JPH11295251A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPH11295251A JPH11295251A JP9555898A JP9555898A JPH11295251A JP H11295251 A JPH11295251 A JP H11295251A JP 9555898 A JP9555898 A JP 9555898A JP 9555898 A JP9555898 A JP 9555898A JP H11295251 A JPH11295251 A JP H11295251A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensitive film
- gas sensor
- gas
- sensor
- electrodes
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- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスセンサの応答速度及び感度を向上させ
る。 【解決手段】 試料ガスは上面側及び開口１１を通して
裏面側からも感応膜１９に接触する。感応膜１９の上下
両面に試料ガスが接触し、感応膜１９と試料ガスが接触
する面積が増大するので、従来のガスセンサに比較して
応答速度及び感度が向上する。
る。 【解決手段】 試料ガスは上面側及び開口１１を通して
裏面側からも感応膜１９に接触する。感応膜１９の上下
両面に試料ガスが接触し、感応膜１９と試料ガスが接触
する面積が増大するので、従来のガスセンサに比較して
応答速度及び感度が向上する。
Description
【０００１】 〔発明の詳細な説明〕
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性高分子から
なる感応膜を用いてガスを測定し、定性や定量を行なう
ガスセンサに関するものである。
なる感応膜を用いてガスを測定し、定性や定量を行なう
ガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスセンサは、空気又は供給された試料
ガス中に含まれるにおい物質が、センサの感応面に付着
することにより生ずるセンサの物理的変化を、電気的に
測定するものである。ガスセンサとしては、酸化物半導
体を用いたものが市販されている。また、酸化物半導体
ガスセンサを複数個用いた人工電子鼻と呼ばれるガス測
定装置も市販が始められている。人工電子鼻は、「にお
い」を検知するシステムとして、食品や香料の品質検
査、悪臭公害の定量基準、焦げ臭検知による火災警報機
などへの利用が試みられている。さらに高感度化して犬
の鼻に匹敵するようになれば、人物の追跡、識別、認証
や薬物の検査といった分野にも利用可能になる。
ガス中に含まれるにおい物質が、センサの感応面に付着
することにより生ずるセンサの物理的変化を、電気的に
測定するものである。ガスセンサとしては、酸化物半導
体を用いたものが市販されている。また、酸化物半導体
ガスセンサを複数個用いた人工電子鼻と呼ばれるガス測
定装置も市販が始められている。人工電子鼻は、「にお
い」を検知するシステムとして、食品や香料の品質検
査、悪臭公害の定量基準、焦げ臭検知による火災警報機
などへの利用が試みられている。さらに高感度化して犬
の鼻に匹敵するようになれば、人物の追跡、識別、認証
や薬物の検査といった分野にも利用可能になる。
【０００３】しかし、酸化物半導体を用いたにおいセン
サの測定対象は、感応面で酸化還元反応を起こす物質に
限られる。また、センサ部が３５０℃以上の高温でない
と動作しないため、その熱によって熱分解を受ける物質
は測定対象にならない。さらに、分析にあたり、センサ
の温度が動作温度まで上昇し安定するまで待つ必要があ
り、繰返し測定に時間がかかるという問題もあるし、セ
ンサの表面状態により経時変化があるという欠点もあ
る。
サの測定対象は、感応面で酸化還元反応を起こす物質に
限られる。また、センサ部が３５０℃以上の高温でない
と動作しないため、その熱によって熱分解を受ける物質
は測定対象にならない。さらに、分析にあたり、センサ
の温度が動作温度まで上昇し安定するまで待つ必要があ
り、繰返し測定に時間がかかるという問題もあるし、セ
ンサの表面状態により経時変化があるという欠点もあ
る。
【０００４】他のガスセンサとしては、ポリピロールや
ポリチオフェン等の導電性高分子からなる感応膜を用い
たものも市販されている。導電性高分子膜を用いたガス
センサでは、におい物質のようなガス成分が感応面に付
着すると、分子の直接的又は間接的な関与により導電性
高分子の導電率が変化する。そこで、感応膜を挾んで設
けた電極間の抵抗又はインピーダンスの変化を測定する
ことによりにガス成分の検知を行なうことができる。ま
た、導電性高分子膜を用いたガスセンサは、室温で動作
するので、測定対象を熱分解させることなく、におい物
質などをそのままの形で検出できるし、センサ部の温度
を所定温度まで上昇させるための予備時間も必要がなく
なる。
ポリチオフェン等の導電性高分子からなる感応膜を用い
たものも市販されている。導電性高分子膜を用いたガス
センサでは、におい物質のようなガス成分が感応面に付
着すると、分子の直接的又は間接的な関与により導電性
高分子の導電率が変化する。そこで、感応膜を挾んで設
けた電極間の抵抗又はインピーダンスの変化を測定する
ことによりにガス成分の検知を行なうことができる。ま
た、導電性高分子膜を用いたガスセンサは、室温で動作
するので、測定対象を熱分解させることなく、におい物
質などをそのままの形で検出できるし、センサ部の温度
を所定温度まで上昇させるための予備時間も必要がなく
なる。
【０００５】図１は従来のガスセンサのセンサ基板を表
す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ
線に沿った断面を表す斜視図である。板状のシリコンウ
ェハ１上に２個の金属電極３が櫛形に形成されており、
電極３はそれぞれ端子５を備えている。図１では省略さ
れているが、電極３の上面には、電極３全体を覆うよう
に導電性高分子からなる感応膜が形成される。
す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ
線に沿った断面を表す斜視図である。板状のシリコンウ
ェハ１上に２個の金属電極３が櫛形に形成されており、
電極３はそれぞれ端子５を備えている。図１では省略さ
れているが、電極３の上面には、電極３全体を覆うよう
に導電性高分子からなる感応膜が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のガスセンサは、
感応膜の上面のみに試料ガスを接触させて検出を行なっ
ていたので、接触面の面積が限られていた。そのため、
応答速度及び感度を向上させるには、感応膜の表面積を
大きくする必要があり、ガスセンサ自体が大きくなると
いう問題があった。
感応膜の上面のみに試料ガスを接触させて検出を行なっ
ていたので、接触面の面積が限られていた。そのため、
応答速度及び感度を向上させるには、感応膜の表面積を
大きくする必要があり、ガスセンサ自体が大きくなると
いう問題があった。
【０００７】そこで本発明は、センサの寸法を大きくす
ることなく、ガスセンサの応答速度及び感度を向上させ
ることを目的とするものである。
ることなく、ガスセンサの応答速度及び感度を向上させ
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のガスセンサは、
絶縁基板表面に形成した電極間に導電性高分子からなる
感応膜を設け、その感応膜にガス中の測定対象成分が付
着した際の電極間の電気的変化を測定するガスセンサで
あって、感応膜の領域における電極下以外の絶縁基板に
は裏面まで貫通する開口が形成されているものである。
絶縁基板表面に形成した電極間に導電性高分子からなる
感応膜を設け、その感応膜にガス中の測定対象成分が付
着した際の電極間の電気的変化を測定するガスセンサで
あって、感応膜の領域における電極下以外の絶縁基板に
は裏面まで貫通する開口が形成されているものである。
【０００９】感応膜の領域における電極下以外の絶縁基
板に、裏面まで貫通する開口を形成することにより、感
応膜上面に加え、基板側からも感応膜に試料ガスを接触
させることができる。その結果、感応膜の寸法を変える
ことなく、試料ガスと感応膜との接触面積を増大させる
ことができ、ガスセンサの応答速度及び感度を向上させ
ることができる。対向する電極間の間隔が微小である場
合には、その電極間が開口になっていても、電解重合で
あればその電極間を覆う導電性高分子膜を形成すること
ができる。
板に、裏面まで貫通する開口を形成することにより、感
応膜上面に加え、基板側からも感応膜に試料ガスを接触
させることができる。その結果、感応膜の寸法を変える
ことなく、試料ガスと感応膜との接触面積を増大させる
ことができ、ガスセンサの応答速度及び感度を向上させ
ることができる。対向する電極間の間隔が微小である場
合には、その電極間が開口になっていても、電解重合で
あればその電極間を覆う導電性高分子膜を形成すること
ができる。
【００１０】
【実施例】本発明による一実施例を図２及び図３を参照
して説明する。図２は本実施例のガスセンサのセンサ基
板を表す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の
Ａ−Ａ線に沿った断面を表す斜視図である。図３は本実
施例のガスセンサを表す図であり、（Ａ）は斜視図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を表す斜視図で
ある。
して説明する。図２は本実施例のガスセンサのセンサ基
板を表す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の
Ａ−Ａ線に沿った断面を表す斜視図である。図３は本実
施例のガスセンサを表す図であり、（Ａ）は斜視図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を表す斜視図で
ある。
【００１１】厚さが２００μｍのシリコンウェハ９に、
櫛形部の櫛歯の対向幅が１５０μｍとなる開口１１が形
成されている。櫛形に形成された領域及びそれぞれつな
がる領域のウェハ９の表面に、絶縁酸化膜（膜厚が例え
ば５０００Å）及びその上のチタン膜（膜厚が例えば１
０００Å）を介して、金膜（膜厚が例えば５００Å）が
形成されて、櫛形電極１３及びそれにつながるそれぞれ
の端子１５が形成されている。シリコンウェハ９、電極
１３及び端子１５によりセンサ基板１７が構成される。
櫛形部の櫛歯の対向幅が１５０μｍとなる開口１１が形
成されている。櫛形に形成された領域及びそれぞれつな
がる領域のウェハ９の表面に、絶縁酸化膜（膜厚が例え
ば５０００Å）及びその上のチタン膜（膜厚が例えば１
０００Å）を介して、金膜（膜厚が例えば５００Å）が
形成されて、櫛形電極１３及びそれにつながるそれぞれ
の端子１５が形成されている。シリコンウェハ９、電極
１３及び端子１５によりセンサ基板１７が構成される。
【００１２】対向する電極１３上及び開口１１上に、例
えばポリアニリン、ポリピロール又はポリチオフェン等
の導電性高分子からなる感応膜１９が形成されている
（図３）。センサ基板１７及び感応膜１９によりガスセ
ンサ２１が構成される。このガスセンサ２１は、試料ガ
スと感応膜１９が接触することによって感応膜１９の電
気抵抗値が変化することを利用し、端子１５，１５間の
電気抵抗値を測定することにより測定対象成分を検知す
る。
えばポリアニリン、ポリピロール又はポリチオフェン等
の導電性高分子からなる感応膜１９が形成されている
（図３）。センサ基板１７及び感応膜１９によりガスセ
ンサ２１が構成される。このガスセンサ２１は、試料ガ
スと感応膜１９が接触することによって感応膜１９の電
気抵抗値が変化することを利用し、端子１５，１５間の
電気抵抗値を測定することにより測定対象成分を検知す
る。
【００１３】次に、この実施例の作成過程を説明する。
シリコンウェハ９に、例えば低温ＲＩＥ（反応性イオン
エッチング）により、開口１１を１５０μｍスペースで
形成する。低温ＲＩＥはウェハ９を例えば−１２５℃程
度に保ちながらＳＦ６を用いて行なう。パターンを形成
するためのマスクはＮｉ等を使用する。ウェハ９の上面
に、熱酸化により絶縁酸化膜を形成し、さらにその上に
チタン及び金をスパッタリングして櫛形電極１３及び端
子１５を作成する。このスパッタリングに際し、端子１
５が形成される部分のウェハ９上では、端子１５を形成
しない領域をマスクで被っておく。このようにしてセン
サ基板１７を形成する（図２）。
シリコンウェハ９に、例えば低温ＲＩＥ（反応性イオン
エッチング）により、開口１１を１５０μｍスペースで
形成する。低温ＲＩＥはウェハ９を例えば−１２５℃程
度に保ちながらＳＦ６を用いて行なう。パターンを形成
するためのマスクはＮｉ等を使用する。ウェハ９の上面
に、熱酸化により絶縁酸化膜を形成し、さらにその上に
チタン及び金をスパッタリングして櫛形電極１３及び端
子１５を作成する。このスパッタリングに際し、端子１
５が形成される部分のウェハ９上では、端子１５を形成
しない領域をマスクで被っておく。このようにしてセン
サ基板１７を形成する（図２）。
【００１４】次に、電解重合により、電極１３の上面
に、電極１３全体及び開口部９を覆うように導電性高分
子からなる感応膜１９を形成する（図３）。このように
してガスセンサ２１を形成する。上記のセンサ基板１７
及び感応膜１９の作成方法は一例であり、これに限られ
るものではない。
に、電極１３全体及び開口部９を覆うように導電性高分
子からなる感応膜１９を形成する（図３）。このように
してガスセンサ２１を形成する。上記のセンサ基板１７
及び感応膜１９の作成方法は一例であり、これに限られ
るものではない。
【００１５】ガスセンサ２１を用いて試料ガスを測定す
ると、試料ガスは感応膜１９の表面側だけでなく、開口
１１を通して裏面側からも感応膜１９に接触する。感応
膜１９の上下両面に試料ガスが接触し、感応膜１９と試
料ガスが接触する面積が増大するので、従来のガスセン
サに比較して応答速度及び感度が向上する。
ると、試料ガスは感応膜１９の表面側だけでなく、開口
１１を通して裏面側からも感応膜１９に接触する。感応
膜１９の上下両面に試料ガスが接触し、感応膜１９と試
料ガスが接触する面積が増大するので、従来のガスセン
サに比較して応答速度及び感度が向上する。
【００１６】
【発明の効果】本発明のガスセンサは、絶縁基板表面に
形成した電極間に導電性高分子からなる感応膜を設け、
その感応膜にガス中の測定対象成分が付着した際の電極
間の電気的変化を測定するガスセンサであって、電極間
の領域における電極下以外の絶縁基板には裏面まで貫通
する開口が形成されており、その開口部を介して試料ガ
スが感応膜の裏面にも接触するようにしたので、感応膜
の表面積を変えることなく、試料ガスと感応膜の接触面
の面積を増大させることができ、ガスセンサの応答速度
及び感度を向上させることができる。
形成した電極間に導電性高分子からなる感応膜を設け、
その感応膜にガス中の測定対象成分が付着した際の電極
間の電気的変化を測定するガスセンサであって、電極間
の領域における電極下以外の絶縁基板には裏面まで貫通
する開口が形成されており、その開口部を介して試料ガ
スが感応膜の裏面にも接触するようにしたので、感応膜
の表面積を変えることなく、試料ガスと感応膜の接触面
の面積を増大させることができ、ガスセンサの応答速度
及び感度を向上させることができる。
【図１】 従来のガスセンサ基板を表す図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断
面を表す斜視図である。
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断
面を表す斜視図である。
【図２】 一実施例のガスセンサ基板を表す図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断
面を表す斜視図である。
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断
面を表す斜視図である。
【図３】 同実施例のガスセンサを表す図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断
面を表す斜視図である。
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断
面を表す斜視図である。
９ シリコンウェハ １１ 開口 １３ 電極 １５ 端子 １７ ガスセンサ基板 １９ 感応膜 ２１ ガスセンサ
フロントページの続き (72)発明者 九山 浩樹 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 喜多 純一 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁基板表面に形成した電極間に導電性
高分子からなる感応膜を設け、その感応膜にガス中の測
定対象成分が付着した際の電極間の電気的変化を測定す
るガスセンサにおいて、 前記感応膜の領域における電極下以外の前記絶縁基板に
は裏面まで貫通する開口が形成されていることを特徴と
するガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555898A JPH11295251A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555898A JPH11295251A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295251A true JPH11295251A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14140927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9555898A Pending JPH11295251A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295251A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1887347A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Gas sensor using carbon natotubes |
| CN114923957A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-19 | 北京信息科技大学 | 基于氧化石墨烯的湿度传感器及其制备方法 |
-
1998
- 1998-04-08 JP JP9555898A patent/JPH11295251A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1887347A1 (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Gas sensor using carbon natotubes |
| CN114923957A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-19 | 北京信息科技大学 | 基于氧化石墨烯的湿度传感器及其制备方法 |
| CN114923957B (zh) * | 2022-04-15 | 2025-11-25 | 北京信息科技大学 | 基于氧化石墨烯的湿度传感器及其制备方法 |
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