JPH07190977A - 薄膜ガスセンサとその製法 - Google Patents
薄膜ガスセンサとその製法Info
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- JPH07190977A JPH07190977A JP34729593A JP34729593A JPH07190977A JP H07190977 A JPH07190977 A JP H07190977A JP 34729593 A JP34729593 A JP 34729593A JP 34729593 A JP34729593 A JP 34729593A JP H07190977 A JPH07190977 A JP H07190977A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、薄膜ガスセンサにおいて、
ガス検知用金属酸化物半導体薄膜とその支持体の間に熱
履歴による層間剥離が発生しないようにする点にある。 【構成】 基板、前記基板上に空中に張り出して設けら
れた支持体、前記支持体上に設けられたガス検出用の金
属酸化物半導体層、この層に接触する電極およびヒータ
を有するガスセンサにおいて、前記支持体が、前記金属
酸化物と同一の材料層および電気絶縁性材料層との積層
体で構成されておりかつその上面が電気絶縁性材料層と
なるように配置されていることを特徴とする薄膜ガスセ
ンサ。
ガス検知用金属酸化物半導体薄膜とその支持体の間に熱
履歴による層間剥離が発生しないようにする点にある。 【構成】 基板、前記基板上に空中に張り出して設けら
れた支持体、前記支持体上に設けられたガス検出用の金
属酸化物半導体層、この層に接触する電極およびヒータ
を有するガスセンサにおいて、前記支持体が、前記金属
酸化物と同一の材料層および電気絶縁性材料層との積層
体で構成されておりかつその上面が電気絶縁性材料層と
なるように配置されていることを特徴とする薄膜ガスセ
ンサ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気中にガスが存在
することを検知するガスセンサに関するものである。
することを検知するガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来技術】ガスセンサには、ガス感応物質として金属
酸化物半導体を用いて、ガス吸着により抵抗値が変化す
るのを利用したものが知られている。ガスセンサは形態
により、焼結型、厚膜型、薄膜型等に分類される。薄膜
型は他のタイプに比べ低消費電力であり、かつ応答性も
良い。このような薄膜型ガスセンサは、電気的絶縁性基
板上の金属酸化物半導体をヒータで加熱し、ガスを検知
する。
酸化物半導体を用いて、ガス吸着により抵抗値が変化す
るのを利用したものが知られている。ガスセンサは形態
により、焼結型、厚膜型、薄膜型等に分類される。薄膜
型は他のタイプに比べ低消費電力であり、かつ応答性も
良い。このような薄膜型ガスセンサは、電気的絶縁性基
板上の金属酸化物半導体をヒータで加熱し、ガスを検知
する。
【０００３】この薄膜型ガスセンサにおいては、基板の
熱膨張が薄膜より大きいとき引張り応力が、小さいとき
は圧縮応力が発生し、成膜時や熱処理を行う際に基板と
の熱膨張差による膜剥がれが生じる。また、ガスセンサ
は通常３００〜４５０℃の高温で使用されるため、間欠
的に加熱して使用する場合には、室温との間の温度サイ
クルを受けることになる。この場合には、金属酸化物半
導体薄膜と基板の熱膨張の違いにより、金属酸化物半導
体薄膜は引張り応力或いは圧縮応力を受け、ヒロックの
発生原因となり、ガス感度の低下の原因となる。その
上、リコー先願の「空中に延在する張出し部を有する基
板」（特開昭５７−６０８８７）の形状において、張出
し部の反りによりヒータ温度の制御がセンサ個体間で異
なってしまう問題があった。これらの欠点は一応特開平
２−８８９５７の発明によって解決してきた。しかし、
従来の発明では、基板の高純度ムライトの組成制御が難
しく、該基板に酸化スズ薄膜に近い熱膨張を実現するこ
とは困難である。また、従来高純度ムライト基板の使用
は酸化スズの時のみと限定されていた。
熱膨張が薄膜より大きいとき引張り応力が、小さいとき
は圧縮応力が発生し、成膜時や熱処理を行う際に基板と
の熱膨張差による膜剥がれが生じる。また、ガスセンサ
は通常３００〜４５０℃の高温で使用されるため、間欠
的に加熱して使用する場合には、室温との間の温度サイ
クルを受けることになる。この場合には、金属酸化物半
導体薄膜と基板の熱膨張の違いにより、金属酸化物半導
体薄膜は引張り応力或いは圧縮応力を受け、ヒロックの
発生原因となり、ガス感度の低下の原因となる。その
上、リコー先願の「空中に延在する張出し部を有する基
板」（特開昭５７−６０８８７）の形状において、張出
し部の反りによりヒータ温度の制御がセンサ個体間で異
なってしまう問題があった。これらの欠点は一応特開平
２−８８９５７の発明によって解決してきた。しかし、
従来の発明では、基板の高純度ムライトの組成制御が難
しく、該基板に酸化スズ薄膜に近い熱膨張を実現するこ
とは困難である。また、従来高純度ムライト基板の使用
は酸化スズの時のみと限定されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、薄膜
ガスセンサにおいて、ガス検知用金属酸化物半導体薄膜
とその支持体の間に熱履歴による層間剥離が発生しない
ようにする点にある。
ガスセンサにおいて、ガス検知用金属酸化物半導体薄膜
とその支持体の間に熱履歴による層間剥離が発生しない
ようにする点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、基板、
前記基板上に空中に張り出して設けられた支持体、前記
支持体上に設けられたガス検出用の金属酸化物半導体
層、この層に接触する電極およびヒータを有するガスセ
ンサにおいて、前記支持体が、前記金属酸化物と同一の
材料層および電気絶縁性材料層との積層体で構成されて
おりかつその上面が電気絶縁性材料層となるように配置
されていることを特徴とする薄膜ガスセンサに関する。
前記基板上に空中に張り出して設けられた支持体、前記
支持体上に設けられたガス検出用の金属酸化物半導体
層、この層に接触する電極およびヒータを有するガスセ
ンサにおいて、前記支持体が、前記金属酸化物と同一の
材料層および電気絶縁性材料層との積層体で構成されて
おりかつその上面が電気絶縁性材料層となるように配置
されていることを特徴とする薄膜ガスセンサに関する。
【０００６】本発明の第二は、前記積層体が、前記金属
酸化物と同一の材料層および電気絶縁材料層との複数の
繰り返しをもつ積層体である請求項１記載の薄膜ガスセ
ンサに関する。
酸化物と同一の材料層および電気絶縁材料層との複数の
繰り返しをもつ積層体である請求項１記載の薄膜ガスセ
ンサに関する。
【０００７】本発明の第三は、前記積層体を構成してい
る金属酸化物材料層が細孔の多い微粒子状物集合体層で
ある請求項１または２記載の薄膜ガスセンサに関する。
る金属酸化物材料層が細孔の多い微粒子状物集合体層で
ある請求項１または２記載の薄膜ガスセンサに関する。
【０００８】本発明の第四は、（ａ）基板を１００℃以
下に保ちながら、酸化雰囲気中において、その酸化物が
金属酸化物半導体となり得る金属を蒸発させて金属酸化
物層を形成する工程、（ｂ）前記工程で得られた金属酸
化物層をもつ基板を１００℃以下に保ちながら酸化雰囲
気中においてその酸化物が電気絶縁体となり得る元素を
蒸発させて電気絶縁性酸化物層を形成する工程、（ｃ）
必要に応じて前記（ａ）と（ｂ）の工程を複数回繰り返
す工程、（ｄ）得られた積層被覆基板に、エッチング、
加工を行って請求項１、２または３記載の基本構造をも
つ積層被覆基板を形成する工程、（ｅ）前記積層被覆基
板を１００℃以下に保ちながら、酸化雰囲気中におい
て、前記（ａ）で用いたと同一の金属を蒸発させて同一
の金属酸化物よりなるガス検知用半導体層を形成する工
程、（ｆ）前記生成物をアニールする工程よりなること
を特徴とする請求項１、２または３記載の薄膜ガスセン
サの製法に関する。なお、（ｅ）工程は、１００℃以下
であれば、かならずしも一定温度に保つ必要はない。
下に保ちながら、酸化雰囲気中において、その酸化物が
金属酸化物半導体となり得る金属を蒸発させて金属酸化
物層を形成する工程、（ｂ）前記工程で得られた金属酸
化物層をもつ基板を１００℃以下に保ちながら酸化雰囲
気中においてその酸化物が電気絶縁体となり得る元素を
蒸発させて電気絶縁性酸化物層を形成する工程、（ｃ）
必要に応じて前記（ａ）と（ｂ）の工程を複数回繰り返
す工程、（ｄ）得られた積層被覆基板に、エッチング、
加工を行って請求項１、２または３記載の基本構造をも
つ積層被覆基板を形成する工程、（ｅ）前記積層被覆基
板を１００℃以下に保ちながら、酸化雰囲気中におい
て、前記（ａ）で用いたと同一の金属を蒸発させて同一
の金属酸化物よりなるガス検知用半導体層を形成する工
程、（ｆ）前記生成物をアニールする工程よりなること
を特徴とする請求項１、２または３記載の薄膜ガスセン
サの製法に関する。なお、（ｅ）工程は、１００℃以下
であれば、かならずしも一定温度に保つ必要はない。
【０００９】なお、前記（ｆ）工程におけるアニール温
度はセンサ使用温度より高温であることが好ましい。こ
れにより、センサが一層熱履歴に強いものとなる。
度はセンサ使用温度より高温であることが好ましい。こ
れにより、センサが一層熱履歴に強いものとなる。
【００１０】本発明において、ガス検知用薄膜および積
層体の一構成層となる金属酸化物半導体としてはスズ、
チタン、インジウム、ニッケル、タングステン、カドミ
ウム、鉄、亜鉛等の酸化物などを挙げることができる。
層体の一構成層となる金属酸化物半導体としてはスズ、
チタン、インジウム、ニッケル、タングステン、カドミ
ウム、鉄、亜鉛等の酸化物などを挙げることができる。
【００１１】また、本発明における積層体の他の構成層
である電気絶縁材料としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＭｇＦ2などを挙げることができ
る。
である電気絶縁材料としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＭｇＦ2などを挙げることができ
る。
【００１２】支持体となる積層体の形成方法は通常の成
膜方法を繰り返すことにより達成できる。成膜方法は、
真空蒸着でもスパッタリングでも、その他の方法でもよ
いが、とりわけ特公平１−５３３５１号公報記載の薄膜
蒸着装置を用いて行うのが好ましい。
膜方法を繰り返すことにより達成できる。成膜方法は、
真空蒸着でもスパッタリングでも、その他の方法でもよ
いが、とりわけ特公平１−５３３５１号公報記載の薄膜
蒸着装置を用いて行うのが好ましい。
【００１３】
実施例１（支持体となる積層体の形成） 特公平１−５３３５１号公報記載の薄膜蒸着装置を用
い、基板はアンダーカットエッチングが容易なＳｉ（１
００）を用いた。（イ）酸化亜鉛薄膜の蒸発材料として
は金属亜鉛を用い、予め１０4Ｐａ台に真空引きした真
空槽内に酸素ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態で
フィラメントに７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生
させ、グリッドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマ
を発生させた。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上
に５Å／ｓｅｃの成膜速度で膜厚５０００Åの酸化薄膜
を形成した。このように成膜速度を低速にすることによ
り空孔の多い微粒子状構造の酸化亜鉛膜を形成した。
（ロ）次に電気的絶縁性の膜としてＴａ2Ｏ5を前述の酸
化亜鉛膜形成の工程と同様にタンタルを酸素中で蒸発さ
せ、５００Å積層させた。前記（イ）、（ロ）の工程を
３回繰返し、計１６５００Å厚の支持体を形成した。な
お、成膜時の基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホ
ルダーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却
した。支持体の張出し部はフォトリソエッチング法とＳ
ｉの異方性エッチングにより基板のＳｉをアンダーカッ
トエッチングして形成した。
い、基板はアンダーカットエッチングが容易なＳｉ（１
００）を用いた。（イ）酸化亜鉛薄膜の蒸発材料として
は金属亜鉛を用い、予め１０4Ｐａ台に真空引きした真
空槽内に酸素ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態で
フィラメントに７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生
させ、グリッドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマ
を発生させた。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上
に５Å／ｓｅｃの成膜速度で膜厚５０００Åの酸化薄膜
を形成した。このように成膜速度を低速にすることによ
り空孔の多い微粒子状構造の酸化亜鉛膜を形成した。
（ロ）次に電気的絶縁性の膜としてＴａ2Ｏ5を前述の酸
化亜鉛膜形成の工程と同様にタンタルを酸素中で蒸発さ
せ、５００Å積層させた。前記（イ）、（ロ）の工程を
３回繰返し、計１６５００Å厚の支持体を形成した。な
お、成膜時の基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホ
ルダーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却
した。支持体の張出し部はフォトリソエッチング法とＳ
ｉの異方性エッチングにより基板のＳｉをアンダーカッ
トエッチングして形成した。
【００１４】実施例２（ガス検知部の金属酸化物半導体
の成膜およびアニール） 実施例１で述べた方法で形成された空中に張出した支持
体にヒータと検出電極が形成されている基板を前記薄膜
蒸着装置内にセットした。蒸発材料としては金属亜鉛を
用い、予め１０4Ｐａ台に真空引きした真空槽内に酸素
ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態でフィラメント
に７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生させ、グリッ
ドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマを発生させ
た。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上に２０Å／
ｓｅｃの成膜速度で膜厚３０００Åの酸化亜鉛薄膜を形
成した。基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホルダ
ーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却し
た。その後３００℃に加熱した酸素雰囲気の炉にゆっく
り入れ、１時間保持した後、３℃／ｓｅｃの昇温レート
で７００℃まで上げ、７００℃で３時間保持した後、自
然冷却した。
の成膜およびアニール） 実施例１で述べた方法で形成された空中に張出した支持
体にヒータと検出電極が形成されている基板を前記薄膜
蒸着装置内にセットした。蒸発材料としては金属亜鉛を
用い、予め１０4Ｐａ台に真空引きした真空槽内に酸素
ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態でフィラメント
に７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生させ、グリッ
ドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマを発生させ
た。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上に２０Å／
ｓｅｃの成膜速度で膜厚３０００Åの酸化亜鉛薄膜を形
成した。基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホルダ
ーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却し
た。その後３００℃に加熱した酸素雰囲気の炉にゆっく
り入れ、１時間保持した後、３℃／ｓｅｃの昇温レート
で７００℃まで上げ、７００℃で３時間保持した後、自
然冷却した。
【００１５】実施例３ 請求項１に対応する実施例を図１に示す。図２は図１の
Ａ−Ｂ線断面図である。成膜方法、アニール方法は実施
例１、２に準じた。センサの形状は、リコー先願の「空
中に延在する張出し部を有する基板」（特開昭５７−６
０８８７）と同一である。基板１は、アンダーカットエ
ッチングが容易なＳｉ（１００）を用いる。支持体２
は、ガス検出用の金属酸化物半導体と同一の材料２ａで
形成し、その１／１０以下の膜厚の電気絶縁体２ｂを積
層させた。支持体２を構成する金属酸化物材料層２ａに
比べ電気絶縁体層２ｂの膜厚をより薄くすることでガス
検知部の金属酸化物半導体薄膜５とほゞ同等の熱膨張率
をもつ支持体を形成した。このように金属酸化物材料層
に比べ電気絶縁体層をより薄くすることにより、たとえ
両者の熱膨張率に差があっても問題を生じないようにす
ることができた。ガス検知部５のヒータ３及び検出電極
４は白金を用いた。ヒータ３は前記電極４とほゞ並置し
て設けることが好ましい。ガス検知部５は支持体２に用
いたのと同じ金属酸化物半導体をマスクを用いて成膜
し、ガス検知用薄膜５とする。支持体２の張出し部はフ
ォトリソエッチング法とＳｉの異方性エッチングにより
形成した。またヒータと検出電極はフォトリソ法でパタ
ーン化した。
Ａ−Ｂ線断面図である。成膜方法、アニール方法は実施
例１、２に準じた。センサの形状は、リコー先願の「空
中に延在する張出し部を有する基板」（特開昭５７−６
０８８７）と同一である。基板１は、アンダーカットエ
ッチングが容易なＳｉ（１００）を用いる。支持体２
は、ガス検出用の金属酸化物半導体と同一の材料２ａで
形成し、その１／１０以下の膜厚の電気絶縁体２ｂを積
層させた。支持体２を構成する金属酸化物材料層２ａに
比べ電気絶縁体層２ｂの膜厚をより薄くすることでガス
検知部の金属酸化物半導体薄膜５とほゞ同等の熱膨張率
をもつ支持体を形成した。このように金属酸化物材料層
に比べ電気絶縁体層をより薄くすることにより、たとえ
両者の熱膨張率に差があっても問題を生じないようにす
ることができた。ガス検知部５のヒータ３及び検出電極
４は白金を用いた。ヒータ３は前記電極４とほゞ並置し
て設けることが好ましい。ガス検知部５は支持体２に用
いたのと同じ金属酸化物半導体をマスクを用いて成膜
し、ガス検知用薄膜５とする。支持体２の張出し部はフ
ォトリソエッチング法とＳｉの異方性エッチングにより
形成した。またヒータと検出電極はフォトリソ法でパタ
ーン化した。
【００１６】実施例４ 請求項２に対応する実施例を図３に示す。図３は図１の
Ａ−Ｂ線断面図である。成膜方法、アニール方法は実施
例１、２に準じた。センサの形状は、リコー先願の「空
中に延在する張出し部を有する基板」（特開昭５７−６
０８８７）と同一である。基板１は、アンダーカットエ
ッチングが容易なＳｉ（１００）を用いる。支持体２
は、ガス検出用の金属酸化物半導体と同一の材料２ａと
電気絶縁体２ｂを交互に積層させ、支持体の最上層は電
気絶縁体２ｂとした。ヒータ３及び検出電極４は白金を
用いた。ガス検知部５は支持体２に用いたのと同じ金属
酸化物半導体をマスクを用いて成膜し、ガス検知用薄膜
とした。支持体２の張出し部はフォトリソエッチング法
とＳｉの異方性エッチングにより形成した。またヒータ
と検出電極はフォトリソ法でパターン化した。
Ａ−Ｂ線断面図である。成膜方法、アニール方法は実施
例１、２に準じた。センサの形状は、リコー先願の「空
中に延在する張出し部を有する基板」（特開昭５７−６
０８８７）と同一である。基板１は、アンダーカットエ
ッチングが容易なＳｉ（１００）を用いる。支持体２
は、ガス検出用の金属酸化物半導体と同一の材料２ａと
電気絶縁体２ｂを交互に積層させ、支持体の最上層は電
気絶縁体２ｂとした。ヒータ３及び検出電極４は白金を
用いた。ガス検知部５は支持体２に用いたのと同じ金属
酸化物半導体をマスクを用いて成膜し、ガス検知用薄膜
とした。支持体２の張出し部はフォトリソエッチング法
とＳｉの異方性エッチングにより形成した。またヒータ
と検出電極はフォトリソ法でパターン化した。
【００１７】
【発明の作用効果】本発明により支持体と検知膜を同じ
材料を用いるため、支持体と検知膜間の熱膨張差により
発生する応力を緩和し、張出し部のわん曲を防ぎ、経時
特性の良い薄膜ガスセンサを提供することができた。請
求項２では、積層させた膜で支持体を形成することで機
械的強度を補強することができた。請求項３では、支持
体の金属酸化物半導体層を細孔の多い微粒子状にするこ
とにより発生した応力を充分に吸収することができた。
請求項４では、基板温度を１００℃以下に保持すること
で蒸着時に発生する応力を防ぎ、膜剥がれを防ぐことが
できた。請求項５においては、通常ガスセンサは３００
〜４５０℃に加熱して使用されるが、本発明品を一度使
用温度以上の熱処理を行なうことにより蒸着時に発生し
た膜内部応力を緩和し、かつ使用時に発生する熱応力を
緩和する膜形態となり、経時特性のよい薄膜ガスセンサ
を提供することができた。
材料を用いるため、支持体と検知膜間の熱膨張差により
発生する応力を緩和し、張出し部のわん曲を防ぎ、経時
特性の良い薄膜ガスセンサを提供することができた。請
求項２では、積層させた膜で支持体を形成することで機
械的強度を補強することができた。請求項３では、支持
体の金属酸化物半導体層を細孔の多い微粒子状にするこ
とにより発生した応力を充分に吸収することができた。
請求項４では、基板温度を１００℃以下に保持すること
で蒸着時に発生する応力を防ぎ、膜剥がれを防ぐことが
できた。請求項５においては、通常ガスセンサは３００
〜４５０℃に加熱して使用されるが、本発明品を一度使
用温度以上の熱処理を行なうことにより蒸着時に発生し
た膜内部応力を緩和し、かつ使用時に発生する熱応力を
緩和する膜形態となり、経時特性のよい薄膜ガスセンサ
を提供することができた。
【図１】本発明実施例の薄膜ガスセンサの平面図であ
る。
る。
【図２】図１のＡ−Ｂ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる薄膜ガスセンサの
断面図である。
断面図である。
１ 基板 ２ 支持体 ２ａ 金属酸化物半導体層 ２ｂ 電気絶縁体層 ３ ヒータ ４ 検出電極 ５ ガス検知部（金属酸化物半導体）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【実施例】 実施例１（支持体となる積層体の形成） 特公平１−５３３５１号公報記載の薄膜蒸着装置を用
い、基板はアンダーカットエッチングが容易なＳｉ（１
００）を用いた。（イ）酸化亜鉛薄膜の蒸発材料として
は金属亜鉛を用い、予め１０-4Ｐａ台に真空引きした真
空槽内に酸素ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態で
フィラメントに７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生
させ、グリッドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマ
を発生させた。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上
に５Å／ｓｅｃの成膜速度で膜厚５０００Åの酸化薄膜
を形成した。このように成膜速度を低速にすることによ
り空孔の多い微粒子状構造の酸化亜鉛膜を形成した。
（ロ）次に電気的絶縁性の膜としてＴａ2Ｏ5を前述の酸
化亜鉛膜形成の工程と同様にタンタルを酸素中で蒸発さ
せ、５００Å積層させた。前記（イ）、（ロ）の工程を
３回繰返し、計１６５００Å厚の支持体を形成した。な
お、成膜時の基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホ
ルダーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却
した。支持体の張出し部はフォトリソエッチング法とＳ
ｉの異方性エッチングにより基板のＳｉをアンダーカッ
トエッチングして形成した。
い、基板はアンダーカットエッチングが容易なＳｉ（１
００）を用いた。（イ）酸化亜鉛薄膜の蒸発材料として
は金属亜鉛を用い、予め１０-4Ｐａ台に真空引きした真
空槽内に酸素ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態で
フィラメントに７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生
させ、グリッドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマ
を発生させた。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上
に５Å／ｓｅｃの成膜速度で膜厚５０００Åの酸化薄膜
を形成した。このように成膜速度を低速にすることによ
り空孔の多い微粒子状構造の酸化亜鉛膜を形成した。
（ロ）次に電気的絶縁性の膜としてＴａ2Ｏ5を前述の酸
化亜鉛膜形成の工程と同様にタンタルを酸素中で蒸発さ
せ、５００Å積層させた。前記（イ）、（ロ）の工程を
３回繰返し、計１６５００Å厚の支持体を形成した。な
お、成膜時の基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホ
ルダーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却
した。支持体の張出し部はフォトリソエッチング法とＳ
ｉの異方性エッチングにより基板のＳｉをアンダーカッ
トエッチングして形成した。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】実施例２（ガス検知部の金属酸化物半導体
の成膜およびアニール） 実施例１で述べた方法で形成された空中に張出した支持
体にヒータと検出電極が形成されている基板を前記薄膜
蒸着装置内にセットした。蒸発材料としては金属亜鉛を
用い、予め１０-4Ｐａ台に真空引きした真空槽内に酸素
ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態でフィラメント
に７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生させ、グリッ
ドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマを発生させ
た。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上に２０Å／
ｓｅｃの成膜速度で膜厚３０００Åの酸化亜鉛薄膜を形
成した。基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホルダ
ーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却し
た。その後３００℃に加熱した酸素雰囲気の炉にゆっく
り入れ、１時間保持した後、３℃／ｓｅｃの昇温レート
で７００℃まで上げ、７００℃で３時間保持した後、自
然冷却した。
の成膜およびアニール） 実施例１で述べた方法で形成された空中に張出した支持
体にヒータと検出電極が形成されている基板を前記薄膜
蒸着装置内にセットした。蒸発材料としては金属亜鉛を
用い、予め１０-4Ｐａ台に真空引きした真空槽内に酸素
ガスを導入し、圧力を１Ｐａとした状態でフィラメント
に７０Ａ程度の電流を印加し熱電子を発生させ、グリッ
ドに１００Ｖ程度の電圧を印加しプラズマを発生させ
た。その状態で金属亜鉛を蒸発させ、基板上に２０Å／
ｓｅｃの成膜速度で膜厚３０００Åの酸化亜鉛薄膜を形
成した。基板温度は熱応力が発生しないよう基板ホルダ
ーに冷却水を流し、１００℃以下であるように冷却し
た。その後３００℃に加熱した酸素雰囲気の炉にゆっく
り入れ、１時間保持した後、３℃／ｓｅｃの昇温レート
で７００℃まで上げ、７００℃で３時間保持した後、自
然冷却した。
Claims (5)
- 【請求項１】 基板、前記基板上に空中に張り出して設
けられた支持体、前記支持体上に設けられたガス検出用
の金属酸化物半導体層、この層に接触する電極およびヒ
ータを有するガスセンサにおいて、前記支持体が、前記
金属酸化物と同一の材料層および電気絶縁性材料層との
積層体で構成されておりかつその上面が電気絶縁性材料
層となるように配置されていることを特徴とする薄膜ガ
スセンサ。 - 【請求項２】 前記積層体が、前記金属酸化物と同一の
材料層および電気絶縁材料層との複数の繰り返しをもつ
積層体である請求項１記載の薄膜ガスセンサ。 - 【請求項３】 前記積層体を構成している金属酸化物材
料層が細孔の多い微粒子状物集合体層である請求項１ま
たは２記載の薄膜ガスセンサ。 - 【請求項４】 （ａ）基板を１００℃以下に保ちなが
ら、酸化雰囲気中において、その酸化物が金属酸化物半
導体となり得る金属を蒸発させて金属酸化物層を形成す
る工程、（ｂ）前記工程で得られた金属酸化物層をもつ
基板を１００℃以下に保ちながら酸化雰囲気中において
その酸化物が電気絶縁体となり得る元素を蒸発させて電
気絶縁性酸化物層を形成する工程、（ｃ）必要に応じて
前記（ａ）と（ｂ）の工程を複数回繰り返す工程、
（ｄ）得られた積層被覆基板に、エッチング、加工を行
って請求項１、２または３記載の基本構造をもつ積層被
覆基板を形成する工程、（ｅ）前記積層被覆基板を１０
０℃以下に保ちながら、酸化雰囲気中において、前記
（ａ）で用いたと同一の金属を蒸発させて同一の金属酸
化物よりなるガス検知用半導体層を形成する工程、
（ｆ）前記生成物をアニールする工程よりなることを特
徴とする請求項１、２または３記載の薄膜ガスセンサの
製法。 - 【請求項５】 前記（ｆ）工程におけるアニール温度が
センサ使用温度より高温である請求項４記載の薄膜ガス
センサの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34729593A JPH07190977A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 薄膜ガスセンサとその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34729593A JPH07190977A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 薄膜ガスセンサとその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07190977A true JPH07190977A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18389249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34729593A Pending JPH07190977A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 薄膜ガスセンサとその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07190977A (ja) |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP34729593A patent/JPH07190977A/ja active Pending
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