(57)【要約】【課題】  十分な性能を有するガスセンサを提供する。【解決手段】  実施形態に係るガスセンサは、固定電極３２と、固定電極を覆い、その内側にキャビティ４０を形成する膜構造２０であって、金属元素を含有するアモルファス材料で形成された感応層２３と、感応層上に設けられたキャップ層２４とを含み、感応層が所定のガスを吸収することによって変形可能な膜構造と、を備える。【選択図】図１
2019100705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極と、
前記固定電極を覆い、その内側にキャビティを形成する膜構造であって、金属元素を含有するアモルファス材料で形成された感応層と、前記感応層上に設けられたキャップ層とを含み、前記感応層が所定のガスを吸収することによって変形可能な膜構造と、
を備えたガスセンサ。
【請求項２】
前記膜構造は、ベース層と、前記感応層と前記ベース層との間に設けられた中間層と、をさらに含む
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記膜構造に設けられ、前記固定電極に対向し、前記膜構造の変形に応じて変形又は変位可能な可動電極をさらに備える
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記感応層は、前記固定電極に対向する可動電極として機能する
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記キャップ層は、水素分子を水素原子に解離させる触媒作用を有する元素を含有する
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記キャップ層は、前記感応層に含有されている元素を含有する
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記キャップ層は、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）及びボロン（Ｂ）から選択された少なくとも１つの元素を含有する
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項８】
金属元素を含有するアモルファス材料で形成された感応層と、前記感応層上に設けられ、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）及びボロン（Ｂ）から選択された少なくとも１つの元素を含有するキャップ層と、を含む膜構造
を備えたガスセンサ。
【請求項９】
ベース層と、前記ベース層上に設けられ、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）の少なくとも一方を含有する中間層と、前記中間層上に設けられ、金属元素を含有するアモルファス材料で形成された感応層と、を含む膜構造
を備えたガスセンサ。
【請求項１０】
前記中間層は、窒素（Ｎ）をさらに含有する
請求項９に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記膜構造は、前記感応層上に設けられたキャップ層をさらに含む
請求項９に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記アモルファス材料は、金属ガラス材料である
請求項１、８又は９のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記アモルファス材料は、水素分子を水素原子に解離させるための触媒作用を有する元素を含有する
請求項１、８又は９のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項１４】
前記アモルファス材料は、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）から選択された少なくとも１つの元素と、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）及びボロン（Ｂ）から選択された少なくとも１つの元素とを含有する
請求項１、８又は９のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項１５】
前記アモルファス材料は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）から選択された少なくとも１つの元素をさらに含有する
請求項１４に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（micro electro-mechanical systems）技術を用いたガスセンサ（水素ガスセンサ等）が提案されている。
【０００３】
しかしながら、従来は、必ずしも十分な性能を有するガスセンサが提案されているとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８８６９号公報
【特許文献２】特開２００１−２９６２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
十分な性能を有するガスセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るガスセンサは、固定電極と、前記固定電極を覆い、その内側にキャビティを形成する膜構造であって、金属元素を含有するアモルファス材料で形成された感応層と、前記感応層上に設けられたキャップ層とを含み、前記感応層が所定のガスを吸収することによって変形可能な膜構造と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係るガスセンサの構成を模式的に示した断面図である。
【図２】実施形態に係るガスセンサの構成を模式的に示した平面図である。
【図３】実施形態に係るガスセンサを用いたガス検出システムの基本的な構成を示したブロック図である。
【図４】キャップ層を設けていない場合の、膜構造に含有される元素の濃度プロファイルの分析結果を示した図である。
【図５】キャップ層を設けていない場合の、膜構造の内部及び表面の分析結果を示した図である。
【図６】実施形態に係り、感応層上にキャップ層を設けた場合の効果を示した図である。
【図７】実施形態に係り、感応層上にキャップ層を設けた場合の効果を示した図である。
【図８】実施形態に係るガスセンサの第１の変更例の構成を模式的に示した断面図である。
【図９】実施形態に係るガスセンサの第２の変更例の構成を模式的に示した断面図である。
【図１０】実施形態に係るガスセンサの第３の変更例の構成を模式的に示した断面図である。
【図１１】実施形態に係るガスセンサの第４の変更例の構成を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【０００９】
本実施形態に係るガスセンサは、ＭＥＭＳ（micro electro-mechanical systems）技術を用いて製造される。また、本実施形態に係るガスセンサは、主として水素ガスセンサとして用いられる。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るガスセンサの構成を模式的に示した断面図である。図２は、本実施形態に係るガスセンサの構成を模式的に示した平面図である。図２のＡ−Ａ線に沿った断面が図１に概ね対応する。
【００１１】
図１及び図２に示したガスセンサは、下部構造１０と、下部構造１０上に設けられた膜構造２０と、可動電極３１と、固定電極３２とを備えている。膜構造２０の内側には、キャビティ４０が形成されている。すなわち、下部構造１０と膜構造２０との間にキャビティ４０が形成されており、固定電極３２は膜構造２０によって覆われている。可動電極３１と固定電極３２とは互いに対向しており、可動電極３１と固定電極３２とによって可変キャパシタが形成されている。
【００１２】
下部構造１０には、半導体基板（図示せず）、トランジスタ（図示せず）、配線（図示せず）及び層間絶縁膜（図示せず）等が設けられている。
【００１３】
膜構造２０は、ベース層２１と、ベース層２１上に設けられた中間層（密着層）２２と、中間層２２上に設けられた感応層２３と、感応層２３上に設けられたキャップ層２４とを備えている。
【００１４】
なお、図２では、ベース層２１の外縁２１ａ、中間層２２の外縁２２ａ及び内縁２２ｂ、感応層２３の外縁２３ａ及び内縁２３ｂ、キャップ層２４の外縁２４ａ及び内縁２４ｂ、可動電極３１の外縁３１ａ、並びに固定電極３２の外縁３２ａの位置関係が示されている。
【００１５】
ベース層２１はシリコン窒化物（ＳｉＮ）或いはシリコン酸化物（ＳｉＯ）で形成されており、ベース層２１の周縁部は下部構造１０に固定されている。また、ベース層２１の内側にはキャビティ４０が形成されている。ベース層２１には、膜構造２０の内側と外側との圧力を等しくするために貫通孔が設けられていてもよい。
【００１６】
中間層（密着層）２２は、ベース層２１と感応層２３との密着性を高めるために設けられており、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）の少なくとも一方を含有している。中間層２２には、窒素（Ｎ）がさらに含有されていてもよい。具体的には、中間層２２は、チタン（Ｔｉ）層、窒化チタン（ＴｉＮ）層、タンタル（Ｔａ）層或いは窒化タンタル（ＴａＮ）層で形成されている。中間層２２は、これらの層の任意の組み合わせからなる積層膜で形成されていてもよい。
【００１７】
感応層２３は、所定のガスをセンスするために設けられており、金属元素を含有するアモルファス材料で形成されている。前記アモルファス材料は、アモルファス合金材料であることが好ましい。前記アモルファス合金材料は、金属ガラス材料であることが好ましい。なお、金属ガラス材料とは、ガラス転移温度を有するアモルファス合金材料を指す。本実施形態では、前記アモルファス材料は、水素吸蔵材料であり、水素分子を水素原子に解離させるための触媒作用を有する元素を含有している。具体的には、前記アモルファス材料は、触媒作用を有する元素として、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）から選択された少なくとも１つの元素を含有している。前記アモルファス材料は、所望のガス吸蔵機能を高めるために、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）及びボロン（Ｂ）から選択された少なくとも１つの元素をさらに含有している。また、前記アモルファス材料は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）から選択された少なくとも１つの元素をさらに含有していてもよい。本実施形態では、前記アモルファス材料としてＰｄＣｕＳｉ金属ガラスが用いられる。すなわち、感応層２３は、ＰｄＣｕＳｉ金属ガラス層で形成されている。感応層（ＰｄＣｕＳｉ金属ガラス層）２３の厚さは、数百ｎｍ〜数μｍ程度である。
【００１８】
キャップ層２４は、感応層２３に含有されている元素が酸化されることを防止するために設けられている。キャップ層２４は、水素分子を水素原子に解離させる触媒作用を有する元素（第１の元素）、或いは感応層２３に含有されている所定元素と同一の元素（第２の元素）を含有していることが好ましい。具体的には、キャップ層２４は、第１の元素として、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）から選択された少なくとも１つの元素を含有している。或いは、キャップ層２４は、第２の元素として、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）及びボロン（Ｂ）から選択された少なくとも１つの元素を含有している。本実施形態では、感応層２３がＰｄＣｕＳｉ金属ガラス層で形成されているため、キャップ層２４はパラジウム（Ｐｄ）層或いはシリコン（Ｓｉ）層で形成されている。キャップ層２４の厚さは、感応層２３の厚さの１／１０よりも薄いことが好ましい。キャップ層２４が厚すぎると、水素の吸蔵及び放出特性にヒステリシスが生じるおそれがあるためである。具体的には、キャップ層２４の厚さは、１原子層の厚さから１０ｎｍ程度の厚さの範囲であることが好ましい。
【００１９】
なお、図２に示すように、上述した中間層２２、感応層２３及びキャップ層２４のパターンは、リング状の平面形状を有している。また、中間層２２、感応層２３及びキャップ層２４のパターンの外縁２２ａ、２３ａ及び２４ａは、ベース層の外縁２１ａの外側に位置している。
【００２０】
可動電極３１は、膜構造２０に接続されており、ベース層２１の下面上に設けられている。より具体的には、可動電極３１のパターンの全体がベース層２１の下面に接触している。この可動電極３１は、可変キャパシタの上部電極として機能する。
【００２１】
固定電極３２は、下部構造１０上に設けられ、可動電極３１に対向している。この固定電極３２は、可変キャパシタの下部電極として機能する。
【００２２】
感応層２３が所定のガス（本実施形態では、水素ガス）を吸蔵（吸収）すると、感応層２３が膨張する。その結果、感応層２３に歪みが生じ、感応層２３が変形する。例えば、感応層２３の中央部が下方に変形する（下方に凹む）。感応層２３が変形することで、膜構造２０全体も変形する。膜構造２０の変形に応じて可動電極３１も変形し、可動電極（上部電極）３１と固定電極（下部電極）３２との距離が変化する。可動電極３１と固定電極３２との距離が変化することで、可動電極３１と固定電極３２とで形成される可変キャパシタのキャパシタンスが変化する。このキャパシタンスの変化量を検出することで、感応層２３の水素吸蔵（吸収）量を検出することができ、感応層２３の周囲の水素濃度を検出することできる。
【００２３】
図３は、上述したガスセンサ（水素ガスセンサ）を用いたガス検出システム（水素ガス検出システム）の基本的な構成を示したブロック図である。
【００２４】
図３に示したガス検出システムでは、上述した可動電極（上部電極）３１及び固定電極（下部電極）３２によって可変キャパシタ１００が構成され、可変キャパシタ１００に検出部２００が接続されている。検出部２００は、図１の下部構造１０内に設けられていてもよいし、下部構造１０外に設けられていてもよい。検出部２００は、可変キャパシタ１００のキャパシタンスを検出するキャパシタンス検出部２１０と、キャパシタンス検出部２１０で検出されたキャパシタンスに基づいてガス濃度（水素ガス濃度）を算出するガス濃度算出部２２０とを含んでいる。予め可変キャパシタ１００のキャパシタンスとガス濃度（水素ガス濃度）との関係を求めておくことで、ガス濃度算出部２２０によってガス濃度（水素ガス濃度）を算出することができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態に係るガスセンサでは、感応層２３上にキャップ層２４が設けられている。このようにキャップ層２４を設けることで、感応層２３に含有されている元素が酸化されることを抑制することができ、感応層２３の内部構造が変化することを抑制することができる。その結果、特性や信頼性に優れたガスセンサを得ることが可能となる。以下、説明を加える。
【００２６】
優れた性能を有するガスセンサを得るためには、優れたガス吸蔵（吸収）特性を有する感応層２３を用いることが重要である。ところが、感応層２３に用いるアモルファス材料の内部構造が変化すると、所望のガス吸蔵特性を得ることが難しくなってしまう。例えば、アモルファス材料に含有されている所定元素（シリコン、リン、ボロン等）が空気中の酸素と反応して酸化物が形成されると、アモルファス材料中の所定元素の濃度が減少する。その結果、アモルファス構造が崩れて結晶化が進み、所望のガス吸蔵（吸収）特性を得ることが難しくなってしまう。
【００２７】
例えば、感応層２３に用いるアモルファス材料として、ＰｄＣｕＳｉを用いた場合について説明する。ＰｄＣｕＳｉでは、Ｓｉ等の半金属元素が一定以上の割合（例えば、２０原子％程度）含有されると、良好なアモルファス構造（金属ガラス構造）が得られることが知られている。ＰｄＣｕＳｉは、このようなアモルファス構造（金属ガラス構造）を有するため、水素吸蔵（吸収）時に水素化物を形成せず、良好な水素吸蔵及び放出特性を有している。また、このようなアモルファス構造（金属ガラス構造）を有するＰｄＣｕＳｉは、密度が低いため、水素原子がＰｄＣｕＳｉ中を高速で移動することができ、高速の応答特性を実現することができる。ところが、シリコンが空気中の酸素によって酸化されるとシリコン酸化物が形成され、ＰｄＣｕＳｉのＳｉ濃度が減少する。その結果、アモルファス構造が崩れて結晶化が進み、所望の特性を得ることができなくなる。本実施形態では、感応層２３上にキャップ層２４が設けられているため、感応層２３中への酸素の侵入をキャップ層２４によって抑制することができる。そのため、シリコンの酸化を抑制することができ、上述したような問題を防止することが可能である。
【００２８】
なお、感応層２３に用いるアモルファス材料中にシリコンが含有されていなくても、容易に酸化可能な元素がアモルファス材料中に含有されていれば、上述したような問題が生じ得る。このような場合にも、感応層２３上にキャップ層２４を設けることで、上述したような問題を防止することが可能である。
【００２９】
また、キャップ層２４に感応層２３に含有されている元素と同一の所定元素が含有されている場合には、当該所定元素が感応層２３からキャップ層２４に拡散することを抑制することができるため、上述したような問題をより効果的に防止することができる。また、キャップ層２４に含有されている所定元素が酸化されることで、感応層２３に含有されている所定元素が酸化されることを防止することができる。例えば、上述した実施形態において、感応層２３に用いるアモルファス材料としてＰｄＣｕＳｉを用い、キャップ層２４にＳｉ層を用いた場合には、感応層２３に含有されているＳｉが酸化されることを効果的に防止することができる。
【００３０】
また、キャップ層２４に水素分子を水素原子に解離させる触媒作用を有する元素が含有されている場合には、触媒作用によって水素分子を水素原子に効果的に解離させることができる。すなわち、感応層２３には水素分子を水素原子に解離させるために触媒元素が含有されているが、所望の吸蔵作用を持たせるために感応層２３には触媒元素以外の元素も含有されている。このように、感応層２３には触媒元素以外の元素も含有されているため、感応層２３内での触媒作用が低下する。そこで、キャップ層２４にも触媒元素を含有させることにより、より効果的に水素分子を水素原子に解離させることが可能となる。例えば、上述した実施形態において、感応層２３に用いるアモルファス材料としてＰｄＣｕＳｉを用い、キャップ層２４にＰｄ層を用いた場合には、Ｐｄの触媒作用によって水素分子を水素原子に効果的に解離させることができ、より効果的に水素を吸蔵（吸収）することができる。
【００３１】
図４は、感応層２３上にキャップ層２４を設けていない場合の、膜構造２０に含有される元素の濃度プロファイル（比率）の分析結果（測定結果）を示した図である。測定試料には、ＰｄＣｕＳｉを用い、酸化のメカニズムを明確化するために表面を強制的に酸化させている。図４に示すように、膜構造２０の表面近傍には多くの酸素（Ｏ）が存在している。また、膜構造２０の表面近傍では、シリコン（Ｓｉ）の比率が高くなっている。したがって、膜構造２０の表面近傍にはシリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）が形成されていることがわかる。また、深さ５ｎｍ付近では、シリコン（Ｓｉ）の比率が低下し、パラジウム（Ｐｄ）の比率が高くなっている。したがって、深さ５ｎｍ付近では、Ｓｉが減少しており、ＰｄＣｕが主体となっている。これは、ＰｄＣｕＳｉ中のＳｉが、膜構造２０の表面近傍のシリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）の形成に用いられたためであると考えられる。
【００３２】
図５は、感応層２３上にキャップ層２４を設けていない場合の、膜構造２０の内部及び表面の分析結果（測定結果）を示した図である。測定試料には、ＰｄＣｕＳｉを用いている。図５に示すように、膜構造２０の内部ではＳｉのピークが観測されているが、膜構造２０の表面ではＳｉＯ2 のピークが観測されている。したがって、膜構造２０の表面近傍にシリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）が形成されていることがわかる。
【００３３】
上述したように、膜構造の表面が酸化されてシリコン酸化物が形成されると、シリコン酸化物の直下でシリコンの比率が減少してＰｄＣｕが形成される。そのため、ＰｄＣｕＳｉのアモルファス構造が崩れて結晶化が進む。この結晶化現象は、時間の経過とともに進行するため、所望の特性を有するガスセンサを得ることができなくなる。
【００３４】
図６は、感応層上にキャップ層を設けた場合の効果を示した図である。具体的には、厚さ７ｎｍのキャップ層を設けた場合、厚さ２ｎｍのキャップ層を設けた場合、キャップ層を設けていない場合について、２００℃でアニールを行ったときの分析結果（測定結果）を示している。横軸はアニール時間であり、縦軸は感応層の表面領域の酸素濃度である。感応層の材料はＰｄＣｕＳｉであり、キャップ層の材料はＰｄである。分析には、ＳＥＭ−ＥＤＸ（scanning electron microscope / energy dispersive X-ray spectroscope）を用いている。なお、分析のスポットサイズが大きいため、分析結果には空気中の情報も反映されている。そのため、実際には感応層に酸素が含有されていない場合であっても、バックグラウンドとして酸素が検出されている。
【００３５】
図６に示すように、キャップ層を設けた場合には、キャップ層を設けていない場合に比べて、酸素濃度が減少している。また、キャップ層が厚い場合（７ｎｍ）の方が、キャップ層が薄い場合（２ｎｍ）比べて、酸素濃度が減少している。これは、キャップ層によって感応層中への酸素の侵入が抑制されているためである。
【００３６】
図７も、感応層上にキャップ層を設けた場合の効果を示した図である。具体的には、厚さ７ｎｍのキャップ層を設けた場合、厚さ２ｎｍのキャップ層を設けた場合、キャップ層を設けていない場合について、アニールを８０分間行ったときの分析結果（測定結果）を示している。横軸はアニール温度であり、縦軸は感応層の表面領域の酸素濃度である。感応層の材料はＰｄＣｕＳｉであり、キャップ層の材料はＰｄである。分析には、ＳＥＭ−ＥＤＸを用いている。
【００３７】
図７に示すように、本分析結果においても、キャップ層を設けた場合には、キャップ層を設けていない場合に比べて、酸素濃度が減少している。また、キャップ層が厚い場合（７ｎｍ）の方が、キャップ層が薄い場合（２ｎｍ）比べて、酸素濃度が減少している。これは、図６の場合と同様に、キャップ層によって感応層中への酸素の侵入が抑制されているためである。
【００３８】
以上の測定結果から、感応層２３上にキャップ層２４を設けることで、感応層２３中への酸素の侵入が抑制されることがわかる。したがって、感応層２３の結晶化が防止され、特性や信頼性に優れたガスセンサを得ることが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態に係るガスセンサでは、ベース層２１上にチタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）の少なくとも一方を含有する中間層（密着層）２２が設けられ、中間層２２上に感応層２３が設けられている。このように、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）の少なくとも一方を含有する中間層２２を設けることで、ベース層２１と感応層２３との密着性が向上する。その結果、優れた膜構造２０を得ることができ、特性や信頼性に優れたガスセンサを得ることが可能となる。特に、上述した膜構造２０は所定ガスを吸収することで変形するため、ベース層２１と感応層２３との密着性は重要である。本実施形態では、中間層２２を設けることで、膜構造２０が変形しても、ベース層２１と感応層２３との密着性を確実に維持することが可能である。
【００４０】
次に、本実施形態の変更例について説明する。
【００４１】
図８は、本実施形態に係るガスセンサの第１の変更例の構成を模式的に示した断面図である。上述した実施形態では、ベース層２１と感応層２３との間に中間層２２を設けているが、本変更例では中間層２２を設けていない。このように、膜構造２０を、ベース層２１、感応層２３及びキャップ層２４で構成してもよい。
【００４２】
図９は、本実施形態に係るガスセンサの第２の変更例の構成を模式的に示した断面図である。上述した実施形態では、感応層２３上にキャップ層２４を設けているが、本変更例ではキャップ層２４を設けていない。このように、膜構造２０を、ベース層２１、中間層２２及び感応層２３で構成してもよい。
【００４３】
図１０は、本実施形態に係るガスセンサの第３の変更例の構成を模式的に示した断面図である。上述した実施形態では、可動電極３１のパターン全体が膜構造２０の下面上に設けられていた。本変更例では、ベース層２１に突出部２１ａが設けられ、突出部２１ａの先端に可動電極３１が接続されている。感応層２３がガス（水素ガス）を吸蔵（吸収）して膜構造２０が変形すると、膜構造２０に接続された可動電極３１が垂直方向に変位する。その結果、可動電極（上部電極）３１と固定電極（下部電極）３２との距離が変動するため、可変キャパシタを構成することができる。したがって、上述した実施形態と同様の原理によって優れたガスセンサ（水素センサ）を実現することができる。なお、本変更例においても、第１及び第２の変更例で述べたように、中間層２２及びキャップ層２４の一方を省略してもよい。
【００４４】
図１１は、本実施形態に係るガスセンサの第４の変更例の構成を模式的に示した断面図である。上述した実施形態では、感応層２３と可動電極３１とを別々に設けていたが、本変更例では、感応層２３が可動電極としても機能する。このように、感応層２３を可動電極としても用いるため、ベース層２１の上面上に中間層２２、感応層２３及びキャップ層２４が設けられている。このような構造であっても、感応層２３の変形に応じて、可動電極（感応層２３）と固定電極３２との距離が変動するため、可変キャパシタを構成することができる。したがって、上述した実施形態と同様の原理によって優れたガスセンサ（水素センサ）を実現することができる。なお、本変更例においても、第１及び第２の変更例で述べたように、中間層２２及びキャップ層２４の一方を省略してもよい。
【００４５】
なお、上述した実施形態では、可動電極（上部電極）と固定電極（下部電極）との間のキャパシタンスの変化に基づいてガス濃度を検出するキャパシタンス検出型のガスセンサについて説明したが、上述した実施形態の構成は抵抗検出型のガスセンサにも適用することが可能である。抵抗検出型のガスセンサでは、感応層がガスを吸蔵（吸収）することで感応層の抵抗が変化する。このような抵抗検出型のガスセンサにも、上述した実施形態の構成は適用可能である。ただし、上述した実施形態の構成を抵抗検出型のガスセンサに適用する場合には、感応層自体の抵抗を検出するため、可動電極及び固定電極を設ける必要はない。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１０…下部構造      ２０…膜構造
２１…ベース層      ２２…中間層      ２３…感応層      ２４…キャップ層
３１…可動電極      ３２…固定電極      ４０…キャビティ
１００…可変キャパシタ      ２００…検出部
２１０…キャパシタンス検出部      ２２０…ガス濃度算出部
【図１】
2019100705.tif 000003
【図２】
2019100705.tif 000004
【図３】
2019100705.tif 000005
【図４】
2019100705.tif 000006
【図５】
2019100705.tif 000007
【図６】
2019100705.tif 000008
【図７】
2019100705.tif 000009
【図８】
2019100705.tif 000010
【図９】
2019100705.tif 000011
【図１０】
2019100705.tif 000012
【図１１】
2019100705.tif 000013