JPWO2008143011A1 - 薄膜センサ、薄膜センサモジュールおよび薄膜センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

［課題］複雑な製造工程を経ることなく、基板と白金製感温抵抗体との密着性に優れ、該感温抵抗体の抵抗温度係数が大きい薄膜センサを提供すること。［解決手段］酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板と、該基板に積層された、白金結晶からなる感温抵抗体とを有することを特徴とする薄膜センサ。

Description

本発明は、薄膜センサ、該薄膜センサを有する薄膜センサモジュールおよび該薄膜センサの製造方法に関し、より詳しくは感温抵抗体を利用した薄膜センサ、該薄膜センサを有する薄膜センサモジュールおよび該薄膜センサの製造方法に関する。

従来、各種物体又は流体の温度を測定する温度センサ機能等の発揮のために用いられている薄膜センサモジュールとしては、熱量を電気信号に変換して温度を検出する感温抵抗体を利用したものが広く使用されている。なかでも、感度の点で、抵抗温度係数の絶対値が大きい白金族元素を利用した薄膜センサモジュールが広く用いられている。

薄膜センサモジュールには、従来、基板（例えばガラスや焼結アルミナ）や表面に酸化シリコン膜を形成したシリコン基板の表面に、ニッケル、白金または銅などからなる感温抵抗体を形成してなる薄膜センサが用いられている。しかしながら、基板と感温抵抗体とは材質が異なるために熱膨張係数が異なるので、温度変化により両者の間に熱膨張係数差に基づく応力が発生し、基板と感温抵抗体との間にクラックが発生したり感温抵抗体が基板から剥離したりするという問題があった。

このような問題を解決し、基板と感温抵抗体との密着力を向上させるための技術として、特開平１１−３５４３０２号公報（特許文献１）および特開２００１−２９１６０７号公報（特許文献２）には、基板と白金薄膜との間にチタン層などを介在させることでアルミナ基板に対する白金薄膜の密着性を向上できることが記載されている。

一方、α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶の表面に単結晶に近い状態で白金膜を形成できることが従来知られている。たとえば、強誘電体薄膜をセンサとして利用した半導体センサ（半導体単結晶基板、γ−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶膜、Ｐｔ薄膜および強誘電体薄膜がこの順序で積層されなる半導体センサ）を開示する特開２００４−２８１７４２号公報（特許文献３）には、「α−Ａｌ₂Ｏ₃（サファイア）のＲ面上に同様の条件においてＰｔをスパッタした場合、（００１）配向の膜は得られず、（１１１）配向となった。（段落［００４７］）」、「前述したようなプロセスを用いてサファイア（１０−１２）面上にＰｔを堆積した場合は、図８に示すような（１１１）配向のＰｔ膜しか得られない。（段落［００４９］）」と記載されている。
特開平１１−３５４３０２号公報 特開２００１−２９１６０７号公報 特開２００４−２８１７４２号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載の薄膜センサにおいては、基板と感温抵抗体との密着性の点では優れるものの、チタン層などを設ける必要があるため、製造工程の簡略化の観点からは、さらなる改善の余地があった。また、この感温抵抗体中へ前記チタンが拡散して感温抵抗体の抵抗温度係数が低下してしまうため、さらに抵抗温度係数を大きくするという観点からも、さらなる改善の余地があった。

なお特許文献３には、Ｐｔ膜を感温抵抗体として利用する薄膜センサに関する記載はない。

本発明は、上述のような従来技術に鑑みてなされたものであって、複雑な製造工程を経ることなく、基板と白金製感温抵抗体との密着性に優れ、該感温抵抗体の抵抗温度係数が大きい薄膜センサ、該薄膜センサを有する薄膜センサモジュール、および該薄膜センサの製造方法を提供することを目的としている。

本発明の薄膜センサは、酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板と、該基板に積層された、白金結晶からなる感温抵抗体とを有することを特徴としている。

前記酸化アルミニウム類の単結晶としては、α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶が好ましい。

前記薄膜センサは、前記α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶のＣ面上に前記感温抵抗体が積層されていることが好ましい。

前記前記感温抵抗体の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。

前記前記感温抵抗体の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）は、２００ｎｍ以下であることが好ましい。

前記前記感温抵抗体の抵抗温度係数は、通常３，３００ｐｐｍ／Ｋ以上である。

前記薄膜センサとしては、温度センサ、流量センサ、比熱センサ、熱伝導性センサ、濃度センサ、液種識別センサ、歪センサ、応力センサおよび湿度センサからなる群から選択されたセンサが挙げられる。

本発明の薄膜センサモジュールは、前記薄膜センサを有することを特徴としている。

本発明の薄膜センサの製造方法は、酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板の上に、白金結晶からなる感温抵抗体を形成する感温抵抗体形成工程を含むことを特徴としている。

前記薄膜センサの製造方法は、前記感温抵抗体形成工程の後、さらに、前記基板と該基板上に形成された前記感温抵抗体とを熱処理する工程を含んでいてもよい。

本発明によれば、複雑な製造工程を経ることなく、基板と白金製感温抵抗体との密着性に優れ、感温抵抗体の抵抗温度係数が大きい薄膜センサ、該薄膜センサを有する薄膜センサモジュール、および該薄膜センサの製造方法が提供される。

本発明の薄膜センサ（薄膜チップ）の模式断面図である。 本発明の薄膜センサ（薄膜チップ）の一態様の概略図である。 本発明の薄膜センサモジュールを例示した概略図である。 本発明の薄膜センサモジュールを例示した概略断面図であって、（Ａ）は、平面縦断面図であり、（Ｂ）は、側方縦断面図である。

符号の説明

１０ 薄膜センサ（薄膜チップ）
１１ 基板
１２ 感温抵抗体（Ｐｔ膜）
１３ 保護膜
１４ ボンディングパッド
２０ 薄膜センサモジュール
２２ ハウジング
２４ フィンプレート
２６ 出力端子
３２ ボンディングワイヤ
３４ 第１大径部
３６ 第２大径部
３８ 切欠部

以下、本発明について図面を参照しながらさらに具体的に説明する。

なお、本発明においては、基板から感温抵抗体に向かう方向を、便宜上「上」と称することがある。

＜薄膜センサ＞
図１は、本発明の薄膜センサ（薄膜チップ）の模式断面図であり、図２は、本発明の薄膜センサ（薄膜チップ）の一態様の概略図である。

本発明の薄膜センサ１０は、酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板１１と、該基板に積層された、白金結晶からなる感温抵抗体（以下「Ｐｔ膜」ともいう。）１２とを有する。したがって本発明の薄膜センサにおいては、白金中にチタン等が拡散することがないため感温抵抗体１２の抵抗温度係数が大きく、また基板１１に対する感温抵抗体１２の密着力も強い。

前記酸化アルミニウム類としては、α−Ａｌ₂Ｏ₃、γ−Ａｌ₂Ｏ₃が挙げられ、これらには、本発明の効果が損なわれない範囲で不純物（鉄、クロムなどの遷移金属等）が含まれていてもよい。これらの中でも、Ｐｔ膜１２との密着力および熱的安定性が特に優れる点でα−Ａｌ₂Ｏ₃が好ましい。

さらに、Ｐｔ膜を感温抵抗体として機能させるためには、Ｐｔ膜を構成するＰｔ結晶の（１１１）面がＰｔ膜の面垂直方向に配向していることが望ましく、α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶のＣ面（（０００１）面）を基板１１の平面として用いると、このような配向のＰｔ膜を形成することができ、また、基板とＰｔ膜との密着力も極めて強い。これは、α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶のＣ面（（０００１）面）の格子定数と、白金結晶の（１１１）面の格子定数との面内不整合率（in-plane lattice mismatch）が僅か０．９％であるためである。

引張り応力を有する薄膜は剥離しやすいことが、一般的に知られている。したがって、本発明においても、α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶（サファイア）等の酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板に積層された感温抵抗体（Ｐｔ膜）の膜応力は、引張り応力ではなく、圧縮応力であることが望ましい。後述する実施例に示すように、α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶のＣ面（（０００１）面）を基板１１の平面として用いると、Ｐｔ膜を構成するＰｔ結晶の（１１１）面がＰｔ膜の面垂直方向に配向し、かつＰｔ膜の膜応力が圧縮応力である薄膜センサを製造することができる。

基板１１の形状は、種々の形状とすることができ、例えば、図２に示すように矩形であってもよく、楕円形、円形であってもよい。また基板１１のサイズは特に限定されないが、円形の基板１１を使用する場合を例に挙げれば、その直径はたとえば２５〜３００ｍｍ程度であり、その厚さはたとえば０．０５〜２．０ｍｍ程度である。

Ｐｔ膜１２は、好ましくは粒径が０．２μｍ以上の結晶から構成され、さらに好ましくはＰｔ膜全体が１つの単結晶から構成される。なお、この「結晶粒径」の値は、後述する実施例の欄に記載の方法により求められる値である。前記結晶粒径は、たとえばＰｔ成膜時の基板温度を上げる、薄膜センサに対してアニーリングを行う、などの方法により大きくすることができる。

前記感温抵抗体１２の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは２５ｎｍ以下、特に好ましくは５ｎｍ以下であり、その下限値は、特に制限はされないが、０．０１ｎｍ程度である。

また、前記感温抵抗体１２の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）は、好ましくは２００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下、特に好ましくは２０ｎｍ以下であり、その下限値は、特に制限はされないが、１ｎｍ程度である。

表面粗さは、たとえば薄膜センサに対してアニーリングを行うことにより小さくすることができ、たとえば成膜時の電力を高めることにより大きくすることができる。

このように前記感温抵抗体１２の表面粗さが小さいと、感温抵抗体のパターン精度および感温抵抗体上に形成される膜のカバレージの点で好ましい。

感温抵抗体（Ｐｔ膜）１２は、所望の膜厚や、所望のパターンに成形されればよく、膜厚は、たとえば０．１〜１μｍ程度である。

前記感温抵抗体の抵抗温度係数は、熱処理（アニーリング）を経ていなくても通常３，３００ｐｐｍ／Ｋ以上、さらに好ましくは３，７００ｐｐｍ／Ｋ以上であり、その上限値は３，９００ｐｐｍ／Ｋ程度である。この抵抗温度係数は、たとえば薄膜センサに熱処理（アニーリング）を行うことで高めることができる。

本発明においては、Ｐｔ膜１２の面垂直方向（ND方向）から１０°以内に配向している結晶（すなわち、前記Ｐｔ膜を構成する結晶）粒が（１１１）面を示す割合（以下、この割合を「配向性」という。）が９９％以上であることが好ましい。なお、この「配向性」の値は、後述する実施例の欄に記載の方法により求められる値である。

なお、本発明において、結晶の配向性の評価は、ＥＢＳＤ（後方散乱電子回折パターン；Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ）法を用いて行った。無機材料の結晶配構成の評価としては、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）が一般的に用いられているが、この装置では、結晶構造全体の平均的な情報しか得ることが出来ず、結晶構造を構成する個々の結晶粒の存在形態を評価することは出来ない。一方、個々の結晶粒の配向を評価するには、従来、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）が一般的に用いられているが、結晶構造に含まれる結晶粒について統計的な評価を行うことは、現実的に不可能である。

一方、ＥＢＳＤ評価装置を用いれば、個々の結晶粒の存在形態に係る評価を迅速に行うことができ、結晶粒径や粒度分布、結晶の配向性や歪計算などの評価が可能である。

本発明の薄膜センサには、物理的な損傷を防ぐことを目的として、保護膜１３が設けられていてもよい。保護膜１３の材料としては、この目的を達成し得る材料であれば特に制約はなく、例えば、樹脂やガラス等が挙げられる。また、保護膜１３の膜厚は、約１μｍ程度であってもよい。

本発明の薄膜センサは、電気的に接続されたボンディングパッド１４を有してもよい。ボンディングパッド１４の材料としては、良好な導電性を有するものであれば特に制約はなく、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。また、ボンディングパッド１４は、適用される形態に応じて種々の形状であってもよく、たとえば、縦横０．２×０．１５ｍｍ、厚み０．１μｍ程度の形状であってもよい。

本発明の薄膜センサは、流量など、抵抗値に影響を与える指標を測定する装置に用いることが可能である。より具体的には、前記薄膜センサを有する本発明の薄膜センサは、Ｐｔ膜の抵抗値に影響を与える指標を測定する装置に用いることが可能であって、その例としては、温度センサ、流量センサ、比熱センサ、熱伝導性センサ、濃度センサ、液種識別センサ、歪センサ、応力センサ、湿度センサ等が挙げられる。

＜薄膜センサの製造方法＞
本発明の薄膜センサは、酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板１１の上に、白金結晶からなる感温抵抗体（Ｐｔ膜）１２を形成することにより製造できる。

感温抵抗体を形成するための手段としては、スパッタリングなどの成膜手段が挙げられる。

スパッタリングの際の導入ガスとしては、酸化アルミニウム類および白金に対して不活性なガス、たとえばアルゴンが用いられる。このガスの純度は高いことが望ましく、たとえば９９．９９９９％以上であることが望ましい。

Ｐｔ膜１２は、たとえば以下のような条件で基板１１表面に成膜することができる。

成膜手段：スパッタリング法
装置：マグネトロンスパッタリング装置
到達真空度：６．０×１０^-5Ｐａ以下
成膜圧力：０．０１〜１．０Ｐａ
ガス流量：１０〜１８０ＳＣＣＭ
成膜電力：１０〜１，４００Ｗ
基板温度：室温〜１０００℃。

本発明の薄膜センサは、上述したように抵抗温度係数が通常３，３００ｐｐｍ／Ｋ以上と高いが、熱処理（アニーリング）を行うと、さらにこの抵抗温度係数を高めることができる。従来の薄膜センサに対してアニーリングを行うと、抵抗温度係数が高くなる一方で感温抵抗体の表面粗さが増大してしまったが、本発明の薄膜センサに対してアニーリングを行うと、感温抵抗体の表面粗さはむしろ減少する。この理由としては、基板１１と感温抵抗体（Ｐｔ膜）１２との間に、特許文献１，２に記載されているようなチタン層が設けられていないことが考えられる。

アニール温度は、好ましくは６００℃〜１１００℃、さらに好ましくは９００℃〜１０００℃であり、アニール時間は、好ましくは４〜８時間である。このような条件でアニーリングを行うと、薄膜センサの抵抗温度係数を高め、しかも感温抵抗体の表面粗さを減少させることができる。

またこのアニーリングの際の雰囲気としては、たとえば、空気雰囲気、不活性ガス雰囲気等が挙げられる。

Ｐｔ膜は、エッチング等の手段により、種々のパターンに成形されてもよい。例えば、エッチング法などにより、Ｐｔ膜を、幅が例えば５〜２５μｍで、全長が例えば４〜２３ｃｍの蛇行パターン形状に加工してもよい。

＜薄膜センサモジュール＞
次に、本発明の薄膜センサモジュールについて説明する。本発明の薄膜センサモジュールは、測定対象となる物体や流体と熱的に接続される部材と、この部材と熱的に接続された上述の薄膜センサと、この薄膜センサと電気的に接続された部材とを有する。この構成を図３及び図４に例示する。

図３は、本発明の薄膜センサモジュールを例示した概略図であり、図４は、本発明の薄膜センサモジュールを例示した概略断面図であって、（ａ）は、平面縦断面図であり、（ｂ）は、側方縦断面図である。本発明の薄膜センサモジュール２０は、ハウジング２２の内部に、フィンプレート２４と出力端子２６とが固着された薄膜センサ１０を有する。

ハウジング２２の材料としては、熱伝導性の低い材料であれば種々の材料を使用し得る。また、測定対象である物体や流体等に応じて、耐薬品性や耐油性を付与された材料も使用し得る。これらの特性を有する例としては、例えば、エポキシ樹脂やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等が挙げられる。また、薄膜センサモジュールの形状は、薄膜センサモジュールを適用する態様に応じて、種々の形態とすればよい。例えば、ハウジング２２は、図３及び図４（Ｂ）のように、出力端子２６が突出する第１大径部３４と、第１大径部３４と間隔を置いて下方に位置する第２大径部３６とを有し、第１大径部３４と第２大径部３６との間には、断熱用の空隙を形成するための切欠部３８を有していてもよい。なお、ハウジング２２は、この形態に限定されるものではない。

フィンプレート２４は、熱伝導性の良好な材料からなれば特に制約はなく、例えば、銅、アルミニウム、タングステン、ジュラルミン、銅−タングステン合金等からなる。また、フィンプレート２４は、薄膜センサモジュールの適用に応じて、適宜種々の形状とすればよく、例えば、厚さ２００μｍ程度の薄板であってもよい。なお、フィンプレート２４と薄膜センサ１０との固着用の材料としては、熱導電性を有する材料であればいかなる材料をも用いることができ、例えば、銀ペーストが挙げられる。

出力端子２６は、導電性を有する材料からなるものであれば特に制約はなく、この材料としては、銅、アルミニウム等が挙げられる。出力端子２６は、ボンディングワイヤ３２を介して薄膜センサ１０と電気的に接続される。出力端子２６の形状は、図３では、樹脂ハウジング２の外部に、直線状に一列に並置されて突出し、かつ、前記直線状の列の一端から他端に向かって、樹脂ハウジング２２からの突出長さが漸増（漸減）しているように示されるが、適用される形態に応じて種々の形状に成形されたものであればよい。なお、図３の形状を有することにより、薄膜センサモジュール２０を上から押えるセンサ押圧板や、出力端子２６と接続されて回路を形成する流量検出回路基板の装着を、容易に行なうことができる。また、これらセンサ押圧板や流量検出回路基板の装着の際に薄膜センサモジュール２０を痛めるおそれも小さくなる。

以下、本発明について実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、係る実施例により何ら限定されるものではない。

［実施例１］
基板として、Ｃ面（（０００１）面）を平面とする市販のα−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶基板（直径１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ）を用い、このＣ面（（０００１）面）上に、白金（純度９９．９％）をターゲットとして、以下の条件でスパッタリングを行い、膜厚４００ｎｍのＰｔ膜を形成させた。

装置：マグネトロンスパッタリング装置
到達真空度：２．０×１０^-5Ｐａ未満
成膜圧力：０．０６Ｐａ
ガス流量：２０ＳＣＣＭ［精製Ａｒガス］
成膜電力：５０Ｗ（ＤＣ）
基板温度：４００℃。

なおアルゴンガスとしては、アルゴンガスを精製して得られた、標準状態でアルゴン純度９９．９９９９％以上、酸素分圧０．１ｐｐｍ未満の精製アルゴンガスを使用した。

このようにして製造された薄膜センサ１について、下述の抵抗温度係数（ＴＣＲ）、結晶粒径、配向性、Ｒａ、Ｒｚおよび密着性の測定を行った。結果を表１に示す。

［実施例２］
上記の薄膜センサ１を、空気雰囲気下で、９００℃で４時間、熱処理し、薄膜センサ２を得た。この薄膜センサ２について、下述の抵抗温度係数（ＴＣＲ）、結晶粒径、配向性、Ｒａ、Ｒｚおよび密着性の測定を行った。結果を表１に示す。

［比較例１］
焼結アルミナ基板（寸法：直径１００ｍｍの円盤、厚み：３８５μｍ）上に、金属チタン（純度９９．９９％）をターゲットとして、以下の条件でスパッタリングを行い、膜厚３０ｎｍのチタン層を形成させた。

装置：マグネトロンスパッタリング装置
到達真空度：６．０×１０^-5Ｐａ未満
成膜圧力：０．８６Ｐａ
ガス流量：１８０ＳＣＣＭ［Ａｒ：Ｏ₂＝１０：０（標準状態での体積比）］
成膜電力：１，０００Ｗ（ＤＣ）
基板温度：２５０℃。

次に、このようにして形成されたチタン層上に、白金（純度９９．９％）をターゲットとして、以下の条件でスパッタリングを行い、膜厚４００ｎｍの感温抵抗体を形成させた。

装置：マグネトロンスパッタリング装置
到達真空度：６．０×１０^-5Ｐａ未満
成膜圧力：０．１８Ｐａ
ガス流量：１０ＳＣＣＭ［Ａｒ：Ｏ₂＝９：１（標準状態での体積比）］
成膜電力：５００Ｗ（ＲＦ）
基板温度：２５０℃。

このようにして製造された薄膜センサ３について、下述の抵抗温度係数（ＴＣＲ）、結晶粒径、配向性、Ｒａ、Ｒｚおよび密着性の測定を行った。結果を表１に示す。

［比較例２］
上記の薄膜センサ３を、空気雰囲気下で、１０００℃で４時間、熱処理し、薄膜センサ４を得た。この薄膜センサ４について、下述の抵抗温度係数（ＴＣＲ）、結晶粒径、配向性、Ｒａ、Ｒｚおよび密着性の測定を行った。結果を表１に示す。

＜結晶粒径＞
各薄膜センサの縦断面を研磨及び集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて平滑にした。この平滑にされた縦断面について、ＥＢＳＤ評価装置（ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ、株式会社ＴＳＬソリューションズ製）を搭載したＦＥ銃型の走査型電子顕微鏡（ＳＵＰＲＡ ５５ＶＰ、カールツァイス株式会社製）および付属のＥＢＳＤ解析装置を用いて、ＥＢＳＤ法に準じて、Ｐｔ膜の結晶状態のパターンの画像データを得た。この画像データについて、ＥＢＳＤ解析プログラム（ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ、株式会社ＴＳＬソリューションズ製）の分析メニュー「Ｇｒａｉｎ Ｓｉｚｅ」を選択し、結晶回転角が５°以上の結晶粒を観察し、結晶粒径（μｍ）を算出した。なお、結晶粒径については、双晶粒界を示すΣ３粒界を粒内欠陥と考慮して算出した。

＜抵抗温度係数（ＴＣＲ）の測定＞
各薄膜センサについて、比電気抵抗ρ−Ｔ特性の測定から、感温抵抗体の抵抗温度係数ＴＣＲを測定した。

なお、本発明において、抵抗温度係数とは、以下の（式１）で示される値を言う。

（式１）：α＝（１／Ｒ）×（ｄＲ／ｄＴ）×１０⁶
α：抵抗温度係数（ｐｐｍ／℃）
Ｔ：任意の絶対温度（Ｋ）
Ｒ：Ｔ（Ｋ）におけるゼロ負荷抵抗値（Ω）。

＜配向性＞
各薄膜センサの縦断面を、研磨及び集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて平滑にした。ＥＢＳＤ評価装置（ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ、株式会社ＴＳＬソリューションズ製）を搭載したＦＥ銃型の走査型電子顕微鏡（ＳＵＰＲＡ ５５ＶＰ、カールツァイス株式会社製）および付属のＥＢＳＤ解析装置を用いて、この平滑にされた縦断面について、ＥＢＳＤ法に準じて、Ｐｔ膜の結晶状態のパターンの画像データを得た。この画像データを、ＥＢＳＤ解析プログラム（ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ、株式会社ＴＳＬソリューションズ製）の分析メニュー「Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ」を選択し、薄膜センサの「ＮＤ方向」と、Ｐｔ膜の白金結晶の（１１１）面方位とのずれが１０°以内にある結晶粒の全結晶粒に対する割合を算出する条件で解析し、この割合を、「配向性」とした。なお、粒回転角が５°以上にあるものを結晶粒界とし、５°以内である集合体をひとつの結晶粒として認定した。

＜表面粗さＲａ及びＲｚの測定＞
各薄膜センサの感温抵抗体の表面を、光干渉式三次元構造解析顕微鏡（Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ５０３２、Ｚｙｇｏ社製）にて測定した。測定には、白色光を用いて１００倍ミラウレンズを使用し、５４×７２μｍの範囲を測定した。このようにして得た三次元測定面から、表面粗さＲａ及びＲｚを得た。

＜密着性＞
各薄膜センサについて、以下のワイヤープルテスト方法により、基板とＰｔ膜との密着性を評価した。
＊ワイヤープルテスト方法
薄膜チップ（薄膜センサ）の金電極パッド（１４）上に、金線（２５μｍφ）を接合（ボンディング）させた。その後、室温にて、薄膜チップの垂直方向に１０ｇ重程度の力で金線を引っ張った。評価基準は以下のとおりである。

ＡＡ・・・金電極パッドおよびＰｔ膜は金線から剥離せず、金線が破断した。

ＣＣ・・・金電極パッドおよびＰｔ膜は金線から剥離した。

［実施例３］
基板として、Ｃ面（（０００１）面）を平面とする市販のα−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶基板（直径１００ｍｍ、厚さ０．７０ｍｍ）を用い、このＣ面（（０００１）面）上に、白金（純度９９．９％）をターゲットとして、以下の条件でスパッタリングを行い、膜厚４００ｎｍのＰｔ膜を形成させた。

装置：マグネトロンスパッタリング装置
到達真空度：２．０×１０^-5Ｐａ未満
成膜圧力：０．２Ｐａ
ガス流量：１２０ＳＣＣＭ［精製Ａｒガス］
ターゲットと基板との距離：２１０ｍｍ
成膜電力：２３０Ｗ（ＤＣ）
基板温度：５００℃
なおアルゴンガスとしては、アルゴンガスを精製して得られた、標準状態でアルゴン純度９９．９９９９％以上、酸素分圧０．１ｐｐｍ未満の精製アルゴンガスを使用した。

このようにして製造された薄膜センサＣについて、上述のＲａおよびＲｚの測定、ならびに下述のようにＰｔ膜の配向面および膜応力の測定を行った。結果を表２に示す。

［実施例４］
基板として、Ａ面（（１１−２０）面）を平面とする市販のα−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶基板（直径１００ｍｍ、厚さ０．７０ｍｍ）を用い、このＡ面（（１１−２０）面）上に、白金（純度９９．９％）をターゲットとして、実施例３と同様の条件でスパッタリングを行い、膜厚４００ｎｍのＰｔ膜を形成することにより、薄膜センサＡを製造した。この薄膜センサＡについて、実施例３と同様の測定を行った。結果を表２に示す。

［実施例５］
基板として、Ｒ面（（１−１０２）面）を平面とする市販のα−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶基板（直径１００ｍｍ、厚さ０．７０ｍｍ）を用い、このＲ面（（１−１０２）面）上に、白金（純度９９．９％）をターゲットとして、実施例３と同様の条件でスパッタリングを行い、膜厚４００ｎｍのＰｔ膜を形成することにより、薄膜センサＲを製造した。この薄膜センサＲについて、実施例３と同様の測定を行った。結果を表２に示す。

＜配向面＞
Ｘ線回折装置（スペクトリス(株)パナリティカル事業部製 X’Pert PRO MPD）を使用してＸ線回折分析を行い、Ｐｔ膜の配向面を確認した。

＜膜応力＞
Ｘ線回折装置（スペクトリス(株)パナリティカル事業部製 X’Pert PRO MPD）を使用して、残留応力測定法により、Ｐｔ膜の膜応力を測定した。

Claims (10)

1. 酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板と、該基板に積層された、白金結晶からなる感温抵抗体とを有することを特徴とする薄膜センサ。
2. 前記酸化アルミニウム類の単結晶が、α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜センサ。
3. 前記α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶のＣ面上に前記感温抵抗体が積層されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜センサ。
4. 前記前記感温抵抗体の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）が、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜センサ。
5. 前記前記感温抵抗体の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が、２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜センサ。
6. 前記前記感温抵抗体の抵抗温度係数が３，３００ｐｐｍ／Ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜センサ。
7. 温度センサ、流量センサ、比熱センサ、熱伝導性センサ、濃度センサ、液種識別センサ、歪センサ、応力センサおよび湿度センサからなる群から選択されるセンサであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜センサ。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の薄膜センサを有することを特徴とする薄膜センサモジュール。
9. 酸化アルミニウム類の単結晶からなる基板の表面に、白金結晶からなる感温抵抗体を形成する感温抵抗体形成工程を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜センサの製造方法。
10. 前記感温抵抗体形成工程の後、さらに、前記基板と該基板上に形成された前記感温抵抗体とを熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜センサの製造方法。

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