(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒の形成の手間をより軽減できるガスセンサの製造方法を提供する。【解決手段】被検出ガスと触媒反応する触媒と、前記被検出ガスと前記触媒との触媒反応による発熱を検出するヒータ３とを有するガスセンサの製造方法において、触媒層５の材料を含む金属錯体ガスの雰囲気下でヒータ３を加熱させる。これにより、ヒータ３上方の保護層４上に触媒層５が形成されるので、触媒層５を形成する手間がより軽減されることとなる。【選択図】図１
2014055878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出ガスと触媒反応する触媒と、前記被検出ガスと前記触媒との触媒反応による発熱を検出するヒータとを有するガスセンサの製造方法において、
前記ヒータを形成するステップと、
前記触媒の材料を含む金属錯体ガスの雰囲気下で前記ヒータを加熱するステップと
を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス警報器に搭載するガスセンサの製造方法に関するものであり、特に、接触燃焼式のガスセンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス漏れを検出すると警報を発するガス警報器が知られている。このガス警報器に搭載されているガス漏れを検出するためのガスセンサのうち、可燃性ガスを検出対象とするものとして、ガスの接触燃焼に基づいてガス漏れを検出する接触燃焼式のガスセンサがある。この接触燃焼式のガスセンサは、ヒータと、このヒータを支持する基板と、ヒータの直上または周辺に形成された触媒とを備え、可燃性ガスが触媒に接触することにより発生した接触燃焼熱によるヒータの抵抗値変化を電圧変化として出力することにより可燃性ガスの存在を検知するものである。
【０００３】
近年、接触燃焼式のガスセンサにおいて、熱応答性の向上を目的として、半導体製造技術を用いて製造された薄膜式のセンサが提案されている。この薄膜式センサでは、ヒータの周辺構造が数μｍレベルまで薄くかつ精細に形成されている。特に、ヒータの周辺に形成する触媒層は、センサに設けられている他の構成要素との電気的および熱的に分離する必要があるので、所定の位置に形成する必要がある。そこで、従来では、フォトリソグラフィ技術、ペースト印刷技術などを用いて、触媒層が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。また、レーザ直描熱ＣＶＤ法を用いて形成する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２２１０６号公報
【特許文献２】特許第２７０５３４５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、上述した方法では、いずれも触媒層の形成に手間がかかっていた。
【０００６】
例えば、フォトリソグラフィ技術により触媒層を形成する方法では、ヒータを含む基板上に触媒を堆積した後、この触媒上に所定のパターンのフォトマスクを形成して触媒をパターニングした後、フォトマスクを除去するという多数の工程が必要である。
また、ペースト印刷技術を用いて触媒層を形成する方法では、触媒を含むペーストを印刷するのに用いるメタルマスクがヒータ周辺の薄膜構造と接触するとその薄膜構造を容易に破損させてしまうので、慎重な操作が必要であった。
さらに、レーザ直描法では、接触によるヒータ周辺の薄膜構造の破損は生じないが、センサ毎にレーザ描画することにより触媒層を形成するため、製造に時間を要していた。
【０００７】
そこで、本発明は、触媒層の形成する手間をより軽減できるガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述したような課題を解決するために、本発明に係るガスセンサの製造方法は、被検出ガスと触媒反応する触媒と、被検出ガスと触媒との触媒反応による発熱を検出するヒータとを有するガスセンサの製造方法において、ヒータを形成するステップと、触媒の材料を含む金属錯体ガスの雰囲気下でヒータを加熱するステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属錯体ガスの雰囲気下でヒータを加熱するだけでヒータ上に触媒層が形成されるので、触媒の形成の手間がより軽減されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るガスセンサの構成を模式的に示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｈ】図２Ｈは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｉ】図２Ｉは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｊ】図２Ｊは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２Ｋ】図２Ｋは、本発明の実施の形態に係るガスセンサの製造方法を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るガスセンサの変形例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
［ガスセンサの構成］
本実施の形態に係るガスセンサは、接触燃焼式のガスセンサであり、図１に示すように、開口１１が形成された基板１と、基板１に形成されかつ開口１１に架設された絶縁層２と、開口１１上方の絶縁層２上に形成されたヒータ３と、このヒータ３を含んで絶縁層２上に形成された保護層４と、ヒータ３上方の保護層４上に形成された触媒層５とを備えている。また、基板１上の絶縁層２上には、配線６が形成されている。この配線６上には、保護層４に形成されたスルーホール４１を介して電極７が設けられている。また、基板１の下面には、絶縁層８が形成されている。
【００１３】
［ガスセンサの製造方法］
次に、本実施の形態に係るガスセンサの製造方法について、図２Ａ〜図２Ｋを参照して説明する。
【００１４】
まず、図２Ａに示すように、基板１０１を用意する。この基板１０１は、例えば単結晶シリコンから構成される。
【００１５】
続いて、例えばスパッタリング法によって、図２Ｂに示すように、用意された基板１０１の上面に絶縁層１０２，下面に絶縁層１０３を形成する。絶縁層１０２，１０３は、例えば窒化シリコンから構成される。
【００１６】
続いて、例えばスパッタリング法によって、図２Ｃに示すように、絶縁層１０２上に第１の金属層１０４を形成する。そして、例えばフォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、図２Ｄに示すように、その第１の金属層１０４をパターニングする。これにより、絶縁層１０２上にヒータ３と配線６が形成される。ここで、第１の金属層１０４は、例えば白金から構成される。
【００１７】
続いて、例えばスパッタリング法によって、図２Ｅに示すように、ヒータ３および配線６を含む絶縁層１０２上に保護層１０５を形成する。これにより、ヒータ３および配線６は、保護層１０５により覆われることとなる。ここで、保護層１０５は、例えば窒化シリコンから構成される。
【００１８】
一方、例えばフォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、図２Ｆに示すように、基板１０１下面に形成された絶縁層１０３をパターニングして、開口１０６を有する絶縁層８を形成する。これにより、ヒータ３の基板１０１を挟んだ反対側には、開口１０６が位置することとなる。
【００１９】
また、例えばフォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、図２Ｇに示すように、配線６上の保護層１０５をパターニングして、保護層４を形成する。これにより、配線６の一部を露出させるスルーホール４１が形成される。
【００２０】
次に、例えばスパッタリング法によって、図２Ｈに示すように、保護層１０５およびスルーホール４１内に露出した配線６上に第２の金属層１０７を形成する。この第２の金属層１０７としては、例えば金から構成される。その後、例えばフォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、図２Ｉに示すように、第２の金属層１０７をパターニングして、電極７を形成する。
【００２１】
次に、絶縁層８に形成された開口部１０６から基板１０１をアルカリ溶液でエッチングして、図２Ｊに示すように、開口１１を形成する。
【００２２】
以上の工程により、触媒層５を除くガスセンサの構造体２００が得られる。
【００２３】
次に、例えば金属錯体ガス充満した密閉容器中に構造体２００を入れるなどによって、構造体２００を金属錯体ガス雰囲気中に置いた上で、外部回路から電極７を介してヒータ３に電流を流し、このヒータ３を加熱する。すると、ヒータ３上方の保護層１０５が加熱され、この加熱された部分に接触した金属錯体ガスが熱分解を起こして、その金属錯体ガスに含まれる金属材料が析出する。これにより、図２Ｋに示すように、ヒータ３に上方の保護層１０５上に、触媒層５が形成されることとなる。
【００２４】
ここで、金属錯体ガスとしては、形成する触媒層５の種類に応じて各種金属錯体ガスを用いることができる。例えば、有機白金錯体を用いることにより、白金からなる触媒層５が形成されることとなる。
【００２５】
以上の工程により、本実施の形態に係るガスセンサが形成されることとなる。
【００２６】
このように、本実施の形態では、触媒層５の材料を含む金属錯体ガスの雰囲気下でヒータ３を加熱させるだけで、触媒層５が形成される。
このため、例えば、フォトリソグラフィ技術により触媒層を形成する場合では、触媒層を形成するために、ヒータを含む基板上に触媒を堆積し、この触媒上に所定のパターンのフォトマスクを形成して触媒をパターニングした後、フォトマスクを除去するという多数の工程が必要であったが、本実施の形態では、これらの工程が不要となるので、触媒層５の形成するための手間がより軽減される。
【００２７】
また、ペースト印刷技術を用いて触媒層を形成する場合では、ペーストの印刷に用いるメタルマスクが、ヒータ周辺の薄膜構造と接触すると容易にそれらを破損させてしまうので、慎重な操作が必要であったが、本実施の形態では、メタルマスクなどのヒータ周辺の薄膜構造に接触する可能性のある構造が不要であるので、ヒータ周辺の薄膜構造の破損を防ぐための慎重な動作も不要となる。したがって、触媒層５の形成するための手間がより軽減される。
【００２８】
さらに、レーザ直描法を用いて触媒層を形成する場合では、センサ毎にレーザ描画するので製造に時間がかかっていたが、本実施の形態では、金属錯体ガス雰囲気下でヒータ３を加熱できるのであれば、一度に多数のセンサに触媒層５を形成することが可能となる。
【００２９】
［ガスセンサの動作］
次に、図１を参照して、本実施の形態に係るガスセンサの動作について説明する。このガスセンサの動作において、ヒータ３は、発熱体であるとともに感熱体（抵抗素子）としても作用する。
【００３０】
まず、外部回路から電極７を介してヒータ３にバイアス電流を供給する。このような状態において、検出対象となるガスが触媒層５に触れると、接触燃焼を起こして発熱するので、ヒータ３の抵抗値が上昇する。すると、この抵抗値の上昇を外部回路により検出することによって、検出対象となるガスを検出することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、触媒層５の材料を含む金属錯体ガスの雰囲気下でヒータ３を加熱させるだけで、ヒータ３上方の保護層４上に触媒層５が形成されるので、触媒層５を形成する手間がより軽減されることとなる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、ヒータ３上方の保護層４上に触媒層５を設けた場合を例に説明したが、図３に示すように、ヒータ３下方の絶縁層２下面にも触媒層９を設けるようにしてもよい。これは、図２Ｋに示した触媒層５の形成工程において、金属錯体ガスを開口１１内にも流入させることにより、実現することができる。すなわち、金属錯体ガスを開口１１内に流入させると、その金属錯体ガスは、ヒータ３下方の加熱された絶縁層２に接触することにより熱分解を起こして、その接触部分に金属錯体ガスに含まれる金属が析出する。すると、図３に示すように、ヒータ３下方の絶縁層２下面に触媒層９が形成されることとなる。これにより、絶縁層２下面側から流入した検出対象も検出することができるので、ガスセンサとしての感度をより向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、触媒を形成する各種装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…基板、２…絶縁層、３…ヒータ、４…保護層、５，９…触媒層、６…配線、７…電極、８…絶縁層、１１…開口、４１…スルーホール、１０１…基板、１０２，１０３…絶縁層、１０４…第１の金属層、１０５…保護層、１０６…開口、１０７，１０７’…第２の金属層、１０８…触媒層。
【図１】
2014055878.tif 000003
【図２Ａ】
2014055878.tif 000004
【図２Ｂ】
2014055878.tif 000005
【図２Ｃ】
2014055878.tif 000006
【図２Ｄ】
2014055878.tif 000007
【図２Ｅ】
2014055878.tif 000008
【図２Ｆ】
2014055878.tif 000009
【図２Ｇ】
2014055878.tif 000010
【図２Ｈ】
2014055878.tif 000011
【図２Ｉ】
2014055878.tif 000012
【図２Ｊ】
2014055878.tif 000013
【図２Ｋ】
2014055878.tif 000014
【図３】
2014055878.tif 000015