JPH0843340A - 高感度シリコンに基づくマイクロカロリメータの及びその製造方法 - Google Patents
高感度シリコンに基づくマイクロカロリメータの及びその製造方法Info
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- JPH0843340A JPH0843340A JP7117396A JP11739695A JPH0843340A JP H0843340 A JPH0843340 A JP H0843340A JP 7117396 A JP7117396 A JP 7117396A JP 11739695 A JP11739695 A JP 11739695A JP H0843340 A JPH0843340 A JP H0843340A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内燃機関の排気ガスにおける可燃性ガスの濃
度を測定するマイクロカロリメータ及びその製造方法を
提供する。 【構成】 ポリシリコン・プレート及び前記シリコン・
フレームにより支持されたシリコン・フレームをそれぞ
れ有する一対の温度検知素子と、前記各ポリシリコン・
プレートとその周辺に搭載されたポリシリコン層と、前
記温度検知素子を介する排気ガスの流路を定め、かつ前
記ポリシリコン層から前記ポリシリコン・プレートを熱
絶縁させるように支持する支持アームと、抵抗温度計及
びヒータ抵抗を定める各ポリシリコン・プレート上の複
数の電気抵抗と、前記可燃性ガスの燃焼熱を検出できる
ように前記ポリシリコン・プレートのうちの少なくとも
一つの片面に配置された触媒材料とを備えている。
度を測定するマイクロカロリメータ及びその製造方法を
提供する。 【構成】 ポリシリコン・プレート及び前記シリコン・
フレームにより支持されたシリコン・フレームをそれぞ
れ有する一対の温度検知素子と、前記各ポリシリコン・
プレートとその周辺に搭載されたポリシリコン層と、前
記温度検知素子を介する排気ガスの流路を定め、かつ前
記ポリシリコン層から前記ポリシリコン・プレートを熱
絶縁させるように支持する支持アームと、抵抗温度計及
びヒータ抵抗を定める各ポリシリコン・プレート上の複
数の電気抵抗と、前記可燃性ガスの燃焼熱を検出できる
ように前記ポリシリコン・プレートのうちの少なくとも
一つの片面に配置された触媒材料とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子制御装置、特に内
燃機関の制御装置及び内燃機関診断装置に関し、かつガ
スの組成を検出する触媒マイクロカロリーメータに関す
る。
燃機関の制御装置及び内燃機関診断装置に関し、かつガ
スの組成を検出する触媒マイクロカロリーメータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車における内燃機関（エンジン）用
の電子エンジン制御及び診断戦略は、エンジン運転変数
を検出して測定するため、かつ最適エンジン性能及び燃
費のためのエンジン点火タイミング空燃比を計算するこ
とにより変数に応答するマイクロプロセッサ・コントロ
ーラ用の適当なセンサ入力を発生させるための複数のセ
ンサを必要とする。これら公知のエンジン制御戦略は、
可燃性廃棄ガス成分を検出し、かつ１０ｐｐｍのような
低濃度であっても、これらの成分を定量化するために用
い得る信号を発生させるための複数のセンサに依存する
ことができる。
の電子エンジン制御及び診断戦略は、エンジン運転変数
を検出して測定するため、かつ最適エンジン性能及び燃
費のためのエンジン点火タイミング空燃比を計算するこ
とにより変数に応答するマイクロプロセッサ・コントロ
ーラ用の適当なセンサ入力を発生させるための複数のセ
ンサを必要とする。これら公知のエンジン制御戦略は、
可燃性廃棄ガス成分を検出し、かつ１０ｐｐｍのような
低濃度であっても、これらの成分を定量化するために用
い得る信号を発生させるための複数のセンサに依存する
ことができる。
【０００３】これらのセンサの一種類を代表する熱量計
は、センサの一部を形成するワイヤ・サーモスタット上
に配置された触媒と反応する際に、可燃性成分の燃焼熱
が発生する温度上昇を検出し、測定することにより、可
燃性ガスの濃度を測定するために用いることができる。
商業的に利用可能な周知の熱量センサは、ペリスター
（Ｐｅｌｌｉｓｔｏｒ）であり、このペリスターは貴金
属触媒を含侵させたセラミック体と、これに埋め込まれ
た白金抵抗のサーモスタットとからなる。排気ガス・ス
トリームにおける周囲温度の変化を補償するために、一
対のセンサ素子を直列に用いて、引火性成分の燃焼温度
の上昇を内燃機関環境における排気ガス温度である基準
温度に相対して測定する。基準温度及び可燃性成分の酸
化による温度上昇は、一対のセンサ素子から独立して測
定され、そのうちの一センサ素子のみが触媒により影響
される。温度は２つのセンサ素子における各抵抗により
測定される。そのセンサ素子の温度を表すものとして各
抵抗の抵抗値を用いることができる。
は、センサの一部を形成するワイヤ・サーモスタット上
に配置された触媒と反応する際に、可燃性成分の燃焼熱
が発生する温度上昇を検出し、測定することにより、可
燃性ガスの濃度を測定するために用いることができる。
商業的に利用可能な周知の熱量センサは、ペリスター
（Ｐｅｌｌｉｓｔｏｒ）であり、このペリスターは貴金
属触媒を含侵させたセラミック体と、これに埋め込まれ
た白金抵抗のサーモスタットとからなる。排気ガス・ス
トリームにおける周囲温度の変化を補償するために、一
対のセンサ素子を直列に用いて、引火性成分の燃焼温度
の上昇を内燃機関環境における排気ガス温度である基準
温度に相対して測定する。基準温度及び可燃性成分の酸
化による温度上昇は、一対のセンサ素子から独立して測
定され、そのうちの一センサ素子のみが触媒により影響
される。温度は２つのセンサ素子における各抵抗により
測定される。そのセンサ素子の温度を表すものとして各
抵抗の抵抗値を用いることができる。
【０００４】エンジンの排気ガスは、典型的には、種々
の炭化水素、一酸化炭素及び水素を含む可燃性ガスの混
合からなる。各熱量ガス・センサが触媒の特性及び動作
条件と共にその他の要素に従ってこれらの可燃性ガスに
対して異なる感度を有する。
の炭化水素、一酸化炭素及び水素を含む可燃性ガスの混
合からなる。各熱量ガス・センサが触媒の特性及び動作
条件と共にその他の要素に従ってこれらの可燃性ガスに
対して異なる感度を有する。
【０００５】各触媒熱量ガス・センサは、複数のセンサ
素子に関する動作温度を排気ガス・ストリームの温度よ
りも高く保持できるように、共通基板上の温度検知抵抗
に隣接する電気ヒータを含むものでもよい。炭化水素の
燃焼熱はその分子の炭素含有量に大体比例しているの
で、そのセンサ出力は、特定のガス成分の分子における
炭素原子数に大体比例する。例えば、一酸化炭素と共に
他の成分を含み得る排気ガスにおける炭化水素を検出す
ることは可能であるが、これは炭化水素の分子が更に多
くの炭素原子を含むからである。
素子に関する動作温度を排気ガス・ストリームの温度よ
りも高く保持できるように、共通基板上の温度検知抵抗
に隣接する電気ヒータを含むものでもよい。炭化水素の
燃焼熱はその分子の炭素含有量に大体比例しているの
で、そのセンサ出力は、特定のガス成分の分子における
炭素原子数に大体比例する。例えば、一酸化炭素と共に
他の成分を含み得る排気ガスにおける炭化水素を検出す
ることは可能であるが、これは炭化水素の分子が更に多
くの炭素原子を含むからである。
【０００６】シリコンに基づく熱量測定（ｃａｌｏｒｉ
ｍｅｔｒｉｃ）ガス・センサの例は、１９９１年にオラ
ンダ、エルセフィール・セコイヤ（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ
Ｓｅｑｕｏｉａ）から出版されたガル（Ｍ．Ｇａｌｌ）
による「センサ及びアクチェータ」と題する刊行物、第
５３３頁〜第５３８頁に説明されている。この出版物は
ヒータ及び温度センサとして機能する金属抵抗を説明し
ている。そのセンサ素子は窒化シリコン膜を保持するシ
リコン・フレームを含む。この窒化シリコン膜は水酸化
カリウム（ＫＯＨ）による下層のバルク・シリコンを選
択的にエッチングすることにより得られる。この抵抗の
金属材料は、蒸発により窒化シリコン層の片面に金属層
を形成させるように堆積され、かつフォトリソグラフィ
及びエッチングを用いて金属層を形成させる。窒化シリ
コン層は、センサの金属抵抗とシリコン材料との間の熱
絶縁として機能する。周囲の温度変動を補償したいとき
は、排気ガス・ストリームに基準温度を確立するために
二重センサ素子を用いることができる。この従来技術の
デバイスを製造する際にはマイクロマシニング技術を用
いて素子対の製造中にシリコンを形成する。この場合
に、可燃性廃棄ガス成分の濃度は素子対間の温度差を検
出することにより、測定することが可能となる。
ｍｅｔｒｉｃ）ガス・センサの例は、１９９１年にオラ
ンダ、エルセフィール・セコイヤ（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ
Ｓｅｑｕｏｉａ）から出版されたガル（Ｍ．Ｇａｌｌ）
による「センサ及びアクチェータ」と題する刊行物、第
５３３頁〜第５３８頁に説明されている。この出版物は
ヒータ及び温度センサとして機能する金属抵抗を説明し
ている。そのセンサ素子は窒化シリコン膜を保持するシ
リコン・フレームを含む。この窒化シリコン膜は水酸化
カリウム（ＫＯＨ）による下層のバルク・シリコンを選
択的にエッチングすることにより得られる。この抵抗の
金属材料は、蒸発により窒化シリコン層の片面に金属層
を形成させるように堆積され、かつフォトリソグラフィ
及びエッチングを用いて金属層を形成させる。窒化シリ
コン層は、センサの金属抵抗とシリコン材料との間の熱
絶縁として機能する。周囲の温度変動を補償したいとき
は、排気ガス・ストリームに基準温度を確立するために
二重センサ素子を用いることができる。この従来技術の
デバイスを製造する際にはマイクロマシニング技術を用
いて素子対の製造中にシリコンを形成する。この場合
に、可燃性廃棄ガス成分の濃度は素子対間の温度差を検
出することにより、測定することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】引用する米国特許第
５，２６５，４１７号は車両排気における炭化水素を検
出するための触媒熱量ガス・センサを説明している。こ
の触媒熱量ガス・センサはシリコン・フレームを備え、
このシリコン・フレーム上にセンサ素子対を搭載し、各
センサ素子は膜を備え、この膜の上に複数の抵抗素子を
搭載している。一方の抵抗素子を用いて周辺のガスの温
度を測定する。他方の抵抗素子は両抵抗素子を覆う誘電
体層上に堆積した触媒層を備えている。触媒を含む抵抗
素子は前述のガル・デバイスのような可燃性ガスの酸化
により発生した温度上昇を測定する。一方の素子を支持
する膜部分は、他方の素子を支持する膜部分から熱的に
絶縁されている。この熱絶縁は、膜部分の低い熱伝導度
のため、及びシリコン基板がヒート・シンクとして作用
する能力により、得られる。
５，２６５，４１７号は車両排気における炭化水素を検
出するための触媒熱量ガス・センサを説明している。こ
の触媒熱量ガス・センサはシリコン・フレームを備え、
このシリコン・フレーム上にセンサ素子対を搭載し、各
センサ素子は膜を備え、この膜の上に複数の抵抗素子を
搭載している。一方の抵抗素子を用いて周辺のガスの温
度を測定する。他方の抵抗素子は両抵抗素子を覆う誘電
体層上に堆積した触媒層を備えている。触媒を含む抵抗
素子は前述のガル・デバイスのような可燃性ガスの酸化
により発生した温度上昇を測定する。一方の素子を支持
する膜部分は、他方の素子を支持する膜部分から熱的に
絶縁されている。この熱絶縁は、膜部分の低い熱伝導度
のため、及びシリコン基板がヒート・シンクとして作用
する能力により、得られる。
【０００８】米国特許第５，２６５，４１７号に説明さ
れているデバイスの膜は、他の従来技術の設計と異な
り、残留応力を部分的に補償し、かつより厚く、より強
固な基板を得るために窒化シリコンの化合物及びシリコ
ン酸化物層を備えている。
れているデバイスの膜は、他の従来技術の設計と異な
り、残留応力を部分的に補償し、かつより厚く、より強
固な基板を得るために窒化シリコンの化合物及びシリコ
ン酸化物層を備えている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】改良された本発明のガス
・センサは、高い感度と共に改善された信頼性を達成可
能にする。これは、センサの抵抗対を支持する複数のポ
リシリコン・プレートの機械的な安定性と強固さに関連
させることにより達成され、更に、前記ポリシリコン・
プレートのうちの一つは厚い触媒層も支持している。本
発明は、複数の抵抗を支持する前記ポリシリコン・プレ
ート端の温度勾配の軽減により特徴付けられる。更に、
本発明は、振動、粒子衝突及び熱衝撃にさらされるエン
ジン排気装置の苛酷な環境における耐性により特徴付け
られる。
・センサは、高い感度と共に改善された信頼性を達成可
能にする。これは、センサの抵抗対を支持する複数のポ
リシリコン・プレートの機械的な安定性と強固さに関連
させることにより達成され、更に、前記ポリシリコン・
プレートのうちの一つは厚い触媒層も支持している。本
発明は、複数の抵抗を支持する前記ポリシリコン・プレ
ート端の温度勾配の軽減により特徴付けられる。更に、
本発明は、振動、粒子衝突及び熱衝撃にさらされるエン
ジン排気装置の苛酷な環境における耐性により特徴付け
られる。
【００１０】センサ素子対のそれぞれは、長い戦略的な
形状、複数の抵抗を支持するポリシリコン・アーム、及
び前記抵抗用の基板を含み、これによって周辺のシリコ
ン・フレームへの熱伝導を減少させる。センサ素子対の
それぞれは、排気ガス・ストリームの温度以上に素子対
の温度を高めるために低電力加熱素子を含む。温度勾配
は、高い熱伝導度を有するポリシリコンを用いることに
より、及びセンサ素子の周辺に沿って各センサ素子の熱
を配置することにより、最小化される。
形状、複数の抵抗を支持するポリシリコン・アーム、及
び前記抵抗用の基板を含み、これによって周辺のシリコ
ン・フレームへの熱伝導を減少させる。センサ素子対の
それぞれは、排気ガス・ストリームの温度以上に素子対
の温度を高めるために低電力加熱素子を含む。温度勾配
は、高い熱伝導度を有するポリシリコンを用いることに
より、及びセンサ素子の周辺に沿って各センサ素子の熱
を配置することにより、最小化される。
【００１１】触媒及び抵抗用のサポートはポリシリコン
構造である。窒化シリコンのカプセル封じはセンサ素子
対の製造中に保護用のポリシリコン構造に適用される。
バック・エッチングはセンサの素子対を取り囲むシリコ
ン・フレームからポリシリコン・プレートを絶縁させ
る。ポリシリコン素子には、周知のプロセスの反応性イ
オン・エッチング（ＲＩＥ）を用いて正確にマイクロマ
シン加工を行い、これによってこのプロセスを大量生産
に適用することができる。更に、センサ素子の寸法は、
誘電体膜から作成されるより脆い膜構造を備えることで
対応する従来技術のセンサの素子よりも、大きく作成す
ることができる。
構造である。窒化シリコンのカプセル封じはセンサ素子
対の製造中に保護用のポリシリコン構造に適用される。
バック・エッチングはセンサの素子対を取り囲むシリコ
ン・フレームからポリシリコン・プレートを絶縁させ
る。ポリシリコン素子には、周知のプロセスの反応性イ
オン・エッチング（ＲＩＥ）を用いて正確にマイクロマ
シン加工を行い、これによってこのプロセスを大量生産
に適用することができる。更に、センサ素子の寸法は、
誘電体膜から作成されるより脆い膜構造を備えることで
対応する従来技術のセンサの素子よりも、大きく作成す
ることができる。
【００１２】エッチング・プロセスはセンサの背面に開
口部を設けてセンサ素子を絶縁している。この開口部
は、センサ素子を熱絶縁すると共に、このセンサを介し
て反応物質を背面へ拡散させる。従って、そのセンサ・
プレートの上面及び下面の両方に触媒を堆積することに
より、感度を増加することができる。
口部を設けてセンサ素子を絶縁している。この開口部
は、センサ素子を熱絶縁すると共に、このセンサを介し
て反応物質を背面へ拡散させる。従って、そのセンサ・
プレートの上面及び下面の両方に触媒を堆積することに
より、感度を増加することができる。
【００１３】
【実施例】図１において、バルク・シリコン・フレーム
１０、及びバルク・シリコン・フレーム１０の片側に取
り付けられたポリシリコン層１２を備えているセンサを
示す。ポリシリコン層１２の境界内には２つのポリシリ
コン・プレート１４及び１６が配置されている。これら
のポリシリコン・プレート１４及び１６は、それぞれポ
リシリコン層１２における開口部１８及び２０に配置さ
れている。ポリシリコン・プレート１４は、ポリシリコ
ン層１２から伸延している４つのポリシリコン・アーム
２２、２４、２６及び２８により開口部１８内の所定位
置に保持される。これらのポリシリコン・アーム２２、
２４、２６及び２８はポリシリコン層１２と一体であ
る。
１０、及びバルク・シリコン・フレーム１０の片側に取
り付けられたポリシリコン層１２を備えているセンサを
示す。ポリシリコン層１２の境界内には２つのポリシリ
コン・プレート１４及び１６が配置されている。これら
のポリシリコン・プレート１４及び１６は、それぞれポ
リシリコン層１２における開口部１８及び２０に配置さ
れている。ポリシリコン・プレート１４は、ポリシリコ
ン層１２から伸延している４つのポリシリコン・アーム
２２、２４、２６及び２８により開口部１８内の所定位
置に保持される。これらのポリシリコン・アーム２２、
２４、２６及び２８はポリシリコン層１２と一体であ
る。
【００１４】他方のセンサのポリシリコン・プレート１
６は開口部２０に支持され、３０、３２、３４及び３６
により示す４つのポリシリコン・アームにより所定位置
に配置される。これらはポリシリコン・プレート１４用
のポリシリコン・アームに対応している。
６は開口部２０に支持され、３０、３２、３４及び３６
により示す４つのポリシリコン・アームにより所定位置
に配置される。これらはポリシリコン・プレート１４用
のポリシリコン・アームに対応している。
【００１５】複数の白金抵抗がポリシリコン層１２上に
堆積される。白金導体の抵抗３８はヒータ抵抗素子を形
成し、かつヒータ端子４０を備えている。抵抗３８用の
端子４２もポリシリコン層上に配置される。抵抗３８は
ポリシリコン・プレート１４用の複数の穴即ち開口部の
周辺、及びポリシリコン・アーム２２、２４、２６及び
２８上の迂回路を通る。４４により示す抵抗３８の中間
領域は、ポリシリコン・プレート１４の周辺を取り囲
む。従って、抵抗の中間領域４４はヒータ端子４０と端
子４２との間にヒータ素子回路を形成している。
堆積される。白金導体の抵抗３８はヒータ抵抗素子を形
成し、かつヒータ端子４０を備えている。抵抗３８用の
端子４２もポリシリコン層上に配置される。抵抗３８は
ポリシリコン・プレート１４用の複数の穴即ち開口部の
周辺、及びポリシリコン・アーム２２、２４、２６及び
２８上の迂回路を通る。４４により示す抵抗３８の中間
領域は、ポリシリコン・プレート１４の周辺を取り囲
む。従って、抵抗の中間領域４４はヒータ端子４０と端
子４２との間にヒータ素子回路を形成している。
【００１６】金属抵抗、好ましくは、白金抵抗形式の温
度検知抵抗を４６により示す。温度検知抵抗４６はポリ
シリコン・アーム２６上に伸延している。温度検知抵抗
４６の中間部分は、４８により示すように、ポリシリコ
ン・プレート１４の内領域に配置している。従って、中
間部分４８はポリシリコン層１２上に搭載された抵抗端
子５０と抵抗端子５２との間で完結回路の一部分を形成
する。
度検知抵抗を４６により示す。温度検知抵抗４６はポリ
シリコン・アーム２６上に伸延している。温度検知抵抗
４６の中間部分は、４８により示すように、ポリシリコ
ン・プレート１４の内領域に配置している。従って、中
間部分４８はポリシリコン層１２上に搭載された抵抗端
子５０と抵抗端子５２との間で完結回路の一部分を形成
する。
【００１７】更に、他方のセンサ素子のポリシリコン・
プレート１６は、ヒータ抵抗５４と共にその周辺を取り
囲む中間部分５６を有する。中間部分５６は、ヒータ端
子５８からヒータ端子６０へ伸延し、ヒータ抵抗５４に
関する完全なヒータ抵抗回路の一部分を形成する。
プレート１６は、ヒータ抵抗５４と共にその周辺を取り
囲む中間部分５６を有する。中間部分５６は、ヒータ端
子５８からヒータ端子６０へ伸延し、ヒータ抵抗５４に
関する完全なヒータ抵抗回路の一部分を形成する。
【００１８】ポリシリコン・プレート１６の中央領域
は、抵抗６２の中間部６４を搭載している。抵抗６２用
のセンサ抵抗端子を６６及び６８により示す。これらは
他方のセンサ素子の抵抗端子５０及び５２に対応する。
は、抵抗６２の中間部６４を搭載している。抵抗６２用
のセンサ抵抗端子を６６及び６８により示す。これらは
他方のセンサ素子の抵抗端子５０及び５２に対応する。
【００１９】触媒層７０はポリシリコン・プレート１６
上に堆積される。しかし、触媒は他方のポリシリコン・
プレート１４には形成されない。
上に堆積される。しかし、触媒は他方のポリシリコン・
プレート１４には形成されない。
【００２０】従って、各センサ・プレートは２つの白金
抵抗を支持していることが判る。抵抗３８及びヒータ抵
抗５４はヒータとして機能し、温度検知抵抗４６及び抵
抗６２は温度計として機能する。各センサ・プレート周
辺におけるヒータ・パターンの位置は、各センサ・プレ
ートの中央部分における温度計のパターンにより、各セ
ンサ・プレートの熱分布を均一にする。ポリシリコン材
料の高い熱伝導度が周辺ガスに対する熱エネルギ喪失を
補償し、従って各プレートの中央における温度降下を最
小にする。温度検知導体の抵抗値は、好ましくは、白金
抵抗材料を各センサ素子のセンサ・プレート用の４つの
ポリシリコン・アーム上へ伸延させて得る電気的な相互
接続の抵抗値より１０倍大きい。
抵抗を支持していることが判る。抵抗３８及びヒータ抵
抗５４はヒータとして機能し、温度検知抵抗４６及び抵
抗６２は温度計として機能する。各センサ・プレート周
辺におけるヒータ・パターンの位置は、各センサ・プレ
ートの中央部分における温度計のパターンにより、各セ
ンサ・プレートの熱分布を均一にする。ポリシリコン材
料の高い熱伝導度が周辺ガスに対する熱エネルギ喪失を
補償し、従って各プレートの中央における温度降下を最
小にする。温度検知導体の抵抗値は、好ましくは、白金
抵抗材料を各センサ素子のセンサ・プレート用の４つの
ポリシリコン・アーム上へ伸延させて得る電気的な相互
接続の抵抗値より１０倍大きい。
【００２１】図２Ａ〜図２Ｆに示すように、センサ・プ
レート及び白金抵抗は、ワイヤ・ボンディングにより電
気的な接触を確保可能にする端子を除き、パッシベーシ
ョン用の窒化シリコン層により覆われる。
レート及び白金抵抗は、ワイヤ・ボンディングにより電
気的な接触を確保可能にする端子を除き、パッシベーシ
ョン用の窒化シリコン層により覆われる。
【００２２】次に図２Ａ〜図２Ｆを参照すると、センサ
を製造する際に実行される種々の製作工程が示されてい
る。図２Ａはバルク・シリコン・フレーム１０を含むス
ターティング材料を示す。バルク・シリコン・フレーム
１０の上面にポリシリコン層１２を堆積し、かつ対応す
るポリシリコン層７２をバルク・シリコン・フレーム１
０の反対面に堆積する。更に図２Ａに示すように、バル
ク・シリコン・フレーム１０の両面に窒化シリコン層７
４と、窒化シリコン層７５とによりパッシベーションを
行う。窒化シリコンの厚さは約１０００Åであればよ
い。ポリシリコン層１２及び７２は厚さが約２μｍであ
ればよい。低残留応力体即ちプレートを作成する標準的
な低温堆積プロセスを用いて、ポリシリコン構造を堆積
する。ポリシリコン・プレート１４及び１６のそれぞれ
は、幅が８００μｍ又は更に厚いものでもよく、支持ア
ームは幅が約４０μｍ又は更に狭いものでもよい。
を製造する際に実行される種々の製作工程が示されてい
る。図２Ａはバルク・シリコン・フレーム１０を含むス
ターティング材料を示す。バルク・シリコン・フレーム
１０の上面にポリシリコン層１２を堆積し、かつ対応す
るポリシリコン層７２をバルク・シリコン・フレーム１
０の反対面に堆積する。更に図２Ａに示すように、バル
ク・シリコン・フレーム１０の両面に窒化シリコン層７
４と、窒化シリコン層７５とによりパッシベーションを
行う。窒化シリコンの厚さは約１０００Åであればよ
い。ポリシリコン層１２及び７２は厚さが約２μｍであ
ればよい。低残留応力体即ちプレートを作成する標準的
な低温堆積プロセスを用いて、ポリシリコン構造を堆積
する。ポリシリコン・プレート１４及び１６のそれぞれ
は、幅が８００μｍ又は更に厚いものでもよく、支持ア
ームは幅が約４０μｍ又は更に狭いものでもよい。
【００２３】フォトリソグラフィにより、及び選択プラ
ズマ・エッチングにより、図２Ｂに示すポリシリコン・
プレート１６及び図２Ｂに示すポリシリコン・アーム３
６及び３２の輪郭を描画する。このエッチングはポリシ
リコン材料を除去するが、これは下の窒化シリコン層７
４を部分的に除去するに過ぎない。エッチング・プロセ
スに続いて、ポリシリコン・プレート１６及びポリシリ
コン層１２上に窒化シリコン層７８を形成することによ
り、図２Ｂに示す構造のパッシベーションを行う。窒化
シリコン層７８は、ポリシリコン・アーム３２及び３６
と共に、図２Ｂの横断面図に示していないアームをも覆
う。
ズマ・エッチングにより、図２Ｂに示すポリシリコン・
プレート１６及び図２Ｂに示すポリシリコン・アーム３
６及び３２の輪郭を描画する。このエッチングはポリシ
リコン材料を除去するが、これは下の窒化シリコン層７
４を部分的に除去するに過ぎない。エッチング・プロセ
スに続いて、ポリシリコン・プレート１６及びポリシリ
コン層１２上に窒化シリコン層７８を形成することによ
り、図２Ｂに示す構造のパッシベーションを行う。窒化
シリコン層７８は、ポリシリコン・アーム３２及び３６
と共に、図２Ｂの横断面図に示していないアームをも覆
う。
【００２４】複数のプレート用の複数の支持アームを迂
回路に意図的に作成してこれら支持アームの長さを増加
させて、シリコン・フレームに対する熱伝導を最小化す
る。しかし、本発明の範囲を特定の長さ又は形状のアー
ムを有するセンサに限定することを意図するものではな
い。
回路に意図的に作成してこれら支持アームの長さを増加
させて、シリコン・フレームに対する熱伝導を最小化す
る。しかし、本発明の範囲を特定の長さ又は形状のアー
ムを有するセンサに限定することを意図するものではな
い。
【００２５】窒化シリコン層７８を形成した後に、周知
の電子ビーム堆積プロセス又はスパッタ堆積プロセスを
用いて、金属膜、好ましくは白金膜（厚さは好ましくは
１０００Å）を堆積する。通常のフォトリソグラフィ技
術によりこの金属膜をパターン化する。所望により、チ
タン及びクロムは接着助触媒として作用するので、白金
を堆積する前に、チタン又はクロムの１００Åフィルム
を堆積することもできる。
の電子ビーム堆積プロセス又はスパッタ堆積プロセスを
用いて、金属膜、好ましくは白金膜（厚さは好ましくは
１０００Å）を堆積する。通常のフォトリソグラフィ技
術によりこの金属膜をパターン化する。所望により、チ
タン及びクロムは接着助触媒として作用するので、白金
を堆積する前に、チタン又はクロムの１００Åフィルム
を堆積することもできる。
【００２６】パターン化した金属膜を形成した後に、ウ
エット・エッチングを行い、従ってヒータ及び温度検知
導体としての中間部分５６及び６４をそれぞれ定める。
ヒータ及び温度センサ用の抵抗は、各ポリシリコン・プ
レート１６用及び窒化シリコン層７４用の窒化シリコン
層の上面に完全に存在する。これは、異なるプレーンに
金属を堆積すれば、発生するであろう不連続を防止す
る。このようにして、金属パターン用の電気抵抗におけ
るばらつきを最小化することができる。抵抗値を安定化
し、かつ導体の抵抗値の温度係数（ＴＣＲ）を安定化さ
せるために、窒素中で高温度、典型的には６００℃で２
時間の焼鈍を行ってもよい。
エット・エッチングを行い、従ってヒータ及び温度検知
導体としての中間部分５６及び６４をそれぞれ定める。
ヒータ及び温度センサ用の抵抗は、各ポリシリコン・プ
レート１６用及び窒化シリコン層７４用の窒化シリコン
層の上面に完全に存在する。これは、異なるプレーンに
金属を堆積すれば、発生するであろう不連続を防止す
る。このようにして、金属パターン用の電気抵抗におけ
るばらつきを最小化することができる。抵抗値を安定化
し、かつ導体の抵抗値の温度係数（ＴＣＲ）を安定化さ
せるために、窒素中で高温度、典型的には６００℃で２
時間の焼鈍を行ってもよい。
【００２７】次いで、図２Ｄに７６により示すように、
プレートの上面に他の窒化シリコン層を形成して白金抵
抗をパッシベーションさせる。図２Ｅに５８及び６６に
より示すように、この接触パッドにおいてこのパッシベ
ーションを除去する。これは、ＳＦ６剤を用いてリソグ
ラフィ及びプラズマ・エッチングにより、周知のプラズ
マ・エッチング化合物を除去する。
プレートの上面に他の窒化シリコン層を形成して白金抵
抗をパッシベーションさせる。図２Ｅに５８及び６６に
より示すように、この接触パッドにおいてこのパッシベ
ーションを除去する。これは、ＳＦ６剤を用いてリソグ
ラフィ及びプラズマ・エッチングにより、周知のプラズ
マ・エッチング化合物を除去する。
【００２８】プラズマ・エッチングにより、参照番号７
４、７６及び７８により識別されるこれらの領域の窒化
シリコン層を除去して、開口部７９及び８０の領域にお
けるバルク・シリコン・フレーム（基板）１０を露出さ
せる際に、図２Ｅに７９及び８０により示す狭い開口部
を作成する。フォトリソグラフィ及びプラズマ・エッチ
ングを用いて、ウエハ即ちプレートの他方側にポリシリ
コン層７２及び窒化シリコン層７５を介する開口部も設
けられている。ポリシリコン・プレート及び窒化シリコ
ン層により保護されているアームを完全に解放するま
で、バルク・シリコン・フレーム１０のバルク・シリコ
ンを水酸化カリウム（ＫＯＨ）によりウエット・エッチ
ングする。これを図２Ｆの横断面図に示す。
４、７６及び７８により識別されるこれらの領域の窒化
シリコン層を除去して、開口部７９及び８０の領域にお
けるバルク・シリコン・フレーム（基板）１０を露出さ
せる際に、図２Ｅに７９及び８０により示す狭い開口部
を作成する。フォトリソグラフィ及びプラズマ・エッチ
ングを用いて、ウエハ即ちプレートの他方側にポリシリ
コン層７２及び窒化シリコン層７５を介する開口部も設
けられている。ポリシリコン・プレート及び窒化シリコ
ン層により保護されているアームを完全に解放するま
で、バルク・シリコン・フレーム１０のバルク・シリコ
ンを水酸化カリウム（ＫＯＨ）によりウエット・エッチ
ングする。これを図２Ｆの横断面図に示す。
【００２９】図２Ｆに８４により示すように触媒材料を
付加して図１に示す触媒層７０を形成する。触媒材料
は、シャドウ・マスクを介して堆積された白金又はパラ
ジウムのような貴金属の層であってもよい。好ましい方
法には、触媒を含浸させた粉末スラリー、又は触媒によ
るゾル又はゲル溶液を用いることが含まれる。これが使
用した堆積法であるときは、マイクロ洗浄器によりゾル
又はゲル溶液の制御量をポリシリコン・プレート上に滴
下することができる。ポリシリコン・アーム及び周辺の
窒化シリコンに開口部が存在するために、溶液により湿
潤にされた領域をポリシリコン・プレート自体により定
める。従って、ポリシリコン・プレート上に堆積する触
媒の量を正確に制御することができる。溶媒は加熱によ
り除去することができる。
付加して図１に示す触媒層７０を形成する。触媒材料
は、シャドウ・マスクを介して堆積された白金又はパラ
ジウムのような貴金属の層であってもよい。好ましい方
法には、触媒を含浸させた粉末スラリー、又は触媒によ
るゾル又はゲル溶液を用いることが含まれる。これが使
用した堆積法であるときは、マイクロ洗浄器によりゾル
又はゲル溶液の制御量をポリシリコン・プレート上に滴
下することができる。ポリシリコン・アーム及び周辺の
窒化シリコンに開口部が存在するために、溶液により湿
潤にされた領域をポリシリコン・プレート自体により定
める。従って、ポリシリコン・プレート上に堆積する触
媒の量を正確に制御することができる。溶媒は加熱によ
り除去することができる。
【００３０】更に、触媒は、上面側を被覆するために用
いたと同一の堆積技術により、ポリシリコン・プレート
１６の裏面側に堆積されてもよい。このように、排気ガ
ス環境におけるガス内の可燃性分子を、ポリシリコン・
アームのいずれかの側の開口部を介してプレートの裏面
へ拡散させることができるので、センサの活性領域は倍
になる。更に、これは、膜の下側及び複数の抵抗を可燃
性ガスにアクセス可能にさせる構成を備えることなく、
抵抗素子及び触媒を支持する膜を用いている従来技術構
成に対し、本発明の利点となる。
いたと同一の堆積技術により、ポリシリコン・プレート
１６の裏面側に堆積されてもよい。このように、排気ガ
ス環境におけるガス内の可燃性分子を、ポリシリコン・
アームのいずれかの側の開口部を介してプレートの裏面
へ拡散させることができるので、センサの活性領域は倍
になる。更に、これは、膜の下側及び複数の抵抗を可燃
性ガスにアクセス可能にさせる構成を備えることなく、
抵抗素子及び触媒を支持する膜を用いている従来技術構
成に対し、本発明の利点となる。
【００３１】従来技術のデバイスにおいて実現されてい
ない、本設計に固有な他の利点は、低い残留応力の複数
の支持プレートを使用することにある。これらの支持プ
レートは、ポリシリコン用いて容易に製作することが可
能とされる。従って、これらの支持プレートは、熱サイ
クルに劣化にすることなく対抗することができる。
ない、本設計に固有な他の利点は、低い残留応力の複数
の支持プレートを使用することにある。これらの支持プ
レートは、ポリシリコン用いて容易に製作することが可
能とされる。従って、これらの支持プレートは、熱サイ
クルに劣化にすることなく対抗することができる。
【００３２】これを説明するために、ポリシリコン・プ
レート１６を製作するプロセス工程を図２Ａ〜図２Ｆに
示した。ポリシリコン・プレート１４を製作するプロセ
スは、ポリシリコン・プレート１４に触媒を付加する工
程が実行されないことを除き、ポリシリコン・プレート
１６に説明されたものと同一となる。
レート１６を製作するプロセス工程を図２Ａ〜図２Ｆに
示した。ポリシリコン・プレート１４を製作するプロセ
スは、ポリシリコン・プレート１４に触媒を付加する工
程が実行されないことを除き、ポリシリコン・プレート
１６に説明されたものと同一となる。
【００３３】図３はセンサ上を通過するガス流における
種々のガスの濃度と２つの温度検知抵抗の抵抗値差との
間の機能関係を示す。ホィーストン・ブリッジ構成によ
り、活性な検知抵抗及び基準検知抵抗をほぼ基準抵抗の
抵抗値に等しい２本の外部抵抗に接続することができ
る。従って、触媒上の可燃性ガスの反応により発生した
温度上昇は、初期抵抗値を知ることにより、ホィースト
ン・ブリッジのオフセット電圧から導出することができ
る。
種々のガスの濃度と２つの温度検知抵抗の抵抗値差との
間の機能関係を示す。ホィーストン・ブリッジ構成によ
り、活性な検知抵抗及び基準検知抵抗をほぼ基準抵抗の
抵抗値に等しい２本の外部抵抗に接続することができ
る。従って、触媒上の可燃性ガスの反応により発生した
温度上昇は、初期抵抗値を知ることにより、ホィースト
ン・ブリッジのオフセット電圧から導出することができ
る。
【００３４】図３における各ガスの抵抗値に変化を発生
させる温度上昇は、図面の右側の縦座標上に示される。
温度変化は、温度計の抵抗における抵抗値の変化、及び
以前に測定された抵抗値の温度係数から決定される。２
本の抵抗の抵抗値は次式により表される。
させる温度上昇は、図面の右側の縦座標上に示される。
温度変化は、温度計の抵抗における抵抗値の変化、及び
以前に測定された抵抗値の温度係数から決定される。２
本の抵抗の抵抗値は次式により表される。
【００３５】
【数１】 Ｒcatalytic ＝Ｒ0 ［１＋α（Ｔ＋ΔＴcomb）］ Ｒreference ＝Ｒ0 ［１＋αＴ］
【００３６】これらの式において、Ｒ0 は０℃における
抵抗値、αは抵抗値の温度係数、Ｔは動作温度（℃）、
ΔＴcombは触媒層上の可燃性ガスの酸化により発生した
温度上昇である。これら２式をΔＴcombについて以下の
ように求めることができる。
抵抗値、αは抵抗値の温度係数、Ｔは動作温度（℃）、
ΔＴcombは触媒層上の可燃性ガスの酸化により発生した
温度上昇である。これら２式をΔＴcombについて以下の
ように求めることができる。
【００３７】
【数２】ΔＴcomb＝（Ｒcatalytic −Ｒreference ）／
αＲ0 ＝ΔＲ／αＲ0
αＲ0 ＝ΔＲ／αＲ0
【００３８】前述のように、下層の窒化シリコンは、フ
ォトリソグラフィ及び選択プラズマ・エッチングを用い
て図２Ｂで説明したプロセス工程により、部分的に除去
される。これは周知の技術である。例えば、１９８０年
にジョン・ウィレー及びサンズ（Ｊｏｎｈｎ Ｗｉｌｅ
ｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ）により出版された「マイクロエ
レクトロニックス・プロセシング及びデバイス設計」
（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ D ｅｓｉｇｎ）と題す
るコルクレイサー（Ｒｏｙ Ａ． Ｃｏｌｅ Ｃｏｌｃ
ｌａｓｅｒ）の第２章の記載を参照することができる。
付加するために種々の技術を白金膜を使用することがで
きる。好ましくは、イオン・ミリング工程後に、アルゴ
ン中のスパッタリング堆積プロセスにより、約１００ｎ
ｍの厚さの膜を形成することができ、この工程は、約２
０ｎｍの上面の窒化シリコン膜を除去して基板に対する
白金の接着性を改善する。所望により、電子ビーム堆積
プロセスを用いて、１０ｎｍのチタン層及び１００ｎｍ
の白金層からなるチタン／白金化合物膜を形成すること
ができる。
ォトリソグラフィ及び選択プラズマ・エッチングを用い
て図２Ｂで説明したプロセス工程により、部分的に除去
される。これは周知の技術である。例えば、１９８０年
にジョン・ウィレー及びサンズ（Ｊｏｎｈｎ Ｗｉｌｅ
ｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ）により出版された「マイクロエ
レクトロニックス・プロセシング及びデバイス設計」
（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ D ｅｓｉｇｎ）と題す
るコルクレイサー（Ｒｏｙ Ａ． Ｃｏｌｅ Ｃｏｌｃ
ｌａｓｅｒ）の第２章の記載を参照することができる。
付加するために種々の技術を白金膜を使用することがで
きる。好ましくは、イオン・ミリング工程後に、アルゴ
ン中のスパッタリング堆積プロセスにより、約１００ｎ
ｍの厚さの膜を形成することができ、この工程は、約２
０ｎｍの上面の窒化シリコン膜を除去して基板に対する
白金の接着性を改善する。所望により、電子ビーム堆積
プロセスを用いて、１０ｎｍのチタン層及び１００ｎｍ
の白金層からなるチタン／白金化合物膜を形成すること
ができる。
【００３９】抵抗は、前述のように、リソグラフィによ
り輪郭が描画されてウエット・エッチングされる。次
に、抵抗を窒素中で６００℃により焼鈍（アニール）し
てこれらの抵抗値及び温度係数を安定化させる。ここ
で、前述のようにセンサ・プレートを被覆し、続いて約
５００℃で焼鈍する。スパッタリング工程、及び触媒の
形成に関する他のプロセス工程の更なる情報について
は、前記コルクレイサーの参考文献、第６章に見出すこ
とができる。
り輪郭が描画されてウエット・エッチングされる。次
に、抵抗を窒素中で６００℃により焼鈍（アニール）し
てこれらの抵抗値及び温度係数を安定化させる。ここ
で、前述のようにセンサ・プレートを被覆し、続いて約
５００℃で焼鈍する。スパッタリング工程、及び触媒の
形成に関する他のプロセス工程の更なる情報について
は、前記コルクレイサーの参考文献、第６章に見出すこ
とができる。
【００４０】図２Ｆを参照して説明したプロセス工程中
に、バルク・シリコン材料をエッチングする。窒化シリ
コン層７４は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明したプ
ロセス工程に適用されるものであって、水酸化カリウム
を用いてバルク・シリコン材料に対する最終的なエッチ
ング処理中にポリシリコン・プレート１６がエッチング
されないように保護する。
に、バルク・シリコン材料をエッチングする。窒化シリ
コン層７４は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明したプ
ロセス工程に適用されるものであって、水酸化カリウム
を用いてバルク・シリコン材料に対する最終的なエッチ
ング処理中にポリシリコン・プレート１６がエッチング
されないように保護する。
【００４１】本発明の好ましい実施例についての以上の
詳細な説明は、本発明の特徴を説明することを意図して
いる。しかし、当該技術分野に習熟する者は、本発明の
範囲から逸脱することなく、説明した実施例に変更、追
加及び置換を行い得ることを認識すべきである。
詳細な説明は、本発明の特徴を説明することを意図して
いる。しかし、当該技術分野に習熟する者は、本発明の
範囲から逸脱することなく、説明した実施例に変更、追
加及び置換を行い得ることを認識すべきである。
【００４２】本発明の好ましい実施例を説明したが、請
求の範囲の記載により特許請求することを意図するもの
である。
求の範囲の記載により特許請求することを意図するもの
である。
【図１】ヒータ及び温度検知素子として機能する白金抵
抗のような金属抵抗によるバルク・シリコン・フレーム
上に支持されたポリシリコン・プレートの等角図。
抗のような金属抵抗によるバルク・シリコン・フレーム
上に支持されたポリシリコン・プレートの等角図。
【図２】Ａは製作プロセスの初期工程において組み立て
られた、ポリシリコン・プレート、シリコン・フレーム
及びシリコンとポリシリコンとの間の窒化シリコン層の
横断面図。Ｂはポリシリコン・パターンニング及び窒化
シリコンのパッシベーションを含む製作プロセスの第２
工程後におけるセンサ素子のコンポーネントの横断面
図。Ｃは白金堆積及びパターンニングを含む製作プロセ
スの第３工程後におけるセンサ素子のコンポーネントの
横断面図。Ｄは窒化シリコンのパッシベーション層を含
む製作プロセスの第４工程後におけるセンサ素子のコン
ポーネントの横断面図。Ｅは図２Ｄに示した工程に適用
されたパッシベーションの選択的なエッチングを含む製
作プロセスの第５工程後におけるセンサ素子のコンポー
ネントの横断面図。Ｆはシリコン・ベースに深いエッチ
ングを行なった後の完成したセンサの概要横断面図。
られた、ポリシリコン・プレート、シリコン・フレーム
及びシリコンとポリシリコンとの間の窒化シリコン層の
横断面図。Ｂはポリシリコン・パターンニング及び窒化
シリコンのパッシベーションを含む製作プロセスの第２
工程後におけるセンサ素子のコンポーネントの横断面
図。Ｃは白金堆積及びパターンニングを含む製作プロセ
スの第３工程後におけるセンサ素子のコンポーネントの
横断面図。Ｄは窒化シリコンのパッシベーション層を含
む製作プロセスの第４工程後におけるセンサ素子のコン
ポーネントの横断面図。Ｅは図２Ｄに示した工程に適用
されたパッシベーションの選択的なエッチングを含む製
作プロセスの第５工程後におけるセンサ素子のコンポー
ネントの横断面図。Ｆはシリコン・ベースに深いエッチ
ングを行なった後の完成したセンサの概要横断面図。
【図３】各ガスの反応により発生した対応する平均温度
上昇と共に、体積により異なる４つの燃焼ガス濃度の関
数としてプロットした、活性のセンサ素子及び基準セン
サ素子における白金抵抗の抵抗差間の関係を示すグラ
フ。
上昇と共に、体積により異なる４つの燃焼ガス濃度の関
数としてプロットした、活性のセンサ素子及び基準セン
サ素子における白金抵抗の抵抗差間の関係を示すグラ
フ。
１０ バルク・シリコン・フレーム １２、７２、７４〜７８ ポリシリコン層 １６ ポリシリコン・プレート １８、２０ 開口部 ２２、２４、２６、２８、３２、３６ ポリシリコン・
アーム ３８ 抵抗 ４０ ヒータ端子 ７０ 触媒層
アーム ３８ 抵抗 ４０ ヒータ端子 ７０ 触媒層
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の排気ガスにおける可燃性ガス
の濃度を検出するようにされたマイクロカロリメータに
おいて、 一対の温度検知素子であって、それぞれがポリシリコン
・プレート、シリコン・フレーム及び前記シリコン・フ
レームにおける少なくとも一つの空洞を有し、前記ポリ
シリコン・プレートが前記シリコン・フレームにより支
持され、前記各ポリシリコン・プレートがフレーム空洞
上に配置されている前記一対の温度検知素子と、 前記各ポリシリコン・プレートの基礎及びその周辺に搭
載されたポリシリコン層と、 前記ポリシリコン層に前記ポリシリコン・プレートを結
合し、前記温度検知素子を介するガス流路を定め、かつ
前記ポリシリコン層から前記ポリシリコン・プレートを
熱絶縁させるように前記ポリシリコン・プレートを支持
する支持アームと、 抵抗温度計及びヒータ抵抗を定める各ポリシリコン・プ
レート上の複数の電気抵抗と、 前記可燃性ガスの燃焼熱を検出できるように前記ポリシ
リコン・プレートのうちの少なくとも一つの片面に配置
された触媒材料とを備えたマイクロカロリメータ。 - 【請求項２】 前記複数の電気抵抗は前記ポリシリコン
層上に搭載され、かつ前記支持アーム上を前記ポリシリ
コン・プレートのそれぞれへ伸延し、各ポリシリコン・
プレート用の前記ヒータ抵抗は前記各ポリシリコン・プ
レート用の前記抵抗温度計を取り囲み、前記各温度検知
素子を均一に加熱させることを特徴とする請求項１記載
のマイクロカロリメータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US257606 | 1988-10-14 | ||
| US08/257,606 US5451371A (en) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | High-sensitivity, silicon-based, microcalorimetric gas sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843340A true JPH0843340A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=22976979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7117396A Pending JPH0843340A (ja) | 1994-06-09 | 1995-05-16 | 高感度シリコンに基づくマイクロカロリメータの及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5451371A (ja) |
| JP (1) | JPH0843340A (ja) |
| DE (1) | DE19509030C2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009047706A (ja) * | 1997-03-13 | 2009-03-05 | Robert Bosch Gmbh | 流体の沸点をダイレクトに求める方法 |
| JP2009109504A (ja) * | 2001-07-16 | 2009-05-21 | Sensor Tech Inc | 気相物質の定性および定量分析のためのセンサ装置および方法 |
| JP2014055975A (ja) * | 2007-10-31 | 2014-03-27 | Anubiz Bvba | 炭化水素燃料の発熱量および相対密度を決定するための方法ならびに装置 |
| JP2014077809A (ja) * | 2014-02-05 | 2014-05-01 | Yazaki Energy System Corp | 接触燃焼式ガスセンサ |
Families Citing this family (69)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4423289C1 (de) * | 1994-07-02 | 1995-11-02 | Karlsruhe Forschzent | Gassensor für reduzierende oder oxidierende Gase |
| US5707148A (en) * | 1994-09-23 | 1998-01-13 | Ford Global Technologies, Inc. | Catalytic calorimetric gas sensor |
| US5708585A (en) * | 1995-03-20 | 1998-01-13 | General Motors Corporation | Combustible gas measurement |
| FR2736654B1 (fr) * | 1995-07-13 | 1997-08-22 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'elements de microstructures flottants rigides et dispositif equipe de tels elements |
| US5804462A (en) * | 1995-11-30 | 1998-09-08 | Motorola, Inc. | Method for forming a multiple-sensor semiconductor chip |
| US5831146A (en) * | 1996-05-09 | 1998-11-03 | Cts Corporation | Gas sensor with multiple exposed active elements |
| US5795545A (en) * | 1996-05-20 | 1998-08-18 | Motorola Inc. | Integrated ceramic exhaust gas sensors |
| US5858306A (en) * | 1996-07-01 | 1999-01-12 | Motorola, Inc. | Modified noble metal catalyst based calorimetric sensor and method |
| EP0822578B1 (en) * | 1996-07-31 | 2003-10-08 | STMicroelectronics S.r.l. | Method of fabricating integrated semiconductor devices comprising a chemoresistive gas microsensor |
| DE19632060B4 (de) * | 1996-08-09 | 2012-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors |
| CN1077283C (zh) * | 1996-08-23 | 2002-01-02 | 李韫言 | 一种微细加工的热式流量传感器及其制造方法 |
| US5834627A (en) * | 1996-12-17 | 1998-11-10 | Sandia Corporation | Calorimetric gas sensor |
| US5863803A (en) * | 1996-12-20 | 1999-01-26 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and apparatus for modulating a gas sample for a calorimetric gas sensor |
| US6096149A (en) | 1997-04-21 | 2000-08-01 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for fabricating adhesion-resistant micromachined devices |
| US5831145A (en) * | 1997-04-30 | 1998-11-03 | Ford Global Technologies, Inc. | Method of introducing selectivity to nonselective gas sensors |
| US5823044A (en) * | 1997-04-30 | 1998-10-20 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for selective gas sensors based on nonlinear gas reactions |
| US5982014A (en) * | 1997-05-30 | 1999-11-09 | Thermalytics, Inc. | Microfabricated silicon thermopile sensor |
| US6079873A (en) * | 1997-10-20 | 2000-06-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Micron-scale differential scanning calorimeter on a chip |
| US6026639A (en) * | 1997-11-03 | 2000-02-22 | Engelhard Corporation | Apparatus and method for diagnosis of catalyst performance |
| US5989398A (en) * | 1997-11-14 | 1999-11-23 | Motorola, Inc. | Calorimetric hydrocarbon gas sensor |
| US6071476A (en) * | 1997-11-14 | 2000-06-06 | Motorola, Inc. | Exhaust gas sensor |
| WO1999025965A1 (en) | 1997-11-14 | 1999-05-27 | Engelhard Corporation | VEHICULAR ON-BOARD MONITORING SYSTEM SENSING COMBINED HC/NOx EMISSIONS FOR CATALYTIC CONVERTER EVALUATION |
| US6003307A (en) * | 1998-02-06 | 1999-12-21 | Engelhard Corporation | OBD calorimetric sensor system with offset error correction |
| US6133042A (en) * | 1998-02-10 | 2000-10-17 | Ford Global Technologies, Inc. | Modulated oxygen-flux method and apparatus to improve the performance of a calorimetric gas sensor |
| DE19817311B4 (de) * | 1998-04-18 | 2007-03-22 | Robert Bosch Gmbh | Herstellungsverfahren für mikromechanisches Bauelement |
| US6287885B1 (en) | 1998-05-08 | 2001-09-11 | Denso Corporation | Method for manufacturing semiconductor dynamic quantity sensor |
| US6541676B1 (en) | 1998-12-02 | 2003-04-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Integrated palladium-based micromembranes for hydrogen separation and hydrogenation/dehydrogenation reactions |
| US6238085B1 (en) * | 1998-12-31 | 2001-05-29 | Honeywell International Inc. | Differential thermal analysis sensor |
| US6171880B1 (en) * | 1999-06-14 | 2001-01-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Method of manufacture of convective accelerometers |
| US6193413B1 (en) * | 1999-06-17 | 2001-02-27 | David S. Lieberman | System and method for an improved calorimeter for determining thermodynamic properties of chemical and biological reactions |
| US6436346B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-08-20 | U T Battelle, Llc | Micro-machined calorimetric biosensors |
| US6298291B1 (en) | 1999-12-22 | 2001-10-02 | Visteon Global Technologies, Inc. | Method of establishing baseline filter for air quality |
| JP2001264441A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-09-26 | Seiko Instruments Inc | カロリーメーターとその製造方法 |
| US20020020898A1 (en) * | 2000-08-16 | 2002-02-21 | Vu Quat T. | Microelectronic substrates with integrated devices |
| US6423570B1 (en) * | 2000-10-18 | 2002-07-23 | Intel Corporation | Method to protect an encapsulated die package during back grinding with a solder metallization layer and devices formed thereby |
| US6475402B2 (en) * | 2001-03-02 | 2002-11-05 | Hewlett-Packard Company | Ink feed channels and heater supports for thermal ink-jet printhead |
| US6671631B2 (en) | 2002-01-04 | 2003-12-30 | General Electric Company | Systems and methods for analyzing viscoelastic properties of combinatorial libraries of materials |
| US6793389B2 (en) * | 2002-02-04 | 2004-09-21 | Delphi Technologies, Inc. | Monolithically-integrated infrared sensor |
| US7473031B2 (en) * | 2002-04-01 | 2009-01-06 | Palo Alto Research Center, Incorporated | Resistive thermal sensing |
| US7754492B2 (en) * | 2002-04-01 | 2010-07-13 | Palo Alto Research Center Incorporated | Thermal sensing device |
| US7833800B2 (en) * | 2002-04-01 | 2010-11-16 | Palo Alto Research Center Incorporated | Thermal sensing with bridge circuitry |
| US7473030B2 (en) | 2002-04-01 | 2009-01-06 | Palo Alto Research Center Incorporated | Thermal sensing |
| US7080545B2 (en) | 2002-10-17 | 2006-07-25 | Advanced Technology Materials, Inc. | Apparatus and process for sensing fluoro species in semiconductor processing systems |
| US6869818B2 (en) * | 2002-11-18 | 2005-03-22 | Redwood Microsystems, Inc. | Method for producing and testing a corrosion-resistant channel in a silicon device |
| US20040147056A1 (en) * | 2003-01-29 | 2004-07-29 | Mckinnell James C. | Micro-fabricated device and method of making |
| EP1649270A1 (de) * | 2003-07-25 | 2006-04-26 | paragon AG | Gassensor und verfahren zu dessen herstellung |
| US7104113B2 (en) * | 2003-11-21 | 2006-09-12 | General Electric Company | Miniaturized multi-gas and vapor sensor devices and associated methods of fabrication |
| US7413706B2 (en) * | 2003-12-19 | 2008-08-19 | Palo Alto Research Center Incorporated | Replaceable parylene membranes for nanocalorimeter |
| US20070212263A1 (en) * | 2004-03-17 | 2007-09-13 | Nat. Inst. Of Adv. Industrial Sci. And Tech. | Micro Thermoelectric Type Gas Sensor |
| US7762719B2 (en) * | 2004-04-20 | 2010-07-27 | California Institute Of Technology | Microscale calorimeter |
| US6988826B2 (en) * | 2004-05-17 | 2006-01-24 | General Electric Company | Nano-calorimeter device and associated methods of fabrication and use |
| DE102004055716C5 (de) * | 2004-06-23 | 2010-02-11 | Ebm-Papst Landshut Gmbh | Verfahren zur Regelung einer Feuerungseinrichtung und Feuerungseinrichtung (Elektronischer Verbund I) |
| US7578613B2 (en) * | 2006-09-14 | 2009-08-25 | Waters Investments Limited | Modulated differential scanning calorimeter solvent loss calibration apparatus and method |
| US7632008B2 (en) * | 2007-06-08 | 2009-12-15 | Palo Alto Research Center Incorporated | Ranking fragment types with calorimetry |
| US7928343B2 (en) * | 2007-12-04 | 2011-04-19 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Microcantilever heater-thermometer with integrated temperature-compensated strain sensor |
| KR100937593B1 (ko) | 2007-12-12 | 2010-01-20 | 한국전자통신연구원 | 반도체 가스 센서 소자 및 그의 제조방법 |
| US8719960B2 (en) * | 2008-01-31 | 2014-05-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Temperature-dependent nanoscale contact potential measurement technique and device |
| WO2010022285A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-25 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Device for calorimetric measurement |
| US8387443B2 (en) * | 2009-09-11 | 2013-03-05 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Microcantilever with reduced second harmonic while in contact with a surface and nano scale infrared spectrometer |
| TWI434037B (zh) | 2010-12-03 | 2014-04-11 | Ind Tech Res Inst | 氣體感測器及其製造方法 |
| US8533861B2 (en) | 2011-08-15 | 2013-09-10 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Magnetic actuation and thermal cantilevers for temperature and frequency dependent atomic force microscopy |
| US8914911B2 (en) | 2011-08-15 | 2014-12-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Magnetic actuation and thermal cantilevers for temperature and frequency dependent atomic force microscopy |
| DE102013217465A1 (de) * | 2013-09-02 | 2015-03-05 | Continental Automotive Gmbh | Sensor zur Detektion oxidierbarer Gase |
| US20150377813A1 (en) * | 2014-06-30 | 2015-12-31 | Stmicroelectronics S.R.L. | Semiconductor gas sensor device and manufacturing method thereof |
| US10732135B2 (en) * | 2015-06-16 | 2020-08-04 | Multicore Technologies, Llc | System and method for determining one or more fluid concentrations in a fluid stream |
| ES2629446B1 (es) * | 2015-10-02 | 2018-05-29 | Universitat Politécnica de Catalunya | Método de control para sensores químicos de gases y sistema de detección de gases |
| EP3392855B1 (de) * | 2017-04-19 | 2021-10-13 | Siemens Schweiz AG | Verfahren und vorrichtung zum abgleich eines rauchmelders |
| WO2020117472A2 (en) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | Carrier Corporation | Combustible gas sensor |
| KR20230018243A (ko) * | 2021-07-29 | 2023-02-07 | 현대자동차주식회사 | 접촉 연소식 수소센서 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56141546A (en) * | 1980-04-07 | 1981-11-05 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Calorific value measuring device |
| JPS56141541A (en) * | 1980-04-07 | 1981-11-05 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Calorific value measuring device |
| US4337654A (en) * | 1980-09-02 | 1982-07-06 | International Telephone And Telegraph Corporation | Natural gas calorimeter |
| US4706493A (en) * | 1985-12-13 | 1987-11-17 | General Motors Corporation | Semiconductor gas sensor having thermally isolated site |
| US4771271A (en) * | 1987-03-11 | 1988-09-13 | Ford Motor Company | Silicon based low level liquid sensor having a fast response time |
| US4914742A (en) * | 1987-12-07 | 1990-04-03 | Honeywell Inc. | Thin film orthogonal microsensor for air flow and method |
| US5006421A (en) * | 1988-09-30 | 1991-04-09 | Siemens-Bendix Automotive Electronics, L.P. | Metalization systems for heater/sensor elements |
| US5012432A (en) * | 1989-06-13 | 1991-04-30 | Gas Research Institute | Microcalorimeter sensor for the measurement of heat content of natural gas |
| CA2011297A1 (en) * | 1990-03-01 | 1991-09-01 | Anton G. Meiering | Ethanol sensor for computerized fermentation control |
| US5250169A (en) * | 1991-06-07 | 1993-10-05 | Ford Motor Company | Apparatus for sensing hydrocarbons and carbon monoxide |
| US5231878A (en) * | 1991-12-23 | 1993-08-03 | Ford Motor Company | Mass air flow sensor |
| US5310335A (en) * | 1992-05-05 | 1994-05-10 | Robert A. Van Berkum | Trim system for fuel combustion systems |
| US5265417A (en) * | 1993-01-07 | 1993-11-30 | Ford Motor Company | Method and apparatus for determining the hydrocarbon conversion efficiency of a catalytic converter |
| US5331845A (en) * | 1993-01-19 | 1994-07-26 | Orbishpere Laboratories Neuchatel Sa | Probe and method for detecting alcohol |
| US5281313A (en) * | 1993-03-18 | 1994-01-25 | Ford Motor Company | Selective combustible sensor and method |
-
1994
- 1994-06-09 US US08/257,606 patent/US5451371A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-03-13 DE DE19509030A patent/DE19509030C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-16 JP JP7117396A patent/JPH0843340A/ja active Pending
- 1995-05-26 US US08/451,246 patent/US5801070A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009047706A (ja) * | 1997-03-13 | 2009-03-05 | Robert Bosch Gmbh | 流体の沸点をダイレクトに求める方法 |
| JP2009109504A (ja) * | 2001-07-16 | 2009-05-21 | Sensor Tech Inc | 気相物質の定性および定量分析のためのセンサ装置および方法 |
| JP2014055975A (ja) * | 2007-10-31 | 2014-03-27 | Anubiz Bvba | 炭化水素燃料の発熱量および相対密度を決定するための方法ならびに装置 |
| JP2014077809A (ja) * | 2014-02-05 | 2014-05-01 | Yazaki Energy System Corp | 接触燃焼式ガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5451371A (en) | 1995-09-19 |
| DE19509030A1 (de) | 1995-12-14 |
| DE19509030C2 (de) | 1997-08-28 |
| US5801070A (en) | 1998-09-01 |
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