JPH0658334B2 - センサ基板 - Google Patents
センサ基板Info
- Publication number
- JPH0658334B2 JPH0658334B2 JP25446086A JP25446086A JPH0658334B2 JP H0658334 B2 JPH0658334 B2 JP H0658334B2 JP 25446086 A JP25446086 A JP 25446086A JP 25446086 A JP25446086 A JP 25446086A JP H0658334 B2 JPH0658334 B2 JP H0658334B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- thin film
- substrate
- crystal substrate
- sensor
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスセンサや赤外線センサ等で要求される熱
絶縁性に優れたセンサ基板に関するものである。
絶縁性に優れたセンサ基板に関するものである。
従来、酸化物半導体を用いた可燃性ガスセンサは酸化錫
等が焼結されてものが使用され、作動温度は３５０〜５
００℃であった。したがって、消費電力が大きいため電
池駆動には適していなかった。最近、消費電力の低減を
ねらって、薄膜型のガスセンサの開発が進められてい
る。薄膜型のマイクロガスセンサを実現するには、セン
サ感応膜部分のみが局所的に加熱される熱伝導率の悪い
センサ基板が要求される。この種の基板はサーモパイル
等の赤外線センサにも求められている。
等が焼結されてものが使用され、作動温度は３５０〜５
００℃であった。したがって、消費電力が大きいため電
池駆動には適していなかった。最近、消費電力の低減を
ねらって、薄膜型のガスセンサの開発が進められてい
る。薄膜型のマイクロガスセンサを実現するには、セン
サ感応膜部分のみが局所的に加熱される熱伝導率の悪い
センサ基板が要求される。この種の基板はサーモパイル
等の赤外線センサにも求められている。
この種の基板は従来はアルミナセラミックス等が使われ
ており、最近はSi単結晶基板の異方性エッチング特性を
利用したダイヤフラム構造のSi単結晶基板が検討されて
いる。Si単結晶基板の場合、Siの熱伝導率はアルミナに
比べ約５倍大きいため、前記のようにダイヤフラム構造
にし、その上に発熱部を設けることが試みられている。
Si単結晶基板をダイヤフラム構造に選択エッチする場
合、従来マスク材料として、乾式法で形成した膜厚１０
００〜２０００Åの酸化硅素又は窒化硅素の薄膜が用い
られている。これらのマスク薄膜はエッチングされる反
対側のSi基板表面にも堆積されることが多く、センサ素
子は第２図に示すようにマスク薄膜上に搭載されてい
た。
ており、最近はSi単結晶基板の異方性エッチング特性を
利用したダイヤフラム構造のSi単結晶基板が検討されて
いる。Si単結晶基板の場合、Siの熱伝導率はアルミナに
比べ約５倍大きいため、前記のようにダイヤフラム構造
にし、その上に発熱部を設けることが試みられている。
Si単結晶基板をダイヤフラム構造に選択エッチする場
合、従来マスク材料として、乾式法で形成した膜厚１０
００〜２０００Åの酸化硅素又は窒化硅素の薄膜が用い
られている。これらのマスク薄膜はエッチングされる反
対側のSi基板表面にも堆積されることが多く、センサ素
子は第２図に示すようにマスク薄膜上に搭載されてい
た。
第２図は従来のセンサ基板を用いて作製した赤外線セン
サを示すものであり、この図において１０１はサーモパ
イル型赤外線センサ、１０２はSi３N ４層、１０３はSi
O ２層、１０４はSi３N ４、１０５はSi基板、１０６は
Si３N ４層、１０７はキャビティーである。
サを示すものであり、この図において１０１はサーモパ
イル型赤外線センサ、１０２はSi３N ４層、１０３はSi
O ２層、１０４はSi３N ４、１０５はSi基板、１０６は
Si３N ４層、１０７はキャビティーである。
ところで、上記のセンサ基板をガスセンサや赤外線セン
サに用いた場合、酸化硅素や窒化硅素膜の膜厚が薄いた
め、熱絶縁性および均熱性が悪い欠点があった。
サに用いた場合、酸化硅素や窒化硅素膜の膜厚が薄いた
め、熱絶縁性および均熱性が悪い欠点があった。
本発明の目的は局所的に熱絶縁され、かつ熱絶縁部分内
では温度の均一性のよいセンサ基板を提供することにあ
る。
では温度の均一性のよいセンサ基板を提供することにあ
る。
本発明は、Si単結晶基板を用い、該基板上で熱絶縁が必
要とされる部分のみが選択的に金属薄膜で被覆され、さ
らに前記金属薄膜を含む前記Si単結晶基板は全面が厚さ
２μｍ以上の酸化硅素厚膜で被覆され、また必要とあれ
ば、センサ搭載真下の前記Si単結晶基板は、選択的に除
去されて前記金属薄膜をエッチングのストッパー材とす
ることを最も主要な特徴とする。
要とされる部分のみが選択的に金属薄膜で被覆され、さ
らに前記金属薄膜を含む前記Si単結晶基板は全面が厚さ
２μｍ以上の酸化硅素厚膜で被覆され、また必要とあれ
ば、センサ搭載真下の前記Si単結晶基板は、選択的に除
去されて前記金属薄膜をエッチングのストッパー材とす
ることを最も主要な特徴とする。
上記酸化硅素厚膜の形成には液相法が適切である。液相
法で形成した酸化硅素膜はポーラスであり、乾式法で形
成したものに比べ熱絶縁性が約１桁優れ、エッチング耐
性に若干劣る。液相法の利点は酸化硅素厚膜の形成が、
たとえばスピンコート法を用いれば短時間に行なえるこ
とにある。
法で形成した酸化硅素膜はポーラスであり、乾式法で形
成したものに比べ熱絶縁性が約１桁優れ、エッチング耐
性に若干劣る。液相法の利点は酸化硅素厚膜の形成が、
たとえばスピンコート法を用いれば短時間に行なえるこ
とにある。
一方、乾式法で酸化硅素膜を形成した場合、２μｍ以上
の厚膜の形成には長時間を要し、また、厚膜にクラック
が入る等の問題があった。乾式法の酸化硅素膜は通常Si
単結晶基板の異方性エッチングのマスク材として使用さ
れるが、液相法の場合は、エッチング耐性に若干劣るた
め、本発明では、金属薄膜をエッチングのストッパ材と
して用いるとともに、金属薄膜を局所的に堆積させるこ
とにより、熱絶縁が必要とされる部分の均熱性を高め
る、一石二鳥の効果が見られた。
の厚膜の形成には長時間を要し、また、厚膜にクラック
が入る等の問題があった。乾式法の酸化硅素膜は通常Si
単結晶基板の異方性エッチングのマスク材として使用さ
れるが、液相法の場合は、エッチング耐性に若干劣るた
め、本発明では、金属薄膜をエッチングのストッパ材と
して用いるとともに、金属薄膜を局所的に堆積させるこ
とにより、熱絶縁が必要とされる部分の均熱性を高め
る、一石二鳥の効果が見られた。
第１図は本発明の実施例を説明する図であって、１は厚
さ３００μｍ，結晶面（１００）のSi単結晶基板，２は
該Si単結晶基板上にスパッタ法で形成した、厚さ２００
０ÅのCr薄膜（金属薄膜），３は液相法で形成した厚さ
１０μｍの酸化硅素厚膜，４は前記Cr薄膜の直上に形成
した薄膜型マイクロガスセンサ素子，５は前記Si単結晶
基板１の異方性エッチングにより前記Cr薄膜の直下部分
のみ局所的に除去して得られたキャビティー，６は異方
性エッチングのための厚さ２０００Åから成る窒化硅素
薄膜である。
さ３００μｍ，結晶面（１００）のSi単結晶基板，２は
該Si単結晶基板上にスパッタ法で形成した、厚さ２００
０ÅのCr薄膜（金属薄膜），３は液相法で形成した厚さ
１０μｍの酸化硅素厚膜，４は前記Cr薄膜の直上に形成
した薄膜型マイクロガスセンサ素子，５は前記Si単結晶
基板１の異方性エッチングにより前記Cr薄膜の直下部分
のみ局所的に除去して得られたキャビティー，６は異方
性エッチングのための厚さ２０００Åから成る窒化硅素
薄膜である。
前記酸化硅素厚膜３は、シリカコロイド溶液とバインダ
とを有機溶媒中に分散させて得られた塗布液を前記Si単
結晶基板１上に、毎分４００rpm でスピンコート後、５
００℃で１時間乾燥処理を施すことにより得た。また、
前記窒化硅素薄膜６はＣＶＤ法により作成した。前記マ
イクロキャビティー５は、エチレンジアミン−ピロカテ
コール−水の混合液をエッチング液とし、前記Cr薄膜２
をストッパー材として、１００℃でSi単結晶基板１を異
方性エッチングことにより得た。
とを有機溶媒中に分散させて得られた塗布液を前記Si単
結晶基板１上に、毎分４００rpm でスピンコート後、５
００℃で１時間乾燥処理を施すことにより得た。また、
前記窒化硅素薄膜６はＣＶＤ法により作成した。前記マ
イクロキャビティー５は、エチレンジアミン−ピロカテ
コール−水の混合液をエッチング液とし、前記Cr薄膜２
をストッパー材として、１００℃でSi単結晶基板１を異
方性エッチングことにより得た。
本実施例の薄膜型マイクロガスセンサの温度分布を赤外
線サーモグラフィーで測定した結果、温度変動は５mm×
５mmの面積内で±１℃以下であり、該薄膜型マイクロガ
スセンサの素子の中央から１０mm離れた位置における温
度は、素子温度が３００℃の場合、８０℃以下であっ
た。従来のアルミセラミック基板に５mm×５mmのセンサ
の素子を形成した場合、温度変動は±１５℃であり、該
素子の中央から１０mm離れた位置における温度は、素子
温度が３００℃の場合、１８０℃であった。本実施例に
おいて、前記本発明の酸化硅素厚膜３が、膜厚２μｍ以
下では温度変動は変わらないが、熱絶縁性が約５０％劣
ることになり、本発明の特徴を発揮させるには、酸化硅
素厚膜の膜厚は２μｍ以上が好ましく、さらに好ましく
は５μｍ以上がよい。
線サーモグラフィーで測定した結果、温度変動は５mm×
５mmの面積内で±１℃以下であり、該薄膜型マイクロガ
スセンサの素子の中央から１０mm離れた位置における温
度は、素子温度が３００℃の場合、８０℃以下であっ
た。従来のアルミセラミック基板に５mm×５mmのセンサ
の素子を形成した場合、温度変動は±１５℃であり、該
素子の中央から１０mm離れた位置における温度は、素子
温度が３００℃の場合、１８０℃であった。本実施例に
おいて、前記本発明の酸化硅素厚膜３が、膜厚２μｍ以
下では温度変動は変わらないが、熱絶縁性が約５０％劣
ることになり、本発明の特徴を発揮させるには、酸化硅
素厚膜の膜厚は２μｍ以上が好ましく、さらに好ましく
は５μｍ以上がよい。
なお、前記金属薄膜はCrに限られるものでなく、Ti, N
i, Mo, W などのエッチング液に犯されず、かつSi単結
晶基板との密着性の優れたものであれば何でもよい。ま
た、Si単結晶基板としては、あらかじめ、両面に熱酸化
硅素膜を形成したものであっても同様な効果が得られ
た。
i, Mo, W などのエッチング液に犯されず、かつSi単結
晶基板との密着性の優れたものであれば何でもよい。ま
た、Si単結晶基板としては、あらかじめ、両面に熱酸化
硅素膜を形成したものであっても同様な効果が得られ
た。
本発明によれば、Si単結晶基板上で熱絶縁が必要とされ
る部分のみが選択的に金属薄膜で被覆され、かつ該金属
薄膜を含むSi単結晶基板は厚さ２μｍ以上の酸化硅素厚
膜で被覆される構造になっているから、熱絶縁性に優
れ、例えばガスセンサに適用した場合に、ヒータで加熱
された熱が局所的に閉じ込められ、消費電力の低減が図
れる。また、従来のガスセンサ感応膜は温度によりガス
の選択感度が異なっているが、本発明のセンサ基板を使
用すれば温度の均一性に優れているため、ガスの選択性
を向上させることができる。また赤外線センサに適用し
た場合、熱が基板に拡散しにくいため、局所的な温度変
化がし易く、応答性が改善できる。本発明のセンサ基板
をモノリシック基板として用いると、熱絶縁性が良好な
ため、さらに好結果を得ることができ、発熱体の近傍に
インターフェイス回路等の集積回路を近接させて配置す
ることが可能になる。
る部分のみが選択的に金属薄膜で被覆され、かつ該金属
薄膜を含むSi単結晶基板は厚さ２μｍ以上の酸化硅素厚
膜で被覆される構造になっているから、熱絶縁性に優
れ、例えばガスセンサに適用した場合に、ヒータで加熱
された熱が局所的に閉じ込められ、消費電力の低減が図
れる。また、従来のガスセンサ感応膜は温度によりガス
の選択感度が異なっているが、本発明のセンサ基板を使
用すれば温度の均一性に優れているため、ガスの選択性
を向上させることができる。また赤外線センサに適用し
た場合、熱が基板に拡散しにくいため、局所的な温度変
化がし易く、応答性が改善できる。本発明のセンサ基板
をモノリシック基板として用いると、熱絶縁性が良好な
ため、さらに好結果を得ることができ、発熱体の近傍に
インターフェイス回路等の集積回路を近接させて配置す
ることが可能になる。
第１図は本発明の一実施例を示す図であって、本発明に
よるセンサ基板を用いて作製したガスセンサの断面図、
第２図は従来のセンサ基板を用いて作製した赤外線セン
サの断面図である。 １……Si単結晶基板、２……金属薄膜、３……酸化硅素
厚膜。
よるセンサ基板を用いて作製したガスセンサの断面図、
第２図は従来のセンサ基板を用いて作製した赤外線セン
サの断面図である。 １……Si単結晶基板、２……金属薄膜、３……酸化硅素
厚膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 修一 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (56)参考文献 特開 昭59−143946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−103654（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】Si単結晶基板を用いたセンサ基板におい
て、Si単結晶基板上で熱絶縁が必要とされる部分のみが
選択的に金属薄膜で被覆され、かつ該金属薄膜を含む前
記Si単結晶基板は厚さ２μｍ以上の酸化硅素厚膜で被覆
されていることを特徴とするセンサ基板。 - 【請求項２】Si単結晶基板上で熱絶縁が必要とされる部
分のSi単結晶基板が選択的に除去され、前記金属薄膜が
表面に露出していることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のセンサ基板。 - 【請求項３】前記酸化硅素厚膜は液相法で形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセンサ
基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25446086A JPH0658334B2 (ja) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | センサ基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25446086A JPH0658334B2 (ja) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | センサ基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63108256A JPS63108256A (ja) | 1988-05-13 |
| JPH0658334B2 true JPH0658334B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=17265330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25446086A Expired - Lifetime JPH0658334B2 (ja) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | センサ基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658334B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2582343B2 (ja) * | 1993-12-04 | 1997-02-19 | エルジー電子株式会社 | 低消費電力型薄膜ガスセンサ及びその製造方法 |
| JP4513161B2 (ja) * | 2000-03-31 | 2010-07-28 | 東亞合成株式会社 | ガスセンサの製造方法及びガスセンサ |
-
1986
- 1986-10-25 JP JP25446086A patent/JPH0658334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63108256A (ja) | 1988-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9580305B2 (en) | Single silicon wafer micromachined thermal conduction sensor | |
| JPS61188901A (ja) | 流量センサ用膜式抵抗 | |
| US5641709A (en) | Method of manufacturing a conductive micro bridge | |
| US11440793B2 (en) | Hydrogen sensor on medium or low temperature solid micro heating platform | |
| US6259350B1 (en) | Sensor and method for manufacturing a sensor | |
| JP3699703B2 (ja) | 発熱構造体および熱式センサ | |
| JPS6136616B2 (ja) | ||
| US6022754A (en) | Electronic device and method for forming a membrane for an electronic device | |
| JPH0658334B2 (ja) | センサ基板 | |
| JPH0354841B2 (ja) | ||
| Chung et al. | RTD characteristics for micro-thermal sensors | |
| CN214114913U (zh) | 一种新型悬膜式mems微热板 | |
| JP3047137B2 (ja) | 湿度センサの製造方法 | |
| JPH11354302A (ja) | 薄膜抵抗素子 | |
| JPH02303064A (ja) | 薄膜抵抗の形成方法 | |
| JP3598217B2 (ja) | 流量検出素子及び流量センサ並びに流量検出素子の製造方法 | |
| JPH04273050A (ja) | ガスセンサ | |
| Kneer et al. | Investigation of surface roughness and hillock formation on platinized substrates used for Pt/PZT/Pt capacitor fabrication | |
| JP2616183B2 (ja) | 流量センサおよびその製造方法 | |
| JPH10160698A (ja) | マイクロセンサ | |
| KR0178155B1 (ko) | 가스센서의 미세발열체 제조방법 | |
| JP2001066182A (ja) | 赤外線センサおよびその製造方法 | |
| CN115218975A (zh) | 一种mems热温差式流量传感器及其制作方法 | |
| JP2002503805A (ja) | 薄膜設計によるセンサ | |
| JPH11241935A (ja) | マイクロセンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |