JPS63108256A - センサ基板 - Google Patents
センサ基板Info
- Publication number
- JPS63108256A JPS63108256A JP25446086A JP25446086A JPS63108256A JP S63108256 A JPS63108256 A JP S63108256A JP 25446086 A JP25446086 A JP 25446086A JP 25446086 A JP25446086 A JP 25446086A JP S63108256 A JPS63108256 A JP S63108256A
- Authority
- JP
- Japan
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- thin film
- single crystal
- crystal substrate
- metallic thin
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ガスセンサや赤外線センサ等で要求される熱
絶縁性に優れたセンサ基板に関するものである。
絶縁性に優れたセンサ基板に関するものである。
従来、酸化物半導体を用いた可燃性ガスセンサは酸化錫
等が焼結されてものが使用され、作動温度は３５０〜５
００℃であった。したがって、消費電力が大きいため電
池駆動には適していなかった。最近、消費電力の低減を
ねらって、薄膜型のガスセンサの１１１発が進められて
いる。薄膜型のマイクロガスセンサを実現するには、Ｌ
ンリ感応膜部分のみが局所的に加熱される熱伝導率の悪
いヒン普す基板が要求される。この種の基板はせ−モバ
イル等の赤外線センサにも求められている。
等が焼結されてものが使用され、作動温度は３５０〜５
００℃であった。したがって、消費電力が大きいため電
池駆動には適していなかった。最近、消費電力の低減を
ねらって、薄膜型のガスセンサの１１１発が進められて
いる。薄膜型のマイクロガスセンサを実現するには、Ｌ
ンリ感応膜部分のみが局所的に加熱される熱伝導率の悪
いヒン普す基板が要求される。この種の基板はせ−モバ
イル等の赤外線センサにも求められている。
この種の基板は従来はアルミナセラミックス等が使われ
ており、最近はＳ、単結晶基板の貸方性エツチング特性
を利用したダイヤフラム構造のｓｉ単結晶基板が検討さ
れている。Ｓ（単結晶基板の場合、Ｓもの熱伝導率はア
ルミナに比べ約５倍大きいため、前記のようにダイセフ
ラム描造にし、その上に発熱部を設【ノることが試みら
れている。Ｓｉ単結晶基板をダイヤフラム構造に選択エ
ッチする場合、従来マスク材料として、乾式法で形成し
た膜厚１０’００・〜２０００人の酸化硅素又は窒化硅
素の薄膜が用いられている。これらのマスク薄膜はエツ
チングされる反対側のＳｉ ！；ｉ ｉ表面にも堆積さ
れることが多く、センサ素子は第２図に示すようにマス
ク薄膜上に搭載されていた。
ており、最近はＳ、単結晶基板の貸方性エツチング特性
を利用したダイヤフラム構造のｓｉ単結晶基板が検討さ
れている。Ｓ（単結晶基板の場合、Ｓもの熱伝導率はア
ルミナに比べ約５倍大きいため、前記のようにダイセフ
ラム描造にし、その上に発熱部を設【ノることが試みら
れている。Ｓｉ単結晶基板をダイヤフラム構造に選択エ
ッチする場合、従来マスク材料として、乾式法で形成し
た膜厚１０’００・〜２０００人の酸化硅素又は窒化硅
素の薄膜が用いられている。これらのマスク薄膜はエツ
チングされる反対側のＳｉ ！；ｉ ｉ表面にも堆積さ
れることが多く、センサ素子は第２図に示すようにマス
ク薄膜上に搭載されていた。
第２図は従来のセン＋ｔ Ｘ−を板を用いて作製した赤
外線セン１ノを示すものであり、この図において１０１
は１ノーモバイル型赤外線センサ、１０２は５＝３Ｎ４
層、１０３は５（０２唐、１０４は５ＬａＮａ 、１０
５はｓｉ基板、１０６は５Ｌ３Ｎ４層、１０７はキャビ
ティーである。
外線セン１ノを示すものであり、この図において１０１
は１ノーモバイル型赤外線センサ、１０２は５＝３Ｎ４
層、１０３は５（０２唐、１０４は５ＬａＮａ 、１０
５はｓｉ基板、１０６は５Ｌ３Ｎ４層、１０７はキャビ
ティーである。
（発明が解決しようとげる問題点）
ところで、上記のセンサ基板をガスセンサや赤外線セン
サに用いた場合、酸化硅素や窒化硅素膜の膜厚が薄いた
め、熱絶縁性Ｊ３よび均熱性が悪い欠点があった。
サに用いた場合、酸化硅素や窒化硅素膜の膜厚が薄いた
め、熱絶縁性Ｊ３よび均熱性が悪い欠点があった。
本発明の目的は局所的に熱絶縁され、かつ熱絶縁部分内
では温度の均一性のよいセンリ゛基板を１２供すること
にある。
では温度の均一性のよいセンリ゛基板を１２供すること
にある。
本発明は、Ｓｉ単結晶基板を用い、該基板上で熱絶縁が
必要とされる部分のみが選択的に金属ｎｇＩＥＪで被覆
され、さらに前記金属薄膜を含む前記Ｓｉ単結晶基板は
全面が厚さ２μｍ以上の酸化硅素厚膜で被覆され、また
必要とあれば、センサ搭載貞下の前記Ｓｉ単結晶基板は
、選択的に除去されて前記金Ｉｌｌ膜をエツチングのス
トッパー材とすることを最も主要な特徴とする。
必要とされる部分のみが選択的に金属ｎｇＩＥＪで被覆
され、さらに前記金属薄膜を含む前記Ｓｉ単結晶基板は
全面が厚さ２μｍ以上の酸化硅素厚膜で被覆され、また
必要とあれば、センサ搭載貞下の前記Ｓｉ単結晶基板は
、選択的に除去されて前記金Ｉｌｌ膜をエツチングのス
トッパー材とすることを最も主要な特徴とする。
上記酸化硅素厚膜の形成には液相法が適切である。液相
法で形成した酸化硅素膜はポーラスであり、乾式法で形
成したものに比べ熱絶縁性が約１桁優れ、エツチング耐
性に若干劣る。液相法の利点は酸化硅素厚膜の形成が、
たとえばスピンコード法を用いれば短時間に行なえるこ
とにある。
法で形成した酸化硅素膜はポーラスであり、乾式法で形
成したものに比べ熱絶縁性が約１桁優れ、エツチング耐
性に若干劣る。液相法の利点は酸化硅素厚膜の形成が、
たとえばスピンコード法を用いれば短時間に行なえるこ
とにある。
一方、乾式法で酸化硅素膜を形成した場合、２μｍ以上
の厚膜の形成には長時間を要し、また、厚膜にクラック
が入る等の問題があった。乾式法の酸化硅素膜は通常Ｓ
ｉ単結晶基板の異方性エツチングのマスク材として使用
されるが、液相法の場合は、エツチング耐性に若干劣る
ため、本発明では°、金ｍ Ｆ９ ＩＱをエツチングの
ストッパ材として用いるととらに、金属薄膜を局所的に
堆積させることにより、熱絶縁が必要とされる部分の均
熱性を高める、−石二鳥の効果が見られた。
の厚膜の形成には長時間を要し、また、厚膜にクラック
が入る等の問題があった。乾式法の酸化硅素膜は通常Ｓ
ｉ単結晶基板の異方性エツチングのマスク材として使用
されるが、液相法の場合は、エツチング耐性に若干劣る
ため、本発明では°、金ｍ Ｆ９ ＩＱをエツチングの
ストッパ材として用いるととらに、金属薄膜を局所的に
堆積させることにより、熱絶縁が必要とされる部分の均
熱性を高める、−石二鳥の効果が見られた。
第１図は本発明の詳細な説明する図であって、１は厚さ
３００μｍ、結晶面（１００）のＳｉ単結晶基板、２は
該５ｉｌｌ結晶基板上にスパッタ法で形成した、厚さ２
０００人のｃｒ薄膜（金属λ９膜）。
３００μｍ、結晶面（１００）のＳｉ単結晶基板、２は
該５ｉｌｌ結晶基板上にスパッタ法で形成した、厚さ２
０００人のｃｒ薄膜（金属λ９膜）。
３は液相法で形成した厚さ１０μｍの酸化硅素厚膜、４
は前記Ｃｒ薄膜２の直上に形成した薄膜型マイクロガス
レンサ素子、５は前記Ｓｉ単結晶基板１を異方性エツチ
ングにより１）４記Ｃｒ薄膜の直下部分のみ局所的に除
去して得られたキャビティー、６は巽方性エツチングの
ための厚さ２０００人から成る窒化硅素薄膜である。
は前記Ｃｒ薄膜２の直上に形成した薄膜型マイクロガス
レンサ素子、５は前記Ｓｉ単結晶基板１を異方性エツチ
ングにより１）４記Ｃｒ薄膜の直下部分のみ局所的に除
去して得られたキャビティー、６は巽方性エツチングの
ための厚さ２０００人から成る窒化硅素薄膜である。
１）η記酸化硅素厚膜３は、シリカコロイド溶液とバイ
ンダとを有機溶媒中に分散させて得られた塗布液を前記
Ｓｉ単結晶基板１上に、毎分４００ ｒｐｍでスピンコ
ード後、５００℃で１時間乾燥処理を施すことによ”す
１！７だ。また、前記窒化硅素薄膜６はＣＶＤ法により
作成した。前記マイクロ１１！ビテイー５は、エチレン
ジアミン−ピロカテコール−水の混合液をエツチング液
とし、前記Ｃｒ薄膜２をストッパー材として、１００℃
でＳｉ単結晶基板１を異方性エツチングことにより得た
。
ンダとを有機溶媒中に分散させて得られた塗布液を前記
Ｓｉ単結晶基板１上に、毎分４００ ｒｐｍでスピンコ
ード後、５００℃で１時間乾燥処理を施すことによ”す
１！７だ。また、前記窒化硅素薄膜６はＣＶＤ法により
作成した。前記マイクロ１１！ビテイー５は、エチレン
ジアミン−ピロカテコール−水の混合液をエツチング液
とし、前記Ｃｒ薄膜２をストッパー材として、１００℃
でＳｉ単結晶基板１を異方性エツチングことにより得た
。
本実施例の薄膜型マイクロガスセンサの温度分布を赤外
線ナーモグラフィーで測定した結果、温度変動は５ ｒ
ｍ Ｘ ５ ｍｒＲの面積内で±１℃以下であり、該薄
膜型マイクロガスセンサの素子の中央から１０ｍ離れた
位置における温度は、素子温度が３００℃の場合、８０
℃以下であった。従来のアルミセラミック基板に５ ｔ
ｒａ Ｘ ５ ｍｍのセンサの素子を形成した場合、温
度変動は：ｊ二１５℃であり、該素子の中央から１０ｍ
［れた位置にＪ３ける温度は、素子温度が３００℃のＪ
５Ａ合、１８０℃であった。本実施例において、前記本
発明の酸化硅素厚膜３が、膜厚２μｍ以下では温度変動
は変わらないが、熱絶縁性が約５０％劣ることになり、
本発明の特徴を発揮させるには、酸化硅素厚膜の膜厚は
２μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは５μ７１１以
上がよい。
線ナーモグラフィーで測定した結果、温度変動は５ ｒ
ｍ Ｘ ５ ｍｒＲの面積内で±１℃以下であり、該薄
膜型マイクロガスセンサの素子の中央から１０ｍ離れた
位置における温度は、素子温度が３００℃の場合、８０
℃以下であった。従来のアルミセラミック基板に５ ｔ
ｒａ Ｘ ５ ｍｍのセンサの素子を形成した場合、温
度変動は：ｊ二１５℃であり、該素子の中央から１０ｍ
［れた位置にＪ３ける温度は、素子温度が３００℃のＪ
５Ａ合、１８０℃であった。本実施例において、前記本
発明の酸化硅素厚膜３が、膜厚２μｍ以下では温度変動
は変わらないが、熱絶縁性が約５０％劣ることになり、
本発明の特徴を発揮させるには、酸化硅素厚膜の膜厚は
２μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは５μ７１１以
上がよい。
なお、前記金ｌ１１１膜はｃｒに限られるものでなく、
ＴＬ、 Ｎｊ、 Ｈａ、 Ｗなどのエツチング液に犯さ
れず、かつｓｉ単単結晶板板の密着性の優れたものであ
れば何でもよい。また、Ｓｉ単結晶基板としては、あら
かじめ、両面に熱酸化硅素膜を形成したものであっても
同様な効果が得られた。
ＴＬ、 Ｎｊ、 Ｈａ、 Ｗなどのエツチング液に犯さ
れず、かつｓｉ単単結晶板板の密着性の優れたものであ
れば何でもよい。また、Ｓｉ単結晶基板としては、あら
かじめ、両面に熱酸化硅素膜を形成したものであっても
同様な効果が得られた。
本発明によれば、ＳＬ単結晶基板上で熱絶縁が必要とさ
れる部分のみが選択的に金Ｉｉ！薄膜で被覆され、かつ
該金属薄膜を含むＳＬ単結晶基板は厚さ２μｍ以上の酸
化硅素厚膜で被覆される構造になっているから、熱絶縁
性に優れ、例えばガスセンサに適用した場合に、ヒータ
で加熱された熱が局所的に閉じ込められ、消費電力の低
減が図れる。また、従来のガスセンサ感応膜は温度によ
りガスの選択感度が５？なっているが、本発明のセンサ
基板を使用すれば温度の均一性に優れているため、ガス
の選択性を向上させることができる。また赤外線センサ
に適用した場合、熱が基板に拡散しにくいため、局所的
な温度変化がし易く、応答性が改善できる。本発明のセ
ンサ基板をモノリシック基板として用いると、熱絶縁性
が良好なため、ざらにｔｔｒ結果を得ることができ、発
熱体の近傍にインターフェイス回路等の集積回路を近接
させて配置することが可能になる。
れる部分のみが選択的に金Ｉｉ！薄膜で被覆され、かつ
該金属薄膜を含むＳＬ単結晶基板は厚さ２μｍ以上の酸
化硅素厚膜で被覆される構造になっているから、熱絶縁
性に優れ、例えばガスセンサに適用した場合に、ヒータ
で加熱された熱が局所的に閉じ込められ、消費電力の低
減が図れる。また、従来のガスセンサ感応膜は温度によ
りガスの選択感度が５？なっているが、本発明のセンサ
基板を使用すれば温度の均一性に優れているため、ガス
の選択性を向上させることができる。また赤外線センサ
に適用した場合、熱が基板に拡散しにくいため、局所的
な温度変化がし易く、応答性が改善できる。本発明のセ
ンサ基板をモノリシック基板として用いると、熱絶縁性
が良好なため、ざらにｔｔｒ結果を得ることができ、発
熱体の近傍にインターフェイス回路等の集積回路を近接
させて配置することが可能になる。
第１図は本発明の一実施例を示ず図であって、本発明に
よるけンサ基板を用いて作製したガスセンサの断面図、
第２図は従来のセンサ基板を用いて作製した赤外線セン
サの断面図である。 １・・・Ｓｌ結晶基板、２・・・金属ＭＩＦＪ、３・・
・窒化硅素厚膜。
よるけンサ基板を用いて作製したガスセンサの断面図、
第２図は従来のセンサ基板を用いて作製した赤外線セン
サの断面図である。 １・・・Ｓｌ結晶基板、２・・・金属ＭＩＦＪ、３・・
・窒化硅素厚膜。
Claims (3)
- （１）Ｓｉ単結晶基板を用いたセンサ基板において、Ｓ
ｉ単結晶基板上で熱絶縁が必要とされる部分のみが選択
的に金属薄膜で被覆され、かつ該金属薄膜を含む前記Ｓ
ｉ単結晶基板は厚さ２μｍ以上の酸化硅素厚膜で被覆さ
れていることを特徴とするセンサ基板。 - （２）Ｓｉ単結晶基板上で熱絶縁が必要とされる部分の
Ｓｉ単結晶基板が選択的に除去され、前記金属薄膜が表
面に露出していることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のセンサ基板。 - （３）前記酸化硅素厚膜は液相法で形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセンサ基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25446086A JPH0658334B2 (ja) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | センサ基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25446086A JPH0658334B2 (ja) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | センサ基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63108256A true JPS63108256A (ja) | 1988-05-13 |
| JPH0658334B2 JPH0658334B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=17265330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25446086A Expired - Lifetime JPH0658334B2 (ja) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | センサ基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658334B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07198646A (ja) * | 1993-12-04 | 1995-08-01 | Lg Electron Inc | 低消費電力型薄膜ガスセンサ及びその製造方法 |
| JP2001281192A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
-
1986
- 1986-10-25 JP JP25446086A patent/JPH0658334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07198646A (ja) * | 1993-12-04 | 1995-08-01 | Lg Electron Inc | 低消費電力型薄膜ガスセンサ及びその製造方法 |
| JP2001281192A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0658334B2 (ja) | 1994-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |