JPH08278274A - ガスセンサ及びその製造方法 - Google Patents
ガスセンサ及びその製造方法Info
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- JPH08278274A JPH08278274A JP7300512A JP30051295A JPH08278274A JP H08278274 A JPH08278274 A JP H08278274A JP 7300512 A JP7300512 A JP 7300512A JP 30051295 A JP30051295 A JP 30051295A JP H08278274 A JPH08278274 A JP H08278274A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒータと電極との絶縁性を高めてガスセンサ
の信頼性を向上させることのできるガスセンサ及びその
製造方法を提供すること。 【構成】 本発明によるガスセンサは、支持膜にパター
ン溝を形成させ、その溝内にヒータを形成させたことを
特徴とする。
の信頼性を向上させることのできるガスセンサ及びその
製造方法を提供すること。 【構成】 本発明によるガスセンサは、支持膜にパター
ン溝を形成させ、その溝内にヒータを形成させたことを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスセンサに係り、
特にマイクロヒータを内蔵したガスセンサ及びその製造
方法に関する。
特にマイクロヒータを内蔵したガスセンサ及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガスセンサはガス漏洩防止、酸
素欠乏防止、窒素や炭素酸化物等による公害物質の感
知、及びエンジンやボイラーの燃焼状態の制御等、多様
に使用されている。このように用途が広い半導体を用い
たガスセンサは大抵ガス感知部とヒータ部から構成され
ている。
素欠乏防止、窒素や炭素酸化物等による公害物質の感
知、及びエンジンやボイラーの燃焼状態の制御等、多様
に使用されている。このように用途が広い半導体を用い
たガスセンサは大抵ガス感知部とヒータ部から構成され
ている。
【０００３】以下、上記構成を有するガスセンサの動作
原理を説明する。まず、ガスがガスセンサの感知膜層に
接触すると、ガス分子と感知膜層との間に電荷の移動発
生するので感知膜層の電気伝導度、即ち抵抗値が変わ
り、電極に流れる電流値も変わる。これにより、ガスの
存在を検出するようになっている。一方、前記ヒータに
電流が流れてヒータが発熱すると、このヒータはガス感
知膜層を加熱するようになっている。このようにガス感
知膜層を加熱することにより、感知膜層の感度と応答性
を高めるとともに感知膜層の汚染を除去することができ
る。
原理を説明する。まず、ガスがガスセンサの感知膜層に
接触すると、ガス分子と感知膜層との間に電荷の移動発
生するので感知膜層の電気伝導度、即ち抵抗値が変わ
り、電極に流れる電流値も変わる。これにより、ガスの
存在を検出するようになっている。一方、前記ヒータに
電流が流れてヒータが発熱すると、このヒータはガス感
知膜層を加熱するようになっている。このようにガス感
知膜層を加熱することにより、感知膜層の感度と応答性
を高めるとともに感知膜層の汚染を除去することができ
る。
【０００４】このような機能を持つヒータは、半導体技
術が適用されなかった従来では、Ｎｉ-ＣｒやＴａやＰ
ｔ等の金属線をコイル状に巻いて使用した。尚、このよ
うなコイル形ヒータは主にセラミックチューブ等の加熱
に用いられた。しかし、前記コイル形ヒータは平板形の
センサのように集積化された素子では使用が不可能であ
った。従って、前記コイル形ヒータの問題点を改良した
ヒータとして、スクリーン印刷法によって形成されたヒ
ータパターンを用いてセラミック基板を加熱する厚膜形
ヒータが登場した。
術が適用されなかった従来では、Ｎｉ-ＣｒやＴａやＰ
ｔ等の金属線をコイル状に巻いて使用した。尚、このよ
うなコイル形ヒータは主にセラミックチューブ等の加熱
に用いられた。しかし、前記コイル形ヒータは平板形の
センサのように集積化された素子では使用が不可能であ
った。従って、前記コイル形ヒータの問題点を改良した
ヒータとして、スクリーン印刷法によって形成されたヒ
ータパターンを用いてセラミック基板を加熱する厚膜形
ヒータが登場した。
【０００５】前記厚膜形ヒータを形成するスクリーン印
刷法及びガスセンサを図１ないし図３を参照して概略的
に説明する。図１は従来の厚膜形ヒータの平面図であ
る。図２は図１の厚膜形ヒータを有する従来のガスセン
サの断面図である。図１に示す前記ヒータパターンを形
成する前記スクリーン印刷法は、まずセラミック基板１
上にヒータパターン４のあるスクリーンを載せ、それら
を一定の間隔で配置した後、ヒータ物質のペースト、即
ちＰｔペースト又はＲｕＯ2 ペーストで印刷を施す。そ
の後、前記セラミック基板１を高温で熱処理して前記ペ
ーストに含まれた有機物質を除去し、Ｐｔ又はＲｕＯ2
のヒータ物質のみヒータパターンの形態通りにセラミッ
ク基板上に残るようにしてヒータを形成する。
刷法及びガスセンサを図１ないし図３を参照して概略的
に説明する。図１は従来の厚膜形ヒータの平面図であ
る。図２は図１の厚膜形ヒータを有する従来のガスセン
サの断面図である。図１に示す前記ヒータパターンを形
成する前記スクリーン印刷法は、まずセラミック基板１
上にヒータパターン４のあるスクリーンを載せ、それら
を一定の間隔で配置した後、ヒータ物質のペースト、即
ちＰｔペースト又はＲｕＯ2 ペーストで印刷を施す。そ
の後、前記セラミック基板１を高温で熱処理して前記ペ
ーストに含まれた有機物質を除去し、Ｐｔ又はＲｕＯ2
のヒータ物質のみヒータパターンの形態通りにセラミッ
ク基板上に残るようにしてヒータを形成する。
【０００６】一方、従来のガスセンサは、図２に示すよ
うに、セラミック基板１と、前記セラミック基板１の一
面に形成された電極２と、前記電極２を設けた面に形成
された感知膜３と、前記セラミック基板１の背面に形成
された厚膜形ヒータ５とから構成される。しかし、前記
従来のガスセンサにおいて、前記スクリーン印刷法によ
って形成された厚膜形ヒータ５は、数十マイクロ以上の
厚さを有するので微細なパターンを製造することができ
ない。また、前記厚膜形ヒータを使用する場合に電力消
耗が大きく、半導体製造技術の適用が難しいという問題
点がある。
うに、セラミック基板１と、前記セラミック基板１の一
面に形成された電極２と、前記電極２を設けた面に形成
された感知膜３と、前記セラミック基板１の背面に形成
された厚膜形ヒータ５とから構成される。しかし、前記
従来のガスセンサにおいて、前記スクリーン印刷法によ
って形成された厚膜形ヒータ５は、数十マイクロ以上の
厚さを有するので微細なパターンを製造することができ
ない。また、前記厚膜形ヒータを使用する場合に電力消
耗が大きく、半導体製造技術の適用が難しいという問題
点がある。
【０００７】一方、従来ではヒータパターンの形成時に
ウェットエッチング法またはドライエッチング法を使用
していた。そのエッチング法を用いたヒータパターンの
形成を簡単に説明すると、下記の通りである。まず、支
持膜上にヒータ物質（Ｐｔ、Ａｕ）を蒸着した後、これ
をフォトエッチング法を用いて不要な部分のヒータ物質
をエッチング溶液でエッチングして除去することによ
り、ヒータパターンを完成する。しかし、前記エッチン
グ法はエッチング溶液を用いるので工程が複雑であり、
Ｐｔ、Ａｕのような金属はエッチングが難しいためそれ
だけ正確なエッチングをすることができないという問題
点がある。それで、最近はヒータパターンの形成時に別
のエッチング溶液が不要であり、且つエッチングが難し
い物質、例えばＰｔ、Ａｕのような物質を選択的に除去
できるリフトオフ方法をよく使用している。
ウェットエッチング法またはドライエッチング法を使用
していた。そのエッチング法を用いたヒータパターンの
形成を簡単に説明すると、下記の通りである。まず、支
持膜上にヒータ物質（Ｐｔ、Ａｕ）を蒸着した後、これ
をフォトエッチング法を用いて不要な部分のヒータ物質
をエッチング溶液でエッチングして除去することによ
り、ヒータパターンを完成する。しかし、前記エッチン
グ法はエッチング溶液を用いるので工程が複雑であり、
Ｐｔ、Ａｕのような金属はエッチングが難しいためそれ
だけ正確なエッチングをすることができないという問題
点がある。それで、最近はヒータパターンの形成時に別
のエッチング溶液が不要であり、且つエッチングが難し
い物質、例えばＰｔ、Ａｕのような物質を選択的に除去
できるリフトオフ方法をよく使用している。
【０００８】以下、前記リフトオフ方法を簡単に説明す
る。まず、ヒータ物質が必要な部分は支持膜が露出する
ようにし、ヒータ物質が不要な部分にはフォトレジスタ
が残るようにフォトエッチングする。次に、ヒータ物質
を蒸着した後、これをアセトン溶液に浸して超音波を用
いて前記フォトレジストを溶解する。そうすると前記フ
ォトレジスタが除去され、前記フォトレジスト上に蒸着
されたヒータ物質も同時に剥がれる。したがって、支持
膜の露出したヒータパターンにのみヒータ物質が残るこ
とになる。
る。まず、ヒータ物質が必要な部分は支持膜が露出する
ようにし、ヒータ物質が不要な部分にはフォトレジスタ
が残るようにフォトエッチングする。次に、ヒータ物質
を蒸着した後、これをアセトン溶液に浸して超音波を用
いて前記フォトレジストを溶解する。そうすると前記フ
ォトレジスタが除去され、前記フォトレジスト上に蒸着
されたヒータ物質も同時に剥がれる。したがって、支持
膜の露出したヒータパターンにのみヒータ物質が残るこ
とになる。
【０００９】最近はこのようなリフトオフ方法を用いて
微細な構造のマイクロヒータを半導体技術に適用して製
造する技術が提案された。以下、その技術を図３（ａ）
〜（ｄ）を参照して概略的に説明する。図３（ａ）〜
（ｄ）は従来のガスセンサの製造工程図であり、リフト
オフ方法を用いたヒータの製造工程断面図である。前記
図３によれば、従来のガスセンサの製造方法は、図３
（ａ）に示すように、まず、シリコン基板１（図示せ
ず）上にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を成長させ
て支持膜１２を形成する。
微細な構造のマイクロヒータを半導体技術に適用して製
造する技術が提案された。以下、その技術を図３（ａ）
〜（ｄ）を参照して概略的に説明する。図３（ａ）〜
（ｄ）は従来のガスセンサの製造工程図であり、リフト
オフ方法を用いたヒータの製造工程断面図である。前記
図３によれば、従来のガスセンサの製造方法は、図３
（ａ）に示すように、まず、シリコン基板１（図示せ
ず）上にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を成長させ
て支持膜１２を形成する。
【００１０】その後、図３（ｂ）に示すように、前記支
持膜１２上にフォトレジスト１３を塗布した後、後続工
程で蒸着されるヒータ物質を形成させない部分にだけ残
るようにフォトレジストをエッチングしてヒータパター
ン１３ａを形成する。このとき、残るフォトレジストの
上はオーバーハング構造となるようにする。
持膜１２上にフォトレジスト１３を塗布した後、後続工
程で蒸着されるヒータ物質を形成させない部分にだけ残
るようにフォトレジストをエッチングしてヒータパター
ン１３ａを形成する。このとき、残るフォトレジストの
上はオーバーハング構造となるようにする。
【００１１】フォトレジストからなるヒータパターン１
３ａの上端がオーバーハング構造を有するようにする理
由は下記の通りである。従来のガスセンサの製造に際し
ては、支持膜上にフォトレジストを塗布して、ヒータ物
質の蒸着前にヒータ物質を設けない部分にだけ残るよう
に、フォトレジストを垂直にエッチングしてヒータパタ
ーンを形成する。次に、そのヒータパターンを形成させ
た支持膜の全面にヒータ物質を蒸着した後、リフトオフ
工程によってヒータとしない部分を除去する。この際、
ヒータ物質はフォトレジストのヒータパターンの側面と
接触しているために、フォトレジストのエッチング工程
時に前記側面部はエッチングされずそのまま残り、不要
な部分のヒータパターンが完全には除去されなくなる。
従って、かかる問題点のために、前記のようにヒータパ
ターンの上部の両端がオーバーハング構造を有するよう
にして、ヒータ物質が所望のヒータパターンの側面と接
触しないようにする。
３ａの上端がオーバーハング構造を有するようにする理
由は下記の通りである。従来のガスセンサの製造に際し
ては、支持膜上にフォトレジストを塗布して、ヒータ物
質の蒸着前にヒータ物質を設けない部分にだけ残るよう
に、フォトレジストを垂直にエッチングしてヒータパタ
ーンを形成する。次に、そのヒータパターンを形成させ
た支持膜の全面にヒータ物質を蒸着した後、リフトオフ
工程によってヒータとしない部分を除去する。この際、
ヒータ物質はフォトレジストのヒータパターンの側面と
接触しているために、フォトレジストのエッチング工程
時に前記側面部はエッチングされずそのまま残り、不要
な部分のヒータパターンが完全には除去されなくなる。
従って、かかる問題点のために、前記のようにヒータパ
ターンの上部の両端がオーバーハング構造を有するよう
にして、ヒータ物質が所望のヒータパターンの側面と接
触しないようにする。
【００１２】次に、図３（ｃ）に示すように、リフトオ
フ方法を用いて支持膜１２の全面にヒータ物質を蒸着し
た後、これをアセトン溶液に浸して超音波を用いて前記
ヒータパターン１３ａを溶解する。この時、前記ヒータ
パターン１３ａ上に蒸着されたヒータ物質１４も前記ヒ
ータパターン１３ａとともに除去され、前記ヒータ物質
１４は前記支持膜１２が露出し部分にだけ残り、ヒータ
１４ａが完成する。
フ方法を用いて支持膜１２の全面にヒータ物質を蒸着し
た後、これをアセトン溶液に浸して超音波を用いて前記
ヒータパターン１３ａを溶解する。この時、前記ヒータ
パターン１３ａ上に蒸着されたヒータ物質１４も前記ヒ
ータパターン１３ａとともに除去され、前記ヒータ物質
１４は前記支持膜１２が露出し部分にだけ残り、ヒータ
１４ａが完成する。
【００１３】しかし、図３（ｂ）に示すようにフォトレ
ジスト１３をパターニングして上部の両端がオーバーハ
ング構造（Ａ）を有するようにしても、図３（ｃ）に示
すように支持膜１２の上にヒータ物質１４を蒸着する場
合、ヒータ物質がヒータパターン１３ａの全面に垂直に
下りながら支持膜１２上に蒸着されるのではなく、いろ
んな角度で下りながら前記支持膜１２上に蒸着されるの
で、前記ヒータ物質は前記オーバーハング構造の下側面
にまで蒸着される。それによって前記ヒータ物質の両端
が跳ね上がる。従って、図３（ｄ）に示すように、完成
したヒータ１４ａの両側面部分には所望しない刃形状の
垂直パターンが生ずる。
ジスト１３をパターニングして上部の両端がオーバーハ
ング構造（Ａ）を有するようにしても、図３（ｃ）に示
すように支持膜１２の上にヒータ物質１４を蒸着する場
合、ヒータ物質がヒータパターン１３ａの全面に垂直に
下りながら支持膜１２上に蒸着されるのではなく、いろ
んな角度で下りながら前記支持膜１２上に蒸着されるの
で、前記ヒータ物質は前記オーバーハング構造の下側面
にまで蒸着される。それによって前記ヒータ物質の両端
が跳ね上がる。従って、図３（ｄ）に示すように、完成
したヒータ１４ａの両側面部分には所望しない刃形状の
垂直パターンが生ずる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このような形態のヒー
タを半導体技術に適用して半導体ガスセンサを形成する
場合、前記ヒータと電極との間に形成される絶縁膜は薄
い厚さからなっているので、前記ヒータの両側面に形成
される刃形状の垂直パターンがややもすれば電極と接触
するおそれがある。これにより、ヒータと電極との絶縁
性が破壊されることにより、ガスセンサの特性が悪くな
るという問題がある。
タを半導体技術に適用して半導体ガスセンサを形成する
場合、前記ヒータと電極との間に形成される絶縁膜は薄
い厚さからなっているので、前記ヒータの両側面に形成
される刃形状の垂直パターンがややもすれば電極と接触
するおそれがある。これにより、ヒータと電極との絶縁
性が破壊されることにより、ガスセンサの特性が悪くな
るという問題がある。
【００１５】本発明は前記の問題を解決するためのもの
で、その目的はヒータと電極との絶縁性を高めてガスセ
ンサの信頼性を向上させることのできるガスセンサ及び
その製造方法を提供することにある。
で、その目的はヒータと電極との絶縁性を高めてガスセ
ンサの信頼性を向上させることのできるガスセンサ及び
その製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるガスセンサは、背面の所定部分がエッ
チングされた半導体基板と、前記半導体基板上に形成さ
れ、上部にパターン溝を有する支持膜と、前記パターン
溝上に形成されたヒータと、前記ヒータの全面に形成さ
れた絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された電極と、前記
電極の全面に形成された感知膜とを含んでなることを特
徴とする。
めの本発明によるガスセンサは、背面の所定部分がエッ
チングされた半導体基板と、前記半導体基板上に形成さ
れ、上部にパターン溝を有する支持膜と、前記パターン
溝上に形成されたヒータと、前記ヒータの全面に形成さ
れた絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された電極と、前記
電極の全面に形成された感知膜とを含んでなることを特
徴とする。
【００１７】尚、本発明によるガスセンサの製造方法
は、半導体基板を設ける段階と、前記半導体基板上に上
部及び下部支持膜からなる支持膜を形成する段階と、前
記支持膜上にパターン溝を形成する段階と、前記パター
ン溝上にヒータを形成する段階と、前記ヒータの全面に
絶縁膜を形成する段階と、前記絶縁膜上に電極を形成す
る段階と、前記電極の全面に感知膜を形成する段階と、
前記半導体基板の背面を異方性エッチングする段階とを
含んでなることを特徴とする。
は、半導体基板を設ける段階と、前記半導体基板上に上
部及び下部支持膜からなる支持膜を形成する段階と、前
記支持膜上にパターン溝を形成する段階と、前記パター
ン溝上にヒータを形成する段階と、前記ヒータの全面に
絶縁膜を形成する段階と、前記絶縁膜上に電極を形成す
る段階と、前記電極の全面に感知膜を形成する段階と、
前記半導体基板の背面を異方性エッチングする段階とを
含んでなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の態様】以下、本発明を添付図面を参照し
て詳細に説明する。図４は本発明によるガスセンサの断
面図である。前記図４によれば、本発明によるガスセン
サは、背面の所定部分がエッチングされた半導体基板２
１と、前記半導体基板２１上に形成され、上部面にパタ
ーン溝２４を有する支持膜２２と、前記パターン溝２４
上に形成されたヒータ２５ａと、前記ヒータ２５ａの全
面に形成された絶縁膜２６と、前記絶縁膜２６上に形成
された電極２７と、前記電極の全面に形成された感知膜
２８とから構成される。ここで、前記支持膜２２は下部
支持膜２２ａと上部支持膜２２ｂから構成されている。
尚、前記下部支持膜２２ａはシリコン窒化物で形成され
ており、上部支持膜２２ｂはＰＳＧで形成されている。
一方、これら下部及び上部支持膜２２ａ、２２ｂを構成
する物質としては、前記シリコン窒化物とＰＳＧの他に
も互いに異なる絶縁物質を使用してもよい。
て詳細に説明する。図４は本発明によるガスセンサの断
面図である。前記図４によれば、本発明によるガスセン
サは、背面の所定部分がエッチングされた半導体基板２
１と、前記半導体基板２１上に形成され、上部面にパタ
ーン溝２４を有する支持膜２２と、前記パターン溝２４
上に形成されたヒータ２５ａと、前記ヒータ２５ａの全
面に形成された絶縁膜２６と、前記絶縁膜２６上に形成
された電極２７と、前記電極の全面に形成された感知膜
２８とから構成される。ここで、前記支持膜２２は下部
支持膜２２ａと上部支持膜２２ｂから構成されている。
尚、前記下部支持膜２２ａはシリコン窒化物で形成され
ており、上部支持膜２２ｂはＰＳＧで形成されている。
一方、これら下部及び上部支持膜２２ａ、２２ｂを構成
する物質としては、前記シリコン窒化物とＰＳＧの他に
も互いに異なる絶縁物質を使用してもよい。
【００１９】前記構成を有する本発明によるガスセンサ
の製造方法を図面を参照して説明する。図５、図６は本
発明によるガスセンサの製造工程断面図である。まず、
両面が研磨されたＰ型基板を半導体基板２１として設
け、アセトン、メタノール及び純水による標準洗浄工程
を施す。その後、フッ酸で前記半導体基板２１の表面に
形成された自然酸化膜を除去する。
の製造方法を図面を参照して説明する。図５、図６は本
発明によるガスセンサの製造工程断面図である。まず、
両面が研磨されたＰ型基板を半導体基板２１として設
け、アセトン、メタノール及び純水による標準洗浄工程
を施す。その後、フッ酸で前記半導体基板２１の表面に
形成された自然酸化膜を除去する。
【００２０】次に、図５（ａ）に示すように、前記半導
体基板２１の上下の両面に絶縁物質として、例えばシリ
コン窒化物をそれぞれ数千オングストロームの厚さに塗
布してエッチングを遮断し、他の構造物を支持するため
の下部支持膜２２ａを形成する。この際、前記シリコン
窒化物はＬＰＣＶＤ法でＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3 ガス
を用いて約８００℃の温度で蒸着する。その後、両面に
前記下部支持膜２２ａが形成されている半導体基板２１
の前面に絶縁物質として、例えばＰＳＧを数千オングス
トローム〜数万オングストローム程度の厚さに塗布して
上部支持膜２２ｂを形成することにより、前記下部支持
膜２２ａとともに２重構造の支持膜２２を形成する。こ
の際、前記絶縁物質としてはＰＳＧの他にもエッチング
が容易であり、熱的遮断性に優れており、機械的強度に
優れた特性を有する物質なら何でも良い。尚、前記ＰＳ
ＧはＡＰＣＶＤ法でＳｉＨ4ガスとＰＨ3及びＯ2 ガスを
用いて約４５０℃の温度で蒸着する。次に、基板を洗浄
した後フォトレジストの接着力を向上させるために、前
記基板を有機シランの一種であるＨＭＤＳ（Hexamethyl
disilazane：〈ＣＨ3〉3 ＳｉＮＨＳｉ〈ＣＨ3〉3 ）で
コーティングする。その後、その上にフォトレジストを
塗布して約９０℃で２０分間保持した後、露光及び現像
してヒータパターン２３ａを形成する。
体基板２１の上下の両面に絶縁物質として、例えばシリ
コン窒化物をそれぞれ数千オングストロームの厚さに塗
布してエッチングを遮断し、他の構造物を支持するため
の下部支持膜２２ａを形成する。この際、前記シリコン
窒化物はＬＰＣＶＤ法でＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3 ガス
を用いて約８００℃の温度で蒸着する。その後、両面に
前記下部支持膜２２ａが形成されている半導体基板２１
の前面に絶縁物質として、例えばＰＳＧを数千オングス
トローム〜数万オングストローム程度の厚さに塗布して
上部支持膜２２ｂを形成することにより、前記下部支持
膜２２ａとともに２重構造の支持膜２２を形成する。こ
の際、前記絶縁物質としてはＰＳＧの他にもエッチング
が容易であり、熱的遮断性に優れており、機械的強度に
優れた特性を有する物質なら何でも良い。尚、前記ＰＳ
ＧはＡＰＣＶＤ法でＳｉＨ4ガスとＰＨ3及びＯ2 ガスを
用いて約４５０℃の温度で蒸着する。次に、基板を洗浄
した後フォトレジストの接着力を向上させるために、前
記基板を有機シランの一種であるＨＭＤＳ（Hexamethyl
disilazane：〈ＣＨ3〉3 ＳｉＮＨＳｉ〈ＣＨ3〉3 ）で
コーティングする。その後、その上にフォトレジストを
塗布して約９０℃で２０分間保持した後、露光及び現像
してヒータパターン２３ａを形成する。
【００２１】次に、図５（ｂ）に示すように、前記ヒー
タパターンを形成させた前記支持膜２２の上部部分をヒ
ータパターンと同じ位置をエッチング液で所定の深さだ
けエッチングしてパターン溝２４を形成する。この際、
前記エッチングされた支持膜の上端は前記ヒータパター
ンの上端とともにオーバーハング構造となるようにす
る。
タパターンを形成させた前記支持膜２２の上部部分をヒ
ータパターンと同じ位置をエッチング液で所定の深さだ
けエッチングしてパターン溝２４を形成する。この際、
前記エッチングされた支持膜の上端は前記ヒータパター
ンの上端とともにオーバーハング構造となるようにす
る。
【００２２】次に、図５（ｃ）に示すように、前記支持
膜２２のパターン溝２４上にヒータ物質２５として、例
えばＰｔ金属を蒸着する。この際、前記Ｐｔはその自体
が安定であり且つ溶ける温度が非常に高いため、スパッ
タリング方法を使用して蒸着する。尚、前記ヒータ物質
２５と支持膜２２との間には接着力を増進させるため
に、数百オングストロームのＴｉ層を形成することもで
きる。従って、本発明における支持膜２２は、少なくと
もオーバーハング構造を有する上端の両端がはね上げら
れる高さだけエッチングされるために、前記支持膜２２
の上に刃形状の垂直パターンが上がることができなくな
る。
膜２２のパターン溝２４上にヒータ物質２５として、例
えばＰｔ金属を蒸着する。この際、前記Ｐｔはその自体
が安定であり且つ溶ける温度が非常に高いため、スパッ
タリング方法を使用して蒸着する。尚、前記ヒータ物質
２５と支持膜２２との間には接着力を増進させるため
に、数百オングストロームのＴｉ層を形成することもで
きる。従って、本発明における支持膜２２は、少なくと
もオーバーハング構造を有する上端の両端がはね上げら
れる高さだけエッチングされるために、前記支持膜２２
の上に刃形状の垂直パターンが上がることができなくな
る。
【００２３】次に、図６（ｄ）に示すように、リフトオ
フ工程によって前記ヒータパターン２３ａを除去する。
この際、前記ヒータパターン２３ａ上に形成されたヒー
タ物質２５も前記ヒータパターン２３ａとともに除去さ
れる。その後、基板の全面にシリコン窒化物のような絶
縁物質をスパッタリング方法で蒸着させて絶縁膜２６を
形成する。
フ工程によって前記ヒータパターン２３ａを除去する。
この際、前記ヒータパターン２３ａ上に形成されたヒー
タ物質２５も前記ヒータパターン２３ａとともに除去さ
れる。その後、基板の全面にシリコン窒化物のような絶
縁物質をスパッタリング方法で蒸着させて絶縁膜２６を
形成する。
【００２４】その後、図６（ｅ）に示すように、前記絶
縁膜２６を選択的にエッチングしてコンタクトホール
（図示せず）を形成した後、前記コンタクトホール内に
電極２７を形成する。次に、前記電極２７の全面に触媒
が添加された金属酸化物を塗布してガス感知膜２８を形
成する。
縁膜２６を選択的にエッチングしてコンタクトホール
（図示せず）を形成した後、前記コンタクトホール内に
電極２７を形成する。次に、前記電極２７の全面に触媒
が添加された金属酸化物を塗布してガス感知膜２８を形
成する。
【００２５】次に、図６（ｆ）に示すように、最後の工
程として、前記のように基板の前面部での工程が終わる
と、熱遮断効果を高めるために半導体基板２１の底面に
ある下部支持膜であるシリコン窒化物をフォトレジスト
の作業後ドライエッチングしてエッチングウィンドウ(e
tching windoｗ)を形成する。その後、半導体基板２１
を前面部のシリコン窒化物が露出するまで数時間ＫＯＨ
溶液によって方向性エッチング、即ち異方性エッチング
を行う。こういう形態で基板の背面のエッチングを完了
すると、後面構造を有するガスセンサが完成する。
程として、前記のように基板の前面部での工程が終わる
と、熱遮断効果を高めるために半導体基板２１の底面に
ある下部支持膜であるシリコン窒化物をフォトレジスト
の作業後ドライエッチングしてエッチングウィンドウ(e
tching windoｗ)を形成する。その後、半導体基板２１
を前面部のシリコン窒化物が露出するまで数時間ＫＯＨ
溶液によって方向性エッチング、即ち異方性エッチング
を行う。こういう形態で基板の背面のエッチングを完了
すると、後面構造を有するガスセンサが完成する。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではヒータ
が形成される部位である支持膜の上部を所定の深さだけ
エッチングして、このエッチング深さによってヒータの
上部両側に形成される刃形状の垂直パターンが支持膜の
上に上がらないようにすることにより、ヒータと電極間
の安全な絶縁距離を確保することができるので、ヒータ
と電極を確実に絶縁させることができる。つまり、本発
明によるガスセンサは絶縁効果に優れているので、ガス
センサを高温で長期間動作させる場合にもセンサの長期
信頼性を確保することができる。
が形成される部位である支持膜の上部を所定の深さだけ
エッチングして、このエッチング深さによってヒータの
上部両側に形成される刃形状の垂直パターンが支持膜の
上に上がらないようにすることにより、ヒータと電極間
の安全な絶縁距離を確保することができるので、ヒータ
と電極を確実に絶縁させることができる。つまり、本発
明によるガスセンサは絶縁効果に優れているので、ガス
センサを高温で長期間動作させる場合にもセンサの長期
信頼性を確保することができる。
【図１】 従来の厚膜形ヒータの平面図である。
【図２】 図１の厚膜形ヒータを有するガスセンサの断
面図である。
面図である。
【図３】 従来の他のガスセンサの工程断面図であり、
ヒータ形成時の製造工程図である。
ヒータ形成時の製造工程図である。
【図４】 本発明によるガスセンサの断面図である。
【図５】 本発明によるガスセンサの製造工程断面図で
ある。
ある。
【図６】 本発明によるガスセンサの製造工程断面図で
ある。
ある。
２１ 半導体基板 ２２ 支持膜 ２４ パターン溝 ２５ａ ヒータ ２６ 絶縁膜 ２７ 電極 ２８ 感知膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒョン・ウ・シン 大韓民国・ソウル−シ・ソチョ−グ・ウミ ョン−ドン（番地なし）・エルジイエレク トロニクスインコーポレーテッド エレク トロニクテクノロジイインスティテュート 内 (72)発明者 チョル・ハン・ゴン 大韓民国・ソウル−シ・ソチョ−グ・ウミ ョン−ドン（番地なし）・エルジイエレク トロニクスインコーポレーテッド エレク トロニクテクノロジイインスティテュート 内 (72)発明者 ヒョン・ギ・ホン 大韓民国・ソウル−シ・ソチョ−グ・ウミ ョン−ドン（番地なし）・エルジイエレク トロニクスインコーポレーテッド エレク トロニクテクノロジイインスティテュート 内 (72)発明者 ドン・ヒョン・ユン 大韓民国・ソウル−シ・ソチョ−グ・ウミ ョン−ドン（番地なし）・エルジイエレク トロニクスインコーポレーテッド エレク トロニクテクノロジイインスティテュート 内 (72)発明者 ギュ・ゾン・リ 大韓民国・ソウル−シ・ソチョ−グ・ウミ ョン−ドン（番地なし）・エルジイエレク トロニクスインコーポレーテッド エレク トロニクテクノロジイインスティテュート 内 (72)発明者 ソン・テ・キム 大韓民国・ソウル−シ・ソチョ−グ・ウミ ョン−ドン（番地なし）・エルジイエレク トロニクスインコーポレーテッド エレク トロニクテクノロジイインスティテュート 内
Claims (4)
- 【請求項１】 背面の所定部分がエッチングされた半導
体基板と、 前記半導体基板上に形成され、上部にパターン溝を有す
る支持膜と、 前記パターン溝に形成されたヒータと、 前記ヒータを覆って形成させた絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成された電極と、 前記電極を覆って形成させた感知膜とを含んでなるガス
センサ。 - 【請求項２】 前記パターン溝は少なくともヒータの上
端の両端が跳ね上がる高さだけ前記支持膜内に形成され
ていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。 - 【請求項３】 半導体基板を設ける段階と、 前記半導体基板上に上部及び下部支持膜からなる支持膜
を形成する段階と、 前記支持膜上にパターン溝を形成する段階と、 前記パターン溝にヒータを形成する段階と、 前記ヒータの全面に絶縁膜を形成する段階と、 前記絶縁膜上に電極を形成する段階と、 前記電極の全面に感知膜を形成する段階と、 前記半導体基板の背面を下部支持膜が露出するようにエ
ッチングする段階とを含んでなることを特徴とするガス
センサの製造方法。 - 【請求項４】 前記支持膜を形成する段階は、パターン
溝を少なくともヒータの上端の両端が跳ね上げられる高
さだけ支持膜に形成する段階を含むことを特徴とする請
求項３記載のガスセンサの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1994P27489 | 1994-10-26 | ||
| KR1019940027489A KR100332742B1 (ko) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 가스센서의제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278274A true JPH08278274A (ja) | 1996-10-22 |
| JP2645816B2 JP2645816B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=19395989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7300512A Expired - Fee Related JP2645816B2 (ja) | 1994-10-26 | 1995-10-26 | ガスセンサ及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5866800A (ja) |
| JP (1) | JP2645816B2 (ja) |
| KR (1) | KR100332742B1 (ja) |
| CN (1) | CN1040580C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013003020A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Tdk Corp | マイクロヒータ素子 |
| KR20160130814A (ko) * | 2014-03-05 | 2016-11-14 | 캠브리지 씨모스 센서스 리미티드 | 마이크로-핫플레이트상의 cmos-기반 반도체 장치 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO300078B1 (no) * | 1995-02-10 | 1997-04-01 | Sinvent As | Fotoakustisk gassdetektor |
| US6202467B1 (en) * | 1996-10-10 | 2001-03-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Hybrid integrated circuit for a gas sensor |
| GB9802940D0 (en) * | 1998-02-11 | 1998-04-08 | Cbl Ceramics Ltd | Gas sensor |
| DE10011562C2 (de) * | 2000-03-09 | 2003-05-22 | Daimler Chrysler Ag | Gassensor |
| AU2002222357A1 (en) * | 2000-12-20 | 2002-07-01 | Eidgenossische Technische Hochschule Zurich | Microsensor and single chip integrated microsensor system |
| US20040084308A1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Cole Barrett E. | Gas sensor |
| TWI237112B (en) * | 2003-09-03 | 2005-08-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Gas sensor |
| US7104113B2 (en) * | 2003-11-21 | 2006-09-12 | General Electric Company | Miniaturized multi-gas and vapor sensor devices and associated methods of fabrication |
| DE102004022178B4 (de) * | 2004-05-05 | 2008-03-20 | Atmel Germany Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Leiterbahn auf einem Substrat und Bauelement mit einer derart hergestellten Leiterbahn |
| KR100929025B1 (ko) * | 2008-01-03 | 2009-11-27 | 한국에너지기술연구원 | 평판형 접촉연소식 수소 및 가연성 가스센서 및 그제조방법 |
| JP5975380B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-08-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 赤外線放射素子およびその製造方法 |
| CN104297303B (zh) * | 2014-11-05 | 2017-04-05 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 丙酮气敏传感器及其制备方法 |
| US10041898B2 (en) * | 2015-12-01 | 2018-08-07 | International Business Machines Corporation | 3D micro and nanoheater design for ultra-low power gas sensors |
| TWI706571B (zh) * | 2017-09-14 | 2020-10-01 | 財團法人國家實驗研究院 | 氣體感測器之結構 |
| US11300534B2 (en) | 2019-09-06 | 2022-04-12 | General Electric Company | Monolithic gas-sensing chip assembly and method |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5424096A (en) * | 1977-07-26 | 1979-02-23 | Fuji Electric Co Ltd | Carbon monoxide detector |
| JPS5618750A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Co Ltd | Gas detector |
| US4377944A (en) * | 1979-12-27 | 1983-03-29 | Nippon Electric Co., Ltd. | Integrated gas sensitive unit comprising a gas sensitive semiconductor element and a resistor for gas concentration measurement |
| US4413502A (en) * | 1981-04-27 | 1983-11-08 | Nippon Soken, Inc. | Gas detecting sensor |
| JPS61109289A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | 日本碍子株式会社 | セラミツクヒ−タおよびその製造方法 |
| GB2192459B (en) * | 1986-07-07 | 1990-12-19 | English Electric Valve Co Ltd | Hydrogen sulphide sensor |
| US5367283A (en) * | 1992-10-06 | 1994-11-22 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Thin film hydrogen sensor |
| US5605612A (en) * | 1993-11-11 | 1997-02-25 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Gas sensor and manufacturing method of the same |
| US5698771A (en) * | 1995-03-30 | 1997-12-16 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Varying potential silicon carbide gas sensor |
| US5591896A (en) * | 1995-11-02 | 1997-01-07 | Lin; Gang | Solid-state gas sensors |
| US5659127A (en) * | 1996-08-26 | 1997-08-19 | Opto Tech Corporation | Substrate structure of monolithic gas sensor |
-
1994
- 1994-10-26 KR KR1019940027489A patent/KR100332742B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-10-24 CN CN95115968A patent/CN1040580C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-26 US US08/548,387 patent/US5866800A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-26 JP JP7300512A patent/JP2645816B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10527571B2 (en) | 2014-03-05 | 2020-01-07 | Ams Sensors Uk Limited | CMOS-based semiconductor device on micro-hotplate and method of fabrication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1135042A (zh) | 1996-11-06 |
| KR960014927A (ko) | 1996-05-22 |
| US5866800A (en) | 1999-02-02 |
| JP2645816B2 (ja) | 1997-08-25 |
| KR100332742B1 (ko) | 2002-11-23 |
| CN1040580C (zh) | 1998-11-04 |
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