JPS62124453A - ダイオ−ド型ガスセンサ - Google Patents
ダイオ−ド型ガスセンサInfo
- Publication number
- JPS62124453A JPS62124453A JP26374785A JP26374785A JPS62124453A JP S62124453 A JPS62124453 A JP S62124453A JP 26374785 A JP26374785 A JP 26374785A JP 26374785 A JP26374785 A JP 26374785A JP S62124453 A JPS62124453 A JP S62124453A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- oxide semiconductor
- holes
- metal
- gas sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は小型にして消費電力が小さく、かつ高感度なガ
スセンサに関するものである。
スセンサに関するものである。
（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）従来の
ガスセンサは、第１表に示す工９に酸化物半導体が中心
で、その測定方式は大別して電気抵抗式と非電気抵抗式
の二独類がある。現在商品化−３ｔ”ｔているものはほ
とんどが電気抵抗式で、これらは５ｎ０２． ＺｎＯな
どの酸化物材料で素子を作り、その電気抵抗値からガス
濃度を知る方式で、半導体素子とガスとの相互作用が半
導体表面にとどまるか、内部まで及ぶかにエリ、表面制
御型かバルク制御型に分けることができる。これらの酸
化物半導体で作製した素子の大きな欠点は４００℃前後
の高温でのみ動作することで消費電力が大きく、他の機
能を持つセンナあるいは制御用の集積回路などとの集積
化を阻む原因となっている。
ガスセンサは、第１表に示す工９に酸化物半導体が中心
で、その測定方式は大別して電気抵抗式と非電気抵抗式
の二独類がある。現在商品化−３ｔ”ｔているものはほ
とんどが電気抵抗式で、これらは５ｎ０２． ＺｎＯな
どの酸化物材料で素子を作り、その電気抵抗値からガス
濃度を知る方式で、半導体素子とガスとの相互作用が半
導体表面にとどまるか、内部まで及ぶかにエリ、表面制
御型かバルク制御型に分けることができる。これらの酸
化物半導体で作製した素子の大きな欠点は４００℃前後
の高温でのみ動作することで消費電力が大きく、他の機
能を持つセンナあるいは制御用の集積回路などとの集積
化を阻む原因となっている。
また非電気抵抗式はガスの吸着や反応などによる半導体
の仕事関数全直接的あるいは間接的にガス検出に利用す
る方式で、具体的には金属／半導体接合ダイオードセン
サと金属ゲート＠を用いたＭＯ８ＦＥＴセンナがある。
の仕事関数全直接的あるいは間接的にガス検出に利用す
る方式で、具体的には金属／半導体接合ダイオードセン
サと金属ゲート＠を用いたＭＯ８ＦＥＴセンナがある。
金属ゲートを用いたＭＯ８ＦＥＴセンサはＳｉ ＦＥ
Ｔの耐熱性の問題から動作温度が約１５０℃までとおさ
えられている九めＨ２，Ｃｏなどの反応性の高いガスに
限られており、また応答特性にも問題が残されている。
Ｔの耐熱性の問題から動作温度が約１５０℃までとおさ
えられている九めＨ２，Ｃｏなどの反応性の高いガスに
限られており、また応答特性にも問題が残されている。
金属／半導体接合ダイオードセンサはＰｄ／ＣｄＳをは
じめとしてｐａ／ ＴｉＯ２，Ｐｔ／ Ｔｉｌｔなど全
周いた素子が提案されているがＰｄ、Ｔｔを通過できる
ガスはＨ２だけで、主としてＨ２ガスセンサとして研究
されている。他の可燃性ガスについては２００＾のＰｄ
蒸看膜に存在するすき間を通して反応させることにより
わずかな感度を得ているが、このようなすき間全再現性
良く制何することはむずかしく、実用にならない。（文
献１） （問題点全解決する友めの手段） 本発明はダイオード型ガスセンサがＨｔガスのような活
性なガスしか安定に検知できなかつ定点全解決し、各種
可燃性ガスを安定に検知できる新しい構造のダイオード
型ガスセンサを提供することを目的とする。
じめとしてｐａ／ ＴｉＯ２，Ｐｔ／ Ｔｉｌｔなど全
周いた素子が提案されているがＰｄ、Ｔｔを通過できる
ガスはＨ２だけで、主としてＨ２ガスセンサとして研究
されている。他の可燃性ガスについては２００＾のＰｄ
蒸看膜に存在するすき間を通して反応させることにより
わずかな感度を得ているが、このようなすき間全再現性
良く制何することはむずかしく、実用にならない。（文
献１） （問題点全解決する友めの手段） 本発明はダイオード型ガスセンサがＨｔガスのような活
性なガスしか安定に検知できなかつ定点全解決し、各種
可燃性ガスを安定に検知できる新しい構造のダイオード
型ガスセンサを提供することを目的とする。
本発明はダイオード型ガスセンサにおいて金属と酸化物
半導体の接合界面にガスが接触するように金属と酸化物
を貫通する穴をエツチングにエリ設けることを最も主要
な特徴とする。従来の技術とはメエタン、エタン、イン
ブタン等の各種可燃ガス全安定に感知できる点が異なる
。
半導体の接合界面にガスが接触するように金属と酸化物
を貫通する穴をエツチングにエリ設けることを最も主要
な特徴とする。従来の技術とはメエタン、エタン、イン
ブタン等の各種可燃ガス全安定に感知できる点が異なる
。
次に実施例について説明する。
〔実施例１〕
第１図は本発明の第一の実施例全説明する図であって、
げンは平面図、（ロ）は断面図を示す。図において１は
上部金属（Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｉ等）、２は酸化物半導体（
５ｎＯｔ＋ ＺｎＯ＋ ＴｔＯ等）、３はガス導入穴で
、上部金属と酸化物半導体との接合部を通って深く設け
られている。４はオーミック接続し几リード線、５はオ
ーミック接続した下部電極、６は絶縁基板、７はヒータ
である。
げンは平面図、（ロ）は断面図を示す。図において１は
上部金属（Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｉ等）、２は酸化物半導体（
５ｎＯｔ＋ ＺｎＯ＋ ＴｔＯ等）、３はガス導入穴で
、上部金属と酸化物半導体との接合部を通って深く設け
られている。４はオーミック接続し几リード線、５はオ
ーミック接続した下部電極、６は絶縁基板、７はヒータ
である。
なおガス導入穴は等方性化学エツチングにより形成する
。
。
これを動作するにはリード線４をダイオードの順方向に
正のバイアス全与える。可燃性ガスがガス導入穴３ｔ−
通して上部金！ｆ４１と酸化物半導体２の接合部に達す
ると、上部金属の仕事関数が変化することにより、ダイ
オードに流れる電流が増加する。この電流の増加全測定
することによｐ、可燃性ガスの存在全感知することがで
きる。
正のバイアス全与える。可燃性ガスがガス導入穴３ｔ−
通して上部金！ｆ４１と酸化物半導体２の接合部に達す
ると、上部金属の仕事関数が変化することにより、ダイ
オードに流れる電流が増加する。この電流の増加全測定
することによｐ、可燃性ガスの存在全感知することがで
きる。
上部電極１として厚さ２０００大のＰｄ薄膜、酸化物半
導体２として厚さ２μｍのＺｎＯＮ膜をそれぞれ電子ビ
ーム魚屑及びスパッタリング法を用いて１．０ ｍ Ｘ
Ｏ，５順の寸法で第１図に示す形状に形成する。絶縁
基板６としてガラス材料を用いた。次にレジストを塗布
し、直径１０μｍφ２ｏμｍピッチのガス導入穴のパタ
ーンヲ露光、現象した後、化学エツチングにより、深さ
３０００ Ａのガス導入穴をあける。最後にヒータ及び
リード線を付けて素子とする。
導体２として厚さ２μｍのＺｎＯＮ膜をそれぞれ電子ビ
ーム魚屑及びスパッタリング法を用いて１．０ ｍ Ｘ
Ｏ，５順の寸法で第１図に示す形状に形成する。絶縁
基板６としてガラス材料を用いた。次にレジストを塗布
し、直径１０μｍφ２ｏμｍピッチのガス導入穴のパタ
ーンヲ露光、現象した後、化学エツチングにより、深さ
３０００ Ａのガス導入穴をあける。最後にヒータ及び
リード線を付けて素子とする。
上記の方法により作製し几素子の可燃性ガスに対する感
知特性をガス導入穴を設けない素子と比較して第２図に
示す。なお素子温度は１００℃に設定した。ここに工。
知特性をガス導入穴を設けない素子と比較して第２図に
示す。なお素子温度は１００℃に設定した。ここに工。
はダイオードの初期電流、■はガス導入後の電流を示す
。Ｈ，ガス、ｃ。
。Ｈ，ガス、ｃ。
ガスはガス導入穴がなくともわずかに感知するが炭化水
素系ガスはガス導入穴が無ければほとんど感知すること
ができない。リソグラフィー技術で正確にガス導入穴を
設けであるので、可燃性ガスに触れるＰｄとＺｎＯの接
合部分の面積は再現性良く作れるため素子間のばらつき
が少い。
素系ガスはガス導入穴が無ければほとんど感知すること
ができない。リソグラフィー技術で正確にガス導入穴を
設けであるので、可燃性ガスに触れるＰｄとＺｎＯの接
合部分の面積は再現性良く作れるため素子間のばらつき
が少い。
以上の結果から明らかなように、従来の技術に比べて可
燃性ガスに感度が高く、安定でかつばらつきの少ないダ
イオード型ガスセンサを得ることができ友。
燃性ガスに感度が高く、安定でかつばらつきの少ないダ
イオード型ガスセンサを得ることができ友。
〔実施例２〕
第３図は本発明の第二の実施例を説明する図であって、
（イ）は平面図、仲）は断面図を示す。ガス導入穴は反
応性イオンエツチングにより形成されたものである。図
において、８は電極、９は３０００ Ａの厚さの５ｉＯ
ｚ膜である。その他の符号は第１図と同一のものを示す
。絶縁基板６はＳｉを用いてあり、表面に５ｉｎ２膜９
を形成して絶縁性を付与している。上部金属１として厚
さ１０００入のＴｉ１酸化物半導体２として厚さ３００
０＾のＴｉＯ２を用いｔｏこれらの＠はＴｉ金稿をター
ゲットとしてＴｉｅ、［１はＡｒに２０％０２を添加し
たガス雰囲気でスパッタリング法により作製し、Ｔｉ膜
は０２ガス金単に止めるだけで’ｒｉｏ２＠の上に連続
してＡｒガス雰囲気でスパッタリング法により作製し友
。寸法は１．Ｏｔａｓ Ｘ Ｏ，５ＩＩＩＩ＋である。
（イ）は平面図、仲）は断面図を示す。ガス導入穴は反
応性イオンエツチングにより形成されたものである。図
において、８は電極、９は３０００ Ａの厚さの５ｉＯ
ｚ膜である。その他の符号は第１図と同一のものを示す
。絶縁基板６はＳｉを用いてあり、表面に５ｉｎ２膜９
を形成して絶縁性を付与している。上部金属１として厚
さ１０００入のＴｉ１酸化物半導体２として厚さ３００
０＾のＴｉＯ２を用いｔｏこれらの＠はＴｉ金稿をター
ゲットとしてＴｉｅ、［１はＡｒに２０％０２を添加し
たガス雰囲気でスパッタリング法により作製し、Ｔｉ膜
は０２ガス金単に止めるだけで’ｒｉｏ２＠の上に連続
してＡｒガス雰囲気でスパッタリング法により作製し友
。寸法は１．Ｏｔａｓ Ｘ Ｏ，５ＩＩＩＩ＋である。
次にレジストヲ塗布し、５μ角で１０ ｐｍピッチのガ
ス導入穴のパターンを露光、現象し友後、スパッタエツ
チングにより深さ２００ｏ′Ａのガス導入穴をあける。
ス導入穴のパターンを露光、現象し友後、スパッタエツ
チングにより深さ２００ｏ′Ａのガス導入穴をあける。
この結果として従来Ｈ２ガスしか感度のなかつｔダイオ
ード型ガスセンサ（文献２）にメタン、エタン、イソプ
ロピレン等の可燃性ガスを感知できる改善があった。
ード型ガスセンサ（文献２）にメタン、エタン、イソプ
ロピレン等の可燃性ガスを感知できる改善があった。
〔実施例３〕
第４図は本発明の第三の実施例を説明する図で５って、
げＪは平面図、（ロ）は断面図を示す。図において、１
０は絶縁基板６として表面に１０μｍの５ｉｆｔ：付け
た方位（１００）のＳｉウェハをエチレンシアミン、ピ
ロカラコールの混合液で異方性エツチングして作製した
ダイフラムの空間である。ダイオードはダイフラム空間
の上のＳｉｎ、上にヒータ１１と共に３個設ける。ガス
導入穴３の数を変えてガスに対する感度を調節しである
。
げＪは平面図、（ロ）は断面図を示す。図において、１
０は絶縁基板６として表面に１０μｍの５ｉｆｔ：付け
た方位（１００）のＳｉウェハをエチレンシアミン、ピ
ロカラコールの混合液で異方性エツチングして作製した
ダイフラムの空間である。ダイオードはダイフラム空間
の上のＳｉｎ、上にヒータ１１と共に３個設ける。ガス
導入穴３の数を変えてガスに対する感度を調節しである
。
ガス導入穴３がないものはＨ，ガス、ＣＯガスに感度を
示し、ガス導入穴３が１０μφ、 ２０μｍピッチでお
いている素子は炭素数の多いイソプロピレンまで良好な
感度を示す。（実施例１参照〕この友めガス導入穴の数
、大きさによって、可燃性ガスに触れる接合部の面積を
制御することにニジ、感知するガスの選択性が得られる
。
示し、ガス導入穴３が１０μφ、 ２０μｍピッチでお
いている素子は炭素数の多いイソプロピレンまで良好な
感度を示す。（実施例１参照〕この友めガス導入穴の数
、大きさによって、可燃性ガスに触れる接合部の面積を
制御することにニジ、感知するガスの選択性が得られる
。
以上の結果から明らかなようにダイオード型ガスセンサ
にガス導入穴を設けることにより。
にガス導入穴を設けることにより。
可燃性ガスの感知特性を向上させることができる０
上記の実施例においては、外気に面する側として金Ｍ電
極を用いたが、外気に面する側として、酸化物半導体側
を用いても同様の効果を有するものである。
極を用いたが、外気に面する側として、酸化物半導体側
を用いても同様の効果を有するものである。
（発明の効果）
以上説明したように不発明のダイオード型のガスセンサ
によれば、酸化物半導体、金属によってショットキー接
合全作り、いずれが一方の面からエツチングにより接合
部より深い位置までガス導入穴を設は九ことにより、Ｈ
２，Ｃｏのような活性なガス以外にもメタン、エタン、
プロパン、イソプロピレンのような可燃性ガスに対して
も良好な感知特性が得られる効果がある。
によれば、酸化物半導体、金属によってショットキー接
合全作り、いずれが一方の面からエツチングにより接合
部より深い位置までガス導入穴を設は九ことにより、Ｈ
２，Ｃｏのような活性なガス以外にもメタン、エタン、
プロパン、イソプロピレンのような可燃性ガスに対して
も良好な感知特性が得られる効果がある。
第１図は本発明の特徴を表わす第１の実施例を示すもの
で（イ）は上面図、（ロンは断面図である。 第２図は第１の実施例による効果を示すデータである。 第３因は第゛２の実施例を示すものでＵ）は上面図、（
ロ）は断面図、第４図は第３の実施例を示すものでピ）
は上面図、（０）は断面図を示す。 １・・・・上部電極 ２・・・・・・酸化物半導体 ３・・・・・・ガス尋人穴 ４・・・・・・リード線 ５・・・・・・下部電極 ６・・・・・・絶縁基板 ７・・・・・ヒータ ８・・・・・・電極 ９・・・・・・５ｉ０２膜 １０・・・・・・ダイヤフラム空間 文献（１ン・・・外材、松岡、山本１坪村；日本化学会
誌１９８０（１０）ｐ １５８５〜１５９０文献（２）
−＝ Ｌ、Ａ、Ｈａｒｒｉｓ ： Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ −ｃｈｅｍｉｃａｌ ５
ｏｃｉｅｔｙ １９８０１２７ ｐ ２６５７〜特許出
願人 日本電信電話株式会社 第１図 （イ） ４−・ ＋１−ト′傘判 ７− ご−タ 濱 ２ 図 ｎ゛人儂度 （ｐｐｍ ） 第３図
で（イ）は上面図、（ロンは断面図である。 第２図は第１の実施例による効果を示すデータである。 第３因は第゛２の実施例を示すものでＵ）は上面図、（
ロ）は断面図、第４図は第３の実施例を示すものでピ）
は上面図、（０）は断面図を示す。 １・・・・上部電極 ２・・・・・・酸化物半導体 ３・・・・・・ガス尋人穴 ４・・・・・・リード線 ５・・・・・・下部電極 ６・・・・・・絶縁基板 ７・・・・・ヒータ ８・・・・・・電極 ９・・・・・・５ｉ０２膜 １０・・・・・・ダイヤフラム空間 文献（１ン・・・外材、松岡、山本１坪村；日本化学会
誌１９８０（１０）ｐ １５８５〜１５９０文献（２）
−＝ Ｌ、Ａ、Ｈａｒｒｉｓ ： Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ −ｃｈｅｍｉｃａｌ ５
ｏｃｉｅｔｙ １９８０１２７ ｐ ２６５７〜特許出
願人 日本電信電話株式会社 第１図 （イ） ４−・ ＋１−ト′傘判 ７− ご−タ 濱 ２ 図 ｎ゛人儂度 （ｐｐｍ ） 第３図
Claims (1)
- 金属と酸化物半導体の接合からなるダイオード型ガスセ
ンサにおいて、金属側、あるいは酸化物半導体側のいず
れか一方の側より接合部を通つて深い位置まで設けた多
数のガス導入穴と、前記接合部を加熱するヒータとを具
備することを特徴とするダイオード型ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26374785A JPS62124453A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | ダイオ−ド型ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26374785A JPS62124453A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | ダイオ−ド型ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62124453A true JPS62124453A (ja) | 1987-06-05 |
Family
ID=17393724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26374785A Pending JPS62124453A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | ダイオ−ド型ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62124453A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017217A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
-
1985
- 1985-11-26 JP JP26374785A patent/JPS62124453A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017217A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3542614B2 (ja) | 温度センサおよび該温度センサの製造方法 | |
| Seals et al. | Rapid, reversible, sensitive porous silicon gas sensor | |
| US4706493A (en) | Semiconductor gas sensor having thermally isolated site | |
| US8001828B2 (en) | Miniaturized metal (metal alloy)/ PdOx/SiC hydrogen and hydrocarbon gas sensors | |
| JP3937191B2 (ja) | 半導体化学センサ素子および半導体化学センサ素子用熱電対の形成方法 | |
| EP1580547A1 (en) | Fluid sensor and methods | |
| JPS6323500B2 (ja) | ||
| US5786608A (en) | Semiconductor chemical sensor device with specific heater structure | |
| US20030037590A1 (en) | Method of self-testing a semiconductor chemical gas sensor including an embedded temperature sensor | |
| CN111443114A (zh) | 催化式气体传感元件、加工方法和催化式气体传感器 | |
| JPH04507461A (ja) | 自己保持型薄膜フィラメントセンサーとその形成方法及びガス検出器とガスクロマトグラフィーへの適用 | |
| US5685969A (en) | Sensor arrangement | |
| JPS62124453A (ja) | ダイオ−ド型ガスセンサ | |
| JP5681965B2 (ja) | 検出素子およびそれを用いた検出装置 | |
| JPS62124454A (ja) | ヘテロ接合型ガスセンサ | |
| KR102651194B1 (ko) | 공중 부유형 탄소 나노와이어를 이용한 3ω 방법 기반 가스센서 및 그 제조 방법 | |
| KR20030080833A (ko) | 탄소나노튜브 가스센서의 제조방법 | |
| JP2005249722A (ja) | 半導体式ガスセンサ | |
| CN213843094U (zh) | 催化式气体传感元件和催化式气体传感器 | |
| JPS6249251A (ja) | ガスセンサ | |
| CN211978743U (zh) | 催化式气体传感元件和催化式气体传感器 | |
| KR102505356B1 (ko) | 금속층이 형성된 공중부유형 탄소 나노와이어를 이용한 3ω방법 기반 가스센서 및 그 제조방법 | |
| KR20220170611A (ko) | 이종접합 공중부유 나노와이어 구조체 및 이의 제조 방법 | |
| JPS6040945A (ja) | 半導体ガスセンサ | |
| JPH04348267A (ja) | ガスセンサ |