(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、六角柱ゼオライト構造を有する多孔質構造を備え、前記多孔質構造内にセンシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質である金属が化学修飾している酸化シリコン膜と、
前記酸化シリコン膜の静電容量を測定する電極と、
を具備することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記基板上に設けられ、それぞれ前記酸化シリコン膜と前記電極とを備える複数のセンサを具備し、
前記複数のセンサの前記多孔質構造内に、異なる物質が化学修飾していること特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
基板上に、多孔質構造を備える酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記多孔質構造内に、センシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質である金属を化学修飾させる工程と、
前記酸化シリコン膜の静電容量を測定する電極を形成する工程と、
を含み、
前記酸化シリコン膜を形成する工程は、
テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドまたはハロゲン化アルキル化合物を合成触媒として含み、
Ｘが水素原子、フッ素原子、炭素数１〜８のアルキル基、フッ素置換アルキル基、アリール基、またはビニル基を表し、Ｒが水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、アリール基、またはビニル基を表し、ｎが０〜３の整数のとき、
ＸｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎ
で示されるテトラアルコキシシランおよびアルキルアルコキシシランの少なくとも一方のシリコン酸化膜前駆体を用いて六角柱ゼオライト構造を有する前記酸化シリコン膜を形成することを特徴とするセンサ装置の製造方法。
【請求項４】
前記酸化シリコン膜を形成する工程と前記電極を形成する工程とは、前記基板上に、それぞれが前記酸化シリコン膜と前記電極とを備えた複数のセンサを形成する工程であることを特徴とする請求項３記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項５】
前記化学修飾させる工程は、前記複数のセンサの前記多孔質構造内に、異なる物質を化学修飾させる工程であることを特徴とする請求項４記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項６】
前記化学修飾させる工程は、ハロゲン化金属化合物を用い、前記酸化シリコン膜を焼成する工程の前に、前記複数のセンサを形成する領域の前記酸化シリコン膜上に異なるハロゲン化金属化合物をコートする工程と、前記コートする工程の後に前記酸化シリコン膜を熱処理する工程と、を有することを特徴とする請求項５記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項７】
前記複数のセンサにおける前記センシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質は、それぞれＳｎおよびＷであることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記異なるハロゲン化金属化合物はＳｎＣｌ２およびＷＣｌ２であり、前記複数のセンサにおける前記センシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質は、それぞれＳｎおよびＷであることを特徴とする請求項６記載のセンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置およびその製造方法に関し、例えば多孔質構造を有する酸化シリコン膜を備えるセンサ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガス等の物質を検出するため、携帯可能に小型化した環境センサ装置が提案されている。例えば、異なる金属薄膜を用いることにより複数のガスを検出するセンサ装置が提案されている（例えば、特許文献１）。１つの基板に複数のガスを検出するセンサを集積したセンサ装置が提案されている（例えば特許文献２〜５）。固体電解質を用いたセンサ装置において、異なる固体電解質、異なる電極、または異なる触媒を用いることにより複数のガス種を検出可能なセンサ装置が提案されている（例えば特許文献２、４、５）。
【０００３】
多孔質膜にガスが吸着することによる多孔質膜の膨張を検出することによりガスを検出するセンサ装置が提案されている（例えば特許文献６）。メソポラス材料に接触したヒータの抵抗値によりガスを検出するセンサ装置が提案されている（例えば特許文献７）。多孔質膜を用いた表面高電圧法を用いガスを検出するガスセンサ装置が提案されている（例えば特許文献８、９）。トランジスタのゲート絶縁膜上に多孔質膜を有するセンサ装置が提案されている（例えば特許文献１０）。多孔質誘電体層への水分の吸着および離脱を電気容量で検出することにより、ガスを検出するセンサ装置が提案されている（例えば特許文献１１）。多孔質シリコン膜の低い熱伝導性を利用し、ガスの反応に起因した温度変化を検出することにより、ガスを検出するセンサ装置が提案されている（例えば特許文献１２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５３５６６２号公報
【特許文献２】特開２００２−３３３４２６号公報
【特許文献３】特開２００６−３４９５３５号公報
【特許文献４】特開平０９−６１３９８号公報
【特許文献５】特開平０４−２５７５３号公報
【特許文献６】特開２００３−１２１３４３号公報
【特許文献７】特開２００５−８３９５０号公報
【特許文献８】特開２００２−２５０７１３号公報
【特許文献９】特開２００４−９３４６９号公報
【特許文献１０】特開２００５−６１９６０号公報
【特許文献１１】特開２００７−２０６０４０号公報
【特許文献１２】特表２００５−５０２４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記センサ装置は、ガス等の検出感度が十分ではない。本センサ装置およびその製造方法は、検出感度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例えば、基板と、前記基板上に設けられ、六角柱ゼオライト構造を有する多孔質構造を備え、前記多孔質構造内にセンシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質である金属が化学修飾している酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜の静電容量を測定する電極と、を具備することを特徴とするセンサ装置を用いる。
【０００７】
例えば、基板上に、多孔質構造を備える酸化シリコン膜を形成する工程と、前記多孔質構造内に、センシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質である金属を化学修飾させる工程と、前記酸化シリコン膜の静電容量を測定する電極を形成する工程と、を含み、前記酸化シリコン膜を形成する工程は、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドまたはハロゲン化アルキル物質を合成触媒として含み、Ｘが水素原子、フッ素原子、炭素数１〜８のアルキル基、フッ素置換アルキル基、アリール基、またはビニル基を表し、Ｒが水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、アリール基、またはビニル基を表し、ｎが０〜３の整数のとき、ＸｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎで示されるテトラアルコキシシランおよびアルキルアルコキシシランの少なくとも一方でのシリコン酸化膜前駆体を用いて六角柱ゼオライト構造を有する前記酸化シリコン膜を形成することを特徴とするセンサ装置の製造方法を用いる。
【発明の効果】
【０００８】
本センサ装置およびその製造方法によれば、検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係るセンサ装置の模式図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係るセンサ装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施例１に係るセンサ装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１に係るセンサ装置の製造方法を示す図（その３）である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例１に係るセンサ装置の製造方法を示す図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照に本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１（ａ）は、実施例１に係るセンサ装置の模式図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。図１（ａ）のように、基板１０上に複数のセンサ２０ａ〜２０ｄが形成されている。複数のセンサ２０ａ〜２０ｄの下部電極１４および上部電極１８と電気的に接続し、信号を入出力するケーブル３０が設けられている。ケーブル３０は容量測定部３２に接続されている。図１（ｂ）のように、基板１０上に絶縁膜１２が形成されている。基板１０は、例えばシリコン基板であり、絶縁膜１２は例えば熱酸化シリコン膜である。絶縁膜１２上にセンサ２０ａおよび２０ｂの積層線２２が設けられている。積層線２２は、下部電極１４、下部電極１４上に形成され多孔質構造を備えた酸化シリコン膜１６および酸化シリコン膜１６上に形成された上部電極１８を備えている。積層線２２は基板１０上に例えばミアンダ状に形成されている。図１（ｂ）では、各センサ２０ａおよび２０ｂの積層線２２の数を省略し、３本ずつ図示している。積層線の幅は例えば１〜１００μｍであり、長さは例えば０．１〜１０ｍである。容量測定部３２は、ケーブル３０を介し各センサ２０ａおよび２０ｂの下部電極１４と上部電極１８との間の酸化シリコン膜１６の電気容量（静電容量）を測定する。
【００１２】
酸化シリコン膜１６の多孔質構造の一部または全てに空孔が形成されている。多孔質構造内は多孔質構造の空孔内にセンシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質が化学修飾されている。または、多孔質構造内にセンシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質が含侵されている。センシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質としては、例えば、金属または金属化合物を用いることができる。例えば、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの化合物を用いることができる。センシング対象となる物質が多孔質構造内の化学修飾または含侵している物質に吸着または反応すると、酸化シリコン膜１６の電気容量が変化する。下部電極１４と上部電極１８とで酸化シリコン膜１６の電気容量を測定することにより、物質の検出が可能となる。電極としては、図１（ｂ）のように、酸化シリコン膜１６を挟まなくとも、酸化シリコン膜１６の電気容量を検出可能な電極であればよい。実施例１によれば、酸化シリコン膜１６が多孔質構造を備えており、多孔質構造の空孔内にセンシング対象物質を吸着する化合物またはセンシング対象物質と反応する化合物が化学修飾または含侵している。例えば、多孔質構造内に金属または金属化合物が化学修飾または含侵している。これにより、環境センサ装置の検出感度を向上させることができる。例えば、酸化シリコン膜１６の多孔質構造の空孔の直径を１ｎｍ〜１０ｎｍ程度とすることにより、表面積を大きくし、検出感度をより向上させることができる。
【００１３】
また、複数のセンサ２０ａ〜２０ｄの多孔質構造内に、異なる物質が化学修飾または含侵している。例えば、異なる金属または金属化合物が化学修飾または含侵している。これにより、異なるセンシング対象物質を検出するセンサを１つの基板に集積化することができる。センシング対象物質としては、例えばＶＯＣ（Volatile Organic Compounds），ＮＯｘ、ＳＯｘまたはウィルス等である。
【００１４】
さらに、多孔質構造をゼオライト構造とすることが好ましい。ゼオライト構造では、径の小さい空孔が長く延伸しているため、大気中の物質が酸化シリコン膜１６の奥まで到達し易い。よって、センシング対象物質の検出感度をより向上させることができる。検出感度を向上させるため、ゼオライト構造の空孔の長さが０．００１μｍ〜１００μｍであることが好ましい。例えば、ゼオライト構造の空孔の断面の大きさが１ｎｍ〜１０ｎｍであり、長さが０．００１μｍ〜１００μｍであることが好ましい。このように、空孔の大きさを小さく長さを長くすることにより、多孔質膜構造の表面積を大きくすることができる。これにより、検出感度を向上させることができる。また、積層線２２を長くすることにより検出感度を向上させることができる。
【００１５】
次に、実施例１に係る環境センサ装置の製造方法について説明する。図２（ａ）から図５（ｄ）は、実施例１に係るセンサ装置の製造方法を示す図である。図３（ａ）および図４（ａ）は上面図であり、その他の図は断面模式図である。図２（ａ）のように、基板１０上に、絶縁膜１２を形成する。基板１０は、例えばシリコン基板であり、２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさである。絶縁膜１２は、例えば基板１０表面を熱酸化した酸化シリコン膜であり、膜厚は例えば１μｍである。絶縁膜１２は下部電極１４と基板１０とを絶縁するための機能を備えている。絶縁膜１２上に密着膜１１を形成する。密着膜１１は、例えばスパッタ法により成膜されたＴｉ膜であり、膜厚は例えば２０ｎｍである。密着膜１１は下部電極１４と絶縁膜１２との密着性を向上させる機能を備えている。
【００１６】
図２（ｂ）のように、密着膜１１上にフォトレジスト５０をスピンコートする。フォトレジスト５０に開口５１を形成する。開口５１は、例えばｉ線を光源としたコンタクトアライナを用い露光、現像することにより形成する。開口５１の幅Ｌ、フォトレジスト５０の幅Ｓは、例えばそれぞれ１μｍである。また、開口５１は、ミアンダ状（ジグザグ状）をなしており、長さは例えば０．５ｍである。
【００１７】
図２（ｃ）のように、密着膜１１上のフォトレジスト５０の開口５１に下部電極１４を形成する。下部電極１４は、例えば無電解めっき法を用い形成されたＡｕ膜である。その後、フォトレジスト５０を例えばアセトンを用い除去する。
【００１８】
図２（ｄ）のように、下部電極１４を覆うように密着膜１１上に酸化シリコン膜１６を形成する。酸化シリコン膜１６は、酸化シリコン膜前駆体をスピンコート法により塗布し、その後熱処理することにより形成する。これにより、多孔質構造を備えた酸化シリコン膜１６が形成される。酸化シリコン膜前駆体の膜厚は例えば５００ｎｍであり、熱処理は例えば２００℃の温度で３分間行う。
【００１９】
酸化シリコン膜１６を形成する際に用いる酸化シリコン膜前駆体は、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドまたはハロゲン化アルキル化合物を合成触媒として含み、テトラアルコキシシランおよびアルキルアルコキシシランの少なくとも一方を含む。ここで、テトラアルコキシシランおよびアルキルアルコキシシランは、以下の構造式で表される。
ＸｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎ
ここで、Ｘが水素原子、フッ素原子、炭素数１〜８のアルキル基、フッ素置換アルキル基、アリール基、またはビニル基を表し、Ｒが水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、アリール基、またはビニル基を表している。ｎは０〜３の整数である。
【００２０】
例えば、酸化シリコン膜前駆体は、テトラアルコキシシランおよびアルキルアルコキシシランの少なくとも一方を、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドまたはハロゲン化アルキル化合物の存在下で加水分解することにより生成される。上記のように酸化シリコン膜１６を形成することにより、例えばゼオライト構造を備えた酸化シリコン膜１６が形成される。
【００２１】
ここで、テトラアルコキシシラン（テトラアルキルオルソシリケート（ＴＡＯＳ）ともいう）としては、テトラメチルオルソシリケート、テトラエチルオルソシリケート、テトラプロピルオルソシリケート、テトライソプロピルオルソシリケート若しくはテトラブチルオルソシリケート等、またはこれらの混合物を用いることができる。特に、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）若しくはテトラメチルオルソシリケート（ＴＭＯＳ）またはこれらの混合物を使用することが好ましい。これにより、表面積の大きい多孔質構造が形成し易くなる。
【００２２】
また、アルキルアルコキシシラン（アルコキシシラン（ＡＳ）ともいう）としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリイソプロポキシシラン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジメトキシシラン、ジエトキシシラン、ジフルオロジメトキシシラン、ジフルオロジエトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン若しくはトリフルオロメチルトリエトキシシラン、またはこれらの混合物を使用することができる。特に、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）若しくはメチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）またはこれらの混合物を使用することが好ましい。これにより、表面積の大きい多孔質構造が形成し易くなる。
【００２３】
さらに、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＡＡＯＨ）としては、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラn−オクチルアンモニウムハイドロオキサイド、ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド若しくはｎ−オクタデシルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド、またはこれらの混合物を使用することができる。特に、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＰＡＯＨ）若しくはテトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＢＡＯＨ）またはこれらの混合物を使用することが好ましい。これにより、表面積の大きい多孔質構造が形成し易くなる。
【００２４】
このような方法により、酸化シリコン膜１６を形成することにより、多孔質構造の表面積を大きくし、環境センサ装置の検出感度を高めることができる。また、多孔質構造を例えば六角柱ゼオライト構造のようなゼオライト構造とすることができる。これにより、より多孔質構造の表面積を大きくすることができる。
【００２５】
図３（ａ）および図３（ｂ）のように、センサ２０ａを形成すべき領域に開口５３ａを備えるフォトレジスト５２を酸化シリコン膜１６上に形成する。開口５３ａの大きさは例えば８ｍｍ×８ｍｍである。ハロゲン化金属化合物をスピンコートし、不活性ガス中で熱処理する。ハロゲン化金属化合物としては、例えば多孔質構造内を化学修飾する金属のハロゲン化物を用いる。不活性ガスとしては、例えば窒素を用いる。熱処理は、例えば８０℃の温度で１０分間行う。フォトレジスト５２を例えばアセトンを用い除去する。
【００２６】
図４（ａ）および図４（ｂ）のように、センサ２０ｂを形成すべき領域に開口５３ｂを備えるフォトレジスト５２を酸化シリコン膜１６上に形成する。開口５３ｂの大きさは例えば８ｍｍ×８ｍｍである。図３（ａ）および図３（ｂ）と同様にハロゲン化金属化合物をスピンコートし、不活性ガス中で熱処理する。フォトレジスト５２を例えばアセトンを用い除去する。
【００２７】
図５（ａ）のように、不活性ガス中で焼成処理を行う。不活性ガスとしては、例えば窒素を用いる。焼成処理は、例えば４００℃の温度で２時間行う。以上により、センサ２０ａおよび２０ｂが形成される領域の酸化シリコン膜１６の多孔質構造内の孔の表面が金属または金属化合物で化学修飾される。なお、センサ２０ｃおよびセンサ２０ｄが形成される領域の酸化シリコン膜１６の多孔質構造内も、上記と同様の方法で化学修飾してもよい。複数のセンサ２０ａ〜２０ｄの多孔質構造内に、異なる物質を化学修飾または含侵させることにより、基板１０上に異なるセンシング対象物質を検出する環境センサ装置を製造することができる。
【００２８】
多孔質構造内の化学修飾の方法としては、酸化シリコン膜１６をハロゲン化金属化合物の蒸気に曝す方法でもよい。焼成処理は８０℃から６００℃の範囲で行うことが好ましい。単一温度で焼成処理してもよいが、２段階の温度で焼成処理することが好ましい。例えば、８０℃から１５０℃の範囲で熱処理することにより、多孔質構造の表面の酸化シリコンとハロゲン化金属化合物との反応を促進させる。その後、１５０℃から６００℃の範囲で熱処理することにより、酸化シリコンと金属または金属化合物との間に強固な結合を形成させる。また、焼成処理は、アルゴンまたは窒素等の不活性ガス中で行うことが好ましい。例えば、ハロゲンが酸化すると化学修飾できなくなるためである。
【００２９】
多孔質構造内に化学修飾する方法以外に、多孔質構造内に金属または金属化合物を含侵させることができる。その方法としては、ハロゲン化金属化合物を酸化シリコン膜１６上にスピンコートする、または、ハロゲン化金属化合物の蒸気に酸化シリコン膜１６に曝す。これにより、多孔質構造の孔内にハロゲン化金属化合物をしみこませる。酸素中で熱処理（例えば８０℃程度）する。これにより、金属の酸化物が含侵物質として多孔質構造の孔内に形成される。
【００３０】
図５（ｂ）のように、酸化シリコン膜１６上に開口５５を備えるフォトレジスト５６を形成する。図５（ｃ）のように、フォトレジスト５６をマスクに酸化シリコン膜１６および密着膜１１を除去する。例えば、フッ素プラズマを用い酸化シリコン膜１６および密着膜１１をエッチングする。以下、密着膜１１は図示を省略している。
【００３１】
図５（ｃ）のように、酸化シリコン膜１６上に上部電極１８を形成する。上部電極１８は、例えば無電解めっき法を用い形成されたＡｕ膜である。下部電極１４および上部電極１８としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｏ若しくはＮｉまたはこれらの合金を用いることができる。また、下部電極１４および上部電極１８が酸化シリコン膜１６中に拡散することを抑制するため、下部電極１４および上部電極１８と酸化シリコン膜１６との間に拡散防止膜を形成することもできる。拡散防止膜としては、例えば、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｎ、Ｗ、ＷＮ、ＴｉＷまたはＣｒを用いることができる。拡散防止膜は、抵抗を小さくするため５０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、検出感度の劣化を抑制できる。以上により、酸化シリコン膜１６と酸化シリコン膜１６を挟む下部電極１４および上部電極１８とを含む積層線２２が形成される。
【実施例２】
【００３２】
実施例２は、実施例１の具体例である。図２（ｄ）で用いる酸化シリコン前駆体塗布溶液を以下のように作製した。テトラエトキシシランを２０．８ｇ（０．１モル）、メチルトリエトキシシランを１７．８ｇ（０．１モル）、およびグリシドキシプロピルトリメトキシシラン２３．６ｇ（０．１モル）を２００ｍｌの反応容器に仕込んだ。反応容器に１６．２ｇの１％のテトラブチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液を１０分間で滴下した。滴下終了後に反応容器を７０℃に加熱して６時間の熟成反応を行った。これにより、前駆体塗布溶液を作製した。
【００３３】
酸化シリコン前駆体塗布溶液をシリコンウエハ上に３０００回転／分、３０秒の条件でスピンコートした。その後、２００℃のホットプレートでソフトベークを行った。
【００３４】
ＳｎＣｌ４およびＷＣｌ６をハロゲン化金属化合物として、各々酸化シリコン膜１６上にスピンコートした。その後、８０℃、１０分の熱処理を行った。窒素雰囲気下で４００℃、２時間の焼成処理を行った。
【００３５】
表１は、作製した酸化シリコン膜１６における多孔質構造の空孔の大きさ（ゼオライト構造の断面の空孔の大きさ）をＸ線散漫散乱法を用い測定した結果である。ハロゲン化金属化合物なし（サンプルＡ）は、多孔質構造内を化学修飾していないサンプルである。ハロゲン化金属化合物としてＳｎＣｌ４およびＷＣｌ６を用いたそれぞれサンプルＢおよびＣは多孔質構造の空孔内に、それぞれＳｎおよびＷが化学修飾されている。サンプルＢおよびＣはサンプルＡに比べ空孔サイズが小さくなっている。これは、サンプルＢおよびＣにおいては、空孔の表面が化学修飾されたことを示している。多孔質構造の空孔の大きさを１ｎｍ〜１０ｎｍとすることで、表面積を大きくし検出感度を高めることができる。
【表１】
0005494078.tif 000002
【００３６】
上記酸化シリコン膜を用いた環境センサ装置を作製した。図２（ｄ）において、上記方法で酸化シリコン膜１６を形成し、図３（ａ）および図３（ｂ）において、センサ２０ａとなる領域の多孔質構造内にＳｎＣｌ４を用いＳｎを化学修飾した。Ｓｎを化学修飾したセンサ２０ａは、ホルムアルデヒドを検出するセンサとして用いることができる。図４（ａ）および図４（ｂ）において、センサ２０ｂとなる領域の多孔質構造内にＷＣｌ６を用いＷを化学修飾した。Ｗを化学修飾したセンサ２０ｂは、キシレンを検出するセンサとして用いることができる。センサ２０ｃとしては電極を用いた抵抗を形成した。抵抗は、温度により抵抗値が変化する。よって、センサ２０ｃを温度センサとして用いることができる。センサ２０ｄとしては、化学修飾していない酸化シリコン膜１６を用いた。化学修飾していない酸化シリコン膜１６は水分を吸着することにより電気容量が変化する。よって、センサ２０ｄを湿度センサとして用いることができる。
【００３７】
基板１０としてはシリコン基板を用い、絶縁膜１２としては膜厚が１μｍの熱酸化シリコン膜を用いた。下部電極１４および上部電極１８としてはＡｕ膜を用いた。積層線２２は幅が１μｍ、スペースが１μｍであり、長さが０．５ｍである。
【００３８】
表２は作製した各センサの検出範囲を示す表である。センサ２０ａの電気容量をＬＣＲメータを用い測定した。その結果、ホルムアルデヒドの濃度を０．０５〜１００ｐｐｍの範囲で検出することができた。このときの電気容量は、０．２５〜０．４５ｐＦであった。センサ２０ｂを用い、キシレンの濃度を１〜１００ｐｐｍの範囲で検出することができた。このときの電気容量は、０．１６〜０．３６ｐＦであった。センサ２０ｃの抵抗の測定から、温度を−１〜５０℃の範囲で検出することができた。センサ２０ｄは湿度を０．１〜９０％ＲＨの範囲で検出することができた。このときの電気容量は、０．１〜０．２６ｐＦであった。
【表２】
0005494078.tif 000003
【００３９】
実施例２によれば、ホルムアルデヒドおよびキシレンの濃度を高い検出感度で検出することができ、かつ広い濃度範囲で検出することができる。また、複数のセンサ２０ａおよび２０ｂの多孔質構造内に、異なる金属または金属化合物が化学修飾していることにより、異なるガスを検出するセンサを集積化することができた。
【００４０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４１】
実施例１〜２を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）：基板と、前記基板上に設けられ多孔質構造を備え、前記多孔質構造内にセンシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質が化学修飾または含侵している酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜の静電容量を測定する電極と、を具備することを特徴とするセンサ装置。
（付記２）：前記基板上に設けられ、それぞれ前記酸化シリコン膜と前記電極とを備える複数のセンサを具備し、前記複数のセンサの前記多孔質構造内に、異なる物質が化学修飾または含侵していること特徴とする付記１記載のセンサ装置。
（付記３）：前記多孔質構造はゼオライト構造であることを特徴とする付記１または２記載のセンサ装置。
（付記４）：前記多孔質構造の空孔の大きさは１ｎｍ〜１０ｎｍであることを特徴とする付記１から３のいずれか一項記載のセンサ装置。
（付記５）：前記物質は金属または金属化合物であることを特徴とする付記２記載のセンサ装置。
（付記６）：  基板上に、多孔質構造を備える酸化シリコン膜を形成する工程と、前記多孔質構造内に、センシング対象物質を吸着する物質またはセンシング対象物質と反応する物質を化学修飾または含侵させる工程と、前記酸化シリコン膜の静電容量を測定する電極を形成する工程と、を含み、前記酸化シリコン膜を形成する工程は、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドまたはハロゲン化アルキル化合物を合成触媒として含み、Ｘが水素原子、フッ素原子、炭素数１〜８のアルキル基、フッ素置換アルキル基、アリール基、またはビニル基を表し、Ｒが水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、アリール基、またはビニル基を表し、ｎが０〜３の整数のとき、ＸｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎで示されるテトラアルコキシシランおよびアルキルアルコキシシランの少なくとも一方のシリコン酸化膜前駆体を用いて前記酸化シリコン膜を形成することを特徴とするセンサ装置の製造方法。
（付記７）：前記酸化シリコン膜を形成する工程と前記電極を形成する工程とは、前記基板上に、それぞれが前記酸化シリコン膜と前記電極とを備えた複数のセンサを形成する工程であることを特徴とする付記６記載のセンサの製造方法。
（付記８）：前記化学修飾または含侵させる工程は、前記複数のセンサの前記多孔質構造内に、異なる物質を化学修飾または含侵させる工程であることを特徴とする付記７記載のセンサの製造方法。
（付記９）：前記化学修飾または含侵させる工程は、ハロゲン化金属化合物を用いることを特徴とする付記６から８のいずれか一項記載のセンサの製造方法。
【符号の説明】
【００４２】
１０            基板
１２            絶縁膜
１４            下部電極
１６            酸化シリコン膜
１８            上部電極
２０            センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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