[go: up one dir, main page]

JP6439577B2 - Gas sensor device, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system - Google Patents

Gas sensor device, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system Download PDF

Info

Publication number
JP6439577B2
JP6439577B2 JP2015099749A JP2015099749A JP6439577B2 JP 6439577 B2 JP6439577 B2 JP 6439577B2 JP 2015099749 A JP2015099749 A JP 2015099749A JP 2015099749 A JP2015099749 A JP 2015099749A JP 6439577 B2 JP6439577 B2 JP 6439577B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gas sensor
cubr
sensor device
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015099749A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016217756A (en
Inventor
一明 柄澤
一明 柄澤
百瀬 悟
悟 百瀬
壷井 修
修 壷井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2015099749A priority Critical patent/JP6439577B2/en
Publication of JP2016217756A publication Critical patent/JP2016217756A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6439577B2 publication Critical patent/JP6439577B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

本発明は、ガスセンサ用デバイス、ガスセンサデバイス及びその製造方法、情報処理システムに関する。   The present invention relates to a gas sensor device, a gas sensor device, a manufacturing method thereof, and an information processing system.

近年、高齢化に伴い医療費が増大しており、スクリーニングによって例えば癌などの重い疾病を早期に発見し、早期に治療を行なうことで、重篤患者数を低減し、医療費を減少させる必要がある。
このスクリーニングに用いて例えば癌を早期に発見する技術としては、呼気中に含まれる癌特有のマーカーガスを検知する方法がある。例えば、胃癌の危険因子であるピロリ菌感染のマーカーガスとしてアンモニアが知られており、肺癌のマーカーガスとしてアセトアルデヒドやノナナールが知られている。
In recent years, medical expenses have increased with the aging of society, and it is necessary to reduce the number of serious patients and reduce medical expenses by early detection of serious diseases such as cancer by screening and early treatment. There is.
As a technique for detecting cancer at an early stage using this screening, for example, there is a method of detecting a marker gas peculiar to cancer contained in exhaled breath. For example, ammonia is known as a marker gas for infection with H. pylori, which is a risk factor for gastric cancer, and acetaldehyde and nonanal are known as marker gases for lung cancer.

特開2003−232785号公報JP 2003-232785 A 特表2012−522991号公報Special table 2012-522991 gazette

ところで、例えばアンモニアなどを検知するガスセンサに備えられるガスセンサデバイスの感応膜にCuBrが用いられる場合がある。
しかしながら、CuBr膜は、ガスセンサを使用する前に長時間大気にさらされたり、製造工程中に溶液などにさらされたりすると、劣化してしまい、この結果、ガスセンサの感度が低下し、場合によっては検知不能になることもある。
By the way, for example, CuBr may be used for a sensitive film of a gas sensor device provided in a gas sensor that detects ammonia or the like.
However, the CuBr film deteriorates if it is exposed to the atmosphere for a long time before using the gas sensor or exposed to a solution or the like during the manufacturing process. As a result, the sensitivity of the gas sensor is lowered. It may become undetectable.

そこで、ガスセンサに備えられるガスセンサデバイスの感応膜にCuBrを用いる場合に、CuBr膜が劣化しないようにしたい。   Therefore, when CuBr is used for the sensitive film of the gas sensor device provided in the gas sensor, it is desired that the CuBr film does not deteriorate.

本ガスセンサ用デバイスは、第1CuBr膜と、第1CuBr膜を覆うCu膜とを備える積層膜と、積層膜を介して電気的に接続される2つの電極とを備える。
本ガスセンサデバイスは、ガスを検知する際に、上述のガスセンサ用デバイスのCu膜を臭化して第2CuBr膜にし、積層膜を第1CuBr膜と第2CuBr膜とを備える感応膜にして用いられる。
The device for a gas sensor includes a laminated film including a first CuBr film, a Cu film covering the first CuBr film, and two electrodes electrically connected through the laminated film.
When detecting the gas, the present gas sensor device is used as a sensitive film including the first CuBr film and the second CuBr film, and the Cu film of the gas sensor device described above is brominated to form a second CuBr film.

本情報処理システムは、上述のガスセンサデバイスを備えるガスセンサと、ガスセンサにネットワークを介して接続され、ガスセンサによって得られたデータを処理するコンピュータとを備える。
本ガスセンサデバイスの製造方法は、第1CuBr膜と第1CuBr膜を覆うCu膜とを備える積層膜と、積層膜を介して電気的に接続される2つの電極とを備えるガスセンサ用デバイスを作製する工程と、ガスを検知する際に、ガスセンサ用デバイスのCu膜を臭化して第2CuBr膜にする処理を施し、積層膜を第1CuBr膜と第2CuBr膜とを備える感応膜にして、ガスセンサ用デバイスをガスセンサデバイスとする工程とを含む。
The information processing system includes a gas sensor including the gas sensor device described above, and a computer connected to the gas sensor via a network and processing data obtained by the gas sensor.
The manufacturing method of this gas sensor device is a process for producing a gas sensor device including a laminated film including a first CuBr film and a Cu film covering the first CuBr film, and two electrodes electrically connected via the laminated film. When the gas is detected, the Cu film of the gas sensor device is brominated to form a second CuBr film, the laminated film is a sensitive film including the first CuBr film and the second CuBr film, and the gas sensor device is formed. A gas sensor device.

したがって、本ガスセンサ用デバイス、ガスセンサデバイス及びその製造方法、情報処理システムによれば、ガスセンサに備えられるガスセンサデバイスの感応膜にCuBrを用いる場合に、CuBr膜が劣化しないようにすることができるという利点がある。   Therefore, according to the gas sensor device, the gas sensor device and the manufacturing method thereof, and the information processing system, when CuBr is used for the sensitive film of the gas sensor device included in the gas sensor, the advantage that the CuBr film can be prevented from deteriorating. There is.

本実施形態にかかるガスセンサ用デバイスの構成及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the structure of the device for gas sensors concerning this embodiment, and its manufacturing method. 本実施形態にかかるガスセンサデバイスの構成及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the structure of the gas sensor device concerning this embodiment, and its manufacturing method. (A)、(B)は、本発明の課題を説明するための模式的断面図である。(A), (B) is typical sectional drawing for demonstrating the subject of this invention. 本実施形態にかかる情報処理システムの構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing composition of an information processing system concerning this embodiment.

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかるガスセンサ用デバイス、ガスセンサデバイス及びその製造方法、情報処理システムについて、図1〜図4を参照しながら説明する。
本実施形態にかかるガスセンサデバイスは、呼気・体臭中に含まれるガス、特に各種疾病特有のマーカーガスを感知するガスセンサデバイスである。
Hereinafter, a gas sensor device, a gas sensor device, a manufacturing method thereof, and an information processing system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The gas sensor device according to the present embodiment is a gas sensor device that senses gas contained in exhaled breath and body odor, particularly marker gas peculiar to various diseases.

本実施形態のガスセンサデバイスは、呼気中に含まれる例えば数ppm以下の微量のアンモニアを高感度に検知するガスセンサに備えられるガスセンサデバイスであって、その感応膜にCuBrを用いるものである。
このCuBrを用いたガスセンサでは、CuBr膜にアンモニア分子が吸着すると、吸着した部分のCuBr中のCuイオンの濃度が変化し、半導体であるCuBrの抵抗値(又は電位)が変化するため、この抵抗値(又は電位)の変化によって微量のアンモニアを検知することができる。
The gas sensor device of this embodiment is a gas sensor device provided in a gas sensor that detects, for example, a trace amount of ammonia contained in exhaled air with a high sensitivity of several ppm or less, and uses CuBr for the sensitive film.
In this gas sensor using CuBr, when ammonia molecules are adsorbed on the CuBr film, the concentration of Cu + ions in the adsorbed CuBr changes, and the resistance value (or potential) of CuBr as a semiconductor changes. A trace amount of ammonia can be detected by a change in resistance value (or potential).

本実施形態のガスセンサデバイスの製造方法は、図1、図2に示すように、ガスセンサ用デバイス1を作製する工程と、ガスセンサ用デバイス1をガスセンサデバイス10とする工程とを含む。
ここで、ガスセンサ用デバイス1を作製する工程は、第1CuBr膜2と第1CuBr膜2を覆うCu膜3とを備える積層膜4と、積層膜4を介して電気的に接続される2つの電極5、6とを備えるガスセンサ用デバイス1を作製する工程である。なお、積層膜4をセンサ膜ともいう。
As shown in FIGS. 1 and 2, the method for manufacturing a gas sensor device of the present embodiment includes a step of manufacturing a gas sensor device 1 and a step of using the gas sensor device 1 as a gas sensor device 10.
Here, the step of manufacturing the gas sensor device 1 includes the laminated film 4 including the first CuBr film 2 and the Cu film 3 covering the first CuBr film 2, and two electrodes electrically connected via the laminated film 4. 5 and 6 are steps for producing the gas sensor device 1. The laminated film 4 is also referred to as a sensor film.

また、ガスセンサ用デバイス1をガスセンサデバイス10とする工程は、ガスを検知する際に、ガスセンサ用デバイス1のCu膜3を臭化して第2CuBr膜3Xにする処理を施し、積層膜4を第1CuBr膜2と第2CuBr膜3Xとを備える感応膜4Xにして、ガスセンサ用デバイス1をガスセンサデバイス10とする工程である。
ここで、Cu膜3を臭化して第2CuBr膜3Xにする処理、即ち、Cu膜3をCuBr化する処理としては、例えばCuBr溶液(CuBr溶液;例えばCuBr0.01M水溶液)中に浸漬する処理(溶液処理)を行なえば良い。
Further, in the process of using the gas sensor device 1 as the gas sensor device 10, when detecting gas, the Cu film 3 of the gas sensor device 1 is brominated to form the second CuBr film 3X, and the laminated film 4 is changed to the first CuBr. In this process, the gas sensor device 1 is changed to the gas sensor device 10 by using the sensitive film 4X including the film 2 and the second CuBr film 3X.
Here, as a process for bromating the Cu film 3 to form the second CuBr film 3X, that is, a process for converting the Cu film 3 into CuBr, for example, it is immersed in a CuBr solution (CuBr 2 solution; for example, CuBr 2 0.01M aqueous solution). What is necessary is just to perform the process (solution process) to perform.

このため、本実施形態のガスセンサ用デバイス1は、図1に示すように、第1CuBr膜2と、第1CuBr膜2を覆うCu膜3とを備える積層膜4、即ち、第1CuBr膜2とCu膜3とを積層させた2層構造の積層膜4を介して電気的に接続される2つの電極5、6とを備える。
本実施形態では、Cu膜3の表面を部分的に覆う絶縁膜(絶縁保護膜)7も備える。ここで、絶縁膜7は、例えば感光性の有機レジストからなる絶縁膜とすれば良い。
For this reason, as shown in FIG. 1, the gas sensor device 1 of the present embodiment includes a laminated film 4 including a first CuBr film 2 and a Cu film 3 covering the first CuBr film 2, that is, the first CuBr film 2 and the Cu film. Two electrodes 5 and 6 are provided which are electrically connected via a laminated film 4 having a two-layer structure in which the film 3 is laminated.
In the present embodiment, an insulating film (insulating protective film) 7 partially covering the surface of the Cu film 3 is also provided. Here, the insulating film 7 may be an insulating film made of, for example, a photosensitive organic resist.

また、本実施形態では、2つの電極5、6は、第1CuBr膜2のCu膜3で覆われている側の反対側に設けられている。なお、これに限られるものではなく、2つの電極5、6は、第1CuBr膜2とCu膜3を積層させた積層膜4の上下両側に一つずつ設けられていても良い。
ここでは、2つの電極5、6の一方の電極6の上方のCu膜3の表面上に絶縁膜7を設け、他方の電極5の上方のCu膜3の表面上には絶縁膜7を設けずにCu膜3の表面を露出させるようにしている。つまり、Cu膜3の表面が部分的に露出するようにCu膜3の表面を覆う絶縁膜7が設けられている。
In this embodiment, the two electrodes 5 and 6 are provided on the opposite side of the first CuBr film 2 to the side covered with the Cu film 3. However, the present invention is not limited to this, and the two electrodes 5 and 6 may be provided one on each of the upper and lower sides of the laminated film 4 in which the first CuBr film 2 and the Cu film 3 are laminated.
Here, the insulating film 7 is provided on the surface of the Cu film 3 above the one electrode 6 of the two electrodes 5, 6, and the insulating film 7 is provided on the surface of the Cu film 3 above the other electrode 5. The surface of the Cu film 3 is exposed. That is, the insulating film 7 covering the surface of the Cu film 3 is provided so that the surface of the Cu film 3 is partially exposed.

このように構成することで、後述するようにしてCu膜3を臭化してCuBr膜3Xにしてガスを検知する際に、その表面の露出している部分にアンモニア分子が吸着した場合に、2つの電極5、6の間に電位差が生じるようにすることができ、この電位差の変化によって微量のアンモニアを検知することが可能となる。
なお、ここでは、2つの電極5、6の間にギャップgを設け、このギャップgの上方のCu膜3の表面を露出させている。このため、後述するようにしてCu膜3を臭化してCuBr膜3Xにしてガスを検知する際に、その表面の露出している部分にアンモニア分子が吸着した場合に、2つの電極5、6の間でCuBr膜2、3Xの抵抗値も変化することになる。このため、CuBr膜2、3Xの抵抗値の変化によっても微量のアンモニアを検知することが可能である。したがって、絶縁膜7を設けなくてもアンモニアを検知することは可能である。つまり、ガスセンサ用デバイス1は絶縁膜7を備えないものとしても良い。
With such a configuration, when ammonia is adsorbed on the exposed portion of the surface when the gas is detected by bromating the Cu film 3 to form the CuBr film 3X as described later, 2 A potential difference can be generated between the two electrodes 5 and 6, and a small amount of ammonia can be detected by the change in the potential difference.
Here, a gap g is provided between the two electrodes 5 and 6, and the surface of the Cu film 3 above the gap g is exposed. For this reason, when ammonia molecules are adsorbed on the exposed portion of the surface when the Cu film 3 is brominated to form the CuBr film 3X and gas is detected as described later, the two electrodes 5, 6 The resistance values of the CuBr films 2 and 3X also change between the two. For this reason, it is possible to detect a small amount of ammonia even by a change in the resistance value of the CuBr films 2 and 3X. Therefore, ammonia can be detected without providing the insulating film 7. That is, the gas sensor device 1 may not include the insulating film 7.

また、2つの電極5、6に接続され、積層膜4の電気特性の変化を検知する検知部を備えるものとしても良い。ここでは、後述するように、ガスを検知する際に、ガスセンサ用デバイス1のCu膜3を臭化して第2CuBr膜3Xにし、積層膜4を第1CuBr膜2と第2CuBr膜3Xとを備える感応膜4Xにして用いるため、検知部は、感応膜4Xの電気特性の変化を検知することになる。   Moreover, it is good also as a thing provided with the detection part which is connected to the two electrodes 5 and 6 and detects the change of the electrical property of the laminated film 4. FIG. Here, as will be described later, when detecting gas, the Cu film 3 of the gas sensor device 1 is brominated to form the second CuBr film 3X, and the laminated film 4 includes the first CuBr film 2 and the second CuBr film 3X. Since it uses as film | membrane 4X, a detection part will detect the change of the electrical property of the sensitive film | membrane 4X.

本実施形態では、基板8(例えばシリコン基板)上に、絶縁膜9(例えばSiO膜)を設け、この絶縁膜9上に、上述のように構成されるガスセンサ用デバイス1が設けられている。また、絶縁膜9の中に配線及びパッドが埋め込まれており、上述のように構成されるガスセンサ用デバイス1の2つの電極5、6が、それぞれ、パッドに電気的に接続されている。そして、これらのパッドに接続された配線を介して、検知部としての回路(例えばトランジスタを含む回路)に接続されており、この回路で、感応膜4Xの電気特性の変化(例えば抵抗値、電流値、あるいは、電位差の変化)を検知することができるようになっている。 In the present embodiment, an insulating film 9 (for example, a SiO 2 film) is provided on a substrate 8 (for example, a silicon substrate), and the gas sensor device 1 configured as described above is provided on the insulating film 9. . In addition, wirings and pads are embedded in the insulating film 9, and the two electrodes 5 and 6 of the gas sensor device 1 configured as described above are electrically connected to the pads, respectively. Then, it is connected to a circuit (for example, a circuit including a transistor) as a detection unit via a wiring connected to these pads. In this circuit, a change in electrical characteristics (for example, resistance value, current) of the sensitive film 4X. Value or change in potential difference) can be detected.

なお、これに限られるものではなく、例えば、基板8の表面側に検知部としての回路(例えばトランジスタを含む回路)を設けておき、この回路で、感応膜4Xの電気特性の変化(例えば電位差や抵抗値の変化)を検知するようにしても良い。
また、本実施形態にかかるガスセンサデバイス10は、ガスを検知(測定)する際に、図2に示すように、上述のガスセンサ用デバイス1のCu膜3を臭化して第2CuBr膜3Xにし、積層膜4を第1CuBr膜2と第2CuBr膜3Xとを備える感応膜4Xにして用いられる。
However, the present invention is not limited to this. For example, a circuit (for example, a circuit including a transistor) as a detection unit is provided on the surface side of the substrate 8, and the electrical characteristics of the sensitive film 4 </ b> X change (for example, a potential difference). Or a change in resistance value) may be detected.
Further, when the gas sensor device 10 according to the present embodiment detects (measures) a gas, as shown in FIG. 2, the Cu film 3 of the gas sensor device 1 described above is brominated to form a second CuBr film 3X. The film 4 is used as a sensitive film 4X including the first CuBr film 2 and the second CuBr film 3X.

つまり、本実施形態のガスセンサデバイス10は、第1CuBr膜2と、第1CuBr膜2を覆うCu膜3とを備える積層膜4と、積層膜4を介して電気的に接続される2つの電極5、6とを備え、ガスを検知する際に、Cu膜3を臭化して第2CuBr膜3Xにし、積層膜4を第1CuBr膜2と第2CuBr膜3Xとを備える感応膜4Xにして用いられるものである。   That is, the gas sensor device 10 of the present embodiment includes a laminated film 4 including the first CuBr film 2 and a Cu film 3 covering the first CuBr film 2, and two electrodes 5 electrically connected via the laminated film 4. , 6, and when detecting gas, the Cu film 3 is brominated to form a second CuBr film 3X, and the laminated film 4 is used as a sensitive film 4X including the first CuBr film 2 and the second CuBr film 3X It is.

ここでは、ガスを検知する際に、表面が部分的に露出しているCu膜3を、その表面から厚さ方向の全体にわたって臭化して(CuBr化)、CuBr膜3Xにしている。
このように、CuBr膜2の表面をCu膜3で覆ったガスセンサ用デバイス1を作製し、ガスを検知する際に、Cu膜3をCuBr化する処理を施して、ガスセンサ用デバイス1をガスセンサデバイス10とする。
Here, when the gas is detected, the Cu film 3 whose surface is partially exposed is brominated from the surface in the thickness direction (CuBr conversion) to form a CuBr film 3X.
In this way, the gas sensor device 1 in which the surface of the CuBr film 2 is covered with the Cu film 3 is manufactured, and when the gas is detected, the Cu film 3 is subjected to a treatment for forming a CuBr, and the gas sensor device 1 is converted into the gas sensor device. 10 is assumed.

この場合、CuBr膜2の表面がCu膜3で覆われた状態で、その後の製造工程が行なわれ、流通することになる。つまり、CuBr膜2の成膜後、ガスセンサの使用時(ガス測定時)まで、CuBr膜2の表面がCu膜3で覆われた状態が維持されることになる。
これにより、CuBr膜2が、ガスセンサを使用する前に長時間大気にさらされたり、製造工程中に溶液などにさらされたりして、CuBr膜2が劣化してしまうのを防止することができる。例えば、CuBr膜2の成膜後のデバイス製造工程中に大気にさらされて、酸化したり、大気中のガスが吸着したりして、その表面が劣化してしまうのを防止することができる。また、例えば、製造工程中にCuBr膜2が溶液に接触して溶解し、劣化してしまうのを防止することができる。
In this case, the subsequent manufacturing process is performed and distributed with the surface of the CuBr film 2 covered with the Cu film 3. That is, the state in which the surface of the CuBr film 2 is covered with the Cu film 3 is maintained after the formation of the CuBr film 2 until the gas sensor is used (when the gas is measured).
Thereby, it is possible to prevent the CuBr film 2 from being deteriorated by being exposed to the air for a long time before using the gas sensor or being exposed to a solution or the like during the manufacturing process. . For example, it is possible to prevent the surface from being deteriorated by being exposed to the atmosphere during the device manufacturing process after the formation of the CuBr film 2 and being oxidized or adsorbing gas in the atmosphere. . Further, for example, it is possible to prevent the CuBr film 2 from coming into contact with the solution and dissolving and deteriorating during the manufacturing process.

この結果、ガスを検知する際に、ガスセンサの感度が低下してしまい、場合によっては検知不能(測定不能)になってしまうのを防止することができる。
そして、ガスを検知する際に(例えば測定直前に)、CuBr膜2上のCu膜3をCuBr化する処理が施される。例えばCuBr溶液(CuBr溶液;例えばCuBr0.01M水溶液)中に浸漬する処理が施される。例えば、ガスセンサ用デバイス1のCu膜3をCuBr溶液に漬けても良いし、ガスセンサ用デバイス1のCu膜3上にCuBr溶液をたらしても良い。
As a result, when detecting the gas, it is possible to prevent the sensitivity of the gas sensor from being lowered, and in some cases, from being undetectable (unmeasurable).
And when detecting gas (for example, just before a measurement), the process which converts the Cu film | membrane 3 on the CuBr film | membrane 2 into CuBr is performed. For example, a treatment of immersing in a CuBr solution (CuBr 2 solution; for example, CuBr 2 0.01M aqueous solution) is performed. For example, the Cu film 3 of the gas sensor device 1 may be immersed in a CuBr solution, or the CuBr solution may be deposited on the Cu film 3 of the gas sensor device 1.

これにより、表面に清浄なCuBr膜3Xが露出している感応膜4Xを有するガスセンサデバイス10となり、高い感度で安定した測定が可能となる。
つまり、ガスセンサデバイス10の感応膜4Xの検知対象ガスが接触(吸着)する面が劣化していない清浄な状態で、高い感度で安定してガスの検知を行なうことが可能となる。
Thereby, it becomes the gas sensor device 10 which has the sensitive film | membrane 4X in which the clean CuBr film | membrane 3X is exposed on the surface, and a stable measurement with high sensitivity is attained.
That is, it is possible to stably detect the gas with high sensitivity in a clean state in which the detection target gas of the sensitive film 4X of the gas sensor device 10 contacts (adsorbs) the surface that is not deteriorated.

例えば、数ppm以下の微量のアンモニアなどのガスを高感度で安定して検知(感知)することが可能となる。
なお、Cuは、CuBrのようには大気中で大きく劣化しないだけでなく、製造工程で例えばレジストを除去するために用いられる有機溶剤や例えばレジストパターンを作製する際のアルカリ現像液などへの耐性もある。
For example, it becomes possible to detect (sense) a gas such as a trace amount of ammonia of several ppm or less with high sensitivity and stability.
In addition, Cu is not greatly deteriorated in the atmosphere like CuBr, but also resists to an organic solvent used for removing a resist in a manufacturing process, for example, an alkali developer for producing a resist pattern, etc. There is also.

また、例えば製造後、使用時までにCu膜3の表面が酸化されないように、例えば窒素(N)ガスを封入して密閉したり、真空状態にして密閉したりしておくのが好ましい。なお、製造後、使用時までにCu膜3の表面が酸化されていても影響はなく、上述のCu膜3をCuBr化する処理でCu膜3をCuBr膜3Xにすることができる。
また、CuBr膜2を覆うように保護膜を設けておき、ガスを検知する際に、この保護膜をウェットエッチングによって除去することも考えられるが、ウェットエッチングに用いられる溶液によってCuBr膜が劣化してしまうことになるため、上述のようにしている。また、CuBr膜を覆うように保護膜を設けておき、ガスを検知する際に、この保護膜をドライエッチングによって除去することも考えられるが、ドライエッチングを行なうために大がかりな装置が必要になるため、上述のようにしている。
Further, for example, nitrogen (N 2 ) gas is preferably sealed by sealing, for example, in a vacuum state so that the surface of the Cu film 3 is not oxidized after use, for example, before use. It should be noted that even if the surface of the Cu film 3 is oxidized after use until the time of use, there is no effect, and the Cu film 3 can be turned into the CuBr film 3X by the above-described treatment for converting the Cu film 3 to CuBr.
In addition, a protective film may be provided so as to cover the CuBr film 2, and when the gas is detected, this protective film may be removed by wet etching. However, the CuBr film is deteriorated by the solution used for wet etching. This is done as described above. In addition, a protective film may be provided so as to cover the CuBr film, and when the gas is detected, the protective film may be removed by dry etching. However, a large-scale apparatus is required to perform dry etching. Therefore, it is as described above.

具体的には、以下のようにして、ガスセンサ用デバイス1を作製し、さらに、ガスセンサデバイス10を作製すれば良い。
まず、例えば厚さ約300nmの熱酸化膜(SiO膜;絶縁膜)9付きのSi基板8上に、例えば厚さ約50nmのTi膜(密着層)及び例えば厚さ約100nmのAu膜を例えばRFスパッタリング法で成膜して、ガスセンサ用デバイス1に備えられる2つの電極5、6を形成する(図1参照)。ここでは、これらの2つの電極5、6の大きさは約10nm×約50mmであり、電極間距離(ギャップg)は約1mmである。
Specifically, the gas sensor device 1 may be manufactured and the gas sensor device 10 may be manufactured as follows.
First, on a Si substrate 8 with a thermal oxide film (SiO 2 film; insulating film) 9 having a thickness of about 300 nm, for example, a Ti film (adhesion layer) having a thickness of about 50 nm and an Au film having a thickness of about 100 nm, for example. For example, it forms into a film by RF sputtering method and forms the two electrodes 5 and 6 with which the device 1 for gas sensors is equipped (refer FIG. 1). Here, the size of these two electrodes 5 and 6 is about 10 nm × about 50 mm, and the distance between electrodes (gap g) is about 1 mm.

次に、これらの2つの電極5、6にまたがるように、例えば厚さ約300nmのCuBr膜2及び例えば厚さ約300nmのCu膜3を例えばRFスパッタリング法で成膜して、ガスセンサ用デバイス1に備えられる積層膜4を形成する(図1参照)。
次に、絶縁保護膜7として、例えば感光性の有機レジストをパターニングする(図1参照)。
Next, a CuBr film 2 having a thickness of, for example, about 300 nm and a Cu film 3 having a thickness of, for example, about 300 nm are formed by, for example, RF sputtering so as to straddle these two electrodes 5, 6. 1 is formed (see FIG. 1).
Next, for example, a photosensitive organic resist is patterned as the insulating protective film 7 (see FIG. 1).

このようにして、ガスセンサ用デバイス1を作製する(図1参照)。
そして、使用時まで、窒素(N)ガス中に保管する。例えば、積層膜4を構成するCu膜3の絶縁保護膜7で覆われずに露出している部分を、窒素(N)ガスを封入して密閉しておく。
その後、ガスを検知する際に、即ち、ガスを測定する前に、ガスセンサ用デバイス1をCuBr0.01M水溶液中に約30秒浸漬し、純水で洗浄し、乾燥させる。これにより、CuBr膜2上のCu膜3がCuBr化され、感応膜4Xとして表面にCuBr膜3Xが露出しているガスセンサデバイス10が作製される(図2参照)。
In this way, the gas sensor device 1 is manufactured (see FIG. 1).
And, until the time of use, nitrogen (N 2) stored in the gas. For example, the exposed portion of the Cu film 3 constituting the laminated film 4 that is not covered with the insulating protective film 7 is sealed with nitrogen (N 2 ) gas.
Thereafter, when detecting the gas, that is, before measuring the gas, the gas sensor device 1 is immersed in a CuBr 2 0.01M aqueous solution for about 30 seconds, washed with pure water, and dried. Thereby, the Cu film 3 on the CuBr film 2 is converted to CuBr, and the gas sensor device 10 in which the CuBr film 3X is exposed on the surface as the sensitive film 4X is manufactured (see FIG. 2).

このように、まず、CuBr膜2の表面をCu膜3で覆ったガスセンサ用デバイス1を作製し、ガスを検知する際に、Cu膜3をCuBr化する処理を施して、ガスセンサ用デバイス1をガスセンサデバイス10とする。
このようにして作製したガスセンサデバイス10を、Nガス、アンモニアガス(ここでは1ppmアンモニアガス)、Nガスの順に暴露し、抵抗値を測定したところ、アンモニアガス中ではN中の3倍程度抵抗値が増加した。
Thus, first, the gas sensor device 1 in which the surface of the CuBr film 2 is covered with the Cu film 3 is manufactured, and when the gas is detected, the Cu film 3 is converted into CuBr, so that the gas sensor device 1 is formed. The gas sensor device 10 is assumed.
The gas sensor device 10 fabricated in this manner, N 2 gas, ammonia gas (here 1ppm ammonia gas), exposed in the order of N 2 gas, where the resistance value was measured three times in N 2 at the ammonia gas About the resistance value increased.

つまり、上述のようにして作製されたガスセンサデバイス10は、劣化していない清浄なCuBr膜3Xが露出しているものとなる結果、アンモニアガスに暴露すると3倍程度の抵抗値の変化が得られた。
このため、ガスセンサデバイス10の抵抗値の測定を行ない、測定対象ガスに暴露する前後での抵抗値の変化の有無をみることで、測定対象ガス中にアンモニアが含まれているか測定(判断)することができる。
That is, in the gas sensor device 10 manufactured as described above, the clean CuBr film 3X which is not deteriorated is exposed. As a result, when the gas sensor device 10 is exposed to ammonia gas, the resistance value changes about three times. It was.
For this reason, the resistance value of the gas sensor device 10 is measured, and whether or not ammonia is contained in the measurement target gas is determined (determined) by checking whether or not the resistance value changes before and after exposure to the measurement target gas. be able to.

これに対し、図3(A)に示すように、CuBr膜上にCu膜を設けずに、感応膜としてCuBr膜2のみを備えるものとすると、CuBr膜2が露出している状態でその後の製造工程が行なわれるため、製造工程で用いられる溶液中に溶出したり、使用前に長時間大気にさらされたりして、図3(B)に示すように、CuBr膜2が劣化してしまう。この結果、上述のような抵抗値の変化が得られないため、測定対象ガス中にアンモニアが含まれているかを測定するのが難しい。   On the other hand, as shown in FIG. 3 (A), when the CuBr film 2 is not provided on the CuBr film and only the CuBr film 2 is provided as the sensitive film, the subsequent CuBr film 2 is exposed. Since the manufacturing process is performed, the CuBr film 2 deteriorates as shown in FIG. 3B due to elution in the solution used in the manufacturing process or exposure to the atmosphere for a long time before use. . As a result, since the change in resistance value as described above cannot be obtained, it is difficult to measure whether the measurement target gas contains ammonia.

したがって、本実施形態にかかるガスセンサ用デバイス、ガスセンサデバイス及びその製造方法によれば、ガスセンサに備えられるガスセンサデバイスの感応膜にCuBrを用いる場合に、CuBr膜が劣化しないようにすることができるという利点がある。
ところで、上述の実施形態のガスセンサデバイス10を備えるガスセンサを用いて測定したデータ(情報)を、ネットワークを介して収集し、蓄積して、データベースを構築したり、これらのデータを解析し、その結果をフィードバックしたりすることも可能である。
Therefore, according to the gas sensor device, the gas sensor device, and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, when CuBr is used for the sensitive film of the gas sensor device provided in the gas sensor, it is possible to prevent the CuBr film from deteriorating. There is.
By the way, data (information) measured using a gas sensor including the gas sensor device 10 of the above-described embodiment is collected and accumulated via a network, a database is constructed, and these data are analyzed. It is also possible to provide feedback.

これにより、疾病のスクリーニング精度の向上、他の疾病との相関性の有無の調査などに有効に活用されることになり、また、多大な労力を要することなく、測定結果をフィードバックすることが可能となる。
例えば、呼気の被測定者の癌の有無、あるいは他の疾病との相関を解析することで、スクリーニング精度の向上や他の疾病のスクリーニングへの展開が可能となり、医療費が増大する高齢化社会への寄与が大きい。
As a result, it can be used effectively for improving screening accuracy of diseases, investigating the presence or absence of correlation with other diseases, etc., and it is possible to feed back measurement results without much effort. It becomes.
For example, by analyzing the presence or absence of cancer or the correlation with other illnesses in exhaled breath subjects, it is possible to improve screening accuracy and develop other illness screening, and the aging society will increase medical costs. The contribution to is great.

この場合、図4に示すように、このようなデータ処理(情報処理)を行なう情報処理システム11は、上述の実施形態のガスセンサデバイス10を備えるガスセンサ12と、ガスセンサ12にネットワーク13を介して接続され、ガスセンサ12によって得られたデータを処理するサーバ(コンピュータ)14とを備えるものとすれば良い。
なお、ガスセンサ12は、上述の実施形態のガスセンサデバイス10のほかに、例えば、検知部としての回路、コントローラ、通信回路等を備えるものとすれば良い。また、情報処理システム11をセンサネットワークシステムともいう。
In this case, as shown in FIG. 4, the information processing system 11 that performs such data processing (information processing) is connected to the gas sensor 12 including the gas sensor device 10 of the above-described embodiment and the gas sensor 12 via the network 13. And a server (computer) 14 for processing data obtained by the gas sensor 12.
In addition to the gas sensor device 10 of the above-described embodiment, the gas sensor 12 may include, for example, a circuit as a detection unit, a controller, a communication circuit, and the like. The information processing system 11 is also referred to as a sensor network system.

なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
第1CuBr膜と、前記第1CuBr膜を覆うCu膜とを備える積層膜と、
前記積層膜を介して電気的に接続される2つの電極とを備えることを特徴とするガスセンサ用デバイス。
Note that the present invention is not limited to the configurations described in the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Hereinafter, additional notes will be disclosed regarding the above-described embodiment and modifications.
(Appendix 1)
A laminated film comprising a first CuBr film and a Cu film covering the first CuBr film;
A gas sensor device comprising: two electrodes electrically connected via the laminated film.

(付記2)
前記Cu膜の表面を部分的に覆う絶縁膜を備えることを特徴とする、付記1に記載のガスセンサ用デバイス。
(付記3)
前記2つの電極は、前記第1CuBr膜の前記Cu膜で覆われている側の反対側に設けられていることを特徴とする、付記1又は2に記載のガスセンサ用デバイス。
(Appendix 2)
The device for a gas sensor according to appendix 1, further comprising an insulating film partially covering a surface of the Cu film.
(Appendix 3)
3. The gas sensor device according to appendix 1 or 2, wherein the two electrodes are provided on the opposite side of the first CuBr film to the side covered with the Cu film.

(付記4)
前記2つの電極に接続され、前記積層膜の電気特性の変化を検知する検知部を備えることを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載のガスセンサ用デバイス。
(付記5)
ガスを検知する際に、付記1〜4のいずれか1項に記載のガスセンサ用デバイスの前記Cu膜を臭化して第2CuBr膜にし、前記積層膜を前記第1CuBr膜と前記第2CuBr膜とを備える感応膜にして用いられることを特徴とするガスセンサデバイス。
(Appendix 4)
The gas sensor device according to any one of appendices 1 to 3, further comprising a detection unit that is connected to the two electrodes and detects a change in electrical characteristics of the laminated film.
(Appendix 5)
When detecting gas, the Cu film of the gas sensor device according to any one of appendices 1 to 4 is brominated to form a second CuBr film, and the stacked film is formed from the first CuBr film and the second CuBr film. A gas sensor device that is used as a sensitive film.

(付記6)
付記5に記載のガスセンサデバイスを備えるガスセンサと、
前記ガスセンサにネットワークを介して接続され、前記ガスセンサによって得られたデータを処理するコンピュータとを備えることを特徴とする情報処理システム。
(付記7)
第1CuBr膜と前記第1CuBr膜を覆うCu膜とを備える積層膜と、前記積層膜を介して電気的に接続される2つの電極とを備えるガスセンサ用デバイスを作製する工程と、
ガスを検知する際に、前記ガスセンサ用デバイスの前記Cu膜を臭化して第2CuBr膜にする処理を施し、前記積層膜を前記第1CuBr膜と前記第2CuBr膜とを備える感応膜にして、前記ガスセンサ用デバイスをガスセンサデバイスとする工程とを含むことを特徴とするガスセンサデバイスの製造方法。
(Appendix 6)
A gas sensor comprising the gas sensor device according to appendix 5,
An information processing system comprising: a computer connected to the gas sensor via a network and processing data obtained by the gas sensor.
(Appendix 7)
Producing a gas sensor device comprising: a laminated film comprising a first CuBr film and a Cu film covering the first CuBr film; and two electrodes electrically connected through the laminated film;
When detecting gas, the Cu film of the gas sensor device is brominated to form a second CuBr film, and the laminated film is a sensitive film including the first CuBr film and the second CuBr film, And a step of using the gas sensor device as a gas sensor device.

1 ガスセンサ用デバイス
2 第1CuBr膜
3 Cu膜
3X 第2CuBr膜
4 積層膜
4X 感応膜
5、6 電極
7 絶縁膜(絶縁保護膜)
8 基板(シリコン基板)
9 絶縁膜(SiO膜)
10 ガスセンサデバイス
11 情報処理システム
12 ガスセンサ
13 ネットワーク
14 サーバ(コンピュータ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor device 2 1st CuBr film 3 Cu film 3X 2nd CuBr film 4 Laminated film 4X Sensitive film 5, 6 Electrode 7 Insulating film (insulating protective film)
8 Substrate (silicon substrate)
9 Insulating film (SiO 2 film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas sensor device 11 Information processing system 12 Gas sensor 13 Network 14 Server (computer)

Claims (4)

第1CuBr膜と、前記第1CuBr膜を覆うCu膜とを備える積層膜と、
前記積層膜を介して電気的に接続される2つの電極とを備えることを特徴とするガスセンサ用デバイス。
A laminated film comprising a first CuBr film and a Cu film covering the first CuBr film;
A gas sensor device comprising: two electrodes electrically connected via the laminated film.
ガスを検知する際に、請求項1に記載のガスセンサ用デバイスの前記Cu膜を臭化して第2CuBr膜にし、前記積層膜を前記第1CuBr膜と前記第2CuBr膜とを備える感応膜にして用いられることを特徴とするガスセンサデバイス。   When detecting gas, the Cu film of the gas sensor device according to claim 1 is brominated to form a second CuBr film, and the laminated film is used as a sensitive film including the first CuBr film and the second CuBr film. A gas sensor device. 請求項2に記載のガスセンサデバイスを備えるガスセンサと、
前記ガスセンサにネットワークを介して接続され、前記ガスセンサによって得られたデータを処理するコンピュータとを備えることを特徴とする情報処理システム。
A gas sensor comprising the gas sensor device according to claim 2;
An information processing system comprising: a computer connected to the gas sensor via a network and processing data obtained by the gas sensor.
第1CuBr膜と前記第1CuBr膜を覆うCu膜とを備える積層膜と、前記積層膜を介して電気的に接続される2つの電極とを備えるガスセンサ用デバイスを作製する工程と、
ガスを検知する際に、前記ガスセンサ用デバイスの前記Cu膜を臭化して第2CuBr膜にする処理を施し、前記積層膜を前記第1CuBr膜と前記第2CuBr膜とを備える感応膜にして、前記ガスセンサ用デバイスをガスセンサデバイスとする工程とを含むことを特徴とするガスセンサデバイスの製造方法。
Producing a gas sensor device comprising: a laminated film comprising a first CuBr film and a Cu film covering the first CuBr film; and two electrodes electrically connected through the laminated film;
When detecting gas, the Cu film of the gas sensor device is brominated to form a second CuBr film, and the laminated film is a sensitive film including the first CuBr film and the second CuBr film, And a step of using the gas sensor device as a gas sensor device.
JP2015099749A 2015-05-15 2015-05-15 Gas sensor device, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system Active JP6439577B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015099749A JP6439577B2 (en) 2015-05-15 2015-05-15 Gas sensor device, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015099749A JP6439577B2 (en) 2015-05-15 2015-05-15 Gas sensor device, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016217756A JP2016217756A (en) 2016-12-22
JP6439577B2 true JP6439577B2 (en) 2018-12-19

Family

ID=57578797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015099749A Active JP6439577B2 (en) 2015-05-15 2015-05-15 Gas sensor device, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6439577B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6880928B2 (en) * 2017-03-30 2021-06-02 富士通株式会社 Gas component measuring mechanism and measuring device
JP6838472B2 (en) * 2017-04-12 2021-03-03 富士通株式会社 Fatigue estimation device, fatigue estimation system, and fatigue estimation method
JP6879091B2 (en) * 2017-07-10 2021-06-02 富士通株式会社 Gas sensor system and gas detection method
JP6958258B2 (en) 2017-11-08 2021-11-02 富士通株式会社 Sensor devices and their manufacturing methods, gas sensors, information processing systems

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2375516A1 (en) * 1999-06-17 2000-12-28 Cyrano Sciences, Inc. Multiple sensing system and device
US20110124113A1 (en) * 2009-11-25 2011-05-26 Abdul-Majeed Azad Methods and devices for detecting unsaturated compounds

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016217756A (en) 2016-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6439577B2 (en) Gas sensor device, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system
JP5425214B2 (en) Capacitive humidity sensor and manufacturing method thereof
JP6406051B2 (en) Gas sensor
US20140026652A1 (en) Sensor for measuring high humidity conditions and/or condensation
CN106093138B (en) Pass through the manufacturing method and sensor of the sensor of metal oxide detection gas
US9234859B2 (en) Integrated device of a capacitive type for detecting humidity, in particular manufactured using a CMOS technology
JP5936087B2 (en) Thin film hydrogen gas sensor
JP4115482B2 (en) Gas sensor
JP2021067690A (en) Inorganic humidity sensor device
KR20220089245A (en) Gas sensor with improved contact resistance and the fabrication method thereof
JP5984959B2 (en) Infrared light sensor chip having high measurement accuracy, and method for manufacturing the infrared light sensor chip
JP2019095351A (en) Water detection element, exhaled gas detector, exhalation inspection system, and method for removing condensation
JP6450506B2 (en) Capacitive gas sensor
JP6511957B2 (en) Gas sensor and information processing system
JP6383358B2 (en) Integrated circuit including a nanowire sensor having a shielding layer, sensing device, measuring method, and manufacturing method
JP7096635B2 (en) Moisture detection element, breath gas detection device, breath test system and manufacturing method of moisture detection element
CN207751920U (en) A kind of sensor for detection gas ingredient
JP6772948B2 (en) Gas sensor devices, gas sensor systems, and methods for manufacturing gas sensor devices
CN106082102A (en) The sensor circuit manufacture method of integrated temperature humidity gas sensing and sensor
JP6477225B2 (en) Gas sensor device component, gas sensor device and manufacturing method thereof, information processing system
JP2017156280A (en) Gas sensor device, gas measurement method, and gas measurement apparatus
JP6375629B2 (en) Gas sensor and manufacturing method thereof
KR101830304B1 (en) Fabrication method of integrated sensor and integrated sensor using the same
JP2009002802A (en) Water sensor and dew condensation sensor
JP6645224B2 (en) Resistance change type gas sensor and information processing system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180206

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181017

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181023

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6439577

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150