JP4906032B2 - Semiconductor gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、小型で低消費電力な半導体式ガスセンサに関する。 The present invention relates to a semiconductor gas sensor that is small and has low power consumption.
従来、SiCを基材としたショットキーダイオード型ガスセンサ素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a Schottky diode type gas sensor element based on SiC has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
一般に、半導体式ガスセンサは、検出ガスの脱離吸着反応を活性化すべく、高温動作させられる。 In general, a semiconductor gas sensor is operated at a high temperature in order to activate a desorption / adsorption reaction of a detection gas.
特許文献1のガスセンサ素子も実稼動時には高温動作させなければならないが、特許文献1のガスセンサ素子にはヒータ機能は付与されていないので、特許文献1のガスセンサ素子を利用したガス検出システムにおいては該ガスセンサ素子の近傍に別体のヒータを配置しなければならず、システム全体としては大型にならざるを得ない。
The gas sensor element of
加えて、従来のガス検出システムにおいては、ガスセンサ素子とヒータとの位置的関係に起因した熱伝達上の損失が大きく、ヒータを加熱するための電力に対して昇温効率が良好であるとはいい難い。 In addition, in the conventional gas detection system, the loss in heat transfer due to the positional relationship between the gas sensor element and the heater is large, and the temperature rise efficiency is good for the electric power for heating the heater. It ’s not good.
そこで、本発明は、低消費電力化が可能な半導体式ガスセンサを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor gas sensor capable of reducing power consumption.
本発明によれば:第1の半導体単結晶からなるヒータと;前記ヒータに接続された第1及び第2の電極と;第2の半導体単結晶からなり、前記ヒータの表面の少なくとも一部に積層形成された半導体薄膜部と;該半導体薄膜部に接続された触媒金属からなる第3の電極と;前記半導体薄膜部に接続された第4の電極と;を備えたことを特徴とする半導体式ガスセンサが得られる。 According to the present invention: a heater made of a first semiconductor single crystal; first and second electrodes connected to the heater; made of a second semiconductor single crystal and formed on at least a part of the surface of the heater A semiconductor comprising: a stacked semiconductor thin film portion; a third electrode made of a catalytic metal connected to the semiconductor thin film portion; and a fourth electrode connected to the semiconductor thin film portion. A gas sensor is obtained.
ヒータの材料(第1の半導体単結晶)としては、例えば、Si、GaAs、SiGe、GaN、ZnO又はAl 2 O 3 を用いることができる。このうち、加工のし易さや熱伝導性を考慮すると、ヒータの材料としては、Siが好ましい。 As a material of the heater (first semiconductor single crystal), for example, Si, GaAs, SiGe, GaN, ZnO, or Al 2 O 3 can be used. Among these, considering the ease of processing and thermal conductivity, Si is preferable as the heater material.
また、半導体薄膜部(第2の半導体単結晶)としては、例えば、SiC、GaAs、SiGe、GaN又はZnOを用いることができる。第2の半導体単結晶に求められる条件は、バンドギャップが大きく高温動作が可能で、且つ、化学的に安定していることである。より具体的には、2.0eV以上のバンドギャップを有し、300℃以上で使用可能で、NOXやSOXなどの検出ガスと母材自体が反応し組成変化を生じる金属酸化物と比べ、気体−固体間の反応が極表層に限定された単結晶であることが好ましい。また、加工性に優れたシリコン上に良質な反応膜となる単結晶膜が形成できるが望ましい。かかる条件を考慮すると、半導体薄膜部の材料としてはSiCが適切である。 As the semiconductor thin film portion (second semiconductor single crystal), for example, SiC, GaAs, SiGe, GaN, or ZnO can be used. The condition required for the second semiconductor single crystal is that it has a large band gap, can be operated at a high temperature, and is chemically stable. More specifically, it has a band gap of 2.0 eV or more, can be used at 300 ° C. or more, and is compared with a metal oxide that causes a composition change by reacting a detection gas such as NO X or SO X with the base material itself. The reaction between the gas and the solid is preferably a single crystal limited to the extreme surface layer. In addition, it is desirable that a single crystal film serving as a high-quality reaction film can be formed on silicon having excellent workability. Considering such conditions, SiC is appropriate as a material for the semiconductor thin film portion.
すなわち、第1及び第2の半導体単結晶は互いに同じ材料であっても良いが、本発明の用途においては、第1及び第2の半導体単結晶の組み合わせをSi及びSiCとするのが好ましい。 That is, the first and second semiconductor single crystals may be made of the same material, but in the application of the present invention, the combination of the first and second semiconductor single crystals is preferably Si and SiC.
本発明によれば、ヒータ上に半導体薄膜部を積層形成し、該半導体薄膜部と第3の電極及び第4の電極とでガスセンサ素子部を構成することとしているので、ヒータにより直接的に又はほぼ直接的にガスセンサ素子部を加熱することができ、高い昇温効率を得ることが出来る。 According to the present invention, the semiconductor thin film portion is laminated on the heater, and the gas sensor element portion is configured by the semiconductor thin film portion, the third electrode, and the fourth electrode. The gas sensor element portion can be heated almost directly, and high temperature rise efficiency can be obtained.
特に、ヒータを支持する支持部材を用いてヒータを梁状構造とした場合には、支持部材によるヒータの支持点を除き、ヒータは支持部材その他と熱的に分離された状態となるので、ヒータの熱を更に効率よくガスセンサ素子部に伝達することができる。 In particular, when the heater is made into a beam-like structure using a support member that supports the heater, the heater is in a state of being thermally separated from the support member and others except for the support point of the heater by the support member. This heat can be transferred to the gas sensor element portion more efficiently.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1乃至図3に示されるように、本発明の実施の形態によるガスセンサは、シリコン基板1、絶縁層2及びシリコン単結晶層3からなるSOI(Silicon−on−Insulator)基板を基材として加工して得られるものである。このうち、シリコン単結晶層3はSOI層とも呼ばれる。なお、本実施の形態におけるSOI基板は、絶縁層2として埋め込み酸化膜(BOX層)を有してなるものであり、シリコン基板1及びシリコン単結晶層3の導電型はp型である。また、シリコン単結晶層3の厚みは約1μmであり、抵抗率は10Ωcm程度である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the gas sensor according to the embodiment of the present invention is processed using an SOI (Silicon-on-Insulator) substrate composed of a
本実施の形態におけるSOI基板の中央部には、シリコン基板1の裏面からシリコン単結晶層3まで通ずる穴が形成されている。より具体的には、シリコン基板1の裏面から絶縁層2に至るまで比較的大きな穴30が形成されており、その穴30と通ずるようにして2つの穴31,32が絶縁層2及びシリコン単結晶層3に形成されている。2つの穴31,32はSOI基板の中心を通る線(図1におけるII−II線)を挟んで略対称的に配置されており、穴31及び32間には前述の“中心を通る線(II−II線)”に沿うようにして穴30上に延びるヒータ4が設けられている。すなわち、本実施の形態によるガスセンサにおいて、ヒータ4は梁状構造を備えている。それゆえ、ヒータ4は、事実上、SOI基板から熱的に分離された状態にある。
In the central portion of the SOI substrate in the present embodiment, a hole is formed that passes from the back surface of the
ヒータ4は、p型のシリコン単結晶層3内に形成されたn型領域を加工して得られるものであり、抵抗率は6Ωcm程度である。ヒータ4がn型であり、シリコン単結晶層3がp型であることから、ヒータ4に通電した状態においてはヒータ4とシリコン単結晶層3とはpn接合により空乏層分離される。
The
ヒータ4内部には低抵抗領域5,6,7が形成されている。このうち、低抵抗領域5及び6はヒータ4の領域の端部近傍に位置しており、低抵抗領域7は中央に位置している。
低抵抗領域5及び6上にはヒータ4に電流を流すための第1及び第2の電極9及び10が形成されている。換言すると、低抵抗領域5及び6は、第1及び第2の電極9及び10をヒータ4にオーミック接続するための領域である。
First and
低抵抗領域7上には、ガスセンサ素子部として機能するショットキーダイオードが形成される。本実施の形態においては、ショットキーダイオードの半導体側とヒータ4とは第2の電極10を共通に使用する。この際、低抵抗領域7は、ショットキーダイオードの半導体側と第2の電極10をオーミック接合する。なお、ショットキーダイオードの半導体側用の電極をヒータ4の第2の電極10とは別に形成することとしてもよい。
On the
詳しくは、低抵抗領域7上には、半導体薄膜部11が形成され、半導体薄膜部11上には半導体薄膜部11とショットキー接合を構成する第3の電極12が形成されている。本実施の形態における半導体薄膜部11は非金属酸化物系の単結晶、具体的にはSiC単結晶からなる。半導体薄膜部11全体の膜厚は、約0.5μmであり、導電型はn型である。本実施の形態における半導体薄膜部11は下層部及び上層部の2層構造となっている。下層部は約0.1μm厚の低抵抗率層(約0.02Ω)であり、上層部は高抵抗率層(約10Ωcm)である。下層部の抵抗率は第2の電極10とオーミック接合を形成するため0.1Ωcm以上0.01Ωcm以下であることが好ましく、上層部の抵抗率は、第3の電極12とショットキー接合を構成するため1Ωcm以上100Ωcm以下であることが好ましい。
Specifically, a semiconductor
ここで、半導体薄膜部11の膜厚は、10nm以上500μm以下の範囲にあることが望ましい。半導体薄膜部11の膜厚が薄ければ薄いほど、ガスセンサ素子部を昇温させやすくなることから、消費電力を下げることができる。特に、電池駆動により長時間使用可能なガスセンサを構築しようとする場合、電力対昇温効率を鑑みて、半導体薄膜部11の膜厚は500μm以下であることが望ましい。一方、半導体薄膜部11の膜厚が10nmより小さいとトンネル効果によりセンサとして動作させることが不可能となってしまうので、半導体薄膜部11の膜厚は10nm以上でなければならない。
Here, the film thickness of the semiconductor
半導体薄膜部11上に形成される第3の電極12は、被検知ガスの解離、酸化還元反応を促進する触媒金属からなる。本実施の形態における触媒金属、即ち、第3の電極12の材料はPtであり、第3の電極12の厚みは約30nmである。第3の電極12の材料(触媒金属)としては、Ptの他に、遷移金属であるPd、Ni又はそれらの混合物などを用いることができる。第3の電極12の厚みは、ガス検出感度を良好なものとするため、10nm以上100nm以下であることが好ましい。
The
本実施の形態においては、半導体薄膜部11と第3の電極12との間に、両者の密着性を高めるための下地膜が形成されている。本実施の形態における下地膜の材料は、Tiである。このTiは触媒金属としてNiを用いた場合にも下地膜材料として用いることができる。Tiに代えて、TiWを下地膜として用いることもできる。
In the present embodiment, a base film is formed between the semiconductor
上述したガスセンサは、第1、第2及び第3の電極9,10,12並びに穴30,31,32を除き、上面、側面、底面のすべてを熱酸化膜(具体的にはSiO2膜)8で覆われている。図1においては、この熱酸化膜8が省略されているが、第3の電極12に接続された引き出し線13及び電極パッド14は、この熱酸化膜8上に形成されている。なお、図を分かりやすくするため、図2及び図3では、引き出し線13及び電極パッド14は省略されている。
In the gas sensor described above, all of the top surface, side surface, and bottom surface are thermally oxidized films (specifically, SiO 2 films) except for the first, second, and
上述したガスセンサにおいては、ガスセンサ素子部を構成する半導体薄膜部11がヒータ4上に直接的に形成されていることから、ヒータ4により効率よくガスセンサ素子部を加熱することができる。よって、ヒータ4を加熱するための電力によりガスセンサ素子部を昇温させる効率(電力対昇温効率)が優れている。
In the gas sensor described above, since the semiconductor
加えて、半導体薄膜部11の膜厚は約0.5μmであり極めて薄いことから、ガスセンサ素子部の昇温に要する熱量を抑えることができ、その結果、更に優れた電力対昇温効率を達成することができる。
In addition, since the film thickness of the semiconductor
その上、ガスセンサ素子部の半導体薄膜部11としてはバンドギャップも大きく高温動作が可能で強い酸化還元雰囲気中でも極めて安定した材料であるSiCを用いる一方、ヒータ4としては加工しやすく熱伝導率もSiCと比較して高い材料であるSiを用いたことから、比較的安価で高性能なガスセンサを得ることができる。
In addition, as the semiconductor
なお、ガスセンサ素子とヒータとを備えるガスセンサにおいては、ガスセンサ動作時におけるヒータ4の温度の測定を行わなければならない。本実施の形態においては、ヒータ4の温度測定のための温度センサをヒータ4の抵抗体の温度依存性を利用して構成している。すなわち、物としてはヒータ4と温度センサとは同一であり、ヒータ4に通電して発熱させる一方、熱変化に応じて変化するヒータ4の抵抗値をチェックすることにより、ヒータ4の温度を特定することとしている。このように、本実施の形態においては、ガスセンサシステムの主要構成要素のうち、ガスセンサ素子、ヒータ、及び温度センサが一体に構成されており、100μm□以下という非常に小型な素子を形成することができる。
Note that in a gas sensor including a gas sensor element and a heater, the temperature of the
なお、温度センサを上述したものに代えて、Pt薄膜からなる抵抗測温体とすることもできる。その場合であっても、温度センサは少なくとも半導体薄膜部11近傍に設けられていることが好ましい。温度センサの他の例としては、例えば、ヒータ4内部であって半導体薄膜部11に近い領域にpn接合を形成し、そのpn接合部の電圧電流特性の温度依存性を利用する方法等がある。なお、温度センサの更なる応用としては、複数個の温度センサを配置してヒータ4の詳細な温度分布を測定し、昇温パターンの変化よりガス検出を行うことも可能である。
In addition, it can replace with what was mentioned above and can also be set as the resistance temperature measuring body which consists of Pt thin films. Even in that case, the temperature sensor is preferably provided at least in the vicinity of the semiconductor
上述した本実施の形態による半導体式ガスセンサにおいては、ガスセンサ素子部であるショットキーダイオードが電気的には抵抗体であるヒータ4の略中央部に接続されている。従って、ショットキーダイオード及びヒータ4の共通電極である第2の電極10とショットキーダイオードの間にはヒータ4が部分的に介在していることとなっている。しかし、ガス検知感度を更に良好なものとするためには、理論上は、第2の電極10とショットキーダイオードの間に電気的にヒータ4(抵抗体)を介在させないほうが良い。そこで、製造コスト等の条件に余裕がある場合には、ショットキーダイオードの半導体薄膜部11と第2の電極10を結ぶ経路からヒータ4を電気的に分離することとしても良い。分離の方法としては、例えば、pn分離や、半導体薄膜部11から熱酸化膜8上に線を引き出して、その引き出した線を熱酸化膜8上で第2の電極10に接続する方法などがある。
In the semiconductor gas sensor according to the present embodiment described above, the Schottky diode that is the gas sensor element portion is electrically connected to the substantially central portion of the
以下、上述した実施の形態による半導体式ガスセンサの製造方法について図4乃至図13を更に用いて具体的に説明する。ここで、図4乃至図11は、図2と同様に図1におけるII−II線に沿った断面図であり、図12及び図13は、図3と同様に図1におけるIII−III線に沿った断面図である。 Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor gas sensor according to the above-described embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 4 to 11 are sectional views taken along the line II-II in FIG. 1 as in FIG. 2, and FIGS. 12 and 13 are taken along the line III-III in FIG. 1 as in FIG. FIG.
まず、図1に示されるような面方位(100)のp型SOI基板(シリコン基板1、絶縁層2及びシリコン単結晶層3)に対して、図5に示されるように熱拡散法やイオン注入法によりn型のヒータ4領域を形成する。
First, with respect to a p-type SOI substrate (
次いで、図6に示されるように、ヒータ4内にn型の高濃度領域を低抵抗領域7として形成する。この低抵抗領域7は、半導体薄膜部11としてのSiC単結晶薄膜のパターン化される領域より僅かに広い領域である。
Next, as shown in FIG. 6, an n-type high concentration region is formed as a
その後、図7に示されるように、ヒータ4上に、分子線エピタキシャル(MBE)法によりSiC単結晶薄膜11aを形成する。シリコン単結晶上にSiC単結晶薄膜を形成する技術としては、本発明の発明者の一人が開発した「シリコンカーバイト単結晶薄膜の形成方法(特開2000−264792)」に開示された技術がある。当該技術を研究した結果、他の方法では実現できなかったSiC単結晶の良質な極薄膜をシリコン単結晶上に直接形成することができることが分かったため、これを更に本発明用途に適するように変形した。
Thereafter, as shown in FIG. 7, a SiC single crystal
具体的には、図6に示される基板を真空容器(反応槽)内に配置し、反応ガスとしてモノメチルシラン(MMS)を用いてSiC単結晶薄膜11aを成長させた。その際、SiC単結晶薄膜11aの主な成長条件として、モノメチルシランの分圧を約5×10−5Torrとし、基板温度を約950℃とした。また、成長時にn型の不純物ドーパントとして所定のタイミングで所定量の窒素ガスを真空容器内に導入し、SiC単結晶薄膜11aの下層部及び上層部の抵抗率を制御した。ここで、Si基板上に生成されたSiC単結晶薄膜11aは、立方晶系の3C−SiCであり、表面欠陥密度は約105/cm2以下、表面荒さはRa:約100nm以下の単結晶薄膜であった。尚、SiC単結晶薄膜11aは、結晶構造が六方晶系の4H−SiCあるいは6H−SiCでも構わないが、リーク電流の要因となるマイクロパイプがない立方晶系の3C−SiCが好適である。
Specifically, the substrate shown in FIG. 6 was placed in a vacuum vessel (reaction vessel), and SiC single crystal
成長条件に関し、例えば、基板温度は約600〜1100℃の範囲にあることが好ましい。また、モノメチルシランに代えて、例えば、テトラメチルシランやジメチルシランなどのような少なくとも炭素原子及び珪素原子を含有する化合物を用いることができる。更に、当該化合物の分圧としてはN×10−XTorr(1≦N<10、4≦X≦6(Xは自然数))を選択することができる。なお、不純物ドーパントの導入によるSiC単結晶薄膜11aの抵抗率制御の目的は、半導体薄膜部11の上層部及び下層部の抵抗率を前述した適性値にするためのものである。従って、SiC単結晶薄膜11aは、ヒータ4に近い位置においては低い抵抗率を有し且つ第3の電極12に近い位置においては高い抵抗率を有するように制御される。なお、本実施の形態におけるSiC単結晶薄膜11aは上層部及び下層部の2層構造であったが、ヒータ4との間でオーミック接合を構成し、第3の電極との間でショットキー接合を構成しうる限り、SiC単結晶薄膜11aは例えば抵抗率が徐々に変化するような構造を有していても良い。
Regarding the growth conditions, for example, the substrate temperature is preferably in the range of about 600 to 1100 ° C. Further, instead of monomethylsilane, for example, a compound containing at least carbon atoms and silicon atoms such as tetramethylsilane and dimethylsilane can be used. Further, N × 10 −X Torr (1 ≦ N <10, 4 ≦ X ≦ 6 (X is a natural number)) can be selected as the partial pressure of the compound. The purpose of controlling the resistivity of the SiC single crystal
次いで、図8に示されるように、SiC単結晶薄膜11aから所望形状の半導体薄膜部11を得るために、フォトレジストで選択的にマスクを形成し、RIE(Reactive−Ion−Etching)により不要部分を除去する。エッチングガスとしてはSF6とO2の混合ガスを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 8, in order to obtain a semiconductor
その後、図9に示されるように、WETやDRY酸素雰囲気中で熱処理を施し、0.1μm程度の熱酸化膜8を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 9, heat treatment is performed in a WET or DRY oxygen atmosphere to form a
更に、図10に示されるように、第1及び第2の電極9,10を形成する。具体的には、まず、低抵抗領域5及び6上の熱酸化膜8をフォトレジストをマスクとしてHF等により除去する。次いで、熱酸化膜8に形成された穴を利用して、熱拡散法やイオン注入法により低抵抗領域5及び6を形成する。更に、真空蒸着法やマグネトロンスパッタリング法等により約0.5μm厚のアルミニウムあるいはニッケル薄膜等の電極材を堆積する。ここで、低抵抗領域5及び6を安定化するために450℃程度の熱処理を施すことが望ましい。その後、フォトレジストをマスクとして適切なエッチャントを用いて電極材のパターニングを行って、図10に示されるように第1及び第2の電極9及び10を得る。
Further, as shown in FIG. 10, first and
続いて、熱酸化膜8のうち、半導体薄膜部11上部をエッチングにより除去し、露出した半導体薄膜部11上に第3の電極12を形成する。詳しくは、まず半導体薄膜部11上に下地膜としてTiをマグネトロンスパッタリング法等により堆積し、次いで、触媒金属であるPt又はNiをマグネトロンスパッタリング法等により堆積する。その後、エッチングを行ってパターニングを行い、第3の電極12を形成する。
Subsequently, the upper portion of the semiconductor
ここで、第3の電極12のパターニング・形成に関してはいわゆるリフトオフ法を適用することもできる。すなわち、フォトレジストを予め所望のパターン化し、その上にPt薄膜を堆積し、その後、余分なPt薄膜をフォトレジストごと剥離する方法、つまりリフトオフ法を適用することも可能である。
Here, a so-called lift-off method can be applied to the patterning and formation of the
次に、ヒータ4とヒータ4の支持部材であるSOI基板とを熱的に分離するために、フォトレジストマスクを用いてHFにより熱酸化膜8の所望の領域を除去し、その熱酸化膜8をマスクとしてKOH等の湿式エッチング法やRIE等のドライエッチング法によりシリコン単結晶層3を除去する(図12参照)。
Next, in order to thermally separate the
続いて、図13に示されるように、HFにて絶縁層2を除去する。その後、シリコン基板1の裏面から絶縁層(SiO2)2をエッチングストッパとしたSiの異方性エッチングを行い、図2及び図3に示されるような梁状構造のヒータ4を得る。
Subsequently, as shown in FIG. 13, the insulating
上述した本実施の形態による半導体式ガスセンサにおいては、センサ基板内にPt/SiCからなるショットキーダイオード(ガス検知部:ガスセンサ素子)と、ヒータ4と、温度センサが作りこまれている。そのため、被検出ガスの脱離吸着反応が活性化する450℃以上の動作温度まで半導体式ガスセンサを昇温させるのに要する電力は数ミリワット程度であり、電池駆動で長期間使用可能な低消費電力の半導体式ガスセンサを実現することができる。
In the semiconductor gas sensor according to the present embodiment described above, a Schottky diode (gas detector: gas sensor element) made of Pt / SiC, a
1 シリコン基板
2 絶縁層
3 シリコン単結晶層
4 ヒータ
5 低抵抗領域
6 低抵抗領域
7 低抵抗領域
8 熱酸化膜
9 第1の電極
10 第2の電極
11 半導体薄膜部
12 第3の電極
13 引き出し線
14 電極パッド
30 穴
31 穴
32 穴
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ヒータに接続された第1及び第2の電極と、
第2の半導体単結晶からなり、前記ヒータの表面の少なくとも一部に積層形成された半導体薄膜部と、
該半導体薄膜部に接続された触媒金属からなる第3の電極と、
前記半導体薄膜部に接続された第4の電極と
を備えたことを特徴とする半導体式ガスセンサであって、
前記ヒータと一体に形成され、前記ヒータの温度を計測するための温度センサを更に備えており、
前記温度センサが前記ヒータの電気抵抗値の温度依存性を利用して構成されていることを特徴とする半導体式ガスセンサ。 A heater composed of a first semiconductor single crystal;
First and second electrodes connected to the heater;
A semiconductor thin film portion made of a second semiconductor single crystal and laminated on at least a part of the surface of the heater;
A third electrode made of a catalytic metal connected to the semiconductor thin film portion;
A semiconductor gas sensor comprising a fourth electrode connected to the semiconductor thin film portion ,
A temperature sensor for measuring the temperature of the heater, which is integrally formed with the heater;
The semiconductor type gas sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor is configured using temperature dependency of an electric resistance value of the heater.
前記ヒータと一体形成されて該ヒータを支持する支持部材を更に備えており、
前記ヒータは、梁状構造を備えている
ことを特徴とする半導体式ガスセンサ。 The semiconductor type gas sensor according to any one of claims 1 to 4 ,
A support member that is integrally formed with the heater and supports the heater;
The semiconductor gas sensor, wherein the heater has a beam-like structure.
前記支持部材は、少なくとも絶縁層を有する基板、及び前記絶縁層上に形成されたシリコン単結晶層からなるSOI(Silicon−on−Insulator)基板であり、
前記ヒータは、前記基板の裏面から前記シリコン単結晶層まで貫通する穴を有する前記SOI基板に対して前記梁状構造を有するように前記SOI基板の前記シリコン単結晶層を加工して得られ得るものである
ことを特徴とする半導体式ガスセンサ。 The semiconductor gas sensor according to claim 5 , wherein
The support member is an SOI (Silicon-on-Insulator) substrate composed of a substrate having at least an insulating layer and a silicon single crystal layer formed on the insulating layer,
The heater may be obtained by processing the silicon single crystal layer of the SOI substrate so as to have the beam-like structure with respect to the SOI substrate having a hole penetrating from the back surface of the substrate to the silicon single crystal layer. A semiconductor type gas sensor characterized by being a thing.
前記ヒータに接続された第1及び第2の電極と、First and second electrodes connected to the heater;
第2の半導体単結晶からなり、前記ヒータの表面の少なくとも一部に積層形成された半導体薄膜部と、A semiconductor thin film portion made of a second semiconductor single crystal and laminated on at least a part of the surface of the heater;
該半導体薄膜部に接続された触媒金属からなる第3の電極と、A third electrode made of a catalytic metal connected to the semiconductor thin film portion;
前記半導体薄膜部に接続された第4の電極とA fourth electrode connected to the semiconductor thin film portion;
を備えたことを特徴とする半導体式ガスセンサにおいて、In a semiconductor gas sensor characterized by comprising:
前記ヒータと一体形成されて該ヒータを支持する支持部材を更に備えており、A support member that is integrally formed with the heater and supports the heater;
前記ヒータは、梁状構造を備えており、The heater has a beam-like structure,
前記支持部材は、少なくとも絶縁層を有する基板、及び前記絶縁層上に形成されたシリコン単結晶層からなるSOI(Silicon−on−Insulator)基板であり、The support member is an SOI (Silicon-on-Insulator) substrate composed of a substrate having at least an insulating layer and a silicon single crystal layer formed on the insulating layer,
前記ヒータは、前記基板の裏面から前記シリコン単結晶層まで貫通する穴を有する前記SOI基板に対して前記梁状構造を有するように前記SOI基板の前記シリコン単結晶層を加工して得られ得るものであるThe heater may be obtained by processing the silicon single crystal layer of the SOI substrate so as to have the beam-like structure with respect to the SOI substrate having a hole penetrating from the back surface of the substrate to the silicon single crystal layer. Is a thing
ことを特徴とする半導体式ガスセンサ。A semiconductor type gas sensor.
前記ヒータに接続された第1及び第2の電極と、First and second electrodes connected to the heater;
第2の半導体単結晶からなり、前記ヒータの表面の少なくとも一部に積層形成された半導体薄膜部と、A semiconductor thin film portion made of a second semiconductor single crystal and laminated on at least a part of the surface of the heater;
該半導体薄膜部に接続された触媒金属からなる第3の電極と、A third electrode made of a catalytic metal connected to the semiconductor thin film portion;
前記半導体薄膜部に接続された第4の電極とA fourth electrode connected to the semiconductor thin film portion;
を備えたことを特徴とする半導体式ガスセンサにおいて、In a semiconductor gas sensor characterized by comprising:
前記第1又は第2の電極が前記第4の電極を兼ねることを特徴とする半導体式ガスセンサ。The semiconductor gas sensor, wherein the first or second electrode also serves as the fourth electrode.
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