ｔ）：磁場の強度 ｋ：定数＝１．４４５×１０-4 そして、被検ガスの種類により質量数Ｍが異なるのでイ
オンコレクタを複数個設置し、被検ガスイオンがどのイ
オンコレクタに到達したかで被検ガスの種類が判別でき
るようになっている。
（Ｔ）：磁場の強度 ｋ：定数＝１．４４５×１０-4 そして、被検ガスの種類により質量数Ｍが異なるのでイ
オンコレクタを複数個設置し、被検ガスイオンがどのイ
オンコレクタに到達したかで被検ガスの種類が判別でき
るようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】質量分析法を利用した
検出器の場合、測定精度が高いという特徴があるのであ
るが、下記のような問題がある。ひとつは、検出装置自
体が非常に大きくなるということである。イオン源、磁
場発生用の磁石、複数のイオンコレクターなど必要なも
のを装備すると大掛かりなものになるのである。
検出器の場合、測定精度が高いという特徴があるのであ
るが、下記のような問題がある。ひとつは、検出装置自
体が非常に大きくなるということである。イオン源、磁
場発生用の磁石、複数のイオンコレクターなど必要なも
のを装備すると大掛かりなものになるのである。
【０００５】もうひとつは、質量差の少ない近い質量の
ガスの間の判別は難しくて、判別を誤る可能性が高いこ
とである。この発明は、上記事情に鑑み、ガスの種類判
別に用いるセンサであって、小型で近い質量のガスの間
の判別に対する適性も有するガスの種類判別用センサ
と、このセンサを用いガスの種類判別を行う方法を提供
することを課題とする。
ガスの間の判別は難しくて、判別を誤る可能性が高いこ
とである。この発明は、上記事情に鑑み、ガスの種類判
別に用いるセンサであって、小型で近い質量のガスの間
の判別に対する適性も有するガスの種類判別用センサ
と、このセンサを用いガスの種類判別を行う方法を提供
することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかるガスの種類判別用センサは、中空
部を有する基板と、この中空部を覆って周辺が基板に支
持された熱絶縁薄膜とを備えるとともに、この熱絶縁薄
膜の中空部を覆う領域上に設けられたサーミスタを備え
ている構成となっている。
め、この発明にかかるガスの種類判別用センサは、中空
部を有する基板と、この中空部を覆って周辺が基板に支
持された熱絶縁薄膜とを備えるとともに、この熱絶縁薄
膜の中空部を覆う領域上に設けられたサーミスタを備え
ている構成となっている。
【０００７】この発明のセンサを用いてガスの種類の判
別を行う場合、センサを減圧雰囲気内に配置しサーミス
タを通電した状態で被検ガスを導入し、被検ガス導入時
の前記サーミスタの抵抗値に基づき、被検ガスの種類を
判別するようにする。以下、この発明のガスの種類判別
用センサを図面を参照しながら具体的に説明する。
別を行う場合、センサを減圧雰囲気内に配置しサーミス
タを通電した状態で被検ガスを導入し、被検ガス導入時
の前記サーミスタの抵抗値に基づき、被検ガスの種類を
判別するようにする。以下、この発明のガスの種類判別
用センサを図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００８】図１は、この発明のガスの種類判別用セン
サの要部構成例をあらわす。図１のガスの種類判別用セ
ンサ１の場合、中空部３を有する基板２と、中空部３を
覆って周辺が基板２に支持された熱絶縁薄膜４と、熱絶
縁薄膜４の中空部３を覆う領域上に設けられたサーミス
タ５とを備える構成である。なお、７は容器の一部を構
成するシュテム（基台）である。さらに、シュテム７に
キャンが組み合わされる容器の場合もある。
サの要部構成例をあらわす。図１のガスの種類判別用セ
ンサ１の場合、中空部３を有する基板２と、中空部３を
覆って周辺が基板２に支持された熱絶縁薄膜４と、熱絶
縁薄膜４の中空部３を覆う領域上に設けられたサーミス
タ５とを備える構成である。なお、７は容器の一部を構
成するシュテム（基台）である。さらに、シュテム７に
キャンが組み合わされる容器の場合もある。
【０００９】基板２はシリコン基板などの半導体基板が
用いられる。中空部３はシリコン基板２を異方性エッチ
ングにより堀り込むことで形成することが出来る。ま
た、熱絶縁薄膜４は半導体薄膜や誘電体薄膜などの熱絶
縁薄膜が用いられる。好ましい熱絶縁薄膜４としては、
複数の層を積層した多層構造の薄膜が挙げられる。例え
ば、酸化シリコン（ＳｉＯ）層と窒化シリコン層（Ｓｉ
Ｎ）で形成されてなる多層構造の場合、膜間で応力のバ
ランスがとれ、膜の機械的強度が高くて好ましい。
用いられる。中空部３はシリコン基板２を異方性エッチ
ングにより堀り込むことで形成することが出来る。ま
た、熱絶縁薄膜４は半導体薄膜や誘電体薄膜などの熱絶
縁薄膜が用いられる。好ましい熱絶縁薄膜４としては、
複数の層を積層した多層構造の薄膜が挙げられる。例え
ば、酸化シリコン（ＳｉＯ）層と窒化シリコン層（Ｓｉ
Ｎ）で形成されてなる多層構造の場合、膜間で応力のバ
ランスがとれ、膜の機械的強度が高くて好ましい。
【００１０】サーミスタ５は、温度変化により抵抗値が
変化する感温抵抗体として薄膜抵抗体が用いられている
のであるが、薄膜抵抗体としては、半導体薄膜、特にシ
リコン系の半導体薄膜が適当である。シリコン系の半導
体薄膜としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄
膜、アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）薄
膜などが挙げられるし、ａ−Ｓｉ層とａ−ＳｉＣ層など
異なる半導体層が複数積層された多層構造の半導体薄膜
の場合もあり、例えば、ａ−ＳｉＣ層の上下面にａ−Ｓ
ｉ層が積層されてなり、上下電極である導電薄膜がａ−
Ｓｉ層で接している構成が挙げられる。
変化する感温抵抗体として薄膜抵抗体が用いられている
のであるが、薄膜抵抗体としては、半導体薄膜、特にシ
リコン系の半導体薄膜が適当である。シリコン系の半導
体薄膜としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄
膜、アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）薄
膜などが挙げられるし、ａ−Ｓｉ層とａ−ＳｉＣ層など
異なる半導体層が複数積層された多層構造の半導体薄膜
の場合もあり、例えば、ａ−ＳｉＣ層の上下面にａ−Ｓ
ｉ層が積層されてなり、上下電極である導電薄膜がａ−
Ｓｉ層で接している構成が挙げられる。
【００１１】以上の構成のガスの種類判別用センサは、
半導体装置製造技術を利用して製造することが出来る。
基板２、熱絶縁薄膜４、および、サーミスタ５の材料・
薄膜は、いずれも、半導体装置製造で用いている材料や
薄膜形成法が適用できるし、中空部３やサーミスタ５
は、半導体装置製造で用いている異方性エッチングや微
細加工技術を適用でき、結果として、非常にサイズの小
さい形態のガスの種類判別用センサでも容易に実現可能
となる。
半導体装置製造技術を利用して製造することが出来る。
基板２、熱絶縁薄膜４、および、サーミスタ５の材料・
薄膜は、いずれも、半導体装置製造で用いている材料や
薄膜形成法が適用できるし、中空部３やサーミスタ５
は、半導体装置製造で用いている異方性エッチングや微
細加工技術を適用でき、結果として、非常にサイズの小
さい形態のガスの種類判別用センサでも容易に実現可能
となる。
【００１２】
【作用】この発明のガスの種類判別用センサの動作原理
を、図１を参照しながら説明する。この発明のガスの種
類判別用センサ１では、熱絶縁薄膜４のサーミスタ５の
載っている部分は裏側が中空部３であるのであるが、サ
ーミスタ５と基板２の間は熱絶縁薄膜４の熱抵抗が大き
いために熱分離されていて、サーミスタ５で生じる熱は
基板２に拡散するよりも空気等を媒体として直にシュテ
ム７に流れる（放射される）ほうが支配的になる。
を、図１を参照しながら説明する。この発明のガスの種
類判別用センサ１では、熱絶縁薄膜４のサーミスタ５の
載っている部分は裏側が中空部３であるのであるが、サ
ーミスタ５と基板２の間は熱絶縁薄膜４の熱抵抗が大き
いために熱分離されていて、サーミスタ５で生じる熱は
基板２に拡散するよりも空気等を媒体として直にシュテ
ム７に流れる（放射される）ほうが支配的になる。
【００１３】一方、中空部３に存在するガス分子の平均
自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７の間の寸法ｄの
差がある一定の関係である場合、サーミスタ５からシュ
テム７に伝わる熱量Ｑは、下の式に従う。 Ｑ＝αΛ0 ｐ（２７３．２／Ｔ）1/2 （Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ａ ・・ ここで、α：温度に依存する係数、Λ0 ：自由分子熱伝
導度（ガスの種類により異なる）、Ｔ1 ：熱絶縁薄膜に
おけるサーミスタ形成域、Ｔ2 ：シュテムの温度Ａ：熱
絶縁薄膜におけるサーミスタ形成域の面積、Ｔ：中空部
３の温度上記熱量Ｑは式より分かるように自由分子熱
伝導度Λ0 に比例するが、この自由分子熱伝導度Λ
0 は、下記の表１にみるように、ガスの種類により異な
っている。
自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７の間の寸法ｄの
差がある一定の関係である場合、サーミスタ５からシュ
テム７に伝わる熱量Ｑは、下の式に従う。 Ｑ＝αΛ0 ｐ（２７３．２／Ｔ）1/2 （Ｔ2 −Ｔ1 ）・Ａ ・・ ここで、α：温度に依存する係数、Λ0 ：自由分子熱伝
導度（ガスの種類により異なる）、Ｔ1 ：熱絶縁薄膜に
おけるサーミスタ形成域、Ｔ2 ：シュテムの温度Ａ：熱
絶縁薄膜におけるサーミスタ形成域の面積、Ｔ：中空部
３の温度上記熱量Ｑは式より分かるように自由分子熱
伝導度Λ0 に比例するが、この自由分子熱伝導度Λ
0 は、下記の表１にみるように、ガスの種類により異な
っている。
【００１４】
【表１】
【００１５】そして、ガス固有の熱伝導度の違いで起こ
る熱量Ｑの変化がガスの種類判別に意味をもつのは、平
均自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７の間の寸法ｄ
の差が、平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関係を満たす場合
である。平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関係でない場合、
中空部３に既に相当のガス分子が存在し中空部３による
適切な熱絶縁作用が既に崩れてしまっており、中空部３
に被検ガスを導入したとしてもガスの種類判別が出来る
だけの熱量Ｑの変化が起こらないからである。
る熱量Ｑの変化がガスの種類判別に意味をもつのは、平
均自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７の間の寸法ｄ
の差が、平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関係を満たす場合
である。平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関係でない場合、
中空部３に既に相当のガス分子が存在し中空部３による
適切な熱絶縁作用が既に崩れてしまっており、中空部３
に被検ガスを導入したとしてもガスの種類判別が出来る
だけの熱量Ｑの変化が起こらないからである。
【００１６】そして、平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関係
は、事実上、減圧雰囲気でないと実現は難しく、普通、
１Torr以下の減圧雰囲気でないと難しいようである。な
お、減圧雰囲気の圧力値（真空度）も熱量Ｑの変動を招
くファクタであるから、通常、サンサを設置する減圧雰
囲気の圧力値は一定に保持しておくことが望まれるので
あるが、被検ガスの種類に応じて減圧雰囲気の圧力値が
異なるようであってもよい。
は、事実上、減圧雰囲気でないと実現は難しく、普通、
１Torr以下の減圧雰囲気でないと難しいようである。な
お、減圧雰囲気の圧力値（真空度）も熱量Ｑの変動を招
くファクタであるから、通常、サンサを設置する減圧雰
囲気の圧力値は一定に保持しておくことが望まれるので
あるが、被検ガスの種類に応じて減圧雰囲気の圧力値が
異なるようであってもよい。
【００１７】この発明のガスの種類判別用センサを使用
する場合、上述のように、減圧雰囲気の内にセンサを設
置し、サーミスタ５に電流を流し（通電し）発熱状態と
しておく。他方、上記の熱量Ｑは中空部３に存在するガ
スの自由分子熱伝導度Λ0 で決まり、サーミスタ５は、
発熱量と熱量Ｑにより定まる温度となる。一方、自由分
子熱伝導度Λ0 はガスの種類によって異なっていて、中
空部３に存在するガスの種類が変われば熱量Ｑが変化
し、サーミスタ５の定まる温度が変わる。他方、差５は
温度が変われば抵抗値が変わる。したがって、中空部３
に存在するガスの種類によって、サーミスタ５の抵抗値
が変わるから、サーミスタ５の抵抗値に基づいてガスの
種類が分かることになる。このように、この発明は、ガ
ス固有の熱伝導度に着目してガスの種類を判別を行うも
のなのである。
する場合、上述のように、減圧雰囲気の内にセンサを設
置し、サーミスタ５に電流を流し（通電し）発熱状態と
しておく。他方、上記の熱量Ｑは中空部３に存在するガ
スの自由分子熱伝導度Λ0 で決まり、サーミスタ５は、
発熱量と熱量Ｑにより定まる温度となる。一方、自由分
子熱伝導度Λ0 はガスの種類によって異なっていて、中
空部３に存在するガスの種類が変われば熱量Ｑが変化
し、サーミスタ５の定まる温度が変わる。他方、差５は
温度が変われば抵抗値が変わる。したがって、中空部３
に存在するガスの種類によって、サーミスタ５の抵抗値
が変わるから、サーミスタ５の抵抗値に基づいてガスの
種類が分かることになる。このように、この発明は、ガ
ス固有の熱伝導度に着目してガスの種類を判別を行うも
のなのである。
【００１８】それに、例えば、表１にみるように、質量
が近くても自由分子熱伝導度Λ0 に大きな差がある場合
があり、近い質量のガス判別が精度よく行えることが分
かる。この発明のガスの種類判別用センサは、前述の通
り、半導体装置製造技術を適用して、サイズの極く小さ
い形態のものを容易に実現できる構成であるため、十分
な小型化が図れる。
が近くても自由分子熱伝導度Λ0 に大きな差がある場合
があり、近い質量のガス判別が精度よく行えることが分
かる。この発明のガスの種類判別用センサは、前述の通
り、半導体装置製造技術を適用して、サイズの極く小さ
い形態のものを容易に実現できる構成であるため、十分
な小型化が図れる。
【００１９】
【実施例】以下、この発明のガスの種類判別用センサの
実施例を、図面を参照しながら説明する。図２は、実施
例にかかるガスの種類判別用センサの要部構成をあらわ
す断面図である。
実施例を、図面を参照しながら説明する。図２は、実施
例にかかるガスの種類判別用センサの要部構成をあらわ
す断面図である。
【００２０】−実施例− 実施例のガスの種類判別用センサ１は、熱分離空間であ
る中空部３を有するシリコン基板２を備え、シリコン基
板１の表面に中空部３を覆って周辺がシリコン基板２に
支持された熱絶縁薄膜４が設けられたダイアフラム構成
であり、この熱絶縁薄膜４のダイアフラム構造域上にサ
ーミスタ５が設置されている構成である。熱分離空間は
サーミスタ５をシリコン基板２から熱絶縁する働きをす
る。なお、７は容器の一部を構成するシュテムである。
る中空部３を有するシリコン基板２を備え、シリコン基
板１の表面に中空部３を覆って周辺がシリコン基板２に
支持された熱絶縁薄膜４が設けられたダイアフラム構成
であり、この熱絶縁薄膜４のダイアフラム構造域上にサ
ーミスタ５が設置されている構成である。熱分離空間は
サーミスタ５をシリコン基板２から熱絶縁する働きをす
る。なお、７は容器の一部を構成するシュテムである。
【００２１】熱絶縁薄膜４は、３層構造であって、厚み
５０００Åの酸化シリコン（ＳｉＯ）層４ａを厚み５０
０Åの窒化シリコン（ＳｉＯ層）４ｂ，４ｃでサンドイ
ッチした構成であり、引っ張り・圧縮と異なる特性の薄
膜を積層し膜間の応力バランスをとり、反りが少なく破
壊の起こり難い機械的強度の高い膜であり、電気的絶縁
性も有する。勿論、酸化シリコン層だけの単独構成の熱
絶縁薄膜であってもよい。
５０００Åの酸化シリコン（ＳｉＯ）層４ａを厚み５０
０Åの窒化シリコン（ＳｉＯ層）４ｂ，４ｃでサンドイ
ッチした構成であり、引っ張り・圧縮と異なる特性の薄
膜を積層し膜間の応力バランスをとり、反りが少なく破
壊の起こり難い機械的強度の高い膜であり、電気的絶縁
性も有する。勿論、酸化シリコン層だけの単独構成の熱
絶縁薄膜であってもよい。
【００２２】一方、サーミスタ５は薄膜抵抗体である半
導体薄膜５ａの裏面と表面に下電極５ｂ，上電極５ｃが
設けられてなる構成である。半導体薄膜５ａとしては、
容量結合型プラズマＣＶＤ法で形成したものであって、
厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ層５１、厚み１００００Å
のｐ型ａ−ＳｉＣ層５２、厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ
層５３を積層してなるアモルファス半導体薄膜である。
導体薄膜５ａの裏面と表面に下電極５ｂ，上電極５ｃが
設けられてなる構成である。半導体薄膜５ａとしては、
容量結合型プラズマＣＶＤ法で形成したものであって、
厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ層５１、厚み１００００Å
のｐ型ａ−ＳｉＣ層５２、厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ
層５３を積層してなるアモルファス半導体薄膜である。
【００２３】上下のｐ型ａ−Ｓｉ層５１，５３の形成の
際の条件は、０．２５モル％のジボランを加えたモノシ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．２５％）を用い、基板
温度１８０℃、ガス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、
周波数１３．５６ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍ
ｍ、電極間隔２５ｍｍとした。ｐ型ａ−ＳｉＣ層５２の
形成の際の条件は、ＳｉＨ4 ：１００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ
6 （０．５％Ｈ2 ベース）：５０ｓｃｃｍ、ＣＨ4 ：４
００ｓｃｃｍのガス供給量とし、基板温度１８０℃、ガ
ス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、周波数１３．５６
ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍｍ、電極間隔２５ｍ
ｍとした。
際の条件は、０．２５モル％のジボランを加えたモノシ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．２５％）を用い、基板
温度１８０℃、ガス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、
周波数１３．５６ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍ
ｍ、電極間隔２５ｍｍとした。ｐ型ａ−ＳｉＣ層５２の
形成の際の条件は、ＳｉＨ4 ：１００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ
6 （０．５％Ｈ2 ベース）：５０ｓｃｃｍ、ＣＨ4 ：４
００ｓｃｃｍのガス供給量とし、基板温度１８０℃、ガ
ス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、周波数１３．５６
ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍｍ、電極間隔２５ｍ
ｍとした。
【００２４】下電極５ｂは電子ビーム蒸着法で形成した
厚み２０００Å程度の適当な導電薄膜が用いられる。導
電薄膜（特に下電極５ｂの場合）としてはＮｉ−Ｃｒ系
薄膜が適当であるが、Ｃｒ薄膜でもよい。上電極５ｃは
電子ビーム蒸着法で形成した厚み２０００Å程度の適当
な導電薄膜が用いられる。導電薄膜としてはＣｒ薄膜な
どが挙げられる。
厚み２０００Å程度の適当な導電薄膜が用いられる。導
電薄膜（特に下電極５ｂの場合）としてはＮｉ−Ｃｒ系
薄膜が適当であるが、Ｃｒ薄膜でもよい。上電極５ｃは
電子ビーム蒸着法で形成した厚み２０００Å程度の適当
な導電薄膜が用いられる。導電薄膜としてはＣｒ薄膜な
どが挙げられる。
【００２５】半導体薄膜や導電薄膜は、勿論、微細加工
技術によるパターン化により所定のパターン形状にする
ことは言うまでもない。なお、ａ−Ｓｉ層５１とａ−Ｓ
ｉＣ層５２の間、ａ−Ｓｉ層５３とａ−ＳｉＣ層５２の
間に、ａ−Ｓｉ組成からａ−ＳｉＣ組成に連続ないし段
階的に移行させた層（バッファ層）をそれぞれ挿入する
ことが、良好なオーミック性を得る上で望ましい。
技術によるパターン化により所定のパターン形状にする
ことは言うまでもない。なお、ａ−Ｓｉ層５１とａ−Ｓ
ｉＣ層５２の間、ａ−Ｓｉ層５３とａ−ＳｉＣ層５２の
間に、ａ−Ｓｉ組成からａ−ＳｉＣ組成に連続ないし段
階的に移行させた層（バッファ層）をそれぞれ挿入する
ことが、良好なオーミック性を得る上で望ましい。
【００２６】また、ａ−Ｓｉ層５１，５３やａ−ＳｉＣ
層５２の形成条件も、上の条件に限られず、例えば、ガ
ス圧力０．１〜１０Torr、放電電力１０〜１５０Ｗ、基
板温度１００〜３００℃、Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．０
１〜１％の範囲から適当な条件を選択する。ａ−ＳｉＣ
層５２の厚みも、数百Å〜数μｍの範囲から選定でき
る。このような薄膜を用いた場合、Ｂ定数が５０００程
度のサーミスタ５とすることができる。
層５２の形成条件も、上の条件に限られず、例えば、ガ
ス圧力０．１〜１０Torr、放電電力１０〜１５０Ｗ、基
板温度１００〜３００℃、Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．０
１〜１％の範囲から適当な条件を選択する。ａ−ＳｉＣ
層５２の厚みも、数百Å〜数μｍの範囲から選定でき
る。このような薄膜を用いた場合、Ｂ定数が５０００程
度のサーミスタ５とすることができる。
【００２７】普通、熱絶縁薄膜４およびサーミスタ５を
完成させたのち、シリコン基板１の裏面側を、ＨＦ−Ｈ
ＮＯ3 系ないしＫＯＨ等のエッチング液を使用する異方
性エッチングにより熱絶縁薄膜４を残すようにして堀り
込み、中空部３を形成してダイアフラム構造を完成す
る。この後、シリコン基板１の裏面をシリコン樹脂等を
用いてシュテム７の表面に接合し、ガスの種類判別用セ
ンサを完成した。この発明のガスの種類判別用センサの
場合、シュテム７のない状態であってもよい。また、実
施例の場合、シュテム７の表面がもっとも近く、シュテ
ム７表面と熱絶縁薄４との距離の寸法ｄ＜平均自由行程
Ｌとなる必要があるが、サーミスタ５の上側でサーミス
タ５表面に近接して臨む容器面を配し、この容器面とサ
ーミスタ表面の間の距離の寸法よりも平均自由行程Ｌが
大きいという構成としてもよい。
完成させたのち、シリコン基板１の裏面側を、ＨＦ−Ｈ
ＮＯ3 系ないしＫＯＨ等のエッチング液を使用する異方
性エッチングにより熱絶縁薄膜４を残すようにして堀り
込み、中空部３を形成してダイアフラム構造を完成す
る。この後、シリコン基板１の裏面をシリコン樹脂等を
用いてシュテム７の表面に接合し、ガスの種類判別用セ
ンサを完成した。この発明のガスの種類判別用センサの
場合、シュテム７のない状態であってもよい。また、実
施例の場合、シュテム７の表面がもっとも近く、シュテ
ム７表面と熱絶縁薄４との距離の寸法ｄ＜平均自由行程
Ｌとなる必要があるが、サーミスタ５の上側でサーミス
タ５表面に近接して臨む容器面を配し、この容器面とサ
ーミスタ表面の間の距離の寸法よりも平均自由行程Ｌが
大きいという構成としてもよい。
【００２８】実施例の場合、シリコン基板１の厚みが約
３００μｍであるため、シュテム７表面と熱絶縁薄膜４
の裏側の距離である寸法ｄも約３００μｍである。図３
に、実施例のガスの種類判別用センサにおけるガスの種
類とサーミスタの温度上昇の関係を示す。図３の横軸は
ガスの種類であり、縦軸は減圧雰囲気で通電させたサー
ミスタの前記ガス導入時の温度上昇の程度である。図３
では、サーミスタ５の温度がガスの種類に応じて異なっ
ており、この結果、ガスの種類の判別ができることが分
かる。
３００μｍであるため、シュテム７表面と熱絶縁薄膜４
の裏側の距離である寸法ｄも約３００μｍである。図３
に、実施例のガスの種類判別用センサにおけるガスの種
類とサーミスタの温度上昇の関係を示す。図３の横軸は
ガスの種類であり、縦軸は減圧雰囲気で通電させたサー
ミスタの前記ガス導入時の温度上昇の程度である。図３
では、サーミスタ５の温度がガスの種類に応じて異なっ
ており、この結果、ガスの種類の判別ができることが分
かる。
【００２９】
【発明の効果】以上に述べたように、この発明における
ガスの種類判別用センサは、サイズの極く小さい形態の
ものが容易に実現できる構成であって小型化が出来、質
量が近くとも熱伝導度に大きな差のある場合は適切なガ
スの種類判別が行えるため、近い質量のガスの間でのガ
ス判別に適していて、有用性が高く、このセンサを用い
てガスの種類判別を行うこの発明の方法の場合、減圧雰
囲気が必要な程度であって、大掛かりな装置構成を必要
としないため、実用性は顕著である。
ガスの種類判別用センサは、サイズの極く小さい形態の
ものが容易に実現できる構成であって小型化が出来、質
量が近くとも熱伝導度に大きな差のある場合は適切なガ
スの種類判別が行えるため、近い質量のガスの間でのガ
ス判別に適していて、有用性が高く、このセンサを用い
てガスの種類判別を行うこの発明の方法の場合、減圧雰
囲気が必要な程度であって、大掛かりな装置構成を必要
としないため、実用性は顕著である。
【図１】この発明のガスの種類判別用センサの基本構成
例をあらわす断面図。
例をあらわす断面図。
【図２】実施例のガスの種類判別用センサの要部構成を
あらわす断面図。
あらわす断面図。
【図３】実施例のセンサでのガスの種類とサーミスタの
温度上昇の関係を示すグラフ。
温度上昇の関係を示すグラフ。
【図４】従来の質量分析計の原理を示す説明図。
１ ガスの種類判別用センサ ２ 基板 ３ 中空部 ４ 熱絶縁薄膜 ５ サーミスタ ７ シュテム
Claims (6)
- 【請求項１】 中空部を有する基板と、この中空部を覆
って周辺が基板に支持された熱絶縁薄膜とを備えるとと
もに、この熱絶縁薄膜の中空部を覆う領域上に設けられ
たサーミスタを備えているガスの種類判別用センサ。 - 【請求項２】 熱絶縁薄膜が、複数の層を積層してなる
多層構造の薄膜である請求項１記載のガスの種類判別用
センサ。 - 【請求項３】 多層構造が酸化シリコン層と窒化シリコ
ン層の積層でなされている請求項２記載のガスの種類判
別用センサ。 - 【請求項４】 サーミスタにおける温度変化により抵抗
値が変化する感温抵抗体として、半導体薄膜からなる抵
抗体が用いられている請求項１から３までのいずれかに
記載のガスの種類判別用センサ。 - 【請求項５】 半導体薄膜が少なくともアモルファス炭
化シリコン薄膜を有する請求項４記載のガスの種類判別
用センサ。 - 【請求項６】 請求項１から５までのいずれかに記載の
ガス種判別用センサを減圧雰囲気内に配置しサーミスタ
を通電した状態で被検ガスを導入し、被検ガス導入時の
前記サーミスタの抵抗値に基づき、被検ガスの種類を判
別するようにするガスの種類判別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05033743A JP3101115B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | ガスの種類判別用センサおよびガスの種類判別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05033743A JP3101115B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | ガスの種類判別用センサおよびガスの種類判別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249814A true JPH06249814A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3101115B2 JP3101115B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=12394899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05033743A Expired - Fee Related JP3101115B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | ガスの種類判別用センサおよびガスの種類判別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3101115B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113776592A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-10 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种气体与压力复合传感器及其制备方法 |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP05033743A patent/JP3101115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113776592A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-10 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种气体与压力复合传感器及其制备方法 |
| CN113776592B (zh) * | 2021-09-10 | 2023-11-24 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种气体与压力复合传感器及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3101115B2 (ja) | 2000-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |