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公開番号2025071967
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-09
出願番号2023182423
出願日2023-10-24
発明の名称ガスセンサ
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人暁合同特許事務所
主分類G01N 27/12 20060101AFI20250430BHJP(測定;試験)
要約【課題】感度の高いガスセンサを提供する。
【解決手段】本開示のガスセンサ100は、気体透過性を有する第1半導体薄膜と、第1半導体薄膜の上下両側に成膜された一対の金属薄膜と、を備えるガスセンサ100であって、第1半導体薄膜は、水平方向に広がる半導体上面および半導体下面と、半導体上面と半導体下面を接続する半導体端面と、を有し、金属薄膜は、水平方向に広がる金属上面および金属下面と、金属上面と金属下面を接続する金属端面と、を有し、半導体上面が一方の金属薄膜の金属下面に接するとともに半導体下面が他方の金属薄膜の金属上面に接することで第1半導体薄膜と一対の金属薄膜とが互いに積層されており、一方の金属薄膜の金属端面と半導体端面と他方の金属薄膜の金属端面とが同一面となるように並んで配されることで検知面が形成されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
気体透過性を有する第１半導体薄膜と、前記第１半導体薄膜の上下両側に成膜された一対の金属薄膜と、を備えるガスセンサであって、
前記第１半導体薄膜は、水平方向に広がる半導体上面および半導体下面と、前記半導体上面と前記半導体下面を接続する半導体端面と、を有し、
前記金属薄膜は、水平方向に広がる金属上面および金属下面と、前記金属上面と前記金属下面を接続する金属端面と、を有し、
前記半導体上面が一方の前記金属薄膜の前記金属下面に接するとともに前記半導体下面が他方の前記金属薄膜の前記金属上面に接することで前記第１半導体薄膜と前記一対の金属薄膜とが互いに積層されており、
一方の前記金属薄膜の前記金属端面と前記半導体端面と他方の前記金属薄膜の前記金属端面とが同一面となるように並んで配されることで検知面が形成されている、ガスセンサ。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
少なくとも前記検知面に成膜された第２半導体薄膜と、を備える、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記第２半導体薄膜は、前記検知面に成膜された検知薄膜と、前記金属上面に成膜された保護薄膜と、を備える、請求項２に記載のガスセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスセンサに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
分子素子やバイオセンサーのためのナノギャップを形成する方法として、例えば特開２００６－２３４７９９号公報（下記特許文献１）に記載の方法が知られている。バイオセンサーは酵素や抗体のように生物体を成している特定分子を検出する検出器である。特定分子を検出するには、化学的、光学的、電気的な方法があり、この中で電気的な検出方法は、少量の特定分子で迅速な検出ができるので、最も正確である。ナノギャップ間に生体物質を含む溶液を注入した後、ナノギャップ両端の電気的な特性の変化を通じて特定物質を検出することができる。ナノギャップのギャップのサイズが小さくなるほど感度が増し、さらに効果的な検出が可能になる。
【０００３】
例えば、バイオセンサーのためのプラナーナノギャップは、以下のように形成される。まず、シリコン基板上に、ドーピングを使用したバックゲート薄膜、絶縁膜、第１Ａｕ層およびハードマスクを順次に形成する。次に、ハードマスクによりパターンが形成され、第１Ａｕ層を異方性エッチングし、プラナーナノギャップの一方の電極として利用されるパターンを形成する。次に、第１Ａｕ層と第２Ａｕ層の間のギャップを形成するために第１Ａｕ層の側面にＳＡＭを形成する。次に、プラナーナノギャップの他方の電極を形成するため、エッチングで露出した絶縁膜に第２Ａｕ層を形成する。次に、ハードマスクを除去することで二つの電極（第１及び第２Ａｕ層）の間にＳＡＭが形成されたパターンを得る。次に、第１Ａｕ層と第２Ａｕ層の間に形成されたＳＡＭを除去することで、ＳＡＭの長さに対応するプラナーナノギャップが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－２３４７９９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、上記バイオセンサーには感応膜がないため、ガスセンサとしての感度が低いという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のガスセンサは、気体透過性を有する第１半導体薄膜と、前記第１半導体薄膜の上下両側に成膜された一対の金属薄膜と、を備えるガスセンサであって、前記第１半導体薄膜は、水平方向に広がる半導体上面および半導体下面と、前記半導体上面と前記半導体下面を接続する半導体端面と、を有し、前記金属薄膜は、水平方向に広がる金属上面および金属下面と、前記金属上面と前記金属下面を接続する金属端面と、を有し、前記半導体上面が一方の前記金属薄膜の前記金属下面に接するとともに前記半導体下面が他方の前記金属薄膜の前記金属上面に接することで前記第１半導体薄膜と前記一対の金属薄膜とが互いに積層されており、一方の前記金属薄膜の前記金属端面と前記半導体端面と他方の前記金属薄膜の前記金属端面とが同一面となるように並んで配されることで検知面が形成されている、ガスセンサである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、感度の高いガスセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、ガスセンサの概略図である。
図２は、絶縁基板上に電極層と第１ガス感応膜とを交互に成膜した状態を示す断面図である。
図３は、電極層の端面と第１ガス感応膜の端面とが露出する断面を形成した状態を示す断面図である。
図４は、断面に第２ガス感応膜を成膜した状態を示す断面図である。
図５は、図４の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態の概要］
最初に本開示の実施形態を列挙して説明する。
（１）本開示のガスセンサは、気体透過性を有する第１半導体薄膜と、前記第１半導体薄膜の上下両側に成膜された一対の金属薄膜と、を備えるガスセンサであって、前記第１半導体薄膜は、水平方向に広がる半導体上面および半導体下面と、前記半導体上面と前記半導体下面を接続する半導体端面と、を有し、前記金属薄膜は、水平方向に広がる金属上面および金属下面と、前記金属上面と前記金属下面を接続する金属端面と、を有し、前記半導体上面が一方の前記金属薄膜の前記金属下面に接するとともに前記半導体下面が他方の前記金属薄膜の前記金属上面に接することで前記第１半導体薄膜と前記一対の金属薄膜とが互いに積層されており、一方の前記金属薄膜の前記金属端面と前記半導体端面と他方の前記金属薄膜の前記金属端面とが同一面となるように並んで配されることで検知面が形成されている、ガスセンサである。
【００１０】
金属薄膜と絶縁薄膜を交互に成膜した後に断面を露出させて検知面を形成する場合、反応点は検知面の近傍だけとなり、ガスセンサとしての感度が低い。その点、本開示のガスセンサによると、第１半導体薄膜が気体透過性を有することで反応点となる第１半導体薄膜が検知面に限定されず、検知面から水平方向に広がっているため、ガスセンサとしての感度を高くできる。また、第１半導体薄膜により検知可能な気体の選択性を向上できるから、感度と選択性の両立を達成できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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