[发明专利]半导体式气体传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境检测用传感器，即用于测定例如作为大气污染成分之一的NO₂等氮氧化物(NOx)的半导体式气体传感器及其制造方法。详细地说，涉及包括如下构件的半导体式气体传感器及其制造方法：在中央部具有中空部的半导体基板；以遮住所述中空部的状态布设在该基板上的膜片构造的绝缘膜；形成在该绝缘膜上的加热器；电阻测定用电极以及形成在该电阻测定用电极上的气体感应膜。

背景技术

作为NO₂气体传感器等的半导体式气体传感器，要求具有以足够的灵敏度对0.01ppm左右的低浓度NO₂进行检测的性能。作为能满足这种高灵敏度性能要求的技术，以往已知有如下一种技术：通过使钨酸(H₂WO₄)悬浊液滴到电阻测定用电极上，干燥后烧结，从而在电阻测定用电极上形成由盘片状结晶粉体的单斜晶氧化钨(WO₃)结晶所构成的气体感应膜，利用该单斜晶WO₃结晶的电阻率随NO₂气体浓度变化的特性来测定NO₂(例如参照专利文献1、2)。

专利文献1：日本特开2007-64908号公报

专利文献2：日本特开平6-102224号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在以往已知的半导体式气体传感器中，由于气体感应膜仅以单斜晶WO₃结晶形成，因此，对于低浓度NO₂的检测灵敏度较低，且响应—回复特性也不好，尤其回复时间需要较长时间，因此，存在性能上不足以用于大气污染成分测定的问题。关于这一问题，在后述的实验例子中就可明白。

本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种半导体式气体传感器及其制造方法，该半导体式气体传感器可明显增大对于低浓度气体的检测灵敏度，并使响应—回复速度加快，从而可实现整体性能的显著提高。

用于解决课题的手段

为实现上述目的而研究出的本发明的半导体式气体传感器，包括：中央部具有中空部的半导体基板；以遮住所述中空部的状态布设在该基板上的膜片构造的绝缘膜；形成在该绝缘膜上的加热器；电阻测定用电极以及形成在该电阻测定用电极上的气体感应膜，该半导体式气体传感器的特征在于，所述气体感应膜由包含六方晶氧化钨结晶(以下称为六方晶WO₃结晶)的单斜晶氧化钨(以下称为单斜晶WO₃)构成(技术方案1)。

这里，所述气体感应膜最好是将包含六方晶氧化钨结晶的单斜晶氧化钨悬浊液(以下称为单斜晶WO₃悬浊液)在所述电阻测定用电极上进行烧结而形成的气体感应膜(技术方案2)。

另外，为实现与上述相同的目的而研究出的本发明的半导体式气体传感器的制造方法，是包括如下构件的半导体式气体传感器的制造方法：中央部具有中空部的半导体基板；以遮住所述中空部的状态布设在该基板上的膜片构造的绝缘膜；形成在该绝缘膜上的加热器；电阻测定用电极以及形成在该电阻测定用电极上的气体感应膜，该半导体式气体传感器的制造方法的特征在于，通过如下方法在所述电阻测定用电极上形成气体感应膜：使在保持成一定温度的3N～6N的HNO₃中添加(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·5H₂O水溶液所获得的沉淀物熟化，然后通过反复进行多次的吸引过滤和水洗，将钨酸悬浊液(以下称为H₂WO₄悬浊液)取出，在该取出的H₂WO₄悬浊液中添加离子交换水及阳离子系表面活性剂并将其搅拌分散，接着，在超过140℃、不到160℃下对该含有表面活性剂的H₂WO₄悬浊液进行6～12小时的水热处理，由此制成包含六方晶WO₃结晶的单斜晶WO₃悬浊液，将该包含六方晶WO₃结晶的单斜晶WO₃悬浊液滴到所述电阻测定用电极上，干燥后，在300～400℃下进行2～3小时的烧结，从而形成的。(技术方案6)。

发明的效果