(57)【要約】【課題】高い選択性を有しながら、消費電力を低くでき、かつ長期間に渡って信頼性を維持できる薄膜式ガスセンサを提供する。【解決手段】円柱状の貫通孔を有する板状のシリコン基板と、シリコン基板上に重ねて形成される薄膜状の支持層と、貫通孔に対応して支持層上に形成されるヒータ層と、ヒータ層を覆うように支持層上に形成される電気絶縁層と、貫通孔に対応して電気絶縁層上に互いに間隔を空けて形成される２つの電極と、２つの電極間を結ぶように電気絶縁層上に形成されるガス感知層と、触媒を添加した多孔質体から構成され、かつ貫通孔の位置に対応して電気絶縁層上にて２つの電極及びガス感知層を覆うように平面視円形状に形成される選択燃焼層とを備え、シリコン基板の支持層に当接する部分における貫通孔の直径Ｄ１と、選択燃焼層における電気絶縁層に当接する部分の直径Ｄ２との比率Ｄ１／Ｄ２が１．９２以上かつ２．７８以下の範囲になっている、薄膜式ガスセンサ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の貫通孔を有する板状のシリコン基板と、
前記貫通孔の開口を覆うように前記シリコン基板上に重ねて形成される薄膜状の支持層と、
前記貫通孔の位置に対応して前記支持層上に形成されるヒータ層と、
該ヒータ層を覆うように前記支持層上に形成される電気絶縁層と、
前記貫通孔の位置に対応して前記電気絶縁層上に互いに間隔を空けて形成される２つの電極と、
該２つの電極間を結ぶように前記電気絶縁層上に形成されるガス感知層と、
触媒を添加した多孔質体から構成され、かつ前記貫通孔の位置に対応して前記電気絶縁層上にて前記２つの電極及び前記ガス感知層を覆うように平面視円形状に形成される選択燃焼層と
を備えている薄膜式ガスセンサにおいて、
前記シリコン基板の前記支持層に当接する部分における貫通孔の直径Ｄ１と、前記選択燃焼層における前記電気絶縁層に当接する部分の直径Ｄ２との比率Ｄ１／Ｄ２が１．９２以上かつ２．７８以下の範囲になっている、薄膜式ガスセンサ。
【請求項２】
前記直径Ｄ１を４５０μｍ以上かつ５４０μｍ以下の範囲とする条件、及び前記直径Ｄ２を１８０μｍ以上かつ２６０μｍ以下の範囲とする条件のうち少なくとも１つの条件を満たすようになっている、請求項１に記載の薄膜式ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検知に用いられる薄膜式ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にガスセンサは、ガス検知装置等に用いられており、特定のガス、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、メタンガス（ＣＨ４）、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）、メタノール蒸気（ＣＨ３ＯＨ）等に対して選択的に感応するように構成されている。このようなガスセンサにおいては、その性格上、高感度、高選択性、高応答性、高信頼性、及び低消費電力といった性能が要求されている。
【０００３】
また、ガスセンサを用いたガス検知装置のうち、家庭用のガス漏れ警報器には、都市ガス用やプロパンガス用の可燃性ガスの検知を目的としたもの、燃焼機器の不完全燃焼ガスの検知を目的としたもの、またはこれら両方の機能を合わせ持つものなどが存在している。しかしながら、いずれのガス漏れ警報器についても高いコストや設置の難易性の問題から広く普及していない。このようなガス漏れ警報器が広く普及するためには、特に、設置性を改善することが望まれている。このような要望に応じるためには、駆動源に電池を用いるとともにコードレス化を図ることによって、コンパクトなガスセンサを提供することが考えられる。駆動源に電池を用いる場合、ガスセンサを低消費電力化することが特に重要となる。しかしながら、接触燃焼式や半導体式のガスセンサは、４００℃〜５００℃の高温に加熱された状態でガスを検知する。そのため、高温状態を維持するために多くの電力を消費する必要があり、このことがガスセンサを低消費電力化する上で問題となっている。
【０００４】
そこで、例えば、高温状態を維持し易いガスセンサとして、特許文献１のような薄膜式ガスセンサが用いられている。このような薄膜式ガスセンサは板状のシリコンウェハを有し、シリコンウェハにその厚さ方向に延びる貫通孔が形成され、貫通孔の開口を覆うようにシリコンウェハ上に支持層が重ねて形成され、支持層上には、周囲を加熱可能とするヒータ層が形成され、ヒータ層を覆うように支持層上に電気絶縁層が形成され、電気絶縁層上に互いに間隔を空けて２つの電極が形成され、２つの電極間を結ぶように電気絶縁層上に、例えば、一酸化炭素、メタンガス、プロパンガス、メタノール蒸気等に対して選択的に感応した場合に電気的特性が変化するガス感知層が形成され、さらに、電気絶縁層の中央部の上には、触媒を添加した多孔質体から構成される選択燃焼層が、２つの電極及びガス感知層を覆うように形成されている。このような構成では、選択燃焼層によって、検知対象ガス以外のガスがガス感知層に到達することを確実に防ぐという選択性が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１７２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、検知対象ガス以外のガスがガス感知層に到達することを防ぐように構成された選択燃焼層は、大きな熱損失を有する傾向にある。このような選択燃焼層の熱損失によって、ガス感知層を加熱するための消費電力が大きくなるという問題がある。また、選択燃焼層の熱損失によって、薄膜式ガスセンサの平均温度が低くなるので、薄膜式ガスセンサが長期間に渡って使用された場合に、薄膜式ガスセンサの劣化が進み易くなって、信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い選択性を有しながら、消費電力を低くでき、かつ長期間に渡って信頼性を維持することができる薄膜式ガスセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
課題を解決するために、本発明の一態様に係る薄膜式ガスセンサは、円柱状の貫通孔を有する板状のシリコン基板と、前記貫通孔の開口を覆うように前記シリコン基板上に重ねて形成される薄膜状の支持層と、前記貫通孔の位置に対応して前記支持層上に形成されるヒータ層と、該ヒータ層を覆うように前記支持層上に形成される電気絶縁層と、前記貫通孔の位置に対応して前記電気絶縁層上に互いに間隔を空けて形成される２つの電極と、該２つの電極間を結ぶように前記電気絶縁層上に形成されるガス感知層と、触媒を添加した多孔質体から構成され、かつ前記貫通孔の位置に対応して前記電気絶縁層上にて前記２つの電極及び前記ガス感知層を覆うように平面視円形状に形成される選択燃焼層とを備えている薄膜式ガスセンサにおいて、前記シリコン基板の前記支持層に当接する部分における貫通孔の直径Ｄ１と、前記選択燃焼層における前記電気絶縁層に当接する部分の直径Ｄ２との比率Ｄ１／Ｄ２が１．９２以上かつ２．７８以下の範囲になっている。また、本発明の一態様に係る薄膜式ガスセンサでは、前記直径Ｄ１を４５０μｍ以上かつ５４０μｍ以下の範囲とする条件、及び前記直径Ｄ２を１８０μｍ以上かつ２６０μｍ以下の範囲とする条件のうち少なくとも１つの条件を満たすようになっている。そのため、このようなシリコン基板の支持層に当接する部分における貫通孔の直径Ｄ１と選択燃焼層における電気絶縁層に当接する部分の直径Ｄ２との関係に基づいて構成された選択燃焼層によって、検知対象ガス以外のガスがガス感知層に到達することを確実に防止できる。その一方で、ガス感知層７を加熱するための消費電力を低減できて、ひいては、薄膜式ガスセンサを電池駆動することができる。また、薄膜式ガスセンサの平均温度が低下し難くなるので、薄膜式ガスセンサが長期間に渡って使用された場合に、薄膜式ガスセンサの劣化が進み難くなり、薄膜式ガスセンサの信頼性を長期間に渡って維持できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様に係る薄膜式ガスセンサは、高い選択性を有しながら、消費電力を低くでき、かつ長期間に渡って信頼性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜式ガスセンサの概略を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態における選択燃焼層の直径とメタン抵抗との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における選択燃焼層の直径と水素選択比との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における選択燃焼層の直径とヒータパワーとの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における選択燃焼層の直径とメタン抵抗の５０℃／２０℃比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る薄膜式ガスセンサについて以下に説明する。図１に示すように、薄膜式ガスセンサのセンサ素子１は略板状のシリコン（Ｓｉ）基板２を有している。シリコン基板２には、その厚さ方向に延びる貫通孔２ａが形成されている。特に図示はしないが、貫通孔２ａは円柱状に形成されている。再び図１に示すように、このようなシリコン基板２の上には薄膜状の支持層３が重ねて形成されている。支持層３は貫通孔２ａを覆っている。なお、シリコン基板２の貫通孔２ａは、シリコン基板２の支持層３に当接する部分（以下、「支持層当接部分」という）にて直径Ｄ１を有している。
【００１２】
図１に示すように、支持層３の上には、周囲を加熱可能とするヒータ層４が形成されている。ヒータ層４はシリコン基板２の貫通孔２ａに対応して配置されている。さらに、支持層３の上には、ヒータ層４を覆うように電気絶縁層５が形成されている。電気絶縁層５の上には、２つの電極６が形成されている。２つの電極６は、シリコン基板２の貫通孔２ａの位置に対応して互いに間隔を空けて配置されている。電気絶縁層５の上には、２つの電極６間を結ぶようにガス感知層７が形成されている。ガス感知層７は、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、メタンガス（ＣＨ４）、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）、メタノール蒸気（ＣＨ３ＯＨ）等に対して選択的に感応した場合に電気的特性が変化するように構成されている。さらに、電気絶縁層５の上には、２つの電極６及びガス感知層７を覆うように選択燃焼層８が形成されている。選択燃焼層８は、触媒を添加した多孔質体から構成され、かつ検知対象となるガス以外のガスがガス感知層７に到達することを防ぐように構成されている。また、選択燃焼層８はシリコン基板２の貫通孔２ａの位置に対応して配置されている。特に図示はしないが、このような選択燃焼層８は、平面視円形状に形成されており、一例として、本実施形態では、選択燃焼層８は略半球形状に形成されている。なお、選択燃焼層８は、電気絶縁層５に当接する部分（以下、「絶縁層当接部分」という）にて直径Ｄ２を有している。
【００１３】
このような構成において、支持層３、ヒータ層４、及び電気絶縁層５におけるシリコン基板２の貫通孔２ａに対応する部分（以下、「ダイヤフラム部分」という）は、シリコン基板２によって支持されていない状態になっており、薄膜式ガスセンサのセンサ素子１はダイヤフラム構造に構成されている。
【００１４】
シリコン基板２の支持層当接部分における貫通孔２ａの直径Ｄ１と選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２との関係について説明する。薄膜式ガスセンサの消費電力は、支持層３、ヒータ層４、及びガス感知層７からの熱伝導、並びにダイヤフラム部分の熱伝達及び熱放射によって決定される。特に、この消費電力おいては、支持層３からの熱伝導の影響が大きくなっている。ここで、ダイヤフラム部分に対応する支持層当接部分の貫通孔２ａの直径Ｄ１と、選択燃焼層当接部分の直径Ｄ２とに基づいて、支持層３の熱伝導量Ｑは次式（１）により表される。なお、式（１）において、Ｃは比例定数を表し、かつΔＴは上昇温度を表す。
【００１５】
Ｑ  ＝  ＣΔＴ／ｌｎ（Ｄ１／Ｄ２）  ・・・  式（１）
【００１６】
消費電力は、支持層３の熱伝導量Ｑに大きく依存するので、シリコン基板２の支持層当接部分における貫通孔２ａの直径Ｄ１と選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２との比率（以下、「直径比率」という）Ｄ１／Ｄ２に基づいて決定されることとなる。そこで、本実施形態においては、この直径比率Ｄ１／Ｄ２を１．９２以上かつ２．７８以下の範囲としている。この場合、薄膜式ガスセンサの使用態様に基づいてセンサ素子１の寸法を考慮すると、貫通孔２ａの直径Ｄ１を４５０μｍ以上かつ５４０μｍ以下の範囲とする条件、及び絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍ以上かつ２６０μｍ以下の範囲とする条件のうち少なくとも１つの条件を満たしていると好ましい。このような直径比率Ｄ１／Ｄ２、直径Ｄ１、及び直径Ｄ２の範囲においては、後述する実施例において示されるように、選択燃焼層８によって、検知対象ガス以外のガスがガス感知層に到達することを確実に防止できる。その一方で、ガス感知層７を加熱するための消費電力を低減できる。また、薄膜式ガスセンサの平均温度の低下し難くなるので、薄膜式ガスセンサが長期間に渡って使用された場合に、薄膜式ガスセンサの劣化が進み難くなり、薄膜式ガスセンサの信頼性を長期間に渡って維持できる。
【００１７】
ここで、本実施形態に係る薄膜式ガスセンサの詳細の一例を説明する。シリコン基板２は、熱酸化膜付のシリコンウェハであると好ましい。支持層３は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から構成された第１の熱酸化層上に、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）から構成された第２の熱酸化層を重ねて形成し、かつ第２の熱酸化層上に、二酸化ケイ素から構成された第３の熱酸化層を重ねて形成した積層構造を有していると好ましい。ヒータ層４は、タングステン（Ｔａ）から構成された第１のヒータ層上に、プラチナ・タングステン（ＰｔＷ）から構成された第２のヒータ層を重ねて形成し、かつ第２の層上に、タングステンから構成された第３のヒータ層を形成した積層構造（Ｔａ／ＰｔＷ／Ｔａ）を有していると好ましい。電気絶縁層５は、二酸化ケイ素から構成されていると好ましい。電極６は、プラチナ（Ｐｔ）から構成された第１の電極層上に、タングステンから構成された第２の電極層を重ねて形成した積層構造（Ｐｔ／Ｔａ）を有していると好ましい。ガス感知層７は、二酸化スズ（ＳｎＯ２）から構成されていると好ましい。選択燃焼層８は、触媒としてプラチナ等を混入した酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から構成されていると好ましい。
【００１８】
本実施形態に係る薄膜式ガスセンサの製造方法の一例について説明する。ＣＶＤ法（化学蒸着法）を用いて、シリコン基板２上に支持層３を形成する。ＲＦ（高周波）スパッタマグネトロン法を用いて、支持層３の上にヒータ層４及び電気絶縁層５を形成し、さらに、電気絶縁層５の上に２つの電極６及びガス感知層７を形成する。エッチング加工によって、シリコン基板２に貫通孔２ａを形成して、薄膜式ガスセンサのセンサ素子１をダイヤフラム構造に形成する。スクリーン印刷法を用いて、２つの電極６及びガス感知層７を覆うように電気絶縁層５上に選択燃焼層８を形成する。
【００１９】
以上、本実施形態によれば、シリコン基板２の支持層当接部分における貫通孔２ａの直径Ｄ１と選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２との直径比率Ｄ１／Ｄ２を１．９２以上かつ２．７８以下の範囲としている。さらには、貫通孔２ａの直径Ｄ１を４５０μｍ以上かつ５４０μｍ以下とする条件、及び絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍ以上かつ２６０μｍ以下とする条件のうち少なくとも１つの条件を満たすようになっている。そのため、選択燃焼層８によって、検知対象のガス以外のガスがガス感知層に到達することを確実に防止できる。その一方で、ガス感知層７を加熱するための消費電力を低減できて、ひいては、薄膜式ガスセンサを電池駆動することができる。また、薄膜式ガスセンサの平均温度が低下し難くなるので、薄膜式ガスセンサが長期間に渡って使用された場合に、薄膜式ガスセンサの劣化が進み難くなり、薄膜式ガスセンサの信頼性を長期間に渡って維持できる。
【００２０】
ここまで本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【００２１】
［実施例］
本発明の実施例について説明する。本実施例においては、本発明の実施形態に係る薄膜式ガスセンサの詳細の一例で述べた薄膜式ガスセンサを用いており、薄膜式ガスセンサは、本実施形態に係る薄膜式ガスセンサの製造方法の一例で述べたように作製されている。このような薄膜式ガスセンサについて、シリコン基板２の支持層当接部分における貫通孔２ａの直径Ｄ１をそれぞれ５００μｍとし、かつ直径Ｄ２をそれぞれ２００μｍ、２２０μｍ、２４０μｍ、及び２６０μｍとする４種類の薄膜式ガスセンサを作製した。これらの薄膜式ガスセンサを用いて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍ〜２６０μｍの範囲とし、かつ直径Ｄ１と直径Ｄ２との直径比率Ｄ１／Ｄ２を１．９２〜２．７８の範囲とした場合について、薄膜式ガスセンサの特性を確認する。
【００２２】
このような条件において、初期状態の薄膜式ガスセンサに対して、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２（μｍ）とヒータ層４の電力（以下、「ヒータ電力」という）Ｈ（ｍＷ）との関係を確認した。次いで、薄膜式ガスセンサに対して１．２年相当の加速試験を実施し、加速試験後の薄膜式ガスセンサについて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２（μｍ）と、４０００ｐｐｍのメタンガスを送った場合におけるガス感知層７の抵抗（以下、「メタン抵抗」という）ＲＭ（Ω）との関係を確認した。加速試験後の薄膜式ガスセンサについて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２（μｍ）と、メタン抵抗ＲＭ（Ω）に対する４０００ｐｐｍの水素ガスを送った場合におけるガス感知層７の抵抗（以下、「水素抵抗」という）ＲＨの比率（以下、「水素／メタン抵抗比」という）Ｐ（＝ＲＨ／ＲＭ）との関係を確認した。加速試験後の薄膜式ガスセンサについて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２（μｍ）と、周囲温度を２０℃とした場合におけるメタン抵抗ＲＭ’（Ω）に対する周囲温度を５０℃とした場合におけるメタン抵抗ＲＭ’’（Ω）の比率（以下、「５０℃／２０℃メタン抵抗比」という）Ｓ（＝ＲＭ’’／ＲＭ’）との関係を確認した。
【００２３】
初期状態の薄膜式ガスセンサに関する結果を以下に述べる。選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２とヒータ電力Ｈとの関係については、図２に示すように、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を約２００μｍ、約２２０μｍ、約２４０μｍ、及び約２６０μｍとした場合、ヒータ電力Ｈは、それぞれ約２８ｍＷ、約２９ｍＷ、約３１ｍＷ、及び約３２ｍＷとなった。このような結果に基づいて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２とヒータ電力Ｈとの関係における線形近似曲線を引いたところ、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍ〜２６０μｍとした範囲、すなわち、直径比率Ｄ１／Ｄ２を１．９２〜２．７８とした範囲で、ヒータ電力Ｈの下限値Ｈ１は２６ｍＷとなり、ヒータ電力Ｈの上限値Ｈ２は３２ｍＷとなって、ヒータ電力Ｈの範囲は、電池駆動にて必要となる消費電力に相当する２６ｍＷ〜３２ｍＷの範囲となった。また、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍより小さくした場合、ヒータ電力Ｈは２６ｍＷより小さくなり、かつ選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を２６０μｍより大きくした場合、ヒータ電力Ｈは３２ｍＷより大きくなった。よって、本実施例の薄膜式ガスセンサは、電池駆動を可能とするように、ガス感知層７を加熱するための消費電力を低減できることが確認できた。
【００２４】
次に、加速試験後の薄膜式ガスセンサに関する結果を以下に述べる。選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２と、４０００ｐｐｍのメタンガスを送った場合におけるメタン抵抗ＲＭとの関係については、図３に示すように、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を約２００μｍ、約２２０μｍ、約２４０μｍ、及び約２６０μｍとした場合、メタン抵抗ＲＭは、それぞれ約１Ｅ＋４Ωとなった。このような結果に基づいて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２とメタン抵抗ＲＭとの関係における線形近似曲線を引いたところ、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍ〜２６０μｍとした範囲、すなわち、直径比率Ｄ１／Ｄ２を１．９２〜２．７８とした範囲で、メタン抵抗ＲＭは、メタンガスを検知するために必要となる規格であって、下限値ＲＭ１を１Ｅ＋３Ω以上とし、かつ上限値ＲＭ２を１Ｅ＋５Ωの以下とする規格の範囲内となった。よって、本実施例の薄膜式ガスセンサは、メタンガスを確実に検知可能としながら、ガス感知層７を加熱するための消費電力を低減でき、かつ長期間に渡って信頼性を維持できることが確認できた。
【００２５】
選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２と水素／メタン抵抗比Ｐとの関係については、図４に示すように、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を約２００μｍ、約２２０μｍ、約２４０μｍ、及び約２６０μｍとした場合、水素／メタン抵抗比Ｐは、それぞれ約１０、約８、約１１、及び約１０となった。このような結果に基づいて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２と水素／メタン抵抗比Ｐとの関係における線形近似曲線を引いたところ、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍ〜２６０μｍとした範囲、すなわち、直径比率Ｄ１／Ｄ２を１．９２〜２．７８とした範囲で、水素／メタン抵抗比Ｐは、メタンと水素とを区別するために必要となる規格であって、下限値Ｐ１を１とし、かつ上限値Ｐ２を１４とする規格の範囲内となった。よって、本実施例の薄膜式ガスセンサは、高い選択性を有しながら、ガス感知層７を加熱するための消費電力を低減でき、かつ長期間に渡って信頼性を維持できることが確認できた。
【００２６】
選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２と５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓとの関係については、図５に示すように、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を約２００μｍ、約２２０μｍ、約２４０μｍ、及び約２６０μｍとした場合、５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓは、それぞれ約２．３、約２．１、約１．９、及び約１．７となった。このような結果に基づいて、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２と５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓとの関係における線形近似曲線を引いたところ、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍ〜２６０μｍとした範囲、すなわち、直径比率Ｄ１／Ｄ２を１．９２〜２．７８とした範囲で、５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓは、５０℃の温度環境下でメタンガスを検知するために必要となる規格であって、下限値Ｓ１を１．６とし、かつ上限値Ｓ２を２．６とする規格の範囲内となった。また、選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を１８０μｍより小さくした場合、５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓは１．６より小さくなり、かつ選択燃焼層８の絶縁層当接部分の直径Ｄ２を２６０μｍより大きくした場合、５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓは２．６より大きくなった。なお、５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓの規格について、高温環境下では、メタン抵抗は所定の係数を乗じることによって補正されるので、５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓに関する規格の上限値Ｓ２と下限値Ｓ１との差異は１．０以下とする必要がある。そのため、５０℃／２０℃メタン抵抗比Ｓに関する規格の下限値Ｓ１が１．６である場合、その上限値Ｓ２は２．６となるものである。よって、本実施例の薄膜式ガスセンサは、高温環境下でメタンガスを確実に検知可能としながら、ガス感知層７を加熱するための消費電力を低減でき、かつ長期間に渡って信頼性を維持できることが確認できた。
【符号の説明】
【００２７】
１  センサ素子
２  シリコン基板
２ａ  貫通孔
３  支持層
４  ヒータ層
５  電気絶縁層
６  電極
７  ガス感知層
８  選択燃焼層
Ｄ１，Ｄ２  直径
Ｈ  ヒータ電力
Ｈ１  下限値
Ｈ２  上限値
ＲＭ  メタン抵抗
ＲＭ１  下限値
ＲＭ２  上限値
Ｐ  水素／メタン抵抗比
Ｐ１  下限値
Ｐ２  上限値
Ｓ  ５０℃／２０℃メタン抵抗比
Ｓ１  下限値
Ｓ２  上限値
【図１】
2014178196.tif 000003
【図２】
2014178196.tif 000004
【図３】
2014178196.tif 000005
【図４】
2014178196.tif 000006
【図５】
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