JP2022065302A - センサ及びその製造方法 - Google Patents
センサ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022065302A JP2022065302A JP2020173784A JP2020173784A JP2022065302A JP 2022065302 A JP2022065302 A JP 2022065302A JP 2020173784 A JP2020173784 A JP 2020173784A JP 2020173784 A JP2020173784 A JP 2020173784A JP 2022065302 A JP2022065302 A JP 2022065302A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- sensor
- flow path
- gas flow
- metal wiring
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 50
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 482
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 228
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 203
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 203
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 65
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 62
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 45
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 12
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 10
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 23
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 14
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/4163—Systems checking the operation of, or calibrating, the measuring apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/02—Local etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/10—Etching compositions
- C23F1/12—Gaseous compositions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
【課題】特性のばらつきが低減されたセンサを提供する。【解決手段】センサ１は、主面１０ｍを含む基板１０と、多孔質材料で形成されているガス流路３０を含むセンサ部３と、ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つとを備える。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線である。基板１０の主面１０ｍの平面視において、配線の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。【選択図】図２
Description
本開示は、センサ及びその製造方法に関する。
特開２００４－２５７９６３号公報（特許文献１）は、固体電解質層と、陰極と、陽極と、陰極へ測定ガスを導入するガス導入路と、陽極から排出ガスを排出するガス排出路とを備える限界電流式ガスセンサを開示している。
本開示の目的は、特性のばらつきが低減されたセンサ及びその製造方法を提供することである。
本開示のセンサは、主面を含む基板と、多孔質材料で形成されているガス流路を含むセンサ部と、ヒータまたは温度センサの少なくとも一つとを備える。ヒータは、センサ部を加熱することができる。温度センサは、センサ部の温度を測定することができる。センサ部とヒータまたは温度センサの少なくとも一つとは、基板の主面上に積層されている。ヒータまたは温度センサの少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線である。ヒータまたは温度センサの少なくとも一つは、金属配線層を含む。基板の主面の平面視において、配線の順テーパ側面はガス流路に重なっている。
本開示のセンサの製造方法は、ヒータまたは温度センサの少なくとも一つを形成することと、多孔質材料で形成されているガス流路を含むセンサ部を形成することとを備える。ヒータは、センサ部を加熱することができる。温度センサは、センサ部の温度を測定することができる。センサ部とヒータまたは温度センサの少なくとも一つとは、基板の主面上に積層されている。ヒータまたは温度センサの少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線である。ヒータまたは温度センサの少なくとも一つを形成することは、金属配線層を形成することを含む。基板の主面の平面視において、配線の順テーパ側面はガス流路に重なっている。
本開示のセンサによれば、センサの特性のばらつきが低減され得る。本開示のセンサの製造方法によれば、特性のばらつきが低減されたセンサを得ることができる。
以下、実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
（実施の形態）
図１から図４を参照して、実施の形態のセンサ１を説明する。センサ１は、例えば、ガスセンサである。
図１から図４を参照して、実施の形態のセンサ１を説明する。センサ１は、例えば、ガスセンサである。
図１及び図２を参照して、センサ１は、基板１０と、ヒータ１４と、温度センサ２０と、センサ部３とを主に備える。センサ部３とヒータ１４と温度センサ２０とは、基板１０の主面１０ｍ上に積層されている。センサ１は、絶縁層１１，１３，１８，２４と、窒化物層１２，１９とをさらに備える。
基板１０は、特に限定されないが、シリコン基板である。基板１０は、主面１０ｍを含む。基板１０に開口１０ａが設けられている。基板１０の開口１０ａは、基板１０の主面１０ｍまで延在しており、基板１０と絶縁層１１との間の接触面積を減少させる。そのため、ヒータ１４から発生した熱が基板１０に散逸し難くなって、ヒータ１４の消費電力は低減され得る。基板１０の開口１０ａのため、センサ部３は、基板１０によって両端が支持される梁構造体に形成されている。そのため、センサ部３の熱容量が低減されて、センサ部３の感度が向上され得る。
基板１０の主面１０ｍ上に絶縁層１１が設けられている。絶縁層１１は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。絶縁層１１上に窒化物層１２が設けられている。窒化物層１２は、例えば、窒化シリコンで形成されている。窒化物層１２上に絶縁層１３が設けられている。絶縁層１３は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。絶縁層１１，１３及び窒化物層１２は、ヒータ１４を基板１０から電気的に絶縁している。
図２及び図３を参照して、ヒータ１４は、絶縁層１３上に形成されている。ヒータ１４は、センサ部３を加熱することができる。例えば、ヒータ１４は、固体電解質層３２におけるイオン伝導を可能にするために、固体電解質層３２を加熱する。ヒータ１４は、基板１０の主面１０ｍ上に設けられている。図１を参照して、基板１０の主面１０ｍの平面視において、ヒータ１４は、蛇行してもよく、蛇行ヒータ配線であってもよい。基板１０の主面１０ｍの平面視において、ヒータ１４は基板１０の開口１０ａの縁によって囲まれている。そのため、ヒータ１４で発生した熱は、基板１０に散逸し難くなって、センサ部３に効率的に印加され得る。
ヒータ１４は、順テーパ側面を有するヒータ配線である。本明細書において、配線等の順テーパ側面は、配線等の長手方向に垂直な断面における配線等の断面形状を配線等が形成される面から離れるにつれて先細な形状にする配線等の側面を意味する。基板１０の主面１０ｍの平面視において、ヒータ配線の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
ヒータ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ1，θ7は、各々、例えば、４５°以下である。本明細書において、配線等の順テーパ側面のテーパ角度は、配線等が形成される面と配線等の順テーパ側面との間の角度を意味する。ヒータ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ1，θ7は、各々、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。ヒータ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ1，θ7は、各々、０°より大きい。本実施の形態では、ヒータ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ1は、後述する密着層１７の順テーパの外側側面のテーパ角度θ3によって与えられる。ヒータ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ7は、後述する密着層１５の順テーパの外側側面のテーパ角度θ8によって与えられる。
ヒータ１４は、金属配線層１６を含む。金属配線層１６は、例えば、白金で形成されている。金属配線層１６の厚さｔ1は、例えば、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。金属配線層１６は、順テーパ側面を有している。金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2は、例えば、４５°以下である。金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2は、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2は、０°より大きい。基板１０の主面１０ｍの平面視において、金属配線層１６の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
ヒータ１４は、金属配線層１６を被覆する密着層１５，１７をさらに含む。ヒータ１４（金属配線層１６）の長手方向に垂直な断面において、金属配線層１６は密着層１５，１７で覆われている。密着層１５，１７は、例えば、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルのような遷移金属酸化物で形成されている。密着層１５は、絶縁層１３と金属配線層１６との間に設けられている。密着層１５は、金属配線層１６と絶縁層１３との間の密着性を向上させる。密着層１５は、絶縁層１８に接触しており、絶縁層１８に密着している。密着層１７は、絶縁層１８と金属配線層１６との間に設けられている。密着層１７は、金属配線層１６と絶縁層１８との間の密着性を向上させる。密着層１５，１７の各々の厚さは、金属配線層１６の厚さより小さい。密着層１５の厚さｔ2及び密着層１７の厚さｔ3は、各々、例えば、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
密着層１５は、絶縁層１８に接触する順テーパの外側側面を有している。密着層１５の外側側面のテーパ角度θ8は、例えば、４５°以下である。密着層１５の外側側面のテーパ角度θ8は、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。密着層１５の外側側面のテーパ角度θ8は、０°より大きい。基板１０の主面１０ｍの平面視において、密着層１５の外側側面はガス流路３０に重なっている。
密着層１７は、絶縁層１８に接触する順テーパの外側側面を有している。密着層１７の外側側面のテーパ角度θ3は、例えば、４５°以下である。密着層１７の外側側面のテーパ角度θ3は、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。密着層１７の外側側面のテーパ角度θ3は、０°より大きい。基板１０の主面１０ｍの平面視において、密着層１７の外側側面はガス流路３０に重なっている。
図２を参照して、絶縁層１３及びヒータ１４上に絶縁層１８が設けられている。ヒータ１４は、絶縁層１８に埋め込まれている。絶縁層１８は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。絶縁層１８上に窒化物層１９が設けられている。窒化物層１９は、例えば、窒化シリコンで形成されている。
図２及び図４を参照して、温度センサ２０は、窒化物層１９上に形成されている。温度センサ２０は、センサ部３の温度を測定することができる。温度センサ２０は、順テーパ側面を有する温度センサ配線である。基板１０の主面１０ｍの平面視において、温度センサ配線の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
温度センサ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ4，θ9は、各々、例えば、４５°以下である。温度センサ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ4，θ9は、各々、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。温度センサ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ4，θ9は、各々、０°より大きい。本実施の形態では、温度センサ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ4は、後述する密着層２３の順テーパの外側側面のテーパ角度θ6によって与えられる。温度センサ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ9は、後述する密着層２１の順テーパの外側側面のテーパ角度θ10によって与えられる。
温度センサ２０は、金属配線層２２を含む。金属配線層２２は、例えば、白金で形成されている。金属配線層２２の厚さｔ4は、例えば、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。金属配線層２２は、順テーパ側面を有している。金属配線層２２の順テーパ側面のテーパ角度θ5は、例えば、４５°以下である。金属配線層２２の順テーパ側面のテーパ角度θ5は、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。金属配線層２２の順テーパ側面のテーパ角度θ5は、０°より大きい。基板１０の主面１０ｍの平面視において、金属配線層２２の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
温度センサ２０は、金属配線層２２を被覆する密着層２１，２３をさらに含む。温度センサ２０（金属配線層２２）の長手方向に垂直な断面において、金属配線層２２は密着層２１，２３で覆われている。密着層２１，２３は、例えば、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルのような遷移金属酸化物で形成されている。密着層２１は、窒化物層１９と金属配線層２２との間に設けられている。密着層２１は、金属配線層２２と窒化物層１９との間の密着性を向上させる。密着層２１は、絶縁層２４に接触しており、絶縁層２４に密着している。密着層２３は、絶縁層２４と金属配線層２２との間に設けられている。密着層２３は、金属配線層２２と絶縁層２４との間の密着性を向上させる。密着層２１，２３の各々の厚さは、金属配線層２２の厚さより小さい。密着層２１の厚さｔ5及び密着層２３の厚さｔ6は、各々、例えば、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
密着層２１は、絶縁層２４に接触する順テーパの外側側面を有している。密着層２３の外側側面のテーパ角度θ10は、例えば、４５°以下である。密着層２３の外側側面のテーパ角度θ10は、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。密着層２３の外側側面のテーパ角度θ10は、０°より大きい。基板１０の主面１０ｍの平面視において、密着層２３の外側側面はガス流路３０に重なっている。
密着層２３は、絶縁層２４に接触する順テーパの外側側面を有している。密着層２３の外側側面のテーパ角度θ6は、例えば、４５°以下である。密着層２３の外側側面のテーパ角度θ6は、４０°以下であってもよく、３５°以下であってもよく、３０°以下であってもよく、２５°以下であってもよく、２０°以下であってもよく、１５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。密着層２３の外側側面のテーパ角度θ6は、０°より大きい。基板１０の主面１０ｍの平面視において、密着層２３の外側側面はガス流路３０に重なっている。
図２を参照して、窒化物層１９及び温度センサ２０上に絶縁層２４が設けられている。温度センサ２０は、絶縁層２４に埋め込まれている。絶縁層２４は、温度センサ２０を保護している。絶縁層２４は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。
センサ部３は、絶縁層１１，１３，１８，２４と窒化物層１２，１９とを含む多層構造体、すなわち、二酸化シリコン層と窒化シリコン層とを含む多層構造上に設けられている。この多層構造体の熱膨張係数は、二酸化シリコンの熱膨張係数よりも、ヒータ１４の金属配線層１６の熱膨張係数（例えば、白金の熱膨張係数）に近い。そのため、センサ部３を動作させるためにセンサ部３をヒータ１４によって加熱している間にセンサ部３に加わる熱応力を減少させることができる。絶縁層１１，１３，１８，２４と窒化物層１２，１９とを含む多層構造体には、基板１０の開口１０ａに連通する開口２５が設けられている。
本実施の形態では、センサ１は、限界電流式ガスセンサである。限界電流式ガスセンサは、例えば、自動車の排ガスのようなガスに含まれる、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を測定することができる。限界電流式ガスセンサは、例えば、ガスに含まれる酸素（Ｏ2）の濃度、または、ガスに含まれる水蒸気（Ｈ2Ｏ）濃度を測定することができる。センサ部３は、ガス流路３０と、第１多孔質電極３１と、固体電解質層３２と、第２多孔質電極３４とを含む。センサ部３は、絶縁層３３をさらに含んでもよい。
ガス流路３０は、絶縁層２４上に設けられている。ガス流路３０は、ガスの入口（図示せず）から第１多孔質電極３１のうち固体電解質層３２に対向している部分まで延在している。ガス流路３０は、多孔質材料で形成されている。ガス流路３０は、単位時間当たりの固体電解質層３２へのガスの流量を制限する。ガス流路３０の膜密度は、例えば、８０％以下である。そのため、ガスがガス流路３０を通りやすくなり、センサ１の応答時間が短縮され得る。また、センサ１の動作時にセンサ１内に発生する熱歪がガス流路３０で緩和され得る。ガス流路３０の膜密度は、例えば、６０％以下であってもよく、４５％以下であってもよい。
ガス流路３０は、第１多孔質電極３１及び第２多孔質電極３４より高い融点を有してもよい。ガス流路３０は、第１多孔質電極３１及び第２多孔質電極３４を形成する金属より高い融点を有する多孔質遷移金属酸化物で形成されてもよい。本明細書では、遷移金属は、国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ）の元素の長周期表における３族から１１族までの元素を意味する。多孔質遷移金属酸化物は、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）または酸化クロム（III）（Ｃｒ2Ｏ3）である。
第１多孔質電極３１は、ガス流路３０上に形成されている。第１多孔質電極３１は、ガス流路３０に接触してもよい。第１多孔質電極３１は、ガスをガス流路３０から固体電解質層３２に通しやすい。第１多孔質電極３１は、例えば、白金（Ｐｔ）またはパラジウム（Ｐｄ）で形成されている。基板１０の主面１０ｍの平面視において、ヒータ配線の順テーパ側面及び温度センサ配線の順テーパ側面は第１多孔質電極３１に重なっている。
固体電解質層３２は、第１多孔質電極３１上に設けられている。固体電解質層３２は、第１多孔質電極３１に接触している。固体電解質層３２は、酸素イオン伝導体のようなイオン伝導体である。固体電解質層３２は、例えば、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＴｈＯ2またはＢｉ2Ｏ3等の母材に、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3またはＹｂ2Ｏ3等が安定剤として添加されている酸素イオン伝導体である。特定的には、固体電解質層３２は、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）で形成されている。固体電解質層３２は、例えば、（Ｌａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ，Ｃｏ）Ｏ3で形成されている酸素イオン伝導体であってもよい。固体電解質層３２は、ヒータ１４によって加熱されることによって、イオン伝導性を有する。センサ１の動作時に、固体電解質層３２は、ヒータ１４を用いて、例えば、４００℃以上７５０℃以下の温度で加熱される。基板１０の主面１０ｍの平面視において、ヒータ配線の順テーパ側面及び温度センサ配線の順テーパ側面は固体電解質層３２に重なっている。
絶縁層３３は、第１多孔質電極３１と第２多孔質電極３４との間に設けられている。絶縁層３３は、第２多孔質電極３４を第１多孔質電極３１から電気的に絶縁している。絶縁層３３は、固体電解質層３２の一部上にさらに設けられてもよい。固体電解質層３２の一部の表面は、絶縁層３３から露出している。絶縁層３３は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。
第２多孔質電極３４は、固体電解質層３２上と絶縁層３３上とに形成されている。第２多孔質電極３４は、絶縁層３３から露出している固体電解質層３２の表面に接触している。第２多孔質電極３４は、固体電解質層３２から排出されるガスを通しやすい。第２多孔質電極３４は、例えば、白金（Ｐｔ）またはパラジウム（Ｐｄ）で形成されている。基板１０の主面１０ｍの平面視において、ヒータ配線の順テーパ側面及び温度センサ配線の順テーパ側面は第２多孔質電極３４に重なっている。
図１を参照して、センサ１は、導電パッド２６，２８と電気配線２７，２９とをさらに備えてもよい。ヒータ１４の金属配線層１６は、電気配線２７を通じて、導電パッド２６に電気的に接続されている。温度センサ２０の金属配線層２２は、電気配線２９を通じて、導電パッド２８に電気的に接続されている。導電パッド２６，２８と電気配線２７，２９とは、例えば、白金のような導電材料で形成されている。基板１０の主面１０ｍの平面視において、導電パッド２６，２８は、センサ部３から露出している。
図１から図２８を参照して、本実施の形態のセンサ１の製造方法の一例を説明する。
図５を参照して、化学気相堆積（ＣＶＤ）法によって、基板１０の主面１０ｍ上に絶縁層１１を形成する。基板１０は、例えば、シリコン基板である。絶縁層１１は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。ＣＶＤ法によって、絶縁層１１上に窒化物層１２を形成する。窒化物層１２は、例えば、窒化シリコンで形成されている。ＣＶＤ法によって、窒化物層１２上に絶縁層１３を形成する。絶縁層１３は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。
図５を参照して、化学気相堆積（ＣＶＤ）法によって、基板１０の主面１０ｍ上に絶縁層１１を形成する。基板１０は、例えば、シリコン基板である。絶縁層１１は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。ＣＶＤ法によって、絶縁層１１上に窒化物層１２を形成する。窒化物層１２は、例えば、窒化シリコンで形成されている。ＣＶＤ法によって、窒化物層１２上に絶縁層１３を形成する。絶縁層１３は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。
図６から図１９を参照して、ヒータ１４を形成する。ヒータ１４を形成することは、金属配線層１６を形成することと、金属配線層１６を被覆する密着層１５，１７を形成することとを含む。
具体的には、図６及び図７を参照して、密着層１５，１７を形成することは、例えばスパッタ法によって、絶縁層１３上に絶縁膜１５ｐを形成することを含む。絶縁膜１５ｐは、例えば、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルのような遷移金属酸化物で形成されている。
図１１及び図１２を参照して、絶縁膜１５ｐ上に、金属配線層１６を形成する。図６及び図７を参照して、金属配線層１６を形成することは、例えばスパッタ法によって、絶縁膜１５ｐ上に金属膜１６ｐを形成することを含む。金属膜１６ｐは、例えば、白金で形成されている。金属配線層１６を形成することは、金属膜１６ｐをエッチングすることによって、順テーパ側面を有する金属配線層１６を形成することをさらに含む。
特定的には、図７に示されるように、金属膜１６ｐ上にレジスト層４０を形成する。具体的には、図８を参照して、金属膜１６ｐ上にレジスト膜４１を形成する（Ｓ１）。レジスト膜４１は、例えば、スピンコート法によって金属膜１６ｐ上に塗布される。次に、図８及び図１０を参照して、レチクル４４及びレンズ４５を通して光４３をレジスト膜４１に照射して、レジスト膜４１を露光する（Ｓ２）。図８を参照して、露光されたレジスト膜４１を、現像液で現像する（Ｓ３）。例えば、レジスト膜４１がポジ型レジスト膜である場合には、現像工程（Ｓ３）において、レジスト膜４１のうち露光された部分が除去される。図８を参照して、現像工程（Ｓ３）において残存したレジスト膜４１をベークする（Ｓ４）。こうして、金属膜１６ｐ上にレジスト層４０が形成される。
順テーパ側面を有するレジスト層４０を形成する方法の第一の例を説明する。第一の例では、図８に示される現像工程（Ｓ３）において、小さなアスペクト比を有するレジスト膜４１を形成する。レジスト膜４１のアスペクト比を、例えば０．２０以下に、小さくする。現像工程（Ｓ３）によって得られたレジスト膜４１のアスペクト比は、０．１５以下であってもよく、０．１０以下であってもよい。レジスト膜４１のアスペクト比は、レジスト膜４１の幅に対する厚さの比として定義される。小さなアスペクト比を有するレジスト膜４１をベークする（Ｓ４）と、レジスト膜４１は収縮する。レジスト膜４１が収縮する際に、レジスト膜４１が形成される面の面内方向に沿う引張応力がレジスト膜４１に印加される。レジスト層４０の順テーパ側面のテーパ角度δを低減させることができる。こうして、順テーパ側面を有するレジスト層４０が得られる。
図９に、順テーパ側面を有するレジスト層４０の一つの具体例として、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製のレジストＡＺ３１００のベーク工程後の写真を示す。レジスト層４０の順テーパ側面のテーパ角度δは、３６°である。
順テーパ側面を有するレジスト層４０を形成する方法の第二の例を説明する。第二の例では、図８に示される露光工程（Ｓ２）において、レジスト膜４１を、レンズ４５の焦点面４６よりもレンズ４５に近位する位置に配置する（図１０を参照）。レジスト膜４１とレンズ４５との間の間隔ｄは、レンズ４５の焦点距離ｆよりも小さい。レジスト膜４１の上面に近づくにつれて、レジスト膜４１の露光量は増加して、現像液に対するレジスト膜４１の溶解速度は増加する。そのため、現像工程（Ｓ３）及びポストベーク工程（Ｓ４）を経て、順テーパ側面を有するレジスト層４０が得られる。
金属膜１６ｐ上に順テーパ側面を有するレジスト層４０を形成した後に、レジスト層４０をエッチングマスクとして用いて、金属膜１６ｐをエッチングする。こうして、順テーパ側面を有する金属配線層１６（図１１及び図１２を参照）が形成される。それから、金属配線層１６上に残存するレジスト層４０を除去する。
金属膜１６ｐは、例えば、ドライエッチングされる。特定的には、金属膜１６ｐは、酸素ガスを含むエッチングガスを用いて、レジスト層４０の一部とともにドライエッチングされる。エッチングガスに対する金属膜１６ｐのエッチングレートは、エッチングガスに対するレジスト層４０のエッチングレートより大きい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度が増加するにつれて、エッチングガスによって除去されるレジスト層４０の量が増加して、金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2を減少させることができる。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、０％より大きい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、５％以上であってもよい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、１５％以下であってもよい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、１０％以下であってもよい。
例えば、図１３に示されるように、アルゴンガスであって酸素ガスを含まないエッチングガスを用いて白金製の金属膜１６ｐをドライエッチングすると、金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2は２８°となる。図１４に示されるように、５％の濃度の酸素ガスとアルゴンガスとを含むエッチングガスを用いて白金製の金属膜１６ｐをドライエッチングすると、金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2は９°に減少する。図１５に示されるように、１０％の濃度の酸素ガスとアルゴンガスとを含むエッチングガスを用いて白金製の金属膜１６ｐをドライエッチングすると、金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2は４°に減少する。図１６に示されるように、１５％の濃度の酸素ガスとアルゴンガスとを含むエッチングガスを用いて白金製の金属膜１６ｐをドライエッチングすると、金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2は３°に減少する。
図１７及び図１８を参照して、密着層１５，１７を形成することは、例えばスパッタ法によって、金属配線層１６上と絶縁膜１５ｐ上とに絶縁膜１７ｐを形成することを含む。絶縁膜１７ｐは、例えば、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルのような遷移金属酸化物で形成されている。
密着層１５，１７を形成することは、絶縁膜１５ｐ，１７ｐをエッチングして、順テーパの外側側面を有する密着層１５，１７を形成することを含む。特定的には、図１７及び図１８に示されるように、絶縁膜１７ｐ上に、順テーパ側面を有するレジスト層４８を形成する。順テーパ側面を有するレジスト層４８は、順テーパ側面を有するレジスト層４０と同様の方法によって形成される。絶縁膜１５ｐ，１７ｐは、レジスト層４８をエッチングマスクとして用い、かつ、Ｃｌ2ガスのようなエッチングガスを用いて、ドライエッチングされる。こうして、図１９に示されるように、順テーパの外側側面を有する密着層１５，１７が形成されて、ヒータ１４が形成される。
図２０を参照して、ＣＶＤ法によって、ヒータ１４上と絶縁層１３上とに絶縁層１８を形成する。ヒータ１４は、絶縁層１８に埋め込まれる。絶縁層１８は、密着層１７に接触している。絶縁層１８は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。ＣＶＤ法によって、絶縁層１８上に窒化物層１９を形成する。窒化物層１９は、例えば、窒化シリコンで形成されている。
図２１から図２５を参照して、温度センサ２０を形成する。温度センサ２０を形成することは、金属配線層２２を形成することと、金属配線層２２を被覆する密着層２１，２３を形成することとを含む。
具体的には、図２１から図２３を参照して、密着層２１，２３を形成することは、例えばスパッタ法によって、窒化物層１９上に絶縁膜２１ｐを形成することを含む。絶縁膜２１ｐは、例えば、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルのような遷移金属酸化物で形成されている。
図２１から図２３を参照して、絶縁膜２１ｐ上に金属配線層２２を形成する。図２３を参照して、金属配線層２２を形成することは、例えばスパッタ法によって、絶縁膜２１ｐ上に金属膜２２ｐを形成することを含む。金属膜２２ｐは、例えば、白金で形成されている。金属配線層２２を形成することは、金属膜２２ｐをエッチングすることによって、順テーパ側面を有する金属配線層２２を形成することをさらに含む。
特定的には、図２３に示されるように、金属膜２２ｐ上に、順テーパ側面を有するレジスト層４０ｂを形成する。順テーパ側面を有するレジスト層４０ｂを形成する方法は、順テーパ側面を有するレジスト層４０を形成する方法（図８から図１０を参照）と同様である。
金属膜２２ｐ上に順テーパ側面を有するレジスト層４０ｂを形成した後に、レジスト層４０ｂをエッチングマスクとして用いて、金属膜２２ｐをエッチングする。こうして、順テーパ側面を有する金属配線層２２（図２１及び図２２を参照）が得られる。金属膜２２ｐをエッチングする方法は、金属膜１６ｐをエッチングする方法と同様である。
金属膜２２ｐは、例えば、ドライエッチングされる。特定的には、金属膜２２ｐは、酸素ガスを含むエッチングガスを用いて、レジスト層４８の一部とともにドライエッチングされる。エッチングガスに対する金属膜２２ｐのエッチングレートは、エッチングガスに対するレジスト層４８のエッチングレートより大きい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度が増加するにつれて、エッチングガスによって除去されるレジスト層４８の量が増加して、金属配線層２２の順テーパ側面のテーパ角度θ5を減少させることができる。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、０％より大きい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、５％以上であってもよい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、１５％以下であってもよい。エッチングガスに含まれる酸素ガスの濃度は、１０％以下であってもよい。
図２５を参照して、密着層２１，２３を形成することは、例えばスパッタ法によって、金属配線層２２上と絶縁膜２１ｐ上とに絶縁膜２３ｐを形成することを含む。絶縁膜２３ｐは、例えば、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルのような遷移金属酸化物で形成されている。
密着層２１，２３を形成することは、絶縁膜２１ｐ，２３ｐをエッチングして、順テーパの外側側面を有する密着層２１，２３を形成することを含む。特定的には、図２５に示されるように、絶縁膜２３ｐ上に、順テーパ側面を有するレジスト層４８ｂを形成する。順テーパ側面を有するレジスト層４８ｂは、順テーパ側面を有するレジスト層４８と同様の方法によって形成される。絶縁膜２１ｐ，２３ｐは、レジスト層４８ｂをエッチングマスクとして用い、かつ、Ｃｌ2ガスのようなエッチングガスを用いて、ドライエッチングされる。こうして、図２４に示されるように、順テーパの外側側面を有する密着層２１，２３が形成されて、温度センサ２０が形成される。
図２６を参照して、ＣＶＤ法によって、温度センサ２０上と窒化物層１９上とに絶縁層２４を形成する。温度センサ２０は、絶縁層２４に埋め込まれる。絶縁層２４は、密着層２３に接触している。絶縁層２４は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。
図２７を参照して、センサ部３を形成する。
具体的には、絶縁層２４上に、ガス流路３０を形成する。ガス流路３０は、多孔質材料で形成されている。特定的には、ガス流路３０は、多孔質遷移金属酸化物で形成されている。多孔質遷移金属酸化物は、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）または酸化クロム（III）（Ｃｒ2Ｏ3）である。ガス流路３０は、例えば、回転斜方蒸着法のような斜方蒸着法によって形成される。
具体的には、絶縁層２４上に、ガス流路３０を形成する。ガス流路３０は、多孔質材料で形成されている。特定的には、ガス流路３０は、多孔質遷移金属酸化物で形成されている。多孔質遷移金属酸化物は、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）または酸化クロム（III）（Ｃｒ2Ｏ3）である。ガス流路３０は、例えば、回転斜方蒸着法のような斜方蒸着法によって形成される。
ガス流路３０上に第１多孔質電極３１を形成する。第１多孔質電極３１は、ガス流路３０に接触している。第１多孔質電極３１は、例えば、スパッタ法により形成される。第１多孔質電極３１は、例えば、多孔質金属層である。第１多孔質電極３１は、例えば、白金（Ｐｔ）またはパラジウム（Ｐｄ）で形成されている。
第１多孔質電極３１上に、固体電解質層３２を形成する。固体電解質層３２は、第１多孔質電極３１に接触している。固体電解質層３２は、例えば、スパッタ法によって形成される。固体電解質層３２は、例えば、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＴｈＯ2またはＢｉ2Ｏ3等の母材に、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3またはＹｂ2Ｏ3等が安定剤として添加されている層である。特定的には、固体電解質層３２は、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）で形成されている。
ＣＶＤ法によって、固体電解質層３２上と第１多孔質電極３１上とに絶縁層３３を形成する。絶縁層３３は、例えば、二酸化シリコンで形成されている。固体電解質層３２の一部の表面は、絶縁層３３から露出している。
続いて、固体電解質層３２上と絶縁層３３上とに第２多孔質電極３４を形成する。第２多孔質電極３４は、絶縁層３３から露出している固体電解質層３２の表面に接触している。第２多孔質電極３４は、例えば、スパッタ法により形成される。第２多孔質電極３４は、例えば、多孔質金属層である。第２多孔質電極３４は、例えば、白金（Ｐｔ）またはパラジウム（Ｐｄ）で形成されている。第２多孔質電極３４は、絶縁層３３によって、第１多孔質電極３１から電気的に絶縁されている。こうして、センサ部３は形成される。
図２８を参照して、絶縁層１１，１３，１８，２４と窒化物層１２，１９とを含む多層構造体に、基板１０の主面１０ｍに達する開口２５を形成する。開口２５は、絶縁層１１，１３，１８，２４と窒化物層１２，１９とを含む多層構造体を、ＣＦ4ガスのようなエッチングガスを用いてドライエッチングすることによって形成される。
それから、基板１０の一部を、ＳＦ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガスまたはこれらの混合ガスのようなエッチングガスを用いて、ドライエッチングすることによって、基板１０に開口１０ａが設けられる。開口１０ａは、開口２５に連通している。基板１０の主面１０ｍの平面視において、ヒータ１４は開口１０ａの縁によって囲まれている。こうして、図１から図４に示されるセンサ１が得られる。
図１、図２及び図２９を参照して、ガスが自動車の排ガスであり、ガスに含まれる成分ガスが窒素酸化物（ＮＯx）である場合を例に、センサ１の動作を説明する。
ガスは、ガス入口（図示せず）から、ガス流路３０及び第１多孔質電極３１を通って、固体電解質層３２に流れる。ガス流路３０は、単位時間当たりの固体電解質層３２へのガスの流量を制限する。第１多孔質電極３１は、ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯx）の大部分を占める一酸化窒素ＮＯを、窒素（Ｎ2）と酸素（Ｏ2）とに分解する。
図２９に示されるように、第１多孔質電極３１は、電圧源５の負極に接続されている。酸素（Ｏ2）は、第１多孔質電極３１と固体電解質層３２との界面で、電圧源５から供給される電子を受け取って、酸素イオン（２Ｏ2-）に変換される。固体電解質層３２は、ヒータ１４を用いて、例えば、４００℃以上７５０℃以下の温度で加熱されている。酸素イオンは、第１多孔質電極３１に近位する固体電解質層３２の第１面から第２多孔質電極３４に近位する固体電解質層３２の第２面に伝導する。酸素イオンの伝導に起因して、第１多孔質電極３１と第２多孔質電極３４との間に電流が流れる。
ガス流路３０によって固体電解質層３２へのガスの流量が制限されているため、第１多孔質電極３１と第２多孔質電極３４との間の電圧を増加させても、第１多孔質電極３１と第２多孔質電極３４との間に流れる電流が一定となる。この一定の電流は、限界電流と呼ばれている。限界電流値は、ガス（例えば、排ガス）に含まれる成分ガス（例えば、窒素酸化物（ＮＯx））の濃度に比例する。限界電流値を電流検出器６で測定する。限界電流値から、ガスに含まれる成分ガスの濃度が得られる。電圧源５は、可変電圧源であってもよい。第１多孔質電極３１と第２多孔質電極３４との間に印加される電圧の大きさを変化させることにより、ガスに含まれる別の成分ガス（例えば、水蒸気（Ｈ2Ｏ）または酸素（Ｏ2））に対応する別の限界電流値を得ることができる。別の限界電流値から、別の成分ガス（例えば、水蒸気（Ｈ2Ｏ）または酸素（Ｏ2））の濃度を得ることができる。
第２多孔質電極３４に到達した酸素イオン（２Ｏ2-）は、第２多孔質電極３４と固体電解質層３２との界面で電子を奪われて、酸素（Ｏ2）に変換される。酸素（Ｏ2）などの排ガスは、第２多孔質電極３４から放出される。
（変形例）
図３０を参照して、本実施の形態の第１変形例では、ヒータ１４の金属配線層１６または温度センサ２０の金属配線層２２の少なくとも一つは、順テーパ側面を有しておらず、金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つが形成される面に垂直な側面を有してもよい。特定的には、ヒータ１４の金属配線層１６及び温度センサ２０の金属配線層２２は、順テーパ側面を有しておらず、金属配線層１６は金属配線層１６が形成される面に垂直な側面を有しており、かつ、金属配線層２２は金属配線層２２が形成される面に垂直な側面を有してもよい。
図３０を参照して、本実施の形態の第１変形例では、ヒータ１４の金属配線層１６または温度センサ２０の金属配線層２２の少なくとも一つは、順テーパ側面を有しておらず、金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つが形成される面に垂直な側面を有してもよい。特定的には、ヒータ１４の金属配線層１６及び温度センサ２０の金属配線層２２は、順テーパ側面を有しておらず、金属配線層１６は金属配線層１６が形成される面に垂直な側面を有しており、かつ、金属配線層２２は金属配線層２２が形成される面に垂直な側面を有してもよい。
図３１を参照して、本実施の形態の第２変形例では、ヒータ１４の密着層１５，１７または温度センサ２０の密着層２１，２３の少なくとも一つは、省略されてもよい。特定的には、ヒータ１４の密着層１５，１７及び温度センサ２０の密着層２１，２３の両方は、省略されてもよい。本実施の形態の第２変形例では、ヒータ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ1（図３を参照）は、金属配線層１６の順テーパ側面のテーパ角度θ2（図３を参照）によって与えられる。温度センサ配線の順テーパ側面のテーパ角度θ4（図４を参照）は、金属配線層２２の順テーパ側面のテーパ角度θ5（図４を参照）によって与えられる。
センサ１は、限界電流式センサに限られず、ガスの流速を測定するガス流速センサ等のガスセンサであってもよい。センサ部３の種類によっては、ヒータ１４または温度センサ２０の一方が省略されてもよい。すなわち、センサ１は、ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つを備えていればよい。
本実施の形態のセンサ１及びその製造方法の効果を説明する。
本実施の形態のセンサ１は、主面１０ｍを含む基板１０と、多孔質材料で形成されているガス流路３０を含むセンサ部３と、ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つとを備える。ヒータ１４は、センサ部３を加熱することができる。温度センサ２０は、センサ部３の温度を測定することができる。センサ部３とヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つとは、基板１０の主面１０ｍ上に積層されている。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）である。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を含む。基板１０の主面１０ｍの平面視において、配線の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
本実施の形態のセンサ１は、主面１０ｍを含む基板１０と、多孔質材料で形成されているガス流路３０を含むセンサ部３と、ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つとを備える。ヒータ１４は、センサ部３を加熱することができる。温度センサ２０は、センサ部３の温度を測定することができる。センサ部３とヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つとは、基板１０の主面１０ｍ上に積層されている。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）である。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を含む。基板１０の主面１０ｍの平面視において、配線の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは順テーパ側面を有する配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）である。そのため、基板１０の主面１０ｍの平面視において配線の順テーパ側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ1またはテーパ角度θ4の少なくとも一つ）は、４５°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ1またはテーパ角度θ4の少なくとも一つ）は、２０°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）は、順テーパ側面を有している。基板１０の主面１０ｍの平面視において、金属配線層の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）は、順テーパ側面を有している。そのため、基板１０の主面１０ｍの平面視において金属配線層の順テーパ側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ2またはテーパ角度θ5の少なくとも一つ）は、４５°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ2またはテーパ角度θ5の少なくとも一つ）は、２０°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１は、ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つを埋め込む絶縁層（絶縁層１８または絶縁層２４の少なくとも一つ）をさらに備える。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を被覆する密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）をさらに含む。密着層は、絶縁層に接触する順テーパの外側側面を有している。基板１０の主面１０ｍの平面視において、密着層の外側側面はガス流路３０に重なっている。
密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）は、順テーパの外側側面を有している。そのため、基板１０の主面１０ｍの平面視において密着層の順テーパの外側側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。また、密着層は、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）と絶縁層（絶縁層１８または絶縁層２４の少なくとも一つ）に対するとの間の密着性を向上させる。絶縁層が金属配線層から剥がれることが防止され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）の外側側面のテーパ角度（テーパ角度θ3またはテーパ角度θ6の少なくとも一つ）は、４５°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）の外側側面のテーパ角度（テーパ角度θ3またはテーパ角度θ6の少なくとも一つ）は、２０°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、ガス流路３０は、多孔質遷移金属酸化物で形成されている。そのため、センサ部３をヒータ１４で加熱しながらセンサ１を高温で動作させても、多孔質遷移金属酸化物で形成されているガス流路３０の空孔はほとんど凝集しない。センサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１では、センサ部３は、ガス流路３０上に形成されている多孔質電極（第１多孔質電極３１）と、多孔質電極に接触する固体電解質層３２とをさらに含む。基板１０の主面１０ｍの平面視において、配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）の順テーパ側面は固体電解質層３２に重なっている。そのため、限界電流式ガスセンサであるセンサ１の特性のばらつきが低減され得る。
本実施の形態のセンサ１の製造方法は、ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つを形成することと、多孔質材料で形成されているガス流路３０を含むセンサ部３を形成することとを備える。ヒータ１４は、センサ部３を加熱することができる。温度センサ２０は、センサ部３の温度を測定することができる。センサ部３とヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つとは、基板１０の主面１０ｍ上に積層されている。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）である。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つを形成することは、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を形成することを含む。基板１０の主面１０ｍの平面視において、配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つは順テーパ側面を有する配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）である。そのため、基板１０の主面１０ｍの平面視において配線の順テーパ側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ1またはテーパ角度θ4の少なくとも一つ）は、４５°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、配線（ヒータ配線または温度センサ配線の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ1またはテーパ角度θ4の少なくとも一つ）は、２０°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を形成することは、金属膜（金属膜１６ｐまたは金属膜２２ｐの少なくとも一つ）を形成することと、金属膜をエッチングすることによって、順テーパ側面を有する金属配線層を形成することとを含む。基板１０の主面１０ｍの平面視において、金属配線層の順テーパ側面はガス流路３０に重なっている。
金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）は、順テーパ側面を有している。そのため、基板１０の主面１０ｍの平面視において金属配線層の順テーパ側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ2またはテーパ角度θ5の少なくとも一つ）は、４５°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ2またはテーパ角度θ5の少なくとも一つ）は、２０°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を形成することは、金属膜（金属膜１６ｐまたは金属膜２２ｐの少なくとも一つ）上に、順テーパ側面を有する第１レジスト層（レジスト層４０またはレジスト層４０ｂの少なくとも一つ）を形成することをさらに含む。金属膜は、第１レジスト層を第１エッチングマスクとして用いてエッチングされる。
そのため、順テーパ側面を有する金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を得ることができる。基板１０の主面１０ｍの平面視において金属配線層の順テーパ側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、金属膜（金属膜１６ｐまたは金属膜２２ｐの少なくとも一つ）は、酸素ガスを含むエッチングガスを用いて、第１レジスト層（レジスト層４０またはレジスト層４０ｂの少なくとも一つ）の一部とともにドライエッチングされる。エッチングガスに対する金属膜の第１エッチングレートは、エッチングガスに対する第１レジスト層の第２エッチングレートより大きい。
そのため、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）の順テーパ側面のテーパ角度（テーパ角度θ2またはテーパ角度θ5の少なくとも一つ）をさらに減少させることができる。基板１０の主面１０ｍの平面視において金属配線層の順テーパ側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法は、ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つを埋め込む絶縁層（絶縁層１８または絶縁層２４の少なくとも一つ）を形成することをさらに備える。ヒータ１４または温度センサ２０の少なくとも一つを形成することは、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）を被覆する密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）を形成することをさらに含む。密着層を形成することは、金属配線層上に絶縁膜（絶縁膜１７ｐまたは絶縁膜２３ｐの少なくとも一つ）を形成することと、絶縁膜をエッチングすることによって、順テーパの外側側面を有する密着層を形成することとを含む。密着層の外側側面は、絶縁層に接触している。基板１０の主面１０ｍの平面視において、密着層の外側側面はガス流路３０に重なっている。
密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）は、順テーパの外側側面を有している。そのため、基板１０の主面１０ｍの平面視において密着層の順テーパの外側側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。また、密着層は、金属配線層（金属配線層１６または金属配線層２２の少なくとも一つ）と絶縁層（絶縁層１８または絶縁層２４の少なくとも一つ）との間の密着性を向上させる。絶縁層が金属配線層から剥がれることが防止され得る。安定した特性を有するセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）を形成することは、絶縁膜（絶縁膜１７ｐまたは絶縁膜２３ｐの少なくとも一つ）上に、順テーパ側面を有する第２レジスト層（レジスト層４８またはレジスト層４８ｂの少なくとも一つ）を形成することをさらに含む。絶縁膜は、第２レジスト層を第２エッチングマスクとして用いてエッチングされる。
そのため、順テーパ側面を有する密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）を得ることができる。基板１０の主面１０ｍの平面視において密着層の順テーパの外側側面がガス流路３０に重なっていても、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）の外側側面のテーパ角度（テーパ角度θ3またはテーパ角度θ6の少なくとも一つ）は、４５°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、密着層（密着層１７または密着層２３の少なくとも一つ）の外側側面のテーパ角度（テーパ角度θ3またはテーパ角度θ6の少なくとも一つ）は、２０°以下である。そのため、ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができる。高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、ガス流路３０は、多孔質遷移金属酸化物で形成されている。そのため、センサ部３をヒータ１４で加熱しながらセンサ１を高温で動作させても、多孔質遷移金属酸化物で形成されているガス流路３０の空孔はほとんど凝集しない。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、ガス流路３０は、斜方蒸着法によって形成されている。
ガス流路３０が形成される面における段差をなだらかにすることができるため、ガス流路３０を形成するための被蒸着材料をガス流路３０が形成される面に斜方蒸着する際の蒸着角度の低下が少ない。そのため、ガス流路３０の断線とガス流路３０の膜密度の過度な上昇とが防止されて、高い品質を有するガス流路３０が安定的に形成され得る。特性のばらつきが低減されたセンサ１を得ることができる。なお、本明細書において、蒸着角度は、ガス流路３０が形成される面の法線方向と被蒸着材料の蒸着方向との間の角度として定義される。
本実施の形態のセンサ１の製造方法では、センサ部３を形成することは、ガス流路３０を形成することと、ガス流路３０上に多孔質電極（第１多孔質電極３１）を形成することと、多孔質電極に接触する固体電解質層３２を形成することとを含む。そのため、特性のばらつきが低減された限界電流式ガスセンサであるセンサ１を得ることができる。
今回開示された実施の形態及びその変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
１ センサ、３ センサ部、５ 電圧源、６ 電流検出器、１０ 基板、１０ａ，２５ 開口、１０ｍ 主面、１１，１３，１８，２４ 絶縁層、１２，１９ 窒化物層、１４ ヒータ、１５，１７ 密着層、１５ｐ，１７ｐ 絶縁膜、１６ 金属配線層、１６ｐ 金属膜、２０ 温度センサ、２１，２３ 密着層、２１ｐ，２３ｐ 絶縁膜、２２ 金属配線層、２２ｐ 金属膜、２６，２８ 導電パッド、２７，２９ 電気配線、３０ 流路、３１ 第１多孔質電極、３２ 固体電解質層、３３ 絶縁層、３４ 第２多孔質電極、４０，４０ｂ レジスト層、４１ レジスト膜、４３ 光、４４ レチクル、４５ レンズ、４６ 焦点面、４８，４８ｂ レジスト層。
Claims (30)
- 主面を含む基板と、
多孔質材料で形成されているガス流路を含むセンサ部と、
ヒータまたは温度センサの少なくとも一つとを備え、
前記ヒータは前記センサ部を加熱することができ、
前記温度センサは前記センサ部の温度を測定することができ、
前記センサ部と前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つとは、前記主面上に積層されており、
前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線であり、前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つは金属配線層を含み、
前記主面の平面視において、前記配線の前記順テーパ側面は前記ガス流路に重なっている、センサ。 - 前記配線の前記順テーパ側面のテーパ角度は、４５°以下である、請求項１に記載のセンサ。
- 前記配線の前記順テーパ側面のテーパ角度は、２０°以下である、請求項１に記載のセンサ。
- 前記金属配線層は、順テーパ側面を有しており、
前記主面の前記平面視において、前記金属配線層の前記順テーパ側面は前記ガス流路に重なっている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサ。 - 前記金属配線層の前記順テーパ側面のテーパ角度は、４５°以下である、請求項４に記載のセンサ。
- 前記金属配線層の前記順テーパ側面のテーパ角度は、２０°以下である、請求項４に記載のセンサ。
- 前記金属配線層は、白金で形成されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のセンサ。
- 前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つを埋め込む絶縁層をさらに備え、
前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つは、前記金属配線層を被覆する密着層をさらに含み、
前記密着層は、前記絶縁層に接触する順テーパの外側側面を有しており、
前記主面の前記平面視において、前記外側側面は前記ガス流路に重なっている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセンサ。 - 前記密着層の前記外側側面のテーパ角度は、４５°以下である、請求項８に記載のセンサ。
- 前記密着層の前記外側側面のテーパ角度は、２０°以下である、請求項８に記載のセンサ。
- 前記密着層は、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルで形成されている、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のセンサ。
- 前記ガス流路は、多孔質遷移金属酸化物で形成されている、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のセンサ。
- 前記センサ部は、前記ガス流路上に形成されている多孔質電極と、前記多孔質電極に接触する固体電解質層とをさらに含み、
前記主面の前記平面視において、前記配線の前記順テーパ側面は前記固体電解質層に重なっている、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のセンサ。 - ヒータまたは温度センサの少なくとも一つを形成することと、
多孔質材料で形成されているガス流路を含むセンサ部を形成することとを備え、
前記ヒータは前記センサ部を加熱することができ、
前記温度センサは前記センサ部の温度を測定することができ、
前記センサ部と前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つとは、基板の主面上に積層されており、
前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つは、順テーパ側面を有する配線であり、
前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つを形成することは、金属配線層を形成することを含み、
前記主面の平面視において、前記配線の前記順テーパ側面は前記ガス流路に重なっている、センサの製造方法。 - 前記配線の前記順テーパ側面のテーパ角度は、４５°以下である、請求項１４に記載のセンサの製造方法。
- 前記配線の前記順テーパ側面のテーパ角度は、２０°以下である、請求項１４に記載のセンサの製造方法。
- 前記金属配線層を形成することは、金属膜を形成することと、前記金属膜をエッチングすることによって、順テーパ側面を有する前記金属配線層を形成することとを含み、
前記主面の前記平面視において、前記金属配線層の前記順テーパ側面は前記ガス流路に重なっている、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のセンサの製造方法。 - 前記金属配線層の前記順テーパ側面のテーパ角度は、４５°以下である、請求項１７に記載のセンサの製造方法。
- 前記金属配線層の前記順テーパ側面のテーパ角度は、２０°以下である、請求項１７に記載のセンサの製造方法。
- 前記金属配線層を形成することは、前記金属膜上に、順テーパ側面を有する第１レジスト層を形成することをさらに含み、
前記金属膜は、前記第１レジスト層を第１エッチングマスクとして用いてエッチングされる、請求項１７に記載のセンサの製造方法。 - 前記金属膜は、酸素ガスを含むエッチングガスを用いて、前記第１レジスト層の一部とともにドライエッチングされ、
前記エッチングガスに対する前記金属膜の第１エッチングレートは、前記エッチングガスに対する前記第１レジスト層の第２エッチングレートより大きい、請求項２０に記載のセンサの製造方法。 - 前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つを埋め込む絶縁層を形成することをさらに備え、
前記ヒータまたは前記温度センサの前記少なくとも一つを形成することは、前記金属配線層を被覆する密着層を形成することをさらに含み、
前記密着層を形成することは、前記金属配線層上に絶縁膜を形成することと、前記絶縁膜をエッチングすることによって、順テーパの外側側面を有する前記密着層を形成することとを含み、
前記密着層の前記外側側面は、前記絶縁層に接触しており、
前記主面の前記平面視において、前記外側側面は前記ガス流路に重なっている、請求項１４から請求項２１のいずれか一項に記載のセンサの製造方法。 - 前記密着層を形成することは、前記絶縁膜上に、順テーパ側面を有する第２レジスト層を形成することをさらに含み、
前記絶縁膜は、前記第２レジスト層を第２エッチングマスクとして用いてエッチングされる、請求項２２に記載のセンサの製造方法。 - 前記密着層の前記外側側面のテーパ角度は、４５°以下である、請求項２２または請求項２３に記載のセンサの製造方法。
- 前記密着層の前記外側側面のテーパ角度は、２０°以下である、請求項２２または請求項２３に記載のセンサの製造方法。
- 前記密着層は、酸化チタン、酸化クロム、酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化タンタルで形成されている、請求項２２から請求項２５のいずれか一項に記載のセンサの製造方法。
- 前記金属配線層は、白金で形成されている、請求項１４から請求項２６のいずれか一項に記載のセンサの製造方法。
- 前記ガス流路は、多孔質遷移金属酸化物で形成されている、請求項１４から請求項２７のいずれか一項に記載のセンサの製造方法。
- 前記ガス流路は、斜方蒸着法によって形成されている、請求項１４から請求項２８のいずれか一項に記載のセンサの製造方法。
- 前記センサ部を形成することは、前記ガス流路を形成することと、前記ガス流路上に多孔質電極を形成することと、前記多孔質電極に接触する固体電解質層を形成することとを含む、請求項１４から請求項２９のいずれか一項に記載のセンサの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020173784A JP7496755B2 (ja) | 2020-10-15 | センサ及びその製造方法 | |
| US17/499,991 US20220120708A1 (en) | 2020-10-15 | 2021-10-13 | Sensor and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020173784A JP7496755B2 (ja) | 2020-10-15 | センサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022065302A true JP2022065302A (ja) | 2022-04-27 |
| JP7496755B2 JP7496755B2 (ja) | 2024-06-07 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220120708A1 (en) | 2022-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1284520B1 (en) | Manufacturing method for cell plate structure for solid electrolyte fuel cell | |
| KR19990036806A (ko) | 멤브레인을 포함하는 센서 | |
| KR20080080084A (ko) | 소형전기화학장치에 사용되는 박막복합재와 글라스 세라믹기판 | |
| US7049556B2 (en) | Heating device | |
| JP5609919B2 (ja) | マイクロヒータ素子 | |
| JP2022065302A (ja) | センサ及びその製造方法 | |
| JP7496755B2 (ja) | センサ及びその製造方法 | |
| JP2004152771A (ja) | 燃料電池アセンブリ、反応物質分配構造体及びそれらを製造する方法 | |
| KR20210116654A (ko) | 개선된 고온 칩 | |
| US20220074886A1 (en) | Limiting current gas sensor and manufacturing method thereof | |
| US20220381724A1 (en) | Gas sensor | |
| US20220373505A1 (en) | Gas sensor and method of manufacturing gas sensor | |
| JP2004093273A (ja) | 限界電流式酸素センサ | |
| JP7492958B2 (ja) | マイクロヒーター、ガスセンサー、およびマイクロヒーターの製造方法 | |
| JP4580577B2 (ja) | 接触燃焼式ガスセンサおよびその製造方法 | |
| JP2002352832A (ja) | 燃料電池用セル板、その製造方法および燃料電池スタック | |
| JP6667844B2 (ja) | 温度計測用プローブ | |
| JP2501856B2 (ja) | 電気化学式センサ | |
| US20220381725A1 (en) | Carbon dioxide gas sensor and gas sensor element | |
| JP7156013B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JP7411434B2 (ja) | 限界電流式ガスセンサ | |
| US11152646B2 (en) | Production of a microelectronic device collector | |
| JP3051220B2 (ja) | 酸素センサ素子及びその製造方法 | |
| JPH07244013A (ja) | 酸素濃度センサ | |
| JP2514591B2 (ja) | 限界電流式酸素センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230906 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240329 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240409 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240501 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240521 |