JPH116810A - ガスセンサ、及び接触燃焼式ガスセンサ並びに製造方法 - Google Patents
ガスセンサ、及び接触燃焼式ガスセンサ並びに製造方法Info
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- JPH116810A JPH116810A JP16152097A JP16152097A JPH116810A JP H116810 A JPH116810 A JP H116810A JP 16152097 A JP16152097 A JP 16152097A JP 16152097 A JP16152097 A JP 16152097A JP H116810 A JPH116810 A JP H116810A
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Abstract
積を実効的に拡大することができる結果、大気中を浮遊
するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層の表面に
付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が
発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結果、長
期的に高い安定性、再現性および信頼性を有するガスセ
ンサを実現すること。 【解決手段】 基板12上にガス検知素子30が設けら
れ、ガス検知素子30のセンサ面に接触した所定種類の
ガスを検知するガスセンサであって、センサ面が、メサ
溝またはV溝124が複数集積されて成るV溝状コルゲ
ート表面構造1241またはメサ状コルゲート表面構造
を、ガスが接触する界面として有する。
Description
その製造方法に関し、特に、基板上にガス検知素子と補
償素子とが隣接して設けられ、ガス検知素子と補償素子
とで可燃性ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出す
ることによって可燃性ガスを検量する接触燃焼式ガスセ
ンサおよびその製造方法に関する。
説明するための断面図である。
は、例えば、特開平7−113776号公報(発明の名
称:接触燃焼式ガスセンサ、出願人:富士電機株式会
社、出願日:1993年10月19日)に示すようなも
のがある。
サAは、半導体基体1に接着層2を介して誘電体層3で
橋絡部を形成し、橋絡部上に4個の金属薄膜抵抗体(白
金)7A,7B,7C,7Dを形成し、金属薄膜抵抗体
7A,7B,7C,7Dを加熱体および抵抗測温体とし
て用い、隣接する金属薄膜抵抗体7A,7B,7C,7
Dの上にガス検知層5と補償層6を各々設け、触媒担体
としてのアルミナ担体を蒸着処理またはスパッタ処理を
用いて金属薄膜抵抗体7A,7B,7C,7D上に形成
し、アルミナ担体に貴金属を担持してガス検知層5を形
成し、アルミナ担体に酸化銅を担持して補償層6を形成
していた。
うな従来の接触燃焼式ガスセンサAでは、触媒担体とし
てのアルミナ担体を蒸着処理またはスパッタ処理を用い
て金属薄膜抵抗体7A,7B,7C,7D上に形成して
いたため、金属薄膜抵抗体7A,7B,7C,7D表面
から内部へのアルミナ担体の拡散性および膜の密着強度
が十分でなく、金属薄膜抵抗体7A,7B,7C,7D
が加熱状態になった際に発生する熱応力に起因してアル
ミナ担体に応力破壊が発生してしまう可能性があり、ア
ルミナ担体に応力破壊に起因してセンサのガス検知感度
に経時的な劣化が発生する可能性がある結果、長期的に
高い安定性および信頼性を実現することが難しいという
技術的課題があった。
処理またはスパッタ処理を用いて金属薄膜抵抗体7A,
7B,7C,7D上に形成していたため、可燃性ガスの
燃焼に寄与するアルミナ担体の表面積が十分でない結
果、十分なガス検知感度が得られない可能性があるとい
う技術的課題もあった。
ナ担体の表面積が十分でないことに起因して、大気中を
浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子がアルミナ担体
の表面に付着した場合にガス検知感度の急激な劣化が発
生する可能性がある結果、長期的に高い安定性および信
頼性を実現することが難しいという技術的課題もあっ
た。
することを課題としており、第1に、基板上にガス検知
素子が設けられ、ガス検知素子のセンサ面に接触した所
定種類のガスを検知するガスセンサであって、センサ面
が、メサ溝またはV溝が複数集積されて成るV溝状コル
ゲート表面構造またはメサ状コルゲート表面構造を、ガ
スが接触する界面として有するガスセンサにより、熱伝
導層とヒータとの間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒ
ータが加熱状態になった際に発生する熱応力に対する熱
伝導層の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感
度の初期特性を経時的に維持できる結果、長期的に高い
安定性および信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することを課題としている。
化皮膜で熱伝導層を形成することにより、可燃性ガスの
燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的に拡大するこ
とができる結果、十分なガス検知感度を実現することが
できる接触燃焼式ガスセンサを提供することを課題とし
ている。
層の表面積を実効的に拡大することができる結果、大気
中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層
の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激
な劣化が発生する現象を回避できる結果、長期的に高い
安定性および信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することを課題としている。
シリコン単結晶から成り、シリコン単結晶から成る基板
の表面が、異方性エッチング処理されて作成されガスが
燃焼する界面としてV溝状コルゲート表面構造またはメ
サ状コルゲート表面構造を有し、ガス検知素子が、基板
のV溝状コルゲート表面構造またはメサ状コルゲート表
面構造上に担持され可燃性ガスの燃焼を促すためのヒー
タと、ヒータのV溝状コルゲート表面構造またはメサ状
コルゲート表面構造上に熱的に接触して担持された熱良
導体である熱伝導層と、熱伝導層のV溝状コルゲート表
面構造またはメサ状コルゲート表面構造を介して伝導さ
れたヒータの発熱量に応じて発熱して可燃性ガスの燃焼
に対して触媒として作用する触媒層を有し、補償素子
が、ガス検知素子に隣接してV溝状コルゲート表面構造
またはメサ状コルゲート表面構造上に形成され可燃性ガ
スの燃焼を促すためのヒータと、ヒータに熱的に担持さ
れて設けられた熱良導体である熱伝導層を有する接触燃
焼式ガスセンサにより、熱伝導層とヒータとの間で十分
な膜密着強度を実現でき、ヒータが加熱状態になった際
に発生する熱応力に対する熱伝導層の応力破壊耐性を実
現でき、センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維
持できる結果、長期的に高い安定性および信頼性を実現
できる接触燃焼式ガスセンサを提供することを課題とし
ている。
化皮膜で熱伝導層を形成することにより、可燃性ガスの
燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的に拡大するこ
とができる結果、十分なガス検知感度を実現することが
できる接触燃焼式ガスセンサを提供することを課題とし
ている。
層の表面積を実効的に拡大することができる結果、大気
中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層
の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激
な劣化が発生する現象を回避できる結果、長期的に高い
安定性および信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することを課題としている。
ダイアフラムを有し、ダイアフラムが、所定の結晶方位
を有するシリコン単結晶から成り、シリコン単結晶から
成るダイアフラムの表面が、異方性エッチング処理され
て作成されガスが燃焼する界面としてV溝状コルゲート
表面構造またはメサ状コルゲート表面構造を有し、ガス
検知素子が、ダイアフラムのV溝状コルゲート表面構造
またはメサ状コルゲート表面構造上に担持され可燃性ガ
スの燃焼を促すためのヒータと、ヒータのV溝状コルゲ
ート表面構造またはメサ状コルゲート表面構造上に熱的
に接触して担持された熱良導体である熱伝導層と、熱伝
導層のV溝状コルゲート表面構造またはメサ状コルゲー
ト表面構造を介して伝導されたヒータの発熱量に応じて
発熱して可燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用する
触媒層を有し、補償素子が、ガス検知素子に隣接してV
溝状コルゲート表面構造またはメサ状コルゲート表面構
造上に形成され可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータ
と、ヒータに熱的に担持されて設けられた熱良導体であ
る熱伝導層を有する接触燃焼式ガスセンサにより、熱伝
導層とヒータとの間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒ
ータが加熱状態になった際に発生する熱応力に対する熱
伝導層の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感
度の初期特性を経時的に維持できる結果、長期的に高い
安定性および信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することを課題としている。
化皮膜で熱伝導層を形成することにより、可燃性ガスの
燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的に拡大するこ
とができる結果、十分なガス検知感度を実現することが
できる接触燃焼式ガスセンサを提供することを課題とし
ている。
層の表面積を実効的に拡大することができる結果、大気
中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層
の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激
な劣化が発生する現象を回避できる結果、長期的に高い
安定性および信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することを課題としている。
造方法であって、基板は、所定の結晶方位を有するシリ
コン単結晶から成り、シリコン単結晶から成る基板の表
面に、基板表面に対して異方性エッチング処理を実行し
てV溝状コルゲート表面構造またはメサ状コルゲート表
面構造を形成する工程を含む表面形成工程と、表面形成
工程に続いて、V溝状コルゲート表面構造またはメサ状
コルゲート表面構造を含む基板上に誘電体膜を担持して
形成する誘電体膜形成工程と、表面形成工程に続いて、
補償素子におけるヒータをV溝状コルゲート表面構造ま
たはメサ状コルゲート表面構造上に担持された状態で形
成する工程と、ガス検知素子におけるヒータをV溝状コ
ルゲート表面構造またはメサ状コルゲート表面構造上に
担持された状態で形成する工程を含むヒータ形成工程
と、ヒータ形成工程に続いて、ガス検知素子における熱
伝導層と補償素子における熱伝導層を形成する熱伝導層
形成工程と、陽極酸化皮膜形成工程に続いて、ガス検知
素子の熱伝導層に接触した状態で触媒層を形成する触媒
層形成工程を有する製造方法により、熱伝導層とヒータ
との間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒータが加熱状
態になった際に発生する熱応力に対する熱伝導層の応力
破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度の初期特性
を経時的に維持できる結果、長期的に高い安定性および
信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサを提供するこ
とを課題としている。
化皮膜で熱伝導層を形成することにより、可燃性ガスの
燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的に拡大するこ
とができる結果、十分なガス検知感度を実現することが
できる接触燃焼式ガスセンサを提供することを課題とし
ている。
層の表面積を実効的に拡大することができる結果、大気
中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層
の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激
な劣化が発生する現象を回避できる結果、長期的に高い
安定性および信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することを課題としている。
造方法であって、基板上に誘電体膜を形成する誘電体膜
形成工程と、誘電体膜形成工程に続いて、誘電体膜の所
定部分を用い異方性エッチング処理を実行してメサ状コ
ルゲート表面構造を形成する表面形成工程と、表面形成
工程に続いて、補償素子におけるヒータをメサ状コルゲ
ート表面構造上に担持された状態で形成する工程と、ガ
ス検知素子におけるヒータをメサ状コルゲート表面構造
上に担持された状態で形成する工程を含むヒータ形成工
程と、ヒータ形成工程に続いて、ガス検知素子における
熱伝導層と補償素子における熱伝導層を形成する熱伝導
層形成工程と、陽極酸化皮膜形成工程に続いて、ガス検
知素子の熱伝導層に接触した状態で触媒層を形成する触
媒層形成工程を有する製造方法により、熱伝導層とヒー
タとの間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒータが加熱
状態になった際に発生する熱応力に対する熱伝導層の応
力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度の初期特
性を経時的に維持できる結果、長期的に高い安定性およ
び信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサを提供する
ことを課題としている。
化皮膜で熱伝導層を形成することにより、可燃性ガスの
燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的に拡大するこ
とができる結果、十分なガス検知感度を実現することが
できる接触燃焼式ガスセンサを提供することを課題とし
ている。
層の表面積を実効的に拡大することができる結果、大気
中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層
の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激
な劣化が発生する現象を回避できる結果、長期的に高い
安定性および信頼性を実現できる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することを課題としている。
は、基板12上にガス検知素子30が設けられ、ガス検
知素子30のセンサ面に接触した所定種類のガスを検知
するガスセンサであって、前記センサ面は、V溝124
が複数集積されて成るV溝状コルゲート表面構造1241
を、ガスが接触する界面として有する、ことを特徴とす
るガスセンサである。
ルゲート表面構造1241により、可燃性ガスの燃焼に寄
与する熱伝導層22の表面積を実効的に拡大することが
できる結果、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子が熱伝導層22の表面に付着した場合であって
も、ガス検知感度の急激な劣化が発生する現象を回避し
て汚染耐性を向上できる結果、長期的に高い安定性、再
現性および信頼性を有するガスセンサを実現できるよう
になるといった効果を奏する。
ス検知素子30が設けられ、ガス検知素子30のセンサ
面に接触した所定種類のガスを検知するガスセンサであ
って、前記センサ面は、メサ溝が複数集積されて成るメ
サ状コルゲート表面構造を、ガスが接触する界面として
有する、ことを特徴とするガスセンサである。
ルゲート表面構造1241よりも更に大きな表面積を有す
るメサ状コルゲート表面構造により、可燃性ガスの燃焼
に寄与する熱伝導層22の表面積を実効的に拡大するこ
とができる結果、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮
遊汚染粒子が熱伝導層22の表面に付着した場合であっ
ても、ガス検知感度の急激な劣化が発生する現象を回避
して汚染耐性を向上できる結果、更に長期的に高い安定
性、更に高い再現性および信頼性を有するガスセンサを
実現できるようになるといった効果を奏する。
2に記載の接触燃焼式ガスセンサにおいて、基板12上
にガス検知素子30と補償素子321,322,323と
が隣接して設けられ、ガス検知素子30と補償素子32
1,322,323とで可燃性ガスを燃焼する際に発生す
る燃焼熱を検出することによって可燃性ガスを検量する
接触燃焼式ガスセンサ10であって、前記基板12は、
所定の結晶方位を有するシリコン単結晶から成り、当該
シリコン単結晶から成る基板12の表面は、異方性エッ
チング処理されて作成されガスが燃焼する界面としてV
溝状コルゲート表面構造1241を有する、ことを特徴と
する接触燃焼式ガスセンサ10である。
または2に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造1241により、接触燃焼式ガスセンサ10を構成す
る各層も同様なV溝状コルゲート表面構造1241を有す
るようにできるといった効果を奏する。
241を有する各層間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒ
ータ18が加熱状態になった際に発生する熱応力に対す
る積層構造の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検
知感度の初期特性を経時的に維持できる結果、長期的に
高い安定性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガ
スセンサ10を実現できるようになるといった効果を奏
する。
積層構造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、積層構造の
表面積を実効的に拡大することに大きく寄与するといっ
た効果を奏する。
層構造の表面積を実効的に拡大することができる結果、
十分なガス検知感度を実現することができるようになる
といった効果を奏する。
有する積層構造により、可燃性ガスの燃焼に寄与する積
層構造の表面積を実効的に拡大することができる結果、
大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が積層
構造の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の
急激な劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上で
きる結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようにな
るといった効果を奏する。
有する積層構造は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の
浮遊汚染粒子から触媒として作用する触媒層24を保護
し白金またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避するこ
とができる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス検知
感度について長期的に高い安定性、再現性および信頼性
を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるように
なるといった効果を奏する。
有する積層構造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形
成される薄膜に比べて積層構造に発生する熱応力を緩和
しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に基板12
と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接
触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し易いヒー
トサイクルに起因する積層構造の応力破壊現象を回避し
て応力破壊耐性を向上させることができるようになると
いった効果を奏する。
2に記載の接触燃焼式ガスセンサにおいて、基板12上
にガス検知素子30と補償素子321,322,323と
が隣接して設けられ、ガス検知素子30と補償素子32
1,322,323とで可燃性ガスを燃焼する際に発生す
る燃焼熱を検出することによって可燃性ガスを検量する
接触燃焼式ガスセンサ10であって、前記基板12は、
所定の結晶方位を有するシリコン単結晶から成り、当該
シリコン単結晶から成る基板12の表面は、異方性エッ
チング処理されて作成されガスが燃焼する界面として前
記メサ状コルゲート表面構造を有する、ことを特徴とす
る接触燃焼式ガスセンサ10である。
または2に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造1241よりも更に大きな表面積を有するメサ状コル
ゲート表面構造により、接触燃焼式ガスセンサ10を構
成する各層も同様なメサ状コルゲート表面構造を有する
ようにできるといった効果を奏する。
有する各層間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒータ1
8が加熱状態になった際に発生する熱応力に対する積層
構造の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度
の初期特性を経時的に維持できる結果、更に長期的に高
い安定性、更に高い再現性および信頼性を有する接触燃
焼式ガスセンサ10を実現できるようになるといった効
果を奏する。
造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、積層構造の表面積
を実効的を更に拡大することに大きく寄与するといった
効果を奏する。
層構造の表面積を実効的に更に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
積層構造により、可燃性ガスの燃焼に寄与する積層構造
の表面積を実効的に更に拡大することができる結果、大
気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が積層構
造の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急
激な劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上でき
る結果、更に長期的に高い安定性、更に高い再現性およ
び信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現でき
るようになるといった効果を奏する。
積層構造は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層24を保護し白金
またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避することがで
きる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス検知感度に
ついて更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および
信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できる
ようになるといった効果を奏する。
積層構造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて積層構造に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板12と薄膜
間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼
式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し易いヒートサイ
クルに起因する積層構造の応力破壊現象を回避して応力
破壊耐性を向上させることができるようになるといった
効果を奏する。
4に記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記ガ
ス検知素子30は、前記基板12のV溝状コルゲート表
面構造1241上に担持され前記可燃性ガスの燃焼を促す
ためのヒータ18と、当該ヒータ18のV溝状コルゲー
ト表面構造1241上に熱的に接触して担持された熱良導
体である熱伝導層22と、当該熱伝導層22のV溝状コ
ルゲート表面構造1241を介して伝導された当該ヒータ
18の発熱量に応じて発熱して前記可燃性ガスの燃焼に
対して触媒として作用する触媒層24を有する、ことを
特徴とする接触燃焼式ガスセンサ10である。
または4に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造1241を有する熱伝導層22とV溝状コルゲート表
面構造1241を有するヒータ18との間で十分な膜密着
強度を実現でき、ヒータ18が加熱状態になった際に発
生する熱応力に対する熱伝導層22の応力破壊耐性を実
現でき、センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維
持できる結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼
性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるよう
になるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成
される薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導
層22の表面積を実効的に拡大することに大きく寄与す
るといった効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
より、可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面
積を実効的に拡大することができる結果、大気中を浮遊
するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22の表
面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣
化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるとい
った効果を奏する。
有する熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒子
等の浮遊汚染粒子から触媒として作用する触媒層24を
保護し白金またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避す
ることができる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス
検知感度について長期的に高い安定性、再現性および信
頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるよ
うになるといった効果を奏する。
有する熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によっ
て形成される薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応
力を緩和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に
基板12と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現
象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し
易いヒートサイクルに起因する熱伝導層22の応力破壊
現象を回避して応力破壊耐性を向上させることができる
ようになるといった効果を奏する。
4に記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記ガ
ス検知素子30は、前記基板12のメサ状コルゲート表
面構造上に担持され前記可燃性ガスの燃焼を促すための
ヒータ18と、当該ヒータ18のメサ状コルゲート表面
構造上に熱的に接触して担持された熱良導体である熱伝
導層22と、当該熱伝導層22のメサ状コルゲート表面
構造を介して伝導された当該ヒータ18の発熱量に応じ
て発熱して前記可燃性ガスの燃焼に対して触媒として作
用する触媒層24を有する、ことを特徴とする接触燃焼
式ガスセンサ10である。
または4に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造1241よりも更に大きな表面積を有するメサ状コル
ゲート表面構造を有する熱伝導層22とメサ状コルゲー
ト表面構造を有するヒータ18との間で十分な膜密着強
度を実現でき、ヒータ18が加熱状態になった際に発生
する熱応力に対する熱伝導層22の応力破壊耐性を実現
でき、センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維持
できる結果、更に長期的に高い安定性、更に高い再現性
および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現
できるようになるといった効果を奏する。
層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される
薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層22
の表面積を実効的を更に拡大することに大きく寄与する
といった効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に更に拡大することができ
る結果、十分なガス検知感度を実現することができるよ
うになるといった効果を奏する。
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面積を実
効的に更に拡大することができる結果、大気中を浮遊す
るゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22の表面
に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣化
が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結果、
更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性
を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるように
なるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮
遊汚染粒子から触媒として作用する触媒層24を保護し
白金またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避すること
ができる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス検知感
度について更に長期的に高い安定性、更に高い再現性お
よび信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成
される薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応力を緩
和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に基板1
2と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、
接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し易いヒ
ートサイクルに起因する熱伝導層22の応力破壊現象を
回避して応力破壊耐性を向上させることができるように
なるといった効果を奏する。
の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記基板12の
V溝状コルゲート表面構造1241に担持された状態で当
該基板12のV溝状コルゲート表面構造1241に接触し
た状態で形成された熱不良導体特性を有する誘電体膜1
4,16を有し、前記ガス検知素子30におけるヒータ
18が、前記誘電体膜14,16のV溝状コルゲート表
面構造1241に接触した状態で当該誘電体膜14,16
上に担持されて形成されている、ことを特徴とする接触
燃焼式ガスセンサ10である。
に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造12
41を有し熱不良導体特性を有する誘電体膜14,16を
設けることにより、ヒータ18が生成する発熱量が基板
12中に熱拡散する現象を回避し、V溝状コルゲート表
面構造1241を有するヒータ18が生成する発熱量を効
率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させることができ
る結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温
動作または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10
を実現できるようになるといった効果を奏する。
の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記基板12の
メサ状コルゲート表面構造に担持された状態で当該基板
12のメサ状コルゲート表面構造に接触した状態で形成
された熱不良導体特性を有する誘電体膜14,16を有
し、前記ガス検知素子30におけるヒータ18が、前記
誘電体膜14,16のメサ状コルゲート表面構造に接触
した状態で当該誘電体膜14,16上に担持されて形成
されている、ことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ1
0である。
に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造12
41よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表
面構造を有し熱不良導体特性を有する誘電体膜14,1
6を設けることにより、ヒータ18が生成する発熱量が
基板12中に熱拡散する現象を回避し、メサ状コルゲー
ト表面構造を有するヒータ18が生成する発熱量を更に
効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させることがで
きる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測
温動作または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ1
0を実現できるようになるといった効果を奏する。
8のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ10に
おいて、前記補償素子321,322,323は、前記ガ
ス検知素子30に隣接して前記V溝状コルゲート表面構
造1241または前記メサ状コルゲート表面構造上に形成
され前記可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータ18と、
当該ヒータ18に熱的に担持されて設けられた熱良導体
である熱伝導層22を有する、ことを特徴とする接触燃
焼式ガスセンサ10である。
ないし8のいずれか一項に記載の効果に加えて、V溝状
コルゲート表面構造1241またはメサ状コルゲート表面
構造を有し熱良導体である熱伝導層22を設けることに
より、ヒータ18が生成する発熱量を効率よくかつ短時
間で触媒層24に伝導させることができる結果、高感度
かつ高速応答な補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ
10を実現できるようになるといった効果を奏する。
載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記V溝状コ
ルゲート表面構造1241または前記メサ状コルゲート表
面構造に担持された状態で当該基板12上に形成された
熱不良導体特性を有する誘電体膜14,16を有し、前
記補償素子321,322,323におけるヒータ18
が、前記誘電体膜14,16に接触した状態で当該誘電
体膜14,16上に担持されて形成されている、ことを
特徴とする接触燃焼式ガスセンサ10である。
9に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造1
241またはメサ状コルゲート表面構造上に熱不良導体特
性を有する誘電体膜14,16を設けることにより、ヒ
ータ18が生成する発熱量が基板12中に熱拡散する現
象を回避し、ヒータ18が生成する発熱量を効率よくか
つ短時間で触媒層24に伝導させることができる結果、
高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作また
は補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
は2に記載の接触燃焼式ガスセンサにおいて、基板12
上にガス検知素子30と補償素子321,322,323
とが隣接して設けられ、ガス検知素子30と補償素子3
21,322,323とで可燃性ガスを燃焼する際に発生
する燃焼熱を検出することによって可燃性ガスを検量す
る接触燃焼式ガスセンサ10であって、前記基板12
は、所定の厚さで形成されたダイアフラム122を有
し、前記ダイアフラム122は、所定の結晶方位を有す
るシリコン単結晶から成り、当該シリコン単結晶から成
るダイアフラム122の表面は、異方性エッチング処理
されて作成されガスが燃焼する界面としてV溝状コルゲ
ート表面構造1241を有する、ことを特徴とする接触燃
焼式ガスセンサ10である。
1または2に記載の効果に加えて、基板12よりも実効
的に熱容量の小さいダイアフラム122上にヒータ18
を設けることにより、ヒータ18が生成する発熱量が基
板12中に熱拡散する現象を回避できる結果、V溝状コ
ルゲート表面構造1241を有するヒータ18が生成する
発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させる
ことができる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作
および測温動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実
現できるようになるといった効果を奏する。
有し熱良導体である熱伝導層22を設けることにより、
V溝状コルゲート表面構造1241を有するヒータ18が
生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝
導させることができる結果、高感度かつ高速応答なガス
燃焼動作および測温動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ
10を実現できるようになるといった効果を奏する。
有する熱伝導層22とV溝状コルゲート表面構造1241
を有するヒータ18との間で十分な膜密着強度を実現で
き、ヒータ18が加熱状態になった際に発生する熱応力
に対する熱伝導層22の応力破壊耐性を実現でき、セン
サのガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるとい
った効果を奏する。
熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成
される薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導
層22の表面積を実効的に拡大することに大きく寄与す
るといった効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
より、可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面
積を実効的に拡大することができる結果、大気中を浮遊
するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22の表
面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣
化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるとい
った効果を奏する。
有する熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒子
等の浮遊汚染粒子から触媒として作用する触媒層24を
保護し白金またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避す
ることができる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス
検知感度について長期的に高い安定性、再現性および信
頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるよ
うになるといった効果を奏する。
有する熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によっ
て形成される薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応
力を緩和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に
基板12と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現
象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し
易いヒートサイクルに起因する熱伝導層22の応力破壊
現象を回避して応力破壊耐性を向上させることができる
ようになるといった効果を奏する。
有し可燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用する触媒
層24を設けることにより、十分なガス検知感度を実現
でき、更に、長期的に高い安定性、再現性および信頼性
を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるように
なるといった効果を奏する。
は2に記載の接触燃焼式ガスセンサにおいて、基板12
上にガス検知素子30と補償素子321,322,323
とが隣接して設けられ、ガス検知素子30と補償素子3
21,322,323とで可燃性ガスを燃焼する際に発生
する燃焼熱を検出することによって可燃性ガスを検量す
る接触燃焼式ガスセンサ10であって、前記基板12
は、所定の厚さで形成されたダイアフラム122を有
し、前記ダイアフラム122は、所定の結晶方位を有す
るシリコン単結晶から成り、当該シリコン単結晶から成
るダイアフラム122の表面は、異方性エッチング処理
されて作成されガスが燃焼する界面として前記メサ状コ
ルゲート表面構造を有する、ことを特徴とする接触燃焼
式ガスセンサ10である。
1または2に記載の効果に加えて、基板12よりも実効
的に熱容量の小さいダイアフラム122上にヒータ18
を設けることにより、ヒータ18が生成する発熱量が基
板12中に熱拡散する現象を回避できる結果、メサ状コ
ルゲート表面構造を有するヒータ18が生成する発熱量
を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させることが
できる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および
測温動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実現でき
るようになるといった効果を奏する。
りも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構
造を有し熱良導体である熱伝導層22を設けることによ
り、メサ状コルゲート表面構造を有するヒータ18が生
成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導
させることができる結果、高感度かつ高速応答なガス燃
焼動作および測温動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ1
0を実現できるようになるといった効果を奏する。
りも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構
造を有する熱伝導層22とメサ状コルゲート表面構造を
有するヒータ18との間で十分な膜密着強度を実現で
き、ヒータ18が加熱状態になった際に発生する熱応力
に対する熱伝導層22の応力破壊耐性を実現でき、セン
サのガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる結
果、更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信
頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるよ
うになるといった効果を奏する。
層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される
薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層22
の表面積を実効的に拡大することに大きく寄与するとい
った効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
りも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構
造により、可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の
表面積を実効的に拡大することができる結果、大気中を
浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22
の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激
な劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる
結果、更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および
信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できる
ようになるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮
遊汚染粒子から触媒として作用する触媒層24を保護し
白金またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避すること
ができる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス検知感
度について更に長期的に高い安定性、更に高い再現性お
よび信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成
される薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応力を緩
和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に基板1
2と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、
接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し易いヒ
ートサイクルに起因する熱伝導層22の応力破壊現象を
回避して応力破壊耐性を向上させることができるように
なるといった効果を奏する。
りも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構
造を有し可燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用する
触媒層24を設けることにより、十分なガス検知感度を
実現でき、更に長期的に高い安定性、更に高い再現性お
よび信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
たは12に記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、
前記ガス検知素子30は、前記ダイアフラム122のV
溝状コルゲート表面構造1241上に担持され前記可燃性
ガスの燃焼を促すためのヒータ18と、当該ヒータ18
のV溝状コルゲート表面構造1241上に熱的に接触して
担持された熱良導体である熱伝導層22と、当該熱伝導
層22のV溝状コルゲート表面構造1241を介して伝導
された当該ヒータ18の発熱量に応じて発熱して前記可
燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用する触媒層24
を有する、ことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ10
である。
11または12に記載の効果に加えて、V溝状コルゲー
ト表面構造1241を有する熱伝導層22とV溝状コルゲ
ート表面構造1241を有するヒータ18との間で十分な
膜密着強度を実現でき、ヒータ18が加熱状態になった
際に発生する熱応力に対する熱伝導層22の応力破壊耐
性を実現でき、センサのガス検知感度の初期特性を経時
的に維持できる結果、長期的に高い安定性、再現性およ
び信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現でき
るようになるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成
される薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導
層22の表面積を実効的に拡大することに大きく寄与す
るといった効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
より、可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面
積を実効的に拡大することができる結果、大気中を浮遊
するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22の表
面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣
化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるとい
った効果を奏する。
有する熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒子
等の浮遊汚染粒子から触媒として作用する触媒層24を
保護し白金またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避す
ることができる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス
検知感度について長期的に高い安定性、再現性および信
頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるよ
うになるといった効果を奏する。
有する熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によっ
て形成される薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応
力を緩和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に
基板12と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現
象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し
易いヒートサイクルに起因する熱伝導層22の応力破壊
現象を回避して応力破壊耐性を向上させることができる
ようになるといった効果を奏する。
たは12に記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、
前記ガス検知素子30は、前記ダイアフラム122のメ
サ状コルゲート表面構造上に担持され前記可燃性ガスの
燃焼を促すためのヒータ18と、当該ヒータ18のメサ
状コルゲート表面構造上に熱的に接触して担持された熱
良導体である熱伝導層22と、当該熱伝導層22のメサ
状コルゲート表面構造を介して伝導された当該ヒータ1
8の発熱量に応じて発熱して前記可燃性ガスの燃焼に対
して触媒として作用する触媒層24を有する、ことを特
徴とする接触燃焼式ガスセンサ10である。
11または12に記載の効果に加えて、V溝状コルゲー
ト表面構造1241よりも更に大きな表面積を有するメサ
状コルゲート表面構造を有する熱伝導層22とメサ状コ
ルゲート表面構造を有するヒータ18との間で十分な膜
密着強度を実現でき、ヒータ18が加熱状態になった際
に発生する熱応力に対する熱伝導層22の応力破壊耐性
を実現でき、センサのガス検知感度の初期特性を経時的
に維持できる結果、更に長期的に高い安定性、更に高い
再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10
を実現できるようになるといった効果を奏する。
層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される
薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層22
の表面積を実効的を更に拡大することに大きく寄与する
といった効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に更に拡大することができ
る結果、十分なガス検知感度を実現することができるよ
うになるといった効果を奏する。
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面積を実
効的に更に拡大することができる結果、大気中を浮遊す
るゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22の表面
に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣化
が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結果、
更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性
を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるように
なるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮
遊汚染粒子から触媒として作用する触媒層24を保護し
白金またはパラジウムの触媒機能の劣化を回避すること
ができる結果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス検知感
度について更に長期的に高い安定性、更に高い再現性お
よび信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成
される薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応力を緩
和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に基板1
2と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、
接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し易いヒ
ートサイクルに起因する熱伝導層22の応力破壊現象を
回避して応力破壊耐性を向上させることができるように
なるといった効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記ダイア
フラム122のV溝状コルゲート表面構造1241に担持
された状態で当該ダイアフラム122のV溝状コルゲー
ト表面構造1241に接触して形成された熱不良導体特性
を有する誘電体膜14,16を有し、前記ガス検知素子
30におけるヒータ18が、前記誘電体膜14,16の
V溝状コルゲート表面構造1241に接触した状態で当該
誘電体膜14,16上に担持されて形成されている、こ
とを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ10である。
14に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
1241を有し熱不良導体特性を有する誘電体膜14,1
6を設けることにより、ヒータ18が生成する発熱量が
基板12中に熱拡散する現象を回避し、V溝状コルゲー
ト表面構造1241を有するヒータ18が生成する発熱量
を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させることが
できる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および
測温動作または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ
10を実現できるようになるといった効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記ダイア
フラム122のメサ状コルゲート表面構造に担持された
状態で当該ダイアフラム122のメサ状コルゲート表面
構造に接触して形成された熱不良導体特性を有する誘電
体膜14,16を有し、前記ガス検知素子30における
ヒータ18が、前記誘電体膜14,16のメサ状コルゲ
ート表面構造に接触した状態で当該誘電体膜14,16
上に担持されて形成されている、ことを特徴とする接触
燃焼式ガスセンサ10である。
14に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
1241よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲー
ト表面構造を有し熱不良導体特性を有する誘電体膜1
4,16を設けることにより、ヒータ18が生成する発
熱量が基板12中に熱拡散する現象を回避し、メサ状コ
ルゲート表面構造を有するヒータ18が生成する発熱量
を更に効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させるこ
とができる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作お
よび測温動作または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセ
ンサ10を実現できるようになるといった効果を奏す
る。
いし16のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ
10において、前記補償素子321,322,323は、
前記ガス検知素子30に隣接して前記V溝状コルゲート
表面構造1241または前記メサ状コルゲート表面構造上
に形成され前記可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータ1
8と、当該ヒータ18に熱的に担持されて設けられた熱
良導体である熱伝導層22を有する、ことを特徴とする
接触燃焼式ガスセンサ10である。
11ないし16のいずれか一項に記載に記載の効果と同
様の効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記V溝状
コルゲート表面構造1241または前記メサ状コルゲート
表面構造に担持された状態で当該基板12上に担持され
て形成された熱不良導体特性を有する誘電体膜14,1
6を有し、前記補償素子321,322,323における
ヒータ18が、前記誘電体膜14,16に接触した状態
で当該誘電体膜14,16上に担持されて形成されてい
る、ことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ10であ
る。
17に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
1241またはメサ状コルゲート表面構造上に熱不良導体
特性を有する誘電体膜14,16を設けることにより、
ヒータ18が生成する発熱量が基板12中に熱拡散する
現象を回避し、ヒータ18が生成する発熱量を効率よく
かつ短時間で触媒層24に伝導させることができる結
果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作
または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実
現できるようになるといった効果を奏する。
8,10,15,16または18に記載の接触燃焼式ガ
スセンサ10において、前記誘電体膜14,16は酸化
物14を用いて形成され、前記ガス検知素子30におけ
るヒータ18と前記補償素子321,322,323にお
けるヒータ18が、前記酸化物14に接触した状態で当
該酸化物14上に担持されて形成されている、ことを特
徴とする接触燃焼式ガスセンサ10である。
7,8,10,15,16または18に記載の効果に加
えて、熱不良導体特性を有する酸化物14を設けること
により、ヒータ18が生成する発熱量が基板12中に熱
拡散する現象を回避し、ヒータ18が生成する発熱量を
効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させることがで
きる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測
温動作または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ1
0を実現できるようになるといった効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記酸化物
14がシリコン酸化物14である、ことを特徴とする接
触燃焼式ガスセンサ10である。
19に記載の効果に加えて、熱不良導体特性および耐環
境性を有するシリコン酸化物14を設けることにより、
ヒータ18が生成する発熱量が基板12中に熱拡散する
現象を回避し、ヒータ18が生成する発熱量を効率よく
かつ短時間で触媒層24に伝導させることができる結
果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作
または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実
現できるようになるといった効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記誘電体
膜14,16は、前記酸化物14と、当該酸化物14の
V溝状コルゲート表面構造1241に接触した状態で当該
酸化物14のV溝状コルゲート表面構造1241上に担持
されて形成された五酸化タンタル16とを有し、前記ガ
ス検知素子30におけるヒータ18のV溝状コルゲート
表面構造1241が、前記五酸化タンタル16に接触した
状態で当該五酸化タンタル16のV溝状コルゲート表面
構造1241上に担持されて形成されている、ことを特徴
とする接触燃焼式ガスセンサ10である。
20に記載の効果に加えて、熱不良導体特性を有するシ
リコン酸化物14と五酸化タンタル16との積層を設け
ることにより、ヒータ18が生成する発熱量が基板12
中に熱拡散する現象を回避し、V溝状コルゲート表面構
造1241を有するヒータ18が生成する発熱量を効率よ
くかつ短時間で触媒層24に伝導させることができる結
果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作
が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるように
なるといった効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記誘電体
膜14,16は、前記酸化物14と、当該酸化物14の
メサ状コルゲート表面構造に接触した状態で当該酸化物
14のメサ状コルゲート表面構造上に担持されて形成さ
れた五酸化タンタル16とを有し、前記ガス検知素子3
0におけるヒータ18のメサ状コルゲート表面構造が、
前記五酸化タンタル16に接触した状態で当該五酸化タ
ンタル16のメサ状コルゲート表面構造上に担持されて
形成されている、ことを特徴とする接触燃焼式ガスセン
サ10である。
20に記載の効果に加えて、熱不良導体特性を有するシ
リコン酸化物14と五酸化タンタル16との積層を設け
ることにより、ヒータ18が生成する発熱量が基板12
中に熱拡散する現象を回避し、V溝状コルゲート表面構
造1241よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲ
ート表面構造を有するヒータ18が生成する発熱量を更
に効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させることが
できる結果、更に高感度かつ高速応答なガス燃焼動作お
よび測温動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実現
できるようになるといった効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記誘電体
膜14,16は、前記酸化物14と、当該酸化物14の
V溝状コルゲート表面構造1241またはメサ状コルゲー
ト表面構造に接触した状態で当該酸化物14のV溝状コ
ルゲート表面構造1241またはメサ状コルゲート表面構
造上に担持されて形成された五酸化タンタル16とを有
し、前記補償素子321,322,323におけるヒータ
18が、前記五酸化タンタル16に接触した状態で当該
五酸化タンタル16のV溝状コルゲート表面構造1241
またはメサ状コルゲート表面構造上に担持されて形成さ
れている、ことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ10
である。
20に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
1241またはメサ状コルゲート表面構造上に熱不良導体
特性を有するシリコン酸化物14とV溝状コルゲート表
面構造1241またはメサ状コルゲート表面構造を有する
五酸化タンタル16との積層を設けることにより、ヒー
タ18が生成する発熱量が基板12中に熱拡散する現象
を回避し、V溝状コルゲート表面構造1241またはメサ
状コルゲート表面構造を有するヒータ18が生成する発
熱量を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させるこ
とができる結果、高感度かつ高速応答な補償動作が可能
な接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになると
いった効果を奏する。
いし23のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ
10において、前記ガス検知素子30におけるヒータ1
8と前記補償素子321,322,323におけるヒータ
18とは、同一の抵抗材料を用いて同一形状に形成され
ている、ことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ10で
ある。
21ないし23のいずれか一項に記載の効果に加えて、
ガス検知素子30と補償素子321,322,323とを
用いたブリッジ回路を有する高精度のガス検出回路40
を実現することができるようになるといった効果を奏す
る。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記ヒータ
18は、白金を用いて形成されている、ことを特徴とす
る接触燃焼式ガスセンサ10である。
24に記載の効果に加えて、化学的に安定な白金をヒー
タ18に用いることにより、長期的に高い安定性、再現
性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実
現できるようになるといった効果を奏する。
いし25のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ
10において、前記酸化膜を介した前記基板12側に、
前記ガス検知素子30におけるヒータ18の発熱量によ
る前記ガス検知素子30内部の温度分布を均一化するた
めの均熱体26を形成する、ことを特徴とする接触燃焼
式ガスセンサ10である。
11ないし25のいずれか一項に記載の効果に加えて、
均熱体26を用いてガス検知素子30内部の温度分布を
均一化することにより、高い安定性、再現性および信頼
性を有するガス燃焼動作および測温動作が可能なガス検
知素子30を実現できるようになるといった効果を奏す
る。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記酸化膜
を介した前記基板12側に、前記補償素子321,32
2,323におけるヒータ18の発熱量による前記補償素
子321,322,323内部の温度分布を均一化するた
めの均熱体26を形成する、ことを特徴とする接触燃焼
式ガスセンサ10である。
26に記載の効果に加えて、均熱体26を用いて補償素
子321,322,323内部の温度分布を均一化するこ
とにより、高い安定性、再現性および信頼性を有する補
償動作が可能な補償素子321,322,323を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
いし27のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ
10において、前記ガス検知素子30におけるヒータ1
8の発熱量または前記補償素子321,322,323に
おけるヒータ18の発熱量によって前記基板12内に発
生する熱応力を緩和するための熱応力緩和凹部341,
342,343,344を当該ガス検知素子30または当
該補償素子321,322,323の少なくとも一方の周
辺に形成する、ことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ
10である。
11ないし27のいずれか一項に記載の効果に加えて、
熱応力緩和凹部341,342,343,344を設けてガ
ス検知素子30内や補償素子321,322,323内に
発生する熱応力を緩和することにより、熱応力に起因す
る膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆
動時に発生し易いヒートサイクルに起因するガス検知素
子30や補償素子321,322,323の応力破壊現象
を回避して応力破壊耐性を向上させることができるよう
になるといった効果を奏する。
際に発生する熱応力に対する応力破壊耐性を実現でき、
センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる
結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有す
る接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになると
いった効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10において、前記ガス検
知素子30におけるヒータ18の発熱量または前記補償
素子321,322,323におけるヒータ18を前記ダ
イアフラム122上に形成する場合、前記熱応力緩和凹
部341,342,343,344は、当該ダイアフラム1
22を上下に貫通するように形成された貫通孔341,3
42,343,344である、ことを特徴とする接触燃焼
式ガスセンサ10である。
28に記載の効果に加えて、半導体プロセスを用いて作
成が容易な貫通孔341,342,343,344を設けて
ガス検知素子30内や補償素子321,322,323内
に発生する熱応力を緩和することにより、熱応力に起因
する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠
駆動時に発生し易いヒートサイクルに起因するガス検知
素子30や補償素子321,322,323の応力破壊現
象を回避して応力破壊耐性を向上させることができるよ
うになるといった効果を奏する。
際に発生する熱応力に対する応力破壊耐性を実現でき、
センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる
結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有す
る接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになると
いった効果を奏する。
し29のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ1
0の製造方法であって、前記基板12は、所定の結晶方
位を有するシリコン単結晶から成り、当該シリコン単結
晶から成る基板12の表面に、前記基板12表面に対し
て異方性エッチング処理を実行して前記V溝状コルゲー
ト表面構造1241を形成する工程を含む表面形成工程
と、前記表面形成工程に続いて、前記V溝状コルゲート
表面構造1241を含む前記基板12上に前記誘電体膜1
4,16を担持して形成する誘電体膜形成工程と、前記
表面形成工程に続いて、前記補償素子321,322,3
23におけるヒータ18を前記V溝状コルゲート表面構
造1241上に担持された状態で形成する工程と、前記ガ
ス検知素子30におけるヒータ18を前記V溝状コルゲ
ート表面構造1241上に担持された状態で形成する工程
を含むヒータ形成工程と、前記ヒータ形成工程に続い
て、前記ガス検知素子30における熱伝導層22と前記
補償素子321,322,323における熱伝導層22を
形成する熱伝導層形成工程と、前記熱伝導層形成工程に
続いて、前記ガス検知素子30の前記熱伝導層22に接
触した状態で前記触媒層24を形成する触媒層形成工程
を有する、ことを特徴とする製造方法である。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
し29のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ1
0の製造方法であって、前記基板12上に前記誘電体膜
14,16を形成する誘電体膜形成工程と、前記誘電体
膜形成工程に続いて、前記誘電体膜14,16の所定部
分を用いて前記V溝状コルゲート表面構造1241を形成
する誘電体膜形成工程と、異方性エッチング処理を実行
して前記V溝状コルゲート表面構造1241を形成する表
面形成工程と、前記表面形成工程に続いて、前記補償素
子321,322,323におけるヒータ18を前記V溝
状コルゲート表面構造1241上に担持された状態で形成
する工程と、前記ガス検知素子30におけるヒータ18
を前記V溝状コルゲート表面構造1241上に担持された
状態で形成する工程を含むヒータ形成工程と、前記ヒー
タ形成工程に続いて、前記ガス検知素子30における熱
伝導層22と前記補償素子321,322,323におけ
る熱伝導層22を形成する熱伝導層形成工程と、前記熱
伝導層形成工程に続いて、前記ガス検知素子30の前記
熱伝導層22に接触した状態で前記触媒層24を形成す
る触媒層形成工程を有する、ことを特徴とする製造方法
である。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
し29のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ1
0の製造方法であって、前記基板12は、所定の結晶方
位を有するシリコン単結晶から成り、当該シリコン単結
晶から成る基板12の表面に、前記基板12表面に対し
て異方性エッチング処理を実行して前記メサ状コルゲー
ト表面構造を形成するコルゲート表面形成工程を含む表
面形成工程と、前記表面形成工程に続いて、前記メサ状
コルゲート表面構造を含む前記基板12上に前記誘電体
膜14,16を担持して形成する誘電体膜形成工程と、
前記表面形成工程に続いて、前記補償素子321,32
2,323におけるヒータ18を前記メサ状コルゲート表
面構造上に担持された状態で形成する工程と、前記ガス
検知素子30におけるヒータ18を前記メサ状コルゲー
ト表面構造上に担持された状態で形成する工程を含むヒ
ータ形成工程と、前記ヒータ形成工程に続いて、前記ガ
ス検知素子30における熱伝導層22と前記補償素子3
21,322,323における熱伝導層22を形成する熱
伝導層形成工程と、前記熱伝導層形成工程に続いて、前
記ガス検知素子30の前記熱伝導層22に接触した状態
で前記触媒層24を形成する触媒層形成工程を有する、
ことを特徴とする製造方法である。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
し29のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ1
0の製造方法であって、前記基板12上に前記誘電体膜
14,16を形成する誘電体膜形成工程と、前記誘電体
膜形成工程に続いて、前記誘電体膜14,16の所定部
分を用いて前記メサ状コルゲート表面構造を形成する誘
電体膜形成工程と、異方性エッチング処理を実行して前
記メサ状コルゲート表面構造を形成するコルゲート表面
形成工程を含む表面形成工程と、前記表面形成工程に続
いて、前記補償素子321,322,323におけるヒー
タ18を前記メサ状コルゲート表面構造上に担持された
状態で形成する工程と、前記ガス検知素子30における
ヒータ18を前記メサ状コルゲート表面構造上に担持さ
れた状態で形成する工程を含むヒータ形成工程と、前記
ヒータ形成工程に続いて、前記ガス検知素子30におけ
る熱伝導層22と前記補償素子321,322,323に
おける熱伝導層22を形成する熱伝導層形成工程と、前
記熱伝導層形成工程に続いて、前記ガス検知素子30の
前記熱伝導層22に接触した状態で前記触媒層24を形
成する触媒層形成工程を有する、ことを特徴とする製造
方法である。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
いし33のいずれか一項に記載の接触燃焼式ガスセンサ
10の製造方法において、前記ガス検知素子30または
前記補償素子321,322,323における前記誘電体
膜14,16を介した前記基板12側に、前記均熱体2
6を形成する均熱体形成工程を有する、ことを特徴とす
る製造方法である。
30ないし33のいずれか一項に記載の効果と同様の効
果を奏する。
いし34に記載の接触燃焼式ガスセンサ10の製造方法
において、前記熱応力緩和凹部341,342,343,
344を前記ガス検知素子30または前記補償素子32
1,322,323の少なくとも一方の周辺に形成する熱
応力緩和凹部形成工程を有する、ことを特徴とする製造
方法である。
30ないし34に記載の効果と同様の効果を奏する。
記載の接触燃焼式ガスセンサ10の製造方法において、
前記接触燃焼式ガスセンサ10が前記ダイアフラム12
2を有する場合、前記ダイアフラム122を形成するダイ
アフラム形成工程に先だって、前記熱応力緩和凹部形成
工程が実行される、ことを特徴とする製造方法である。
35記載の効果と同様の効果を奏する。
接触燃焼式ガスセンサの一実施形態を説明する。
0の実施形態を説明するための断面図である。図2は、
図1の接触燃焼式ガスセンサ10の上面図である。
ガスセンサの一形態であって、基板12上にガス検知素
子30と補償素子321,322,323とが隣接して設
けられ、ガス検知素子30と補償素子321,322,3
23とで可燃性ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検
出することによって可燃性ガスを検量する、所謂、接触
燃焼式のガスセンサである。
のブリッジ回路に接触燃焼式ガスセンサ10を組み込ん
だガス検出回路40(後述)を用いて、可燃性ガスの検
量を実行することになる。
基板12は所定の厚さで形成され所定の結晶方位を有す
るシリコン単結晶から成るダイアフラム122を有して
いる。具体的には、基板12として結晶方位(100)
のシリコン(元素記号:Si)単結晶(具体的には、厚
さが数100μm〜1mm程度のシリコンウェハ)を用
いている。以降、シリコン基板12と総称することにす
る。
2に示すように、シリコン基板12の裏面を数10〜数
100μm程度の厚さまで異方性エッチング処理して形
成している。以降、この様なダイアフラム122をSi
ダイアフラム122と総称することにする。
2の表面には、補償素子321,322,323を形成する
ためのV溝状コルゲート表面構造1241が作成され、更
に、ガス検知素子30が形成されると同時にガスが燃焼
する界面としてのV溝状コルゲート表面構造1241が異
方性エッチング処理によって作成されている。
とは、(100)Si単結晶の斜めエッチング特性を利
用して形成される数μm〜数10μmのピッチのV字形
状の線状の襞(コルゲート:corrugate)構造
を意味している。この様なV字形状の深さや幅は数μm
〜数10μmの範囲で任意に選択することができる。
代えて、ガス検知素子30が形成されると同時にガスが
燃焼する界面としてのメサ状コルゲート表面構造を用い
ることも可能である。メサ状コルゲート表面構造とは、
(100)Si単結晶の斜めエッチング特性を利用して
形成される凸形状のメサが数μm〜数10μmのピッチ
でシリコン基板12平面上に形成された構造を意味して
いる。この様なメサの底辺および高さは数μm〜数10
μmの範囲で任意に選択することができる。これによ
り、シリコン基板12よりも実効的に熱容量の小さいS
iダイアフラム122上にヒータ18を設けることによ
り、ヒータ18が生成する発熱量がシリコン基板12中
に熱拡散する現象を回避できる結果、メサ状コルゲート
表面構造を有するヒータ18が生成する発熱量を効率よ
くかつ短時間で触媒層24に伝導させることができる結
果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作
が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるように
なるといった効果を奏する。更に、V溝状コルゲート表
面構造1241よりも更に大きな表面積を有するメサ状コ
ルゲート表面構造を有し熱良導体である熱伝導層22を
設けることにより、メサ状コルゲート表面構造を有する
ヒータ18が生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触
媒層24に伝導させることができる結果、高感度かつ高
速応答なガス燃焼動作および測温動作が可能な接触燃焼
式ガスセンサ10を実現できるようになるといった効果
を奏する。また、V溝状コルゲート表面構造1241より
も更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構造
を有する熱伝導層22とメサ状コルゲート表面構造を有
するヒータ18との間で十分な膜密着強度を実現でき、
ヒータ18が加熱状態になった際に発生する熱応力に対
する熱伝導層22の応力破壊耐性を実現でき、センサの
ガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる結果、更
に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようにな
るといった効果を奏する。メサ状コルゲート表面構造を
有する熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によっ
て形成される薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、
熱伝導層22の表面積を実効的に拡大することに大きく
寄与するといった効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。更に、V溝状コルゲート表
面構造1241よりも更に大きな表面積を有するメサ状コ
ルゲート表面構造により、可燃性ガスの燃焼に寄与する
熱伝導層22の表面積を実効的に拡大することができる
結果、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子
が熱伝導層22の表面に付着した場合であっても、ガス
検知感度の急激な劣化が発生する現象を回避して汚染耐
性を向上できる結果、更に長期的に高い安定性、更に高
い再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ1
0を実現できるようになるといった効果を奏する。ま
た、メサ状コルゲート表面構造を有する熱伝導層22
は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子か
ら触媒として作用する触媒層24を保護し白金またはパ
ラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる結
果、接触燃焼式ガスセンサ10のガス検知感度について
更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性
を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるように
なるといった効果を奏する。更に、メサ状コルゲート表
面構造を有する熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処
理によって形成される薄膜に比べて熱伝導層22に発生
する熱応力を緩和しやすい特性を有し、製造途中での熱
処理中にシリコン基板12と薄膜間の熱膨張率の差に起
因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間
欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起因する熱伝導
層22の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性を向上さ
せることができるようになるといった効果を奏する。更
に、V溝状コルゲート表面構造1241よりも更に大きな
表面積を有するメサ状コルゲート表面構造を有し可燃性
ガスの燃焼に対して触媒として作用する触媒層24を設
けることにより、十分なガス検知感度を実現でき、更に
長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を有
する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになる
といった効果を奏する。
フラム122のV溝状コルゲート表面構造1241に担持
された状態(すなわち、積層された状態)でSiダイア
フラム122のV溝状コルゲート表面構造1241に接触
して形成された熱不良導体特性を有する誘電体膜14,
16を有している。
4と、酸化物14上に形成されるV溝状コルゲート表面
構造1241に接触した状態でシリコン酸化物14のV溝
状コルゲート表面構造1241上に積層されて形成された
五酸化タンタル16とを有している。なお、五酸化タン
タル16に代えて、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸
化ジルコニウム、酸化ハフニウム等を用いることもでき
る。
をを用いることが望ましい。本実施形態では、前述のS
i単結晶基板12の表面を熱酸化処理することにより得
られるシリコン酸化物14(具体的には、酸化シリコ
ン)を酸化物14として用いることが望ましい。以降、
この様なシリコン酸化物14を酸化シリコン14と総称
することにする。
1μm程度以下であるため、図1に示すように、下地の
シリコン基板12におけるV溝状コルゲート表面構造1
241が現れる結果、酸化シリコン14の上面には、この
V溝状コルゲート表面構造1241と同様な表面構造が踏
襲されて形成されることになる。
14を設けることにより、シリコン基板12におけるV
溝状コルゲート表面構造1241と同様な表面構造を踏襲
することができるようになるといった効果を奏する。更
に、ヒータ18が生成する発熱量がシリコン基板12中
に熱拡散する現象を回避し、ヒータ18が生成する発熱
量を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導させること
ができる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作およ
び測温動作または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセン
サ10を実現できるようになるといった効果を奏する。
0.5μm程度以下であるため、図1に示すように、下
地のシリコン酸化物14におけるV溝状コルゲート表面
構造1241が現れる結果、五酸化タンタル16の上面に
は、このV溝状コルゲート表面構造1241と同様な表面
構造が踏襲されて形成されることになる。
を有する酸化シリコン14を設けることにより、シリコ
ン基板12におけるV溝状コルゲート表面構造1241と
同様な表面構造を踏襲することができるようになるとい
った効果を奏する。更に、ヒータ18が生成する発熱量
がシリコン基板12中に熱拡散する現象を回避し、ヒー
タ18が生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層
24に伝導させることができる結果、高感度かつ高速応
答なガス燃焼動作および測温動作または補償動作が可能
な接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになると
いった効果を奏する。
タ18は、後述するように、五酸化タンタル16のV溝
状コルゲート表面構造1241上に接触した状態で積層さ
れることになる。以降、誘電体膜14,16を誘電体膜
(酸化シリコン/五酸化タンタル)14,16と総称す
ることにする。
がシリコン基板12中に熱拡散する現象を回避し、V溝
状コルゲート表面構造1241を有するヒータ18が生成
する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層24に伝導さ
せることができる結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼
動作および測温動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10
を実現できるようになるといった効果を奏する。
る。
22のV溝状コルゲート表面構造1241上に積層され可
燃性ガスの燃焼を促すためのヒータ18と、ヒータ18
のV溝状コルゲート表面構造1241上に熱的に接触して
積層された熱良導体である熱伝導層22と、熱伝導層2
2のV溝状コルゲート表面構造1241を介して伝導され
たヒータ18の発熱量に応じて発熱して可燃性ガスの燃
焼に対して触媒として作用する触媒層24(具体的に
は、白金Pt、パラジウムPd等の貴金属薄膜層)を有
している。以降、この様な触媒層24をPt/Pd触媒
層24と総称することにする。
ラム122のメサ状コルゲート表面構造上に積層され可
燃性ガスの燃焼を促すためのヒータ18と、ヒータ18
のメサ状コルゲート表面構造上に熱的に接触して積層さ
れた熱良導体である熱伝導層22と、熱伝導層22のメ
サ状コルゲート表面構造を介して伝導されたヒータ18
の発熱量に応じて発熱して可燃性ガスの燃焼に対して触
媒として作用するPt/Pd触媒層24から構成されて
いても良い。この場合、V溝状コルゲート表面構造12
41よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表
面構造を有する熱伝導層22とメサ状コルゲート表面構
造を有するヒータ18との間で十分な膜密着強度を実現
でき、ヒータ18が加熱状態になった際に発生する熱応
力に対する熱伝導層22の応力破壊耐性を実現でき、セ
ンサのガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる結
果、更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信
頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるよ
うになるといった効果を奏する。メサ状コルゲート表面
構造を有する熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理
によって形成される薄膜に比べて熱容量を小さくでき、
かつ、熱伝導層22の表面積を実効的を更に拡大するこ
とに大きく寄与するといった効果を奏する。すなわち、
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面積を実
効的に更に拡大することができる結果、十分なガス検知
感度を実現することができるようになるといった効果を
奏する。更に、メサ状コルゲート表面構造により、可燃
性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面積を実効的
に更に拡大することができる結果、大気中を浮遊するゴ
ミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22の表面に付
着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が発
生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結果、更に
長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を有
する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになる
といった効果を奏する。また、メサ状コルゲート表面構
造を有する熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油
粒子等の浮遊汚染粒子から触媒として作用するPt/P
d触媒層24を保護し白金またはパラジウムの触媒機能
の劣化を回避することができる結果、接触燃焼式ガスセ
ンサ10のガス検知感度について更に長期的に高い安定
性、更に高い再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガ
スセンサ10を実現できるようになるといった効果を奏
する。更に、メサ状コルゲート表面構造を有する熱伝導
層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される
薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応力を緩和しや
すい特性を有し、製造途中での熱処理中にシリコン基板
12と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象
や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時に発生し易
いヒートサイクルに起因する熱伝導層22の応力破壊現
象を回避して応力破壊耐性を向上させることができるよ
うになるといった効果を奏する。
酸化シリコン/五酸化タンタル14,16のV溝状コル
ゲート表面構造1241に接触した状態で酸化シリコン/
五酸化タンタル14,16上に積層されて形成されてい
る。
41を有し熱不良導体特性を有する酸化シリコン/五酸化
タンタル14,16を設けることにより、ヒータ18が
生成する発熱量がシリコン基板12中に熱拡散する現象
を回避し、V溝状コルゲート表面構造1241を有するヒ
ータ18が生成する発熱量を効率よくかつ短時間でPt
/Pd触媒層24に伝導させることができる結果、高感
度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作または補
償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実現できる
ようになるといった効果を奏する。
ルゲート表面構造に積層された状態でSiダイアフラム
122のメサ状コルゲート表面構造に接触して形成され
た熱不良導体特性を有する酸化シリコン/五酸化タンタ
ル14,16を有し、ガス検知素子30におけるヒータ
18が、酸化シリコン/五酸化タンタル14,16のメ
サ状コルゲート表面構造に接触した状態で酸化シリコン
/五酸化タンタル14,16上に積層されて形成される
ことが望ましい。すなわち、V溝状コルゲート表面構造
1241よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲー
ト表面構造を有し熱不良導体特性を有する酸化シリコン
/五酸化タンタル14,16を設けることにより、ヒー
タ18が生成する発熱量がシリコン基板12中に熱拡散
する現象を回避し、メサ状コルゲート表面構造を有する
ヒータ18が生成する発熱量を更に効率よくかつ短時間
でPt/Pd触媒層24に伝導させることができる結
果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作
または補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサ10を実
現できるようになるといった効果を奏する。
18は、補償素子321,322,323におけるヒータ
18と同一の抵抗材料を用いて同一形状に形成されてい
る。これにより、ガス検知素子30と補償素子321,
322,323とでホイートストーンブリッジ(後述)を
構成した場合に、精度良く抵抗バランスをとることがで
き、その結果、ガスの検知精度を向上させることができ
る。
膜を九十九折り(ジグザグ)形状に形成している。以
降、Ptヒータ18と総称することにする。なお、ヒー
タ材料としては、Ptの他に、抵抗温度係数が大きく、
高温まで熱的に安定な金属または化合物であるルテニウ
ム(元素記号:Ru)の酸化物(RuO2)やハフニウ
ム(元素記号:Hf)の酸化物(HfO2)等を用いる
ことも可能である。
321,322,323とを用いたブリッジ回路を有する
高精度のガス検出回路40を実現することができるよう
になるといった効果を奏する。また化学的に安定な白金
をPtヒータ18に用いることにより、長期的に高い安
定性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセン
サ10を実現できるようになるといった効果を奏する。
る熱伝導層22が、アルミニウム(元素記号:Al)の
酸化物(Al2O3;アルミナ)を用いて形成されている
点に特徴を有している。以降、熱伝導層22をアルミナ
層22で代表することにする。
ル(元素記号:Ta)の酸化物(Ta2O5)、チタン
(元素記号:Ti)の酸化物(TiO2)、ジルコニウ
ム(元素記号:Zr)の酸化物(ZrO2)、タングス
テン酸化物、スズ酸化物、亜鉛酸化物等の陽極酸化皮膜
を形成できる金属を含む均等物ならば特に限定されるこ
となく用いることができる。
実施形態によれば、V溝状コルゲート表面構造1241を
有するアルミナ層22とV溝状コルゲート表面構造12
41を有するPtヒータ18との間で十分な膜密着強度を
実現でき、Ptヒータ18が加熱状態になった際に発生
する熱応力に対するアルミナ層22の応力破壊耐性を実
現でき、センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維
持できる結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼
性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるよう
になるといった効果を奏する。
アルミナ層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形
成される薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、アル
ミナ層22の表面積を実効的に拡大することに大きく寄
与するといった効果を奏する。
ルミナ層22の表面積を実効的に拡大することができる
結果、十分なガス検知感度を実現することができるよう
になるといった効果を奏する。
より、可燃性ガスの燃焼に寄与するアルミナ層22の表
面積を実効的に拡大することができる結果、大気中を浮
遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子がアルミナ層22
の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激
な劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる
結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有す
る接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになると
いった効果を奏する。
有するアルミナ層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒
子等の浮遊汚染粒子から触媒として作用するPt/Pd
触媒層24を保護し白金またはパラジウムの触媒機能の
劣化を回避することができる結果、接触燃焼式ガスセン
サ10のガス検知感度について長期的に高い安定性、再
現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を
実現できるようになるといった効果を奏する。
有するアルミナ層22は、蒸着処理やスパッタ処理によ
って形成される薄膜に比べてアルミナ層22に発生する
熱応力を緩和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理
中にシリコン基板12と薄膜間の熱膨張率の差に起因す
る膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆
動時に発生し易いヒートサイクルに起因するアルミナ層
22の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性を向上させ
ることができるようになるといった効果を奏する。
に示すように、ガス検知素子30に隣接してV溝状コル
ゲート表面構造1241上に形成され可燃性ガスの燃焼を
促すためのPtヒータ18と、Ptヒータ18に熱的に
積層されて設けられた熱良導体である熱伝導層22を有
している。
41上に、シリコン基板12上に積層されて形成された熱
不良導体特性を有する酸化シリコン/五酸化タンタル1
4,16が形成されている。
tヒータ18は、酸化シリコン/五酸化タンタル14,
16に接触した状態で、シリコン基板12(Siダイア
フラム122)のV溝状コルゲート表面構造1241を踏
襲するように酸化シリコン/五酸化タンタル14,16
上に積層されて形成されている。
41上に熱不良導体特性を有する酸化シリコン14とV溝
状コルゲート表面構造1241を有する五酸化タンタル1
6との積層を設けることにより、Ptヒータ18が生成
する発熱量がシリコン基板12中に熱拡散する現象を回
避し、V溝状コルゲート表面構造1241を有するPtヒ
ータ18が生成する発熱量を効率よくかつ短時間でPt
/Pd触媒層24に伝導させることができる結果、高感
度かつ高速応答な補償動作が可能な接触燃焼式ガスセン
サ10を実現できるようになるといった効果を奏する。
tヒータ18は、ガス検知素子30におけるPtヒータ
18と同一の抵抗材料を用いて同一形状に形成されてい
る。
折り(ジグザグ)形状に形成している。以降、Ptヒー
タ18をと総称することにする。なお、ヒータ材料とし
ては、Ptの他に、ルテニウム(元素記号:Ru)の酸
化物(RuO2)やハフニウム(元素記号:Hf)の酸
化物(HfO2)等を用いることも可能である。
321,322,323とを用いたブリッジ回路を有する
高精度のガス検出回路40を容易に実現することができ
るようになるといった効果を奏する。
8に用いることにより、長期的に高い安定性、再現性お
よび信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
321,322,323とを用いたブリッジ回路を有する
高精度のガス検出回路40を実現することができるよう
になるといった効果を奏する。化学的に安定な白金をP
tヒータ18に用いることにより、長期的に高い安定
性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ
10を実現できるようになるといった効果を奏する。
323における熱伝導層22が、アルミナ層22で形成
されている。
酸化物(五酸化タンタル、Ta2O5)、Tiの酸化物
(TiO2)、Zrの酸化物(ZrO2)、タングステン
酸化物、スズ酸化物、亜鉛酸化物等の陽極酸化皮膜を形
成できる金属を含む均等物ならば特に限定されることな
く用いることができる。
321,322,323に共通に設けられる構成要素の実
施形態を説明する。
10は、酸化シリコン14を介したシリコン基板12側
(図1に示す裏側)に、ガス検知素子30におけるPt
ヒータ18の発熱量によるガス検知素子30内部の温度
分布を均一化するための均熱体26が形成されている。
子30内部の温度分布を均一化することにより、高い安
定性、再現性および信頼性を有するガス燃焼動作および
測温動作が可能なガス検知素子30を実現できるように
なるといった効果を奏する。
板12の裏面側に、補償素子321,322,323にお
けるPtヒータ18の発熱量による補償素子321,3
22,323内部の温度分布を均一化するための均熱体2
6が形成されている。
償素子321,322,323における均熱体26は、シ
リコン基板12の裏面側をエッチング処理してSiダイ
アフラム122を形成する際に、Siの異方性エッチン
グ処理を実行することにより、メサ形状の均熱体26を
Siダイアフラム122と一体化した状態で形成するこ
とができる。なお、Siダイアフラム122を形成した
後で、裏面のSiダイアフラム122にAl等の金属層
を形成して均熱体26とすることも可能である。
21,322,323内部の温度分布を均一化することに
より、高い安定性、再現性および信頼性を有する補償動
作が可能な補償素子321,322,323を実現できる
ようになるといった効果を奏する。
6と補償素子321,322,323における均熱体26
とを共通の均熱体26によって簡便に牽制することも可
能であって、この場合も同様の効果を奏する。
ガス検知素子30におけるPtヒータ18の発熱量また
は補償素子321,322,323におけるPtヒータ1
8の発熱量によってシリコン基板12内に発生する熱応
力を緩和するための熱応力緩和凹部341,342,34
3,344(図2参照)を、ガス検知素子30または補償
素子321,322,323の少なくとも一方の周辺に形
成している。
tヒータ18および補償素子321,322,323にお
けるPtヒータ18をダイアフラム122上に形成する
場合、熱応力緩和凹部341,342,343,344とし
て、ダイアフラム122を上下に貫通するように形成さ
れた貫通孔341,342,343,344を用いることが
望ましい。
容易な貫通孔341,342,343,344を設けてガス
検知素子30内や補償素子321,322,323内に発
生する熱応力を緩和することにより、熱応力に起因する
膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動
時に発生し易いヒートサイクルに起因するガス検知素子
30や補償素子321,322,323の応力破壊現象を
回避して応力破壊耐性を向上させることができるように
なるといった効果を奏する。
った際に発生する熱応力に対する応力破壊耐性を実現で
き、センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維持で
きる結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようにな
るといった効果を奏する。
ンサ10によれば、シリコン基板12よりも実効的に熱
容量の小さいSiダイアフラム122上にPtヒータ1
8を設けることにより、Ptヒータ18が生成する発熱
量がシリコン基板12中に熱拡散する現象を回避できる
結果、V溝状コルゲート表面構造1241を有するPtヒ
ータ18が生成する発熱量を効率よくかつ短時間でPt
/Pd触媒層24に伝導させることができる結果、高感
度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作が可能な
接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるとい
った効果を奏する。
有し熱良導体である熱伝導層22を設けることにより、
V溝状コルゲート表面構造1241を有するPtヒータ1
8が生成する発熱量を効率よくかつ短時間でPt/Pd
触媒層24に伝導させることができる結果、高感度かつ
高速応答なガス燃焼動作および測温動作が可能な接触燃
焼式ガスセンサ10を実現できるようになるといった効
果を奏する。
有する熱伝導層22とV溝状コルゲート表面構造1241
を有するPtヒータ18との間で十分な膜密着強度を実
現でき、Ptヒータ18が加熱状態になった際に発生す
る熱応力に対する熱伝導層22の応力破壊耐性を実現で
き、センサのガス検知感度の初期特性を経時的に維持で
きる結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようにな
るといった効果を奏する。
熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成
される薄膜に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導
層22の表面積を実効的に拡大することに大きく寄与す
るといった効果を奏する。
伝導層22の表面積を実効的に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
より、可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層22の表面
積を実効的に拡大することができる結果、大気中を浮遊
するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層22の表
面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な劣
化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるとい
った効果を奏する。
有する熱伝導層22は、大気中を浮遊するゴミや油粒子
等の浮遊汚染粒子から触媒として作用するPt/Pd触
媒層24を保護し白金またはパラジウムの触媒機能の劣
化を回避することができる結果、接触燃焼式ガスセンサ
10のガス検知感度について長期的に高い安定性、再現
性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実
現できるようになるといった効果を奏する。
有する熱伝導層22は、蒸着処理やスパッタ処理によっ
て形成される薄膜に比べて熱伝導層22に発生する熱応
力を緩和しやすい特性を有し、製造途中での熱処理中に
シリコン基板12と薄膜間の熱膨張率の差に起因する膜
剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサ10の間欠駆動時
に発生し易いヒートサイクルに起因する熱伝導層22の
応力破壊現象を回避して応力破壊耐性を向上させること
ができるようになるといった効果を奏する。
有し可燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用するPt
/Pd触媒層24を設けることにより、十分なガス検知
感度を実現でき、更に、長期的に高い安定性、再現性お
よび信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ10を実現で
きるようになるといった効果を奏する。
サ10の製造方法の一実施形態を説明する。
の製造方法の実施形態を説明するためのプロセス図であ
る。なお、接触燃焼式ガスセンサ10の説明において既
に記述したものと同一の部分については、同一符号を付
し、重複した説明は省略する。
成工程、ヒータ形成工程、熱伝導層形成工程、陽極酸化
皮膜形成工程、触媒層形成工程、Siダイアフラム形成
工程、均熱体形成工程、熱応力緩和凹部形成工程、ダイ
アフラム形成工程を有している。
に酸化シリコン14と五酸化タンタル16をこの順番で
形成する工程である。酸化シリコン14は、前述したよ
うに、シリコン基板12を熱酸化することによって形成
することができる。
ゲート表面形成工程を含んでいる。誘電体膜形成工程
は、誘電体膜形成工程に続いて、酸化シリコン/五酸化
タンタル14,16の所定部分を用いてV溝状コルゲー
ト表面構造1241を形成する工程である。一方コルゲー
ト表面形成工程は、異方性エッチング処理を実行してV
溝状コルゲート表面構造1241を形成する工程である。
て、補償素子321,322,323におけるPtヒータ
18をV溝状コルゲート表面構造1241上に積層された
状態で形成する工程と、ガス検知素子30におけるPt
ヒータ18をV溝状コルゲート表面構造1241上に積層
された状態で形成する工程を含んでいる。
いて、ガス検知素子30におけるアルミナ層22と補償
素子321,322,323におけるアルミナ層22を形
成する工程である。
いて、ガス検知素子30のアルミナ層22に接触した状
態でPt/Pd触媒層24を積層形成する工程である。
工程に先だって実行される工程であって、Siダイアフ
ラム122を形成する工程である。
工程ガス検知素子30または補償素子321,322,3
23における酸化シリコン/五酸化タンタル14,16
を介したシリコン基板12側に、均熱体26を形成する
工程である。
1,342,343,344をガス検知素子30または補償
素子321,322,323の各々の周辺に形成する工程
である。
サ10を用いたガス検出回路の一実施形態を説明する。
をホイートストーンブリッジに組み込む場合のガス検出
回路の回路図である。なお、接触燃焼式ガスセンサ10
または接触燃焼式ガスセンサ10の製造方法の実施形態
の説明において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
3個の補償素子321,322,323とガス検知素子3
0とを用いて構成したホイートストーンブリッジに、電
源36と電流検出手段38とをPtパッド20,…,2
0(201,202,203,204)を介して組み込んだ
回路構成を有している。
Vcc側)は、ガス検知素子30のPtパッド201、補
償素子323のPtパッド206とに接続され、低電位側
(すなわち、接地電位側)は、補償素子322のPtパ
ッド204と補償素子321のPtパッド203に接続さ
れている。
よび補償素子321の共通のPtパッド202と補償素子
322,323の共通のPtパッド205との間に接続さ
れている。
素子30と補償素子321,322,323とで可燃性ガ
スを燃焼する際に発生する燃焼熱に起因して発生するガ
ス検知素子30の抵抗値変化、および補償素子321,
322,323の抵抗値変化をホイートストーンブリッジ
とこれに接続された電流検出手段38に流れる電流値の
変化によって検出することにより、可燃性ガスを検量す
ることができる。
コルゲート表面構造により、可燃性ガスの燃焼に寄与す
る熱伝導層の表面積を実効的に拡大することができる結
果、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が
熱伝導層の表面に付着した場合であっても、ガス検知感
度の急激な劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を向
上できる結果、長期的に高い安定性、再現性および信頼
性を有するガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
ルゲート表面構造よりも更に大きな表面積を有するメサ
状コルゲート表面構造により、可燃性ガスの燃焼に寄与
する熱伝導層の表面積を実効的に拡大することができる
結果、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子
が熱伝導層の表面に付着した場合であっても、ガス検知
感度の急激な劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を
向上できる結果、更に長期的に高い安定性、更に高い再
現性および信頼性を有するガスセンサを実現できるよう
になるといった効果を奏する。
または2に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造により、接触燃焼式ガスセンサを構成する各層も同
様なV溝状コルゲート表面構造を有するようにできると
いった効果を奏する。
有する各層間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒータが
加熱状態になった際に発生する熱応力に対する積層構造
の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度の初
期特性を経時的に維持できる結果、長期的に高い安定
性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサ
を実現できるようになるといった効果を奏する。
造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、積層構造の表面積
を実効的に拡大することに大きく寄与するといった効果
を奏する。
層構造の表面積を実効的に拡大することができる結果、
十分なガス検知感度を実現することができるようになる
といった効果を奏する。
積層構造により、可燃性ガスの燃焼に寄与する積層構造
の表面積を実効的に拡大することができる結果、大気中
を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が積層構造の
表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急激な
劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
積層構造は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について長
期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する接触燃
焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効果を
奏する。
積層構造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて積層構造に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する積層構造の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
または2に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート
表面構造により、接触燃焼式ガスセンサを構成する各層
も同様なメサ状コルゲート表面構造を有するようにでき
るといった効果を奏する。
有する各層間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒータが
加熱状態になった際に発生する熱応力に対する積層構造
の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度の初
期特性を経時的に維持できる結果、更に長期的に高い安
定性、更に高い再現性および信頼性を有する接触燃焼式
ガスセンサを実現できるようになるといった効果を奏す
る。
造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、積層構造の表面積
を実効的を更に拡大することに大きく寄与するといった
効果を奏する。
層構造の表面積を実効的に更に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
積層構造により、可燃性ガスの燃焼に寄与する積層構造
の表面積を実効的に更に拡大することができる結果、大
気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚染粒子が積層構
造の表面に付着した場合であっても、ガス検知感度の急
激な劣化が発生する現象を回避して汚染耐性を向上でき
る結果、更に長期的に高い安定性、更に高い再現性およ
び信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサを実現できるよ
うになるといった効果を奏する。
積層構造は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について更
に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになると
いった効果を奏する。
積層構造は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて積層構造に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する積層構造の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
または4に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造を有する熱伝導層とV溝状コルゲート表面構造を有
するヒータとの間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒー
タが加熱状態になった際に発生する熱応力に対する熱伝
導層の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度
の初期特性を経時的に維持できる結果、長期的に高い安
定性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセン
サを実現できるようになるといった効果を奏する。
層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層の表面積
を実効的に拡大することに大きく寄与するといった効果
を奏する。
伝導層の表面積を実効的に拡大することができる結果、
十分なガス検知感度を実現することができるようになる
といった効果を奏する。
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的
に拡大することができる結果、大気中を浮遊するゴミや
油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層の表面に付着した場
合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が発生する現
象を回避して汚染耐性を向上できる結果、長期的に高い
安定性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセ
ンサを実現できるようになるといった効果を奏する。
熱伝導層は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について長
期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する接触燃
焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効果を
奏する。
熱伝導層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて熱伝導層に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する熱伝導層の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
または4に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面
構造よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート
表面構造を有する熱伝導層とメサ状コルゲート表面構造
を有するヒータとの間で十分な膜密着強度を実現でき、
ヒータが加熱状態になった際に発生する熱応力に対する
熱伝導層の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知
感度の初期特性を経時的に維持できる結果、更に長期的
に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を有する接
触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効
果を奏する。
層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層の表面積
を実効的を更に拡大することに大きく寄与するといった
効果を奏する。
伝導層の表面積を実効的に更に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的
に更に拡大することができる結果、大気中を浮遊するゴ
ミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層の表面に付着し
た場合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が発生す
る現象を回避して汚染耐性を向上できる結果、更に長期
的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
熱伝導層は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について更
に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになると
いった効果を奏する。
熱伝導層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて熱伝導層に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する熱伝導層の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造を有
し熱不良導体特性を有する誘電体膜を設けることによ
り、ヒータが生成する発熱量が基板12中に熱拡散する
現象を回避し、V溝状コルゲート表面構造を有するヒー
タが生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層に伝
導させることができる結果、高感度かつ高速応答なガス
燃焼動作および測温動作または補償動作が可能な接触燃
焼式ガスセンサ10を実現できるようになるといった効
果を奏する。
に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造より
も更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構造
を有し熱不良導体特性を有する誘電体膜を設けることに
より、ヒータが生成する発熱量が基板12中に熱拡散す
る現象を回避し、メサ状コルゲート表面構造を有するヒ
ータが生成する発熱量を更に効率よくかつ短時間で触媒
層に伝導させることができる結果、高感度かつ高速応答
なガス燃焼動作および測温動作または補償動作が可能な
接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるとい
った効果を奏する。
ないし8のいずれか一項に記載の効果に加えて、V溝状
コルゲート表面構造1241またはメサ状コルゲート表面
構造上に熱良導体である熱伝導層を設けることにより、
ヒータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層
に伝導させることができる結果、高感度かつ高速応答な
補償動作が可能な接触燃焼式ガスセンサを実現できるよ
うになるといった効果を奏する。
9に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造1
241またはメサ状コルゲート表面構造上に熱不良導体特
性を有する誘電体膜を設けることにより、ヒータが生成
する発熱量が基板12中に熱拡散する現象を回避し、ヒ
ータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層に
伝導させることができる結果、高感度かつ高速応答なガ
ス燃焼動作および測温動作または補償動作が可能な接触
燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効果
を奏する。
1または2に記載の効果に加えて、基板よりも実効的に
熱容量の小さいダイアフラム122上にヒータを設ける
ことにより、ヒータが生成する発熱量が基板中に熱拡散
する現象を回避できる結果、V溝状コルゲート表面構造
を有するヒータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間
で触媒層に伝導させることができる結果、高感度かつ高
速応答なガス燃焼動作および測温動作が可能な接触燃焼
式ガスセンサを実現できるようになるといった効果を奏
する。
良導体である熱伝導層を設けることにより、V溝状コル
ゲート表面構造を有するヒータが生成する発熱量を効率
よくかつ短時間で触媒層に伝導させることができる結
果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動作
が可能な接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになる
といった効果を奏する。
熱伝導層とV溝状コルゲート表面構造を有するヒータと
の間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒータが加熱状態
になった際に発生する熱応力に対する熱伝導層の応力破
壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度の初期特性を
経時的に維持できる結果、長期的に高い安定性、再現性
および信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサを実現でき
るようになるといった効果を奏する。
層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層の表面積
を実効的に拡大することに大きく寄与するといった効果
を奏する。
伝導層の表面積を実効的に拡大することができる結果、
十分なガス検知感度を実現することができるようになる
といった効果を奏する。
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的
に拡大することができる結果、大気中を浮遊するゴミや
油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層の表面に付着した場
合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が発生する現
象を回避して汚染耐性を向上できる結果、長期的に高い
安定性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセ
ンサを実現できるようになるといった効果を奏する。
熱伝導層は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について長
期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する接触燃
焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効果を
奏する。
熱伝導層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて熱伝導層に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する熱伝導層の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用する触媒層を設
けることにより、十分なガス検知感度を実現でき、更
に、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
1または2に記載の効果に加えて、基板よりも実効的に
熱容量の小さいダイアフラム122上にヒータを設ける
ことにより、ヒータが生成する発熱量が基板中に熱拡散
する現象を回避できる結果、メサ状コルゲート表面構造
を有するヒータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間
で触媒層に伝導させることができる結果、高感度かつ高
速応答なガス燃焼動作および測温動作が可能な接触燃焼
式ガスセンサを実現できるようになるといった効果を奏
する。
に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構造を有
し熱良導体である熱伝導層を設けることにより、メサ状
コルゲート表面構造を有するヒータが生成する発熱量を
効率よくかつ短時間で触媒層に伝導させることができる
結果、高感度かつ高速応答なガス燃焼動作および測温動
作が可能な接触燃焼式ガスセンサを実現できるようにな
るといった効果を奏する。
に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構造を有
する熱伝導層とメサ状コルゲート表面構造を有するヒー
タとの間で十分な膜密着強度を実現でき、ヒータが加熱
状態になった際に発生する熱応力に対する熱伝導層の応
力破壊耐性を実現でき、センサのガス検知感度の初期特
性を経時的に維持できる結果、更に長期的に高い安定
性、更に高い再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガ
スセンサを実現できるようになるといった効果を奏す
る。
層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層の表面積
を実効的に拡大することに大きく寄与するといった効果
を奏する。
伝導層の表面積を実効的に拡大することができる結果、
十分なガス検知感度を実現することができるようになる
といった効果を奏する。
に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構造によ
り、可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実
効的に拡大することができる結果、大気中を浮遊するゴ
ミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層の表面に付着し
た場合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が発生す
る現象を回避して汚染耐性を向上できる結果、更に長期
的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
熱伝導層は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について更
に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになると
いった効果を奏する。
熱伝導層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて熱伝導層に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する熱伝導層の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構造を有
し可燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用する触媒層
を設けることにより、十分なガス検知感度を実現でき、
更に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性
を有する接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになる
といった効果を奏する。
11または12に記載の効果に加えて、V溝状コルゲー
ト表面構造を有する熱伝導層とV溝状コルゲート表面構
造を有するヒータとの間で十分な膜密着強度を実現で
き、ヒータが加熱状態になった際に発生する熱応力に対
する熱伝導層の応力破壊耐性を実現でき、センサのガス
検知感度の初期特性を経時的に維持できる結果、長期的
に高い安定性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式
ガスセンサを実現できるようになるといった効果を奏す
る。
層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層の表面積
を実効的に拡大することに大きく寄与するといった効果
を奏する。
伝導層の表面積を実効的に拡大することができる結果、
十分なガス検知感度を実現することができるようになる
といった効果を奏する。
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的
に拡大することができる結果、大気中を浮遊するゴミや
油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層の表面に付着した場
合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が発生する現
象を回避して汚染耐性を向上できる結果、長期的に高い
安定性、再現性および信頼性を有する接触燃焼式ガスセ
ンサを実現できるようになるといった効果を奏する。
熱伝導層は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について長
期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する接触燃
焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効果を
奏する。
熱伝導層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて熱伝導層に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する熱伝導層の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
11または12に記載の効果に加えて、V溝状コルゲー
ト表面構造よりも更に大きな表面積を有するメサ状コル
ゲート表面構造を有する熱伝導層とメサ状コルゲート表
面構造を有するヒータとの間で十分な膜密着強度を実現
でき、ヒータが加熱状態になった際に発生する熱応力に
対する熱伝導層の応力破壊耐性を実現でき、センサのガ
ス検知感度の初期特性を経時的に維持できる結果、更に
長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を有
する接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるとい
った効果を奏する。
層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成される薄膜
に比べて熱容量を小さくでき、かつ、熱伝導層の表面積
を実効的を更に拡大することに大きく寄与するといった
効果を奏する。
伝導層の表面積を実効的に更に拡大することができる結
果、十分なガス検知感度を実現することができるように
なるといった効果を奏する。
可燃性ガスの燃焼に寄与する熱伝導層の表面積を実効的
に更に拡大することができる結果、大気中を浮遊するゴ
ミや油粒子等の浮遊汚染粒子が熱伝導層の表面に付着し
た場合であっても、ガス検知感度の急激な劣化が発生す
る現象を回避して汚染耐性を向上できる結果、更に長期
的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
熱伝導層は、大気中を浮遊するゴミや油粒子等の浮遊汚
染粒子から触媒として作用する触媒層を保護し白金また
はパラジウムの触媒機能の劣化を回避することができる
結果、接触燃焼式ガスセンサのガス検知感度について更
に長期的に高い安定性、更に高い再現性および信頼性を
有する接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになると
いった効果を奏する。
熱伝導層は、蒸着処理やスパッタ処理によって形成され
る薄膜に比べて熱伝導層に発生する熱応力を緩和しやす
い特性を有し、製造途中での熱処理中に基板と薄膜間の
熱膨張率の差に起因する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガ
スセンサの間欠駆動時に発生し易いヒートサイクルに起
因する熱伝導層の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性
を向上させることができるようになるといった効果を奏
する。
14に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
を有し熱不良導体特性を有する誘電体膜を設けることに
より、ヒータが生成する発熱量が基板12中に熱拡散す
る現象を回避し、V溝状コルゲート表面構造を有するヒ
ータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層に
伝導させることができる結果、高感度かつ高速応答なガ
ス燃焼動作および測温動作または補償動作が可能な接触
燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになるといった
効果を奏する。
14に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
よりも更に大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面
構造を有し熱不良導体特性を有する誘電体膜を設けるこ
とにより、ヒータが生成する発熱量が基板12中に熱拡
散する現象を回避し、メサ状コルゲート表面構造を有す
るヒータが生成する発熱量を更に効率よくかつ短時間で
触媒層に伝導させることができる結果、高感度かつ高速
応答なガス燃焼動作および測温動作または補償動作が可
能な接触燃焼式ガスセンサ10を実現できるようになる
といった効果を奏する。
11ないし16のいずれか一項に記載に記載の効果と同
様の効果を奏する。
17に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
1241またはメサ状コルゲート表面構造上に熱不良導体
特性を有する誘電体膜を設けることにより、ヒータが生
成する発熱量が基板12中に熱拡散する現象を回避し、
ヒータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層
に伝導させることができる結果、高感度かつ高速応答な
ガス燃焼動作および測温動作または補償動作が可能な接
触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効
果を奏する。
7,8,10,15,16または18に記載の効果に加
えて、熱不良導体特性を有する酸化物を設けることによ
り、ヒータが生成する発熱量が基板中に熱拡散する現象
を回避し、ヒータが生成する発熱量を効率よくかつ短時
間で触媒層に伝導させることができる結果、高感度かつ
高速応答なガス燃焼動作および測温動作または補償動作
が可能な接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになる
といった効果を奏する。
19に記載の効果に加えて、熱不良導体特性および耐環
境性を有するシリコン酸化物を設けることにより、ヒー
タが生成する発熱量が基板中に熱拡散する現象を回避
し、ヒータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触
媒層に伝導させることができる結果、高感度かつ高速応
答なガス燃焼動作および測温動作または補償動作が可能
な接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといっ
た効果を奏する。
20に記載の効果に加えて、熱不良導体特性を有するシ
リコン酸化物と五酸化タンタル16との積層を設けるこ
とにより、ヒータが生成する発熱量が基板中に熱拡散す
る現象を回避し、V溝状コルゲート表面構造を有するヒ
ータが生成する発熱量を効率よくかつ短時間で触媒層に
伝導させることができる結果、高感度かつ高速応答なガ
ス燃焼動作および測温動作が可能な接触燃焼式ガスセン
サを実現できるようになるといった効果を奏する。
20に記載の効果に加えて、熱不良導体特性を有するシ
リコン酸化物と五酸化タンタル16との積層を設けるこ
とにより、ヒータが生成する発熱量が基板中に熱拡散す
る現象を回避し、V溝状コルゲート表面構造よりも更に
大きな表面積を有するメサ状コルゲート表面構造を有す
るヒータが生成する発熱量を更に効率よくかつ短時間で
触媒層に伝導させることができる結果、更に高感度かつ
高速応答なガス燃焼動作および測温動作が可能な接触燃
焼式ガスセンサを実現できるようになるといった効果を
奏する。
20に記載の効果に加えて、V溝状コルゲート表面構造
1241またはメサ状コルゲート表面構造上に熱不良導体
特性を有するシリコン酸化物とV溝状コルゲート表面構
造1241またはメサ状コルゲート表面構造を有する五酸
化タンタル16との積層を設けることにより、ヒータが
生成する発熱量が基板中に熱拡散する現象を回避し、V
溝状コルゲート表面構造1241またはメサ状コルゲート
表面構造を有するヒータが生成する発熱量を効率よくか
つ短時間で触媒層に伝導させることができる結果、高感
度かつ高速応答な補償動作が可能な接触燃焼式ガスセン
サを実現できるようになるといった効果を奏する。
21ないし23のいずれか一項に記載の効果に加えて、
ガス検知素子と補償素子とを用いたブリッジ回路を有す
る高精度のガス検出回路40を実現することができるよ
うになるといった効果を奏する。
24に記載の効果に加えて、化学的に安定な白金をヒー
タに用いることにより、長期的に高い安定性、再現性お
よび信頼性を有する接触燃焼式ガスセンサを実現できる
ようになるといった効果を奏する。
11ないし25のいずれか一項に記載の効果に加えて、
均熱体26を用いてガス検知素子内部の温度分布を均一
化することにより、高い安定性、再現性および信頼性を
有するガス燃焼動作および測温動作が可能なガス検知素
子を実現できるようになるといった効果を奏する。
26に記載の効果に加えて、均熱体26を用いて補償素
子内部の温度分布を均一化することにより、高い安定
性、再現性および信頼性を有する補償動作が可能な補償
素子を実現できるようになるといった効果を奏する。
11ないし27のいずれか一項に記載の効果に加えて、
熱応力緩和凹部を設けてガス検知素子内や補償素子内に
発生する熱応力を緩和することにより、熱応力に起因す
る膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサの間欠駆動時
に発生し易いヒートサイクルに起因するガス検知素子や
補償素子の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性を向上
させることができるようになるといった効果を奏する。
発生する熱応力に対する応力破壊耐性を実現でき、セン
サのガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
28に記載の効果に加えて、半導体プロセスを用いて作
成が容易な貫通孔を設けてガス検知素子内や補償素子内
に発生する熱応力を緩和することにより、熱応力に起因
する膜剥がれ現象や、接触燃焼式ガスセンサの間欠駆動
時に発生し易いヒートサイクルに起因するガス検知素子
や補償素子の応力破壊現象を回避して応力破壊耐性を向
上させることができるようになるといった効果を奏す
る。
発生する熱応力に対する応力破壊耐性を実現でき、セン
サのガス検知感度の初期特性を経時的に維持できる結
果、長期的に高い安定性、再現性および信頼性を有する
接触燃焼式ガスセンサを実現できるようになるといった
効果を奏する。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
3ないし29のいずれか一項に記載の効果と同様の効果
を奏する。
30ないし33のいずれか一項に記載の効果と同様の効
果を奏する。
30ないし34に記載の効果と同様の効果を奏する。
35記載の効果と同様の効果を奏する。
明するための断面図である。
形態を説明するためのプロセス図である。
ンブリッジに組み込む場合のガス検出回路の回路図であ
る。
断面図である。
孔) 36電源 38 電流検出手段 40 ガス検出回路
Claims (36)
- 【請求項1】 基板上にガス検知素子が設けられ、ガス
検知素子のセンサ面に接触した所定種類のガスを検知す
るガスセンサであって、 前記センサ面は、V溝が複数集積されて成るV溝状コル
ゲート表面構造を、ガスが接触する界面として有する、 ことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項2】 基板上にガス検知素子が設けられ、ガス
検知素子のセンサ面に接触した所定種類のガスを検知す
るガスセンサであって、 前記センサ面は、メサ溝が複数集積されて成るメサ状コ
ルゲート表面構造を、ガスが接触する界面として有す
る、 ことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項3】 基板上にガス検知素子と補償素子とが隣
接して設けられ、ガス検知素子と補償素子とで可燃性ガ
スを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出することによっ
て可燃性ガスを検量する接触燃焼式ガスセンサであっ
て、 前記基板は、所定の結晶方位を有するシリコン単結晶か
ら成り、 当該シリコン単結晶から成る基板の表面は、異方性エッ
チング処理されて作成されガスが燃焼する界面としてV
溝状コルゲート表面構造を有する、 ことを特徴とする請求項1または2に記載の接触燃焼式
ガスセンサ。 - 【請求項4】 基板上にガス検知素子と補償素子とが隣
接して設けられ、ガス検知素子と補償素子とで可燃性ガ
スを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出することによっ
て可燃性ガスを検量する接触燃焼式ガスセンサであっ
て、 前記基板は、所定の結晶方位を有するシリコン単結晶か
ら成り、 当該シリコン単結晶から成る基板の表面は、異方性エッ
チング処理されて作成されガスが燃焼する界面として前
記メサ状コルゲート表面構造を有する、 ことを特徴とする請求項1または2に記載の接触燃焼式
ガスセンサ。 - 【請求項5】 前記ガス検知素子は、 前記基板のV溝状コルゲート表面構造上に担持され前記
可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータと、当該ヒータの
V溝状コルゲート表面構造上に熱的に接触して担持され
た熱良導体である熱伝導層と、当該熱伝導層のV溝状コ
ルゲート表面構造を介して伝導された当該ヒータの発熱
量に応じて発熱して前記可燃性ガスの燃焼に対して触媒
として作用する触媒層を有する、 ことを特徴とする請求項3または4に記載の接触燃焼式
ガスセンサ。 - 【請求項6】 前記ガス検知素子は、 前記基板のメサ状コルゲート表面構造上に担持され前記
可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータと、当該ヒータの
メサ状コルゲート表面構造上に熱的に接触して担持され
た熱良導体である熱伝導層と、当該熱伝導層のメサ状コ
ルゲート表面構造を介して伝導された当該ヒータの発熱
量に応じて発熱して前記可燃性ガスの燃焼に対して触媒
として作用する触媒層を有する、 ことを特徴とする請求項3または4に記載の接触燃焼式
ガスセンサ。 - 【請求項7】 前記基板のV溝状コルゲート表面構造に
担持された状態で当該基板のV溝状コルゲート表面構造
に接触した状態で形成された熱不良導体特性を有する誘
電体膜を有し、 前記ガス検知素子におけるヒータが、前記誘電体膜のV
溝状コルゲート表面構造に接触した状態で当該誘電体膜
上に担持されて形成されている、 ことを特徴とする請求項6に記載の接触燃焼式ガスセン
サ。 - 【請求項8】 前記基板のメサ状コルゲート表面構造に
担持された状態で当該基板のメサ状コルゲート表面構造
に接触した状態で形成された熱不良導体特性を有する誘
電体膜を有し、 前記ガス検知素子におけるヒータが、前記誘電体膜のメ
サ状コルゲート表面構造に接触した状態で当該誘電体膜
上に担持されて形成されている、 ことを特徴とする請求項6に記載の接触燃焼式ガスセン
サ。 - 【請求項9】 前記補償素子は、 前記ガス検知素子に隣接して前記V溝状コルゲート表面
構造または前記メサ状コルゲート表面構造上に形成され
前記可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータと、当該ヒー
タに熱的に担持されて設けられた熱良導体である熱伝導
層を有する、 ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記
載の接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項10】 前記V溝状コルゲート表面構造または
前記メサ状コルゲート表面構造に担持された状態で当該
基板上に形成された熱不良導体特性を有する誘電体膜を
有し、 前記補償素子におけるヒータが、前記誘電体膜に接触し
た状態で当該誘電体膜上に担持されて形成されている、 ことを特徴とする請求項9に記載の接触燃焼式ガスセン
サ。 - 【請求項11】 基板上にガス検知素子と補償素子とが
隣接して設けられ、ガス検知素子と補償素子とで可燃性
ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出することによ
って可燃性ガスを検量する接触燃焼式ガスセンサであっ
て、 前記基板は、所定の厚さで形成されたダイアフラムを有
し、 前記ダイアフラムは、所定の結晶方位を有するシリコン
単結晶から成り、 当該シリコン単結晶から成るダイアフラムの表面は、異
方性エッチング処理されて作成されガスが燃焼する界面
としてV溝状コルゲート表面構造を有する、 ことを特徴とする請求項1または2に記載の接触燃焼式
ガスセンサ。 - 【請求項12】 基板上にガス検知素子と補償素子とが
隣接して設けられ、ガス検知素子と補償素子とで可燃性
ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出することによ
って可燃性ガスを検量する接触燃焼式ガスセンサであっ
て、 前記基板は、所定の厚さで形成されたダイアフラムを有
し、 前記ダイアフラムは、所定の結晶方位を有するシリコン
単結晶から成り、 当該シリコン単結晶から成るダイアフラムの表面は、異
方性エッチング処理されて作成されガスが燃焼する界面
として前記メサ状コルゲート表面構造を有する、 ことを特徴とする請求項1または2に記載の接触燃焼式
ガスセンサ。 - 【請求項13】 前記ガス検知素子は、 前記ダイアフラムのV溝状コルゲート表面構造上に担持
され前記可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータと、当該
ヒータのV溝状コルゲート表面構造上に熱的に接触して
担持された熱良導体である熱伝導層と、当該熱伝導層の
V溝状コルゲート表面構造を介して伝導された当該ヒー
タの発熱量に応じて発熱して前記可燃性ガスの燃焼に対
して触媒として作用する触媒層を有する、 ことを特徴とする請求項11または12に記載の接触燃
焼式ガスセンサ。 - 【請求項14】 前記ガス検知素子は、 前記ダイアフラムのメサ状コルゲート表面構造上に担持
され前記可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータと、当該
ヒータのメサ状コルゲート表面構造上に熱的に接触して
担持された熱良導体である熱伝導層と、当該熱伝導層の
メサ状コルゲート表面構造を介して伝導された当該ヒー
タの発熱量に応じて発熱して前記可燃性ガスの燃焼に対
して触媒として作用する触媒層を有する、 ことを特徴とする請求項11または12に記載の接触燃
焼式ガスセンサ。 - 【請求項15】 前記ダイアフラムのV溝状コルゲート
表面構造に担持された状態で当該ダイアフラムのV溝状
コルゲート表面構造に接触して形成された熱不良導体特
性を有する誘電体膜を有し、 前記ガス検知素子におけるヒータが、前記誘電体膜のV
溝状コルゲート表面構造に接触した状態で当該誘電体膜
上に担持されて形成されている、 ことを特徴とする請求項14に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項16】 前記ダイアフラムのメサ状コルゲート
表面構造に担持された状態で当該ダイアフラムのメサ状
コルゲート表面構造に接触して形成された熱不良導体特
性を有する誘電体膜を有し、 前記ガス検知素子におけるヒータが、前記誘電体膜のメ
サ状コルゲート表面構造に接触した状態で当該誘電体膜
上に担持されて形成されている、 ことを特徴とする請求項14に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項17】 前記補償素子は、 前記ガス検知素子に隣接して前記V溝状コルゲート表面
構造または前記メサ状コルゲート表面構造上に形成され
前記可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータと、当該ヒー
タに熱的に担持されて設けられた熱良導体である熱伝導
層を有する、 ことを特徴とする請求項11ないし16のいずれか一項
に記載の接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項18】 前記V溝状コルゲート表面構造または
前記メサ状コルゲート表面構造に担持された状態で当該
基板上に担持されて形成された熱不良導体特性を有する
誘電体膜を有し、 前記補償素子におけるヒータが、前記誘電体膜に接触し
た状態で当該誘電体膜上に担持されて形成されている、 ことを特徴とする請求項17に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項19】 前記誘電体膜は酸化物を用いて形成さ
れ、 前記ガス検知素子におけるヒータと前記補償素子におけ
るヒータが、前記酸化物に接触した状態で当該酸化物上
に担持されて形成されている、 ことを特徴とする請求項7,8,10,15,16また
は18に記載の接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項20】 前記酸化物がシリコン酸化物である、 ことを特徴とする請求項19に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項21】 前記誘電体膜は、前記酸化物と、当該
酸化物のV溝状コルゲート表面構造に接触した状態で当
該酸化物のV溝状コルゲート表面構造上に担持されて形
成された五酸化タンタルとを有し、 前記ガス検知素子におけるヒータのV溝状コルゲート表
面構造が、前記五酸化タンタルに接触した状態で当該五
酸化タンタルのV溝状コルゲート表面構造上に担持され
て形成されている、 ことを特徴とする請求項20に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項22】 前記誘電体膜は、前記酸化物と、当該
酸化物のメサ状コルゲート表面構造に接触した状態で当
該酸化物のメサ状コルゲート表面構造上に担持されて形
成された五酸化タンタルとを有し、 前記ガス検知素子におけるヒータのメサ状コルゲート表
面構造が、前記五酸化タンタルに接触した状態で当該五
酸化タンタルのメサ状コルゲート表面構造上に担持され
て形成されている、 ことを特徴とする請求項20に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項23】 前記誘電体膜は、前記酸化物と、当該
酸化物の前記V溝状コルゲート表面構造または前記メサ
状コルゲート表面構造に接触した状態で当該酸化物のV
溝状コルゲート表面構造またはメサ状コルゲート表面構
造上に担持されて形成された五酸化タンタルとを有し、 前記補償素子におけるヒータが、前記五酸化タンタルに
接触した状態で当該窒化物のV溝状コルゲート表面構造
またはメサ状コルゲート表面構造上に担持されて形成さ
れている、 ことを特徴とする請求項20に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項24】 前記ガス検知素子におけるヒータと前
記補償素子におけるヒータとは、同一の抵抗材料を用い
て同一形状に形成されている、 ことを特徴とする請求項21ないし23のいずれか一項
に記載の接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項25】 前記ヒータは、白金を用いて形成され
ている、 ことを特徴とする請求項24に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項26】 前記酸化膜を介した前記基板側に、前
記ガス検知素子におけるヒータの発熱量による前記ガス
検知素子内部の温度分布を均一化するための均熱体を形
成する、 ことを特徴とする請求項11ないし25のいずれか一項
に記載の接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項27】 前記酸化膜を介した前記基板側に、前
記補償素子におけるヒータの発熱量による前記補償素子
内部の温度分布を均一化するための均熱体を形成する、 ことを特徴とする請求項26に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項28】 前記ガス検知素子におけるヒータの発
熱量または前記補償素子におけるヒータの発熱量によっ
て前記基板内に発生する熱応力を緩和するための熱応力
緩和凹部を当該ガス検知素子または当該補償素子の少な
くとも一方の周辺に形成する、 ことを特徴とする請求項11ないし27のいずれか一項
に記載の接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項29】 前記ガス検知素子におけるヒータの発
熱量または前記補償素子におけるヒータを前記ダイアフ
ラム上に形成する場合、前記熱応力緩和凹部は、当該ダ
イアフラムを上下に貫通するように形成された貫通孔で
ある、 ことを特徴とする請求項28に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサ。 - 【請求項30】 前記接触燃焼式ガスセンサの製造方法
であって、 前記基板は、所定の結晶方位を有するシリコン単結晶か
ら成り、 当該シリコン単結晶から成る基板の表面に、前記前記V
溝状コルゲート表面構造または前記メサ状コルゲート表
面構造を形成する工程と、基板表面に対して異方性エッ
チング処理を実行して前記V溝状コルゲート表面構造を
形成する工程を含む表面形成工程と、 前記表面形成工程に続いて、前記V溝状コルゲート表面
構造を含む前記基板上に前記誘電体膜を担持して形成す
る誘電体膜形成工程と、 前記表面形成工程に続いて、前記補償素子におけるヒー
タを前記V溝状コルゲート表面構造上に担持された状態
で形成する工程と、前記ガス検知素子におけるヒータを
前記V溝状コルゲート表面構造上に担持された状態で形
成する工程を含むヒータ形成工程と、 前記ヒータ形成工程に続いて、前記ガス検知素子におけ
る熱伝導層と前記補償素子における熱伝導層を形成する
熱伝導層形成工程と、 前記陽極酸化皮膜形成工程に続いて、前記ガス検知素子
の前記熱伝導層に接触した状態で前記触媒層を形成する
触媒層形成工程を有する、 ことを特徴とする請求項3ないし29のいずれか一項に
記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。 - 【請求項31】 前記接触燃焼式ガスセンサの製造方法
であって、 前記基板上に前記誘電体膜を形成する誘電体膜形成工程
と、 前記誘電体膜形成工程に続いて、前記誘電体膜の所定部
分を用いて前記V溝状コルゲート表面構造を形成する前
記V溝状コルゲート表面構造形成工程と、異方性エッチ
ング処理を実行して前記V溝状コルゲート表面構造を形
成する表面形成工程と、 前記表面形成工程に続いて、前記補償素子におけるヒー
タを前記V溝状コルゲート表面構造上に担持された状態
で形成する工程と、前記ガス検知素子におけるヒータを
前記V溝状コルゲート表面構造上に担持された状態で形
成する工程を含むヒータ形成工程と、 前記ヒータ形成工程に続いて、前記ガス検知素子におけ
る熱伝導層と前記補償素子における熱伝導層を形成する
熱伝導層形成工程と、 前記陽極酸化皮膜形成工程に続いて、前記ガス検知素子
の前記熱伝導層に接触した状態で前記触媒層を形成する
触媒層形成工程を有する、 ことを特徴とする請求項3ないし29のいずれか一項に
記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。 - 【請求項32】 前記接触燃焼式ガスセンサの製造方法
であって、 前記基板は、所定の結晶方位を有するシリコン単結晶か
ら成り、 当該シリコン単結晶から成る基板の表面に、前記メサ状
コルゲート表面構造を形成する工程と、基板表面に対し
て異方性エッチング処理を実行して前記メサ状コルゲー
ト表面構造を形成するコルゲート表面形成工程を含む表
面形成工程と、 前記表面形成工程に続いて、前記メサ状コルゲート表面
構造を含む前記基板上に前記誘電体膜を担持して形成す
る誘電体膜形成工程と、 前記表面形成工程に続いて、前記補償素子におけるヒー
タを前記メサ状コルゲート表面構造上に担持された状態
で形成する工程と、前記ガス検知素子におけるヒータを
前記メサ状コルゲート表面構造上に担持された状態で形
成する工程を含むヒータ形成工程と、 前記ヒータ形成工程に続いて、前記ガス検知素子におけ
る熱伝導層と前記補償素子における熱伝導層を形成する
熱伝導層形成工程と、 前記陽極酸化皮膜形成工程に続いて、前記ガス検知素子
の前記熱伝導層に接触した状態で前記触媒層を形成する
触媒層形成工程を有する、 ことを特徴とする請求項3ないし29のいずれか一項に
記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。 - 【請求項33】 前記接触燃焼式ガスセンサの製造方法
であって、 前記基板上に前記誘電体膜を形成する誘電体膜形成工程
と、 前記誘電体膜形成工程に続いて、前記誘電体膜の所定部
分を用いて前記メサ状コルゲート表面構造を形成する誘
電体膜形成工程と、異方性エッチング処理を実行して前
記メサ状コルゲート表面構造を形成するコルゲート表面
形成工程を含む表面形成工程と、 前記表面形成工程に続いて、前記補償素子におけるヒー
タを前記メサ状コルゲート表面構造上に担持された状態
で形成する工程と、前記ガス検知素子におけるヒータを
前記メサ状コルゲート表面構造上に担持された状態で形
成する工程を含むヒータ形成工程と、 前記ヒータ形成工程に続いて、前記ガス検知素子におけ
る熱伝導層と前記補償素子における熱伝導層を形成する
熱伝導層形成工程と、 前記陽極酸化皮膜形成工程に続いて、前記ガス検知素子
の前記熱伝導層に接触した状態で前記触媒層を形成する
触媒層形成工程を有する、 ことを特徴とする請求項3ないし29のいずれか一項に
記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。 - 【請求項34】 前記ガス検知素子または前記補償素子
における前記誘電体膜を介した前記基板側に、前記均熱
体を形成する均熱体形成工程を有する、 ことを特徴とする請求項30ないし33のいずれか一項
に記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。 - 【請求項35】 前記熱応力緩和凹部を前記ガス検知素
子または前記補償素子の少なくとも一方の周辺に形成す
る熱応力緩和凹部形成工程を有する、 ことを特徴とする請求項30ないし34に記載の接触燃
焼式ガスセンサの製造方法。 - 【請求項36】 前記接触燃焼式ガスセンサが前記ダイ
アフラムを有する場合、前記ダイアフラムを形成するダ
イアフラム形成工程に先だって、前記熱応力緩和凹部形
成工程が実行される、 ことを特徴とする請求項35に記載の接触燃焼式ガスセ
ンサの製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16152097A JP3585082B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 接触燃焼式ガスセンサ及び製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16152097A JP3585082B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 接触燃焼式ガスセンサ及び製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH116810A true JPH116810A (ja) | 1999-01-12 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-06-18 JP JP16152097A patent/JP3585082B2/ja not_active Expired - Fee Related
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