JP6679787B1 - Mems型半導体式ガス検知素子 - Google Patents
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Abstract
Description
図1および図2に示されるMEMS型半導体式ガス検知素子1を以下の手順で作製した。まず、シリコン基板の表面に、絶縁支持膜(酸化シリコン膜/窒化シリコン膜/酸化シリコン膜、全膜厚1000nm)、酸化タンタル膜(膜厚20nm)、白金膜(膜厚380nm)、酸化タンタル膜(膜厚20nm)を順次成膜し(図3および図4を参照)、その後にドライエッチングすることにより、絶縁支持膜22上に電極3を形成した(図5を参照)。つぎに、電極3が形成されたシリコン基板上に酸化シリコン膜(膜厚500nm)を成膜し(図6を参照)、その後にドライエッチングすることにより、壁部6を形成した(図7および図8を参照)。ガス感応部4は、アンチモンをドナーとして0.1wt%添加した酸化スズ半導体の微粉体のペーストを、基板2上の電極3を覆って最大厚さが20μmになるように壁部6の内側に塗布して、乾燥後、電気炉にて650℃で2時間加熱して焼結することにより、壁部6の内側に固定した。このとき、顕微鏡により観察したところ、ガス感応部4は、壁部6の外側に広がるのが抑制されていた。最後に、機能層5は、酸化クロムおよび酸化パラジウムの微粉体を混ぜた酸化スズ半導体の微粉体のペーストを、ガス感応部4を被覆して最大厚さが30μmになるように塗布して、乾燥後、電気炉にて650℃で2時間加熱して焼結することにより、ガス感応部4上に固定した。
図12に示されるMEMS型半導体式ガス検知素子100を、壁部6を設けることを除いて、実施例1と同じ方法で作製した。このとき、顕微鏡により観察したところ、ガス感応部103は、基板101の端部にまで広がっていた。
実施例1および比較例1のMEMS型半導体式ガス検知素子について、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)が10ppmだけ含まれる大気に曝露したあとに、センサ出力がどのように変化するかを評価した。
実施例1および比較例1のMEMS型半導体式ガス検知素子を、公知のブリッジ回路に組み込んで、検知対象ガスを含まない大気環境下および検知対象ガスを含む大気環境下でセンサ出力を測定した。検知対象ガスとしては、メタン(3000ppm)、エタノール(100ppm)、水素(1000ppm)を用いた。
実施例1および比較例1のMEMS型半導体式ガス検知素子についてシロキサン曝露試験を行なった後のセンサ出力の変化を調べた結果を図10(実施例1)および図11(比較例1)に示す。図10および図11においては、センサ出力は、シロキサン曝露時間が0分における、メタンを含む大気環境下で得られたセンサ出力を100として規格化している。
2 基板
21 基板本体
21a 凹部
22 絶縁支持膜
22a 酸化シリコン膜
22b 窒化シリコン膜
22c 酸化シリコン膜
221 本体部
222 基部
223 接続部
23 空洞部
3 電極
3a 電極の一端
3b 電極の他端
4 ガス感応部
5 機能層
6 壁部
7、8 接着層
A 集積部
L1 一方のリード線
L2 他方のリード線
Claims (5)
- 基板と、
前記基板上に設けられる電極と、
前記電極に接触するように前記基板上に設けられるガス感応部と、
前記ガス感応部を被覆する機能層と
を備えるMEMS型半導体式ガス検知素子であって、
前記MEMS型半導体式ガス検知素子が、前記基板上の前記電極の少なくとも一部の外側に、前記基板から突出する壁部をさらに備え、
前記壁部が、絶縁性酸化物により形成され、
前記ガス感応部が、前記基板上の前記壁部の内側に設けられる、
MEMS型半導体式ガス検知素子。 - 前記壁部が、前記基板から直接立設する、
請求項1に記載のMEMS型半導体式ガス検知素子。 - 前記電極が、単一の電極として形成され、ヒータとしても機能する、
請求項1または2に記載のMEMS型半導体式ガス検知素子。 - 前記壁部が、前記基板上の前記電極の少なくとも一部の外側の略全周に亘って設けられる、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のMEMS型半導体式ガス検知素子。 - 前記壁部が、前記基板上の前記電極の略全体の外側に設けられる、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のMEMS型半導体式ガス検知素子。
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