JPH0933467A - Ｍｏｓｆｅｔ型ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス導入口の大きさを変化させ、ガス濃度範
囲に応じたセンサ濃度調節、ガスに対する選択性向上お
よび外界の影響によるセンサ特性変化の補正が可能なＭ
ＯＳＦＥＴ型ガスセンサを提供する。 【解決手段】 所定のガスが透過可能なスリット又は孔
１１が形成されて成るゲート電極１０と、そのスリット
又は孔を通過したガスが直接、間接的に接触するゲート
絶縁膜１３とを備え、ゲート電極とゲート絶縁膜との間
には所定の空隙１２を形成し、その空隙はガスを透過し
ない隔壁によって複数に区切られたコンパートメントを
もつ構造に形成し、それら複数のコンパートメントの１
つ以上、又はそれに付随するスリット又は孔の１つ以上
を、ガスを透過しない部材により塞ぐことにより、目的
とするガス濃度範囲に応じてセンサ感度を調節可能とな
るようにＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＦＥＴガスセンサに
係わり、特に、外部からの電気信号あるいは、温度等の
外界の状態によってセンサの感度や選択性または応答性
を調節できるガスセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】漏洩ガス検出と濃度測定、またはサンプ
リングしたガスの分析等を用途とする半導体式センサに
は、その用途に適したセンサとして、図８に示すような
構造のＭＯＳＦＥＴガスセンサが存在する。すなわち、
このＭＯＳＦＥＴの構造においては、ゲート絶縁膜上に
ガス導入用の空隙を有すると共に、ガス導入のためゲー
ト電極にスリットまたは孔を有するものが例えば、Appl
ied Physics LettersVol.43，P.700 1983 に提案され
ている。

【０００３】また、特開平３−２７４４５２号公報に
は、「電界効果トランジスタ型酸素センサ」が提案され
ており、ＦＥＴ型センサでありゲート電極膜と固体電解
質膜とを有して速い応答性と高感度が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来のセンサにおいては、ゲート電極に設けられたガス
導入用の多数のスリットまたは孔の大きさがすべて一定
であるため、検出対象である種々のガスの濃度範囲をカ
バーして測定するためには、それらすべての種類のガス
に応じられるセンサを多数用意しなければならないとい
う運用上の問題があった。それ故に、ＦＥＴガスセンサ
としての大量生産によるコストダウンが可能なセンサで
あるという長所を十分に生かせないという問題があっ
た。

【０００５】また、従来のセンサは、使用環境によって
は当該センサの温度特性に起因する出力誤差が発生して
しまうという不具合もあった。そこで本発明の主な目的
は、上述の課題を鑑がみてなされたものであり、スリッ
トまたは孔の大きさを外部からの信号、または温度をは
じめとする外界の状態に応じて変化させることにより、
目的とするガス濃度範囲に応じてセンサ濃度を調節した
り、目的とするガスに対する選択性を向上させたり、あ
るいは温度などの外界の影響によるセンサの特性変化を
適宜に補正することが可能なＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサ
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記の
課題を解決するために次のような手段を講じている。す
なわち、ＦＥＴガスセンサにおいて上記スリットまたは
孔の大きさの違いによりセンサの感度を調節するため、
予めスリットまたは孔の大きさの異なる単位に隔壁によ
って区分されて成る複数のコンパートメントを配備して
おき、ガス検出に際して目的とするガス濃度範囲に応じ
て検出に不要なコンパートメントを塞ぐ等により、大量
生産によって安価に製造された多数のセンサの中から所
定の１つのセンサをその目的とするガス濃度範囲に応じ
て適宜に使い分けて運用することが可能になる。

【０００７】また、「電気」や「光」等のセンサ外部か
ら与えられる信号によって形状変化を生じる材料を適宜
に採用してスリットまたは孔を形成することにより、ス
リットまたは孔の大きさを必要に応じて随時変化させて
センサ感度を最適に調節することも可能である。

【０００８】さらに、スリットまたは孔の大きさの違い
により、目的とするガス分子だけを透過させて選択性を
向上させることも可能である。また温度などの外部の環
境に対応して形状変化を生じる材料を利用しスリットま
たは孔を形成することにより、その外部環境の状態によ
ってセンサ特性が変化することに起因する検知誤差を補
正することも可能である。

【０００９】（作用）ガスセンサのガス導入用スリット
または孔の大きさを、それを形成する構造又は材料とそ
の組合せ等によって可変的に調節することにより、スリ
ットの内側に配されたゲート絶縁膜に直接又は間接的に
接触するガス分子の量またはその種類を所望するように
適宜に調節できるので、ガスセンサとしての感度または
選択性をその用途と必要に応じて調節または補正する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の複数の実施の形態について順次説明する。 （実施形態１）図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の１つの実
施形態としての、ＭＯＳＦＥＴセンサの構造を示してい
る。詳しくは、図１（ａ）にはＦＥＴガスセンサの平面
図が、図１（ｂ）には平面図中の線分Ａ−Ａにおける縦
断面図が、図１（ｃ）には同じく平面図中の線分Ｂ−Ｂ
における縦断面図が示されている。

【００１１】図１（ａ）に示すＭＯＳＦＥＴセンサの表
面には、このＭＯＳＦＥＴセンサを構成するＭＯＳＦＥ
Ｔのゲート電極１０にガス導入用としてスリットまたは
孔１１が多数形成され、その形成された配列の密度が異
なっていることがわかる。

【００１２】このように配列の密度が異なる複数のコン
パートメント２１〜２２から構成されるＦＥＴガスセン
サは、ガス導入用として、配列の密度を３つの群に分離
するために破線で示す隔壁でコンパートメント２１，２
２，２３に区分されている。

【００１３】また、図１（ｂ）および図１（ｃ）から解
るように、スリット１１の形成された層の下には、エッ
チング等で加工可能な材質から成る例えば、シリコン酸
化膜層を中間層として形成され、コンパートメントの隔
壁をなしている。そして、上記の中間層の一部を所定の
範囲にわたって「空隙」１２としてエッチング加工等に
よって所定の深さ（当図では、中間層の厚さ）の空間が
形成されている。そしてこの空間の底にはゲート絶縁膜
１３が部分的に露出されている。

【００１４】前述の３種類のコンパートメントの内で最
も粗い配列密度のコンパートメント２１は、ガス濃度が
「高い」ものに使用され、一方、密な配列密度のコンパ
ートメント２３は、ガス濃度が「低い」ものに使用され
得る。

【００１５】また、検知したい目的のガスに適応しない
密度のコンパートメントのスリットまたは孔は使用しな
いので所望により塞いでおいてもよい。本発明の本実施
形態１における特徴は、ゲート電極にガス導入用として
形成されるスリットまたは孔１１の密度を変化させた複
数のコンパートメント２１〜２３を形成しておき、必要
に応じて使用しないスリットまたは孔１１を粘着テープ
または樹脂など目的とするガスを遮断する材料において
「塞ぐ」ことを特徴とするものである。

【００１６】このような特徴をもつ本実施形態１のＭＯ
ＳＦＥＴセンサの運用に際しては、例えば、極めて低濃
度のガスを感度よく測定したい場合には、すべてのスリ
ットまたは孔を開けた状態で使用する。一方、例えば、
高濃度のガスをより広い濃度範囲で濃度とセンサ出力が
直線性( リニアリティ) を保つように測定したい場合に
は、１つまたはそれ以上のコンパートメントを上述の手
段によって塞いだ状態で使用してもよい。

【００１７】なお、図示しているようなセンサの構造の
製造は、例えば、Applied PhysicsLetters Vol.43, P.7
00 1983 に記載されている半導体形成工程で一般的に
用いられる製造工程によって容易に形成できる。また、
ゲート長などの寸法自体は通常のＭＯＳＦＥＴと同様の
ものを用いることも可能である。

【００１８】（作用効果１）このように本実施形態１に
よれば、センサの感度調整が可能になる。なお、スリッ
トまたは孔の密度を変えたコンパートメントを複数用意
することで、それらの組合せによって同じスリットまた
は孔密度のコンパートメントを複数用意するという従来
のセンサに比較しても、運用上、さらに微細なる感度調
整が使用者側でも可能となる。

【００１９】（実施形態例２）前述の実施形態例１で
は、ゲート絶縁膜１３上に空隙１２を設けているが、本
実施形態例ではその他にも図２に示すような空隙を設け
ない構造も可能であることを示している。

【００２０】すなわち、図示のように、スリットまたは
孔１１が所定の配列密度で形成されているゲート電極１
０のすぐ下には、ゲート絶縁膜１３が重畳されている積
層構造になっており、前例とは異なる「空隙なし」の半
導体センサの構造を成していることがわかる。

【００２１】（作用効果２）よって、本例のようなゲー
ト電極１１とゲート絶縁膜１３との間にあえて空隙を形
成しなくとも半導体センサとしての前例と同様の効果を
発揮するＭＯＳＦＥＴ型センサを容易に製造してより安
価に提供することが可能となる。

【００２２】（実施形態例３）前述の実施形態例１で
は、スリットまたは孔１１の配列密度を変化させた構成
によりガスセンサとしての感度調整を行えるようにして
いるが、本実施形態例ではその他にも図３（ａ）に示す
ようなスリットまたは孔１１の大きさや形状のみなら
ず、図３（ｂ）に示すような空隙の「深さ」を変えるこ
とによっても、前述同様の効果が得られることを示して
いる。

【００２３】すなわち、図３（ａ）に示すように、ＭＯ
ＳＦＥＴセンサの表面のゲート電極１０には、ガス導入
用として「大きさ」または開口部の「形状」が微妙に異
なるスリットまたは孔１１が多数形成されており、その
形成された配列の密度もコンパートメント（破線で示
す）毎に異なっている。

【００２４】そして、ガス導入用としてのスリットまた
は孔の大きさは、検出対象に応じて任意に設定される。
また、その開口部の形状も前例の「矩形」に限らず円
形、楕円または三角形であってもよく、検出する対象や
環境に最適な形状または大きさを選択的に用いてもよ
い。

【００２５】また、図３（ｂ）の断面図に示すように、
３種類のコンパートメントの空隙１２はそれぞれ異なり
その深さの「浅い」ものから「深い」ものまで３段階に
形成された構造を示している。

【００２６】このように、空隙の「深さ」即ち、空隙１
２の「容積」をコンパートメント毎に変えて構成するこ
とでも前述同様の効果が得られる。 （作用効果３）空隙１２を下降したガス分子は、その底
部に配されたゲート絶縁膜１３またはその上層の例えば
シリコン酸化膜等のから成る薄膜に接することによって
そのガス分子の存在が検知されるが、通常、このゲート
絶縁膜１３に直接的に接した状態の方が電圧変化が大き
くなるので、高感度に検知できる。

【００２７】また、電圧変化のリニアリティに関して
は、上述のような直接的な接触よりも、ガス分子とゲー
ト絶縁膜１３との間に前述の酸化薄膜を介在した方がそ
のリニアリティが良好となる。

【００２８】また、空隙１２の「容積」に関しては、容
積が広い程、センサのレスポンスは遅くなる。よって、
速い応答特性を求める場合には、この空隙１２の容積が
狭い構造のコンパートメントを使用するとよい。

【００２９】同様に、空隙１２と絶縁膜１３との「距
離」もセンサのレスポンスに影響し、ガス分子がゲート
電極１０のスリットを通過してゲート絶縁膜１３または
隣接する酸化膜に到達するまでの時間に反比例する。

【００３０】よって、本実施形態例では単に、空隙１２
の容積が変わった効果だけではなく空隙１２とゲート絶
縁膜１３との間の「距離」を変化させたこと、および介
在する酸化薄膜の厚さを変化させることによる効果も加
えられる。

【００３１】（実施形態例４）図４（ａ），（ｂ）に示
すように、ゲート電極１０を外部からの信号により形状
変化を生じる材料で形成することにより、外部からの信
号によりガス導入用のスリットまたは孔１１の大きさを
調整し、その結果ガスセンサの感度を調整するセンサ
を、実施形態例４として例示したものである。

【００３２】上記のゲート電極１０の材料としては材料
自身が導電性を有するもの以外にも上記のごとく変形す
る材料の表面に金属膜を形成する、あるいは上記材料中
に導電性材料を分散することでも可能である。

【００３３】外部からの信号によりその形状に変化を生
じる材料の具体例としては、外部信号が電気信号である
場合は圧電材料（例えば、ＰＺＴやＰＶＤＦなど）が使
用される。この場合は、材料に電気信号を印加するため
にはその材料上に電極を形成する必要がある（不図
示）。その構造の一例として、圧電材料の両面に電圧印
加用の電極を形成した「ユニモルフ」と言われる積層構
造、すなわち、ある圧電材料を２つの金属層で両側から
挟んだ構造を採用したものがある。さらに、変形量を大
きくするための構造の一例としては、前述の「ユニモル
フ」を２枚を層ねたものと類似する「バイモルフ」と呼
ばれる積層構造、すなわち、上から金属層、圧電材料、
金属層、圧電材料、金属層という５層構造を採用したも
のがある。このような構造は、制作プロセスが若干複雑
になる分コストアップが僅かに生ずるが、変形量をさら
に大きくとることができる構造である。

【００３４】（作用効果４）図５（ａ）に示したゲート
電極１０の拡大断面において、上層の圧電材料の層と、
下層の圧電材料の層にそれぞれ極性の異なる電圧が印加
されると、図５（ｂ）に示すように湾曲するので、スリ
ット１１が拡張して検知対象のガス分子が入りやすくな
り、その結果としてセンサ感度が向上する。

【００３５】次に、外部信号が「光」の場合は、無機の
焦電材料や光によって構造変化を生じる分子から形成さ
れた高分子材料が使用される。また、外部信号が「熱」
の場合は、熱膨張係数の大きな材料、あるいは形状記憶
合金またはバイメタルなどが使用される。

【００３６】図６（ａ），（ｂ）に示すように、形状記
憶合金を用いる場合には、通常はスリットまたは孔を閉
じておき、ある温度以上ではスリットまたは孔を開くよ
うに設定してガスの検知または濃度等の測定を行うこと
が可能である。

【００３７】また、上述に類似した構造で、形状記憶合
金の代わりにバイメタルを用いれば、温度の変動によっ
てスリットまたは孔１１の大きさが連続的に変化するの
で、その温度によってセンサの特性が変化するのを補正
することが可能である。

【００３８】なお、温度補正の係数は採用するバイメタ
ルの材質、あるいはスリットまたは孔の大きさ、または
スリットの幅をセンサとして最適化することで調整する
ことができる。

【００３９】本実施形態はゲート絶縁膜１３上に空隙１
２を配設した例であったが、その他にも前説の（実施形
態例２）の図２に示したように空隙を設けない構造であ
っても実施可能である。

【００４０】（実施形態例５）前説の（実施形態例４）
に示したスリットまたは孔１１を、測定対象とするガス
分子を選択的に透過させる手段として用いることも実施
可能である。すなわち、空隙を狭めることで水素など分
子径の小さいガス分子を選択的に透過させ、測定対象以
外の分子に対する選択性を向上させることが可能であ
る。

【００４１】さらに、外部信号によりスリットの幅をｒ
１からｒ２（ｒ１＜ｒ２）へと変化させ、その前後のセ
ンサ出力の差分をとることにより、分子の径ｒの大きさ
の範囲がｒ１＜ｒ＜ｒ２であるような分子を選択的に検
出することも可能である。圧電材料の変形は電圧の印加
によって結晶構造が歪むことに起因するため、その変形
量は極めて小さくナノメーターレベルで制御することが
可能である。よって、スリットの幅を変化させるのに圧
電材料を用いると、上述のような微小な分子径の違いに
より所望する分子だけを選択することが可能である。

【００４２】（作用効果５）スリット( 孔) の径がｒ１
の場合は、ｒ１＜ｒなる分子径の分子はスリットを通過
できないが、このときのセンサ出力をＳ１と仮定する。
次に、外部信号によりスリット( 孔) の径をｒ２（但
し、ｒ１＜ｒ２）に変化させることによると、ｒ＜ｒ２
なる分子径の分子は透過できるようになる。このときの
センサ出力をＳ２と仮定すると、各々のセンサ出力の差
分であるＳ２−Ｓ１は、分子径ｒが、ｒ１＜ｒ＜ｒ２と
いう範囲の分子の濃度に比例する。

【００４３】よって、直径の小さい水素ガスと、比較的
大きな窒素ガスを区別して検知する場合にも、それらの
実際の直径を考慮して、このスリットの径を変化させる
ことにより、検知対象のガス分子の大小に基づき選択的
に所望する種類のガスのみを検知、または当該センサか
ら排除することができる。

【００４４】（実施形態例６）図７（ａ）に示すよう
に、各コンパートメント毎にガス感応膜３０〜３２の材
料が異なる構造に形成する。詳しくは、第１のコンパー
トメントには第１のガス感応膜３０をその空隙１２の底
部に敷置し、それと隣接する第２のコンパートメントに
は第２のガス感応膜３１をその空隙１２の底部に敷置
し、同様にもう１つの隣接する第３コンパートメントに
は第３のガス感応膜３２を同様に空隙１２の底部に敷置
する。

【００４５】このような構造のセンサでは、検知したい
ガスに感応するガス感応膜が配されたコンパートメント
のみを選択的に使用すればよく、図７（ｂ），（ｃ）に
示すように所望するコンパートメントだけのスリット１
１のみを開口しておけばよい。

【００４６】（作用効果６）つまりこのような構造によ
れば、ガス感応膜３０〜３２の材料が異なるセンサ毎に
測定用の回路を構成する必要がなくなり、共通の測定回
路と外部信号を伝達する機構とでセンサを構成できる。

【００４７】さらに、外部信号として光や熱等を利用す
る場合は、センサと直接コンタクトをとる必要がないの
で、外部信号として電気信号を利用する場合に比べてセ
ンサの構成をより簡素化することができる。

【００４８】なお、本実施形態例は、ゲート絶縁膜上に
空隙１２を配設した例だが、その他にも前説の（実施形
態例２）の図２に示したような空隙１２を設けない構造
も可能であることは言うまでもない。

【００４９】また、図７（ｂ），（ｃ）に示したコンパ
ートメント単位に所望のガス導入用スリットまたは孔１
１を開閉する方法としては、前述の他にも各コンパート
メント単位に選択的に所定の極性の電圧を印加する電極
（不図示）を設け、電気的なＯＮ／ＯＦＦ制御によって
所望のスリットの口径を変化させてもよい。

【００５０】（実施形態例７）前説の（実施形態例４）
では、ガス導入用のスリットまたは孔の大きさを材料自
身の変形等で変化させているが、一定の大きさをもつス
リットまたは孔を複数組み合わせて本発明のＭＯＳＦＥ
Ｔ型センサを実施してもよい。

【００５１】（作用効果７）その結果、それら限定的条
件の大きさを適宜に組み合わせて検知ガスに対応してス
リットの配列位置を相対的に移動させることによって、
所望するガスを導入するためのスリットまたは孔の大き
さを変化させることも可能となり、前述同様の効果を発
揮できるＭＯＳＦＥＴ型センサを容易にかつ大量生産で
安価に提供することのメリットを生かすことも可能とな
る。

【００５２】なお、複数のスリットまたは孔を相対的に
移動する手段としては、例えば「マイクロマシン技術」
を利用したことを記載した文献、「機械設計」第35巻、
14号、P.35 1991 中の静電モーターを用いる手法も適用
が可能である。

【００５３】以上、本発明に関して複数の実施形態に基
づいて説明してきたが、本明細書中には次の発明の要旨
が含まれている。 （１） ＭＯＳＦＥＴを利用したガスセンサにおいて、
ゲート絶縁膜と、所定のガスが接触するための面（例え
ば、ゲート絶縁膜）または、それらの間に所定の）空隙
を有し、かつ前記面または前記空隙がガスを透過しない
仕切り( 壁) によって複数に区切られたコンパートメン
トを有す構造を成し、かつ前記面または前記空隙に前記
ガスを導入するためゲート電極にスリットまたは孔を有
するもので、複数に区切られた前記面または前記空隙の
うち１個以上または、それに付随する前記スリットまた
は前記孔の１個以上を、検知対象とするガスを透過しな
い部材で塞ぐことにより、目的とするガス濃度範囲に応
じてセンサ感度を調節可能にすることを特徴とする。

【００５４】（２） ＭＯＳＦＥＴを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜と所定のガスが接触するため
の面または空隙を有し、かつ当該の面または前記空隙に
前記ガスを導入するためゲート電極に所定のスリットま
たは孔を有し、前記スリットまたは前記孔の「大きさ」
を外部からの信号または外界の状態に応じて変化させる
ことにより目的とする所望のガス濃度範囲に応じてセン
サ感度を調節可能なＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサである。

【００５５】（３） 前記スリットまたは前記空隙の大
きさの設定によって、測定対象とするガスに対する選択
性を向上させることを可能にすることを特徴とする
（２）に記載のＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサである。

【００５６】（４） ＭＯＳＦＥＴを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜と所定のガスが接触するため
の面または空隙を有し、かつ当該の面または空隙に前記
ガスを導入するためゲート電極にスリットまたは孔を有
するもので、外界の状態に応じて前記スリットまたは孔
の「大きさ」を変化させることにより、外界の状態によ
り当該センサの特性が変化するのを補正可能なことを特
徴とするＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサである。

【００５７】（５） ＭＯＳＦＥＴを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜とガスが接触するための面ま
たは空隙を有し、かつ当該の面または空隙が所定のガス
を透過しない「仕切り」によって複数に区切られた空間
（コンパートメント）構造を有し、かつ当該の面または
空隙に前記ガスを導入するためにゲート電極にスリット
または孔を有するものであり、前記コンパートメントの
面または空隙毎にゲート絶縁膜上のガス感応膜材料が異
なり、かつ個々の空隙に付随する前記ゲート電極上のス
リットまたは孔が外部からの信号または外界の状態によ
って開閉することを特徴とするＭＯＳＦＥＴ型ガスセン
サである。

【００５８】（６） ＭＯＳＦＥＴを利用したガスセン
サにおいて、ゲート絶縁膜とガスが接触するための面ま
たは空隙を有し、かつその面または空隙にガスを導入す
るためのゲート電極にスリットまたは孔を有するもの
で、前記スリットまたは孔を外界の信号によって駆動す
る装置により変化させることによって目的とするガス濃
度範囲に応じてセンサ感度を調節可能なことを特徴とす
るＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサである。

【００５９】（７） 前述の実施形態例に示す、ゲート
絶縁膜上に空隙を設けた構造のほかにも、あえて空隙を
設けない構造のとすることを特徴とするＭＯＳＦＥＴ型
ガスセンサである。すなわち、スリットが所定の配列密
度で形成されているゲート電極のすぐ下に、ゲート絶縁
膜が重畳された「空隙なし」の積層構造である。

【００６０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のＭＯＳ
ＦＥＴガスセンサに関する複数の実施形態および請求項
に表した上記要旨によれば、次のような各効果が得られ
る。 １． 本発明の要旨（１）によれば、あらかじめ大量生
産したＭＯＳＦＥＴガスセンサに簡便な後処理を施すこ
とにより、用途に応じてセンサ感度を適宜調整して使用
することが可能になる。さらに、着脱可能な部材によっ
てスリットを塞いでおけば、異なった感度で使用したい
場合においても再利用が可能である。その結果、より安
価で使用範囲の広いＭＯＳＦＥＴガスセンサを提供可能
である。

【００６１】２． 本発明の要旨（２）によれば、外界
の信号によりガスセンサの感度が調整可能である故に、
必要に応じて連続的にセンサの感度が調整可能である。
よって測定するガス濃度に応じて最適な感度を得られる
ように調整することも可能である。また、測定が不要な
場合はガスとセンサ感応膜の接触を遮断することでセン
サ感応膜の寿命を延ばす効果も得られる。また外部から
の信号として光や熱等を用いれば制御用の電気回路が不
要となるという効果がある。

【００６２】３． 本発明の要旨（３）によれば、外部
からの信号または外界の状態により測定対象とするガス
分子の大きさに応じて、ガス透過用のスリットの幅また
は孔の大きさを変化させることにより、測定対象のガス
分子に対する選択性を高められるという効果がある。

【００６３】４． 本発明の要旨（４）によれば、外界
の状態によりガスセンサ自体の特性が変化する場合で
も、それを補正する電気的回路などが不要になるという
効果がある。

【００６４】５． 本発明の要旨（５）によれば、複数
のガスに応答する感応膜を１つのセンサに作り込みそれ
らを外部からの信号または外界の状態によりＯＮ−ＯＦ
Ｆすることで複数のセンサを個々の回路で駆動する場合
に比べて余分な回路等が不要になるという効果がある。

【００６５】６． 本発明の要旨（６）によれば、スリ
ットの幅や孔の大きさを静電モーター等の手段を用いて
変化させることにより、センサ感度をより大きく変化さ
せ得るという効果がある。

【００６６】７． 本発明の要旨（７）によれば、ゲー
ト電極とゲート絶縁膜との間にあえて空隙を形成しなく
とも半導体センサとして同様の効果を発揮するＭＯＳＦ
ＥＴ型センサを容易に製造でき、且つより安価に提供で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例１としての構成を示し、
（ａ）は、密度変化のあるコンパートメントの配列構造
を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）中の線分Ａ−Ａにおけ
る縦断面図、（ｃ）は、（ａ）中の線分Ｂ−Ｂにおける
縦断面図。

【図２】本発明の実施形態例２としての構成を示し、空
隙の無い構造の断面図。

【図３】本発明の実施形態例３としての構成を示し、
（ａ）は、容積変化のあるコンパートメントの配列構造
を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）中の線分Ａ−Ａにおけ
る横断面図。

【図４】本発明の実施形態例４としての構成を示し、
（ａ）は、外部信号により形状変化する材料の変形前の
断面図、（ｂ）は、その変形後の断面図。

【図５】本発明の実施形態例４としての構成を示し、
（ａ）は、バイモルフ構造の変形前の断面図、（ｂ）
は、その変形後の断面図。

【図６】本発明の実施形態例４としての構成を示し、
（ａ）は、バイメタルまたは形状記憶合金の変形前の断
面図、（ｂ）は、その変形後の断面図。

【図７】本発明の実施形態例６としての構成を示し、
（ａ）は、コンパートメント毎に材料が異なる構造の変
形前の断面図、（ｂ）は、その材料の変形後の断面図、
（ｃ）は、さらにその変形後の断面図。

【図８】従来のＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサの構造を示す
断面図。

【符号の説明】

１０…ゲート電極、 １１…スリットまたは孔、 １２…空隙、 １３…ゲート絶縁膜、 ２１〜２３…コンパートメント、 ３０〜３２…ガス感応膜。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
   孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
   直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
   隙を形成し、 前記空隙は、前記ガスを透過しない隔壁によって複数の
   コンパートメントに区切られた構造を成し、 複数の前記コンパートメントの少なくとも１つ、または
   当該コンパートメントに付随する前記スリットまたは前
   記孔の少なくとも１つを、前記ガスを透過しない部材に
   より閉塞可能に構成して、目的とする所望のガス濃度範
   囲に応じてセンサ感度を選択的に調節可能に構成するこ
   とを特徴とするＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサ。
2. 【請求項２】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
   孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
   直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
   隙が形成された構造を成し、 前記スリットまたは孔の「大きさ」を、外部からの所定
   の信号または外界の状態に応じて変化させることによ
   り、目的とする所定のガス濃度範囲に応じてセンサ感度
   を調節可能に構成することを特徴とするＭＯＳＦＥＴ型
   ガスセンサ。
3. 【請求項３】 前記スリットまたは前記空隙の大きさの
   設定によって、測定対象とするガスに対する選択性を向
   上させることを可能にすることを特徴とする、請求項２
   に記載のＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサ。
4. 【請求項４】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
   孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
   直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
   隙を形成し、 外界の状態に応じて前記スリットまたは孔の大きさを変
   化させることにより、外界の状態により当該センサの特
   性の変化を補正可能にすることを特徴とするＭＯＳＦＥ
   Ｔ型ガスセンサ。
5. 【請求項５】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
   孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
   直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
   隙を形成し、 前記空隙は、前記ガスを透過しない隔壁によって複数の
   コンパートメントに区切られた構造を成し、 それぞれの前記コンパートメントの内面または空隙内に
   は、感応するガスの種類が異なるガス感応膜材がそれぞ
   れ配されて成り、 それぞれの前記空隙に付随する前記ゲート電極上のスリ
   ットまたは孔が外部からの信号または外界の状態に基づ
   いて開閉可能に構成されていることを特徴とするＭＯＳ
   ＦＥＴ型ガスセンサ。
6. 【請求項６】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
   孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
   直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜との間には所定の空
   隙を形成し、 前記スリットまたは孔を外界の所定の信号によって駆動
   する装置により変化させることにより、目的とする所定
   のガス濃度範囲に応じてセンサ感度を調節可能に構成さ
   れることを特徴とするＭＯＳＦＥＴ型ガスセンサ。
7. 【請求項７】 所定のガスが透過可能なスリットまたは
   孔が形成されて成るゲート電極と、 前記スリットまたは孔を通過した前記ガスが間接または
   直接的に接触するゲート絶縁膜と、を具備し、 外界の状態に応じて前記スリットまたは孔の大きさを変
   化させることにより、外界の状態により当該センサの特
   性の変化を補正可能にすることを特徴とするＭＯＳＦＥ
   Ｔ型ガスセンサ。