JPH06160326A - 半導体薄膜式ガスセンサ - Google Patents
半導体薄膜式ガスセンサInfo
- Publication number
- JPH06160326A JPH06160326A JP13194792A JP13194792A JPH06160326A JP H06160326 A JPH06160326 A JP H06160326A JP 13194792 A JP13194792 A JP 13194792A JP 13194792 A JP13194792 A JP 13194792A JP H06160326 A JPH06160326 A JP H06160326A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas sensor
- thin film
- semiconductor
- lower electrode
- semiconductor thin
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体式薄膜ガスセンサにおいて、金属酸化
物半導体への下電極の拡散を防ぐと同時に、上電極と下
電極の拡散を防ぐ半導体技術を活かした構造となる小型
かつ安価で高感度なガスセンサを提供する。 【構成】 下電極と金属酸化物半導体の間に、或いは下
電極と上電極の間に拡散防止層を形成した半導体式薄膜
ガスセンサを構成する。
物半導体への下電極の拡散を防ぐと同時に、上電極と下
電極の拡散を防ぐ半導体技術を活かした構造となる小型
かつ安価で高感度なガスセンサを提供する。 【構成】 下電極と金属酸化物半導体の間に、或いは下
電極と上電極の間に拡散防止層を形成した半導体式薄膜
ガスセンサを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種ガス濃度を検知す
る半導体薄膜式ガスセンサの構造に関する。
る半導体薄膜式ガスセンサの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から感ガス体として金属酸化物半導
体を用いたガスセンサの例が数多く提案されている。原
理は、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム等のｎ型半
導体を用いた場合は、酸化性ガスとの接触によりその抵
抗値は増加し還元性ガスとの接触では、その抵抗値は減
少することを利用している。逆に、Ｐ型半導体を用いた
場合は、酸化性ガスとの接触によりその抵抗値は減少
し、還元性ガスとの接触ではその抵抗値は増加すること
を利用している。現状として、ガスセンサの小型化、選
択性向上と多機能化のための集積化、バラツキの低減等
を目的とした半導体薄膜式ガスセンサが提供されてい
る。従来の半導体薄膜式ガスセンサの概略構造を図１に
示す。従来のガスセンサは、貴金属等から成る下電極を
覆うように上述の金属酸化物半導体を薄膜として形成し
た半導体薄膜式ガスセンサである。また、半導体薄膜ガ
スセンサは加熱・保温を考慮して放熱を小さくする必要
があり、線径の細い貴金属線を用いる固定方法が一般的
である。その固定方法として、半導体分野で確立済みの
ワイヤボンディング等の組立技術を有効活用したものが
ある。
体を用いたガスセンサの例が数多く提案されている。原
理は、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム等のｎ型半
導体を用いた場合は、酸化性ガスとの接触によりその抵
抗値は増加し還元性ガスとの接触では、その抵抗値は減
少することを利用している。逆に、Ｐ型半導体を用いた
場合は、酸化性ガスとの接触によりその抵抗値は減少
し、還元性ガスとの接触ではその抵抗値は増加すること
を利用している。現状として、ガスセンサの小型化、選
択性向上と多機能化のための集積化、バラツキの低減等
を目的とした半導体薄膜式ガスセンサが提供されてい
る。従来の半導体薄膜式ガスセンサの概略構造を図１に
示す。従来のガスセンサは、貴金属等から成る下電極を
覆うように上述の金属酸化物半導体を薄膜として形成し
た半導体薄膜式ガスセンサである。また、半導体薄膜ガ
スセンサは加熱・保温を考慮して放熱を小さくする必要
があり、線径の細い貴金属線を用いる固定方法が一般的
である。その固定方法として、半導体分野で確立済みの
ワイヤボンディング等の組立技術を有効活用したものが
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、下電極として
使用される貴金属は、触媒等として使用されるが如く他
の物質と反応しやすい材料である。その為金属酸化物半
導体と直接に接することにより、金属酸化物半導体へ貴
金属の拡散をまねき、半導体薄膜式ガスセンサの抵抗値
の経時変化をもたらす欠点があった。さらに、半導体分
野で確立済みのワイヤボンディングでは細い貴金属線と
して金が使用される。しかし、半導体薄膜式ガスセンサ
の発熱体、電極は白金が用いられる。その為異種の金属
の接着となり金−白金間で拡散が生じ、リード切れ、パ
ターン切れが生じる欠点があった。
使用される貴金属は、触媒等として使用されるが如く他
の物質と反応しやすい材料である。その為金属酸化物半
導体と直接に接することにより、金属酸化物半導体へ貴
金属の拡散をまねき、半導体薄膜式ガスセンサの抵抗値
の経時変化をもたらす欠点があった。さらに、半導体分
野で確立済みのワイヤボンディングでは細い貴金属線と
して金が使用される。しかし、半導体薄膜式ガスセンサ
の発熱体、電極は白金が用いられる。その為異種の金属
の接着となり金−白金間で拡散が生じ、リード切れ、パ
ターン切れが生じる欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な実情に着目してなされたものである。その手段とする
ところは、金属酸化物半導体を膜上に形成した半導体式
ガスセンサにおいて、貴金属より成る下電極と金属酸化
物半導体の間に、式は、下電極３と上電極４の間に拡散
防止層を形成したことを特徴とするものである。
な実情に着目してなされたものである。その手段とする
ところは、金属酸化物半導体を膜上に形成した半導体式
ガスセンサにおいて、貴金属より成る下電極と金属酸化
物半導体の間に、式は、下電極３と上電極４の間に拡散
防止層を形成したことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】半導体分野で確立済みの拡散防止層において
は、その上下層の材料より高融点の材料を用いることに
より、拡散防止効果が生じることが知られている。半導
体式ガスセンサは、通常発熱体、電極に白金が用いられ
ている。そこで拡散防止層として白金より融点の高いＭ
ｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗを用い、さらに高温でも安定な窒化
物として用いることにより拡散防止層は優れた拡散防止
効果と熱的に安定な接触を得ることができる層となる。
このような拡散防止層を用いることにより、金属酸化物
半導体への貴金属の拡散を防ぎ、金属酸化物半導体を安
定なものとし、半導体薄膜式ガスセンサの抵抗値の経時
変化を安定化させることが可能となる。
は、その上下層の材料より高融点の材料を用いることに
より、拡散防止効果が生じることが知られている。半導
体式ガスセンサは、通常発熱体、電極に白金が用いられ
ている。そこで拡散防止層として白金より融点の高いＭ
ｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗを用い、さらに高温でも安定な窒化
物として用いることにより拡散防止層は優れた拡散防止
効果と熱的に安定な接触を得ることができる層となる。
このような拡散防止層を用いることにより、金属酸化物
半導体への貴金属の拡散を防ぎ、金属酸化物半導体を安
定なものとし、半導体薄膜式ガスセンサの抵抗値の経時
変化を安定化させることが可能となる。
【０００６】
【実施例】図２は本発明の一実施例を説明するための構
成概略図である。本半導体式ガスセンサは、図２に示す
ようにアルミナ基板等の絶縁基板１の一方に白金等から
なる下電極３を付設するとともに、他方にヒータ２を付
設し、前記一方の下電極３を覆うように、窒化チタン等
からなる拡散防止層７を形成する。さらに、リード取り
出し部としてリード６と同一の金等からなる上電極４を
形成し、拡散防止層で覆われた電極間に酸化インジウム
等を主成分とする酸化物半導体薄膜層５を形成して構成
される。上述の構造にすることにより図３に示す如く、
従来構造でのガスセンサの場合、清浄大気中での抵抗値
の経時的変化が大きく、安定化傾向が見られないのに対
し、本発明での構造の半導体式ガスセンサの抵抗値の経
時変化は小さく安定することが確認され長期の測定に於
いても低濃度ガスへの高感度化が確認された。また、こ
のような構造にすることより、半導体分野で確立ずみの
ワイヤボンディング技術を用いて溶接される金リードの
下電極への拡散が防がれ、リード切れ、パターン切れが
なくなることが確認された。図４に示すように、絶縁基
板の同一表面上に電極とヒータをそれぞれ形成する。電
極とヒータの間には、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁層８を設けてあ
る。このような構造にすることによりさらにワイヤボン
ディング技術を活かした構造となることが確認された。
成概略図である。本半導体式ガスセンサは、図２に示す
ようにアルミナ基板等の絶縁基板１の一方に白金等から
なる下電極３を付設するとともに、他方にヒータ２を付
設し、前記一方の下電極３を覆うように、窒化チタン等
からなる拡散防止層７を形成する。さらに、リード取り
出し部としてリード６と同一の金等からなる上電極４を
形成し、拡散防止層で覆われた電極間に酸化インジウム
等を主成分とする酸化物半導体薄膜層５を形成して構成
される。上述の構造にすることにより図３に示す如く、
従来構造でのガスセンサの場合、清浄大気中での抵抗値
の経時的変化が大きく、安定化傾向が見られないのに対
し、本発明での構造の半導体式ガスセンサの抵抗値の経
時変化は小さく安定することが確認され長期の測定に於
いても低濃度ガスへの高感度化が確認された。また、こ
のような構造にすることより、半導体分野で確立ずみの
ワイヤボンディング技術を用いて溶接される金リードの
下電極への拡散が防がれ、リード切れ、パターン切れが
なくなることが確認された。図４に示すように、絶縁基
板の同一表面上に電極とヒータをそれぞれ形成する。電
極とヒータの間には、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁層８を設けてあ
る。このような構造にすることによりさらにワイヤボン
ディング技術を活かした構造となることが確認された。
【０００７】
【発明の効果】貴金属よりなる下電極と感ガス体である
金属酸化物の間、リード取り出し部の下電極３と上電極
４の間に、融点が高く熱的にも安定な拡散防止層を形成
することにより上・下層間の拡散がなくなり、低濃度の
ガスに対して信頼性が高く経時的な出力変化がなく、か
つワイヤーボンディング等の半導体技術を活かした構造
とすることができ小型で高感度なガスセンサを提供でき
る。以上のことより、本発明は長期間の低濃度ガスの検
知に於いて有効な手段を提供できるとともに、ガスセン
サ作製の自動化及び小型化において有効な手段を提供で
き工業的価値がある。
金属酸化物の間、リード取り出し部の下電極３と上電極
４の間に、融点が高く熱的にも安定な拡散防止層を形成
することにより上・下層間の拡散がなくなり、低濃度の
ガスに対して信頼性が高く経時的な出力変化がなく、か
つワイヤーボンディング等の半導体技術を活かした構造
とすることができ小型で高感度なガスセンサを提供でき
る。以上のことより、本発明は長期間の低濃度ガスの検
知に於いて有効な手段を提供できるとともに、ガスセン
サ作製の自動化及び小型化において有効な手段を提供で
き工業的価値がある。
【０００８】
【図１】従来の半導体薄膜式ガスセンサの概略断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の一実施例を示す半導体薄膜式ガスセン
サの概略断面図である。
サの概略断面図である。
【図３】半導体薄膜式ガスセンサの拡散防止層の有無の
違いによるベースラインとなる清浄大気中での抵抗値の
経時変化を示した図である。
違いによるベースラインとなる清浄大気中での抵抗値の
経時変化を示した図である。
【図４】本発明の一実施例を示す半導体薄膜式ガスセン
サの概略断面図である。
サの概略断面図である。
１ 絶縁基板 ２ ヒータ ３ 下電極 ４ 上電極 ５ 酸化物半導体薄膜層 ６ リード ７ 拡散防止層 ８ 絶縁層
Claims (2)
- 【請求項１】 発熱体を有した絶縁基板上に金属酸化物
半導体を膜上に形成した半導体式ガスセンサにおいて、
貴金属よりなる下電極３と金属酸化物半導体５の間に、
Ｍｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗの窒化物の少なくとも１種類を用
いた拡散防止層７を形成することを特徴とする半導体薄
膜式ガスセンサ。 - 【請求項２】 上電極３と下電極４の間にＭｏ，Ｔａ，
Ｔｉ，Ｗの窒化物の少なくとも１種類を用いた拡散防止
層７を形成することを特徴とする請求項１の半導体薄膜
式ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13194792A JPH06160326A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 半導体薄膜式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13194792A JPH06160326A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 半導体薄膜式ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160326A true JPH06160326A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=15069934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13194792A Pending JPH06160326A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 半導体薄膜式ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06160326A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005265545A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Tdk Corp | ガスセンサ |
| JP2007333625A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Casio Comput Co Ltd | 水素センサ、発電装置及び電子機器 |
| CN100420939C (zh) * | 2003-07-18 | 2008-09-24 | 费加罗技研株式会社 | 气体传感器及其制造方法 |
| JP2010185774A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
-
1992
- 1992-04-23 JP JP13194792A patent/JPH06160326A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100420939C (zh) * | 2003-07-18 | 2008-09-24 | 费加罗技研株式会社 | 气体传感器及其制造方法 |
| JP2005265545A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Tdk Corp | ガスセンサ |
| JP2007333625A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Casio Comput Co Ltd | 水素センサ、発電装置及び電子機器 |
| JP2010185774A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
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