TW201842343A - 物質檢測元件 - Google Patents

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Abstract

本發明中，於支持基板(2)設置有貫通孔(3)。板狀之樑(4(4A、4B))自貫通孔(3)之邊緣朝向對向之邊緣延伸而堵塞貫通孔(3)之一部分，支持供檢測對象之構成物質附著之物質吸附膜，因構成物質附著於物質吸附膜而使振動頻率變化，且具有壓電元件。驅動電極(16)對壓電元件施加電壓而使樑(4)振動變形。檢測電極(17)檢測與樑(4)之振動頻率相關之資訊。

Description

物質檢測元件
本發明係關於一種物質檢測元件。
於專利文獻1中，揭示有一種化學感測器裝置，其係用以基於物質吸附或脫離時所產生之振子之共振頻率之變化量而識別物質。該化學感測器裝置具備表現出不同物質脫附吸附特性之複數個振子，且各振子具備壓電基板。複數個振子被施加交流電壓後，會藉由壓電基板變形而被激振。藉由對共振頻率發生變化之振子進行特定，便能夠識別出物質。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-204584號公報
上述專利文獻1中所揭示之化學感測器裝置係將複數個振子簡單地以二維方式排列於平板上，而並非以使各振子容易吸附空氣中所包含之物質之方式有效率地配置上述複數個振子。於此種構成中，亦存在平板本身阻斷氣流而導致各振子對物質之吸附效率降低之可能性。
本發明係有鑒於上述實情而完成者，目的在於提供一種可更有效率地檢測物質之物質檢測元件。
為了達成上述目的，本發明之物質檢測元件具備：支持基板，其設置有貫通孔；板狀之樑，其自上述貫通孔之邊緣朝向對向之邊緣延伸而堵塞上述貫通孔之一部分，支持供檢測對象之物質附著之物質吸附膜，該板狀之樑因上述物質附著於上述物質吸附膜而致使振動頻率變化，且具有壓電元件；驅動電極，其對上述壓電元件施加電壓而使上述樑振動變形；及檢測電極，其檢測與上述樑之振動頻率相關之資訊。
於該情形時，亦可為上述樑係以至少2處固定於上述貫通孔之邊緣。
亦可為上述樑由板狀之第1樑及板狀之第2樑構成，該第1樑在固定於上述貫通孔之邊緣之至少一端，設置有上述驅動電極；該第2樑在固定於上述貫通孔之邊緣之至少一端，設置有上述檢測電極，且與上述第1樑交叉。
亦可為於上述第1樑之固定於貫通孔之緣之兩端，設置有上述驅動電極，於上述第2樑之固定於貫通孔之邊緣之兩端，設置有上述檢測電極，且上述第1樑與上述第2樑於各自之中央連結。
亦可為上述第1樑與上述第2樑之連結部分之寬度設定得較上述第1樑與上述第2樑中除上述連結部分以外之其他部分之寬度寬。
亦可為上述第1樑之寬度係以較上述第2樑之寬度寬之方式設定。
亦可為上述第1樑與上述第2樑正交。
亦可為於上述第2樑上形成有將形成於上述第2樑兩端之上述檢 測電極彼此連接之導線，且與上述檢測電極之一者導通之導線被引出至上述第2樑之外部。
亦可為與形成於上述第1樑兩端之上述驅動電極分別導通之導線被引出至上述第1樑之外部，而集束成1根。
亦可為於上述支持基板設置有複數個上述貫通孔，對每個上述貫通孔各設置有上述樑，且上述樑各自所支持之物質吸附膜之種類不同。
藉由本發明，於供包含物質之氣體通過之貫通孔設置有物質吸附膜，且以包含檢測對象之物質之氣體容易通過物質吸附膜周圍之方式構成，故而可更有效率地檢測物質。
1、1A、1B‧‧‧物質檢測元件
2‧‧‧支持基板
3‧‧‧貫通孔
4‧‧‧樑
4A‧‧‧驅動樑(第1樑)
4B‧‧‧檢測樑(第2樑)
5‧‧‧物質吸附膜
10‧‧‧基底
11‧‧‧Si支持層
12‧‧‧Si活化層
13‧‧‧開口
14‧‧‧下部電極層
15‧‧‧壓電元件(piezo元件)
16‧‧‧驅動電極
17‧‧‧檢測電極
18‧‧‧絕緣層
20‧‧‧信號處理電路
21‧‧‧驅動信號線
22‧‧‧電極間信號線
23‧‧‧檢測信號線
30‧‧‧介面
41、42、43‧‧‧樑
50‧‧‧電子機器
圖1係本發明之實施形態1之物質檢測元件之立體圖。
圖2係自相反側觀察圖1之物質檢測元件之立體圖。
圖3係將貫通孔周邊局部拆開而表示之立體圖。
圖4係貫通孔附近之放大立體圖。
圖5係貫通孔附近之俯視圖。
圖6A係將驅動樑於長邊方向切斷之剖面圖。
圖6B係將檢測樑於長邊方向切斷之剖面圖。
圖7A係表示驅動樑變形之情況(其一)之圖。
圖7B係表示驅動樑變形之情況(其二)之圖。
圖8A係表示檢測樑變形之情況(其一)之圖。
圖8B係表示檢測樑變形之情況(其二)之圖。
圖9係表示物質檢測元件之配線之立體圖。
圖10係表示插入至電子機器之物質檢測元件之圖。
圖11A係表示構成化學物質之構成物質之參照圖案(其一)之圖。
圖11B係表示構成化學物質之構成物質之參照圖案(其二)之圖。
圖12係表示氣體通過貫通孔之情況之圖。
圖13A係表示形成於樑之壓電元件之變形例(其一)之圖。
圖13B係表示形成於樑之壓電元件之變形例(其二)之圖。
圖13C係表示形成於樑之壓電元件之變形例(其三)之圖。
圖14A係表示樑之變形例(其一)之圖。
圖14B係表示樑之變形例(其二)之圖。
圖14C係表示樑之變形例(其三)之圖。
以下，對本發明之實施形態詳細地進行說明。本實施形態之物質檢測元件係使用作為實現微細加工之半導體製造技術之MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)所製造。
如圖1所示，本實施形態之物質檢測元件1具備大致呈矩形平板狀之支持基板2。支持基板2例如係由SOI(Silicon on Insulator)基板所製造。所謂SOI基板，係指具有由作為嵌埋氧化膜之BOX層與作為BOX層上之半導體層之矽(SOI)層所構成之積層構造之半導體基板，其係內包氧化膜之晶圓。
如圖1及圖2所示，支持基板2係於由樹脂所構成之基底10積層由BOX層所構成之Si支持層11而構成，該BOX層係由基體晶圓及嵌埋氧化膜所形成。於Si支持層11積層有作為元件晶圓活化層之Si活化層12(參照圖6A、 6B)。
於支持基板2之基底10之一部分，設置有圓形之開口13，於開口13之部分，露出有Si支持層11。於該開口13之部分之Si支持層11及Si活化層12，設置有7個貫通孔3。貫通孔3為圓形，且各自之直徑相同。
如圖3及圖4所示，於各貫通孔3，分別設置有板狀之一對樑4。一對樑4係由直線板狀之驅動樑(第1樑)4A及直線板狀之檢測樑(第2樑)4B所構成。樑4(驅動樑4A及檢測樑4B)分別具有自藉由Si活化層12所形成之邊緣朝向對向之邊緣延伸之部分。
驅動樑4A與檢測樑4B正交，且於中央連結。於本實施形態中，驅動樑4A之寬度與檢測樑4B之寬度相同。該寬度表示驅動樑4A之短邊方向之長度、檢測樑4B之短邊方向之長度。一對樑4並非堵塞貫通孔3之全部，而是僅堵塞貫通孔3之一部分。因此，樑4防止了氣體滯留於貫通孔3內，從而該氣體容易通過貫通孔3。
如圖3所示，樑4支持對檢測對象之物質進行吸附之物質吸附膜5。物質吸附膜5位於樑4之中央、即貫通孔3內之中心，且配設於驅動樑4A與檢測樑4B之連結部分。樑4之中央、即一對樑4連結而形成有物質吸附膜5之部分，相較於一側之樑4之短邊方向上之寬度及另一側之樑4之短邊方向上之寬度中除連結部分以外之其他部分的寬度設定得更寬。進一步地，物質吸附膜5形成為圓頂形狀(半球狀)。因此，可使露出於氣體之表面積較大，故而容易吸附氣體中(例如，空氣中)所包含之成為檢測對象之物質。
成為檢測對象之物質例如係構成氣味之化學物質群(氣味因素)中例如構成空氣中所包含之檢測對象之化學物質的氣體狀之物質(以下，稱為「構成物質」)。作為檢測對象之化學物質，例如有氨、硫醇、醛、硫化氫、胺等具有特有臭氣之氣味原因物質。物質吸附膜5於吸附構成氣味原因物 質之構成物質之後，經過一定時間後，所吸附之構成物質便會分離，故而能夠再利用。
樑4係以因構成物質吸附於物質吸附膜5而致使振動頻率(例如共振頻率)變化之方式構成。由於物質吸附膜5配置於成為包含構成物質之氣體之通過口之貫通孔3，故而物質吸附膜5容易吸附氣體中所包含之構成物質。另外，為了使樑4之振動不受組裝有物質檢測元件1之裝置(例如下述電子機器50)之振動所影響，較為理想的是將樑4之振動頻率以與該裝置之振動頻率不同之方式，且設定得更高。
如圖4所示，於驅動樑4A之兩端，形成有一對驅動電極16，於檢測樑4B之兩端，形成有一對檢測電極17。又，於支持基板2及樑4上，形成有作為導線之驅動信號線21、電極間信號線22、檢測信號線23。驅動信號線21連接於驅動電極16。又，電極間信號線22於檢測樑4B上將檢測電極17彼此連接。檢測信號線23連接於一檢測電極17。
驅動樑4之電壓信號經由驅動信號線21而施加至驅動電極16。又，藉由樑4之振動所產生之來自一檢測電極17之電壓信號經由電極間信號線22而發送至另一檢測電極17。然後，來自一對檢測電極17之電壓信號經由檢測信號線23合併輸出。
如圖5之A-A線剖面圖即圖6A所示，驅動樑4A主要由支持基板2之Si活化層12所構成。於Si活化層12上形成有下部電極層14，於其上形成有壓電元件15。於驅動樑4A之中央，下部電極層14及壓電元件15已被去除，以讓電極間信號線22通過。另外，於電極間信號線22與Si活化層12之間，設置有未圖示之絕緣層。又，圖6A中省略了BOX層之圖示。
下部電極層14係由導電性材料(例如，鋁或銅等金屬)所構成。驅動電極16及檢測電極17亦同樣如此。壓電元件15例如由PZT(鋯鈦酸 鉛)等材料(表現出壓電特性之材料)所構成。壓電元件15具有若於厚度方向施加既定極性之電壓，則於長邊方向(與厚度方向正交之方向)伸縮之性質。
如圖6A所示，一對驅動電極16形成於貫通孔3之邊緣之部分且形成於壓電元件15上。由下部電極層14、壓電元件15、及驅動電極16，而形成壓電層。驅動電極16及下部電極層14使對該壓電元件15施加電壓致使驅動樑4A振動變形。
更具體而言，如圖7A所示，若施加驅動電極16為正而下部電極層14為負之極性(以下，稱為正極性)之電壓，則會對壓電層施加朝向於長邊方向(沿著x軸之方向)伸展且於面方向(沿著y軸之方向)伸展之方向之應力。其結果，於Si活化層12中，形成有下部電極層14之面伸展，驅動樑4A以上方凸出之方式(向+z方向)翹曲。
相對於此，如圖7B所示，若施加驅動電極16為負而下部電極層14為正之極性(以下，稱為負極性)之電壓，則會對壓電層施加朝向於長邊方向(沿著x軸之方向)收縮且於面方向(沿著y軸之方向)收縮之方向之應力。其結果，於Si活化層12中，形成有下部電極層14之面收縮，驅動樑4A以下方凸出之方式(向-z方向)翹曲。
當然，亦可使用具有如下性質之壓電元件，即：若以驅動電極16側為正而下部電極層14側為負之方式，對兩電極間施加電壓，則於長邊方向收縮，另一方面，若以驅動電極16側為負而下部電極層14側為正之方式，對兩電極間施加電壓，則於長邊方向伸展之壓電元件。於該情形時，若施加正極性之電壓，則以下方凸出之方式翹曲，若施加負極性之電壓，則以上方凸出之方式翹曲。如此，驅動樑4A只要為藉由壓電層之伸縮而彎曲並振動者即可。
總而言之，藉由對驅動電極16與下部電極層14之間施加既定極性之電壓，可產生圖7A或圖7B所示之變形。變形之程度成為與所施加之電壓值 對應之量。另外，由於根據構成壓電元件之材料不同(例如，塊體、薄膜)而分極作用不同，故而存在電壓之極性與伸縮之關係與上述關係相反之情形。
另一方面，如圖5之B-B線剖面圖即圖6B所示，一對檢測電極17係以與壓電元件15相接之方式形成於檢測樑4B之貫通孔3之邊緣。由下部電極層14、壓電元件15、及檢測電極17，而形成壓電層。若檢測樑4B隨著上述驅動樑4A之振動而振動，則構成檢測樑4B之壓電元件15變形，從而於檢測電極17及下部電極層14產生電位差。另外，圖6B中省略了BOX層之圖示。
更具體而言，如圖8A所示，若檢測樑4B以上方凸出之方式(向+z方向)翹曲，則會對壓電層施加朝向於長邊方向(沿著y軸之方向)伸展且於面方向(沿著x軸之方向)伸展之方向之應力。其結果，產生檢測電極17為正而下部電極層14為負之極性(以下，稱為正極性)之電壓。
相對於此，如圖8B所示，若檢測樑4B以下方凸出之方式(向-z方向)翹曲，則會對壓電層施加朝向於長邊方向(沿著y軸之方向)收縮且於面方向(沿著x軸之方向)收縮之方向之應力。其結果，產生檢測電極17為負而下部電極層14為正之極性(以下，稱為負極性)之電壓。
當然，亦可使用具有如下性質之壓電元件，即：若於長邊方向收縮，則產生檢測電極17側為正而下部電極層14側為負之電位差，另一方面，若於長邊方向伸展，則產生檢測電極17側為負而下部電極層14側為正之電位差之壓電元件。於該情形時，若以下方凸出之方式翹曲，則產生正極性之電壓，若以上方凸出之方式翹曲，則產生負極性之電壓。如此，檢測樑4B只要為藉由彎曲使壓電層伸縮而產生電壓者即可。
總而言之，若產生圖8A或圖8B所示之變形，則可於檢測電極17與下部電極層14之間產生既定極性之電壓。電壓之大小成為與檢測樑4B對應之量。另外，由於根據構成壓電元件之材料不同(例如，塊體、薄膜)而分極作 用不同，故而存在伸縮與電壓之極性之關係與上述關係相反之情形。
例如，若對驅動電極16與下部電極層14之間施加呈正弦波狀變化之電壓，則驅動樑4A呈正弦波狀振動。檢測樑4B亦配合驅動樑4A之振動進行振動。若檢測樑4B振動，則於驅動電極16與下部電極層14之間產生呈正弦波狀變化之電位差。
進而，若使對驅動電極16與下部電極層14之間施加之正弦波狀之電壓之頻率上下起伏，則驅動樑4A及檢測樑4B之振動之頻率亦上下起伏，檢測電極17與下部電極層14之間所產生之電壓信號之頻率亦上下起伏。隨著驅動樑4A及檢測樑4B之振動之頻率接近樑4之共振頻率，樑4之振動之振幅變大，當成為樑4之共振頻率時，樑4之振動之振幅達到最大。
如上所述，樑4係以因構成物質吸附於物質吸附膜5而致使振動頻率(例如共振頻率)變化之方式構成。又，樑4之振動頻率係根據構成物質向物質吸附膜5上之吸附程度而變化。因此，樑4之振動之振幅達到最大之頻率亦變化。相反而言，藉由求出檢測電極17與下部電極層14之電壓信號之振幅達到最大之振動頻率的變化，可檢測出自構成物質未吸附於物質吸附膜5之狀態變化為構成物質吸附於物質吸附膜5之狀態變化。
檢測電極17與下部電極層14之間所產生之電位差成為電壓信號，經由電極間信號線22、檢測信號線23而輸出。若將所輸出之電壓信號作為與樑4之振動頻率相關之資訊，而基於該資訊，檢測出樑4之振動頻率的變化的話，則可檢測出通過貫通孔3之氣體中包含有已被吸附於物質吸附膜5之物質。
如圖6A及圖6B所示，在支持基板2中，於Si活化層12之上形成有下部電極層14，於其上形成有絕緣層18。然而，如圖5所示，於貫通孔3之周圍，下部電極層14及絕緣層18已被剝除。但構成驅動樑4A及檢測樑4B之下部電極層14不會被剝除，而與支持基板2上之下部電極層14連接。
又，於支持基板2上配線有驅動信號線21、檢測信號線23之區域S，下部電極層14已被剝除。其目的在於：防止於驅動信號線21、檢測信號線23與下部電極層14之間產生寄生電容，而無法將電壓信號適當地輸入至驅動樑4A、檢測樑4B之壓電層。
如圖9所示，於物質檢測元件1設置有信號處理電路20。信號處理電路20與1根驅動信號線21及7根檢測信號線23連接。自信號處理電路20引出之1根驅動信號線21分支為14根，連接於各貫通孔3之一對驅動電極16。亦即，與形成於驅動樑4A兩端之驅動電極16分別導通之驅動信號線21引出至驅動樑4A之外部，並集束成1根。又，自各貫通孔3引出之7根檢測信號線23獨立地連接於信號處理電路20。信號處理電路20進行以下部電極層14之電位為基準之電壓信號之輸入輸出。
信號處理電路20經由驅動信號線21而對與各貫通孔3對應之驅動電極16輸出例如正弦波狀之電壓信號，並且經由檢測信號線23而輸入有自與各貫通孔3對應之檢測電極17輸出之電壓信號。信號處理電路20基於被輸入之電壓信號，檢測樑4之振動頻率(例如共振頻率)之變化。於物質檢測元件1中，例如，能夠以1ng為單位，檢測構成物質之吸附。
於物質檢測元件1中，對每個貫通孔3各設置有樑4，樑4各自所支持之物質吸附膜5之種類相異。信號處理電路20將自各貫通孔3之檢測電極17輸出之電壓信號經由檢測信號線23而輸入，並基於被輸入之電壓信號，檢測各樑4之振動頻率之變化，即對與該樑4對應之物質吸附膜5檢測構成物質之吸附。信號處理電路20具有記憶體，而將物質吸附膜5各自之構成物質之檢測結果記憶於該記憶體。
如圖10所示，本實施形態之物質檢測元件1具有智慧型手機等電子機器50之記憶卡之介面30。此處，作為物質檢測元件1，存在檢測對象之特 定物質相異之物質檢測元件1A、1B。
物質檢測元件1A經由介面30而與電子機器50連接。電子機器50能夠讀取儲存於物質檢測元件1A之信號處理電路20之記憶體中的構成物質之檢測結果。電子機器50將插入至介面30之物質檢測元件1A之信號處理電路20的記憶體之資料載入，並基於所載入之資料，對成為檢測對象之物質進行解析。
例如，物質檢測元件1A之檢測對象之構成物質為1a~1g。而且，某化學物質A之構成物質為1a、1b、1c，另一種化學物質B之構成物質為1a、1d、1e、1f。於氣體中包含化學物質A之情形時，其檢測結果如圖11A所示，顯示為檢測出了1a、1b、1c，於氣體中包含化學物質B之情形時，檢測結果如圖11B所示，顯示為檢測出了1a、1d、1e、1f。電子機器50記憶有成為檢測對象之化學物質之參照圖案，而進行實際檢測結果與參照圖案之圖案比對，對氣體中所包含之化學物質進行特定。
另外，於本實施形態中，是藉由基於構成物質之有無所製作之圖案進行了圖案匹配，但本發明並不限定於此。亦可根據樑4之振動頻率之變化量求出物質吸附膜5上構成物質之吸附程度，製成與化學物質中構成物質之含有比率對應之圖案，而使用該圖案進行圖案比對，對化學物質進行特定。
物質檢測元件1A、1B因係藉由MEMS所製造，故而可製造得極為小型。因此，可使物質檢測元件1A、1B依據例如小型迷你SD卡之規格為標準。藉此，例如亦可準備能被檢測之構成物質之組合相異之物質檢測元件1A、1B，將裝設於電子機器50之物質檢測元件1自物質檢測元件1A更換為物質檢測元件1B，而增加能被檢測之化學物質之組合。
物質檢測元件1係用以檢測氣體中可能包含之各種化學物質。例如，物質檢測元件1如圖12所示，將物質檢測元件1放置於氣體流之中，用以檢測構成通過貫通孔3之氣體中所包含之化學物質之構成物質。此處，支持吸附 構成物質之物質吸附膜5之樑4並非完全堵塞貫通孔3，而是僅部分堵塞貫通孔3。因此，樑4防止了包含檢測對象之化學物質之氣體滯留於貫通孔3內，從而使該氣體容易通過貫通孔3。
如以上詳細之說明般，根據本實施形態，於供包含化學物質之氣體通過之貫通孔3設置有物質吸附膜5，且以包含檢測對象之化學物質之氣體容易通過物質吸附膜5周圍之方式構成，故而可更有效率地檢測化學物質。
另外，於上述實施形態中，如圖13A所示，驅動樑4A之寬度(短邊方向之長度)W1與檢測樑4B之寬度(短邊方向之長度)W1相同，但本發明並不限定於此。亦可如圖13B所示，以驅動樑4A之寬度W2大於檢測樑4B之寬度W1之方式設定。又，亦可如圖13C所示，將驅動樑4A之寬度設為W2，將檢測樑4B之寬度設為W1，而使貫通孔3之直徑變短，使驅動樑4A之長度L1縮短為L2。如此一來，則可將樑4整體之振動頻率設定得更高而減少來自外部之振動之影響，而且可使所吸附之構成物質之每單位重量對應的樑4之振動頻率之變化量變大，從而提高構成物質之吸附之檢測精度。
另外，關於樑4之寬度、長度，較理想為根據與氣體流所需之貫通孔3之大小的關係而決定。
又，於本實施形態中，樑4係以至少2處固定於貫通孔3之邊緣。如此一來，則與懸臂樑4相比，可穩定地保持樑4，而且可提高樑4之振動頻率。
於上述實施形態中，樑4係以4處固定於貫通孔3之邊緣。然而，本發明並不限定於此。如圖14A所示，樑41亦可為懸臂樑。於該情形時，較理想為使樑41之寬度變寬，或使厚度變大，而提高樑41之振動頻率。另外，驅動電極16與檢測電極17只要一併設置於樑41之一端(固定於貫通孔3之邊緣之一端)即可。
又，亦可如圖14B所示，使用以2處固定於貫通孔3之邊緣之樑42。於該情形時，只要將驅動電極16與檢測電極17一併設置於樑42之兩端即可。
又，亦可如圖14C所示，使用以3處固定於貫通孔3之邊緣之樑43。於該情形時，只要於樑43之2個端部配置一對驅動電極16，於剩餘1個端部配置檢測電極17即可。
又，於上述實施形態中，使樑4為驅動樑4A與檢測樑4B此等2個簡支樑於中央連結之構成。如此一來，則能夠利用一側之驅動樑4A使樑4整體振動，利用另一側之檢測樑4B檢測樑4之振動，從而將驅動樑4之電路配線及檢測樑4之振動之電路配線省配線化。
又，於上述實施形態中，驅動樑4A與檢測樑4B正交。若如此，則可使檢測樑4B不妨礙驅動樑4A之振動。然而，驅動樑4A與檢測樑4B並非必須正交，只要交叉即可。
又，於上述實施形態中，在驅動樑4A之兩端設置有驅動電極16，在檢測樑4B之兩端設置有檢測電極17，但本發明並不限定於此。於物質檢測元件1中，亦可在驅動樑4A之一端設置有驅動電極16，在檢測樑4B之一端設置有檢測電極17。換言之，物質檢測元件1亦可為，在驅動樑4A之另一端不設置驅動電極16，在檢測樑4B之另一端不設置檢測電極17。
又，於上述實施形態中，電極間信號線22將檢測電極17彼此連結。如此一來，則可將自檢測電極17引出之檢測信號線23集束成1根，故而可使支持基板2上配線節省化。
又，於上述實施形態中，連接於驅動電極16之驅動信號線21係引出至外部，驅動信號線21自信號處理電路20引出並分支為複數根後輸入至驅動電極16。如此一來，則可將自信號處理電路20引出之驅動信號線21集束成1 根，故而對連接於驅動電極16之驅動信號線21亦可配線節省化。
又，於上述實施形態中，在支持基板2設置有複數個貫通孔3，對每個貫通孔3各設置有樑4，樑4各自所支持之物質吸附膜5之種類相異。如此一來，則可基於複數個構成物質之檢測圖案，對化學物質進行特定。
於上述實施形態中，貫通孔3及樑4之數量為7個，但本發明並不限定於此。貫通孔3及樑4之數量亦可為6個以下，或可為8個以上。貫通孔3及樑4之數量可根據成為檢測對象之構成物質之數量而決定。
於上述實施形態中，貫通孔3為圓形。然而，本發明並不限定於此。貫通孔亦可為橢圓、矩形，或可為外徑由曲線與直線組合而成者。
又，於上述實施形態中，係使構成氣味之化學物質成為檢測對象之物質，但本發明並不限定於此。例如，亦可檢測無味且氣體中所包含之化學物質。
又，於上述實施形態中，設定為氣體中所包含之化學物質，但本發明並不限定於此。對於液體中之物質之檢測亦可應用本發明。
又，於上述實施形態中，使物質檢測元件1A為使用SOI晶圓所製造者，但本發明並不限定於此。亦可使物質檢測元件為使用其他晶圓所製造者。
於上述實施形態中，在樑4之大致整個面設置下部電極層14及壓電元件15，但本發明並不限定於此。亦可僅於形成有驅動電極16及檢測電極17之部分，設置下部電極層14及壓電元件15。
於上述實施形態中，將形成於檢測樑4B兩端之檢測電極17利用電極間信號線22加以連接，但本發明並不限定於此。亦可自檢測電極17引出不同之檢測信號線23而配設，形成不同之電壓信號而輸出。
本發明能夠不脫離本發明之廣義之精神及範圍地，設定各種實 施形態及變形。又，上述實施形態係用以說明本發明，而並不限定本發明之範圍。即，本發明之範圍係藉由申請專利範圍而表示，並非藉由實施形態而表示。而且，將於申請專利範圍內及與其等同之發明意義範圍內實施之各種變形視為本發明之範圍內。
[產業上之可利用性]
本發明可應用於流體中所包含之化學物質之檢測。

Claims (10)

  1. 一種物質檢測元件，其具備：支持基板，其設置有貫通孔；板狀之樑，其自上述貫通孔之邊緣朝向對向之邊緣延伸而堵塞上述貫通孔之一部分，支持檢測對象之物質附著之物質吸附膜，該板狀之樑因上述物質附著於上述物質吸附膜而致使振動頻率變化，且具有壓電元件；驅動電極，其對上述壓電元件施加電壓而使上述樑振動變形；及檢測電極，其檢測與上述樑之振動頻率相關之資訊。
  2. 如請求項1所述之物質檢測元件，其中上述樑係以至少2處固定於上述貫通孔之邊緣。
  3. 如請求項2所述之物質檢測元件，其中上述樑由板狀之第1樑及板狀之第2樑所構成，該第1樑在固定於上述貫通孔之邊緣之至少一端，設置有上述驅動電極；該第2樑在固定於上述貫通孔之邊緣之至少一端，設置有上述檢測電極，且與上述第1樑交叉。
  4. 如請求項3所述之物質檢測元件，其中於上述第1樑之固定於貫通孔之邊緣之兩端，設置有上述驅動電極，於上述第2樑之固定於貫通孔之邊緣之兩端，設置有上述檢測電極，且上述第1樑與上述第2樑於各自之中央連結。
  5. 如請求項4所述之物質檢測元件，其中上述第1樑與上述第2樑之連結部分之寬度設定得較上述第1樑與上述第2樑中除上述連結部分以外之其他部分之寬度寬。
  6. 如請求項5所述之物質檢測元件，其中上述第1樑之寬度係以較上述第2樑之寬度寬之方式設定。
  7. 如請求項5所述之物質檢測元件，其中上述第1樑與上述第2樑正交。
  8. 如請求項5所述之物質檢測元件，其中於上述第2樑上形成有將形成於上述第2樑兩端之上述檢測電極彼此連接之導線，且與上述檢測電極之一者導通之導線被引出至上述第2樑之外部。
  9. 如請求項5所述之物質檢測元件，其中與形成於上述第1樑兩端之上述驅動電極分別導通之導線被引出至上述第1樑之外部，而集束成1根。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之物質檢測元件，其中於上述支持基板設置有複數個上述貫通孔，對每個上述貫通孔各設置有上述樑，且上述樑各自所支持之物質吸附膜之種類不同。
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