JPH07234198A - ガスセンサおよびその製造方法 - Google Patents
ガスセンサおよびその製造方法Info
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- JPH07234198A JPH07234198A JP6026424A JP2642494A JPH07234198A JP H07234198 A JPH07234198 A JP H07234198A JP 6026424 A JP6026424 A JP 6026424A JP 2642494 A JP2642494 A JP 2642494A JP H07234198 A JPH07234198 A JP H07234198A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】特性の異なるガス検出素子を複数有するガスセ
ンサを、少種類のセンサ材料および触媒物質を用いて、
簡単な製造工程で実現する。 【構成】複数の同一金属酸化物半導体ガスセンサ１１２
〜１５２上に、担持面積を変えて触媒物質を積層させた
触媒層１１３〜１３３、１３４〜１５４を形成し、特性
の異なるガス検出素子１１０〜１５０を複数形成する。
担持面積を変えるだけなので、センサ材料および各触媒
物質に付１度の製膜工程でよく、ガス検出素子の数だけ
製膜工程を行う必要がない。
ンサを、少種類のセンサ材料および触媒物質を用いて、
簡単な製造工程で実現する。 【構成】複数の同一金属酸化物半導体ガスセンサ１１２
〜１５２上に、担持面積を変えて触媒物質を積層させた
触媒層１１３〜１３３、１３４〜１５４を形成し、特性
の異なるガス検出素子１１０〜１５０を複数形成する。
担持面積を変えるだけなので、センサ材料および各触媒
物質に付１度の製膜工程でよく、ガス検出素子の数だけ
製膜工程を行う必要がない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単独あるいは混合のガ
スの成分を検知するガスセンサに関し、特に、多種類の
ガスを同時的に検知でき、さらに製造工程が簡単なガス
センサおよびその製造方法に関する。
スの成分を検知するガスセンサに関し、特に、多種類の
ガスを同時的に検知でき、さらに製造工程が簡単なガス
センサおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】様々な産業分野や家庭などにおいて、可
燃性ガス・有毒ガスの漏れ検出、自動制御、環境計測な
どのために、ガスや臭いを選択性よく検出できるガスセ
ンサの要求が高まっている。そして従来、半導体素子の
電気抵抗がガスとの接触により変わることを利用した半
導体ガスセンサが、素子の構造が単純である上に、信号
増幅のための特別の回路も必要としないため、使い易く
安価なガスセンサとして広く用いられている。その動作
原理は、ＳｎＯ2 （酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）な
どのｎ型半導体の活性部に水素や炭化水素などの電子供
与性の還元気体が吸着した場合には、電子密度が増加し
て導電率が増大し、また酸素などの電子吸引性気体が吸
着した場合には、電子密度が減少し導電率が低下する現
象を利用するものである。さらに、前記半導体にＰｔ
（白金）、Ｐｄ（パナジウム）などの貴金属を触媒とし
て添加し、被検ガスを活性化し、ガス検出感度を向上あ
るいは制御する方法もしばしば用いられている。
燃性ガス・有毒ガスの漏れ検出、自動制御、環境計測な
どのために、ガスや臭いを選択性よく検出できるガスセ
ンサの要求が高まっている。そして従来、半導体素子の
電気抵抗がガスとの接触により変わることを利用した半
導体ガスセンサが、素子の構造が単純である上に、信号
増幅のための特別の回路も必要としないため、使い易く
安価なガスセンサとして広く用いられている。その動作
原理は、ＳｎＯ2 （酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）な
どのｎ型半導体の活性部に水素や炭化水素などの電子供
与性の還元気体が吸着した場合には、電子密度が増加し
て導電率が増大し、また酸素などの電子吸引性気体が吸
着した場合には、電子密度が減少し導電率が低下する現
象を利用するものである。さらに、前記半導体にＰｔ
（白金）、Ｐｄ（パナジウム）などの貴金属を触媒とし
て添加し、被検ガスを活性化し、ガス検出感度を向上あ
るいは制御する方法もしばしば用いられている。
【０００３】しかし、前記半導体ガスセンサにおいて、
特定のガスに対してのみ感度を有するセンサ材料はほと
んどなく、１つのセンサ材料は、特性は異なるものの種
々のガスに対して導電率の変化を示すものが普通であ
る。したがって、特定のガスを選択的に検出するガスセ
ンサを構成する場合には、その検出対象のガス以外のガ
スに対するそのガスセンサの反応を考慮し、対策を講ず
る必要があり、それがガスセンサの性能、特に選択性を
高めるための技術的課題となっている。
特定のガスに対してのみ感度を有するセンサ材料はほと
んどなく、１つのセンサ材料は、特性は異なるものの種
々のガスに対して導電率の変化を示すものが普通であ
る。したがって、特定のガスを選択的に検出するガスセ
ンサを構成する場合には、その検出対象のガス以外のガ
スに対するそのガスセンサの反応を考慮し、対策を講ず
る必要があり、それがガスセンサの性能、特に選択性を
高めるための技術的課題となっている。
【０００４】前記課題を解決し、選択性よくガスの識別
を可能とするガス識別装置として、複数の特性の異なる
ガス検出素子を用いたガス検出装置が提案されている。
そのようなガス検出装置としては、たとえば、特公平４
─３９０２９号に開示されたガス検出装置がある。この
ガス検出装置は、ＬａＮｉＯ3 （ニッケル酸ランタ
ン）、ＷＯ3 （タングステン）、ＳｎＯ2 をガス検知材
料とし３種類のガス検出素子を形成する。そして、それ
ら複数のガス検出素子の出力値の組合せを１つの検出パ
ターンとし、予め成分ガスの種類および濃度の組合せを
想定して記憶しておいた標準パターンと前記検出パター
ンとを比較し、最も類似した標準パターンから被検ガス
の種類を識別するようにしたものである。なお、前記ガ
ス検知材料に、さらに、ＰｄあるいはＰｔの貴金属触媒
を添加し６種類のガス検出素子を形成する方法も示され
ている。また、特開平４─１２７０４８号においては、
複数のガス種を高い信頼性で識別するセンサとして、Ｓ
ｎＯ3 系半導体薄膜上にＰｔ−Ａｌ2 −Ｏ3 、Ｒｈ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 、Ｃｕ−Ｗ−Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｕ−Ａｌ2 Ｏ3 を
触媒層として形成した４種類のガス検知素子を用いるガ
ス検知素子も開示されている。
を可能とするガス識別装置として、複数の特性の異なる
ガス検出素子を用いたガス検出装置が提案されている。
そのようなガス検出装置としては、たとえば、特公平４
─３９０２９号に開示されたガス検出装置がある。この
ガス検出装置は、ＬａＮｉＯ3 （ニッケル酸ランタ
ン）、ＷＯ3 （タングステン）、ＳｎＯ2 をガス検知材
料とし３種類のガス検出素子を形成する。そして、それ
ら複数のガス検出素子の出力値の組合せを１つの検出パ
ターンとし、予め成分ガスの種類および濃度の組合せを
想定して記憶しておいた標準パターンと前記検出パター
ンとを比較し、最も類似した標準パターンから被検ガス
の種類を識別するようにしたものである。なお、前記ガ
ス検知材料に、さらに、ＰｄあるいはＰｔの貴金属触媒
を添加し６種類のガス検出素子を形成する方法も示され
ている。また、特開平４─１２７０４８号においては、
複数のガス種を高い信頼性で識別するセンサとして、Ｓ
ｎＯ3 系半導体薄膜上にＰｔ−Ａｌ2 −Ｏ3 、Ｒｈ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 、Ｃｕ−Ｗ−Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｕ−Ａｌ2 Ｏ3 を
触媒層として形成した４種類のガス検知素子を用いるガ
ス検知素子も開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の方
法により、特性の異なる複数のガス検出素子を設けるた
めには、多数のセンサ材料や触媒物質が必要となり、セ
ンサ材料のコストが高くなるという問題があった。たと
えば、特公平４─３９０２９号の方法においては３種類
の検知素子を形成するために３種類、６種類の検知素子
を形成するために５種類の材料を必要とする。また、特
開平４─１２７０４８号の方法においては４種類の検知
素子を形成するために５種類の材料を必要としている。
検知素子の数が多くなり、センサ材料と触媒物質を組み
合わせて検知素子の種類を増やせれば少ない材料で済む
ものの、一般には、検知素子の数とそれに加える数種類
の触媒物質の数だけ材料が必要となる。
法により、特性の異なる複数のガス検出素子を設けるた
めには、多数のセンサ材料や触媒物質が必要となり、セ
ンサ材料のコストが高くなるという問題があった。たと
えば、特公平４─３９０２９号の方法においては３種類
の検知素子を形成するために３種類、６種類の検知素子
を形成するために５種類の材料を必要とする。また、特
開平４─１２７０４８号の方法においては４種類の検知
素子を形成するために５種類の材料を必要としている。
検知素子の数が多くなり、センサ材料と触媒物質を組み
合わせて検知素子の種類を増やせれば少ない材料で済む
ものの、一般には、検知素子の数とそれに加える数種類
の触媒物質の数だけ材料が必要となる。
【０００６】また、前記従来の方法では、センサ材料と
触媒物質にさらに結晶化ガラスやバインダガラスなどを
加えて混練しぺースト状にし、このペーストを基板上に
厚膜印刷や蒸着、スパッタリングなどの製膜手段により
堆積させる。たとえば、同一基板上に５種類の異なるガ
ス検出素子を形成する場合には、５種類のペーストを作
成し、５回の製膜工程により形成する。したがって、こ
のような方法で同一基板上に複数の特性の異なるガス検
出素子を形成するのは、製造工程が複雑になり、製造に
手間がかかるという問題もあった。このように、同一基
板上に特性の異なるセンサ材料を厚膜や薄膜状に形成す
るには、通常、形成しようとするセンサの数程度のセン
サ材料と製膜工程が必要となるため、材料コスト、製造
コストの低減が困難であるという問題があった。
触媒物質にさらに結晶化ガラスやバインダガラスなどを
加えて混練しぺースト状にし、このペーストを基板上に
厚膜印刷や蒸着、スパッタリングなどの製膜手段により
堆積させる。たとえば、同一基板上に５種類の異なるガ
ス検出素子を形成する場合には、５種類のペーストを作
成し、５回の製膜工程により形成する。したがって、こ
のような方法で同一基板上に複数の特性の異なるガス検
出素子を形成するのは、製造工程が複雑になり、製造に
手間がかかるという問題もあった。このように、同一基
板上に特性の異なるセンサ材料を厚膜や薄膜状に形成す
るには、通常、形成しようとするセンサの数程度のセン
サ材料と製膜工程が必要となるため、材料コスト、製造
コストの低減が困難であるという問題があった。
【０００７】したがって、本発明の目的は、少種類のセ
ンサ材料および触媒物質を用い、同一基板上に特性の異
なるガス検出素子を複数形成したガスセンサを提供する
ことにある。また、本発明の目的は、簡単な製造工程
で、同一基板上に特性の異なるガス検出素子を複数形成
する、ガスセンサの製造方法を提供することにある。
ンサ材料および触媒物質を用い、同一基板上に特性の異
なるガス検出素子を複数形成したガスセンサを提供する
ことにある。また、本発明の目的は、簡単な製造工程
で、同一基板上に特性の異なるガス検出素子を複数形成
する、ガスセンサの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、本願発明者は、ガス検出感度の制御・増感用に用い
られる触媒の添加量により、その検出素子の複数の被検
ガスに対する相対検出感度が変化することに着目した。
この現象は、従来より知られているものの、ただ単にガ
ス検出感度を向上させることを期待して用いられている
場合がほとんどであった。そこで本願発明者は、この添
加量の違いによる相対検出感度の違いを用いて、少種類
のセンサ材料で、多種類の特性の異なるガス検出素子を
構成することに成功した。さらに、簡単な工程で、前記
添加量を異にし特性の異なるガス検出素子を作成する方
法を発明した。
に、本願発明者は、ガス検出感度の制御・増感用に用い
られる触媒の添加量により、その検出素子の複数の被検
ガスに対する相対検出感度が変化することに着目した。
この現象は、従来より知られているものの、ただ単にガ
ス検出感度を向上させることを期待して用いられている
場合がほとんどであった。そこで本願発明者は、この添
加量の違いによる相対検出感度の違いを用いて、少種類
のセンサ材料で、多種類の特性の異なるガス検出素子を
構成することに成功した。さらに、簡単な工程で、前記
添加量を異にし特性の異なるガス検出素子を作成する方
法を発明した。
【０００９】つまり、本発明のガスセンサは、基板上に
同一金属酸化物半導体ガス検出素子を複数形成し、触媒
物質を前記複数のガス検出素子各々に異なった担持面積
となるように積層することにより、前記複数のガス検出
素子が互いに異なる特性を示すようにしたものである。
また、本発明のガスセンサの製造方法は、同一基板上に
金属酸化物半導体ガス検出素子を複数形成し、その金属
酸化物半導体ガス検出素子各々に対応して所定の面積で
触媒物質を堆積させることにより、特性の異なる複数の
ガス検出素子を製造するものである。好適には、本発明
のガスセンサの製造方法は、他の触媒物質についても同
様に、前記金属酸化物半導体ガス検出素子各々に対応し
た所定の面積で堆積させ、さらに特性の異なる複数のガ
ス検出素子を製造するものである。
同一金属酸化物半導体ガス検出素子を複数形成し、触媒
物質を前記複数のガス検出素子各々に異なった担持面積
となるように積層することにより、前記複数のガス検出
素子が互いに異なる特性を示すようにしたものである。
また、本発明のガスセンサの製造方法は、同一基板上に
金属酸化物半導体ガス検出素子を複数形成し、その金属
酸化物半導体ガス検出素子各々に対応して所定の面積で
触媒物質を堆積させることにより、特性の異なる複数の
ガス検出素子を製造するものである。好適には、本発明
のガスセンサの製造方法は、他の触媒物質についても同
様に、前記金属酸化物半導体ガス検出素子各々に対応し
た所定の面積で堆積させ、さらに特性の異なる複数のガ
ス検出素子を製造するものである。
【００１０】
【作用】本発明のガスセンサは、基板上に同一物質の金
属酸化物半導体のガス検出素子を複数形成し、触媒物質
を積層する時の担持面積を前記各ガス検出素子ごとに変
えることにより、前記複数のガス検出素子の特性を互い
に異なるものにする。したがって、センサ材料として
は、ベースとなる金属酸化物半導体と、触媒としての１
また数種類の物質のみでよく、少種類の材料で、多数の
特性の異なるガス検出素子を形成できる。
属酸化物半導体のガス検出素子を複数形成し、触媒物質
を積層する時の担持面積を前記各ガス検出素子ごとに変
えることにより、前記複数のガス検出素子の特性を互い
に異なるものにする。したがって、センサ材料として
は、ベースとなる金属酸化物半導体と、触媒としての１
また数種類の物質のみでよく、少種類の材料で、多数の
特性の異なるガス検出素子を形成できる。
【００１１】また、本発明のガスセンサの製造方法にお
いては、まず最初の製膜工程により、同一基板上に、同
一金属酸化物半導体を用いたガス検出素子を複数個形成
する。次に、たとえば、前記各ガス検出素子に対応して
所定の大きさの開口部を有するマスクを用意し、そのマ
スクを介して触媒物質を積層させる。その結果、半導体
ガス検出素子上の前記マスクの開口部にのみ、触媒物質
が堆積することになり、一度の製膜工程により、前記複
数のガス検出素子各々に、異なる担持面積で触媒物質を
堆積できる。その結果、前記各担持面積に応じて異なる
特性を有するガス検出素子が形成できる。このように、
ガス検出素子の数ではなく、使用するセンサ材料の数だ
け製膜工程を繰り返せばよいため、前記特性の異なるガ
ス検出素子を複数有するガスセンサを簡単に製造でき
る。
いては、まず最初の製膜工程により、同一基板上に、同
一金属酸化物半導体を用いたガス検出素子を複数個形成
する。次に、たとえば、前記各ガス検出素子に対応して
所定の大きさの開口部を有するマスクを用意し、そのマ
スクを介して触媒物質を積層させる。その結果、半導体
ガス検出素子上の前記マスクの開口部にのみ、触媒物質
が堆積することになり、一度の製膜工程により、前記複
数のガス検出素子各々に、異なる担持面積で触媒物質を
堆積できる。その結果、前記各担持面積に応じて異なる
特性を有するガス検出素子が形成できる。このように、
ガス検出素子の数ではなく、使用するセンサ材料の数だ
け製膜工程を繰り返せばよいため、前記特性の異なるガ
ス検出素子を複数有するガスセンサを簡単に製造でき
る。
【００１２】
【実施例】本発明のガスセンサの一実施例を図１〜図６
を参照して説明する。図１は、本実施例のガスセンサ１
００の構成を示す概略図である。ガスセンサ１００には
第１〜第５の５つのガス検出素子１１０〜１５０が設け
られている。第１のガス検出素子１１０は電極１１１と
ガス検出部よりなる。ガス検出部は、ＳｎＯ2 （酸化ス
ズ）層の上にＰｄ（パラジウム）層１１３が積層された
構造になっている。第２〜第５のガス検出素子１２０〜
１５０は、第１のガス検出素子１１０と同様の構造であ
るが、前記ガス検出部の構成が多少異なる。第１のガス
検出素子１１０においては、前記Ｐｄ層１１３は、Ｓｎ
Ｏ2 層全面にわたって積層されていたが、第２のガス検
出素子１２０のガス検出部ではＳｎＯ2 層１２２の５０
％の面積についてのみ、Ｐｄ層１２３が積層されてい
る。
を参照して説明する。図１は、本実施例のガスセンサ１
００の構成を示す概略図である。ガスセンサ１００には
第１〜第５の５つのガス検出素子１１０〜１５０が設け
られている。第１のガス検出素子１１０は電極１１１と
ガス検出部よりなる。ガス検出部は、ＳｎＯ2 （酸化ス
ズ）層の上にＰｄ（パラジウム）層１１３が積層された
構造になっている。第２〜第５のガス検出素子１２０〜
１５０は、第１のガス検出素子１１０と同様の構造であ
るが、前記ガス検出部の構成が多少異なる。第１のガス
検出素子１１０においては、前記Ｐｄ層１１３は、Ｓｎ
Ｏ2 層全面にわたって積層されていたが、第２のガス検
出素子１２０のガス検出部ではＳｎＯ2 層１２２の５０
％の面積についてのみ、Ｐｄ層１２３が積層されてい
る。
【００１３】さらに、第３のガス検出素子１３０におい
ては、ＳｎＯ2 層１３２の３０％の面積についてのみＰ
ｄ層１３３が積層されており、さらに、ＳｎＯ2 層１３
２の３０％の面積についてはＬa2Ｏ3 （酸化ランタン）
層１３４が積層されている。第４のガス検出素子１４０
においては、ＳｎＯ2 層１４２の５０％の面積について
Ｌa2Ｏ3 層１４４が積層されており、第５のガス検出素
子１５０においては、ＳｎＯ2 層全面にわたってＬa2Ｏ
3 層１５４が積層されている。
ては、ＳｎＯ2 層１３２の３０％の面積についてのみＰ
ｄ層１３３が積層されており、さらに、ＳｎＯ2 層１３
２の３０％の面積についてはＬa2Ｏ3 （酸化ランタン）
層１３４が積層されている。第４のガス検出素子１４０
においては、ＳｎＯ2 層１４２の５０％の面積について
Ｌa2Ｏ3 層１４４が積層されており、第５のガス検出素
子１５０においては、ＳｎＯ2 層全面にわたってＬa2Ｏ
3 層１５４が積層されている。
【００１４】次に、図２〜図５を参照してガスセンサ１
００の製造方法を説明する。図２〜図５は本実施例のガ
スセンサ１００の構造および製造方法を説明する図であ
り、図２はヒータ形成面の説明をする図、図３は金属酸
化物半導体を積層したガス検出素子を示す図、図４は第
１の触媒の積層方法を説明する図、図５は第２の触媒の
積層方法を説明する図である。まず、平坦で厚さ０．１
２５mmのアルミナ基板１０１の裏面にプラチナ(Pt)厚膜
よりなるヒータ１０２を形成する。このＰｔ（白金）厚
膜の形成は、厚膜印刷など任意の製膜方法でよい。次
に、アルミナ基板１０１の表面に、スクリーン印刷によ
り、ＳｎＯ2 層１１２〜１５２を５個同時に形成する。
各ＳｎＯ2 層１１２〜１５２の両端には電極１１１〜１
５１を設ける。
００の製造方法を説明する。図２〜図５は本実施例のガ
スセンサ１００の構造および製造方法を説明する図であ
り、図２はヒータ形成面の説明をする図、図３は金属酸
化物半導体を積層したガス検出素子を示す図、図４は第
１の触媒の積層方法を説明する図、図５は第２の触媒の
積層方法を説明する図である。まず、平坦で厚さ０．１
２５mmのアルミナ基板１０１の裏面にプラチナ(Pt)厚膜
よりなるヒータ１０２を形成する。このＰｔ（白金）厚
膜の形成は、厚膜印刷など任意の製膜方法でよい。次
に、アルミナ基板１０１の表面に、スクリーン印刷によ
り、ＳｎＯ2 層１１２〜１５２を５個同時に形成する。
各ＳｎＯ2 層１１２〜１５２の両端には電極１１１〜１
５１を設ける。
【００１５】次に、各ＳｎＯ2 層１１２〜１５２に対応
して、各々所定の大きさの開口部を有するマスク２００
を、図４に示すようにアルミナ基板１０１上に重ね、そ
の上からＰｄを約０．５μｍの厚さに真空蒸着する。本
実施例においては、マスク２００には、第１〜第３のガ
ス検出素子１１０〜１３０のＳｎＯ2 層１１２〜１３２
に対応して、開口部２１０〜２３０が設けてある。開口
部２１０はＳｎＯ2 層１１２の領域に等しい形状の開口
部である。開口部２２０はその領域がＳｎＯ2層１２２
の面積の５０％を包含する開口部である。開口部２３０
はその領域がＳｎＯ2 層１３２の面積の３０％を包含す
る開口部である。
して、各々所定の大きさの開口部を有するマスク２００
を、図４に示すようにアルミナ基板１０１上に重ね、そ
の上からＰｄを約０．５μｍの厚さに真空蒸着する。本
実施例においては、マスク２００には、第１〜第３のガ
ス検出素子１１０〜１３０のＳｎＯ2 層１１２〜１３２
に対応して、開口部２１０〜２３０が設けてある。開口
部２１０はＳｎＯ2 層１１２の領域に等しい形状の開口
部である。開口部２２０はその領域がＳｎＯ2層１２２
の面積の５０％を包含する開口部である。開口部２３０
はその領域がＳｎＯ2 層１３２の面積の３０％を包含す
る開口部である。
【００１６】前記真空蒸着を行うと、アルミナ基板１０
１上には、図４に示すように、各々前記ＳｎＯ2 層１１
２〜１３２を各々１００％、５０％、３０％覆うＰｄ層
１１３〜１３３が形成される。なお、マスク２００には
第４および第５のガス検出素子１４０，１５０のＳｎＯ
2 層１４２、１５２に対応しては、開口部は設けられて
おらず、したがって、それらＳｎＯ2 層１４２、１５２
上にはＰｄ層は形成されない。
１上には、図４に示すように、各々前記ＳｎＯ2 層１１
２〜１３２を各々１００％、５０％、３０％覆うＰｄ層
１１３〜１３３が形成される。なお、マスク２００には
第４および第５のガス検出素子１４０，１５０のＳｎＯ
2 層１４２、１５２に対応しては、開口部は設けられて
おらず、したがって、それらＳｎＯ2 層１４２、１５２
上にはＰｄ層は形成されない。
【００１７】次に、各ＳｎＯ2 層１１２〜１５２に対応
して、各々所定の大きさの開口部を有するマスク３００
を図５に示すようにアルミナ基板１０１上に重ね、その
上からＬa2Ｏ3 を約０．５μｍの厚さに真空蒸着する。
本実施例においては、マスク３００には、第３〜第５の
ガス検出素子１３０〜１５０のＳｎＯ2 層１３２〜１５
２に対応して、開口部３１０〜３３０が設けてある。開
口部３１０はその領域がＳｎＯ2 層１３２の面積の３０
％を包含する開口部である。開口部３２０はその領域が
ＳｎＯ2 層１４２の面積の５０％を包含する開口部であ
る。開口部３３０はＳｎＯ2 層１５２の領域に等しい形
状の開口部である。
して、各々所定の大きさの開口部を有するマスク３００
を図５に示すようにアルミナ基板１０１上に重ね、その
上からＬa2Ｏ3 を約０．５μｍの厚さに真空蒸着する。
本実施例においては、マスク３００には、第３〜第５の
ガス検出素子１３０〜１５０のＳｎＯ2 層１３２〜１５
２に対応して、開口部３１０〜３３０が設けてある。開
口部３１０はその領域がＳｎＯ2 層１３２の面積の３０
％を包含する開口部である。開口部３２０はその領域が
ＳｎＯ2 層１４２の面積の５０％を包含する開口部であ
る。開口部３３０はＳｎＯ2 層１５２の領域に等しい形
状の開口部である。
【００１８】前記真空蒸着を行うと、アルミナ基板１０
１上には、図５に示すように、各々前記ＳｎＯ2 層１３
２〜１５２を各々３０％、５０％、１００％覆うＬa2Ｏ
3 層１３４〜１５４が形成される。なお、マスク３００
には第１および第２のガス検出素子１１０、１２０のＳ
ｎＯ2 層１１２、１２２に対応しては、マスク３００に
開口部は設けられておらず、したがって、それらＳｎＯ
2 層１１２、１２２上にはＬa2Ｏ3 層は形成されない。
そして、このアルミナ基板１０１を５００度の大気中に
１時間放置することにより、酸化処理を行う。以上の工
程により、図１に示すような本実施例のガスセンサ１０
０が形成できる。
１上には、図５に示すように、各々前記ＳｎＯ2 層１３
２〜１５２を各々３０％、５０％、１００％覆うＬa2Ｏ
3 層１３４〜１５４が形成される。なお、マスク３００
には第１および第２のガス検出素子１１０、１２０のＳ
ｎＯ2 層１１２、１２２に対応しては、マスク３００に
開口部は設けられておらず、したがって、それらＳｎＯ
2 層１１２、１２２上にはＬa2Ｏ3 層は形成されない。
そして、このアルミナ基板１０１を５００度の大気中に
１時間放置することにより、酸化処理を行う。以上の工
程により、図１に示すような本実施例のガスセンサ１０
０が形成できる。
【００１９】本実施例のガスセンサ１００の被検ガスに
対する出力特性を図６を参照して説明する。図６は、本
実施例のガスセンサ１００の各被検ガスに対する検出パ
ターンを示す図である。図６（Ａ）はイソブタンに対す
る検出パターンを示す図、（Ｂ）はメタンに対する検出
パターンを示す図、（Ｃ）はエタノールに対する検出パ
ターンを示す図である。図６において、縦軸は各センサ
素子の感度を示す。図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、
第１〜第５のガス検出素子１１０〜１５０は、ＳｎＯ2
を基本センサ材料として、ＰｄおよびＬa2Ｏ3 の、いず
れかまたは両方の触媒を担持させて作られたガス検出素
子であるが、イソブタン、メタン、エタノールの各被検
ガスに対して異なる感度を示している。すなわち、触媒
の担持面積を変えることにより、前記３つの材料を用い
て同一基板上に５つの異なる特性を有するガス検出素子
を構成することができた。また、これら５つのガス検出
素子の出力を１つの検出パターンとした時には、これら
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すパターンの差異は明らかであ
り、以降、パターン認識の手法によりこれらのガスの識
別は容易に行われる。
対する出力特性を図６を参照して説明する。図６は、本
実施例のガスセンサ１００の各被検ガスに対する検出パ
ターンを示す図である。図６（Ａ）はイソブタンに対す
る検出パターンを示す図、（Ｂ）はメタンに対する検出
パターンを示す図、（Ｃ）はエタノールに対する検出パ
ターンを示す図である。図６において、縦軸は各センサ
素子の感度を示す。図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、
第１〜第５のガス検出素子１１０〜１５０は、ＳｎＯ2
を基本センサ材料として、ＰｄおよびＬa2Ｏ3 の、いず
れかまたは両方の触媒を担持させて作られたガス検出素
子であるが、イソブタン、メタン、エタノールの各被検
ガスに対して異なる感度を示している。すなわち、触媒
の担持面積を変えることにより、前記３つの材料を用い
て同一基板上に５つの異なる特性を有するガス検出素子
を構成することができた。また、これら５つのガス検出
素子の出力を１つの検出パターンとした時には、これら
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すパターンの差異は明らかであ
り、以降、パターン認識の手法によりこれらのガスの識
別は容易に行われる。
【００２０】また、前述したような、ガスセンサ１００
においては、ＳｎＯ2 、Ｐｄ、Ｌa2Ｏ3 の３種類の材料
について各々１回、製膜工程を実施するのみで、同一基
板上に５種類のガス検出素子を形成することができた。
したがって、従来の少なくともガスセンサの種類の数だ
け製膜工程を行わなければならない方法に比べて簡単に
製造することができる。
においては、ＳｎＯ2 、Ｐｄ、Ｌa2Ｏ3 の３種類の材料
について各々１回、製膜工程を実施するのみで、同一基
板上に５種類のガス検出素子を形成することができた。
したがって、従来の少なくともガスセンサの種類の数だ
け製膜工程を行わなければならない方法に比べて簡単に
製造することができる。
【００２１】なお、前記金属酸化物半導体として、本実
施例ではＳｎＯ2 を用いたが、これに限られるものでは
なく、たとえば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＷＯ3 （酸化タ
ングステン）、Ｖ2 Ｏ5 （酸化バナジウム）、Ｉn2Ｏ3
（酸化インジウム）、ＴｉＯ 2 （二酸化チタン）、Ｃr2
Ｏ3 （酸化クロム）、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｆｅ
ＯＯＨ（水酸化鉄）などでもよく、検出対象とするガス
の種類に応じて任意に選択することが可能である。ま
た、金属酸化物半導体に担持させる触媒物質として、本
実施例においてはＰｄ、および、Ｌa2Ｏ3 を用いたがこ
れに限られるものではない。一般に、触媒としては貴金
属や金属酸化物が知られており、これも検出対象とする
ガスの種類に応じて任意に選択することが可能である。
施例ではＳｎＯ2 を用いたが、これに限られるものでは
なく、たとえば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＷＯ3 （酸化タ
ングステン）、Ｖ2 Ｏ5 （酸化バナジウム）、Ｉn2Ｏ3
（酸化インジウム）、ＴｉＯ 2 （二酸化チタン）、Ｃr2
Ｏ3 （酸化クロム）、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｆｅ
ＯＯＨ（水酸化鉄）などでもよく、検出対象とするガス
の種類に応じて任意に選択することが可能である。ま
た、金属酸化物半導体に担持させる触媒物質として、本
実施例においてはＰｄ、および、Ｌa2Ｏ3 を用いたがこ
れに限られるものではない。一般に、触媒としては貴金
属や金属酸化物が知られており、これも検出対象とする
ガスの種類に応じて任意に選択することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のガ
スセンサは、基板上に形成した複数の同一金属酸化物ガ
ス検出素子上に、触媒物質を異なった担持面積となるよ
うに積層することにより、前記複数のガス検出素子が互
いに異なる特性を示すようにした。したがって、少種類
のセンサ材料および触媒物質で、同一基板上に特性の異
なるガス検出素子を複数形成したガスセンサを実現でき
た。
スセンサは、基板上に形成した複数の同一金属酸化物ガ
ス検出素子上に、触媒物質を異なった担持面積となるよ
うに積層することにより、前記複数のガス検出素子が互
いに異なる特性を示すようにした。したがって、少種類
のセンサ材料および触媒物質で、同一基板上に特性の異
なるガス検出素子を複数形成したガスセンサを実現でき
た。
【００２３】また、本発明のガスセンサの製造方法は、
同一基板上に金属酸化物ガス検出素子を複数形成し、そ
の金属酸化物ガス検出素子各々に対応して所定の面積の
開口部を有するマスクを用意し、そのマスクを介して触
媒物質を堆積させることにより、触媒物質を前記複数の
金属酸化物ガス検出素子各々に所定の担持面積となるよ
うに積層し、複数のガス検出素子の特性を変えた。した
がって、少ない種類のセンサ材料および触媒物質を用
い、簡単な製造工程で、特性の異なる複数のガス検出素
子を同一基板上に形成することができた。
同一基板上に金属酸化物ガス検出素子を複数形成し、そ
の金属酸化物ガス検出素子各々に対応して所定の面積の
開口部を有するマスクを用意し、そのマスクを介して触
媒物質を堆積させることにより、触媒物質を前記複数の
金属酸化物ガス検出素子各々に所定の担持面積となるよ
うに積層し、複数のガス検出素子の特性を変えた。した
がって、少ない種類のセンサ材料および触媒物質を用
い、簡単な製造工程で、特性の異なる複数のガス検出素
子を同一基板上に形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のガスセンサの構成を示す概略図であ
る。
る。
【図２】ヒータ形成面の説明をする図である。
【図３】金属酸化物半導体を積層したガス検出素子を示
す図である。
す図である。
【図４】第１の触媒の積層方法を説明する図である。
【図５】第２の触媒の積層方法を説明する図である。
【図６】本実施例のガスセンサの各被検ガスに対する検
出パターンを示す図であり、（Ａ）はイソブタンに対す
る検出パターンを示す図、（Ｂ）はメタンに対する検出
パターンを示す図、（Ｃ）はエタノールに対する検出パ
ターンを示す図である。
出パターンを示す図であり、（Ａ）はイソブタンに対す
る検出パターンを示す図、（Ｂ）はメタンに対する検出
パターンを示す図、（Ｃ）はエタノールに対する検出パ
ターンを示す図である。
１００ ガスセンサ １１０，１２０，１３０，１４０，１５０ ガス検出素
子 １１１，１２１，１３１，１４１，１５１ 電極 １１２，１２２，１３２，１４２，１５２ 酸化物半導
体ガス検出素子 １１３，１２３，１３３ 第１の触媒層 １３４，１４４，１５４ 第２の触媒層 ２００，３００ マスク ２１０，２２０，２３０，３１０，３２０，３３０
開口部
子 １１１，１２１，１３１，１４１，１５１ 電極 １１２，１２２，１３２，１４２，１５２ 酸化物半導
体ガス検出素子 １１３，１２３，１３３ 第１の触媒層 １３４，１４４，１５４ 第２の触媒層 ２００，３００ マスク ２１０，２２０，２３０，３１０，３２０，３３０
開口部
Claims (3)
- 【請求項１】複数の金属酸化物半導体検出素子（１１
２，１２２，１３２，１４２，１５２）と、 これら金属酸化物半導体検出素子の任意のものの上に検
出特性が異なるように担持面積を異ならせて触媒物質を
形成した少なくとも１つの触媒層（１１３，１２３，１
３３，１３４，１４４，１５４）とを有するガスセン
サ。 - 【請求項２】同一基板上に複数の金属酸化物半導体検出
素子（１１２，１２２，１３２，１４２，１５２）を形
成し、 前記金属酸化物半導体検出素子上に、同種触媒
について同時に異なる担持面積を有した触媒層（１１
３，１２３，１３３）を形成するガスセンサの製造方
法。 - 【請求項３】他の同種触媒について、前記金属酸化物半
導体検出素子上に、同時に異なる担持面積で触媒層（１
３４，１４４，１５４）をさらに形成する請求項２記載
のガスセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02642494A JP3310444B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | ガスセンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02642494A JP3310444B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | ガスセンサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234198A true JPH07234198A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3310444B2 JP3310444B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=12193148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02642494A Expired - Fee Related JP3310444B2 (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | ガスセンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310444B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054225A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Yazaki Corp | ガス検出装置 |
| WO2018106082A1 (ko) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 삼성전자 주식회사 | 전자 장치 및 그의 제어방법 |
| US11127272B2 (en) | 2016-12-09 | 2021-09-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic gas sensors and method for controlling gas sensors |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016100210A1 (en) | 2014-12-15 | 2016-06-23 | Robert Bosch Gmbh | Nanolaminate gas sensor and method of fabricating a nanolaminate gas sensor using atomic layer deposition |
-
1994
- 1994-02-24 JP JP02642494A patent/JP3310444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054225A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Yazaki Corp | ガス検出装置 |
| WO2018106082A1 (ko) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 삼성전자 주식회사 | 전자 장치 및 그의 제어방법 |
| US11127272B2 (en) | 2016-12-09 | 2021-09-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic gas sensors and method for controlling gas sensors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3310444B2 (ja) | 2002-08-05 |
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