JPS58111747A - Gas sensor and manufacture thereof - Google Patents
Gas sensor and manufacture thereofInfo
- Publication number
- JPS58111747A JPS58111747A JP21563781A JP21563781A JPS58111747A JP S58111747 A JPS58111747 A JP S58111747A JP 21563781 A JP21563781 A JP 21563781A JP 21563781 A JP21563781 A JP 21563781A JP S58111747 A JPS58111747 A JP S58111747A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film layer
- thin film
- oxide film
- temperature sensor
- film
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は被検ガスを感知するガスセンサおよびその製造
方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gas sensor that detects a gas to be detected and a method for manufacturing the same.
従来のこの種のガスセンサの構造を第１図に示して説明
すると、このガスセンサとしては、線径にして５０ミク
ロン程度の白金線をコイル状となして形成された白金コ
イル１を温度センサ部とし、この白金コイル１にロジウ
ム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等からなる触媒物質を
塗付して焼き固めて触媒層２を施して、その電極部３に
リード４を固定した構造のものがある。The structure of a conventional gas sensor of this kind is shown in FIG. 1 and explained. This gas sensor uses a platinum coil 1 formed by coiling a platinum wire with a wire diameter of about 50 microns as a temperature sensor part. There is a structure in which a catalyst material made of rhodium (Rh), palladium (Pd), etc. is coated on this platinum coil 1 and baked and hardened to form a catalyst layer 2, and a lead 4 is fixed to the electrode part 3. .
このようなガスセンサは、白金コイル１に一定の電流を
流して一定の温度に予熱したもとで、被検ガスが触媒層
２に接触した際に、その触媒作用により生成される反応
熱の温度によって白金コイル１の抵抗喧が変化するのを
利用して被検ガスのカロリーまたはそのガスの有無など
を感知できる。Such a gas sensor detects the temperature of the reaction heat generated by the catalytic action when the test gas comes into contact with the catalyst layer 2 under the condition that a certain current is passed through the platinum coil 1 to preheat it to a certain temperature. By utilizing the change in the resistance of the platinum coil 1, the calorie of the gas to be detected or the presence or absence of the gas can be detected.
しかしながら、上記した従来のガスセンサでは、白金コ
イルは予熱ヒータ部、温度センサ部として電極やその他
の導線部分に比べてｔｏ”−ｔｏ” 倍程度の抵抗を
もたせるために線径にして５０ミクロン程度の白金線を
用いるため、その機械的強度、とくに高温強度がきわめ
て弱くなる。また、触媒層の触媒物質と白金線が直接接
触しているため、比較的安定な金属である白金も触媒物
質との間に合金を作ることになり、その結果、センサと
しての特性が劣化するという欠点があった。However, in the conventional gas sensor described above, the platinum coil is used as a preheating heater section and a temperature sensor section, and has a wire diameter of about 50 microns in order to have a resistance about to"-to" times that of the electrodes and other conductive wire sections. Since platinum wire is used, its mechanical strength, especially its high temperature strength, is extremely weak. In addition, since the catalyst material in the catalyst layer and the platinum wire are in direct contact, platinum, which is a relatively stable metal, also forms an alloy with the catalyst material, resulting in deterioration of its characteristics as a sensor. There was a drawback.
本発明はこのような点に鑑みてなされ九もので、その目
的は、シリコン基板の一方の面に白金薄膜層からなる温
度センサ部を形成するとともに、その他方の面に触媒層
を形成し、これら温度センサ部と触媒層とを分離した構
造にすることにより、機械的強度やセンサとしての特性
を向上させることができるガスセンサおよびその製造方
法を提供することにある。The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to form a temperature sensor section made of a platinum thin film layer on one side of a silicon substrate, and to form a catalyst layer on the other side. It is an object of the present invention to provide a gas sensor that can improve mechanical strength and characteristics as a sensor by having a structure in which the temperature sensor portion and the catalyst layer are separated, and a method for manufacturing the same.
以下、本発明の実施例を図面につき説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第２図は本発明によるガスセンサの一実施例を説明する
ための説明図である。第２図において、１０は厚さにし
て０．１〜０．５１！ｌ程度を有するシリコン基板であ
り、このシリコン基板１０の一方ノすべての面に酸化法
により所定の膜厚で８ｉ０．からなる酸化膜層１１を形
成する。そして、この酸化膜層１１上にスパッタリング
法などによりＩＯ！〜ｌ ＯＩＡ程度の膜厚を有して白
金薄膜層１２を施して形成する。つぎに、前記白金薄膜
層１２をレーザトリミング法または写真製版法などによ
り部分的に除去して、第３図に示すようなジグザグ状の
パターンを有する白金薄膜層１２ａからなる温度センサ
部１３と該温度センサ部１３の電極とすべき白金薄膜層
１２ｂからなる電極部１４をそれぞれ形成する。さらに
、この温度センサ部１３および電極部１４を保護するよ
うに、その全面にパッシベーション技術によってＳｊＯ
，からなるパッシベーション膜層１５（第２図参照）を
施して形成する。ついで、フォトリングラフィ技術によ
って第３図に示す電極部１４上に形成されたパッシベー
ション膜層１５の与を除去してそのｔ極部１４を表出さ
せる。つぎに、第２図に示すように、シリコン基板１０
の他方の全面に８ ｉｏｌからなる酸化膜層１６を形成
する。そして前記酸化膜層１６上にＯｏ、Ｏｕ、Ｎｉ、
Ｍｍ、Ｏｒ、Ａｇ、Ｆｅなどの触媒物質としての金属を
酸素（０り雰囲気中、いわゆる活性スパッタリング法に
よって蒸着させて金属酸化物からなる触媒層１７を形成
する。なお、このとき、一般に活性スパッタリング法に
よって形成された金属酸化物の薄膜層は、微細な組織を
もち、その格子中にＯ，ガスを吸蔵してい工気孔に富み
、かつ８ｉ０□薄１換上には特に強く付着するので、好
適である。しかも、活性スパッタリング法による膜形成
速度は比較的遅いので、厚みのコントロールはスパッタ
リング時間の制御によつ℃簡単にできる。これによって
、上記触媒層１１は金属酸化物の膜厚にしてｔｏ”〜１
０８Ａ程度の薄膜を容謁に形成し得る。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining one embodiment of the gas sensor according to the present invention. In Figure 2, 10 is the thickness of 0.1 to 0.51! This silicon substrate 10 has a predetermined film thickness of 8i0. An oxide film layer 11 consisting of the following is formed. Then, IO! is deposited on this oxide film layer 11 by sputtering or the like. ~l A thin platinum film layer 12 is formed to have a film thickness of approximately OIA. Next, the platinum thin film layer 12 is partially removed by a laser trimming method or a photolithography method, and a temperature sensor section 13 consisting of a platinum thin film layer 12a having a zigzag pattern as shown in FIG. Electrode portions 14 made of platinum thin film layers 12b to serve as electrodes of the temperature sensor portion 13 are respectively formed. Furthermore, in order to protect the temperature sensor section 13 and the electrode section 14, SjO is applied to the entire surface by passivation technology.
, a passivation film layer 15 (see FIG. 2) is formed. Next, the passivation film layer 15 formed on the electrode section 14 shown in FIG. 3 is removed by photolithography to expose the t-pole section 14. Next, as shown in FIG.
An oxide film layer 16 made of 8 iol is formed on the other entire surface. Then, on the oxide film layer 16, Oo, Ou, Ni,
A catalyst layer 17 made of a metal oxide is formed by depositing a metal as a catalyst material such as Mm, Or, Ag, or Fe in an oxygen atmosphere by a so-called active sputtering method. The metal oxide thin film layer formed by this method has a fine structure, absorbs O and gas in its lattice, is rich in pores, and adheres particularly strongly to the 8i0□ thin monolayer. Moreover, since the film formation rate by the active sputtering method is relatively slow, the thickness can be easily controlled by controlling the sputtering time.As a result, the catalyst layer 11 can be formed with a metal oxide film thickness. teto”～1
A thin film of about 0.08A can be easily formed.
ついで、このようにして形成されたシリコン基板１０を
第３図の一点鎖線で示す分割線２０．２１に沿って分割
して第４図に示す形状のチップ１８を形成する。しかる
後、このチップ１８を、第５図に示すようにその電極部
１４に引出し端子１９をそれぞれ固定することにより、
第５図に示す構造のガスセンサを作成することができる
。The silicon substrate 10 thus formed is then divided along dividing lines 20 and 21 shown by dashed lines in FIG. 3 to form chips 18 having the shape shown in FIG. 4. Thereafter, by fixing the lead terminals 19 to the electrode portions 14 of this chip 18, as shown in FIG.
A gas sensor having the structure shown in FIG. 5 can be created.
このようにして製造されたガスセンサによると、シリコ
ン基板の１方の面に白金薄膜層からなる温度センサ部を
形成するとともに、その他方の面に触媒層を形成するこ
とにより、これら温度センサ部と触媒層がそれぞれ分離
されるととになり、これによって、温度センサ部と触媒
層とのそれぞれについて性能劣化の原因となる要因を除
去することができる。すなわち、従来のように触媒物質
と白金線が直接接触するとその白金も触媒物質との間に
白金を作ったりし工温度センサ部の特性が劣化していた
。これに対し、本発明によるガスセンサは、温度センサ
部としての白金薄膜層がシリコン基板を介して触媒層と
完全に分離されるので、触媒物質との合金化を防止でき
、その結果、センサとしての特性が向上する。また、温
度センサ部はシリコン基板上に一体化されているので、
その機械的強度が向上する。しかも、半導体集積回路製
造技術を利用できるので、ガスセンサの量産化や高信頼
度化、低コスト化がはかれる利点を有する。According to the gas sensor manufactured in this manner, a temperature sensor section made of a platinum thin film layer is formed on one surface of the silicon substrate, and a catalyst layer is formed on the other surface, thereby combining these temperature sensor sections. When the catalyst layers are separated from each other, it is possible to eliminate factors that cause performance deterioration in each of the temperature sensor section and the catalyst layer. That is, when a catalyst material and a platinum wire come into direct contact as in the past, the platinum also forms platinum between the catalyst material and the characteristics of the temperature sensor section. In contrast, in the gas sensor according to the present invention, the platinum thin film layer serving as the temperature sensor part is completely separated from the catalyst layer via the silicon substrate, so that alloying with the catalyst material can be prevented, and as a result, the platinum thin film layer as the temperature sensor part is completely separated from the catalyst layer through the silicon substrate. Characteristics improve. In addition, since the temperature sensor part is integrated on the silicon substrate,
Its mechanical strength is improved. Furthermore, since semiconductor integrated circuit manufacturing technology can be used, there is an advantage that gas sensors can be mass-produced, have higher reliability, and can be lowered in cost.
なお、本発明は上述した実施例のものに限定されるもの
ではなく、上記実施例の数置や触媒物質などは幾多の変
更ができることはいうまでもない。It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and it goes without saying that the numerical position, catalyst material, etc. of the embodiments described above can be changed in many ways.
以上説明したように本発明によれば、シリコン基板の１
方の面に白金薄膜層からなる温度センサ部を形成すると
ともに、その他方の面に触媒層を形成することにより、
これら温度セ／す部と触媒層がシリコン基板を介し王分
離されることになり、したがって、ガスセンサの機械的
強度やセンサとしての特性を向上させることができる効
果がちる。As explained above, according to the present invention, one part of the silicon substrate
By forming a temperature sensor section made of a platinum thin film layer on one side and a catalyst layer on the other side,
These temperature control portions and the catalyst layer are separated through the silicon substrate, which has the effect of improving the mechanical strength and sensor characteristics of the gas sensor.
第１図は従来のガスセンサの一例を示す図、第２図乃至
第５図は本発明によるガスセンサの製造方法の一実施例
を示す説明図である。
１０・・・・シリコン基板、１１・・・・酸化膜層（ｓ
ｔｏｗ）、ｔ２・・・・白金薄膜層、１３・・・・温度
センサ部、１４・・・・電極部、１５・・・・パツシベ
ーショｙ膜層（Ｓ ｔｏｗ ）、１６・・・・酸化膜層
（ＳｉＯ２）、１７・・・・触媒層、１８・・・・チッ
プ、１９・・・・引出し端子。
特許出願人 山武ハネウェル株式会社
代 理 人 山 川 政 樹（ほか１名）手続
補正書（自制
御、事件の表示
昭和５６年特 許 願第２１５６３７号２、発明の名称
ガスセンサおよびその製造方法
３、補正をする者
事件との関係 特 許 出願人名称（氏名）
（６６６）山武ハネウェル株式会社１職口ご４−哄増
加す−る１発明の！−、＊−ａ、−＊−＊−５・補正の
対象
Ｔｌｌ 明細書第５頁第７行の［Ｍｍ［をｒＭｎＪと
補正する。
（２）同書同頁第８行の「酸素（０２）を［酸素（０す
。
アルゴン（Ａｒ）Ｊと補正する。
以 上
２−FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional gas sensor, and FIGS. 2 to 5 are explanatory diagrams showing an example of the method for manufacturing a gas sensor according to the present invention. 10... Silicon substrate, 11... Oxide film layer (s
tow), t2...Platinum thin film layer, 13...Temperature sensor section, 14...Electrode section, 15...Passive film layer (S tow), 16...Oxide film Layer (SiO2), 17...Catalyst layer, 18...Chip, 19...Output terminal. Patent applicant Yamatake Honeywell Co., Ltd. Agent Masaki Yamakawa (and one other person) Procedural amendment (Self-control, Indication of incident 1982 Patent Application No. 215637 2, Title of invention Gas sensor and its manufacturing method 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent Applicant name (name)
(666) Yamatake Honeywell Co., Ltd. 1 job per 4-year increase in 1 invention! -, *-a, -*-*-5・Correction target Tll [Mm[ on page 5, line 7 of the specification is corrected to rMnJ. (2) In the same book, page 8, line 8, “Oxygen (02) is corrected as [oxygen (0). Argon (Ar) J.” Above 2-
Claims (2)
よび第２の酸化膜層と、この第１の酸化膜層上に所定の
パターンを有して形成された白金薄膜層からなる温度セ
ンサ部および電極部と、この温度センサ部および電極部
の表面にそれらを保護するように形成されたパッシベー
ション膜層と、前記第２の酸化膜層の表面に形成された
触媒層と、前記′電極部に固定された引出し端子とを具
備したことを特徴とするガスセ／す。(1) A temperature sensor section consisting of first and second oxide film layers formed on both sides of a silicon substrate, and a platinum thin film layer formed in a predetermined pattern on the first oxide film layer. and an electrode section, a passivation film layer formed on the surfaces of the temperature sensor section and the electrode section to protect them, a catalyst layer formed on the surface of the second oxide film layer, and the 'electrode section'. A gas station characterized by comprising a pull-out terminal fixed to the gas station.
し、この第１の酸化膜層上に白金薄膜層を形成して、こ
の白金薄膜層を所定のパターンに形成して温度センサ部
および電極部を形成し、この温度センサ部および電極部
の表面にそれらを保護するようにパッシベーション膜層
を形成し、前記電極部に形成されたパッシベーション膜
層のみを除去してその電極部を表出し、ついで、前記シ
リコン基板の他方の面に第２の酸化膜層を形成し、この
第２の酸化膜層の表面に触媒物質を施して触媒層を形成
した後、前記表出された電極部に引出し端子をそれぞれ
接着して固定することを特徴とするガスセンサの製造方
法。(2) Form a first oxide film layer on one side of a silicon substrate, form a platinum thin film layer on this first oxide film layer, form this platinum thin film layer in a predetermined pattern, and heat A sensor section and an electrode section are formed, a passivation film layer is formed on the surfaces of the temperature sensor section and the electrode section to protect them, and only the passivation film layer formed on the electrode section is removed to form the electrode section. Then, a second oxide film layer is formed on the other surface of the silicon substrate, and a catalytic material is applied to the surface of the second oxide film layer to form a catalyst layer. A method of manufacturing a gas sensor, comprising: adhesively fixing lead-out terminals to each electrode portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21563781A JPS58111747A (en) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | Gas sensor and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21563781A JPS58111747A (en) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | Gas sensor and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58111747A true JPS58111747A (en) | 1983-07-02 |
Family
ID=16675696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21563781A Pending JPS58111747A (en) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | Gas sensor and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58111747A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8007167B2 (en) * | 2005-09-30 | 2011-08-30 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated electronic sensor |
| US8357958B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-01-22 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated CMOS porous sensor |
| US8497531B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-07-30 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated MOS gas or humidity sensor having a wireless transceiver |
| US8669131B1 (en) | 2011-09-30 | 2014-03-11 | Silicon Laboratories Inc. | Methods and materials for forming gas sensor structures |
| US8691609B1 (en) | 2011-09-30 | 2014-04-08 | Silicon Laboratories Inc. | Gas sensor materials and methods for preparation thereof |
| US8852513B1 (en) | 2011-09-30 | 2014-10-07 | Silicon Laboratories Inc. | Systems and methods for packaging integrated circuit gas sensor systems |
| US9164052B1 (en) | 2011-09-30 | 2015-10-20 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated gas sensor |
-
1981
- 1981-12-25 JP JP21563781A patent/JPS58111747A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8357958B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-01-22 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated CMOS porous sensor |
| US8497531B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-07-30 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated MOS gas or humidity sensor having a wireless transceiver |
| US8507954B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-08-13 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated CMOS porous sensor having sensor electrodes formed with the interconnect conductors of a MOS circuit |
| US8507955B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-08-13 | Silicon Laboratories Inc. | Sensor device having MOS circuits, a gas or humidity sensor and a temperature sensor |
| US8648395B2 (en) | 2004-04-02 | 2014-02-11 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated CMOS porous sensor |
| US8007167B2 (en) * | 2005-09-30 | 2011-08-30 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated electronic sensor |
| US8669131B1 (en) | 2011-09-30 | 2014-03-11 | Silicon Laboratories Inc. | Methods and materials for forming gas sensor structures |
| US8691609B1 (en) | 2011-09-30 | 2014-04-08 | Silicon Laboratories Inc. | Gas sensor materials and methods for preparation thereof |
| US8852513B1 (en) | 2011-09-30 | 2014-10-07 | Silicon Laboratories Inc. | Systems and methods for packaging integrated circuit gas sensor systems |
| US9164052B1 (en) | 2011-09-30 | 2015-10-20 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated gas sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002305102A (en) | Thermistor and manufacturing method therefor | |
| US5703287A (en) | Measuring element for a flow sensor | |
| JPS58111747A (en) | Gas sensor and manufacture thereof | |
| JP3312752B2 (en) | Thin film thermistor | |
| EP0421158A1 (en) | Catalytic gas sensor and method of fabricating said sensor | |
| JPH10208906A (en) | Temperature sensor | |
| EP0999431B1 (en) | Method of manufacturing sensor and resistor element | |
| JP3077428B2 (en) | Electrode structure of gas sensor and method of manufacturing the same | |
| JPH08124658A (en) | Linear heating element and its manufacture | |
| JPH0196548A (en) | Sensor element | |
| JP2668124B2 (en) | Exhaust gas sensor | |
| JP2006080322A (en) | Chip type compound electronic part | |
| JP2877822B2 (en) | Multi-gas identification gas detector | |
| JP3112328B2 (en) | Thick film chip resistors | |
| JPH05322821A (en) | Gas sensor | |
| JPH0737147B2 (en) | Thermal head and manufacturing method thereof | |
| JPH07167715A (en) | Composite thermistor temperature sensor | |
| JPS6240549Y2 (en) | ||
| JPS58109845A (en) | Gas sensor and its preparation | |
| JPS6010674A (en) | Manufacture of semiconductor element | |
| JP2516122B2 (en) | Method of joining metal and solid electrolyte | |
| JPS6133465B2 (en) | ||
| JPH0599758A (en) | Manufacturing of platinum temperature sensor using zirconia base plate | |
| JPS6240548Y2 (en) | ||
| JPS6281002A (en) | Thin film platinum temperature sensor |