JPH06347433A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスセンサの微細化のために、付着力が高
く、直接ワイヤボンディングが可能で、劣化の少ない薄
膜電極を提供する。 【構成】 Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉからなる群の
少なくとも一員の物質から下地膜２０，白金を主成分と
する中間膜２２と、金を主成分とする上地膜２４とを積
層し、下地膜２０で絶縁膜６との付着力を確保し、中間
膜２２で上地膜２４と下地膜２０との密着性を得るとと
もに、上地膜２４への下地膜２０の材料の拡散を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明はガスセンサの薄膜電極に
関し、特に基板や絶縁膜との付着力の向上に関する。

【０００２】

【従来技術】ガスセンサの微細化のためには、薄膜電極
を用いる必要がある。電極の微細化のために薄膜を用い
ることが不可欠で、かつ厚膜電極ではガスセンサの厚さ
が増加する。さらに基板の大形化を避けるために、薄膜
電極は直接ワイヤボンディングパッドとして用い得るこ
とが好ましい。電極材料として好ましいものはＡｕであ
るが、Ａｕは基板との付着力が不足し、薄膜金電極では
ワイヤボンディングができない。

【０００３】ガスセンサの電極について特公平４−１３
０１号公報は、薄膜Ｍｏの下地膜上にＰｔの薄膜電極を
形成することを提案している。しかしながらこの電極
は、シリコン基板に設けた空洞部上のシリカフィルムに
設けられ、電極の根元はシリコン基板の上に引き出され
てバンプ材料を積層され、ここにリードフレームがボン
ディングされている。Ｐｔ膜上にバンプ材料を積層する
場合、リード線とのボンディング性能が低いＰｔでも問
題はない。しかしＰｔ電極では、直接ワイヤボンディン
グするのが困難である。

【０００４】

【発明の課題】この発明の課題はガスセンサの微細化の
ために、 1) 基板や絶縁膜との付着力が高く、 2) 直接ワイヤボンディングが可能で、 3) 劣化の少ない薄膜電極を提供することにある（請求
項１，２）。

【０００５】請求項３の発明の課題は上記に加えて、 4) 基板への熱損失を抑え、 5) パルス駆動に適したガスセンサを提供することにあ
る。

【０００６】

【発明の構成】この発明のガスセンサは、絶縁基板上
に、ヒータ膜と金属酸化物半導体膜と電極膜を設けたガ
スセンサにおいて、前記電極膜は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，
Ｍｏ，Ｎｉからなる群の少なくとも一員の物質からなる
下地膜と、下地膜上に積層したＰｔを主成分とする中間
膜と、中間膜上に積層したＡｕを主成分とする上地膜と
の３層からなり、かつ下地膜の膜厚を０.０３〜０.３０
μｍ，中間膜の膜厚を０.０５〜０.３０μｍ，上地膜の
膜厚を０.０５〜０.３０μｍとしたことを特徴とする。

【０００７】ここに下地膜の存在形態は、金属もしくは
金属が部分的に酸化されたものである。中間膜はＰｔを
主成分とすれば良く、例えばＰｔ−Ｒｈ等の合金でも良
く、Ｐｔ含有量は６０ｗｔ％以上が好ましい。金を主成
分とする上地膜はＡｕ−Ｐｄ等の合金でも良く、好まし
くはＡｕ含有量を６０ｗｔ％以上とする。下地膜の膜厚
は０.０３〜０.３０μｍとし、これ未満では基板との付
着力が低くなり、この範囲を越えると電極からの熱損失
が大きくなる。中間膜の膜厚は０.０５〜０.３０μｍと
し、これ未満では上地膜への下地膜成分の拡散を防止す
ることが困難となり、この範囲を越えると電極からの熱
損失が大きくなる。また上地膜の膜厚は０.０５〜０.３
０μｍとし、これ未満ではリード線の付着力が低くな
り、この範囲を越えると電極からの熱損失が大きくな
る。

【０００８】この発明の薄膜電極は基板との密着性が高
く、バンプ材料を積層しなくても、そのままボンディン
グパッドとして用いることができる。

【０００９】ガスセンサの形状は任意で、例えば特公平
４−１３０１号公報の形状を用いても良い。またアルミ
ナ基板上に、絶縁ガラスを介してヒータ膜と絶縁膜，電
極膜，金属酸化物半導体膜を積層したもの（特開平４−
８０６４７号公報）でも良い。しかし好ましくは、熱伝
導率が小さな材料を用い、薄くかつ面積の小さな基板を
用いる。好ましくは基板の材質をシリカまたはジルコニ
アからなる群の少なくとも一員の物質とし、その厚さを
５０〜３００μｍ、幅と長さをそれぞれ０.２〜０.８ｍ
ｍとする。

【００１０】

【発明の作用】この発明の薄膜電極は、基板や絶縁膜と
の密着性が高い。これは下地膜が基板や絶縁膜のセラミ
ックとの密着性に優れ、Ｐｔを主成分とする中間膜が金
を主成分とする上地膜と下地膜との双方の密着性に優れ
るからである。次に下地膜の材質のＴｉやＺｒ等は、金
属酸化物半導体膜中に拡散すると、その特性を変化させ
る。ここで中間にＰｔを主成分とする膜を設けると、下
地膜材料の上地膜への拡散をブロックすることができ
る。そして上地膜への拡散をブロックすれば、金属酸化
物半導体膜への拡散も防止できる。

【００１１】この発明の電極は基板や絶縁膜への密着性
が高いので、センサをパルス加熱（パルス駆動）し、熱
応力をパルス駆動の毎に加えても、基板や絶縁膜から剥
離しない。また基板との密着性が高いので、特にバンプ
材料を積層しないでも、そのままワイヤボンディングが
できる。このため薄膜プロセスのみで電極を形成でき、
かつ小さなボンディングパッドを用いて基板を小形化で
きる。電極は薄膜プロセスを用いるので微細化が容易
で、このこともセンサの小形化に寄与する。

【００１２】請求項３の発明は、消費電力の減少を目的
とする。ガスセンサをパルス駆動する場合、消費電力は
基板への放熱で定まる。そして基板への放熱量を定める
ものは、基板の熱伝導度と厚さの２つである。例えば厚
さ１００μｍで１ｍｍ×１ｍｍの基板に薄膜ヒータを形
成し、ヒータ膜上に絶縁膜と一対の電極とＳｎＯ2薄膜
とを形成する。そしてヒータ膜に１パルス４ｍＪでパル
ス幅が８ｍｓｅｃの加熱パルスを加えて、金属酸化物半
導体膜の最高加熱温度を測定した。最高加熱温度は、結
晶質のＳｉＯ2基板で約４７０℃、ＺｒＯ2基板で約４５
０℃となった。これに対してＡｌ2Ｏ3基板では、最高温
度は約２８０℃となった。２８０℃の最高加熱温度では
ガスセンサは動作しないが、４５０℃の最高加熱温度で
はＣＯや水素，アルコールあるいはＨ2Ｓやアンモニ
ア、もしくはイソブタン等を検出できる。

【００１３】ＳｉＯ2やＺｒＯ2で４５０℃程度の加熱温
度が得られ、Ａｌ2Ｏ3では２８０℃程度の加熱温度しか
得られないのは、熱伝導率の差に起因する。例えば室温
での熱伝導率は、ＳｉＯ2が０.０１７Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ
・ｄｅｇ，ＺｒＯ2が０.０５Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・ｄｅｇ
であるのに対して、Ａｌ2Ｏ3では０.３Ｊ／ｓｅｃ・ｃ
ｍ・ｄｅｇである。

【００１４】基板の厚さは、パルス駆動の場合、センサ
の消費電力に決定的な役割を果たす。センサを連続加熱
すると基板の温度は定常値に達し、基板での熱吸収では
なく、基板からの放熱が問題となる。このため基板の厚
さが変わっても、基板端面からの放熱面積が変わるだけ
で、消費電力への影響は小さい。そして従来技術では厚
さ１ｍｍ程度の厚い基板が用いられる。しかしながらパ
ルス加熱の場合、パルス加熱とパルス加熱との間では基
板温度は室温程度まで低下する。このためパルス加熱時
の基板の吸熱が問題となる。そして実験によると、消費
電力は基板の厚さの−１乗あるいは−０.５乗に比例し
た。消費電力が基板の厚さの−１乗に比例するのは基板
内での温度分布が直線的である場合で、これはパルス加
熱時間が長い場合に対応する。また基板の厚さの−０.
５乗に比例するのは温度分布がガウス分布に近い場合
で、これはパルス幅が短い場合に対応する。いずれにし
ても基板の厚さを減少させることにより、消費電力は著
しく減少する。

【００１５】発明者は、実用上可能な基板の厚さの下限
を検討した。そして一般に５０μｍ未満の厚さでは薄板
基板が得られないことを確認した。このため基板の厚さ
を５０μｍ以上とすることが好ましく、消費電力の節減
のため基板の厚さを好ましくは３００μｍ以下、より好
ましくは２００μｍ以下とする。

【００１６】好ましい基板の種類は、ＳｉＯ2，ＺｒＯ
2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，あるいはＴ
ｉＯ2であり、これらはいずれも熱伝導率が低く、しか
も薄板に加工することが可能な材料である。これらの内
で最も好ましい基板材料は、熱伝導率が低いＳｉＯ2で
あり、結晶質のＳｉＯ2でもガラス質のＳｉＯ2でも良
い。次に好ましい材料は、熱伝導率がやや大きいが、強
度と加工性とに優れたＺｒＯ2である。これに対してＭ
ｇＯ・ＳｉＯ2や２ＭｇＯ・ＳｉＯ2は、熱伝導率は小さ
いが、加工性が低く、塩基性のＭｇ元素を含み金属酸化
物半導体膜と固相反応をする可能性がある点で劣ってい
る。またＴｉＯ2は加工性と安定性とに優れているが、
熱伝導率が大きい。

【００１７】前記の例では、１ｍｍ²の基板を用いて、
４ｍＷの消費電力でガスセンサを駆動できることを示し
た。即ち４ｍＪの加熱パルスを毎秒１回加えれば、消費
電力は４ｍＪとなる。ヒータ膜をさらに微細化すると、
１ｍＷあるいはそれ以下の消費電力となる。これは、前
記の特公平４−１３０１号公報でのガスセンサとほぼ同
じ消費電力である。即ち請求項３の発明では、空洞部上
に形成した厚さ１μｍ程度のＳｉＯ2フィルム上にガス
センサを形成しないでも、これに匹敵する消費電力のセ
ンサが得られる。

【００１８】

【実施例】

【００１９】

【ガスセンサの構造】図１〜図４に、実施例を示す。図
１において，２はシリカ（ＳｉＯ2），ジルコニア（Ｚ
ｒＯ2），チタニア（ＴｉＯ2），ステアタイト（ＭｇＯ
・ＳｉＯ2），フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）
のいずれかからなる基板で、その厚さＤは５０μｍ以上
３００μｍ以下とし、好ましくは５０μｍ以上２００μ
ｍ以下とする。基板２の幅や長さＬは好ましくは２００
〜８００μｍとし、より好ましくは３００〜６００μｍ
とする。基板２をリード線により保持すると、ワイヤボ
ンディングパッドに５０μｍ程度が必要になる。そこで
一対のボンディングパッドの幅が１００μｍ程度とな
る。そして１００μｍ幅の部分にヒータ膜を形成する
と、基板２の幅や長さＬが２００μｍとなる。一方消費
電力は基板２の面積に比例して増加するので、幅や長さ
Ｌの上限は８００μｍとし、より好ましくは６００μｍ
とする。１００μｍ角の領域にヒータ膜等を設けると、
くしの歯状電極を用いた場合の最小線幅や最小ギャップ
幅が１０μｍ程度となるので、これを避けるためにヒー
タ膜の幅や長さを２００μｍ以上とすると、幅や長さＬ
は３００μｍ以上となる。実施例では、基板２の厚さＤ
を１００μｍとし、幅や長さＬをそれぞれ５００μｍと
した。

【００２０】４はＲｕＯ2からなるヒータ膜で、これ以
外にＰｔヒータ膜やＩｒＯ2ヒータ膜等を用いても良
い。６は絶縁膜で、例えばＳｉＯ2膜やＳｉＯ膜を用
い、ＲｕＯ2ヒータ膜４を雰囲気から遮断して安定性を
高め、ヒータ膜４上の金属酸化物半導体膜をヒータ膜４
から分離するために用いる。ヒータ膜４，絶縁膜６の配
置を図４に示す。

【００２１】８，８は一対のくしの歯状電極で、単なる
平行電極でも良いが、低抵抗のガスセンサを得るためく
しの歯状電極とした。１０はＳｎＯ2膜等の金属酸化物
半導体で、厚さ１μｍ以下の薄膜、あるいは厚さ１〜３
０μｍ程度の薄膜として用いる。１２はワイヤボンディ
ングパッド，１４はリード線で、ここでは線径１０〜３
０μｍのＡｕ線を用い、好ましくは線径１５〜２０μｍ
のＡｕ線とする。リード線１４の線径が小さいほど熱損
失が少なく、同時にボンディングが難しくなる。そこで
線引き加工の限界から線径の下限を１０μｍとし、ボン
ディング性能から下限を１５μｍとした。ボンディング
パッド１２は実際には電極８の一部で、電極８，８の一
部をそのままパッド１２とした。パッド１２にはバンプ
材料を積層していない。リード線１２は図示しないステ
ム等に溶接し、基板２を中空に保持する。なお基板２と
ヒータ膜４との間に、断熱ガラス膜（膜厚例えば１０〜
２０μｍ）を設けても良い。

【００２２】図２に、金属酸化物半導体膜１０や絶縁膜
６を除いた、基板２の配置を示す。ヒータ膜４上に絶縁
膜６を配置し、この上部に一対のくしの歯状電極８，８
を設けて、金属酸化物半導体膜１０の抵抗値を検出す
る。ヒータ膜４にも電極８と同じ材質のヒータ電極１６
を接続し、図の左側のパッド１２を共通パッドとする。

【００２３】図３に、くしの歯状電極８の構成を示す。
この構成は、ヒータ電極１６でも全く同じである。２０
は下地膜で、絶縁膜６や基板２との密着性が高く、かつ
金属酸化物半導体膜１０に拡散した場合の影響が少ない
金属膜や半金属膜を用いる。下地膜２０の材質はＴｉ，
Ｚｒ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｉのいずれかとし、膜厚は０.０
３〜０.３０μｍとする。これ未満では絶縁膜に対する
付着力が低くなり、この範囲を越えると電極からの熱損
失が大きくなる。２２はＰｔ主成分の中間膜で、Ｐｔ含
有量は６０ｗｔ％以上とし、単味のＰｔの他にＰｔ−Ｒ
ｈ，Ｐｔ−Ｉｒ等も用いることができる。膜厚は０.０
５〜０.３０μｍとする。これ未満では上地膜への下地
膜成分の拡散を防止することが困難となり、この範囲を
越えると電極からの熱損失が大きくなる。２４はＡｕ主
成分の中間膜で、Ａｕ含有量は６０ｗｔ％以上とし、単
味のＡｕの他にＡｕ−Ｐｄ等の合金も用いることができ
る。膜厚は０.０５〜０.３０μｍとする。これ未満では
リード線の付着力が低くなり、この範囲を越えると電極
からの熱損失が大きくなる。

【００２４】

【センサの調整】基板２として、幅と長さＬが各５００
μｍで厚さが１００μｍの、結晶質ＳｉＯ2，ＳｉＯ2ガ
ラス，ＺｒＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ
2，ＴｉＯ2，またはＡｌ2Ｏ3を用いた。基板２上に、下
地膜２０，中間膜２２，上地膜２４の順で電極材料をス
パッタリングし、ヒータ電極１６を形成した。ついで厚
さ０.２μｍのＲｕＯ2からなるヒータ膜４をスパッタリ
ングにより形成し、この上部に厚さ０.３μｍのＳｉＯ2
絶縁膜６をスパッタリングで形成した。ヒータ膜４の面
積は３００μｍ×３００μｍである。絶縁膜６上にくし
の歯状電極８，８をスパッタリングで形成し、最小線幅
と最小線間隔とをそれぞれ２０μｍとした。くしの歯状
電極８，８の下地膜２０，中間膜２２，上地膜２４は、
スパッタリングで形成した。次に厚さ０.３μｍのＳｎ
Ｏ2膜１０をスパッタリングにより形成した。電極８，
８，１６の引出し部（５０×５０μｍ）をワイヤボンデ
ィングパッド１２とし、線径１８μｍのＡｕ線をワイヤ
ボンディングした。

【００２５】

【消費電力】３００μｍ角のヒータ膜４では放射温度計
による温度測定ができないので、基板２を１ｍｍ角，厚
さを１００μｍとして、面積のみを４倍に相似変形した
センサを調製した。このセンサに、電力が４ｍＪでパル
ス幅が８ｍｓｅｃの加熱パルスを毎秒１回加え、放射温
度計で金属酸化物半導体膜１０の最高温度を測定した。
最高加熱温度を表１に示す。

【００２６】

【表１】 最高加熱温度 基板２ 最高加熱温度（℃） 熱伝導率（２５℃） (J/sec・cm・deg) 結晶質ＳｉＯ2 ４７１ ０.０１７ ＳｉＯ2ガラス ５２２ ０.０１２ ＺｒＯ2 ４５２ ０.０５ ２ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ４６３ ０.０３ ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ４５８ ０.０２５ ＴｉＯ2 ４１８ ０.０７ Ａｌ2Ｏ3 ２７７ ０.３ * 基板２は１ｍｍ×１ｍｍ角，厚さＤは１００μｍ，
ヒータ膜４は６００μｍ×６００μｍ。

【００２７】表１から明らかなように、Ａｌ2Ｏ3基板で
は最高温度が２８０℃程度に過ぎず、これに対してＴｉ
Ｏ2基板で４２０℃程度の最高温度が得られ、ＺｒＯ2や
ＳｉＯ2，２ＭｇＯ・ＳｉＯ2，ＭｇＯ・ＳｉＯ2基板で
は４５０℃以上の加熱温度が得られる。次に基板の加工
性について検討すると、ＺｒＯ2は加工性が高く、基板
２を１辺２００μｍ角にスクライブしても問題が生じな
かった。また結晶質ＳｉＯ2やＳｉＯ2ガラスでは、基板
２を１辺３００μｍ角にスクライブしても問題が生じな
かった。これに対して２ＭｇＯ・ＳｉＯ2やＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ2は加工性が劣り、基板２を１辺３００μｍ角にス
クライブすると、数％程度の頻度で割れや欠けが発生し
た。ＴｉＯ2基板は最高加熱温度が４２０℃と他のもの
よりも３０℃以上低く、これらのことを総合すると、最
も好ましい基板２の材質は結晶質ＳｉＯ2あるいはＳｉ
Ｏ2ガラスで、次にＺｒＯ2である。

【００２８】基板２の厚さを１５０μｍ，１００μｍ，
６０μｍの３種類とした他は、先の試験例と全く同様に
して最高加熱温度を測定した。結果を表２に示す。

【００２９】

【表２】 基板の厚さ 基板 １５０μｍ １００μｍ ６０μｍ 結晶質ＳｉＯ2 ３９６ ４７１ ５３１ ＺｒＯ2 ４１２ ４５２ ５０３ Ａｌ2Ｏ3 ２０３ ２７７ …* * ６０μｍ厚のＡｌ2Ｏ3基板はカット不能であった。

【００３０】表２から明らかなように、最高温度は基板
２の厚さを小さくするほど高くなる。熱伝導に関する数
値計算からは、基板２内での温度分布が直線状の場合基
板２の熱吸収は基板の厚さに比例し、基板２内での温度
分布がガウス型の場合熱吸収は厚さのルートに比例し
た。表２の結果がこれに一致しないのは、リード線１４
からの熱伝導や基板２の表裏からの放射があるためと考
えられる。加工可能な基板２の厚さは、５０μｍ程度
で、このことから基板２の厚さＤの下限を５０μｍとし
た。また基板２の厚さＤと共に消費電力が増加するの
で、厚さＤの上限を３００μｍとし、好ましくは２００
μｍとした。

【００３１】

【ガス感度】基板２の厚さＤを１００μｍとし、幅や長
さＬを各５００μｍとしたガスセンサを製造し、パルス
幅８ｍｓｅｃで電力が１ｍＪの加熱パルスを毎秒１回加
え、ガス感度を測定した。測定ガスは高温での検出が必
要なガスとしてイソブタン１０００ｐｐｍを用い、低温
での検出が可能なガスとしてＨ2Ｓ３ｐｐｍを用いた。
イソブタン１０００ｐｐｍの場合、パルス加熱の開始か
ら８ｍｓｅｃの時点での抵抗値を検出し、Ｈ2Ｓの場合
６ｍｓｅｃの時点での抵抗値を測定した。空気中の抵抗
値とガス中の抵抗値との比を感度として、結果を表３に
示す。

【００３２】

【表３】 ガス感度 基板 イソブタン１０００ｐｐｍ Ｈ2Ｓ３ｐｐｍ 結晶質ＳｉＯ2 ３.２ ８.４ ＳｉＯ2ガラス ３.５ ９.０ ＺｒＯ2 ３.１ ７.６ Ａｌ2Ｏ3 感度無し ３.０

【００３３】表３から明らかなように、結晶質ＳｉＯ2
やＳｉＯ2ガラスあるいはＺｒＯ2を基板２の材料とすれ
ば、１ｍＷの消費電力でもガスを検出することができ
る。ＳｉＯ2やＺｒＯ2等の基板を用いた場合、空洞部上
に設けた厚さ１μｍ程度のＳｉＯ2フィルムを用いた場
合とほぼ同じ消費電力で、センサを駆動できる。これは
ＳｉＯ2フィルムを基板とした場合、ＳｉＯ2自体の熱伝
導率や熱容量が小さいにせよ、フィルムの根元側から基
板へと熱が流れるためであると考えられる。そして実施
例のガスセンサは、ヒータ膜４をさらに微細化すること
が可能で、消費電力をさらに小さくすることもできる。
なお実施例では、パルス加熱を行うことを示したが、セ
ンサの使用方法は任意で連続加熱でも良い。

【００３４】

【電極８，１６の付着力】基板２や絶縁膜６への電極
８，１６の付着力を調べるため、０.５ｍｍ×０.５ｍｍ
のＺｒＯ2基板２の全面に電極８を形成し（パターン無
しの全面電極）、６００℃で１時間エージングし、ステ
ンレス板を半田付けで固定した。引張試験機を用いて毎
分１０ｍｍの速度でステンレス板を引っ張り、ステンレ
ス板の分離時の荷重を電極の付着力とした。

【００３５】一片０.５ｍｍのＺｒＯ2基板２を用い、セ
ンサの調整の項で示した条件でセンサを製造し、線径１
８μｍのＡｕリード線１４を超音波圧着でワイヤボンデ
ィングした。ボンディング条件は、超音波エネルギーレ
ベル：２.０Ｗ，荷重１０ｇ，基板加熱温度１５０℃で
ある。またボンディングパッド１２は５０μｍ×５０μ
ｍである。リード線１４の１本当たりのボンディング強
度を測定した。引張試験機やリード線１４のボンディン
グ強度を表４に示す。

【００３６】

【表４】 電 極 付 着 力 電極構成(μｍ) 引張試験機で リード線１４試料番号 下地膜 中間膜 上地膜 の付着力(Kg) の付着力(g) １ Ｔｉ ０.０５ ０.０５ ０.０５ １４.３ １０.１ ２ Ｔｉ ０.１ ０.１ ０.１ １５.１ １１.０ ３ Ｔｉ ０.０５ ０.１ ０.３ １４.９ １０.８ ４ Ｔｉ ０.１ ０.１ ０.２ １５.０ １１.０ ５ Ｔｉ ０.２ ０.２ ０.１ １４.０ １０.４ ６ Ｔｉ ０.３ ０.１ ０.１ １４.４ １０.５ ７ Ｔｉ ０.１ ０.３ ０.１ １４.６ １０.７ ８ Ｚｒ ０.１ ０.１ ０.１ １４.８ １０.９ ９ Ｍｏ ０.１ ０.１ ０.１ １５.３ １０.３ １０ Ｃｒ ０.１ ０.１ ０.１ １３.２ １０.２ １１ Ｎｉ ０.１ ０.１ ０.１ １３.６ １０.３ ２１ Ｔｉ ０ ０ ０.２ ０.８ １.６ ２２ Ｔｉ ０ ０.１ ０.３ ５.４ ２.７ ２３ Ｔｉ ０ ０.２ ０.１ ７.８ ４.１ ２４ Ｔｉ ０ .０５ ０ ０.０５ ６.３ ３.５ ２５ Ｔｉ ０ .１ ０ ０.１ ４.７ ２.３ ２６ Ｔｉ ０ .２ ０ ０.３ ３.０ ２.０ ２７ Ｔｉ ０ .１ ０.１ ０ １０.８ ５.９ ＊ 試料２１−２７は比較例， ＊ 中間膜２２は単味のＰｔ，上地膜２４は単味のＡ
ｕ， ＊ 試料２７のセンサでは５時間６００℃に加熱する
と，Ｐｔ表面までＴｉが拡散，試料２のセンサでは１０
時間６００℃に加熱しても，Ａｕ表面にＴｉは検出され
ず．

【００３７】

【発明の効果】この発明のガスセンサでは、 1) 基板や絶縁膜との付着力が高く、 2) 直接ワイヤボンディングが可能で、 3) 下地膜の拡散による劣化の少ない薄膜電極が得られ
る（請求項１，２）。また請求項３の発明では、上記に
加えて、 4) 基板への熱損失を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のガスセンサの基板を示す断面図

【図２】 実施例のガスセンサの電極配置を示す平面
図

【図３】 実施例の電極構成を示す断面図

【図４】 実施例のヒータ膜と絶縁膜の構成を示す断
面図

【符号の説明】

２ 基板 ４ ＲｕＯ2ヒータ膜 ６ ＳｉＯ2絶縁膜 ８ Ａｕ電極 １０ 金属酸化物半導体膜 １２ パッド １４ リード線 １６ ヒータ電極 ２０ 下地膜 ２２ 中間膜 ２４ 上地膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に、ヒータ膜と金属酸化物半
   導体膜と電極膜を設けたガスセンサにおいて、 前記電極膜は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｉからなる
   群の少なくとも一員の物質からなる下地膜と、下地膜上
   に積層したＰｔを主成分とする中間膜と、中間膜上に積
   層したＡｕを主成分とする上地膜との３層からなり、 かつ下地膜の膜厚を０.０３〜０.３０μｍ，中間膜の膜
   厚を０.０５〜０.３０μｍ，上地膜の膜厚を０.０５〜
   ０.３０μｍとしたことを特徴とする、ガスセンサ。
2. 【請求項２】 前記電極膜の一部をそのままボンディン
   グパッドとして、金リード線をワイヤボンディングした
   ことを特徴とする、請求項１のガスセンサ。
3. 【請求項３】 前記基板を、材質がシリカまたはジルコ
   ニアからなる群の少なくとも一員の物質とし、その厚さ
   を５０〜３００μｍ、幅と長さをそれぞれ０.２〜０.８
   ｍｍとしたことを特徴とする、請求項１のガスセンサ。