JPH0933467A - Mosfet-type gas sensor - Google Patents

Mosfet-type gas sensor

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JPH0933467A
JPH0933467A JP18571495A JP18571495A JPH0933467A JP H0933467 A JPH0933467 A JP H0933467A JP 18571495 A JP18571495 A JP 18571495A JP 18571495 A JP18571495 A JP 18571495A JP H0933467 A JPH0933467 A JP H0933467A
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JP
Japan
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gas
slit
sensor
hole
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP18571495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidehiko Tsuji
辻  秀彦
Koji Mitsuhayashi
浩二 三林
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Publication of JPH0933467A publication Critical patent/JPH0933467A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MOSFET-type gas sensor the size of a gas introduction port of which can be changed thereby to adjust a sensitivity in accordance with a concentration range of a gas, improve a selectivity to gases and correct a characteristic change due to influences by an external field. SOLUTION: The sensor is provided with a gate electrode 10 and a gate insulation film 13. A slit or hole 11 is formed in the gate electrode 10 allowing a predetermined gas to pass through. The gas passing through the slit or hole 11 comes directly or indirectly in touch with the insulation film 13. A predetermined gap 12 is formed between the gate electrode 10 and gate insulation film 13. The gap 12 is divided to a plurality of compartments by diaphragms not passing the gas. At least one or more of the plurality of compartments or, one or more slits or holes 11 of the compartments are covered with a member not passing the gas. A sensitivity of the sensor can thus be adjusted in accordance with a target concentration range of the gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はFETガスセンサに
係わり、特に、外部からの電気信号あるいは、温度等の
外界の状態によってセンサの感度や選択性または応答性
を調節できるガスセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FET gas sensor, and more particularly to a gas sensor capable of adjusting the sensitivity, selectivity or responsiveness of the sensor according to an external electric signal or an external condition such as temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】漏洩ガス検出と濃度測定、またはサンプ
リングしたガスの分析等を用途とする半導体式センサに
は、その用途に適したセンサとして、図8に示すような
構造のMOSFETガスセンサが存在する。すなわち、
このMOSFETの構造においては、ゲート絶縁膜上に
ガス導入用の空隙を有すると共に、ガス導入のためゲー
ト電極にスリットまたは孔を有するものが例えば、Appl
ied Physics LettersVol.43,P.700 1983 に提案され
ている。
2. Description of the Related Art A semiconductor gas sensor for detecting leaked gas, measuring concentration, or analyzing a sampled gas has a MOSFET gas sensor having a structure shown in FIG. 8 as a sensor suitable for the purpose. . That is,
In the structure of this MOSFET, for example, a structure having a gap for introducing gas on the gate insulating film and a slit or hole in the gate electrode for introducing gas is described in Appl.
Proposed in ied Physics Letters Vol.43, P.700 1983.

【0003】また、特開平3−274452号公報に
は、「電界効果トランジスタ型酸素センサ」が提案され
ており、FET型センサでありゲート電極膜と固体電解
質膜とを有して速い応答性と高感度が図られている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-274452 proposes a "field effect transistor type oxygen sensor", which is a FET type sensor and has a gate electrode film and a solid electrolyte film and has high responsiveness. High sensitivity is achieved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来のセンサにおいては、ゲート電極に設けられたガス
導入用の多数のスリットまたは孔の大きさがすべて一定
であるため、検出対象である種々のガスの濃度範囲をカ
バーして測定するためには、それらすべての種類のガス
に応じられるセンサを多数用意しなければならないとい
う運用上の問題があった。それ故に、FETガスセンサ
としての大量生産によるコストダウンが可能なセンサで
あるという長所を十分に生かせないという問題があっ
た。
However, in the conventional sensor as described above, the size of a large number of slits or holes for introducing gas provided in the gate electrode is constant, so that the object is to be detected. In order to cover and measure the concentration range of various gases, there is an operational problem that a large number of sensors must be prepared for all kinds of gases. Therefore, there is a problem that the advantage of being a sensor capable of cost reduction by mass production as the FET gas sensor cannot be fully utilized.

【0005】また、従来のセンサは、使用環境によって
は当該センサの温度特性に起因する出力誤差が発生して
しまうという不具合もあった。そこで本発明の主な目的
は、上述の課題を鑑がみてなされたものであり、スリッ
トまたは孔の大きさを外部からの信号、または温度をは
じめとする外界の状態に応じて変化させることにより、
目的とするガス濃度範囲に応じてセンサ濃度を調節した
り、目的とするガスに対する選択性を向上させたり、あ
るいは温度などの外界の影響によるセンサの特性変化を
適宜に補正することが可能なMOSFET型ガスセンサ
を提供することにある。
Further, the conventional sensor also has a problem that an output error occurs due to the temperature characteristic of the sensor depending on the use environment. Therefore, the main object of the present invention was made in view of the above problems, by changing the size of the slits or holes depending on the external signal, such as a signal from the outside, or the temperature. ,
A MOSFET capable of adjusting the sensor concentration according to the target gas concentration range, improving the selectivity for the target gas, and appropriately correcting the characteristic change of the sensor due to the influence of the external environment such as temperature. Type gas sensor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記の
課題を解決するために次のような手段を講じている。す
なわち、FETガスセンサにおいて上記スリットまたは
孔の大きさの違いによりセンサの感度を調節するため、
予めスリットまたは孔の大きさの異なる単位に隔壁によ
って区分されて成る複数のコンパートメントを配備して
おき、ガス検出に際して目的とするガス濃度範囲に応じ
て検出に不要なコンパートメントを塞ぐ等により、大量
生産によって安価に製造された多数のセンサの中から所
定の1つのセンサをその目的とするガス濃度範囲に応じ
て適宜に使い分けて運用することが可能になる。
Therefore, the present invention takes the following means in order to solve the above problems. That is, in the FET gas sensor, in order to adjust the sensitivity of the sensor by adjusting the size of the slit or hole,
Mass production by arranging multiple compartments that are divided by partition walls in units with different sizes of slits or holes in advance and closing unnecessary compartments for detection depending on the target gas concentration range when detecting gas, etc. As a result, it becomes possible to properly operate a predetermined one sensor from a large number of inexpensively manufactured sensors according to the target gas concentration range.

【0007】また、「電気」や「光」等のセンサ外部か
ら与えられる信号によって形状変化を生じる材料を適宜
に採用してスリットまたは孔を形成することにより、ス
リットまたは孔の大きさを必要に応じて随時変化させて
センサ感度を最適に調節することも可能である。
Further, the size of the slit or hole is required by appropriately adopting a material such as "electricity" or "light" which changes its shape in response to a signal given from the outside of the sensor to form the slit or hole. It is also possible to change it at any time to optimally adjust the sensor sensitivity.

【0008】さらに、スリットまたは孔の大きさの違い
により、目的とするガス分子だけを透過させて選択性を
向上させることも可能である。また温度などの外部の環
境に対応して形状変化を生じる材料を利用しスリットま
たは孔を形成することにより、その外部環境の状態によ
ってセンサ特性が変化することに起因する検知誤差を補
正することも可能である。
Further, depending on the size of the slits or holes, it is possible to permeate only the target gas molecules and improve the selectivity. In addition, by forming slits or holes using a material that changes shape according to the external environment such as temperature, it is possible to correct the detection error caused by the change in the sensor characteristics depending on the state of the external environment. It is possible.

【0009】(作用)ガスセンサのガス導入用スリット
または孔の大きさを、それを形成する構造又は材料とそ
の組合せ等によって可変的に調節することにより、スリ
ットの内側に配されたゲート絶縁膜に直接又は間接的に
接触するガス分子の量またはその種類を所望するように
適宜に調節できるので、ガスセンサとしての感度または
選択性をその用途と必要に応じて調節または補正する。
(Function) By variably adjusting the size of the gas introducing slit or hole of the gas sensor according to the structure or material forming the gas introducing slit or hole and the combination thereof, a gate insulating film disposed inside the slit is formed. The amount or type of gas molecules that come into direct or indirect contact can be appropriately adjusted as desired, so that the sensitivity or selectivity as a gas sensor is adjusted or corrected according to its application and need.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の複数の実施の形態について順次説明する。 (実施形態1)図1(a)〜(c)は本発明の1つの実
施形態としての、MOSFETセンサの構造を示してい
る。詳しくは、図1(a)にはFETガスセンサの平面
図が、図1(b)には平面図中の線分A−Aにおける縦
断面図が、図1(c)には同じく平面図中の線分B−B
における縦断面図が示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plurality of embodiments of the present invention will be sequentially described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIGS. 1A to 1C show the structure of a MOSFET sensor as one embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 1A is a plan view of the FET gas sensor, FIG. 1B is a vertical cross-sectional view taken along line AA in the plan view, and FIG. 1C is the same plan view. Line segment BB
A vertical sectional view at is shown.

【0011】図1(a)に示すMOSFETセンサの表
面には、このMOSFETセンサを構成するMOSFE
Tのゲート電極10にガス導入用としてスリットまたは
孔11が多数形成され、その形成された配列の密度が異
なっていることがわかる。
On the surface of the MOSFET sensor shown in FIG. 1 (a), the MOSFET which constitutes this MOSFET sensor is formed.
It can be seen that many slits or holes 11 are formed in the gate electrode 10 of T for introducing gas, and the densities of the formed arrays are different.

【0012】このように配列の密度が異なる複数のコン
パートメント21〜22から構成されるFETガスセン
サは、ガス導入用として、配列の密度を3つの群に分離
するために破線で示す隔壁でコンパートメント21,2
2,23に区分されている。
In this way, the FET gas sensor composed of a plurality of compartments 21 to 22 having different array densities has a partition wall 21 for partitioning the array density into three groups for gas introduction. Two
It is divided into 2, 23.

【0013】また、図1(b)および図1(c)から解
るように、スリット11の形成された層の下には、エッ
チング等で加工可能な材質から成る例えば、シリコン酸
化膜層を中間層として形成され、コンパートメントの隔
壁をなしている。そして、上記の中間層の一部を所定の
範囲にわたって「空隙」12としてエッチング加工等に
よって所定の深さ(当図では、中間層の厚さ)の空間が
形成されている。そしてこの空間の底にはゲート絶縁膜
13が部分的に露出されている。
As can be seen from FIGS. 1 (b) and 1 (c), under the layer in which the slits 11 are formed, for example, a silicon oxide film layer made of a material that can be processed by etching or the like is formed in the middle. It is formed as a layer and forms a partition of the compartment. A space having a predetermined depth (the thickness of the intermediate layer in the figure) is formed by etching or the like as a "void" 12 over a predetermined range of a part of the intermediate layer. The gate insulating film 13 is partially exposed at the bottom of this space.

【0014】前述の3種類のコンパートメントの内で最
も粗い配列密度のコンパートメント21は、ガス濃度が
「高い」ものに使用され、一方、密な配列密度のコンパ
ートメント23は、ガス濃度が「低い」ものに使用され
得る。
Of the three compartments described above, the compartment 21 with the coarsest array density is used for the "high" gas concentration, while the compartment 23 with the dense array density is the "low" gas concentration. Can be used for.

【0015】また、検知したい目的のガスに適応しない
密度のコンパートメントのスリットまたは孔は使用しな
いので所望により塞いでおいてもよい。本発明の本実施
形態1における特徴は、ゲート電極にガス導入用として
形成されるスリットまたは孔11の密度を変化させた複
数のコンパートメント21〜23を形成しておき、必要
に応じて使用しないスリットまたは孔11を粘着テープ
または樹脂など目的とするガスを遮断する材料において
「塞ぐ」ことを特徴とするものである。
Further, since the slits or holes of the compartment having a density not adapted to the gas to be detected are not used, they may be closed if desired. The feature of the first embodiment of the present invention is that a plurality of compartments 21 to 23 having different densities of slits or holes 11 formed for gas introduction are formed in the gate electrode, and slits not used as needed. Alternatively, it is characterized in that the hole 11 is “closed” with a material such as an adhesive tape or a resin that blocks a target gas.

【0016】このような特徴をもつ本実施形態1のMO
SFETセンサの運用に際しては、例えば、極めて低濃
度のガスを感度よく測定したい場合には、すべてのスリ
ットまたは孔を開けた状態で使用する。一方、例えば、
高濃度のガスをより広い濃度範囲で濃度とセンサ出力が
直線性( リニアリティ) を保つように測定したい場合に
は、1つまたはそれ以上のコンパートメントを上述の手
段によって塞いだ状態で使用してもよい。
The MO of the first embodiment having such characteristics
When operating the SFET sensor, for example, when it is desired to measure an extremely low concentration gas with high sensitivity, the SFET sensor is used with all slits or holes opened. On the other hand, for example,
If you want to measure a high concentration gas over a wider concentration range so that the concentration and sensor output remain linear, you can use one or more compartments blocked by the means described above. Good.

【0017】なお、図示しているようなセンサの構造の
製造は、例えば、Applied PhysicsLetters Vol.43, P.7
00 1983 に記載されている半導体形成工程で一般的に
用いられる製造工程によって容易に形成できる。また、
ゲート長などの寸法自体は通常のMOSFETと同様の
ものを用いることも可能である。
The manufacturing of the structure of the sensor as shown in the drawings is described in, for example, Applied Physics Letters Vol.43, P.7.
It can be easily formed by the manufacturing process generally used in the semiconductor forming process described in 00 1983. Also,
It is also possible to use the same dimensions as the normal MOSFET, such as the gate length.

【0018】(作用効果1)このように本実施形態1に
よれば、センサの感度調整が可能になる。なお、スリッ
トまたは孔の密度を変えたコンパートメントを複数用意
することで、それらの組合せによって同じスリットまた
は孔密度のコンパートメントを複数用意するという従来
のセンサに比較しても、運用上、さらに微細なる感度調
整が使用者側でも可能となる。
(Operation and Effect 1) As described above, according to the first embodiment, the sensitivity of the sensor can be adjusted. In addition, by preparing multiple compartments with different slit or hole densities, even if compared to the conventional sensor in which multiple compartments with the same slit or hole density are prepared by combining them, the sensitivity becomes even finer in operation. Adjustment is also possible on the user side.

【0019】(実施形態例2)前述の実施形態例1で
は、ゲート絶縁膜13上に空隙12を設けているが、本
実施形態例ではその他にも図2に示すような空隙を設け
ない構造も可能であることを示している。
(Embodiment 2) In Embodiment 1 described above, the void 12 is provided on the gate insulating film 13. However, in the present embodiment, other than that, the void is not provided as shown in FIG. Is also possible.

【0020】すなわち、図示のように、スリットまたは
孔11が所定の配列密度で形成されているゲート電極1
0のすぐ下には、ゲート絶縁膜13が重畳されている積
層構造になっており、前例とは異なる「空隙なし」の半
導体センサの構造を成していることがわかる。
That is, as shown in the figure, the gate electrode 1 in which the slits or holes 11 are formed with a predetermined array density.
There is a laminated structure in which the gate insulating film 13 is superposed immediately below 0, and it can be seen that the structure of the semiconductor sensor has "no void" different from the previous example.

【0021】(作用効果2)よって、本例のようなゲー
ト電極11とゲート絶縁膜13との間にあえて空隙を形
成しなくとも半導体センサとしての前例と同様の効果を
発揮するMOSFET型センサを容易に製造してより安
価に提供することが可能となる。
(Effect 2) According to the present embodiment, a MOSFET type sensor which exhibits the same effect as that of the previous example as a semiconductor sensor without forming a gap between the gate electrode 11 and the gate insulating film 13 as in this example. It can be easily manufactured and provided at a lower cost.

【0022】(実施形態例3)前述の実施形態例1で
は、スリットまたは孔11の配列密度を変化させた構成
によりガスセンサとしての感度調整を行えるようにして
いるが、本実施形態例ではその他にも図3(a)に示す
ようなスリットまたは孔11の大きさや形状のみなら
ず、図3(b)に示すような空隙の「深さ」を変えるこ
とによっても、前述同様の効果が得られることを示して
いる。
(Embodiment 3) In Embodiment 1 described above, the sensitivity adjustment as a gas sensor is made possible by changing the arrangement density of the slits or holes 11; Also, not only the size or shape of the slit or hole 11 as shown in FIG. 3A, but also the “depth” of the void as shown in FIG. It is shown that.

【0023】すなわち、図3(a)に示すように、MO
SFETセンサの表面のゲート電極10には、ガス導入
用として「大きさ」または開口部の「形状」が微妙に異
なるスリットまたは孔11が多数形成されており、その
形成された配列の密度もコンパートメント(破線で示
す)毎に異なっている。
That is, as shown in FIG.
In the gate electrode 10 on the surface of the SFET sensor, a large number of slits or holes 11 having slightly different "sizes" or "shapes" of openings for gas introduction are formed, and the density of the formed array is also a compartment. It is different for each (indicated by the broken line).

【0024】そして、ガス導入用としてのスリットまた
は孔の大きさは、検出対象に応じて任意に設定される。
また、その開口部の形状も前例の「矩形」に限らず円
形、楕円または三角形であってもよく、検出する対象や
環境に最適な形状または大きさを選択的に用いてもよ
い。
The size of the slit or hole for introducing the gas is arbitrarily set according to the object to be detected.
Further, the shape of the opening is not limited to the “rectangle” in the previous example, and may be a circle, an ellipse, or a triangle, and an optimum shape or size for a detection target or environment may be selectively used.

【0025】また、図3(b)の断面図に示すように、
3種類のコンパートメントの空隙12はそれぞれ異なり
その深さの「浅い」ものから「深い」ものまで3段階に
形成された構造を示している。
Further, as shown in the sectional view of FIG.
The voids 12 of the three types of compartments are different from each other, and show a structure in which the depth is formed in three stages from "shallow" to "deep".

【0026】このように、空隙の「深さ」即ち、空隙1
2の「容積」をコンパートメント毎に変えて構成するこ
とでも前述同様の効果が得られる。 (作用効果3)空隙12を下降したガス分子は、その底
部に配されたゲート絶縁膜13またはその上層の例えば
シリコン酸化膜等のから成る薄膜に接することによって
そのガス分子の存在が検知されるが、通常、このゲート
絶縁膜13に直接的に接した状態の方が電圧変化が大き
くなるので、高感度に検知できる。
Thus, the "depth" of the void, that is, the void 1
The same effect as described above can be obtained by changing the "volume" of 2 for each compartment. (Function and Effect 3) The presence of the gas molecules is detected by coming into contact with the gate insulating film 13 arranged at the bottom of the void 12 or the upper thin film thereof made of, for example, a silicon oxide film or the like. However, since the voltage change is usually larger in the state where the gate insulating film 13 is in direct contact with the gate insulating film 13, the detection can be performed with high sensitivity.

【0027】また、電圧変化のリニアリティに関して
は、上述のような直接的な接触よりも、ガス分子とゲー
ト絶縁膜13との間に前述の酸化薄膜を介在した方がそ
のリニアリティが良好となる。
Regarding the linearity of the voltage change, the linearity is better when the oxide thin film described above is interposed between the gas molecules and the gate insulating film 13 than the direct contact as described above.

【0028】また、空隙12の「容積」に関しては、容
積が広い程、センサのレスポンスは遅くなる。よって、
速い応答特性を求める場合には、この空隙12の容積が
狭い構造のコンパートメントを使用するとよい。
Regarding the "volume" of the void 12, the larger the volume, the slower the response of the sensor. Therefore,
When a quick response characteristic is required, it is preferable to use a compartment having a structure in which the void 12 has a small volume.

【0029】同様に、空隙12と絶縁膜13との「距
離」もセンサのレスポンスに影響し、ガス分子がゲート
電極10のスリットを通過してゲート絶縁膜13または
隣接する酸化膜に到達するまでの時間に反比例する。
Similarly, the "distance" between the void 12 and the insulating film 13 also affects the response of the sensor, until the gas molecules pass through the slit of the gate electrode 10 and reach the gate insulating film 13 or the adjacent oxide film. Inversely proportional to the time of.

【0030】よって、本実施形態例では単に、空隙12
の容積が変わった効果だけではなく空隙12とゲート絶
縁膜13との間の「距離」を変化させたこと、および介
在する酸化薄膜の厚さを変化させることによる効果も加
えられる。
Therefore, in this embodiment, the gap 12 is simply
The effect of changing the "distance" between the void 12 and the gate insulating film 13 and the effect of changing the thickness of the intervening oxide thin film are added in addition to the effect of changing the volume of the gate insulating film.

【0031】(実施形態例4)図4(a),(b)に示
すように、ゲート電極10を外部からの信号により形状
変化を生じる材料で形成することにより、外部からの信
号によりガス導入用のスリットまたは孔11の大きさを
調整し、その結果ガスセンサの感度を調整するセンサ
を、実施形態例4として例示したものである。
(Embodiment 4) As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the gate electrode 10 is made of a material that changes its shape in response to an external signal, so that gas is introduced by an external signal. A sensor for adjusting the size of the slit or hole 11 for use as a result, and as a result, adjusting the sensitivity of the gas sensor is illustrated as the fourth embodiment.

【0032】上記のゲート電極10の材料としては材料
自身が導電性を有するもの以外にも上記のごとく変形す
る材料の表面に金属膜を形成する、あるいは上記材料中
に導電性材料を分散することでも可能である。
As the material of the gate electrode 10, other than the material having conductivity itself, a metal film is formed on the surface of the material which is deformed as described above, or a conductive material is dispersed in the material. But it is possible.

【0033】外部からの信号によりその形状に変化を生
じる材料の具体例としては、外部信号が電気信号である
場合は圧電材料(例えば、PZTやPVDFなど)が使
用される。この場合は、材料に電気信号を印加するため
にはその材料上に電極を形成する必要がある(不図
示)。その構造の一例として、圧電材料の両面に電圧印
加用の電極を形成した「ユニモルフ」と言われる積層構
造、すなわち、ある圧電材料を2つの金属層で両側から
挟んだ構造を採用したものがある。さらに、変形量を大
きくするための構造の一例としては、前述の「ユニモル
フ」を2枚を層ねたものと類似する「バイモルフ」と呼
ばれる積層構造、すなわち、上から金属層、圧電材料、
金属層、圧電材料、金属層という5層構造を採用したも
のがある。このような構造は、制作プロセスが若干複雑
になる分コストアップが僅かに生ずるが、変形量をさら
に大きくとることができる構造である。
As a specific example of a material which changes its shape in response to an external signal, a piezoelectric material (for example, PZT or PVDF) is used when the external signal is an electric signal. In this case, in order to apply an electric signal to the material, it is necessary to form an electrode on the material (not shown). As an example of the structure, there is a laminated structure called “unimorph” in which electrodes for voltage application are formed on both sides of a piezoelectric material, that is, a structure in which a certain piezoelectric material is sandwiched between two metal layers from both sides is adopted. . Furthermore, as an example of a structure for increasing the amount of deformation, a laminated structure called "bimorph" similar to the above-mentioned "unimorph" having two layers, that is, a metal layer, a piezoelectric material,
There is one that adopts a five-layer structure of a metal layer, a piezoelectric material, and a metal layer. Although such a structure causes a slight increase in cost due to a slightly complicated production process, it is a structure capable of further increasing the amount of deformation.

【0034】(作用効果4)図5(a)に示したゲート
電極10の拡大断面において、上層の圧電材料の層と、
下層の圧電材料の層にそれぞれ極性の異なる電圧が印加
されると、図5(b)に示すように湾曲するので、スリ
ット11が拡張して検知対象のガス分子が入りやすくな
り、その結果としてセンサ感度が向上する。
(Function and Effect 4) In the enlarged cross section of the gate electrode 10 shown in FIG. 5A, the upper piezoelectric material layer,
When voltages having different polarities are applied to the lower piezoelectric material layers, the layers bend as shown in FIG. 5B, so that the slits 11 expand and gas molecules to be detected easily enter. As a result, The sensor sensitivity is improved.

【0035】次に、外部信号が「光」の場合は、無機の
焦電材料や光によって構造変化を生じる分子から形成さ
れた高分子材料が使用される。また、外部信号が「熱」
の場合は、熱膨張係数の大きな材料、あるいは形状記憶
合金またはバイメタルなどが使用される。
Next, when the external signal is "light", an inorganic pyroelectric material or a polymer material formed of molecules that undergo structural change by light is used. Also, the external signal is "heat"
In this case, a material having a large coefficient of thermal expansion, a shape memory alloy, a bimetal, or the like is used.

【0036】図6(a),(b)に示すように、形状記
憶合金を用いる場合には、通常はスリットまたは孔を閉
じておき、ある温度以上ではスリットまたは孔を開くよ
うに設定してガスの検知または濃度等の測定を行うこと
が可能である。
As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), when a shape memory alloy is used, the slits or holes are usually closed, and the slits or holes are set to open at a certain temperature or higher. It is possible to detect the gas or measure the concentration.

【0037】また、上述に類似した構造で、形状記憶合
金の代わりにバイメタルを用いれば、温度の変動によっ
てスリットまたは孔11の大きさが連続的に変化するの
で、その温度によってセンサの特性が変化するのを補正
することが可能である。
If a bimetal having a structure similar to that described above is used instead of the shape memory alloy, the size of the slit or the hole 11 continuously changes due to the temperature change, so that the characteristics of the sensor change depending on the temperature. It is possible to correct this.

【0038】なお、温度補正の係数は採用するバイメタ
ルの材質、あるいはスリットまたは孔の大きさ、または
スリットの幅をセンサとして最適化することで調整する
ことができる。
The temperature correction coefficient can be adjusted by optimizing the material of the bimetal used, the size of the slit or hole, or the width of the slit as a sensor.

【0039】本実施形態はゲート絶縁膜13上に空隙1
2を配設した例であったが、その他にも前説の(実施形
態例2)の図2に示したように空隙を設けない構造であ
っても実施可能である。
In this embodiment, the void 1 is formed on the gate insulating film 13.
2 is an example in which it is provided, but it is also possible to implement a structure having no gap as shown in FIG.

【0040】(実施形態例5)前説の(実施形態例4)
に示したスリットまたは孔11を、測定対象とするガス
分子を選択的に透過させる手段として用いることも実施
可能である。すなわち、空隙を狭めることで水素など分
子径の小さいガス分子を選択的に透過させ、測定対象以
外の分子に対する選択性を向上させることが可能であ
る。
(Embodiment 5) The above-mentioned (Embodiment 4)
It is also possible to use the slits or holes 11 shown in 1 as means for selectively permeating gas molecules to be measured. That is, it is possible to selectively permeate gas molecules having a small molecular diameter such as hydrogen by narrowing the voids, and improve the selectivity for molecules other than the measurement target.

【0041】さらに、外部信号によりスリットの幅をr
1からr2(r1<r2)へと変化させ、その前後のセ
ンサ出力の差分をとることにより、分子の径rの大きさ
の範囲がr1<r<r2であるような分子を選択的に検
出することも可能である。圧電材料の変形は電圧の印加
によって結晶構造が歪むことに起因するため、その変形
量は極めて小さくナノメーターレベルで制御することが
可能である。よって、スリットの幅を変化させるのに圧
電材料を用いると、上述のような微小な分子径の違いに
より所望する分子だけを選択することが可能である。
Further, the slit width is set to r by an external signal.
By changing from 1 to r2 (r1 <r2) and taking the difference between the sensor outputs before and after that, the molecules with the size range of the diameter r of the molecule are selectively detected such that r1 <r <r2. It is also possible to do so. Since the deformation of the piezoelectric material is caused by the distortion of the crystal structure due to the application of voltage, the deformation amount is extremely small and can be controlled at the nanometer level. Therefore, if a piezoelectric material is used to change the width of the slit, it is possible to select only the desired molecule due to the minute difference in molecular diameter as described above.

【0042】(作用効果5)スリット( 孔) の径がr1
の場合は、r1<rなる分子径の分子はスリットを通過
できないが、このときのセンサ出力をS1と仮定する。
次に、外部信号によりスリット( 孔) の径をr2(但
し、r1<r2)に変化させることによると、r<r2
なる分子径の分子は透過できるようになる。このときの
センサ出力をS2と仮定すると、各々のセンサ出力の差
分であるS2−S1は、分子径rが、r1<r<r2と
いう範囲の分子の濃度に比例する。
(Function and effect 5) The diameter of the slit (hole) is r1.
In the case of, a molecule having a molecular diameter r1 <r cannot pass through the slit, but the sensor output at this time is assumed to be S1.
Next, by changing the diameter of the slit (hole) to r2 (where r1 <r2) by an external signal, r <r2
Molecules having a molecular diameter of Assuming that the sensor output at this time is S2, the difference between the respective sensor outputs, S2-S1, is such that the molecular diameter r is proportional to the concentration of molecules in the range of r1 <r <r2.

【0043】よって、直径の小さい水素ガスと、比較的
大きな窒素ガスを区別して検知する場合にも、それらの
実際の直径を考慮して、このスリットの径を変化させる
ことにより、検知対象のガス分子の大小に基づき選択的
に所望する種類のガスのみを検知、または当該センサか
ら排除することができる。
Therefore, even when detecting a hydrogen gas having a small diameter and a nitrogen gas having a relatively large diameter, the gas to be detected is changed by changing the diameter of the slit in consideration of their actual diameters. Only the desired type of gas can be selectively detected or excluded from the sensor based on the size of the molecule.

【0044】(実施形態例6)図7(a)に示すよう
に、各コンパートメント毎にガス感応膜30〜32の材
料が異なる構造に形成する。詳しくは、第1のコンパー
トメントには第1のガス感応膜30をその空隙12の底
部に敷置し、それと隣接する第2のコンパートメントに
は第2のガス感応膜31をその空隙12の底部に敷置
し、同様にもう1つの隣接する第3コンパートメントに
は第3のガス感応膜32を同様に空隙12の底部に敷置
する。
(Embodiment 6) As shown in FIG. 7A, the materials of the gas sensitive films 30 to 32 are formed in different structures in each compartment. Specifically, the first gas sensitive membrane 30 is laid in the bottom of the void 12 in the first compartment, and the second gas sensitive membrane 31 is placed in the bottom of the void 12 in the second compartment adjacent to the first gas sensitive membrane 30. A third gas sensitive membrane 32 is likewise laid at the bottom of the void 12 in the other adjacent third compartment.

【0045】このような構造のセンサでは、検知したい
ガスに感応するガス感応膜が配されたコンパートメント
のみを選択的に使用すればよく、図7(b),(c)に
示すように所望するコンパートメントだけのスリット1
1のみを開口しておけばよい。
In the sensor having such a structure, only the compartment in which the gas sensitive film sensitive to the gas to be detected is arranged may be selectively used, which is desired as shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c). Slit 1 for compartment only
Only one needs to be opened.

【0046】(作用効果6)つまりこのような構造によ
れば、ガス感応膜30〜32の材料が異なるセンサ毎に
測定用の回路を構成する必要がなくなり、共通の測定回
路と外部信号を伝達する機構とでセンサを構成できる。
(Function and Effect 6) In other words, according to such a structure, it is not necessary to form a measuring circuit for each sensor having different materials for the gas sensitive films 30 to 32, and a common measuring circuit and an external signal are transmitted. The sensor can be configured with the mechanism that operates.

【0047】さらに、外部信号として光や熱等を利用す
る場合は、センサと直接コンタクトをとる必要がないの
で、外部信号として電気信号を利用する場合に比べてセ
ンサの構成をより簡素化することができる。
Furthermore, when light, heat, etc. is used as the external signal, it is not necessary to make direct contact with the sensor, so the structure of the sensor can be made simpler than when an electrical signal is used as the external signal. You can

【0048】なお、本実施形態例は、ゲート絶縁膜上に
空隙12を配設した例だが、その他にも前説の(実施形
態例2)の図2に示したような空隙12を設けない構造
も可能であることは言うまでもない。
Although the present embodiment is an example in which the void 12 is provided on the gate insulating film, in addition to this, the structure in which the void 12 is not provided as shown in FIG. It goes without saying that it is also possible.

【0049】また、図7(b),(c)に示したコンパ
ートメント単位に所望のガス導入用スリットまたは孔1
1を開閉する方法としては、前述の他にも各コンパート
メント単位に選択的に所定の極性の電圧を印加する電極
(不図示)を設け、電気的なON/OFF制御によって
所望のスリットの口径を変化させてもよい。
Further, a desired gas introduction slit or hole 1 is provided in each compartment shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c).
As a method of opening and closing 1, in addition to the above, an electrode (not shown) that selectively applies a voltage of a predetermined polarity is provided in each compartment unit, and the desired slit diameter is controlled by electrical ON / OFF control. You may change it.

【0050】(実施形態例7)前説の(実施形態例4)
では、ガス導入用のスリットまたは孔の大きさを材料自
身の変形等で変化させているが、一定の大きさをもつス
リットまたは孔を複数組み合わせて本発明のMOSFE
T型センサを実施してもよい。
(Embodiment 7) The above-mentioned (Embodiment 4)
In the above, the size of the slits or holes for introducing gas is changed by the deformation of the material itself. However, a plurality of slits or holes having a certain size are combined to form the MOSFE of the present invention.
A T-type sensor may be implemented.

【0051】(作用効果7)その結果、それら限定的条
件の大きさを適宜に組み合わせて検知ガスに対応してス
リットの配列位置を相対的に移動させることによって、
所望するガスを導入するためのスリットまたは孔の大き
さを変化させることも可能となり、前述同様の効果を発
揮できるMOSFET型センサを容易にかつ大量生産で
安価に提供することのメリットを生かすことも可能とな
る。
(Effect 7) As a result, by appropriately combining the magnitudes of these limiting conditions and moving the slit arrangement positions relatively in correspondence with the detection gas,
It is also possible to change the size of the slit or hole for introducing a desired gas, and it is possible to take advantage of the MOSFET type sensor that can exert the same effect as described above easily and in mass production at low cost. It will be possible.

【0052】なお、複数のスリットまたは孔を相対的に
移動する手段としては、例えば「マイクロマシン技術」
を利用したことを記載した文献、「機械設計」第35巻、
14号、P.35 1991 中の静電モーターを用いる手法も適用
が可能である。
As means for relatively moving the plurality of slits or holes, for example, "micromachine technology" is used.
, "Mechanical Design," Vol. 35,
The method using an electrostatic motor in No. 14, P. 35, 1991 can also be applied.

【0053】以上、本発明に関して複数の実施形態に基
づいて説明してきたが、本明細書中には次の発明の要旨
が含まれている。 (1) MOSFETを利用したガスセンサにおいて、
ゲート絶縁膜と、所定のガスが接触するための面(例え
ば、ゲート絶縁膜)または、それらの間に所定の)空隙
を有し、かつ前記面または前記空隙がガスを透過しない
仕切り( 壁) によって複数に区切られたコンパートメン
トを有す構造を成し、かつ前記面または前記空隙に前記
ガスを導入するためゲート電極にスリットまたは孔を有
するもので、複数に区切られた前記面または前記空隙の
うち1個以上または、それに付随する前記スリットまた
は前記孔の1個以上を、検知対象とするガスを透過しな
い部材で塞ぐことにより、目的とするガス濃度範囲に応
じてセンサ感度を調節可能にすることを特徴とする。
Although the present invention has been described above based on a plurality of embodiments, the scope of the present invention is included in the present specification. (1) In a gas sensor using MOSFET,
A partition (wall) that has a surface (for example, a gate insulating film) for contacting the gate insulating film with a predetermined gas or a predetermined space between them and the surface or the space does not allow gas to pass therethrough. A structure having a compartment divided into a plurality by, and having a slit or a hole in the gate electrode for introducing the gas into the surface or the void, of the surface or the void divided into a plurality of By closing one or more of them or one or more of the slits or holes associated therewith with a member that does not permeate the gas to be detected, the sensor sensitivity can be adjusted according to the target gas concentration range. It is characterized by

【0054】(2) MOSFETを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜と所定のガスが接触するため
の面または空隙を有し、かつ当該の面または前記空隙に
前記ガスを導入するためゲート電極に所定のスリットま
たは孔を有し、前記スリットまたは前記孔の「大きさ」
を外部からの信号または外界の状態に応じて変化させる
ことにより目的とする所望のガス濃度範囲に応じてセン
サ感度を調節可能なMOSFET型ガスセンサである。
(2) In a gas sensor using a MOSFET, the gate electrode has a surface or a space for contacting a predetermined gas with the gas, and a predetermined gate electrode for introducing the gas into the surface or the space. Has a slit or a hole, and the "size" of the slit or the hole
Is a MOSFET type gas sensor in which the sensor sensitivity can be adjusted in accordance with a desired desired gas concentration range by changing according to a signal from the outside or a state of the external environment.

【0055】(3) 前記スリットまたは前記空隙の大
きさの設定によって、測定対象とするガスに対する選択
性を向上させることを可能にすることを特徴とする
(2)に記載のMOSFET型ガスセンサである。
(3) The MOSFET gas sensor according to (2), characterized in that it is possible to improve the selectivity with respect to the gas to be measured by setting the size of the slit or the gap. .

【0056】(4) MOSFETを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜と所定のガスが接触するため
の面または空隙を有し、かつ当該の面または空隙に前記
ガスを導入するためゲート電極にスリットまたは孔を有
するもので、外界の状態に応じて前記スリットまたは孔
の「大きさ」を変化させることにより、外界の状態によ
り当該センサの特性が変化するのを補正可能なことを特
徴とするMOSFET型ガスセンサである。
(4) In a gas sensor using a MOSFET, the gate insulating film has a surface or a space for contacting a predetermined gas, and a slit or a gate electrode for introducing the gas into the surface or the space. MOSFET type characterized by having a hole, and by changing the "size" of the slit or hole according to the state of the outside world, it is possible to correct the change in the characteristics of the sensor depending on the state of the outside world. It is a gas sensor.

【0057】(5) MOSFETを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜とガスが接触するための面ま
たは空隙を有し、かつ当該の面または空隙が所定のガス
を透過しない「仕切り」によって複数に区切られた空間
(コンパートメント)構造を有し、かつ当該の面または
空隙に前記ガスを導入するためにゲート電極にスリット
または孔を有するものであり、前記コンパートメントの
面または空隙毎にゲート絶縁膜上のガス感応膜材料が異
なり、かつ個々の空隙に付随する前記ゲート電極上のス
リットまたは孔が外部からの信号または外界の状態によ
って開閉することを特徴とするMOSFET型ガスセン
サである。
(5) In a gas sensor using a MOSFET, the gate insulating film has a surface or a space for contacting the gas, and the surface or the space is divided into a plurality of "divisions" that do not allow a predetermined gas to pass therethrough. Has a space structure (compartment) formed therein and has a slit or a hole in the gate electrode for introducing the gas into the surface or void of interest, and has a slit or a hole on the gate insulating film for each surface or void of the compartment. It is a MOSFET type gas sensor characterized in that the gas sensitive film material is different, and the slits or holes on the gate electrode associated with individual voids are opened and closed according to a signal from the outside or the state of the outside world.

【0058】(6) MOSFETを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜とガスが接触するための面ま
たは空隙を有し、かつその面または空隙にガスを導入す
るためのゲート電極にスリットまたは孔を有するもの
で、前記スリットまたは孔を外界の信号によって駆動す
る装置により変化させることによって目的とするガス濃
度範囲に応じてセンサ感度を調節可能なことを特徴とす
るMOSFET型ガスセンサである。
(6) In a gas sensor using a MOSFET, it has a surface or void for contacting the gate insulating film with the gas, and a slit or hole in the gate electrode for introducing gas into the surface or void. The MOSFET type gas sensor is characterized in that the sensor sensitivity can be adjusted according to a target gas concentration range by changing the slit or the hole by a device driven by an external signal.

【0059】(7) 前述の実施形態例に示す、ゲート
絶縁膜上に空隙を設けた構造のほかにも、あえて空隙を
設けない構造のとすることを特徴とするMOSFET型
ガスセンサである。すなわち、スリットが所定の配列密
度で形成されているゲート電極のすぐ下に、ゲート絶縁
膜が重畳された「空隙なし」の積層構造である。
(7) A MOSFET gas sensor characterized in that, in addition to the structure shown in the above-mentioned embodiment in which a gap is provided on the gate insulating film, a structure in which no gap is provided is provided. That is, this is a "void-free" laminated structure in which a gate insulating film is superposed immediately below a gate electrode in which slits are formed with a predetermined array density.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のMOS
FETガスセンサに関する複数の実施形態および請求項
に表した上記要旨によれば、次のような各効果が得られ
る。 1. 本発明の要旨(1)によれば、あらかじめ大量生
産したMOSFETガスセンサに簡便な後処理を施すこ
とにより、用途に応じてセンサ感度を適宜調整して使用
することが可能になる。さらに、着脱可能な部材によっ
てスリットを塞いでおけば、異なった感度で使用したい
場合においても再利用が可能である。その結果、より安
価で使用範囲の広いMOSFETガスセンサを提供可能
である。
As described above, the MOS of the present invention
According to the plurality of embodiments of the FET gas sensor and the gist described in the claims, the following effects can be obtained. 1. According to the essence (1) of the present invention, it is possible to appropriately adjust the sensor sensitivity according to the application by using a simple post-treatment on a MOSFET gas sensor mass-produced in advance. Furthermore, if the slit is closed by a detachable member, it can be reused even when it is desired to use with different sensitivity. As a result, it is possible to provide a cheaper MOSFET gas sensor with a wider range of use.

【0061】2. 本発明の要旨(2)によれば、外界
の信号によりガスセンサの感度が調整可能である故に、
必要に応じて連続的にセンサの感度が調整可能である。
よって測定するガス濃度に応じて最適な感度を得られる
ように調整することも可能である。また、測定が不要な
場合はガスとセンサ感応膜の接触を遮断することでセン
サ感応膜の寿命を延ばす効果も得られる。また外部から
の信号として光や熱等を用いれば制御用の電気回路が不
要となるという効果がある。
2. According to the gist (2) of the present invention, since the sensitivity of the gas sensor can be adjusted by a signal from the outside world,
The sensitivity of the sensor can be continuously adjusted as needed.
Therefore, it is also possible to adjust so as to obtain optimum sensitivity according to the gas concentration to be measured. Further, when the measurement is unnecessary, the contact between the gas and the sensor sensitive film is cut off, so that the life of the sensor sensitive film can be extended. Further, if light, heat or the like is used as a signal from the outside, there is an effect that an electric circuit for control becomes unnecessary.

【0062】3. 本発明の要旨(3)によれば、外部
からの信号または外界の状態により測定対象とするガス
分子の大きさに応じて、ガス透過用のスリットの幅また
は孔の大きさを変化させることにより、測定対象のガス
分子に対する選択性を高められるという効果がある。
3. According to the essence (3) of the present invention, by changing the width of the gas permeation slit or the size of the hole according to the size of the gas molecule to be measured by the signal from the outside or the state of the external environment. There is an effect that the selectivity with respect to the gas molecule to be measured can be enhanced.

【0063】4. 本発明の要旨(4)によれば、外界
の状態によりガスセンサ自体の特性が変化する場合で
も、それを補正する電気的回路などが不要になるという
効果がある。
4. According to the gist (4) of the present invention, even if the characteristics of the gas sensor itself change due to the state of the outside world, there is an effect that an electric circuit or the like for correcting the characteristic becomes unnecessary.

【0064】5. 本発明の要旨(5)によれば、複数
のガスに応答する感応膜を1つのセンサに作り込みそれ
らを外部からの信号または外界の状態によりON−OF
Fすることで複数のセンサを個々の回路で駆動する場合
に比べて余分な回路等が不要になるという効果がある。
5. According to the essence (5) of the present invention, a sensitive film that responds to a plurality of gases is formed in one sensor, and they are turned on and off depending on a signal from the outside or a state of the outside world.
The effect of F is that there is no need for extra circuits and the like as compared with the case where a plurality of sensors are driven by individual circuits.

【0065】6. 本発明の要旨(6)によれば、スリ
ットの幅や孔の大きさを静電モーター等の手段を用いて
変化させることにより、センサ感度をより大きく変化さ
せ得るという効果がある。
6. According to the essence (6) of the present invention, there is an effect that the sensor sensitivity can be changed more greatly by changing the width of the slit and the size of the hole using a means such as an electrostatic motor.

【0066】7. 本発明の要旨(7)によれば、ゲー
ト電極とゲート絶縁膜との間にあえて空隙を形成しなく
とも半導体センサとして同様の効果を発揮するMOSF
ET型センサを容易に製造でき、且つより安価に提供で
きる効果がある。
7. According to the gist (7) of the present invention, a MOSF that exhibits the same effect as a semiconductor sensor without forming a gap between the gate electrode and the gate insulating film.
There is an effect that the ET sensor can be easily manufactured and provided at a lower cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態例1としての構成を示し、
(a)は、密度変化のあるコンパートメントの配列構造
を示す平面図、(b)は、(a)中の線分A−Aにおけ
る縦断面図、(c)は、(a)中の線分B−Bにおける
縦断面図。
FIG. 1 shows a configuration as a first embodiment of the present invention,
(A) is a plan view showing the arrangement structure of the compartments having a change in density, (b) is a longitudinal sectional view taken along line AA in (a), and (c) is a line segment in (a). The longitudinal cross-sectional view in BB.

【図2】本発明の実施形態例2としての構成を示し、空
隙の無い構造の断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure as a second embodiment of the present invention and having a structure without voids.

【図3】本発明の実施形態例3としての構成を示し、
(a)は、容積変化のあるコンパートメントの配列構造
を示す平面図、(b)は、(a)中の線分A−Aにおけ
る横断面図。
FIG. 3 shows a configuration as a third embodiment of the present invention,
(A) is a plan view showing an array structure of compartments having a volume change, (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a).

【図4】本発明の実施形態例4としての構成を示し、
(a)は、外部信号により形状変化する材料の変形前の
断面図、(b)は、その変形後の断面図。
FIG. 4 shows a configuration as a fourth embodiment of the present invention,
9A is a cross-sectional view of a material whose shape is changed by an external signal before the deformation, and FIG. 9B is a cross-sectional view after the deformation.

【図5】本発明の実施形態例4としての構成を示し、
(a)は、バイモルフ構造の変形前の断面図、(b)
は、その変形後の断面図。
FIG. 5 shows a configuration as a fourth embodiment of the present invention,
(A) is a cross-sectional view of the bimorph structure before deformation, (b)
Is a cross-sectional view after the deformation.

【図6】本発明の実施形態例4としての構成を示し、
(a)は、バイメタルまたは形状記憶合金の変形前の断
面図、(b)は、その変形後の断面図。
FIG. 6 shows a configuration as a fourth embodiment of the present invention,
(A) is a cross-sectional view of the bimetal or shape memory alloy before deformation, and (b) is a cross-sectional view after the deformation.

【図7】本発明の実施形態例6としての構成を示し、
(a)は、コンパートメント毎に材料が異なる構造の変
形前の断面図、(b)は、その材料の変形後の断面図、
(c)は、さらにその変形後の断面図。
FIG. 7 shows a configuration as a sixth embodiment of the present invention,
(A) is a cross-sectional view of a structure in which a material is different for each compartment before deformation, (b) is a cross-sectional view of the material after deformation,
FIG. 6C is a sectional view after the deformation.

【図8】従来のMOSFET型ガスセンサの構造を示す
断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a conventional MOSFET type gas sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ゲート電極、 11…スリットまたは孔、 12…空隙、 13…ゲート絶縁膜、 21〜23…コンパートメント、 30〜32…ガス感応膜。 10 ... Gate electrode, 11 ... Slit or hole, 12 ... Void, 13 ... Gate insulating film, 21-23 ... Compartment, 30-32 ... Gas sensitive film.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
隙を形成し、 前記空隙は、前記ガスを透過しない隔壁によって複数の
コンパートメントに区切られた構造を成し、 複数の前記コンパートメントの少なくとも1つ、または
当該コンパートメントに付随する前記スリットまたは前
記孔の少なくとも1つを、前記ガスを透過しない部材に
より閉塞可能に構成して、目的とする所望のガス濃度範
囲に応じてセンサ感度を選択的に調節可能に構成するこ
とを特徴とするMOSFET型ガスセンサ。
1. A gate electrode having a slit or a hole through which a predetermined gas can pass, and a gate insulating film with which the gas passing through the slit or the hole comes into indirect or direct contact. A predetermined gap is formed between the gate electrode and the gate insulating film, and the gap has a structure divided into a plurality of compartments by a partition wall that does not permeate the gas, and at least one of the plurality of compartments is formed. One or at least one of the slit or the hole associated with the compartment is configured to be occludable by a member that does not permeate the gas, and the sensor sensitivity is selectively selected according to a desired desired gas concentration range. A MOSFET type gas sensor characterized by being configured to be adjustable.
【請求項2】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
隙が形成された構造を成し、 前記スリットまたは孔の「大きさ」を、外部からの所定
の信号または外界の状態に応じて変化させることによ
り、目的とする所定のガス濃度範囲に応じてセンサ感度
を調節可能に構成することを特徴とするMOSFET型
ガスセンサ。
2. A gate electrode formed by forming a slit or a hole through which a predetermined gas can pass, and a gate insulating film with which the gas passing through the slit or the hole comes into indirect or direct contact. A structure in which a predetermined gap is formed between the gate electrode and the gate insulating film is formed, and the “size” of the slit or hole is changed according to a predetermined signal from the outside or the state of the external environment. By doing so, the MOSFET type gas sensor is configured so that the sensor sensitivity can be adjusted according to the desired predetermined gas concentration range.
【請求項3】 前記スリットまたは前記空隙の大きさの
設定によって、測定対象とするガスに対する選択性を向
上させることを可能にすることを特徴とする、請求項2
に記載のMOSFET型ガスセンサ。
3. The setting of the size of the slit or the gap makes it possible to improve the selectivity with respect to the gas to be measured.
MOSFET type gas sensor described in 1.
【請求項4】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
隙を形成し、 外界の状態に応じて前記スリットまたは孔の大きさを変
化させることにより、外界の状態により当該センサの特
性の変化を補正可能にすることを特徴とするMOSFE
T型ガスセンサ。
4. A gate electrode formed with a slit or a hole through which a predetermined gas can pass, and a gate insulating film with which the gas passing through the slit or the hole comes into indirect or direct contact. A predetermined gap is formed between the gate electrode and the gate insulating film, and the size of the slit or the hole is changed according to the state of the outside world to change the characteristics of the sensor depending on the outside state. MOSFE characterized by enabling correction
T-type gas sensor.
【請求項5】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
隙を形成し、 前記空隙は、前記ガスを透過しない隔壁によって複数の
コンパートメントに区切られた構造を成し、 それぞれの前記コンパートメントの内面または空隙内に
は、感応するガスの種類が異なるガス感応膜材がそれぞ
れ配されて成り、 それぞれの前記空隙に付随する前記ゲート電極上のスリ
ットまたは孔が外部からの信号または外界の状態に基づ
いて開閉可能に構成されていることを特徴とするMOS
FET型ガスセンサ。
5. A gate electrode having a slit or a hole through which a predetermined gas can pass, and a gate insulating film with which the gas passing through the slit or the hole comes into indirect or direct contact. A predetermined gap is formed between the gate electrode and the gate insulating film, and the gap forms a structure divided into a plurality of compartments by a partition wall that does not permeate the gas, and an inner surface of each compartment or Gas sensitive film materials having different kinds of sensitive gases are arranged in the voids, and the slits or holes on the gate electrode, which are associated with the respective voids, are formed on the basis of a signal from the outside or a state of the outside world. MOS characterized by being openable and closable
FET type gas sensor.
【請求項6】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
隙を形成し、 前記スリットまたは孔を外界の所定の信号によって駆動
する装置により変化させることにより、目的とする所定
のガス濃度範囲に応じてセンサ感度を調節可能に構成さ
れることを特徴とするMOSFET型ガスセンサ。
6. A gate electrode formed with a slit or a hole through which a predetermined gas can pass, and a gate insulating film with which the gas passing through the slit or the hole comes into indirect or direct contact. A predetermined gap is formed between the gate electrode and the gate insulating film, and the slit or the hole is changed by a device that is driven by a predetermined signal from the outside, so that a desired gas concentration range can be obtained. A MOSFET type gas sensor characterized in that the sensor sensitivity is adjustable by means of a gas sensor.
【請求項7】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 外界の状態に応じて前記スリットまたは孔の大きさを変
化させることにより、外界の状態により当該センサの特
性の変化を補正可能にすることを特徴とするMOSFE
T型ガスセンサ。
7. A gate electrode formed with a slit or a hole through which a predetermined gas can pass, and a gate insulating film with which the gas passing through the slit or the hole comes into indirect or direct contact. By changing the size of the slit or the hole according to the state of the external environment, it is possible to correct the change in the characteristic of the sensor depending on the state of the external environment.
T-type gas sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103500798A (en) * 2013-09-04 2014-01-08 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Gas sensor based on field effect transistor structure and preparation method thereof
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