JPH06213853A - ガス検出素子の製造法 - Google Patents
ガス検出素子の製造法Info
- Publication number
- JPH06213853A JPH06213853A JP2196293A JP2196293A JPH06213853A JP H06213853 A JPH06213853 A JP H06213853A JP 2196293 A JP2196293 A JP 2196293A JP 2196293 A JP2196293 A JP 2196293A JP H06213853 A JPH06213853 A JP H06213853A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- thin film
- metal oxide
- oxide semiconductor
- type metal
- 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 35
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- VXKWYPOMXBVZSJ-UHFFFAOYSA-N tetramethyltin Chemical compound C[Sn](C)(C)C VXKWYPOMXBVZSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁性基板上に一組の電極およびｎ型の金属
酸化物半導体薄膜を任意の順序で設け、半導体薄膜をガ
ス感応体したガス検出素子であって、ガス感応体の素子
抵抗の経時的な安定性を高めたものの製造法を提供す
る。 【構成】 絶縁性基板上に一組の電極およびｎ型の金属
酸化物半導体薄膜を任意の順序で形成させたガス検出素
子において、ｎ型金属酸化物半導体薄膜を、水蒸気を含
有する空気流中で、350℃以上の温度で高温処理して、
ガス検出素子を製造する。
酸化物半導体薄膜を任意の順序で設け、半導体薄膜をガ
ス感応体したガス検出素子であって、ガス感応体の素子
抵抗の経時的な安定性を高めたものの製造法を提供す
る。 【構成】 絶縁性基板上に一組の電極およびｎ型の金属
酸化物半導体薄膜を任意の順序で形成させたガス検出素
子において、ｎ型金属酸化物半導体薄膜を、水蒸気を含
有する空気流中で、350℃以上の温度で高温処理して、
ガス検出素子を製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス検出素子の製造法
に関する。更に詳しくは、ｎ型金属酸化物半導体薄膜を
ガス感応体とするガス検出素子の製造法に関する。
に関する。更に詳しくは、ｎ型金属酸化物半導体薄膜を
ガス感応体とするガス検出素子の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エチレン、メタン、プロパンなどの還元
性ガスの検知材料としては、ｎ型の金属酸化物半導体で
ある酸化錫、酸化亜鉛、酸化鉄(II)、酸化チタン等の焼
結体が知られている。一方、これら焼結体型のものに代
わり、薄膜型のガス検出素子が実用化されつつある。
性ガスの検知材料としては、ｎ型の金属酸化物半導体で
ある酸化錫、酸化亜鉛、酸化鉄(II)、酸化チタン等の焼
結体が知られている。一方、これら焼結体型のものに代
わり、薄膜型のガス検出素子が実用化されつつある。
【０００３】薄膜状のガス検出素子は、裏面または内部
にヒータを有する絶縁性基板上に、種々の方法によって
ｎ型金属酸化物半導体を製膜して、ガス感応体としたも
のである。このガス感応体に還元性のガスが接触する
と、ガス感応体の電気抵抗が減少して、還元性ガスを検
出することができるのであるが、薄膜状のガス感応体を
有するガス検出素子は、経時的にその素子抵抗が変動す
るという欠点がみられる。
にヒータを有する絶縁性基板上に、種々の方法によって
ｎ型金属酸化物半導体を製膜して、ガス感応体としたも
のである。このガス感応体に還元性のガスが接触する
と、ガス感応体の電気抵抗が減少して、還元性ガスを検
出することができるのであるが、薄膜状のガス感応体を
有するガス検出素子は、経時的にその素子抵抗が変動す
るという欠点がみられる。
【０００４】例えば、このようなガス検出素子を水蒸気
を含むような雰囲気中で動作させると、その素子抵抗は
経時的に増加していくという現象が現われる。このよう
な変化は、検出素子のゼロ点(清浄空気中での導電率)が
変化するということであり、その結果常にゼロ点を再設
定する必要を生じ、測定精度上およびメンテナンス上非
常に不利となる。
を含むような雰囲気中で動作させると、その素子抵抗は
経時的に増加していくという現象が現われる。このよう
な変化は、検出素子のゼロ点(清浄空気中での導電率)が
変化するということであり、その結果常にゼロ点を再設
定する必要を生じ、測定精度上およびメンテナンス上非
常に不利となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、絶縁
性基板上にｎ型の金属酸化物半導体薄膜を設けガス感応
体としたガス検出素子であって、それの素子抵抗の経時
的な安定性を高めたものの製造法を提供することにあ
る。
性基板上にｎ型の金属酸化物半導体薄膜を設けガス感応
体としたガス検出素子であって、それの素子抵抗の経時
的な安定性を高めたものの製造法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
絶縁性基板上に一組の電極およびｎ型の金属酸化物半導
体薄膜を任意の順序で形成させたガス検出素子におい
て、ｎ型金属酸化物半導体薄膜を、水蒸気を含有する空
気流中で、350℃以上の温度で高温処理して、ガス検出
素子を製造することによって達成される。
絶縁性基板上に一組の電極およびｎ型の金属酸化物半導
体薄膜を任意の順序で形成させたガス検出素子におい
て、ｎ型金属酸化物半導体薄膜を、水蒸気を含有する空
気流中で、350℃以上の温度で高温処理して、ガス検出
素子を製造することによって達成される。
【０００７】一般的には、絶縁性基板上にまず一組の電
極を形成させ、ｎ型の金属酸化物半導体薄膜がそれを覆
うように設けられる。絶縁性基板としては、アルミナ、
窒化アルミニウムなどが用いられ、これらの基板上に
は、例えば金ペーストの厚膜(約1〜5μm)を所定形状に
印刷するなどの方法で一組の電極、一般には対向くし形
電極が形成される。また、裏面または内部には、ヒータ
も設けられる。
極を形成させ、ｎ型の金属酸化物半導体薄膜がそれを覆
うように設けられる。絶縁性基板としては、アルミナ、
窒化アルミニウムなどが用いられ、これらの基板上に
は、例えば金ペーストの厚膜(約1〜5μm)を所定形状に
印刷するなどの方法で一組の電極、一般には対向くし形
電極が形成される。また、裏面または内部には、ヒータ
も設けられる。
【０００８】一組の電極を覆うｎ型金属酸化物半導体薄
膜としては、酸化錫薄膜、酸化亜鉛薄膜、酸化インジウ
ム薄膜、酸化チタン薄膜等が用いられるが、好ましくは
膜厚が約150〜500nmの酸化錫薄膜が用いられる。酸化錫
半導体薄膜の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、
イオンプレーティング法などにより酸化錫薄膜などを直
接形成させる方法、金属錫薄膜などを形成させた後、熱
処理して酸化する方法あるいは錫を含む有機金属モノマ
ーをプラズマ重合させてプラズマ重合膜を形成させ、こ
れを熱処理する方法(特開昭63-261,148号公報)などによ
って行われる。また、このような方法によって半導体薄
膜を形成させ、その後に電極を形成させてもよい。
膜としては、酸化錫薄膜、酸化亜鉛薄膜、酸化インジウ
ム薄膜、酸化チタン薄膜等が用いられるが、好ましくは
膜厚が約150〜500nmの酸化錫薄膜が用いられる。酸化錫
半導体薄膜の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、
イオンプレーティング法などにより酸化錫薄膜などを直
接形成させる方法、金属錫薄膜などを形成させた後、熱
処理して酸化する方法あるいは錫を含む有機金属モノマ
ーをプラズマ重合させてプラズマ重合膜を形成させ、こ
れを熱処理する方法(特開昭63-261,148号公報)などによ
って行われる。また、このような方法によって半導体薄
膜を形成させ、その後に電極を形成させてもよい。
【０００９】これらのｎ型金属酸化物半導体薄膜は、水
蒸気を含有する空気流中で、350℃以上の温度で高温処
理される。水蒸気を含有する空気流としては、相対湿度
5%(25℃)に相当する1.2mg/Ｌ以上のものが用いられる。
また、このような雰囲気下での高温処理は、検出素子の
動作温度以上である350℃以上で、約48〜150時間程度行
われる。
蒸気を含有する空気流中で、350℃以上の温度で高温処
理される。水蒸気を含有する空気流としては、相対湿度
5%(25℃)に相当する1.2mg/Ｌ以上のものが用いられる。
また、このような雰囲気下での高温処理は、検出素子の
動作温度以上である350℃以上で、約48〜150時間程度行
われる。
【００１０】例えば、金属酸化物半導体薄膜としての酸
化錫薄膜を、金属錫薄膜を大気中で熱処理して酸化する
方法によって得る場合には、酸化のための熱処理が350
℃以上の高温条件下でも行われる。しかしながら、この
ような高温条件下では、大気中に水蒸気が含まれていて
もそれが系外に揮散してしまうが、本発明方法では水蒸
気を含有する空気流として用いることにより、350℃以
上の高温条件下でも金属酸化物半導体薄膜は空気中に含
有される水蒸気と有効に接触することとなる。なお、用
いられる水蒸気濃度の上限は、装置的な観点から、相対
湿度90%(100℃)に相当する660mg/Ｌ程度である。
化錫薄膜を、金属錫薄膜を大気中で熱処理して酸化する
方法によって得る場合には、酸化のための熱処理が350
℃以上の高温条件下でも行われる。しかしながら、この
ような高温条件下では、大気中に水蒸気が含まれていて
もそれが系外に揮散してしまうが、本発明方法では水蒸
気を含有する空気流として用いることにより、350℃以
上の高温条件下でも金属酸化物半導体薄膜は空気中に含
有される水蒸気と有効に接触することとなる。なお、用
いられる水蒸気濃度の上限は、装置的な観点から、相対
湿度90%(100℃)に相当する660mg/Ｌ程度である。
【００１１】
【発明の効果】ｎ型金属酸化物半導体薄膜をガス感応体
とするガス検出素子において、この半導体膜を更に水蒸
気を含有する空気流中で高温処理することにより、ガス
感応体の素子抵抗の経時的な安定性を高め、測定再現性
を向上させることができる。また、このような雰囲気中
での高温処理により、還元性ガスに対する感度はかえっ
て上昇するという効果も得られる。
とするガス検出素子において、この半導体膜を更に水蒸
気を含有する空気流中で高温処理することにより、ガス
感応体の素子抵抗の経時的な安定性を高め、測定再現性
を向上させることができる。また、このような雰囲気中
での高温処理により、還元性ガスに対する感度はかえっ
て上昇するという効果も得られる。
【００１２】これらの効果は、金属酸化物が更なる酸化
を受け、酸化性雰囲気中でより安定した状態になるため
と考えられる。
を受け、酸化性雰囲気中でより安定した状態になるため
と考えられる。
【００１３】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】実施例１ アルミナ基板の表面上に、金ペーストの厚膜(膜厚5μm)
からなる対向くし形電極を設けた。次に、この電極を覆
うように、テトラメチル錫を原料とするプラズマCVD法
により、約200nmの膜厚で形成させ、500℃の空気中で24
時間熱処理を行うことで、酸化錫薄膜を得た。次いで、
これを13mg/Ｌの濃度で水蒸気を含む空気流中に置き、5
00℃で48時間処理した。
からなる対向くし形電極を設けた。次に、この電極を覆
うように、テトラメチル錫を原料とするプラズマCVD法
により、約200nmの膜厚で形成させ、500℃の空気中で24
時間熱処理を行うことで、酸化錫薄膜を得た。次いで、
これを13mg/Ｌの濃度で水蒸気を含む空気流中に置き、5
00℃で48時間処理した。
【００１５】比較例１ 実施例１において、水蒸気を含む空気流中での高温処理
が行われなかった。
が行われなかった。
【００１６】上記実施例１および比較例１でそれぞれ作
製された、酸化錫薄膜をガス感応体とするガス検出素子
の抵抗の経時的変化を、60%RH、25℃の湿潤空気中に保
持し、測定したところ、図１のグラフに示されるような
結果が得られた。即ち、実施例１のガス検出素子では、
素子抵抗の経時的変化が殆んどみられないのに対し、比
較例１のガス検出素子では、経時的な素子抵抗の増加が
みられ、即ちガス検出素子としての耐久性に劣っている
ことが示されている。
製された、酸化錫薄膜をガス感応体とするガス検出素子
の抵抗の経時的変化を、60%RH、25℃の湿潤空気中に保
持し、測定したところ、図１のグラフに示されるような
結果が得られた。即ち、実施例１のガス検出素子では、
素子抵抗の経時的変化が殆んどみられないのに対し、比
較例１のガス検出素子では、経時的な素子抵抗の増加が
みられ、即ちガス検出素子としての耐久性に劣っている
ことが示されている。
【００１７】実施例２ 実施例１において、水蒸気を含む空気流中での高温処理
が、10.4mg/Ｌの濃度で水蒸気を含む空気流を用い、350
℃で144時間行われた。
が、10.4mg/Ｌの濃度で水蒸気を含む空気流を用い、350
℃で144時間行われた。
【００１８】比較例２ 実施例２において、水蒸気を含む空気流中での高温処理
が行われなかった。
が行われなかった。
【００１９】上記実施例２および比較例２でそれぞれ作
製された、酸化錫薄膜をガス感応体とするガス検出素子
のエチレン含有ガス(空気中2000ppmの濃度)に対するガ
ス感度(空気中での素子抵抗Ｒair／エチレン含有ガス中
での素子抵抗Ｒgas)を測定すると、それぞれ4.29および
3.22の値が得られ、実施例２のガス検出素子のガス感度
はかえって上昇していた。
製された、酸化錫薄膜をガス感応体とするガス検出素子
のエチレン含有ガス(空気中2000ppmの濃度)に対するガ
ス感度(空気中での素子抵抗Ｒair／エチレン含有ガス中
での素子抵抗Ｒgas)を測定すると、それぞれ4.29および
3.22の値が得られ、実施例２のガス検出素子のガス感度
はかえって上昇していた。
【図１】実施例１および比較例１でそれぞれ作製された
ガス検出素子の経時的抵抗変化を示すグラフである。
ガス検出素子の経時的抵抗変化を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に一組の電極およびｎ型の
金属酸化物半導体薄膜を任意の順序で形成させたガス検
出素子において、ｎ型金属酸化物半導体薄膜を、水蒸気
を含有する空気流中で、350℃以上の温度で高温処理す
ることを特徴とするガス検出素子の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196293A JPH06213853A (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | ガス検出素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196293A JPH06213853A (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | ガス検出素子の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06213853A true JPH06213853A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=12069697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2196293A Pending JPH06213853A (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | ガス検出素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06213853A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0582307A1 (en) * | 1992-08-07 | 1994-02-09 | Aisin Aw Co., Ltd. | Continuous V-belt transmission |
| US7412871B2 (en) | 2005-02-24 | 2008-08-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Oxidizing gas sensor and production method thereof |
| JP2010160015A (ja) * | 2009-01-07 | 2010-07-22 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | ガスセンサを予備処理する方法 |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP2196293A patent/JPH06213853A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0582307A1 (en) * | 1992-08-07 | 1994-02-09 | Aisin Aw Co., Ltd. | Continuous V-belt transmission |
| US7412871B2 (en) | 2005-02-24 | 2008-08-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Oxidizing gas sensor and production method thereof |
| JP2010160015A (ja) * | 2009-01-07 | 2010-07-22 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | ガスセンサを予備処理する方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002328109A (ja) | 水素ガス検出素子及びその製造方法 | |
| EP0374005B1 (fr) | Procédé de fabrication d'un capteur de détection de gaz, capteur en résultant | |
| JPH06213853A (ja) | ガス検出素子の製造法 | |
| JPH053895B2 (ja) | ||
| JP2001291607A (ja) | 白金薄膜抵抗体の製造方法 | |
| JP2002328108A (ja) | 水素ガス検出素子及びその製造方法 | |
| Hübner et al. | Reactively sputtered tin oxide thin-film gas sensors: correlation between fabrication parameters and co-sensitivity | |
| JP3314509B2 (ja) | ＮＯｘガス検知半導体およびその製造方法 | |
| JPH0650919A (ja) | ガスセンサ | |
| JPH04273050A (ja) | ガスセンサ | |
| JP2959085B2 (ja) | 湿度センサ | |
| JPS6073448A (ja) | 雰囲気センサ | |
| JPS6222096B2 (ja) | ||
| JPH075141A (ja) | ガス検出素子 | |
| JPH055715A (ja) | ガスセンサ | |
| JPH07198648A (ja) | ガス検知膜とその製法 | |
| KR20020078481A (ko) | 다층 박막 가스센서 | |
| JPH05322821A (ja) | ガスセンサ | |
| JP2926874B2 (ja) | 可燃性ガス検知素子 | |
| JPS6133376B2 (ja) | ||
| JPS6037423B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JPH04348267A (ja) | ガスセンサ | |
| JPH03277953A (ja) | ガス検知半導体装置 | |
| JPH08233761A (ja) | ガスセンサ−及びその製造方法 | |
| JPH0462462A (ja) | ガス感応素子 |