Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0641930B2 - Method for manufacturing oxygen concentration detecting element - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0641930B2 - Method for manufacturing oxygen concentration detecting element - Google Patents

Method for manufacturing oxygen concentration detecting element

Info

Publication number
JPH0641930B2
JPH0641930B2 JP60257064A JP25706485A JPH0641930B2 JP H0641930 B2 JPH0641930 B2 JP H0641930B2 JP 60257064 A JP60257064 A JP 60257064A JP 25706485 A JP25706485 A JP 25706485A JP H0641930 B2 JPH0641930 B2 JP H0641930B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
stabilized zirconia
oxygen concentration
detecting element
oxygen
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60257064A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62116250A (en
Inventor
良亘 柿原
文弘 厚主
敏幸 篠崎
司 土居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP60257064A priority Critical patent/JPH0641930B2/en
Publication of JPS62116250A publication Critical patent/JPS62116250A/en
Publication of JPH0641930B2 publication Critical patent/JPH0641930B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、薄膜の積層構造を有し、いわゆる固体電解質
薄膜を備える酸素濃度検出素子を製造する方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an oxygen concentration detection element having a laminated structure of thin films and including a so-called solid electrolyte thin film.

背景技術 酸素検出素子は、たとえば流体中の酸素濃度を検出する
目的に用いられ、たとえば自動車の排ガス中の酸素濃度
を検出することによって、いわゆる空燃比(燃焼用空気
/燃料比)制御を行なったり、また各種工業炉などにお
いても用いられている。このような目的に用いられる従
来技術の酸素濃度検出素子としては、下記の種類が用い
られていた。酸素が常磁性気体であることを用いて、
磁界中の酸素の磁化の程度を検出する種類。この場合
は、常温で使用できるけれども、装置が大型であり、複
雑かつ高価であるという問題点があった。
BACKGROUND ART An oxygen detection element is used, for example, for the purpose of detecting the oxygen concentration in a fluid. For example, by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of an automobile, so-called air-fuel ratio (combustion air / fuel ratio) control is performed. It is also used in various industrial furnaces. The following types have been used as conventional oxygen concentration detecting elements used for such purposes. With the fact that oxygen is a paramagnetic gas,
A type that detects the degree of magnetization of oxygen in a magnetic field. In this case, although the device can be used at room temperature, there is a problem that the device is large, complicated and expensive.

また金属酸化物半導体を用いた種類では、酸化チタン
TiO2、酸化スズSnO2および酸化ネオジウムNb2
5などの金属酸化物が、たとえば700℃以上の高温
下では、雰囲気中の酸素濃度に依存した程度に酸化還元
され、これに対応して当該金属酸化物の電気抵抗値が変
化することを利用している。この種類では、構成が簡単
で小型である利点はあるけれども、使用時には酸素ガス
を含む雰囲気ガスを高温にしなければならず、またこの
ような高温下では前記酸化還元反応において、一酸化炭
素CO、メタンCH4、窒素酸化物NOx、硫化物SO
xなどの影響を受けやすいという問題点があった。
In addition, in the type using a metal oxide semiconductor, titanium oxide TiO 2 , tin oxide SnO 2 and neodymium oxide Nb 2 are used.
For example, at a high temperature of 700 ° C. or higher, a metal oxide such as O 5 is redox-reduced to an extent depending on the oxygen concentration in the atmosphere, and the electric resistance value of the metal oxide changes correspondingly. We are using. This type has the advantage of being simple and compact in structure, but at the time of use, the atmospheric gas containing oxygen gas must be at a high temperature, and at such a high temperature, carbon monoxide CO, CO Methane CH 4 , nitrogen oxide NOx, sulfide SO
There is a problem that it is easily affected by x and the like.

流体中の酸素濃度に従って電気抵抗が変化するいわゆ
る固体電解質を用いた種類では、たとえば比較的大型の
セラミクス材料が用いられていた。このような比較的大
型のセラミクス材料を用いた場合、被測定流体中の酸素
濃度を高精度に検出するためには、固体電解質セラミク
スの酸素イオン導電率を高める必要がある。このため固
体電界質セラミクスをたとえば800℃の高温にまで昇
温する必要があった。
In the type using a so-called solid electrolyte whose electric resistance changes according to the oxygen concentration in the fluid, for example, a relatively large ceramics material has been used. When such a relatively large ceramics material is used, it is necessary to increase the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte ceramics in order to detect the oxygen concentration in the fluid to be measured with high accuracy. Therefore, it is necessary to raise the temperature of the solid electrolyte ceramics to a high temperature of 800 ° C., for example.

発明が解決しようとする問題点 このような従来技術の酸素濃度検出素子とその製造方法
では、固体電解質内に含まれる安定化剤が飛散するなど
のため、固体電解質の厚み方向における安定化剤の成分
比にばらつきが生じ、固体電解質の酸素イオン導電率が
低下して、酸素濃度検出における特性が低下していた。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In such an oxygen concentration detecting element of the related art and the manufacturing method thereof, the stabilizer contained in the solid electrolyte scatters. The component ratios varied, the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte was lowered, and the characteristics in oxygen concentration detection were lowered.

本発明の目的は上述の各問題点を解決し、固体電解質薄
膜において、安定化剤が所望の態様に固体電解質薄膜層
の厚み方向に均一に分布し、したがって酸素濃度検出素
子の特性を向上することができるとともに、製造工程を
格段に簡略化することができる酸素濃度検出素子の製造
方法を提供することである。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in the solid electrolyte thin film, the stabilizer is uniformly distributed in the thickness direction of the solid electrolyte thin film layer in a desired manner, thus improving the characteristics of the oxygen concentration detection element. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an oxygen concentration detecting element, which is capable of significantly simplifying the manufacturing process.

問題点を解決するための手段 本発明は、基板上に、酸化ジルコニウムと金属酸化物の
安定化剤とから成る安定化ジルコニウムの分子を堆積さ
せて安定化ジルコニア薄膜を形成した後に、電極を形成
する酸素濃度検出素子の製造方法において、 前記基板にシリコン基板を用い、該シリコン基板上に窒
化アルミニウム膜を形成する工程と、前記安定化ジルコ
ニア薄膜を前記窒化アルミニウム膜上に形成する工程
と、前記安定化ジルコニア薄膜上に多孔質の上部電極を
形成する工程と、前記シリコン基板の下面から前記安定
化ジルコニア薄膜に達する透孔を形成する工程と、該透
孔を覆うように多孔質の下部電極を形成する工程とから
成ることを特徴とする酸素濃度検出素子の製造方法であ
る。
Means for Solving the Problems According to the present invention, a stabilized zirconia thin film is formed by depositing a molecule of stabilized zirconium, which is composed of zirconium oxide and a metal oxide stabilizer, on a substrate, and then an electrode is formed. In the method for manufacturing an oxygen concentration detecting element, a silicon substrate is used as the substrate, a step of forming an aluminum nitride film on the silicon substrate, a step of forming the stabilized zirconia thin film on the aluminum nitride film, and Forming a porous upper electrode on the stabilized zirconia thin film; forming a through hole from the lower surface of the silicon substrate to the stabilized zirconia thin film; and a porous lower electrode so as to cover the through hole. And a step of forming the oxygen concentration detecting element.

作用 本発明に従えば、酸化ジルコニウムと金属酸化物の安定
化剤とから成る安定化ジルコニア薄膜を有する酸素濃度
検出素子の製造にあたって、窒化アルミニウム薄膜をシ
リコン基板上に形成するに、スパッタリング法、化学的
気相成長法(CVD法)、原子層成長法(ALE法)お
よびイオンプレーティング法などの方法を用いて形成
し、その上に固体電解質の一種である安定ジルコニアの
薄膜を、上述の薄膜形成方法と同様の方法を用いて形成
し、安定化ジルコニア薄膜上に上部電極を形成し、シリ
コン基板の下面から安定ジルコニア薄膜に達する透孔を
形成し、その透孔を覆うように下部電極を形成するよう
にした。したがって安定化ジルコニアの分子を基板上に
堆積させて薄膜が形成するので、安定化ジルコニア薄膜
を所望の膜厚まで単一製造工程でシリコン基板上の窒化
アルミニウム薄膜上に製造することができる。また安定
化剤の成分比もその厚み方向に均一に形成することがで
き、酸素濃度を検出する安定化ジルコニア薄膜は、比較
的薄く形成されているため、比較的低温で測定すること
ができる。さらにシリコン基板と安定化ジルコニア薄膜
との間に絶縁性の高い窒化アルミニウム膜を設けている
ので、半導体であるシリコン基板に流れる電流を遮断
し、透孔部に電流を集中させることができ、これによっ
て高感度に酸素濃度を検出できる。
Action According to the present invention, in the production of an oxygen concentration detection element having a stabilized zirconia thin film consisting of zirconium oxide and a metal oxide stabilizer, in forming an aluminum nitride thin film on a silicon substrate, sputtering method, chemical Formed by a method such as a dynamic vapor deposition method (CVD method), an atomic layer growth method (ALE method) and an ion plating method, on which a thin film of stable zirconia, which is a kind of solid electrolyte, is formed. The upper electrode is formed on the stabilized zirconia thin film by a method similar to the forming method, a through hole reaching from the lower surface of the silicon substrate to the stable zirconia thin film is formed, and the lower electrode is formed so as to cover the through hole. To form. Therefore, since molecules of the stabilized zirconia are deposited on the substrate to form a thin film, the stabilized zirconia thin film can be manufactured on the aluminum nitride thin film on the silicon substrate in a single manufacturing process to a desired film thickness. Further, the component ratio of the stabilizer can be formed uniformly in the thickness direction, and the stabilized zirconia thin film for detecting the oxygen concentration is formed relatively thin, so that it can be measured at a relatively low temperature. Furthermore, since a highly insulating aluminum nitride film is provided between the silicon substrate and the stabilized zirconia thin film, the current flowing through the silicon substrate, which is a semiconductor, can be interrupted and the current can be concentrated in the through hole. The oxygen concentration can be detected with high sensitivity.

実施例 第1図は、本発明の一実施例の製造方法を説明する断面
図である。第1図(1)に示すようにシリコン基板1上
に、窒化アルミニウムAlNを、スパッタリング法、化
学的気相成長法(CVD法)、原子層成長法(ALE
法)、真空蒸着法およびイオンプレーティング法など、
基板上に固体電解質の分子を堆積させて薄膜を形成する
方法のいずれか少なくとも1種を用い、窒化アルミニウ
ム薄膜2を形成する。
Example FIG. 1 is a sectional view for explaining a manufacturing method of an example of the present invention. As shown in FIG. 1 (1), aluminum nitride AlN is formed on a silicon substrate 1 by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), atomic layer growth (ALE).
Method), vacuum deposition method and ion plating method,
The aluminum nitride thin film 2 is formed by using at least one of the methods of forming a thin film by depositing molecules of a solid electrolyte on a substrate.

次に第1図(2)で示すように、窒化アルミニウム薄膜
2の基板1とは反対側表面に、安定化ジルコニア薄膜3
を形成する。安定化ジルコニアは、いわゆる固体電解質
であり、酸化ジルコニウムZrO2中に、酸化イットリ
ウムY23、酸化マグネシウムMgO、酸化カルシウム
CaO、酸化サマリウムSm23、酸化イッテリビウム
Yb23、酸化スカンシウムSc25、酸化ガドリニウ
ムGd23、酸化ネオジウムNd23などの安定化剤
を、6.1〜12.6モル%で添加し、成長温度550
〜1000℃の雰囲気温度で、膜厚0.5〜10μmに
形成する。このような安定化ジルコニア薄膜3は、(Z
rO21-n(Y23)nまたは(ZrO21-n(Mg
O)n,(ZrO21-n(CaO)n,(ZrO21-
n(Sm23)n,(ZrO21-n(Yb23)n,
(ZrO21-n(Sc25)n,(ZrO21-n(G
23)n,(ZrO21-n(Nd23)nのような
化学的構造を有する。但し、上記nの値は0.05〜0.2で
ある。
Next, as shown in FIG. 1 (2), the stabilized zirconia thin film 3 is formed on the surface of the aluminum nitride thin film 2 opposite to the substrate 1.
To form. Stabilized zirconia is a so-called solid electrolyte, and contains zirconium oxide ZrO 2 in yttrium oxide Y 2 O 3 , magnesium oxide MgO, calcium oxide CaO, samarium oxide Sm 2 O 3 , ytteribium oxide Yb 2 O 3 , and scandium oxide Sc. Stabilizers such as 2 O 5 , gadolinium oxide Gd 2 O 3 and neodymium oxide Nd 2 O 3 are added at 6.1 to 12.6 mol% and the growth temperature is 550
A film thickness of 0.5 to 10 μm is formed at an ambient temperature of up to 1000 ° C. Such a stabilized zirconia thin film 3 (Z
rO 2 ) 1-n (Y 2 O 3 ) n or (ZrO 2 ) 1- n (Mg
O) n, (ZrO 2 ) 1- n (CaO) n, (ZrO 2 ) 1-
n (Sm 2 O 3 ) n, (ZrO 2 ) 1- n (Yb 2 O 3 ) n,
(ZrO 2 ) 1- n (Sc 2 O 5 ) n, (ZrO 2 ) 1- n (G
It has a chemical structure such as d 2 O 3 ) n, (ZrO 2 ) 1- n (Nd 2 O 3 ) n. However, the value of n is 0.05 to 0.2.

すなわち、このように安定化ジルコニア薄膜3を形成し
たことによって、製造工程が格段に簡略化される。また
安定化ジルコニア薄膜3内の、上述したような安定化剤
分子は、安定化ジルコニア薄膜3の製造時において、飛
散することがなく、したがって上記安定化剤の成分比
に、厚み方向の不均一が生じることを防ぐことができ
た。
That is, by forming the stabilized zirconia thin film 3 in this way, the manufacturing process is significantly simplified. In addition, the above-mentioned stabilizer molecules in the stabilized zirconia thin film 3 do not scatter during the production of the stabilized zirconia thin film 3, and therefore the composition ratio of the above stabilizer is not uniform in the thickness direction. Could be prevented.

第1図(3)では、安定化ジルコニア薄膜3の表面に、た
とえば白金Ptなどから成る多孔質の上部電極4を、た
とえばスパッタリング法を用いて、たとえば1000
形成した。次に第1図(4)では、基板1の安定化ジルコ
ニア薄膜3とは反対側に、リソグラフィ法および陽極酸
化法などを用いて、二酸化シリコンSiO25をマスク
として形成し、異方性エッチングを行ない、安定化ジル
コニア薄膜3の上部電極4とは反対側の表面に到達する
透孔6を形成した。第1図(5)では、この透孔6を被覆
して、たとえば白金などから成り、多孔質の下部電極7
を、上部電極4と同様にスパッタリング法などにより、
たとえば1000形成した。このようにして酸素濃度
検出素子8が構成された。
In FIG. 1 (3), a porous upper electrode 4 made of, for example, platinum Pt is formed on the surface of the stabilized zirconia thin film 3 by, for example, a sputtering method, for example, 1000
Formed. Then, in FIG. 1 (4), silicon dioxide SiO 2 5 is formed on the opposite side of the stabilized zirconia thin film 3 of the substrate 1 using a lithography method and an anodic oxidation method, and anisotropic etching is performed. Then, a through hole 6 reaching the surface of the stabilized zirconia thin film 3 on the side opposite to the upper electrode 4 was formed. In FIG. 1 (5), the through hole 6 is covered to form a porous lower electrode 7 made of, for example, platinum.
In the same manner as the upper electrode 4 by the sputtering method, etc.
For example, 1000 formed. In this way, the oxygen concentration detection element 8 was constructed.

このようにして製造された酸素濃度検出素子8を用い
て、酸度濃度の検出を行う構成は、従来から用いられて
いる固体電解質型の酸素検出器と同様であり、たとえば
特開昭59−166854に示されている。第2図は、
このような酸素濃度検出器の一例を示す図である。酸素
濃度検出素子8の上部電極4、下部電極7間には、定電
圧電源9から一定レベルの電圧が印加されている。酸度
濃度検出素子8の両電極4,7間に流れる電流を測定す
る電流計10を、酸素濃度検出素子8と直列に接続す
る。酸度濃度検出素子8において、上部電極4側には酸
素ガスを含む被検出流体が接触し、下部電極7側には基
準濃度の酸素ガスを有する流体を接触させる。
The structure for detecting the acidity concentration using the oxygen concentration detecting element 8 manufactured in this manner is similar to that of a solid electrolyte type oxygen detector which has been conventionally used. For example, JP-A-59-166854. Is shown in. Figure 2 shows
It is a figure which shows an example of such an oxygen concentration detector. A constant voltage power supply 9 applies a constant level voltage between the upper electrode 4 and the lower electrode 7 of the oxygen concentration detection element 8. An ammeter 10 for measuring a current flowing between both electrodes 4 and 7 of the acidity concentration detecting element 8 is connected in series with the oxygen concentration detecting element 8. In the acidity concentration detecting element 8, a fluid to be detected containing oxygen gas is brought into contact with the upper electrode 4 side, and a fluid having oxygen gas with a reference concentration is brought into contact with the lower electrode 7 side.

このような構成において、前述したように電極4,7は
多孔質なので、電極4,7側の酸素ガスは、電極4,7
を介してそれぞれ安定化ジルコニア薄膜3の両表面1
1,12に接触する。安定化ジルコニア薄膜3において
は、酸素イオンO2+が高濃度側から低濃度側に流れ
る。すなわち上部電極4側の酸素ガス濃度が、下部電極
7側の酸素ガス濃度より低い場合を想定すると、このよ
うな酸素イオンは矢符A1方向に流れる。すなわち安定
化ジルコニア薄膜3には、電流が流れることになる。
In such a configuration, since the electrodes 4, 7 are porous as described above, the oxygen gas on the electrodes 4, 7 side is
Both surfaces 1 of the stabilized zirconia thin film 3 through
Contact 1,12. In the stabilized zirconia thin film 3, oxygen ions O 2+ flow from the high concentration side to the low concentration side. That is, assuming that the oxygen gas concentration on the upper electrode 4 side is lower than the oxygen gas concentration on the lower electrode 7 side, such oxygen ions flow in the direction of arrow A1. That is, a current flows through the stabilized zirconia thin film 3.

このような酸素イオンの流量は、電極4,7側の各流量
中の酸素ガス濃度の濃度差に依存し、濃度差が大きくな
れば酸素イオンの流量も大きくなる。したがって、上部
電極4側と下部電極7側との酸素ガス濃度差に対応した
電流値を、電流計10で、電極4,7間の電流値として
読み出すことによって両電極間の酸素ガス濃度差を検出
することができる。この検出された濃度差と、下部電極
7側の基準酸素ガス濃度とに基づく演算を行い、上部電
極4側の被検出流体中の酸素ガス濃度を知ることができ
る。
The flow rate of such oxygen ions depends on the concentration difference of the oxygen gas concentrations among the flow rates on the electrodes 4 and 7 side, and the flow rate of oxygen ions increases as the concentration difference increases. Therefore, the current value corresponding to the oxygen gas concentration difference between the upper electrode 4 side and the lower electrode 7 side is read as the current value between the electrodes 4 and 7 with the ammeter 10 to determine the oxygen gas concentration difference between the two electrodes. Can be detected. The oxygen gas concentration in the fluid to be detected on the upper electrode 4 side can be known by performing a calculation based on the detected concentration difference and the reference oxygen gas concentration on the lower electrode 7 side.

上述したような製造工程によって製造される酸素濃度検
出素子8は、前述したようないわゆる薄膜製造技術によ
って製造され、基板1上に同時に多数個製造することが
できる。したがって製造される酸素濃度検出素子8を均
一な品質で得ることができる。また安定化ジルコニア薄
膜3を、上述したような薄膜製造技術によって製造した
ので、安定化ジルコニア薄膜や電極4,7などの物理
的、化学的特性の高精度な制御が容易であり、品質が格
段に向上された酸素濃度検出素子8を製造することがで
きる。また得られた安定化ジルコニア薄膜3は0.5〜10
μmと格段に薄くすることができたので、このような薄
膜のインピーダンスを格段に低減することができ、前記
第1の従来技術の比較的大形のセラミックスから成る固
体電解質よりも、低い温度で動作させることができる。
またこの低温化によって、基板上の固体電解質薄膜が、
基板と固体電解質薄膜との熱膨張率の相異などに起因し
て相互に剥離してしまう現象の発生を防ぐことができ
る。またシリコン基板1と安定化ジルコニア薄膜3との
間に絶縁性の高い窒化アルミニウム膜2を設けたので、
シリコン基板1に流れる電流を遮断し、透孔部に電流を
集中させて、高感度に酸素濃度を検出できる。
The oxygen concentration detecting element 8 manufactured by the manufacturing process as described above is manufactured by the so-called thin film manufacturing technique as described above, and a large number can be simultaneously manufactured on the substrate 1. Therefore, the manufactured oxygen concentration detecting element 8 can be obtained with uniform quality. Further, since the stabilized zirconia thin film 3 is manufactured by the above-mentioned thin film manufacturing technique, it is easy to control the physical and chemical characteristics of the stabilized zirconia thin film and the electrodes 4 and 7 with high precision, and the quality is remarkably high. It is possible to manufacture the oxygen concentration detection element 8 that has been improved. In addition, the obtained stabilized zirconia thin film 3 is 0.5 to 10
Since the thickness can be significantly reduced to μm, the impedance of such a thin film can be significantly reduced, and at a lower temperature than the solid electrolyte made of the comparatively large ceramics of the first conventional art. It can be operated.
Also, due to this low temperature, the solid electrolyte thin film on the substrate,
It is possible to prevent the phenomenon in which the substrates and the solid electrolyte thin film are separated from each other due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrates. Further, since the aluminum nitride film 2 having a high insulating property is provided between the silicon substrate 1 and the stabilized zirconia thin film 3,
The oxygen concentration can be detected with high sensitivity by interrupting the current flowing through the silicon substrate 1 and concentrating the current in the through hole.

効果 以上のように本発明に従えば、シリコン基板上に窒化ア
ルミニウム膜を形成し、窒化アルミニウム膜上に固体電
解質である安定化ジルコニア薄膜を形成するにあたっ
て、スパッタリング法、化学的気相成長法、原子層成長
法、真空蒸着法およびイオンプレーティング法など、膜
形成物質の分子を堆積させて薄膜を形成する方法を用い
て製造するようにした。したがって安定化ジルコニア薄
膜内における安定化剤分子の分布状態は、安定化ジルコ
ニア薄膜の厚さ方向に均一にすることができ、したがっ
て素子特性を格段に向上することができる。またこのよ
うな窒化アルミニウムおよび安定化ジルコニアの薄膜を
簡便な工程で製造でき、また得られた酸素濃度検出素子
の特性を均一にすることができるとともに、動作温度を
比較的低くすることができたので、酸素濃度検出素子の
使用に伴う消費電力を格段に低減することができる。さ
らに高絶縁性の窒化アルミニウム膜をシリコン基板と安
定化ジルコニアとの間に設けたので、シリコン基板の下
面から安定化ジルコニア薄膜に達する透孔を形成する際
に窒化アルミニウム膜がエッチングストッパとなるとと
もに、半導体であるシリコン基板を流れる電流を遮断で
き、透孔部に電流を集中させることによって、酸素濃度
を高感度に検出できる。
Effects According to the present invention as described above, an aluminum nitride film is formed on a silicon substrate, and in forming a stabilized zirconia thin film that is a solid electrolyte on the aluminum nitride film, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, It was manufactured using a method of forming a thin film by depositing molecules of a film-forming substance such as an atomic layer growth method, a vacuum deposition method and an ion plating method. Therefore, the distribution state of the stabilizer molecules in the stabilized zirconia thin film can be made uniform in the thickness direction of the stabilized zirconia thin film, and therefore the device characteristics can be remarkably improved. Further, such thin films of aluminum nitride and stabilized zirconia could be manufactured by a simple process, and the characteristics of the obtained oxygen concentration detecting element could be made uniform, and the operating temperature could be made relatively low. Therefore, the power consumption associated with the use of the oxygen concentration detection element can be significantly reduced. Furthermore, since a highly insulating aluminum nitride film is provided between the silicon substrate and the stabilized zirconia, the aluminum nitride film serves as an etching stopper when forming a through hole reaching the stabilized zirconia thin film from the lower surface of the silicon substrate. The current flowing through the silicon substrate, which is a semiconductor, can be blocked, and the oxygen concentration can be detected with high sensitivity by concentrating the current in the through hole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は酸素濃度検出素子8の製造工程を説明する断面
図、第2図は本発明の一実施例に伴う酸素濃度検出素子
8を用いて酸素濃度の検出動作を行う構成を示す図であ
る。 1…シリコン基板、2…窒化アルミニウム薄膜、4…上
部電極、7…下部電極、8…酸素濃度検出素子
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the oxygen concentration detecting element 8, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration for performing an oxygen concentration detecting operation using the oxygen concentration detecting element 8 according to an embodiment of the present invention. is there. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Aluminum nitride thin film, 4 ... Upper electrode, 7 ... Lower electrode, 8 ... Oxygen concentration detection element

フロントページの続き (72)発明者 土居 司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−147154(JP,A)Front page continuation (72) Inventor Tsukasa Doi 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Corporation (56) Reference JP-A-61-147154 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に、酸化ジルコニウムと金属酸化物
の安定化剤とから成る安定化ジルコニアの分子を堆積さ
せて安定化ジルコニア薄膜を形成した後に、電極を形成
する酸素濃度検出素子の製造方法において、 前記基板にシリコン基板を用い、該シリコン基板上に窒
化アルミニウム膜を形成する工程と、前記安定化ジルコ
ニア薄膜を前記窒化アルミニウム膜上に形成する工程
と、前記安定化ジルコニア薄膜上に多孔質の上部電極を
形成する工程と、前記シリコン基板の下面から前記安定
化ジルコニア薄膜に達する透孔を形成する工程と、該透
孔を覆うように多孔質の下部電極を形成する工程とから
成ることを特徴とする酸素濃度検出素子の製造方法。
1. A method for producing an oxygen concentration detecting element, comprising forming a stabilized zirconia thin film by depositing molecules of stabilized zirconia comprising zirconium oxide and a metal oxide stabilizer on a substrate to form an electrode. In the method, a silicon substrate is used as the substrate, an aluminum nitride film is formed on the silicon substrate, a step of forming the stabilized zirconia thin film on the aluminum nitride film, and a porous layer is formed on the stabilized zirconia thin film. Quality upper electrode, forming a through hole from the lower surface of the silicon substrate to the stabilized zirconia thin film, and forming a porous lower electrode so as to cover the through hole. A method for manufacturing an oxygen concentration detecting element, comprising:
JP60257064A 1985-11-15 1985-11-15 Method for manufacturing oxygen concentration detecting element Expired - Lifetime JPH0641930B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60257064A JPH0641930B2 (en) 1985-11-15 1985-11-15 Method for manufacturing oxygen concentration detecting element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60257064A JPH0641930B2 (en) 1985-11-15 1985-11-15 Method for manufacturing oxygen concentration detecting element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62116250A JPS62116250A (en) 1987-05-27
JPH0641930B2 true JPH0641930B2 (en) 1994-06-01

Family

ID=17301237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60257064A Expired - Lifetime JPH0641930B2 (en) 1985-11-15 1985-11-15 Method for manufacturing oxygen concentration detecting element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0641930B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60257065A (en) * 1984-06-04 1985-12-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Cell post for lead storage battery
JPS61147154A (en) * 1984-12-20 1986-07-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd thin film oxygen sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62116250A (en) 1987-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2506551B2 (en) Wide range oxygen sensor
US5554269A (en) Nox sensor using electrochemical reactions and differential pulse voltammetry (DPV)
JP2968805B2 (en) Method and device for measuring relative amount of oxygenated gas in gas mixture
EP0718247A1 (en) Lithium ion-conductive glass film and thin carbon dioxide gas sensor using the same film
US5520789A (en) Gas sensor using ionic conductor
US7235171B2 (en) Hydrogen sensor, hydrogen sensor device and method of detecting hydrogen concentration
CN1171088C (en) Potentiometric solid state sensor
JPH01119749A (en) Broadband air-fuel ratio sensor and detection device
JPH0574778B2 (en)
US6379514B1 (en) Composition structure for NOx sensors
JPH0641930B2 (en) Method for manufacturing oxygen concentration detecting element
JP2805811B2 (en) Combustion control sensor
JPH0675057B2 (en) Method for manufacturing oxygen concentration detecting element
JPS5824850A (en) Thin film oxygen sensor with heater
JPS61147154A (en) thin film oxygen sensor
JPH08220060A (en) Oxygen sensor
KR100380195B1 (en) Gas sensor and fabricating sensor method thereof
JPH07101212B2 (en) Combustion control sensor
JPH02167461A (en) Combustion control sensor
CN117295942A (en) Solid electrolyte junctions, electrochemical components and limiting current gas sensors
JPH02154139A (en) oxygen sensor
JPH01102354A (en) Sensor for controlling combustion
JPS5811846A (en) Preparation of gaseous no2 detector and its detecting method
JPH04254749A (en) Stacked limiting current type oxygen sensor
JPH0550702B2 (en)