JPS6295454A - マイクロガスセンサおよびその製造方法 - Google Patents
マイクロガスセンサおよびその製造方法Info
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- JPS6295454A JPS6295454A JP23598585A JP23598585A JPS6295454A JP S6295454 A JPS6295454 A JP S6295454A JP 23598585 A JP23598585 A JP 23598585A JP 23598585 A JP23598585 A JP 23598585A JP S6295454 A JPS6295454 A JP S6295454A
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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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術的分野〕
本発明はマイクロガスセンサおよびその製造方法、さら
に詳細には、微細で消費電力が小さく、かつ機械的強度
を有するマイクロガスセンサおよびその製造方法に関す
るものである。
に詳細には、微細で消費電力が小さく、かつ機械的強度
を有するマイクロガスセンサおよびその製造方法に関す
るものである。
従来のガスセンサは、第１図（ａ）に示すように、酸化
物半導体セラミックス粉末を加熱圧粉して作製した焼結
体１に電極兼ヒータ２を埋設したもの（セラミックセン
サ；ニレセラ出版委員会編、学献社）が主流で、形状、
消費電力が大きいという欠点を有していた。
物半導体セラミックス粉末を加熱圧粉して作製した焼結
体１に電極兼ヒータ２を埋設したもの（セラミックセン
サ；ニレセラ出版委員会編、学献社）が主流で、形状、
消費電力が大きいという欠点を有していた。
また、酸化物半導体の薄膜素子あるいは多層構造素子を
用いたセンサＣ第１図（ｂ）および第１図（Ｃ）〕も開
発されている。前記薄膜素子は、第１図（ｂｌに示すよ
うに酸化物半導体３とヒータ電極４により絶縁剤基板５
を挟持した構造を有している。また、多層構造素子は、
第１図ｆｃｌに示すように円筒形絶縁管５の中心にヒー
タ６を設けるとともに、この絶縁管５に同軸的に電極７
および触媒層（酸化物半導体）８を設けた構造になって
いる。なお第１図（Ｃ）において９はリード線を示して
いる。
用いたセンサＣ第１図（ｂ）および第１図（Ｃ）〕も開
発されている。前記薄膜素子は、第１図（ｂｌに示すよ
うに酸化物半導体３とヒータ電極４により絶縁剤基板５
を挟持した構造を有している。また、多層構造素子は、
第１図ｆｃｌに示すように円筒形絶縁管５の中心にヒー
タ６を設けるとともに、この絶縁管５に同軸的に電極７
および触媒層（酸化物半導体）８を設けた構造になって
いる。なお第１図（Ｃ）において９はリード線を示して
いる。
このような酸化物半導体素子によるガスセンサは、３０
０〜４００°Ｃに加熱するヒータが必要で、同Ｓｉ基板
上で情報処理用の周辺回路あるいは別機能のセンサを集
積することが困難であるという欠点を有していた。
０〜４００°Ｃに加熱するヒータが必要で、同Ｓｉ基板
上で情報処理用の周辺回路あるいは別機能のセンサを集
積することが困難であるという欠点を有していた。
これまでＳｉ基板上で微細加工によって作製したガスセ
ンサの例としては、熱酸化したＳｉ基板を異方性エツチ
ングにより作製した例がある（第３２回応用物理学会講
演予稿集、Ｐ ３１−へ一３．１９８５）。
ンサの例としては、熱酸化したＳｉ基板を異方性エツチ
ングにより作製した例がある（第３２回応用物理学会講
演予稿集、Ｐ ３１−へ一３．１９８５）。
これはＳｉ基板に熱酸化法により厚さ１〜２μｍのＳｉ
の酸化物被膜を作り、その上にｐｔ膜上ヒータ検出リー
ドおよびボンディング電極パターンを配置し、ヒータ部
分の畜熱効果を上げるために、ヒータ部分の下層部のＳ
ｉをアンダーカットエツチングして空間を設け、ガス感
応膜であるＳｎＯ２をヒータ、検出リード間に形成した
もので、低電力、高速応答を実現している。しかしなが
ら、ガス感応膜およびヒータが形成されているＳｉ酸化
物の厚さは、１〜２μｍであり、その下層部のＳｉがア
ンダーカットエツチングされているため、機械的強度が
弱く、振動衝撃などに対する信頼性に乏しいという欠点
があった。
の酸化物被膜を作り、その上にｐｔ膜上ヒータ検出リー
ドおよびボンディング電極パターンを配置し、ヒータ部
分の畜熱効果を上げるために、ヒータ部分の下層部のＳ
ｉをアンダーカットエツチングして空間を設け、ガス感
応膜であるＳｎＯ２をヒータ、検出リード間に形成した
もので、低電力、高速応答を実現している。しかしなが
ら、ガス感応膜およびヒータが形成されているＳｉ酸化
物の厚さは、１〜２μｍであり、その下層部のＳｉがア
ンダーカットエツチングされているため、機械的強度が
弱く、振動衝撃などに対する信頼性に乏しいという欠点
があった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、熱酸化に
よって製造されたＳｉ酸化膜で乏しかった機械的強度を
向上させ、かつ熱の遮断性を改善したマイクロガスセン
サおよびその′！Ａ造方法を提供することを目的とする
ものである。
よって製造されたＳｉ酸化膜で乏しかった機械的強度を
向上させ、かつ熱の遮断性を改善したマイクロガスセン
サおよびその′！Ａ造方法を提供することを目的とする
ものである。
したがって、本発明によるマイクロガスセンサは、Ｓｉ
基板とＳｉＯ２微粒子を堆積熱処理することによって前
記Ｓｉ基板の片面に設けられる３〜１００μｍ厚のＳｉ
Ｏ２膜と、前記ＳｉＯ２膜上に設けられた、ガス感応膜
とヒータとよりなるガス感応部とを有し、前記ガス感応
部は、少なくともその下部のＳｉ基板が除去されており
、前記ＳｉＯ２膜によって支持するようになっているこ
とを特徴とするものである。
基板とＳｉＯ２微粒子を堆積熱処理することによって前
記Ｓｉ基板の片面に設けられる３〜１００μｍ厚のＳｉ
Ｏ２膜と、前記ＳｉＯ２膜上に設けられた、ガス感応膜
とヒータとよりなるガス感応部とを有し、前記ガス感応
部は、少なくともその下部のＳｉ基板が除去されており
、前記ＳｉＯ２膜によって支持するようになっているこ
とを特徴とするものである。
また本発明によるマイクロガスセンサの製造方法によれ
ば、Ｓｉ基板の片面にＳｉＯ２の微粒子を堆積させ、熱
処理して厚さ３〜１００μｍのＳｉＯ２膜を形成する工
程、前記ガス感応部が形成される位置に対応するＳｉ基
板部分を前記ＳｉＯ２膜に達するまで異方性エツチング
し、前記ガス感応部を前記ＳｉＯ２膜で支持されるよう
にする工程、前記ＳｉＯ２膜にガス感応膜とヒータとよ
りなるガス感応部を作製する工程を含むことを特徴とし
ている。
ば、Ｓｉ基板の片面にＳｉＯ２の微粒子を堆積させ、熱
処理して厚さ３〜１００μｍのＳｉＯ２膜を形成する工
程、前記ガス感応部が形成される位置に対応するＳｉ基
板部分を前記ＳｉＯ２膜に達するまで異方性エツチング
し、前記ガス感応部を前記ＳｉＯ２膜で支持されるよう
にする工程、前記ＳｉＯ２膜にガス感応膜とヒータとよ
りなるガス感応部を作製する工程を含むことを特徴とし
ている。
本発明によれば、ガス感応膜とヒータとよりなるガス感
応部をＳｉ基板にＳｉＯ２の微粒子を堆積させ、加熱し
て作製した３〜１００μｍのＳｉＯ２膜上に形成し、Ｓ
ｉＯｅ膜が装着された面またはその裏面からＳｉを異方
性エツチングにより、ガス感応膜の下層のＳｉを除去し
、前記ガス感応部を３〜１００μｍのＳｉＯ２膜で支え
る構造にし、熱酸化によるＳｉ酸化物を使用しないよう
にしている。このため機械的強度の改善されたマイクロ
ガスセンサを提供できるという利点がある。
応部をＳｉ基板にＳｉＯ２の微粒子を堆積させ、加熱し
て作製した３〜１００μｍのＳｉＯ２膜上に形成し、Ｓ
ｉＯｅ膜が装着された面またはその裏面からＳｉを異方
性エツチングにより、ガス感応膜の下層のＳｉを除去し
、前記ガス感応部を３〜１００μｍのＳｉＯ２膜で支え
る構造にし、熱酸化によるＳｉ酸化物を使用しないよう
にしている。このため機械的強度の改善されたマイクロ
ガスセンサを提供できるという利点がある。
第２図は本発明による第一の実施例を説明する図であっ
て、図中、２１はＳｉウェハ（Ｓｉ基板）、２２はＳｉ
Ｏ２膜、２３は異方性エツチングによりＳｉを除去した
部分、２４は白金電極、２５は白金配線、２６はガス感
応部（ガス感応膜とヒータ）である。
て、図中、２１はＳｉウェハ（Ｓｉ基板）、２２はＳｉ
Ｏ２膜、２３は異方性エツチングによりＳｉを除去した
部分、２４は白金電極、２５は白金配線、２６はガス感
応部（ガス感応膜とヒータ）である。
この図より明らかなように、本発明による一実施例にお
いては、Ｓｉ基板２１上に厚さ３〜１００．１７１１１
のＳｉＯ２膜２２が形成されており、このＳｉＯ２膜２
２上に、ガス感応膜とヒータとよりなるガス感応部２６
が形成されている。さらに、このガス感応部１Ｇの信号
を取り出したり、前記ヒータなどに電力を入出力させる
ための白金電極２４および配線２５も前記ガス感応部６
とともに前記ＳｉＯ２膜２２に形成されている。
いては、Ｓｉ基板２１上に厚さ３〜１００．１７１１１
のＳｉＯ２膜２２が形成されており、このＳｉＯ２膜２
２上に、ガス感応膜とヒータとよりなるガス感応部２６
が形成されている。さらに、このガス感応部１Ｇの信号
を取り出したり、前記ヒータなどに電力を入出力させる
ための白金電極２４および配線２５も前記ガス感応部６
とともに前記ＳｉＯ２膜２２に形成されている。
この第２図より明らかなように、本発明の一実施例のマ
イクロガスセンサによれば、第３図よりも明らかなよう
にガス感応部２６に対応するＳｉＯ２基板２１の位置の
Ｓｉ基板は除去されて空隙２３を構成しており、前記ガ
ス感応部２６はＳｉＯ２膜２２によってのみ支持される
構造になっている。
イクロガスセンサによれば、第３図よりも明らかなよう
にガス感応部２６に対応するＳｉＯ２基板２１の位置の
Ｓｉ基板は除去されて空隙２３を構成しており、前記ガ
ス感応部２６はＳｉＯ２膜２２によってのみ支持される
構造になっている。
このようなＳｉＯ２膜２２は、ＳｉＯ２微粒子を堆積熱
処理することによって生成させるものであるが、このよ
うな形成方法は後述のマイクロガスセンサの製造方法を
説明するときに合わせて詳１１■に説明する。
処理することによって生成させるものであるが、このよ
うな形成方法は後述のマイクロガスセンサの製造方法を
説明するときに合わせて詳１１■に説明する。
前述のようにＳｉＯ２膜２２の厚さは３〜１００ μｍ
であるが、このＳｉＯ２１１５％２２が３μｍより薄い
と、機械的強度が不十分になる虞を生じ、一方１００μ
ｍより大きいと、膜を作製するのに時間がかかり過ぎる
とともに、前記機械的強度も著しく向上しないからであ
る。
であるが、このＳｉＯ２１１５％２２が３μｍより薄い
と、機械的強度が不十分になる虞を生じ、一方１００μ
ｍより大きいと、膜を作製するのに時間がかかり過ぎる
とともに、前記機械的強度も著しく向上しないからであ
る。
第４図は本発明によるマイクロガスセンサの第二の実施
例の斜視図であるが、この実施例によれば、Ｓｉ基板２
１上に厚さ３〜ｌＯＯμｍのＳｉＯ２膜２２を形成する
とともに、前記ＳｉＯ２膜の中央部にガス感応部２６を
設けである。そしてこのガス感応部２６は白金配線２５
によって、方形状のＳｉＯ２１１Ｑ２２の角隅に設けら
れた白金電極２４と接続しである。
例の斜視図であるが、この実施例によれば、Ｓｉ基板２
１上に厚さ３〜ｌＯＯμｍのＳｉＯ２膜２２を形成する
とともに、前記ＳｉＯ２膜の中央部にガス感応部２６を
設けである。そしてこのガス感応部２６は白金配線２５
によって、方形状のＳｉＯ２１１Ｑ２２の角隅に設けら
れた白金電極２４と接続しである。
この実施例においては、前記ガス感応部２６が設けられ
たＳｉＯ２膜２２部分の両側部分のＳｉ基板２１および
ＳｉＯ２膜２２は除去されて空隙２７を構成しており、
さらに前記ガス感応部２Ｇの下部に対応するＳｉ基板２
１部分も除去されて、前記ガス感応部２６は５ｉ０２膜
よりなるブリッジ２８によって支持されるような構造に
なっている。
たＳｉＯ２膜２２部分の両側部分のＳｉ基板２１および
ＳｉＯ２膜２２は除去されて空隙２７を構成しており、
さらに前記ガス感応部２Ｇの下部に対応するＳｉ基板２
１部分も除去されて、前記ガス感応部２６は５ｉ０２膜
よりなるブリッジ２８によって支持されるような構造に
なっている。
前述のようにＳｉＯ２膜２２の厚さないしブリッジ２８
の厚さは３〜１００ μｍであるが、このＳｉＯ２ Ｂ
９゜２２ないしブリッジ２８の厚さが３μｍより薄いと
、機械的強度が不十分になる虞を生し、一方１００μｍ
より大きいと、膜を作製するのに時間がかかり過ぎると
ともに、前記機械的強度も著しく向上しないからである
。
の厚さは３〜１００ μｍであるが、このＳｉＯ２ Ｂ
９゜２２ないしブリッジ２８の厚さが３μｍより薄いと
、機械的強度が不十分になる虞を生し、一方１００μｍ
より大きいと、膜を作製するのに時間がかかり過ぎると
ともに、前記機械的強度も著しく向上しないからである
。
第２図および第４図に示した実施例のマイクロガスセン
サは、ガス感応部２６のヒータに通電して４００℃程度
とし、ガス感応膜（たとえばＳｎＯ２膜）を活性状態に
し、ガス検知を行う。
サは、ガス感応部２６のヒータに通電して４００℃程度
とし、ガス感応膜（たとえばＳｎＯ２膜）を活性状態に
し、ガス検知を行う。
第５図は本発明によるマイクロガスセンサを他の回路と
組み合わせて同一の基板２１上に形成したときの一例の
斜視図であるが、この図より明らかなように、基板２１
上の一部にＳｉＯ２膜２２を形成するとともに、前記Ｓ
ｉＯ２膜２２にガス感応部２６を形成し、前記ガス感応
部２６に対応するＳｉ基板２２の下部に空隙２３を設け
た本発明による一具体例のマイクロガスセンサを前記基
板２１上に形成しである。
組み合わせて同一の基板２１上に形成したときの一例の
斜視図であるが、この図より明らかなように、基板２１
上の一部にＳｉＯ２膜２２を形成するとともに、前記Ｓ
ｉＯ２膜２２にガス感応部２６を形成し、前記ガス感応
部２６に対応するＳｉ基板２２の下部に空隙２３を設け
た本発明による一具体例のマイクロガスセンサを前記基
板２１上に形成しである。
−この基Ｆｊ、２１上には、前記マイクロガスセンサの
他、−′〕にＣＰＵチップ２９、白金抵抗計２１１が設
けられている。前記マイクロガスセンサは白金電極２４
にから配線２１０によって前記ＣＰＵチップ２９と接続
しているとともに、一方前記白金抵抗計２１１は同様に
ｃｐＵチップ２９と接続している。このＣＰＩＪチップ
２９は半田バンプ２１２によって前記基板２１に固定さ
れているとともに、入出力電極２１３を有しており、ガ
スセンサおよび白金抵抗計２１１に関する演算をおこな
う機能を有している。
他、−′〕にＣＰＵチップ２９、白金抵抗計２１１が設
けられている。前記マイクロガスセンサは白金電極２４
にから配線２１０によって前記ＣＰＵチップ２９と接続
しているとともに、一方前記白金抵抗計２１１は同様に
ｃｐＵチップ２９と接続している。このＣＰＩＪチップ
２９は半田バンプ２１２によって前記基板２１に固定さ
れているとともに、入出力電極２１３を有しており、ガ
スセンサおよび白金抵抗計２１１に関する演算をおこな
う機能を有している。
このようにマイクロガスセンサと白金抵抗計２１１を同
一基板２１に設けることにより、ガスおよび温度を同時
に測定可能になり、かつガス’Ｕ？Ｉｉ器と火災センサ
を同時に兼ねさせることが可能になるという利点を生じ
る。また、ガス感応部２６の温度を下げることにより、
湿度センサとして働き１．白金温度計２１１との結果か
ら相対湿度を測定することも可能になる。
一基板２１に設けることにより、ガスおよび温度を同時
に測定可能になり、かつガス’Ｕ？Ｉｉ器と火災センサ
を同時に兼ねさせることが可能になるという利点を生じ
る。また、ガス感応部２６の温度を下げることにより、
湿度センサとして働き１．白金温度計２１１との結果か
ら相対湿度を測定することも可能になる。
３、このような複合センサが製造可能な理由は、ガ玉セ
ンサの熱が３〜１００ μｍ厚のＳｉＯ２膜２２と異方
性エツチングにより形成された空隙２３とにより遮断さ
れるためである。この結果から明らかなように、熱の遮
断およびガス感応部を支持するＳｉＯ２膜２２の機械的
強度の改善があったため、ガスセンサと他の機能のセン
サ、ＣＰ［Ｉチップを複合化が可能になった。
ンサの熱が３〜１００ μｍ厚のＳｉＯ２膜２２と異方
性エツチングにより形成された空隙２３とにより遮断さ
れるためである。この結果から明らかなように、熱の遮
断およびガス感応部を支持するＳｉＯ２膜２２の機械的
強度の改善があったため、ガスセンサと他の機能のセン
サ、ＣＰ［Ｉチップを複合化が可能になった。
次ぎに本発明によるマイクロガスセンサの１方法を説明
する。
する。
本発明による方法によれば、まずＳｉ基板の片面にＳｉ
Ｏ２の微粒子を堆積させ、熱処理して厚さ３〜１００
μｍのＳｉＯ２膜を形成する。
Ｏ２の微粒子を堆積させ、熱処理して厚さ３〜１００
μｍのＳｉＯ２膜を形成する。
本発明において用いられるＳｉ基板は、基本的に限定さ
れるものではなく、従来この種のマイクロガスセンサに
使用されていたものを有効に使用することができる。
れるものではなく、従来この種のマイクロガスセンサに
使用されていたものを有効に使用することができる。
本発明においてはこのようなＳｉ基板の片面にＳｉＯ２
微粒子を堆積させるわけであるが、このようなＳｉＯ２
微粒子の堆積は、本発明において基本的に制限されるも
のではなく、従来のＳｉＯ２微粒子堆積技術を有効に用
いることができる。たとえば、５ｉＣ１ａを含むガラス
形成原料ガラスを熱酸化反応あるいは火炎加水分解反応
によりＳｉＯ２微粒子を製造し、前記Ｓｉ基板上に堆積
させることができる。
微粒子を堆積させるわけであるが、このようなＳｉＯ２
微粒子の堆積は、本発明において基本的に制限されるも
のではなく、従来のＳｉＯ２微粒子堆積技術を有効に用
いることができる。たとえば、５ｉＣ１ａを含むガラス
形成原料ガラスを熱酸化反応あるいは火炎加水分解反応
によりＳｉＯ２微粒子を製造し、前記Ｓｉ基板上に堆積
させることができる。
このようなガラス形成原料ガスは、本発明において基本
的に限定されるものではない。たとえば、微粒子の軟化
温度調整のためにドーパントとしてＢ ＣＩ：＋ 、Ｐ
ＯＣｌ３、ＧｅＣ１ａなどを添加した、５ｉＣＩ ４を
含むガラス形成原料ガスであってもよい。このような添
加物を添加することによって、Ｓｉ基板との熱膨張率を
調整することが可能になり、前記ＳｉＯ２膜の形成工程
あるいは異方性エツチング工程においてＳｉＯ２膜ない
しＳｉ基板に損傷を与えることがなくなるという利点を
生しる。
的に限定されるものではない。たとえば、微粒子の軟化
温度調整のためにドーパントとしてＢ ＣＩ：＋ 、Ｐ
ＯＣｌ３、ＧｅＣ１ａなどを添加した、５ｉＣＩ ４を
含むガラス形成原料ガスであってもよい。このような添
加物を添加することによって、Ｓｉ基板との熱膨張率を
調整することが可能になり、前記ＳｉＯ２膜の形成工程
あるいは異方性エツチング工程においてＳｉＯ２膜ない
しＳｉ基板に損傷を与えることがなくなるという利点を
生しる。
このようにＳｉＯ２微粒子をＳｉ基板上に堆積させたの
ち、熱処理を行い、所定厚、すなわち３〜１００μｍの
ＳｉＯ２膜とする。このような熱処理は、たとえば１３
００℃で２時間程度、大気中で加熱して前記ＳｉＯ２微
粒子を透明ガラス化することによって行われる。
ち、熱処理を行い、所定厚、すなわち３〜１００μｍの
ＳｉＯ２膜とする。このような熱処理は、たとえば１３
００℃で２時間程度、大気中で加熱して前記ＳｉＯ２微
粒子を透明ガラス化することによって行われる。
このようにＳｉＯ２膜をＳｉ基板上に形成した後、前記
ガス感応部が形成される位置に対応するＳｉ基板部分を
前記ＳｉＯ２膜に達するまで異方性エツチングし、前記
ガス感応部を前記ＳｉＯ２膜で支持されるようにする。
ガス感応部が形成される位置に対応するＳｉ基板部分を
前記ＳｉＯ２膜に達するまで異方性エツチングし、前記
ガス感応部を前記ＳｉＯ２膜で支持されるようにする。
前述のようにガス感応部が形成されるＳｉ基板部分を異
方性エツチングにより除去する方法は、従来の異方性エ
ツチング技術を有効に用いることができる。たとえば、
Ｓｉ基板にプラズマＣＶＤ法あるいは減圧ＣＶＤ法によ
りＳｉ３Ｎ ４膜を前記Ｓｉ基板およびＳｉＯ２ Ｈ’
Ａに形成したのち、前記Ｓｉ基板のｓｈｏ ２ 膜の形
成されていない面にレジストを塗布する。所望形状の空
隙を形成するに必要な面積を露光した後、その面積部分
のレジス１−を除去し、たとえばアルゴンとＣＦＩＩの
混合ガス中でリアクティブイオンエツチングを行い、そ
の面積部分のＳｉ３Ｎ ４１１Ｑを除去する。その後、
たとえばＫＯＩＩ ｉ液において、Ｓｉ基板をＳｉＯ２
膜に達するまで異方性エツチングすることにより、前記
ガス感応部の支持部分をＳｉＯ２膜に形成することがで
きる。
方性エツチングにより除去する方法は、従来の異方性エ
ツチング技術を有効に用いることができる。たとえば、
Ｓｉ基板にプラズマＣＶＤ法あるいは減圧ＣＶＤ法によ
りＳｉ３Ｎ ４膜を前記Ｓｉ基板およびＳｉＯ２ Ｈ’
Ａに形成したのち、前記Ｓｉ基板のｓｈｏ ２ 膜の形
成されていない面にレジストを塗布する。所望形状の空
隙を形成するに必要な面積を露光した後、その面積部分
のレジス１−を除去し、たとえばアルゴンとＣＦＩＩの
混合ガス中でリアクティブイオンエツチングを行い、そ
の面積部分のＳｉ３Ｎ ４１１Ｑを除去する。その後、
たとえばＫＯＩＩ ｉ液において、Ｓｉ基板をＳｉＯ２
膜に達するまで異方性エツチングすることにより、前記
ガス感応部の支持部分をＳｉＯ２膜に形成することがで
きる。
このような異方性エツチングを行うと、Ｓｉ基板の結晶
面が（１００）の場合は、第３図に示すように５４．５
度の角度でエツチングされ、一方結晶面が（１１０）の
ときには９０度の角度、すなわち垂直にエツチングされ
る。
面が（１００）の場合は、第３図に示すように５４．５
度の角度でエツチングされ、一方結晶面が（１１０）の
ときには９０度の角度、すなわち垂直にエツチングされ
る。
この異方性エツチングは、ガス感応部がＳｉＯ２膜によ
ってのみ支持されるようにするため、ガス感応部下部の
Ｓｉ基板を少なくとも除去するものである。したがって
、場合によっては、たとえば第４図に示すようにガス感
応部の下側のＳｉ基板のみでなく、ガス感応部両側部分
のＳｉ基板およびＳｉＯ２膜を除去するようにしてもよ
い。
ってのみ支持されるようにするため、ガス感応部下部の
Ｓｉ基板を少なくとも除去するものである。したがって
、場合によっては、たとえば第４図に示すようにガス感
応部の下側のＳｉ基板のみでなく、ガス感応部両側部分
のＳｉ基板およびＳｉＯ２膜を除去するようにしてもよ
い。
このように異方性エツチングを行い、Ｓｉ基板の支えの
ないＳｉＯ２膜部分（ガス感応支持部とよぶ）にガス感
応部を形成するとともに、白金電極ないし配線を蒸着な
どの方法により形成する。
ないＳｉＯ２膜部分（ガス感応支持部とよぶ）にガス感
応部を形成するとともに、白金電極ないし配線を蒸着な
どの方法により形成する。
このようなガス感応部の形成工程は、前記ガス感応支持
部形成工程に先立って行うことも可能であり、ガス感応
皿形成工程と、ガス感応支持部形成工程はいずれの順序
で行ってもよい。
部形成工程に先立って行うことも可能であり、ガス感応
皿形成工程と、ガス感応支持部形成工程はいずれの順序
で行ってもよい。
次ぎに本発明の製造方法の実施例を説明する。
実施例１
第２図に示した本発明による一実施例のマイクロガスセ
ンサを製造した。
ンサを製造した。
まず、結晶面が（１００）のＳｉ基板を用意し、ガラス
形成原料として５ｉＣ１ａを用い、これを火炎加水分解
して前記Ｓｉ基板２１上にＳｉＯ２微粒子を堆積させた
。次ぎにこれを１３００℃で２時間、大気中で熱処理し
、ＳｉＯ２微粒子を透明化し、厚さ５０μｍのＳｉＯ２
膜２２を形成した。
形成原料として５ｉＣ１ａを用い、これを火炎加水分解
して前記Ｓｉ基板２１上にＳｉＯ２微粒子を堆積させた
。次ぎにこれを１３００℃で２時間、大気中で熱処理し
、ＳｉＯ２微粒子を透明化し、厚さ５０μｍのＳｉＯ２
膜２２を形成した。
次ぎに、プラズマＣＶＤ法あるいは減圧ＣＶＤ法によっ
てＳｉ３ Ｎ ４膜を形成し、前記ＳｉＯ２ Ｉ＋臭２
２の形成されていない面にレジストを塗布し、空隙を形
成するのに必要な面積を露光したのち、その面積部分の
レジストを除去し、さらにアルゴンとＣＦ４の混合ガス
中でリアクティブイオンＣＩを行い、その面積部分のＳ
４３ Ｎ ４膜を除去する。次ぎに、Ｋｏｌ（溶液（Ｒ
ｏｌｌ ４４ｍｇ、 １１２０ １００ ｍｌ、８５℃
）でＳｉＯ２膜２２に達するまで異方性エツチングを行
った。
てＳｉ３ Ｎ ４膜を形成し、前記ＳｉＯ２ Ｉ＋臭２
２の形成されていない面にレジストを塗布し、空隙を形
成するのに必要な面積を露光したのち、その面積部分の
レジストを除去し、さらにアルゴンとＣＦ４の混合ガス
中でリアクティブイオンＣＩを行い、その面積部分のＳ
４３ Ｎ ４膜を除去する。次ぎに、Ｋｏｌ（溶液（Ｒ
ｏｌｌ ４４ｍｇ、 １１２０ １００ ｍｌ、８５℃
）でＳｉＯ２膜２２に達するまで異方性エツチングを行
った。
エツチングは５４．７度の角度で行われた。
次ぎに従来と同様にガス感応部２６を前記エツチングに
よって形成した空隙２３上のＳｉＯ２膜部分の中央にな
るように形成し、白金電極２４および白金配線５を蒸着
によって設け、マイクロガスセンサを製造した。
よって形成した空隙２３上のＳｉＯ２膜部分の中央にな
るように形成し、白金電極２４および白金配線５を蒸着
によって設け、マイクロガスセンサを製造した。
このマイクロガスセンサのガス感応膜２６に設けられた
ヒータに通電して４００°Ｃとし、ガス感応膜（たとえ
ばＳｎＯ２）を活性状態にした。この際、熱伝導率が悪
い５０μｍのＳｉＯ２層とＳｉを異方性エツチングによ
り形成した空隙２３の効果によって、ヒータの熱がＳｉ
部分に伝達されに＜＜、加熱電力も少なくて済んだ。
ヒータに通電して４００°Ｃとし、ガス感応膜（たとえ
ばＳｎＯ２）を活性状態にした。この際、熱伝導率が悪
い５０μｍのＳｉＯ２層とＳｉを異方性エツチングによ
り形成した空隙２３の効果によって、ヒータの熱がＳｉ
部分に伝達されに＜＜、加熱電力も少なくて済んだ。
また、ＳｉＯ２膜が５０μｍとＳｉ基板の熱酸化によっ
てしょうじる１〜２μｍのＳｉの酸化膜に比較して、は
るかに機械的強度が大きかった。
てしょうじる１〜２μｍのＳｉの酸化膜に比較して、は
るかに機械的強度が大きかった。
この結果より明らかなように、従来に比較してガス感応
部からの熱の遮断、ガス感応部を支えるＳｉ膜の機械的
強度に改善が見られた。
部からの熱の遮断、ガス感応部を支えるＳｉ膜の機械的
強度に改善が見られた。
実施例２
第４図に示す本発明による第二の実施例のマイクロガス
センサを製造した。
センサを製造した。
まず、（１００） Ｓｉウェハの表面に、実施例１と同
様な方法で、厚さ３０μｍのＳｉＯ２膜を形成したのち
、Ｓｉウェハの両面にＳｉ３ Ｎ ４膜を設け、フォト
レジストを用いてガス感応部２６を設ける位置の両側に
Ｓｉ３Ｎ４膜およびＳ；０２膜をＡｒとＣＦ４の混合ガ
スでリアクティブイオンエツチングにより除去した。次
ぎに、ＫＯＨ熔液溶液ＯＩＩ ４４ｍｇ、１ｆ２０１０
０ ｍｌ、８５°Ｃ）でＳｉＯ２膜２２に達するまで異
方性エツチングを行ない、第４図に示すようなブリッジ
２日を形成した。このブリッジ２８の中央にガス感応部
２６および白金電極２５、配線２４を形成して、マイク
ロガスセンサとした。
様な方法で、厚さ３０μｍのＳｉＯ２膜を形成したのち
、Ｓｉウェハの両面にＳｉ３ Ｎ ４膜を設け、フォト
レジストを用いてガス感応部２６を設ける位置の両側に
Ｓｉ３Ｎ４膜およびＳ；０２膜をＡｒとＣＦ４の混合ガ
スでリアクティブイオンエツチングにより除去した。次
ぎに、ＫＯＨ熔液溶液ＯＩＩ ４４ｍｇ、１ｆ２０１０
０ ｍｌ、８５°Ｃ）でＳｉＯ２膜２２に達するまで異
方性エツチングを行ない、第４図に示すようなブリッジ
２日を形成した。このブリッジ２８の中央にガス感応部
２６および白金電極２５、配線２４を形成して、マイク
ロガスセンサとした。
このような構造になっているため、ガス感応部２６のヒ
ータの熱がＳｉウェハ２１に拡散しに＜＜、５ｉ０２膜
のブリッジ２８の強度も強かった。
ータの熱がＳｉウェハ２１に拡散しに＜＜、５ｉ０２膜
のブリッジ２８の強度も強かった。
このように、熱の遮断およびガス感応を支えるＳｉＯ２
膜の機械的強度に改善があった。
膜の機械的強度に改善があった。
実施例３
第３図に示した本発明によるマイクロガスセンサを組み
込んだ複合センサを製造した。
込んだ複合センサを製造した。
まず本発明によるマイクロガスセンサを実施例１と同様
な方法で製造する。次ぎに、計とＣＦ４の混合ガス中で
リアクティブイオンエツチングを行い、ガスセンサ部以
外のＳｉＯ２膜を除去し、Ｓｉ面を露出させたのち、白
金電極２１０、配線、フリップチップボンディング用パ
ッド、ＣＰＵチップ２９の入出力電極２１３を蒸着した
のち、フリップチップボンディング用半田バンプ２１２
を蒸着する。
な方法で製造する。次ぎに、計とＣＦ４の混合ガス中で
リアクティブイオンエツチングを行い、ガスセンサ部以
外のＳｉＯ２膜を除去し、Ｓｉ面を露出させたのち、白
金電極２１０、配線、フリップチップボンディング用パ
ッド、ＣＰＵチップ２９の入出力電極２１３を蒸着した
のち、フリップチップボンディング用半田バンプ２１２
を蒸着する。
このＣＰＵチップ２９は別途作製し、半田バンプ１２に
よってＳｉチップ（基板）２１に接続した。
よってＳｉチップ（基板）２１に接続した。
このような構造のため、ガスと温度を同時に測定でき、
ガス警報器と火災センサを同時に兼ねるようにすること
ができた。
ガス警報器と火災センサを同時に兼ねるようにすること
ができた。
Ｃ発明の効果〕
以上説明したように、本発明によるマイクロガスセンサ
およびその製造方法によれば、Ｓｉ基板表面にＳｉＯ２
微粒子を堆積させたのち、熱処理によって３〜１００μ
ｍのＳｉＯ２膜を形成し、さらにガス感応部の下方のＳ
ｉ基板を除去して空隙を形成せしめたため、ガス感応部
からの熱の遮断およびガス感応部を支持するＳｉＯｅ膜
の機械的強度が改善されるという利点がある。したがっ
て、消費電力が少なく、信頼性のあるガスセンサが得ら
れるとともに、他の機能を有するセンサ、演算機能をも
ったチップなどとの複合化が可能になるという利点も生
じる。
およびその製造方法によれば、Ｓｉ基板表面にＳｉＯ２
微粒子を堆積させたのち、熱処理によって３〜１００μ
ｍのＳｉＯ２膜を形成し、さらにガス感応部の下方のＳ
ｉ基板を除去して空隙を形成せしめたため、ガス感応部
からの熱の遮断およびガス感応部を支持するＳｉＯｅ膜
の機械的強度が改善されるという利点がある。したがっ
て、消費電力が少なく、信頼性のあるガスセンサが得ら
れるとともに、他の機能を有するセンサ、演算機能をも
ったチップなどとの複合化が可能になるという利点も生
じる。
第１図は従来のガスセンサの斜視図、第２図は本発明に
よる一実施例の斜視図、第３図は前記実施例の側面図、
第４図は本発明による他の実施例の斜視図、第５図は本
発明のマイクロガスセンサを他のセンサおよび演算チッ
プと組み合わせた複合センサの斜視図である。 ２１・・・Ｓ＋基板、２２・・・ＳｉＯ２膜、２３・・
・空隙、２６・・・ガス感応部、２７・・・空隙、２８
・・・ブリッジ。 出願人代理人 雨 宮 正 季 第２図 第３図
よる一実施例の斜視図、第３図は前記実施例の側面図、
第４図は本発明による他の実施例の斜視図、第５図は本
発明のマイクロガスセンサを他のセンサおよび演算チッ
プと組み合わせた複合センサの斜視図である。 ２１・・・Ｓ＋基板、２２・・・ＳｉＯ２膜、２３・・
・空隙、２６・・・ガス感応部、２７・・・空隙、２８
・・・ブリッジ。 出願人代理人 雨 宮 正 季 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）Ｓｉ基板とＳｉＯ＿２微粒子を堆積熱処理するこ
とによって前記Ｓｉ基板の片面に設けられる３〜１００
μｍ厚のＳｉＯ＿２膜と、前記ＳｉＯ＿２膜上に設けら
れた、ガス感応膜とヒータとよりなるガス感応部とを有
し、前記ガス感応部は、少なくともその下部のＳｉ基板
が除去されており、前記ＳｉＯ＿２膜によって支持され
るようになっていることを特徴とするマイクロガスセン
サ。 - （２）Ｓｉ基板の片面にＳｉＯ＿２の微粒子を堆積させ
、熱処理して厚さ３〜１００μｍのＳｉＯ＿２膜を形成
する工程、前記ガス感応部が形成される位置に対応する
Ｓｉ基板部分を前記ＳｉＯ＿２膜に達するまで異方性エ
ッチングし、前記ガス感応部を前記ＳｉＯ＿２膜で支持
されるようにする工程、前記ＳｉＯ＿２膜にガス感応膜
とヒータとよりなるガス感応部を作製する工程を含むこ
とを特徴とするマイクロガスセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23598585A JPS6295454A (ja) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | マイクロガスセンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23598585A JPS6295454A (ja) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | マイクロガスセンサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6295454A true JPS6295454A (ja) | 1987-05-01 |
Family
ID=16994105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23598585A Pending JPS6295454A (ja) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | マイクロガスセンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6295454A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62287142A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサ |
| US7963147B2 (en) | 2006-12-07 | 2011-06-21 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Micro gas sensor and method for manufacturing the same |
| JP2011158269A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Figaro Engineerign Inc | プリント基板へのガスセンサの組付方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5618751A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Co Ltd | Gas detector |
| JPS5618381A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Kk | Electric heater |
| JPS5618750A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Co Ltd | Gas detector |
| JPS59143946A (ja) * | 1983-02-07 | 1984-08-17 | Richo Seiki Kk | ガス検出装置 |
-
1985
- 1985-10-22 JP JP23598585A patent/JPS6295454A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5618751A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Co Ltd | Gas detector |
| JPS5618381A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Kk | Electric heater |
| JPS5618750A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Co Ltd | Gas detector |
| JPS59143946A (ja) * | 1983-02-07 | 1984-08-17 | Richo Seiki Kk | ガス検出装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62287142A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサ |
| US7963147B2 (en) | 2006-12-07 | 2011-06-21 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Micro gas sensor and method for manufacturing the same |
| JP2011158269A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Figaro Engineerign Inc | プリント基板へのガスセンサの組付方法 |
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