JPH0894561A - ガスセンサおよびその製造方法 - Google Patents

ガスセンサおよびその製造方法

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JPH0894561A
JPH0894561A JP6228556A JP22855694A JPH0894561A JP H0894561 A JPH0894561 A JP H0894561A JP 6228556 A JP6228556 A JP 6228556A JP 22855694 A JP22855694 A JP 22855694A JP H0894561 A JPH0894561 A JP H0894561A
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JP
Japan
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silicon oxide
layer
insulating layer
oxide insulating
gas sensor
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JP6228556A
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English (en)
Inventor
Noriyoshi Nagase
徳美 長瀬
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低消費電力で半導体回路とハイブリッド化が可
能なガスセンサを得る。 【構成】シリコン基板1と、シリコン基板1に積層され
酸化シリコン絶縁層2,3と空洞部7を介して酸化シリ
コン絶縁層3に形成された懸垂部10と、懸垂部10に
設けられた窓部6と、懸垂部10に積層されたヒータ4
C,4Dと、ヒータ4C上に積層された触媒層5の構成
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はガスセンサおよびその
製造方法に係り、特にヒータの消費電力が少なく実装密
度に優れるガスセンサおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】消費電力の小さい接触燃焼式ガスセンサ
が特公平3−52028号公報に開示されている。図7
は従来の接触燃焼式ガスセンサを示す断面図である。シ
リコンの異方性エッチングを利用してアンダカットされ
たシリコン基板1Aの上部に酸化シリコン絶縁層2Aか
らなる懸垂部を張出しこの懸垂部にヒータ4A,4Bと
触媒層5Aを支持した構造となっている。触媒層5Aは
貴金属の担持されたセラミックス担体であり、可燃性ガ
スが接触的に燃焼し、ヒータ4Bの温度を上昇させ、ヒ
ータ4Bの電気抵抗を変化させる。ヒータ4Aは温度補
償用の抵抗である。ヒータ4A,4Bは直列接続され図
示しない固定抵抗とともにブリッジ回路に組み込まれ
る。
【0003】このようなガスセンサは酸化シリコン絶縁
層の熱容量が小さいために、消費電力が少なく応答も速
いという長所を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来のガスセンサにおいては異方性エッチングにより
アンダカットを行うために予め所定の結晶面(例えば
(100)面)を有するシリコンウエーハをシリコン基
板として用いることが必要であり、この結晶面が検出回
路として使用できるICを製造するために必要とされる
結晶面(例えば(111)面)と一致しないため、ガス
センサを塔載したシリコン基板にICの集積を行うこと
ができないという問題があった。
【0005】この課題を解決するために表面が平坦なシ
リコン基板を用い、この基板上に空洞部を介して絶縁層
を形成し、この絶縁層上に電極対、ヒータ、絶縁層、酸
化物半導体を形成してなるガスセンサが特開平3−29
3553号公報に開示されている。しかしながらこのよ
うなガスセンサにおいては、ヒータと酸化物半導体層と
の間に介される絶縁層の形成とエッチングが必要で製造
工程が複雑になる上にヒータをその絶縁層で絶縁しなけ
ればならず熱容量が大きくなるという欠点があった。
【0006】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的はシリコン基板の異方性エッチングを用いないで懸垂
部を構成することにより、低消費電力であるうえに半導
体能動素子の集積も可能なガスセンサおよびその製造方
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は第一の発明
によれば、シリコン基板と、酸化シリコン絶縁層と、1
対のヒータと、触媒層を有し、シリコン基板は表面平坦
な支持体であり、酸化シリコン絶縁層は基板上に積層さ
れ、基板との間に空洞部を介して形成された懸垂部と、
前記懸垂部に設けられ内部の空洞部と連通する窓部を備
え、1対のヒータは絶縁層の前記懸垂部上に窓部を介し
て対向して配置され、且つ選択的に積層され、触媒層は
貴金属を担持したセラミックス担体からなり、1対のヒ
ータのうちの1方のヒータ上に選択的に積層されるもの
であるとすることにより達成される。
【0008】第二の発明によれば、第1の工程ないし、
第7の工程を有し、第1の工程は、シリコン基板上に第
1の酸化シリコン絶縁層を形成し、次いでポリシリコン
層を前記第1の酸化シリコン絶縁層上に形成し、第2の
工程はポリシリコン層を所定のパターンでエッチング
し、第3の工程は第2の酸化シリコン絶縁層を第1の酸
化シリコン絶縁層とパターニングされたポリシリコン層
上に積層し、第4の工程は白金層を第2の酸化シリコン
絶縁層上に積層してパターニングして1対のヒータを前
記ポリシリコン層上の第2の酸化シリコン絶縁層上に形
成し、第5の工程は1対のヒータのうちの1方のヒータ
上に触媒層を形成し、第6の工程はエッチングにより第
2の酸化シリコン絶縁層に窓部を設け、第7の工程はポ
リシリコン層を窓部を介して溶解除去して空洞部を形成
するものであるとすることにより達成される。
【0009】
【作用】シリコン基板に積層された酸化シリコン絶縁層
に空洞部を介して懸垂部が設けられ、この懸垂部にヒー
タと触媒層が支持されるためシリコン基板の異方性エッ
チングが不要となる。また、第2の発明によるガスセン
サの製造方法によれば、空間部がポリシリコン層の溶解
除去によりシリコン基板上に形成される。
【0010】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図1は第一の発明の実施例に係るガスセンサを示す
平面図である。図2は図1に示されたガスセンサのA−
A矢視断面図である。シリコン基板1上に酸化シリコン
絶縁層2,3が積層されており、酸化シリコン絶縁層2
と酸化シリコン絶縁層3の間には空洞部7が設けられて
いる。酸化シリコン絶縁層3の上にはパッド9A,9
B,9Cとヒータ4C,4Dが設けられる。酸化シリコ
ン絶縁層3の空洞部7を囲繞する側壁の一部は懸垂部1
0となっている。この懸垂部10は酸化シリコン絶縁層
の厚膜でありヒータ4C,4Dと触媒層5が支持され約
350℃のセンサ表面温度に維持される。懸垂部にはH
型の窓部6が設けられており、ヒータ4Cと4Dの相互
の熱拡散を防止する。触媒層5はアルミナ担体に白金触
媒が担持された構造を有する。
【0011】パッド9A,9B,9Cにはリード線が接
続され図示しない固定抵抗と共にブリッジ回路に組み込
まれる。パッド9Bは出力端子となる。ヒータ4C,4
Dは通電により上述の温度に維持されるが可燃性ガス雰
囲気になると、触媒層5で可燃性ガスの接触的な燃焼が
おこり、ヒータ4Cの温度上昇により抵抗が増大する。
ヒータ4Dでの接触燃焼は少ない。このようにしてパッ
ド9Bに非平衡出力が発生する。
【0012】酸化シリコンの厚膜である懸垂部はその熱
容量が小さく、また熱伝導率や放熱面積も小さいために
上記温度を維持するためのガスセンサの消費電力は小さ
くできる。応答速度も速い。図4は第一の発明の実施例
に係るガスセンサにつきセンサブリッジ出力のイソブタ
ン濃度依存性(イ)を従来のガスセンサの特性(ロ)と
対比して示す線図である。従来のガスセンサはシリコン
基板の異方性エッチングのために溝面積が大きくなるが
本発明の空洞部は面積を小さくすることができそのため
に懸垂部の熱容量が小さくなる。本発明の実施例に係る
ガスセンサはセンサブリッジ出力が従来のものの約2倍
の大きさである。
【0013】図5は第一の発明の実施例に係るガスセン
サにつきセンサ温度上昇率の通電時間依存性を示す線図
である。90%応答は約10msである。図6は第一の
発明の実施例に係るガスセンサにつき、センサ表面温度
のヒータ消費電力依存性を示す線図である。センサ表面
温度が350℃の場合時消費電力は約20mWである。
【0014】図3は第二の発明の実施例に係るガスセン
サの製造工程を示し、図3(a)は第1の工程を示す断
面図、図3(b)は第2の工程を示す断面図、図3
(c)は第3の工程ないし第6の工程を示す断面図、図
3(d)は第7の工程を示す断面図である。 表面が
(111)の結晶面を有するシリコン基板1の上に熱酸
化法により酸化シリコン絶縁層2(第1の酸化シリコン
層)が形成され、次いでポリシリコン層8がCVD法に
より2μm厚さに形成される(図3(a))。ポリシリ
コン層8が所定のパターンでエッチングされポリシリコ
ン層8Aとなる(図3(b))。約1μmの酸化シリコ
ン絶縁層3(第2の酸化シリコン層)がポリシリコン層
8Aと酸化シリコン絶縁層2の上に積層され、窓部6が
ホトエッチングされる。続いて0.2μm厚さの白金層
がスパッタリングにより積層され、パターニングにより
パッド9A,9B,9Cとヒータ4C,4Dが形成され
る。ヒータ4C,4Dは前記ポリシリコン層8Aに対応
して形成される。触媒層5が電子ビーム蒸着法によりヒ
ータ4C上に積層される。触媒層5は貴金属の添加され
たアルミナ等がターゲットとしてこれに電子ビームを照
射し蒸発させる(図3(c))。最後にフッ酸−硝酸−
酢酸の混酸からなるエッチング液を用いポリシリコン層
8Aを除去し空洞部7を形成する(図3(d))。この
ようにして空洞部7を囲繞する酸化シリコン絶縁層のう
ち酸化シリコン絶縁層3の一部が懸垂部10を形成す
る。酸化シリコン絶縁層2はエッチング液によるシリコ
ン基板1の溶解を防止する。
【0015】上述の例では空洞部7を形成するためにポ
リシリコン層8,8Aを使用しているがポリシリコン層
に替えてポリシリコン層よりエッチング容易なAl等の金
属を用いることもできる。この場合には酸化シリコン絶
縁層2は不要であり、シリコン基板1の上に直接的にAl
層を形成することができる。Al層の形成に次ぐ工程はポ
リシリコン層を用いる場合と同様である。
【0016】シリコン基板は表面を(111)の結晶面
にして、不純物拡散により素子形成をしておくと、上述
の第1の酸化シリコン絶縁層2の形成とエッチング,ポ
リシリコン層8の形成とエッチング,第2の酸化シリコ
ン絶縁層3の形成とエッチング,白金等の金属層12の
形成とエッチングの工程がMOSFETの製造に共通に
利用できガスセンサと半導体回路を同一のシリコン基板
上に集積したハイブリッド型のガスセンサが得られる。
【0017】図8は従来のMOSFETの製造工程の一
部を示す断面図である。MOSFETの製造はシリコン
基板1に素子11を拡散法で形成したのち、酸化シリコ
ン絶縁層2とポリシリコン層8Aを積層し、ポリシリコ
ン層8Aと酸化シリコン絶縁層2に窓部を設ける。次い
で酸化シリコン絶縁層3を積層して図2に示す窓部(図
示せず)を設け白金等の金属層12を形成する工程を含
んでいる。図3と図8とを対比すると、共通の製造工程
が読み取れる。
【0018】
【発明の効果】第一の発明によれば、シリコン基板上に
積層された酸化シリコン絶縁層自体に空洞部を設けるこ
とにより懸垂部を形成しているので、シリコン基板の結
晶面の如何にかかわらず懸垂部を形成して、この懸垂部
にヒータと触媒層を積層し、高感度,高速応答,低消費
電力のガスセンサが得られると共にシリコン基板の表面
を半導体回路の集積に適した結晶面とすることによりガ
スセンサと半導体回路を単一のシリコン基板上に集積し
たハイブリッド型のガスセンサが得られる。
【0019】第二の発明によればシリコン基板とその上
に形成されパターニングされたポリシリコン層の両者に
酸化シリコン絶縁層を積層して、次いで酸化シリコン絶
縁層に窓部を設け、ポリシリコン層を溶解除去するの
で、酸化シリコン層自体に空洞部が設けられ、それとと
もに酸化シリコン絶縁層の懸垂部が形成されて、シリコ
ン基板の異方性エッチングの手段を要しないで、高感
度,高速応答性,低消費電力のガスセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の発明の実施例に係るガスセンサを示す平
面図
【図2】図1に示すガスセンサのA−A矢視断面図
【図3】第二の発明の実施例に係るガスセンサの製造工
程を示す、図3(a)は第1の工程を示す断面図、図3
(b)は第2の工程を示す断面図、図3(c)は第3の
工程ないし第6の工程を示す断面図、図3(d)は第7
の工程を示す断面図
【図4】第一の発明の実施例に係るガスセンサにつきセ
ンサブリッジ出力のイソブタン濃度依存性(イ)を従来
のガスセンサの特性(ロ)と対比して示す線図
【図5】第一の発明の実施例に係るガスセンサにつきセ
ンサ濃度上昇率の通電時間依存性を示す線図
【図6】第一の発明の実施例に係るガスセンサにつき、
センサ表面温度のヒータ消費電力依存性を示す線図
【図7】従来のガスセンサを示す断面図
【図8】従来のMOSFETの製造工程の一部を示す断
面図
【符号の説明】
1 シリコン基板 1A シリコン基板 2 酸化シリコン絶縁層 2A 酸化シリコン絶縁層 3 酸化シリコン絶縁層 4A ヒータ 4B ヒータ 4C ヒータ 4D ヒータ 5 触媒層 5A 触媒層 6 窓部 7 空洞部 8 ポリシリコン層 8A ポリシリコン層 9A パッド 9B パッド 9C パッド 10 懸垂部 11 素子 12 白金等の金属層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板と、酸化シリコン絶縁層と、
    1対のヒータと、触媒層を有し、 シリコン基板は表面平坦な支持体であり、 酸化シリコン絶縁層は基板上に積層され、基板との間に
    空洞部を介して形成された懸垂部と、前記懸垂部に設け
    られ内部の空洞部と連通する窓部を備え、 1対のヒータは絶縁層の前記懸垂部上に窓部を介して対
    向して配置され、且つ選択的に積層され、 触媒層は貴金属を担持したセラミックス担体からなり、
    1対のヒータのうちの一方のヒータ上に選択的に積層さ
    れるものであることを特徴とするガスセンサ。
  2. 【請求項2】第1の工程ないし第7の工程を有し、 第1の工程は、シリコン基板上に第1の酸化シリコン絶
    縁層を形成し、次いでポリシリコン層を前記第1の酸化
    シリコン絶縁層上に形成し、 第2の工程はポリシリコン層を所定のパターンでエッチ
    ングし、 第3の工程は第2の酸化シリコン絶縁層を第1の酸化シ
    リコン絶縁層とパターニングされたポリシリコン層上に
    積層し、 第4の工程は白金層を第2の酸化シリコン絶縁層上に積
    層してパターニングして1対のヒータを前記ポリシリコ
    ン層上の第2の酸化シリコン絶縁層上に形成し、 第5の工程は1対のヒータのうちの一方のヒータ上に触
    媒層を形成し、 第6の工程はエッチングにより第2の酸化シリコン絶縁
    層に窓部を設け、 第7の工程はポリシリコン層を窓部を介して溶解除去し
    て空洞部を形成するものであることを特徴とするガスセ
    ンサの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002286674A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 Yazaki Corp 接触燃焼式ガスセンサおよびその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60243549A (ja) * 1984-05-05 1985-12-03 ゲゼルシヤフト、フユール、ゲレーテバウ、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング ガスの触媒燃焼用のセンサの製造方法
JPS63169547A (ja) * 1987-01-06 1988-07-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 接触燃焼式ガスセンサ
JPH0352028B2 (ja) * 1981-10-09 1991-08-08 Honeywell Inc
JPH03293553A (ja) * 1989-12-28 1991-12-25 Fuji Electric Co Ltd ガスセンサおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0352028B2 (ja) * 1981-10-09 1991-08-08 Honeywell Inc
JPS60243549A (ja) * 1984-05-05 1985-12-03 ゲゼルシヤフト、フユール、ゲレーテバウ、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング ガスの触媒燃焼用のセンサの製造方法
JPS63169547A (ja) * 1987-01-06 1988-07-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 接触燃焼式ガスセンサ
JPH03293553A (ja) * 1989-12-28 1991-12-25 Fuji Electric Co Ltd ガスセンサおよびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002286674A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 Yazaki Corp 接触燃焼式ガスセンサおよびその製造方法

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