JPH04507461A - 自己保持型薄膜フィラメントセンサーとその形成方法及びガス検出器とガスクロマトグラフィーへの適用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自己保持型薄膜フィラメントセンサーとその形成方法及びガス検出器とガスクロ マトグラフィーへの適用技術分野 本発明は、例えば空気の様なガス環境に於ける静的若しくは動的な特性を決定す る為のフィラメント型のセンサー、その形成方法、及び主として酸化可能性のあ るガスの検出のみならずガスクロマトグラフィー（イオン化性ガスの検出）とガ ス流量測定に対する適用に関するものである。

背景技術 係る種類のフィラメント型検出器は、ガス環境と熱交換する為に用いられるフィ ラメント内に存在する抵抗要素と、物理化学工程に於いて該ガス環境と反応する 為に用いられるインターフェース領域（係るガス環境との反応と言う言葉に対し て考えられる最も広い意味としては触媒の燃焼、吸収、イオン化、単純な熱交換 が含まれる）とから構成されるものであり、該物理化学工程は、決定されるべき ガス環境の特性（濃度、流量その他）に応じて当該インターフェース領域（温度 、抵抗、電圧、電流その他。）の電気的特性に影響を与えるものである。

該インターフェース領域は抵抗要素の外部表面で有っても良く、或いは電気伝導 により加熱された触媒フィルムで有っても良く更には分離された電極で育っても 良い。

係る種類の有るセンサーは変換された熱を測定する裏（例えば可燃性ガスの検出 とか流量計等）を基礎にするものであり又、熱量計センサーとして特徴ずけられ たもので有っても良い。即ち、多くの現象（例えば、ガスクロマトグラフィーに 於ける電極に捕捉されたイオンの量の測定と言う様な可燃性の或いは酸化可能な ガスの検出に於いて変換された熱の測定の様な）に基づいて、濃度を測定すると 言う共通の特徴を有する多くのフィラメント型のセンサーが又存在する。フィラ メント型センサーは、従って当該センサー自身の反応に基づいく物理化学現象に 関するものと又測定されるべきパラメータの性質に関するものとの両方に関して 、非常に多くの異なった種類を持っているものである。

以下の説明に於ける多くの部分では、例えばエクスブロシメトリー（爆発測定） 　（ｅｘｐｌｏｓｉｍｅｔｒｙ　；爆発測定）の分野に於ける空気の様なガス環 境に於ける酸化性ガスの検出に付いて説明されているが、これは本発明の好まし い適用分野であるが本発明はこれに限定されるものではない。

空気に於ける酸化性ガスの検出に於ける公知の方法が通常は、プラチナで構成さ れ、ジュール効果により、即ち電流を流す事によって、加熱されるフィラメント が用いられる。周辺の空気に含まれている酸化性ガスは該フィラメントと接触す る事によって触媒により酸化され、それによって該フィラメントは更に加熱され る。この様な温度変化は該フィラメントの抵抗値を変化させるものであり、その 変化は直接的若しくは間接的に測定され空気に於ける該酸化性ガスの濃度を得る 事が出来る。係るフィラメントを基本とした検出器はその多くは手造りである。

従って、係る検出器は再現性に乏しく又コストが高くなるという問題がある。一 方、それらの低電気抵抗度と低（表面積／体積）比はそれらを高温度（約ｌ００ ０°Ｃ）で作動させる必要がある。

他の酸化性ガス検出器は触媒ビーズを基礎とするものである。即ち、それ等は例 えば、触媒をドープしたアルミニウムで被覆された金属検出器（例えば、プラチ ナ）によって構成され、小さな真珠の様に見えるものである。これらの検出器は 、適用される燃焼温度がより低い場合には、そう早くは寿命に到らないが、係る ビーズは、フィラメントの検出器に比べて感度に於いてかなりのドリフトを示し 、安定性が低く且つ応答時間が長いと言う欠点を有している。

該酸化性ガス検出器の第３のタイプは、触媒をドープした半導体金属酸化物に基 づくものである。係る検出器は、その抵抗値変化が測定される半導体材料からな るフィルムが積層される絶縁性の材料スリーブ（例えばアルミナ等）を加熱する 金属加熱要素により形成されている。

係る検出器は該半導体の表面で吸収されるあらゆるガスに対して感応性を有して いる。然しなから、該検出器は相対的に長い応答時間を育しており、又高い電力 消費量を呈すると言う欠点を育している。更には湿度の影響を補償することが出 来ない。

発明の開示 本発明の目的は、上記従来技術に於ける欠点を改良し、再生産性の向上を計ると 共に、電気伝導によるフィラメントからの熱の損失を低減しかつ生産コストを低 減させる事を目的とする。

一般的な方法として、本発明は周辺環境の静的或いは動的特性を決定する為のフ ィラメント型センサーを提供するものであり、該センサーは、ジュール効果によ ってガス環境内に於いて加熱される様に採用された抵抗要素と、インターフェー ス領域とから構成されており、該インターフェース領域は、決定されるべきガス 環境の特性に応じて、当該インターフェース領域の電気的特性に影響を与える物 理化学工程に於ける該ガス環境と反応する為に採用されたものであり、更に該セ ンサーは少なくとも一つの開口部が形成された支持ウェファと一つ若しくは複数 の薄膜で構成され且つ該開孔部に配置された中央部を有し、該中央部がそれによ って該支持ウェファとが接続される少な（とも２つの端部とを有する抵抗要素を 含む少なくとも一つのフィラメントで構成されている事で特徴ずけられている。

換言すれば、本発明は、マイクロエレクトロニクス技術を用いて、該フィラメン トと該支持体との間の接続は薄膜のフィラメントのみであると言う意味の“自己 支持形式”に形成されたフィラメントを提供するものである。即ち、該フィラメ ントは従って電気伝導による熱損失を著しく低減できる−乃至それ以上の“フロ ート状”の薄膜から構成される装置のである。

本発明は、薄膜技術は充分な機械的強度を有し、また自己支持しえる熱的衝撃抵 抗を持つフィラメントを生産する為に使用され得ると言う観察結果によるもので ある。

本発明者等は、驚くべき事ながら、該フィラメントに必要な電気的抵抗を与える フィラメント厚みにも係わらず、該フィラメントは測定か行われる物理化学的反 応に対して充分な感応性と、周辺環境との接触を通して短時間では破れない程充 分な強度を有すると言う知見を得たものである。

本発明に於ける好ましい態様によれば、−フィラメントは金属触媒のフィルムに より構成されており、その外部表面はインターフェース領域を構成するものであ る。

−少なくとも、該フィラメントの中央部分は、該フィラメントの両端にまで延展 されている導電材料からなるフィルムと、該インターフェース領域を形成する触 媒フィルム及び電気的絶縁性を有する中間フィルムから構成された、少なくとも ３つの積層された薄膜によって形成されているものである。

−該フィラメントの抵抗要素は、プラチナ、金或いはパラジウム等の貴金属若し くは係る貴金属の組合せからなるフィルムである。

一該フィラメントは銃眼模様の様な屈折状の形状を存するものである。

一該フィラメントの中央部は、更に２つ以上の端部によって該基板と接続せしめ られている。

一該基板はガラス、シリコン、アルミナ、シリカ、水晶及びポリマーで構成され るグループから選択されるものである。

−該インターフェース領域は、該開孔部の近傍の該基板の少なくとも一面に堆積 せしめられた薄膜である。

本発明は又、上記したセンサーを形成する為に適当なマイクロエレクトロニクス 技術を用いてフィラメントの準備方法を提供するものであり、以下の様な工程を 存する特徴を持っている。

一該ウェファ状の基板の前部及び後部表面に、形成されるべきフィラメントの形 状に類似した形状で且つ両端部によって延展された中央部を持つ前部ウィンドウ と協同する薄膜前部マスクと、該両端部を除いた該ウィンドウ部の中央部に面す るが、該中央部より大きな後部ウィンドウと協同する薄膜後部マスクとを堆積す る。

一前部マスクを介して基板の前部表面をエツチングする事により基板に溝部を掘 る。

一該溝部の裏面にフィラメントを構成するに適した、少なくとも一つは電気的に 導電性である材料から構成されている、一つ若しくはそれ以上の薄膜を堆積する 。

−次いで、基板を後部マスクを介してエツチングして該基板の全厚みを除去する 。

本発明に係る好ましい態様としては、 −該基板の全厚みを除去する為に後部マスクを介して該基板をエツチングする前 に、該前部表面の上及び該溝部の中に保護膜を堆積させるものであり、該保護膜 は該基板のエツチングが終了した後に除去されるものである。

−前部表面上の該保護膜は、高分子樹脂で構成されたものである。

一該前部マスクは、樹脂膜で被覆された中間フィルムと、該樹脂膜を除去した後 に一つ若しくは複数の薄膜を該溝部の中及びその周りに堆積させ、該中間フィル ムをエツチングすることによって該溝部の外部に堆積された該薄膜を除去すると 言う工程とから構成されている。

前述した従来技術の検出要素と比較した本発明の主な利点は極めて電力消費量が 少なく応答時間か短いと言うことである。

本発明に係るセンサーは自動的に且つ複数個製造されうるものであり又その為に 再生産性よく且つ大量に低コストで製造されるものである。

本発明に係るセンサーの抵抗値はその幾何学的形状に依存するものでありまた従 来のフィラメント型のセンサーに比へて低温度で差動する事が可能である。この 事は良好な測定上の分解能と劣化期間の延長を来す事になる。又、本発明に係る センサーは、その新規な構成とそれに起因する極めて低い質量の所以に衝撃（ｉ ｍｐａｃｌ　）に対して相対的に不感応性を示すものである。

本発明のセンサーの熱的慣性は非常に低いので、該センサーは異なる温度で且つ 非常に短い時間間隔て測定する為に使用しえるものである。

本発明は又係る種類のセンサーの応用を構成するものであり、主としてメタン或 いは一酸化炭素の様な酸化性ガスの検出に応用出来ると共に、ガスクロマトグラ フィー（イオン化性ガスの検出）とかガス流量の熱量測定等にも適用しえるも図 面の簡単な説明 一第１図は、本発明によるセンサーの斜視図であり、−第２図は、他のセンサー の厚さの方向の縦断面の部分図であり、 一第３図は、第１図の変形であり、 −第４図から第９図は、本発明の方法による第１図のセンサーの基板上の種々の 形成工程の断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図におけるセンサーＣは、貫通する開口部２を有するガラス又は他の絶縁物 からなる支持ウェファ１を備える。この支持ウェファの代用は絶縁フィルムで覆 われた絶縁物又は非絶縁物から作ることができる。

この開口部に横断してフィラメント３が導電物の薄膜形状で存在し、フィラメン トの外部表面又は上皮は周囲環境との接触面領域を形成する。

フィラメント３は、中央部３Ａと導電端部４を有し、その導電端部４により中央 部３Ａは支持ウェファに接続される。

その端部は導電領域５に終結され、そこで電線により例えば半田づけでセンサー を接続する電気回路の残りと接続される。

フィラメント３は好ましくは支持ウェファに平行で曲かりくねった形状をなし、 この場合銃眼形状をなす。与えられた断面とこの領域５との間の与えられた距離 に対してこのフィラメント３は表面領域を増加し、熱膨張による破裂の危険を減 少する。他の幾何学的形状も、もちろん可能である。この薄膜フィラメントは全 体的に直線である必要はなく、支持ウェファに平行な曲線でもよい。フィラメン トは支持ウェファに対して平行な薄い板の形状に等しくてもよく、その寸法はも ちろん開口部の寸法より薄い。

薄膜３は、測定を基本とする物理・化学現象を発生する如何なる物質からも製造 できる。即ち、この場合、薄膜フィルムは、環境によって特性づけられるように 変更する電気特性をもつように選ばれる材料から得られる。

酸化性ガスの測定の特別な場合において、薄膜フィルムは触媒でき、即ちプラチ ナ、ニッケル、オスミウム、金、イリジウム、金属の混合物、金属酸化物、半導 体、硫化物、等で触媒できる。

材料は電気的特性を変更しない時、吸収性と吸着性の特性により選択できる。

第２図において、第１図の部分と類似する部分は、初期の符号と同一参照符号を 有する。この図は他のセンサーＣ′を示し、そのフィラメント３′は単一の薄膜 でなく、導電性又は絶縁性又は触媒性の薄膜の堆積したものである。これらのフ ィルムの形成は、以下の様である。

−各触媒フィルムは、堆積の最上部又は最下部にあること。

−各導電性フィルムは領域５と電気的に接続されること。

−絶縁フィルムは導電性材料又は触媒性材料の膜との間に設けられること。

更に厳密に言えば、第２図は、それぞれ導電性材料、絶縁性材料、及び触媒性材 料である３つの連続する膜７．　８．　９を示す。図示しない互換性のある実施 例においては膜は９−８−７−８−９の配置で堆積されるものもある。

第３図において、第１図の部分に類似する部分は、“引用記号”の符号と同一参 照符号を存する。図は第１図の他の変形Ｃ“を示し、追加端部１０は、フィラメ ント３″の中央部に横に配置される。これらの追加部分は領域１０Ａで終結する 。第１図におけるような単一フィルムのフィラメントの場合において、これらの 追加部分は、中間電気的測定又は異なる回路において使用でき、それ故、与えら れた適用の数に対して形成され格納される異なるセンサーの数を減少する。第２ 図におけるような多膜フィラメントの場合において、これらの部分１０は他の場 合導電性膜と絶縁される触媒性膜に電気的に接続できる。

前記例の各々において全ての膜は基板の全厚さ内に全て含まれることが理解され る。

第４図から第９図は、ガラス基板かこの例において使用されるセンサー１の形成 における種々の工程であり、且つ第１図Ａ−Ａ断；面を示す図である。

第１の工程は、以下のことを行うことによって基板ｌを準備することを含む。

−例えば、脱イオン化された水でゆすいだ後、硝酸又はスルフォン酸でセンサー を清掃する。

一防塵条件下で乾燥する。

第２の工程において、マスクは以下の様な工程において、基板の前部表面ＩＡと 後部表面ＩＢの各々の上に準備される。

（第４図参照） −１０００から２０００人（オングストローム）の厚さを有するクロミウムの薄 膜１１は後部表面に堆積され、数人（オングストローム）から１０００人（オン グストローム）の厚さの間のクロミウムのフィルムＩ２、そして約１０００人（ オングストローム）の厚さの金のフィルム１３は、他の（前部）表面上に堆積さ れ、これらの工程は互いに交互に配列され、好ましくは同時に配列される。

一光感性樹脂のフィルム１４．１５は、基板の各側に堆積される。

一露出マスク１４Ａと１５Ａは基板の反対側で面対面の関係で位置づけられ、後 にフィルム１４と１５がマスク１４Ａと１５Ａを介して露出され、露出された領 域は成長し、この結果樹脂のマスク１６と１７を発生し、これらの最後の２つの 工程は全て慣習的なものである。

一金属フィルムはマスク１６と１７を介してエツチングされる。

・後部表面上でクロミウムフイルム１１をエツチングし、・前部表面上で金のフ ィルム１３をエツチングし、・前部表面上でクロミウムフイルム１２をエツチン グし、−更に脱イオン化された水でゆすぎ、結果は第５図に示す構成となる。

このように得られた後部表面のマスク（フィルム１１と１４）は、該端部の除外 部に対して前部表面マスク（フィルム１２．１３と１５）におけるウィンドウ１ ７Ａの（第１図における端部４と５の間）の中央部に面するウィンドウ１６Ａを 含み、しかしウィンドウ１６Ａはその中央部より大きい（この場合、各側でより 広い）。

第３の工程において、ふり化水素酸は、クロミウム１２の重ねられたフィルムか ら成るマスクを介してガラスに溝部１８と１９をエツチングするため使用され、 金１３と樹脂１５はウェファ１の前部表面ＩＡ上にエツチングされる。このエツ チングはぐ厚さの方向において、縦方向に）等方性を有し、結果としてアンダー カットにより、上部突き出し部２１を形成する溝部の傾斜端部２０に突き出すフ ィルム１２と１３を残す。この形式のエツチング方法でこのようなアンダーカッ トを避けるため処理条件を変更することは標準的な慣習ではあるが、この場合こ のようなアンダーカットは入念な方法であり、且つ有用である。結果として上部 突き出し部２１は、形成の最後において、フィルム１２と１３を、改良して撤去 可能とする。

樹脂のマスク１４と１５は、例えば、アセトン、次に硝酸を使用して取り除かれ る。結果としての構造体は次に脱イオン化された水でゆすがれ、防塵条件下で乾 燥され、第６図の構造を形成する。

第４の工程において、フィラメント３は、全薄膜２３（第７図参照）上のプラチ ナのフィルム２４の堆積に従い、溝部１８の底面上を含み、基板の前部表面ＩＡ 上のクロミウムの薄膜２３（約１００人（オングストローム）の厚さ）を堆積す ることにより溝部１８の底面で形成される。

このように、前部表面の残りの上部に、堆積された金とプラチナの部分２３Ｂと ２４Ｂと、分離した溝部における金とプラチナの薄膜２３Ａと２４Ａとが得られ る。フィルム２３と２４の全厚さはそれ故゛溝部１８の深さより少なくとも僅か 短かくなければならない。第２図からセンサーＣ′の場合において、等しい条件 は、堆積されたフィルムの全厚さは溝部の深さより短かくなければならないこと である。溝部１８におけるフィルムが上部突き出し部２１と接触するようにはな らないことは本質的なことである。

過多のプラチナとクロミウムのフィルムの側部２４Ａと２３Ａは、金のフィルム １３の化学的エツチングにより次に撤去される（超音波清掃タンクにおいて取り 除かれた過多のプラチナの最終の微少量で、プラチナの過剰なフィルムを機械的 に消去する金のエツチング試剤において少なくとも３時間基板を含浸する）。こ の実施はアンダーカットすることによって得られる上部突き出し部２１によって 大きく促進される。

脱イオン化された水でゆすぎ、光感性樹脂の新しいフィルム２５を乾燥させた後 、約３１ｍの厚さか後部表面上に堆積され、第４図に示す同様なマスクを介して 露出される。成長に従って、後部表面のマスクはこの表面上に残るクロミウムマ スク１１と一致して得られ、実際上、マスクは３０分間１４０°Ｃでｃｕｒｅ　 （硬化）される、最終工程において、基板は以下の工程において、後部表面のマ スクを介してエツチング処理により全厚さを通して、堀り抜かれる。

−保’ｔＭＭ２６は、クロミウムフィルム１２で覆われる前部表面ＩＡ上に堆積 され、この保護膜は溝部１８を満たし、溝部１８に粘着することにより、底面で フィラメントをカバーし、この保護膜は、耐ふり化水素酸性である如何なる材料 でもよく、商業的に利用できる溶剤を用いて容易に分解できる。即ちＺＩＶＩ　 ＡＰＩＥＺＯＮ−Ｗ形ポリマー樹脂が好ましくは使用される。

一フィラメントを運ぶガラス１は、 後部表面ＩＢ上に堆積されたマスク２５を通して超音波撹拌で化学的にエツチン グされ、クロミウムフィルム１１とエツチングされた光感性樹脂フィルム２５か ら成る。

ガラスと保護膜２６が過塩素エチレンのような商業的に利用できる適切な溶剤を 用いて除去された後、例えばフィラメント３は驚くほどガラスウェファにおいて “自己保存”されることが発見された。（第９図参照）樹脂とポリマーの全微少 量は、適切な化学的試剤を用いてガラスウェファから取り除かれ（通常硝酸蒸発 させることにより取り除かれ）、ガラスウェファの各剣士の残されたクロミウム のフィルム１１と１２はクロミウムの化学的エツチングのための試剤を用いるこ とにより取り除かれる。

第９図における開口部２の傾斜側面は、ぶつ化水素酸によるエツチングの等方性 性質に帰因するものである。基板と非等方性エツチングを発生する酸の場合、縦 の側面は、第７図と第８図において示される。使用される化学エツチングの試剤 の特別な例は、 ・クロミウム：　１）ＳＯＰＲＥＬＥＣ（全）Ｃｒ−ＥＴＣＨ２）ＫＭｎＯ４の ５０ｇ／Ｉ！＋ＫＯＨの５０ｇ／ｌ＋脱イオン化された水の１１ ・金工１２の２５ｇ／ｊ７＝ＫＴの６０　ｇ／Ｉ！十脱イオン化された水のＩ！ ！ ・ガラス：４０から２０％に希薄されたＨＦ（要求されたエツチング率による） ガラスウェファ１５０１ｍ厚さに対する厚さの例は・クロミウムＮα１１：５０ ０から１０００人（オングストローム） ・クロミウムＮα１２とＮα２３：５０から５００人（オングストローム） ・金Ｎα１３：１５００から２５００人（オングストローム）・プラチナ二０． ５から９１ｍ ・Ｗ非ビニシン：１００１ｍ最小 一３ＨＩＰＰＬＥＹ　１３５０　Ｈ光感性樹脂＝１から３１ｍ・開口部の長さ： ２ｍｍ タロミウムフィルムの特典は、第一にガラスの上に直接に達成されない金の改善 された堆積であり、第二にぶつ化水素酸を有するガラスをエツチングする開光感 性樹脂とクロミウムフィルムによって形成されるマスクの高い強度である。

第５　ｂｉｓ図と第６ｂｉｓ図に示される方法の変形において、金の層は厚くな っている。このことはプラチナをより厚く堆積することを可能とする。

方法の第２工程と第３工程が以下のように変更される。マスク１６と１７を介し て金属をエツチングした後、−樹脂の層１４と１５はアセトンと硝酸を用いて清 掃される。

−更に脱イオン化された水を用いてゆすぎが実行される。

結果としての後部表面のマスク（層１１）は該端部を除外する前部表面マスク（ 層１２，１３）におけるウィンドウ１７Ａの中央部（第１図における端部４間） に面するウィンドウ１６Ａを備え、このウィンドウ１６Ａは中央部より広い（こ の場合、各側でより広しリ。

金のフィルム１３は脱イオン化された水でゆすいだ後、電気分解で金を堆積する ことにより（フィルム１３ｂｉｓ）、厚くされる（第５　ｂｉｓ図）。

電気分解の金のプレートの厚さは次の工程においてエツチングされる溝部の厚さ によって決定され、１０から１５Ｉｎの深さの溝部に対して約１１ｍである。耐 光感性樹脂の均一なフィルム１ｌｂｉｓは後部表面上に堆積される。

第三工程において、ふり化水素酸はクロミウムの重ねられたフィルム１２から成 るマスクを介したガラスに溝部１８をエツチングするため使用され、金の１３と １３ｂｉｓはウェファ１の前部表面ＩＡ上にエツチングされる。このエツチング は等方性であり（厚さの方向に縦に）、結果としてのアンダーカットは、上部の 突き出し部２１を形成する溝部の傾斜端部２０に突き出るフィルム１２．１３及 び１３ｂｉｓを残す。

この形式のエツチング方法で該アンダーカットを避ける処理条件を変更すること は標準的慣行であるが、この場合、このようなアンダーカットは考慮された方法 であり、有用である。

結果としての上部突き出し部２１は形成の最終において、フィルム１２．１３の 改善された撤去方法を可能としている。

樹脂のマスク１ｌｂｉｓは、例えばアセトンを使用し、次に硝酸を使用し、取り 除かれる。結果としての構造は次に脱イオン化された水でゆすがれ、耐防塵条件 下で乾燥され、第６図の構造物を形成する。

処理の順次工程は、正確に前述の通りである。ガラスに加えて、他の基板を使用 することは可能である。即ちシリコン、アルミナ、シリカそして特に水晶であり 、水晶は良好な熱的抵抗を有し、エツチングに対して抵抗値が選択できる。

第一金属配置工程を無しで済ませれる手段である両側金属プレート基板（例えば クロミウムの上に金）を使用することも又可能である。

同様な化学的エツチング試剤を使用して、両側でクロミウムの上に金を有する厚 板１２５から１７５踊間の水晶上で種々な試みが行われた。

この種のセンサーに対して幾つかの応用例がある。

第一に、公知文献による回路を集積することによって酸化できる気体を検出する ため使用できる。クロマトグラフィ測定にも又、使用できる。即ち、フィラメン ト３は熱するために使用され、ガス状の媒体を局部的にイオン化し、電極（イン ターフェース領域）を受けるｌ又はそれ以上のイオンは開口部２の近傍の基板上 に堆積した１又はそれ以上の更に導電性薄膜により構成される。即ち、クロミウ ムフィルム１１と１２はこの目的のために残される。

本発明は起載した実施例により制限されるものでなく、多くの変形は本発明の範 囲内において当業者によって発展され得ることは言うまでもないことである。例 えば、多（のフィラメントは単一の開口部において形成でき多くの開口部は単一 の基板に形成し得る（集合的形成）。

Ｆｉｇ、４ Ｆｉｇ、５ Ｆｉｇ、６ Ｆｉｇ、７ Ｆｉｇ、９ Ｆｉｇ、６　ｂｉｓ 補正嘗の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年２月に′Ｌ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．周辺環境の静的或いは動的特性を決定する為のフィラメント型センサーであ り、該センサーは、ジュール効果によってガス環境内に於いて加熱される様に採 用された抵抗要素と、インターフェース領域とから構成されており、該インター フェース領域は、決定されるべきガス環境の特性に応じて、当該インターフェー ス領域の電気的特性に影響を与える物理化学工程に於ける該ガス環境と反応する 為に採用されたものであり、更に該センサーは少なくとも一つの開口部（２，２ ′，２′′）が形成された支持ウェファ（１，１′，１′′）と一つ若しくは複 数の薄膜（３，７，８，９，２４Ａ）で構成され且つ該開孔部に配置された中央 部を有し、該中央部がそれによって該支持ウェファとが接続される少なくとも２ つの端部（４，４′，４′′，１０）とを有する抵抗要素を含む少なくとも一つ のフィラメント（３，３′，３′′）で構成されている事を特徴とするフィラメ ント型センサー。 ２．該フィラメント（３，３′′）は、その外表面が該インターフェース領域を 構成している金属触媒のフィルムによって形成されている事を特徴とする請求の 範囲１記載のセンサー。 ３．少なくとも、該フィラメントの中央部分は、該フィラメントの両端にまで延 展されている導電材料からなるフィルム（７）と、該インターフェース領域を形 成する触媒フィルム（９）及び電気的絶縁性を有する中間フィルム（８）から構 成された、少なくとも３つの積層された薄膜（７，８，９）によって形成されて いる事を特徴とする請求の範囲１記載のセンサー。 ４．該フィラメントの抵抗要素は、プラチナ、金或いはパラジウム等の貴金属若 しくは係る貴金属の組合せからなるフィルムである事を特徴とする請求の範囲１ 乃至３記載のセンサー。 ５．該フィラメントは屈折伏の形状を有するものである事を特徴とする請求の範 囲１乃至４記載のセンサー。 ６．該フィラメントの中央部は、２つ以上の端部（４′′，１０）によって該基 板と接続せしめられている事を特徴とする請求の範囲１乃至５記載のセンサー。 ７．該基板はガラス、シリコン、アルミナ、シリカ、水晶及びポリマー（高分子 ）で構成されるグループから選択されるものである事を特徴とする請求の範囲１ 乃至６記載のセンサ８．該センサーは、酸化性ガスを検出する為に使用されるも のである事を特徴とする請求の範囲１乃至７記載のセンサー。 ９．該酸化性ガスがメタン或いは一酸化炭素である事を特徴とする請求の範囲８ 記載のセンサー。 １０．該センサーは、流体の流量の測定に使用されるものである事を特徴とする 請求の範囲１乃至７の何れかに記載のセンサー。 １１．該インターフェース領域は少なくとも該開口部に近傍に於ける基板の一表 面に堆積されている薄膜である事を特徴とする請求の範囲１記載のセンサー。 １２．該センサーはイオン化ガスクロマトグラフィーによりイオン化可能なガス の検出と測定をする為に使用されるものである事を特徴とする請求の範囲１１記 載のセンサー。 １３．ウェファ状の基板（１）の前部と後部の表面（１Ａ，１Ｂ）に形成される べきフィラメント（３）の形状に類似した形状で且つ両端部によって延展された 中央部を持つ前部ウィンドウ（１７Ａ）と協同する薄膜前部マスク（１２，１３ ，１５）と、該両端部を除いた該ウィンドウ部の中央部に面するが、該中央部よ り大きな後部ウィンドウ（１６Ａ）と協同する薄膜後部マスク（１１，１４）と を堆積する工程、前部マスクを介して基板の前部表面をエッチングする事により 基板に溝部（１８）を掘る工程、 該溝部の裏面にフィラメントを構成するに適した、少なくとも一つは電気的に導 電性である材料から構成されている、一つ若しくはそれ以上の薄膜（２４Ａ）を 堆積する工程、基板を裏面マスクと同一形状であるマスク（１１，２５）を介し てエッチングにより該基板の全厚みを除去する工程とから構成されている事を特 徴とするフィラメント型センサーを形成する方法。 １４．該ウェファ状の基板（１）の前部及び後部表面（１Ａ，１Ｂ）に、形成さ れるべきフィラメント（３）の形状に類似した形状で且つ両端部によって延展さ れた中央部を持つ前部ウィンドウ（１７Ａ）と協同する薄膜前部マスク（１２， １３）及び電解析出物（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｄｅＰｏｓｉｔ）（１３ｂｉ ｓ）と、該両端部を除いた該ウィンドウ部の中央部に面するが、該中央部より大 きな後部ウィンドウ（１６Ａ）と協同する薄膜後部マスク（１１，１１ｂｉｓ） とを堆積する工程、前部マスクを介して基板の前部表面をエッチングする事によ り基板に溝部（１８）を掘る工程、 該溝部の裏面にフィラメントを構成するに適した、少なくとも一つは電気的に導 電性である材料から構成されている、一つ若しくはそれ以上の薄膜（２４Ａ）を 堆積する工程、基板を後部マスクと同一形状のマスク（１１，２５）を介してエ ッチングして該基板の全厚みを除去する工程とから構成されている事を特徴とす るフィラメント型センサーの形成方法。 １５．形成されるべきフィラメント（３）の形状に類似した形状で且つ両端部に よって延展された中央部を持つ前部ウィンドウ（１７Ａ）と該両端部を除いた該 ウィンドウ部の中央部に面するが、該中央部より大きな後部ウィンドウ（１６Ａ ）とに協同する金属メッキされた基板が使用されるものであって、 前部マスクを介して基板の前部表面をエッチングする事により基板に溝部（１８ ）を掘る工程、 該溝部の裏面にフィラメントを構成するに適した、少なくとも一つは電気的に導 電性である材料から構成されている、一つ若しくはそれ以上の薄膜（２４Ａ）を 堆積する工程、基板を後部マスクと同じ形状のマスク（１１，２５）を介してエ ッチングする事によって該基板の全厚みを除去する工程とから構成されている事 を特徴とするフィラメント型センサーの形成方法。 １６．該基板の厚みを完全に除去する為に該後部マスクを介して該基板をエッチ ングする以前に該前部表面の上及び該溝部の中に保護膜を堆積させると共に、該 保護膜は、該基板のエッチングが終了した後に除去されるものである事を特徴と する請求の範囲１３乃至１５に記載の方法。 １７．前部表面上の該保護膜は、高分子樹脂で構成されたものである事を特徴と する請求の範囲１６記載の方法。 １８．該前部マスクは、樹脂膜（１５）で被覆された中間フィルム（１３）で構 成されており、該フィラメントの薄膜は該樹脂膜（１５）を除去した後に、一つ 若しくは複数の薄膜（２４）を該溝部（２４Ａ）の中及びその周り（２４Ｂ）に 堆積させ、該中間フィルムをエッチングすることによって該溝部の外部に堆積さ れた該薄膜（２４Ｂ）を除去すると言う工程によって堆積されたものである事を 特徴とする請求の範囲１３乃至１７に記載の方法。 １９．該基板はガラスで構成され、該前部マスクは該前部表面（１Ａ）上に堆積 されたクロムの薄膜（１２）を被覆している金の薄膜（１３）で構成されており 、且つ少なくともプラチナからなる一つの薄膜が前部に在る溝部（１８）の底面 に堆積せしめられている事を特徴とする請求の範囲１８記載の方法。 ２０．少なくとも金属触媒からなる一つの薄膜が該溝部内に堆積されている事を 特徴とする請求の範囲１３乃至１９の何れかに記載の方法。 ２１．導電性材料からなる薄膜、絶縁性材料からなる薄膜及び触媒膜からなる少 なくとも３種類の薄膜（７，８，９）が溝部（１８）の底面に堆積せしめられて いる事を特徴とする請求の範囲１３乃至２０の何れかに記載の方法。 ２２．該基板はガラス、シリコン、アルミナ、シリカ、水晶及びポリマーで構成 される材料のグループから選択されるものである事を特徴とする請求の範囲１３ 乃至２１の何れかに記載の方法。