JPH03293553A - ガスセンサおよびその製造方法 - Google Patents
ガスセンサおよびその製造方法Info
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- JPH03293553A JPH03293553A JP40396290A JP40396290A JPH03293553A JP H03293553 A JPH03293553 A JP H03293553A JP 40396290 A JP40396290 A JP 40396290A JP 40396290 A JP40396290 A JP 40396290A JP H03293553 A JPH03293553 A JP H03293553A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
この発明はガスセンサおよびその製造方法に係り、特に
ヒータの消費電力が少なくＩＣの実装密度に優れるガス
センサおよびその製造方法に関する。 ［０００２］
ヒータの消費電力が少なくＩＣの実装密度に優れるガス
センサおよびその製造方法に関する。 ［０００２］
酸化スズ、酸化亜鉛等のｎ型金属酸化物半導体は、大気
中で３００〜５００℃の温度に加熱されると粒子表面に
大気中の酸素が活性化吸着して高抵抗化しているが、可
燃性ガスが接触すると吸着酸素と可燃性ガスとが反応し
て吸着酸素が除去され抵抗値が減少する。このような性
質を利用して、酸化スズを用いたガスセンサはＬＰガス
、都市ガス等のガス漏れ警報器に広く用いられている。 ［０００３］ このようなｎ型金属酸化物半導体を用いるガスセンサは
、ヒータを用いて上記所定温度に加熱される。図５は従
来のガスセンサを示す断面図である。アルミナ基板１４
の一方の主面の上に電極１１，１２、酸化スズからなる
感ガス層１３、被覆層１７が、他の主面にはヒータ１８
が設けられる。１５．１６はヒータ用電極である。 ［０００４］ 図６は従来の異なるガスセンサを示す断面図である（特
開昭５９−１４３９４６号公報参照）。アンダカットさ
れたシリコン基板２０Ａの上部に酸化シリコン層２１Ａ
に支持されたセンサ用電極２４Ａと、酸化シリコン層２
３Ａで絶縁されたヒータ２５Ａと、酸化スズ層２６Ａと
が張出した構造となっている。 ［０００５］
中で３００〜５００℃の温度に加熱されると粒子表面に
大気中の酸素が活性化吸着して高抵抗化しているが、可
燃性ガスが接触すると吸着酸素と可燃性ガスとが反応し
て吸着酸素が除去され抵抗値が減少する。このような性
質を利用して、酸化スズを用いたガスセンサはＬＰガス
、都市ガス等のガス漏れ警報器に広く用いられている。 ［０００３］ このようなｎ型金属酸化物半導体を用いるガスセンサは
、ヒータを用いて上記所定温度に加熱される。図５は従
来のガスセンサを示す断面図である。アルミナ基板１４
の一方の主面の上に電極１１，１２、酸化スズからなる
感ガス層１３、被覆層１７が、他の主面にはヒータ１８
が設けられる。１５．１６はヒータ用電極である。 ［０００４］ 図６は従来の異なるガスセンサを示す断面図である（特
開昭５９−１４３９４６号公報参照）。アンダカットさ
れたシリコン基板２０Ａの上部に酸化シリコン層２１Ａ
に支持されたセンサ用電極２４Ａと、酸化シリコン層２
３Ａで絶縁されたヒータ２５Ａと、酸化スズ層２６Ａと
が張出した構造となっている。 ［０００５］
しかしながらこのような従来のガスセンサにおいては、
消費電力が数１００ｍＷであり、乾電池をヒータ電源と
して用いることができないかまたは乾電池が使用可能と
してもそのアンダカットに際し両面マスク合わせを行う
必要があった。 ［０００６］ この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的はセンサ
構造を改良して、ヒータの消費電力を少なくして、乾電
池駆動可能な小型のガスセンサを提供し、あわせてマス
ク合わせの必要のないガスセンサの容易な製造方法を提
供することにある。 ［０００７］
消費電力が数１００ｍＷであり、乾電池をヒータ電源と
して用いることができないかまたは乾電池が使用可能と
してもそのアンダカットに際し両面マスク合わせを行う
必要があった。 ［０００６］ この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的はセンサ
構造を改良して、ヒータの消費電力を少なくして、乾電
池駆動可能な小型のガスセンサを提供し、あわせてマス
ク合わせの必要のないガスセンサの容易な製造方法を提
供することにある。 ［０００７］
上述の目的はこの発明によれば、
［０００８］
１）シリコン基板と、ポリシリコン層と、第一および第
二の絶縁層と、第一および第二の電極対と、酸化物半導
体層、とを有し、シリコン基板は表面が平坦なものであ
り、ポリシリコン層はシリコン基板に接する平坦な部分
とシリコン基板に接することのないわん曲の部分とから
なり、第一の絶縁層はシリコン基板に接するものであっ
て第一の絶縁層とポリシリコン層のわん曲の部分とで囲
まれる領域は空間部となるものであり、第二の絶縁層は
ポリシリコン層のわん曲の部分と平坦な部分の両者につ
き少なくともそれらの一部を被覆し、この際第二の絶縁
層の平坦な部分には第二の電極対のためにコンタクトホ
ールが設けられ、第一の電極対は第二の絶縁層の上に選
択的に積層されるとともに、第二の絶縁層のわん曲の部
分で１対向して配置され、第二の電極対は第二の絶縁層
の上に第一の電極対と隔離して選択的に設けられ、前記
コンタクトホールにおいてポリシリコン層と接続し、酸
化物半導体層は第一の電極対の対向する部分に設けられ
、第一の電極対に接続されること、 ［０００９］ ２）シリコン基板と、第三の絶縁層と、第四の絶縁層と
、第五の絶縁層と、ヒータと、第三の電極対と、酸化物
半導体層とを有し、シリコン基板は表面が平坦なもので
あり、第三の絶縁層はシリコン基板の主面に直接的に積
層され、第四の絶縁層は第三の絶縁層の上に接して積層
される平坦な部分と、第三の絶縁層に接することのない
わん曲の部分とからなり、ここにわん曲の部分と第三の
絶縁層とに囲まれる領域は空間部となり、第三の電極対
は、第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選
択的にかつ離隔して積層され、この際わん曲の部分に積
層される電極対は対向して配置され、ヒータは第四の絶
縁層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選択的に積層さ
れ、第五の絶縁層は窓部を有するとともに、この窓部を
除きヒータと、第四の絶縁層と、第三の電極対の上に積
層されて平坦な部分とわん曲の部分を形成し、この際窓
部は第三の電極対の平坦な部分およびわん曲の部分、並
びにヒータの平坦な部分にそれぞれ設けられ、酸化物半
導体層は第五の絶縁層のわん曲の部分の上に選択的に積
層され、このとき第五の絶縁層の窓部を介して、第三の
電極対と電気的に接続されるものであること、または［
００１０］ ３）第一の工程ないし第七の工程を有し、第一の工程は
シリコン基板の平坦な１主面に第三の絶縁層を形成し、
第二の工程は、第三の絶縁層の上にポリシリコン層を形
成し、第三の工程は、ポリシリコン層をパターニングし
て複数個のメサ形ポリシリコンを形成し、第四の工程は
、第三の絶縁層とメサ形ポリシリコンの上に第四の絶縁
層を形成し、第五の工程は第四の絶縁層の上に白金層を
積層し、次いでパターニングを行ってヒータと第三の電
極対を形成し、この際第三の電極対は第四の絶縁層の平
坦な部分と、わん状の部分とに選択的にかつ対向して配
置され、ヒータは第四の絶縁層の平坦部とわん状の部分
の上に選択的に配置され、第六の工程は、第四の絶縁層
とヒータと第三の電極対の上に第五の絶縁層を積層し次
いで第五の絶縁層の所定部をエツチングして、第三の電
極対の平坦部とわん曲部の一部に通ずる窓と、ヒータの
平坦な部分の一部に通ずる窓を形成するとともに第四と
第五の絶縁層を順次エツチングして、第四と第五の絶縁
層のわん曲の部分の周辺部分にポリシリコンに通ずる窓
を形成してポリシリコンを溶解除去し第七の工程は、第
五の絶縁層のわん曲の部分に酸化物半導体層を積層する
工程であるとすることにより達成される。 ［００１１］
二の絶縁層と、第一および第二の電極対と、酸化物半導
体層、とを有し、シリコン基板は表面が平坦なものであ
り、ポリシリコン層はシリコン基板に接する平坦な部分
とシリコン基板に接することのないわん曲の部分とから
なり、第一の絶縁層はシリコン基板に接するものであっ
て第一の絶縁層とポリシリコン層のわん曲の部分とで囲
まれる領域は空間部となるものであり、第二の絶縁層は
ポリシリコン層のわん曲の部分と平坦な部分の両者につ
き少なくともそれらの一部を被覆し、この際第二の絶縁
層の平坦な部分には第二の電極対のためにコンタクトホ
ールが設けられ、第一の電極対は第二の絶縁層の上に選
択的に積層されるとともに、第二の絶縁層のわん曲の部
分で１対向して配置され、第二の電極対は第二の絶縁層
の上に第一の電極対と隔離して選択的に設けられ、前記
コンタクトホールにおいてポリシリコン層と接続し、酸
化物半導体層は第一の電極対の対向する部分に設けられ
、第一の電極対に接続されること、 ［０００９］ ２）シリコン基板と、第三の絶縁層と、第四の絶縁層と
、第五の絶縁層と、ヒータと、第三の電極対と、酸化物
半導体層とを有し、シリコン基板は表面が平坦なもので
あり、第三の絶縁層はシリコン基板の主面に直接的に積
層され、第四の絶縁層は第三の絶縁層の上に接して積層
される平坦な部分と、第三の絶縁層に接することのない
わん曲の部分とからなり、ここにわん曲の部分と第三の
絶縁層とに囲まれる領域は空間部となり、第三の電極対
は、第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選
択的にかつ離隔して積層され、この際わん曲の部分に積
層される電極対は対向して配置され、ヒータは第四の絶
縁層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選択的に積層さ
れ、第五の絶縁層は窓部を有するとともに、この窓部を
除きヒータと、第四の絶縁層と、第三の電極対の上に積
層されて平坦な部分とわん曲の部分を形成し、この際窓
部は第三の電極対の平坦な部分およびわん曲の部分、並
びにヒータの平坦な部分にそれぞれ設けられ、酸化物半
導体層は第五の絶縁層のわん曲の部分の上に選択的に積
層され、このとき第五の絶縁層の窓部を介して、第三の
電極対と電気的に接続されるものであること、または［
００１０］ ３）第一の工程ないし第七の工程を有し、第一の工程は
シリコン基板の平坦な１主面に第三の絶縁層を形成し、
第二の工程は、第三の絶縁層の上にポリシリコン層を形
成し、第三の工程は、ポリシリコン層をパターニングし
て複数個のメサ形ポリシリコンを形成し、第四の工程は
、第三の絶縁層とメサ形ポリシリコンの上に第四の絶縁
層を形成し、第五の工程は第四の絶縁層の上に白金層を
積層し、次いでパターニングを行ってヒータと第三の電
極対を形成し、この際第三の電極対は第四の絶縁層の平
坦な部分と、わん状の部分とに選択的にかつ対向して配
置され、ヒータは第四の絶縁層の平坦部とわん状の部分
の上に選択的に配置され、第六の工程は、第四の絶縁層
とヒータと第三の電極対の上に第五の絶縁層を積層し次
いで第五の絶縁層の所定部をエツチングして、第三の電
極対の平坦部とわん曲部の一部に通ずる窓と、ヒータの
平坦な部分の一部に通ずる窓を形成するとともに第四と
第五の絶縁層を順次エツチングして、第四と第五の絶縁
層のわん曲の部分の周辺部分にポリシリコンに通ずる窓
を形成してポリシリコンを溶解除去し第七の工程は、第
五の絶縁層のわん曲の部分に酸化物半導体層を積層する
工程であるとすることにより達成される。 ［００１１］
酸化物半導体層とそれを加熱するためのヒータがブリッ
ジ構造により基板と非接触とされるので熱容量が減り消
費電力が少なくなる。またこの発明に係るセンサの構造
は半導体の製造技術を適用することができ、そのために
超小型化することができ消費電力が少なくなる。さらに
、ヒータと第三の電極対とが同一のマスクを用いて同時
に形成され、メサ形ポリシリコンの溶解により空間部が
形成される。 ［００１２］
ジ構造により基板と非接触とされるので熱容量が減り消
費電力が少なくなる。またこの発明に係るセンサの構造
は半導体の製造技術を適用することができ、そのために
超小型化することができ消費電力が少なくなる。さらに
、ヒータと第三の電極対とが同一のマスクを用いて同時
に形成され、メサ形ポリシリコンの溶解により空間部が
形成される。 ［００１２］
次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１
は請求項１で定義された発明の実施例に係るガスセンサ
を示し、図１ （ａ）は平面図、図１ （ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。シリコン基板１とその上
に形成された窒化シリコン膜ＩＡと、空間部２と、ポリ
シリコン層３と、窒化シリコンからなる第二の絶縁層４
と、ＡＩ・Ｓｉからなる第一の電極対５Ａ、５Ｂと第二
の電極対５Ｃ。 ５Ｄと、酸化スズからなる酸化物半導体層７とからガス
センサが構成される。このようなガスセンサは以下のよ
うにして製造される。図２は請求項１で定義された発明
の実施例に係るガスセンサの製造手順を示す工程図であ
る。任意の結晶方位をもつシリコン基板１の上に絶縁膜
として窒化シリコン膜ＩＡがさらにその上にシリコン酸
化膜２Ａが公知の技術を用いて２μｍ厚に形成される（
図２（ａ）参照）。次いでシリコン酸化膜２Ａはエツチ
ングされ、島状のシリコン酸化膜２Ｂが形成される（図
２（ｂ）参照）。続いてポリシリコン層３、窒化シリコ
ンからなる絶縁層４を設は絶縁層４にコンタクトホール
８Ａ、８Ｂが形成される（図２（Ｃ）参照）。引続いて
Ａｌ−３ｉ金金属を形成し、エツチングにより第一の電
極対５Ａ、５Ｂ、第二の電極対５Ｃ，５Ｄを形成する（
図２（ｄ）参照）。Ａ１−５ｉ金金属のエツチングのあ
と窒化シリコンからなる絶縁層４につき図１ （ａ）に
示す幅Ｗが１２μｍ、長さしが１０００μｍになるよう
にドライエツチングが行われる。絶縁層４のドライエツ
チングのあと、ポリシリコン層３が絶縁層４と同じパタ
ーンでフッ硝酸によりエツチングされる。島状の酸化シ
リコン２Ｂがフッ酸により除去され空間部２となる。最
後に酸化スズがスパッタされ厚さ１μｍ１幅１０μｍ、
長さ１００μｍの酸化物半導体層７が形成される（図２
（ｅ）参照）。このとき酸化スズの抵抗は１００にΩ
である。 ［００１３］ 第一の電極対５Ａ、５Ｂは酸化物半導体層７の抵抗を測
定する。可燃性ガスが酸化スズに接触すると、酸化スズ
の抵抗が減少する。第二の電極対５Ｃ，５Ｄはヒータで
あるポリシリコン層３に電流を流す。３Ｖ印加して３ｍ
Ｗの電力で酸化物半導体層７を３００℃で加熱すること
ができる。これは従来の数１００ｍＷの電力に比し約１
７１００の電力消費量である。上述の製造プロセスは半
導体製造技術を適用するものであり、この場合特にＭＯ
Ｓ ＦＥＴ半導体の製造方法に主要部が共通となって
いる。被加熱部分である第二の絶縁層４、第一および第
二の電極対、酸化物半導体層７が空間部２を伴って微細
に形成され、熱容量の小さいガスセンサとなる。この発
明の構造を有するガスセンサは３ｍｍＸ３ｍｍのシリコ
ンチップ上にトランジスタ等と共に形成することも可能
であり、電池駆動でポータプルのガスセンサを構成でき
る。またポリシリコンは耐熱性が大きいので高信頼性の
ガスセンサが得られる。 ［００１４］ 図３は請求項２で定義された発明の実施例に係るガスセ
ンサを示し、図３ （ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 ［００１５］ このガスセンサは表面が平坦な基板２０と酸化シリコン
からなる第三の絶縁層２１と、空間部２７と、酸化シリ
コンからなる第四の絶縁層２２と、ヒータ２５と、第三
の電極対２４と、第五の絶縁層２３と、窓部３１，４１
，５１，７１゜７２と、酸化物半導体層２６とから構成
される。 ［００１６］ このようなガスセンサは次のようにして調製される。図
４は請求項３で定義された発明の実施例に係るガスセン
サの製造手順を示す工程図である。 ［００１７］ 先ず、任意の結晶方位を持つ２．５ｍｍ角、厚さ４００
μｍのシリコン基板２０の上に熱酸化により厚さ１μｍ
の酸化シリコン層２１を第三の絶縁層として形成し、さ
らにその上にポリシリコン層２７Ａを公知の技術を用い
て２μｍ厚に形成する（図４（ａ）参照）。次いでポリ
シリコン層２７Ａを選択エツチングし、図３ （ａ）の
二点鎖線で示す４００μｍ角のメサ形ポリシリコン２７
Ｂを形成する（図４（ｂ）参照）。次に、１μｍ厚の酸
化シリコン層２２を被覆し、さらに０．２μｍ厚の白金
層を積層する。この白金層をパターニングしてヒータ２
５および第三の電極対２４を形成する（図４（Ｃ）図４
（ｄ）参照）。続いて１μｍ厚の酸化シリコン層２３を
被覆する（図４（ｅ）参照）。このあとフォトエッチグ
により窓部３１，４１，５１，７１．７２を設ける（図
４（ｆ）参照）。その後窓部７１を通じて酸化シリコン
はエツチングしないエツチング液、例えばＨＦ−ＨＮＯ
３−ＣＨ５Ｃ００Ｈ混酸を用いてメサ形ポリシリコン２
７Ｂを除去し、空間部２７を形成する（図４ｇ参照）。 このようにして形成されたブリッジの上に酸化スズ層２
６が１μｍ厚に形成され、酸化物半導体層２６がつくら
れる（図４（ｈ）参照）。 ［００１８］ なお、窓部はエツチング液の入口となるほか、酸化シリ
コン層２２．２３を通じての熱伝導を制限するので、消
費電力を減少させるのに役立つ。 ［００１９］ 上の実施例で基板２０の表面の酸化シリコン層２１は、
ポリシリコン層２７Ａをエツチングする際、シリコン基
板２０がエツチングされるのを防止する役目をする。こ
の際空間部２７の形成にＡ１などのＳｉよりエツチング
されやすい金属等を用いれば、酸化シリコン層２１を省
略することもできる。 ［００２０］
は請求項１で定義された発明の実施例に係るガスセンサ
を示し、図１ （ａ）は平面図、図１ （ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。シリコン基板１とその上
に形成された窒化シリコン膜ＩＡと、空間部２と、ポリ
シリコン層３と、窒化シリコンからなる第二の絶縁層４
と、ＡＩ・Ｓｉからなる第一の電極対５Ａ、５Ｂと第二
の電極対５Ｃ。 ５Ｄと、酸化スズからなる酸化物半導体層７とからガス
センサが構成される。このようなガスセンサは以下のよ
うにして製造される。図２は請求項１で定義された発明
の実施例に係るガスセンサの製造手順を示す工程図であ
る。任意の結晶方位をもつシリコン基板１の上に絶縁膜
として窒化シリコン膜ＩＡがさらにその上にシリコン酸
化膜２Ａが公知の技術を用いて２μｍ厚に形成される（
図２（ａ）参照）。次いでシリコン酸化膜２Ａはエツチ
ングされ、島状のシリコン酸化膜２Ｂが形成される（図
２（ｂ）参照）。続いてポリシリコン層３、窒化シリコ
ンからなる絶縁層４を設は絶縁層４にコンタクトホール
８Ａ、８Ｂが形成される（図２（Ｃ）参照）。引続いて
Ａｌ−３ｉ金金属を形成し、エツチングにより第一の電
極対５Ａ、５Ｂ、第二の電極対５Ｃ，５Ｄを形成する（
図２（ｄ）参照）。Ａ１−５ｉ金金属のエツチングのあ
と窒化シリコンからなる絶縁層４につき図１ （ａ）に
示す幅Ｗが１２μｍ、長さしが１０００μｍになるよう
にドライエツチングが行われる。絶縁層４のドライエツ
チングのあと、ポリシリコン層３が絶縁層４と同じパタ
ーンでフッ硝酸によりエツチングされる。島状の酸化シ
リコン２Ｂがフッ酸により除去され空間部２となる。最
後に酸化スズがスパッタされ厚さ１μｍ１幅１０μｍ、
長さ１００μｍの酸化物半導体層７が形成される（図２
（ｅ）参照）。このとき酸化スズの抵抗は１００にΩ
である。 ［００１３］ 第一の電極対５Ａ、５Ｂは酸化物半導体層７の抵抗を測
定する。可燃性ガスが酸化スズに接触すると、酸化スズ
の抵抗が減少する。第二の電極対５Ｃ，５Ｄはヒータで
あるポリシリコン層３に電流を流す。３Ｖ印加して３ｍ
Ｗの電力で酸化物半導体層７を３００℃で加熱すること
ができる。これは従来の数１００ｍＷの電力に比し約１
７１００の電力消費量である。上述の製造プロセスは半
導体製造技術を適用するものであり、この場合特にＭＯ
Ｓ ＦＥＴ半導体の製造方法に主要部が共通となって
いる。被加熱部分である第二の絶縁層４、第一および第
二の電極対、酸化物半導体層７が空間部２を伴って微細
に形成され、熱容量の小さいガスセンサとなる。この発
明の構造を有するガスセンサは３ｍｍＸ３ｍｍのシリコ
ンチップ上にトランジスタ等と共に形成することも可能
であり、電池駆動でポータプルのガスセンサを構成でき
る。またポリシリコンは耐熱性が大きいので高信頼性の
ガスセンサが得られる。 ［００１４］ 図３は請求項２で定義された発明の実施例に係るガスセ
ンサを示し、図３ （ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 ［００１５］ このガスセンサは表面が平坦な基板２０と酸化シリコン
からなる第三の絶縁層２１と、空間部２７と、酸化シリ
コンからなる第四の絶縁層２２と、ヒータ２５と、第三
の電極対２４と、第五の絶縁層２３と、窓部３１，４１
，５１，７１゜７２と、酸化物半導体層２６とから構成
される。 ［００１６］ このようなガスセンサは次のようにして調製される。図
４は請求項３で定義された発明の実施例に係るガスセン
サの製造手順を示す工程図である。 ［００１７］ 先ず、任意の結晶方位を持つ２．５ｍｍ角、厚さ４００
μｍのシリコン基板２０の上に熱酸化により厚さ１μｍ
の酸化シリコン層２１を第三の絶縁層として形成し、さ
らにその上にポリシリコン層２７Ａを公知の技術を用い
て２μｍ厚に形成する（図４（ａ）参照）。次いでポリ
シリコン層２７Ａを選択エツチングし、図３ （ａ）の
二点鎖線で示す４００μｍ角のメサ形ポリシリコン２７
Ｂを形成する（図４（ｂ）参照）。次に、１μｍ厚の酸
化シリコン層２２を被覆し、さらに０．２μｍ厚の白金
層を積層する。この白金層をパターニングしてヒータ２
５および第三の電極対２４を形成する（図４（Ｃ）図４
（ｄ）参照）。続いて１μｍ厚の酸化シリコン層２３を
被覆する（図４（ｅ）参照）。このあとフォトエッチグ
により窓部３１，４１，５１，７１．７２を設ける（図
４（ｆ）参照）。その後窓部７１を通じて酸化シリコン
はエツチングしないエツチング液、例えばＨＦ−ＨＮＯ
３−ＣＨ５Ｃ００Ｈ混酸を用いてメサ形ポリシリコン２
７Ｂを除去し、空間部２７を形成する（図４ｇ参照）。 このようにして形成されたブリッジの上に酸化スズ層２
６が１μｍ厚に形成され、酸化物半導体層２６がつくら
れる（図４（ｈ）参照）。 ［００１８］ なお、窓部はエツチング液の入口となるほか、酸化シリ
コン層２２．２３を通じての熱伝導を制限するので、消
費電力を減少させるのに役立つ。 ［００１９］ 上の実施例で基板２０の表面の酸化シリコン層２１は、
ポリシリコン層２７Ａをエツチングする際、シリコン基
板２０がエツチングされるのを防止する役目をする。こ
の際空間部２７の形成にＡ１などのＳｉよりエツチング
されやすい金属等を用いれば、酸化シリコン層２１を省
略することもできる。 ［００２０］
この発明によれば、■シリコン基板と、ポリシリコン層
と、第一および第二の絶縁層と、第一および第二の電極
対と、酸化物半導体層とを有し、シリコン基板は表面が
平坦なものであり、ポリシリコン層はシリコン基板に接
する平坦な部分とシリコン基板に接することのないわん
曲の部分とからなり、第一の絶縁層はシリコン基板に接
するものであって第一の絶縁層とポリシリコン層のわん
曲の部分とで囲まれる領域は空間部となるものであり、
第二の絶縁層はポリシリコン層のわん曲の部分と平坦な
部分の両者につき少なくともそれらの一部を被覆し、こ
の際第二の絶縁層の平坦な部分には第二の電極対のため
にコンタクトホールが設けられ、第一の電極対は第二の
絶縁層の上に選択的に積層されるとともに、第二の絶縁
層のわん曲の部分で対向して配置され、第二の電極対は
第二の絶縁層の上に第一の電極対と隔離して選択的に設
けられ、前記コンタクトホールにおいてポリシリコン層
と接続し、酸化物半導体層は第一の電極対の対向する部
分に設けられ第一の電極対に接続され、 ［００２１］ ■シリコン基板と、第三の絶縁層と、第四の絶縁層と、
第五の絶縁層と、ヒータと、第三の電極対と、酸化物半
導体層とを有し、シリコン基板は表面が平坦なものであ
り、第三の絶縁層はシリコン基板の主面に直接的に積層
され、第四の絶縁層は第三の絶縁層の上に接して積層さ
れる平坦な部分と、第三の絶縁層に接することのないわ
ん曲の部分とからなり、ここにわん曲の部分と第三の絶
縁層とに囲まれる領域は空間部となり、第三の電極対は
、第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選択
的にカリ離隔して積層され、この際わん曲の部分に積層
される電極対は対向して配置され、ヒータは第四の絶縁
層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選択的に積層され
、第五の絶縁層は窓部を有するとともに、この窓部を除
きヒータと、第四の絶縁層と、第三の電極対の上に積層
されて平坦な部分とわん曲の部分を形成し、この際窓部
は第三の電極対の平坦な部分およびわん曲の部分、並び
にヒータの平坦な部分にそれぞれ設けられ、酸化物半導
体層は第五の絶縁層のわん曲の部分の上に選択的に積層
され、このとき第五の絶縁層の窓部を介して、第三の電
極対と電気的に接続されるものであること、または［０
０２２］ ■第一の工程ないし第七の工程を有し、第一の工程はシ
リコン基板の平坦な１主面に第三の絶縁層を形成し、第
二の工程は、第三の絶縁層の上にポリシリコン層を形成
し、第三の工程は、ポリシリコン層をパターニングして
複数個のメサ形ポリシリコンを形成し、第四の工程は、
第三の絶縁層とメサ形ポリシリコンの上に第四の絶縁層
を形成し、第五の工程は第四の絶縁層の上に白金層を積
層し、次いでパターニングを行ってヒータと第三の電極
対を形成し、この際第三の電極対は第四の絶縁層の平坦
な部分と、わん曲の部分とに選択的にかつ対向して配置
され、ヒータは第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部
分の上に選択的に配置され第六の工程は、第四の絶縁層
とヒータと第三の電極対の上に第五の絶縁層を積層し、
次いで第五の絶縁層の所定部をエツチングして、第三の
電極対の平坦部とわん曲部の一部に通ずる窓と、ヒータ
の平坦な部分の一部に通ずる窓を形成するとともに第四
と第五の絶縁層を順次エツチングして、第四と第五の絶
縁層のわん曲の部分の周辺部分にポリシリコンに通ずる
窓を形成してポリシリコンを溶解除去し、第七の工程は
、第五の絶縁層のわん曲の部分に酸化物半導体層を積層
する工程であるので、 ［００２３］ 酸化物半導体層とそれを加熱するためのヒータがシリコ
ン基板と非接触の状態となり、加熱部分の熱容量が減っ
て消費電力が少なくなる。またこの発明に係る構造を有
するガスセンサは半導体技術を適用して超小型化するこ
とができ消費電力を少なくすることができる。さらにこ
の構造を有するガスセンサはシリコンチップ上にトラン
ジスタ等とともに搭載することができ乾電池駆動で低消
費電力。 ポータプル型小型ガスセンサとして使用することが可能
となる。また請求項３で定義されたガスセンサの製造方
法においては、空間部の形成の際にポリシリコン層のみ
を選択的に溶解除去できるうえ、ヒータと第三の電極対
の製造にマスク合わせが不要となり、ガスセンサの製造
が容易になる。
と、第一および第二の絶縁層と、第一および第二の電極
対と、酸化物半導体層とを有し、シリコン基板は表面が
平坦なものであり、ポリシリコン層はシリコン基板に接
する平坦な部分とシリコン基板に接することのないわん
曲の部分とからなり、第一の絶縁層はシリコン基板に接
するものであって第一の絶縁層とポリシリコン層のわん
曲の部分とで囲まれる領域は空間部となるものであり、
第二の絶縁層はポリシリコン層のわん曲の部分と平坦な
部分の両者につき少なくともそれらの一部を被覆し、こ
の際第二の絶縁層の平坦な部分には第二の電極対のため
にコンタクトホールが設けられ、第一の電極対は第二の
絶縁層の上に選択的に積層されるとともに、第二の絶縁
層のわん曲の部分で対向して配置され、第二の電極対は
第二の絶縁層の上に第一の電極対と隔離して選択的に設
けられ、前記コンタクトホールにおいてポリシリコン層
と接続し、酸化物半導体層は第一の電極対の対向する部
分に設けられ第一の電極対に接続され、 ［００２１］ ■シリコン基板と、第三の絶縁層と、第四の絶縁層と、
第五の絶縁層と、ヒータと、第三の電極対と、酸化物半
導体層とを有し、シリコン基板は表面が平坦なものであ
り、第三の絶縁層はシリコン基板の主面に直接的に積層
され、第四の絶縁層は第三の絶縁層の上に接して積層さ
れる平坦な部分と、第三の絶縁層に接することのないわ
ん曲の部分とからなり、ここにわん曲の部分と第三の絶
縁層とに囲まれる領域は空間部となり、第三の電極対は
、第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選択
的にカリ離隔して積層され、この際わん曲の部分に積層
される電極対は対向して配置され、ヒータは第四の絶縁
層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選択的に積層され
、第五の絶縁層は窓部を有するとともに、この窓部を除
きヒータと、第四の絶縁層と、第三の電極対の上に積層
されて平坦な部分とわん曲の部分を形成し、この際窓部
は第三の電極対の平坦な部分およびわん曲の部分、並び
にヒータの平坦な部分にそれぞれ設けられ、酸化物半導
体層は第五の絶縁層のわん曲の部分の上に選択的に積層
され、このとき第五の絶縁層の窓部を介して、第三の電
極対と電気的に接続されるものであること、または［０
０２２］ ■第一の工程ないし第七の工程を有し、第一の工程はシ
リコン基板の平坦な１主面に第三の絶縁層を形成し、第
二の工程は、第三の絶縁層の上にポリシリコン層を形成
し、第三の工程は、ポリシリコン層をパターニングして
複数個のメサ形ポリシリコンを形成し、第四の工程は、
第三の絶縁層とメサ形ポリシリコンの上に第四の絶縁層
を形成し、第五の工程は第四の絶縁層の上に白金層を積
層し、次いでパターニングを行ってヒータと第三の電極
対を形成し、この際第三の電極対は第四の絶縁層の平坦
な部分と、わん曲の部分とに選択的にかつ対向して配置
され、ヒータは第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部
分の上に選択的に配置され第六の工程は、第四の絶縁層
とヒータと第三の電極対の上に第五の絶縁層を積層し、
次いで第五の絶縁層の所定部をエツチングして、第三の
電極対の平坦部とわん曲部の一部に通ずる窓と、ヒータ
の平坦な部分の一部に通ずる窓を形成するとともに第四
と第五の絶縁層を順次エツチングして、第四と第五の絶
縁層のわん曲の部分の周辺部分にポリシリコンに通ずる
窓を形成してポリシリコンを溶解除去し、第七の工程は
、第五の絶縁層のわん曲の部分に酸化物半導体層を積層
する工程であるので、 ［００２３］ 酸化物半導体層とそれを加熱するためのヒータがシリコ
ン基板と非接触の状態となり、加熱部分の熱容量が減っ
て消費電力が少なくなる。またこの発明に係る構造を有
するガスセンサは半導体技術を適用して超小型化するこ
とができ消費電力を少なくすることができる。さらにこ
の構造を有するガスセンサはシリコンチップ上にトラン
ジスタ等とともに搭載することができ乾電池駆動で低消
費電力。 ポータプル型小型ガスセンサとして使用することが可能
となる。また請求項３で定義されたガスセンサの製造方
法においては、空間部の形成の際にポリシリコン層のみ
を選択的に溶解除去できるうえ、ヒータと第三の電極対
の製造にマスク合わせが不要となり、ガスセンサの製造
が容易になる。
【図１】
請求項１で定義された発明の実施例に係るガスセンサを
示し、図１ （ａ）は平面図、図１ （ｂ）は図１ （
ａ）（７）Ａ−Ａ矢視断面図
示し、図１ （ａ）は平面図、図１ （ｂ）は図１ （
ａ）（７）Ａ−Ａ矢視断面図
【図２】
請求項１で定義された発明の実施例に係るガスセンサに
つきその製造手順を示す工程図
つきその製造手順を示す工程図
【図３】
請求項２で定義された発明の実施例に係るガスセンサを
示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３ （ａ）
（７）Ｂ−Ｂ矢視断面図
示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３ （ａ）
（７）Ｂ−Ｂ矢視断面図
【図４】
請求項３で定義された発明の実施例に係るガスセンサの
製造手順を示す工程図
製造手順を示す工程図
【図５】
従来のガスセンサを示す断面図
【図６】
従来の異なるガスセンサを示す断面図
１ 基板
２ 空間部
３ ポリシリコン層
ＩＡ 第一の絶縁層
４ 第二の絶縁層
５Ａ 第一の電極対
５Ｂ 第一の電極対
５Ｃ第二の電極対
５Ｄ 第二の電極対
７ 酸化物半導体層
基板
第三の絶縁層
第四の絶縁層
第五の絶縁層
第三の電極対
ヒータ
酸化物半導体層
空間部
窓部
窓部
窓部
窓部
窓部
【書類名】
図面
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
Claims (3)
- 【請求項１】シリコン基板と、ポリシリコン層と、第一
および第二の絶縁層と、第一および第二の電極対と、酸
化物半導体層、とを有し、シリコン基板は表面が平坦な
ものであり、ポリシリコン層はシリコン基板に接する平
坦な部分とシリコン基板に接することのないわん曲の部
分とからなり、第一の絶縁層はシリコン基板に接するも
のであって第一の絶縁層とポリシリコン層のわん曲の部
分とで囲まれる領域は空間部となるものであり、第二の
絶縁層はポリシリコン層のわん曲の部分と平坦な部分の
両者につき少なくともそれらの一部を被覆し、この際第
二の絶縁層の平坦な部分には第二の電極対のためにコン
タクトホールが設けられ、第一の電極対は第二の絶縁層
の上に選択的に積層されるとともに、第二の絶縁層のわ
ん曲の部分で対向して配置され、第二の電極対は第二の
絶縁層の上に第一の電極対と隔離して選択的に設けられ
、前記コンタクトホールにおいてポリシリコン層と接続
し、酸化物半導体層は第一の電極対の対向する部分に設
けられ、第一の電極対に接続される、ことを特徴とする
ガスセンサ。 - 【請求項２】シリコン基板と、第三の絶縁層と、第四の
絶縁層と、第五の絶縁層と、ヒータと、第三の電極対と
、酸化物半導体層とを有し、シリコン基板は表面が平坦
なものであり、第三の絶縁層はシリコン基板の主面に直
接的に積層され、第四の絶縁層は第三の絶縁層の上に接
して積層される平坦な部分と、第三の絶縁層に接するこ
とのないわん曲の部分とからなり、ここにわん曲の部分
と第三の絶縁層とに囲まれる領域は空間部となり、第三
の電極対は、第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部分
の上に選択的にかつ離隔して積層され、この際わん曲の
部分に積層される電極対は対向して配置され、ヒータは
第四の絶縁層の平坦な部分とわん曲の部分の上に選択的
に積層され、第五の絶縁層は窓部を有するとともに、こ
の窓部を除きヒータと、第四の絶縁層と、第三の電極対
の上に積層されて平坦な部分とわん曲の部サを形成し、
この際窓部は第三の電極対の平坦な部分およびわん曲の
部分、並びにヒータの平坦な部分にそれぞれ設けられ、
酸化物半導体層は第五の絶縁層のわん曲の部分の上に選
択的に積層され、このとき第五の絶縁層の窓部を介して
、第三の電極対と電気的に接続されるものであることを
特徴とするガスセンサ。 - 【請求項３】第一の工程ないし第七の工程を有し、第一
の工程はシリコン基板の平坦な１主面に第三の絶縁層を
形成し、第二の工程は、第三の絶縁層の上にポリシリコ
ン層を形成し、第三の工程は、ポリシリコン層をパター
ニングして複数個のメサ形ポリシリコンを形成し、第四
の工程は、第三の絶縁層とメサ形ポリシリコンの上に第
四の絶縁層を形成し、第五の工程は第四の絶縁層の上に
白金層を積層し、次いでパターニングを行ってヒータと
第三の電極対を形成し、この際第三の電極対は第四の絶
縁層の平坦な部分と、わん曲の部分とに選択的にかつ対
向して配置され、ヒータは第四の絶縁層の平坦な部分と
わん曲の部分の上に選択的に配置され、第六の工程は、
第四の絶縁層とヒータと第三の電極対の上に第五の絶縁
層を積層し、次いで第五の絶縁層の所定部をエッチング
して、第三の電極対の平坦部とわん曲部の一部に通ずる
窓と、ヒータの平坦な部分の一部に通ずる窓を形成する
とともに第四と第五の絶縁層を順次エッチングして、第
四と第五の絶縁層のわん曲の部分の周辺部分にポリシリ
コンに通ずる窓を形成してポリシリコンを溶解除去し、
第七の工程は、第五の絶縁層のわん曲の部分に酸化物半
導体層を積層する工程であることを特徴とするガスセン
サの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40396290A JP2847970B2 (ja) | 1989-12-28 | 1990-12-20 | ガスセンサおよびその製造方法 |
| JP3226270A JPH07110122B2 (ja) | 1990-10-04 | 1991-09-06 | 揺動型アクチュエータ |
| US07/770,347 US5168184A (en) | 1990-10-04 | 1991-10-03 | Swing-type actuator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34350289 | 1989-12-28 | ||
| JP1-343502 | 1989-12-28 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03293553A true JPH03293553A (ja) | 1991-12-25 |
| JP2847970B2 JP2847970B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=26577547
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40396290A Expired - Fee Related JP2847970B2 (ja) | 1989-12-28 | 1990-12-20 | ガスセンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2847970B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0688799A (ja) * | 1991-09-13 | 1994-03-29 | Ricoh Co Ltd | ガスセンサ |
| JPH0894561A (ja) * | 1994-09-26 | 1996-04-12 | Fuji Electric Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
| JPH08511092A (ja) * | 1993-05-05 | 1996-11-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | マスクを通じてまた選択的にこのマスクを閉じて全面的な層を析出するための方法 |
| JPH09119912A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-05-06 | Motorola Semiconducteurs Sa | 半導体センサ装置およびその形成方法 |
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| JP2017096917A (ja) * | 2015-11-18 | 2017-06-01 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | フローセンサ及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-12-20 JP JP40396290A patent/JP2847970B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2017096917A (ja) * | 2015-11-18 | 2017-06-01 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | フローセンサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2847970B2 (ja) | 1999-01-20 |
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