(57)【要約】【課題】小型化が可能で、電力対昇温効率の高い半導体式ガスセンサを提供すること。【解決手段】半導体式ガスセンサは、支持部材（ＳＯＩ基板）に梁状に支持されたシリコン単結晶からなるヒータ４と、ヒータ４上に形成されたショットキーダイオードを備えている。ヒータ４には第１及び第２の電極９及び１０が形成されている。ショットキーダイオードは、ヒータ４上に直接的に形成されたＳｉＣ単結晶からなる半導体薄膜部１１と、第３の電極１２から構成される。第２の電極１０はショットキーダイオードの半導体薄膜部１１側の電極としても用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体単結晶からなるヒータと、
前記ヒータに接続された第１及び第２の電極と、
第２の半導体単結晶からなり、前記ヒータの表面の少なくとも一部に積層形成された半導体薄膜部と、
該半導体薄膜部に接続された触媒金属からなる第３の電極と、
前記半導体薄膜部に接続された第４の電極と
を備えたことを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記第１の半導体単結晶と前記第２の半導体単結晶との格子定数の差が３０％以内であることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記ヒータと一体に形成され、前記ヒータの温度を計測するための温度センサを更に備えていることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項４】
請求項３記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記温度センサが前記ヒータの電気抵抗値の温度依存性を利用して構成されていることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記第３の電極と前記半導体薄膜部の界面にショットキー障壁が形成されていることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記半導体薄膜部がＳｉＣからなることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記第１の半導体単結晶がシリコン単結晶であることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、
前記ヒータと一体形成されて該ヒータを支持する支持部材を更に備えており、
前記ヒータは、梁状構造を備えている
ことを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項９】
請求項８記載の半導体式ガスセンサにおいて、
前記支持部材は、少なくとも絶縁層を有する基板、及び前記絶縁層上に形成されたシリコン単結晶層からなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、
前記ヒータは、前記基板の裏面から前記シリコン単結晶層まで貫通する穴を有する前記ＳＯＩ基板に対して前記梁状構造を有するように前記ＳＯＩ基板の前記シリコン単結晶層を加工して得られ得るものである
ことを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記半導体薄膜部の厚みが１０ｎｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記第１又は第２の電極が前記第４の電極を兼ねることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記半導体薄膜部が低抵抗率部及び高抵抗率部を備えており、前記低抵抗率部が前記ヒータ表面に形成され、前記高抵抗率部が前記低抵抗率部上に形成され、且つ、前記第３の電極が該高抵抗率部上に形成されていることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の半導体式ガスセンサにおいて、前記半導体薄膜部と前記第３の電極との密着性を高めるための下地膜を前記半導体薄膜部と前記第３の電極と間に更に備えることを特徴とする半導体式ガスセンサ。
【請求項１４】
シリコン単結晶層からなるヒータ、該ヒータ上に形成されたＳｉＣからなる半導体薄膜部、及び該半導体薄膜部上に形成された触媒金属からなる電極を備えた半導体式ガスセンサの製造方法であって、
前記ヒータの材料として前記シリコン単結晶層を少なくとも表面に有する基材を真空容器内に配置し、
該基材を約６００℃〜１１００℃に加熱し、
該加熱環境下において、前記半導体薄膜部の抵抗率の制御用として所定のタイミングで所定量の不純物ドーパントを導入しつつ、少なくとも炭素原子及び珪素原子を含有する化合物をＮ×１０−ＸＴｏｒｒ（１≦Ｎ＜１０、４≦Ｘ≦６（Ｘは自然数））の分圧にて該真空容器内に導入することにより、前記ヒータに近い位置においては低い抵抗率を有し且つ前記電極に近い位置においては高い抵抗率を有する前記半導体薄膜部を前記ヒータ上に形成し、
当該半導体薄膜部上に前記触媒金属にて前記電極を形成する
ことを特徴とする半導体式ガスセンサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体式ガスセンサの製造方法において、前記化合物がモノメチルシランであることを特徴とする半導体式ガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型で低消費電力な半導体式ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳｉＣを基材としたショットキーダイオード型ガスセンサ素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】米国特許公報第６，２９１，８３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、半導体式ガスセンサは、検出ガスの脱離吸着反応を活性化すべく、高温動作させられる。
【０００５】
特許文献１のガスセンサ素子も実稼動時には高温動作させなければならないが、特許文献１のガスセンサ素子にはヒータ機能は付与されていないので、特許文献１のガスセンサ素子を利用したガス検出システムにおいては該ガスセンサ素子の近傍に別体のヒータを配置しなければならず、システム全体としては大型にならざるを得ない。
【０００６】
加えて、従来のガス検出システムにおいては、ガスセンサ素子とヒータとの位置的関係に起因した熱伝達上の損失が大きく、ヒータを加熱するための電力に対して昇温効率が良好であるとはいい難い。
【０００７】
そこで、本発明は、低消費電力化が可能な半導体式ガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば：第１の半導体単結晶からなるヒータと；前記ヒータに接続された第１及び第２の電極と；第２の半導体単結晶からなり、前記ヒータの表面の少なくとも一部に積層形成された半導体薄膜部と；該半導体薄膜部に接続された触媒金属からなる第３の電極と；前記半導体薄膜部に接続された第４の電極と；を備えたことを特徴とする半導体式ガスセンサが得られる。
【０００９】
ヒータの材料（第１の半導体単結晶）としては、例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ又はＡｌＯ３を用いることができる。このうち、加工のし易さや熱伝導性を考慮すると、ヒータの材料としては、Ｓｉが好ましい。
【００１０】
また、半導体薄膜部（第２の半導体単結晶）としては、例えば、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ又はＺｎＯを用いることができる。第２の半導体単結晶に求められる条件は、バンドギャップが大きく高温動作が可能で、且つ、化学的に安定していることである。より具体的には、２．０ｅＶ以上のバンドギャップを有し、３００℃以上で使用可能で、ＮＯＸやＳＯＸなどの検出ガスと母材自体が反応し組成変化を生じる金属酸化物と比べ、気体−固体間の反応が極表層に限定された単結晶であることが好ましい。また、加工性に優れたシリコン上に良質な反応膜となる単結晶膜が形成できるが望ましい。かかる条件を考慮すると、半導体薄膜部の材料としてはＳｉＣが適切である。
【００１１】
すなわち、第１及び第２の半導体単結晶は互いに同じ材料であっても良いが、本発明の用途においては、第１及び第２の半導体単結晶の組み合わせをＳｉ及びＳｉＣとするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヒータ上に半導体薄膜部を積層形成し、該半導体薄膜部と第３の電極及び第４の電極とでガスセンサ素子部を構成することとしているので、ヒータにより直接的に又はほぼ直接的にガスセンサ素子部を加熱することができ、高い昇温効率を得ることが出来る。
【００１３】
特に、ヒータを支持する支持部材を用いてヒータを梁状構造とした場合には、支持部材によるヒータの支持点を除き、ヒータは支持部材その他と熱的に分離された状態となるので、ヒータの熱を更に効率よくガスセンサ素子部に伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
図１乃至図３に示されるように、本発明の実施の形態によるガスセンサは、シリコン基板１、絶縁層２及びシリコン単結晶層３からなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を基材として加工して得られるものである。このうち、シリコン単結晶層３はＳＯＩ層とも呼ばれる。なお、本実施の形態におけるＳＯＩ基板は、絶縁層２として埋め込み酸化膜（ＢＯＸ層）を有してなるものであり、シリコン基板１及びシリコン単結晶層３の導電型はｐ型である。また、シリコン単結晶層３の厚みは約１μｍであり、抵抗率は１０Ωｃｍ程度である。
【００１６】
本実施の形態におけるＳＯＩ基板の中央部には、シリコン基板１の裏面からシリコン単結晶層３まで通ずる穴が形成されている。より具体的には、シリコン基板１の裏面から絶縁層２に至るまで比較的大きな穴３０が形成されており、その穴３０と通ずるようにして２つの穴３１，３２が絶縁層２及びシリコン単結晶層３に形成されている。２つの穴３１，３２はＳＯＩ基板の中心を通る線（図１におけるＩＩ−ＩＩ線）を挟んで略対称的に配置されており、穴３１及び３２間には前述の“中心を通る線（ＩＩ−ＩＩ線）”に沿うようにして穴３０上に延びるヒータ４が設けられている。すなわち、本実施の形態によるガスセンサにおいて、ヒータ４は梁状構造を備えている。それゆえ、ヒータ４は、事実上、ＳＯＩ基板から熱的に分離された状態にある。
【００１７】
ヒータ４は、ｐ型のシリコン単結晶層３内に形成されたｎ型領域を加工して得られるものであり、抵抗率は６Ωｃｍ程度である。ヒータ４がｎ型であり、シリコン単結晶層３がｐ型であることから、ヒータ４に通電した状態においてはヒータ４とシリコン単結晶層３とはｐｎ接合により空乏層分離される。
【００１８】
ヒータ４内部には低抵抗領域５，６，７が形成されている。このうち、低抵抗領域５及び６はヒータ４の領域の端部近傍に位置しており、低抵抗領域７は中央に位置している。
【００１９】
低抵抗領域５及び６上にはヒータ４に電流を流すための第１及び第２の電極９及び１０が形成されている。換言すると、低抵抗領域５及び６は、第１及び第２の電極９及び１０をヒータ４にオーミック接続するための領域である。
【００２０】
低抵抗領域７上には、ガスセンサ素子部として機能するショットキーダイオードが形成される。本実施の形態においては、ショットキーダイオードの半導体側とヒータ４とは第２の電極１０を共通に使用する。この際、低抵抗領域７は、ショットキーダイオードの半導体側と第２の電極１０をオーミック接合する。なお、ショットキーダイオードの半導体側用の電極をヒータ４の第２の電極１０とは別に形成することとしてもよい。
【００２１】
詳しくは、低抵抗領域７上には、半導体薄膜部１１が形成され、半導体薄膜部１１上には半導体薄膜部１１とショットキー接合を構成する第３の電極１２が形成されている。本実施の形態における半導体薄膜部１１は非金属酸化物系の単結晶、具体的にはＳｉＣ単結晶からなる。半導体薄膜部１１全体の膜厚は、約０．５μｍであり、導電型はｎ型である。本実施の形態における半導体薄膜部１１は下層部及び上層部の２層構造となっている。下層部は約０．１μｍ厚の低抵抗率層（約０．０２Ω）であり、上層部は高抵抗率層（約１０Ωｃｍ）である。下層部の抵抗率は第２の電極１０とオーミック接合を形成するため０．１Ωｃｍ以上０．０１Ωｃｍ以下であることが好ましく、上層部の抵抗率は、第３の電極１２とショットキー接合を構成するため１Ωｃｍ以上１００Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
ここで、半導体薄膜部１１の膜厚は、１０ｎｍ以上５００μｍ以下の範囲にあることが望ましい。半導体薄膜部１１の膜厚が薄ければ薄いほど、ガスセンサ素子部を昇温させやすくなることから、消費電力を下げることができる。特に、電池駆動により長時間使用可能なガスセンサを構築しようとする場合、電力対昇温効率を鑑みて、半導体薄膜部１１の膜厚は５００μｍ以下であることが望ましい。一方、半導体薄膜部１１の膜厚が１０ｎｍより小さいとトンネル効果によりセンサとして動作させることが不可能となってしまうので、半導体薄膜部１１の膜厚は１０ｎｍ以上でなければならない。
【００２３】
半導体薄膜部１１上に形成される第３の電極１２は、被検知ガスの解離、酸化還元反応を促進する触媒金属からなる。本実施の形態における触媒金属、即ち、第３の電極１２の材料はＰｔであり、第３の電極１２の厚みは約３０ｎｍである。第３の電極１２の材料（触媒金属）としては、Ｐｔの他に、遷移金属であるＰｄ、Ｎｉ又はそれらの混合物などを用いることができる。第３の電極１２の厚みは、ガス検出感度を良好なものとするため、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
本実施の形態においては、半導体薄膜部１１と第３の電極１２との間に、両者の密着性を高めるための下地膜が形成されている。本実施の形態における下地膜の材料は、Ｔｉである。このＴｉは触媒金属としてＮｉを用いた場合にも下地膜材料として用いることができる。Ｔｉに代えて、ＴｉＷを下地膜として用いることもできる。
【００２５】
上述したガスセンサは、第１、第２及び第３の電極９，１０，１２並びに穴３０，３１，３２を除き、上面、側面、底面のすべてを熱酸化膜（具体的にはＳｉＯ２膜）８で覆われている。図１においては、この熱酸化膜８が省略されているが、第３の電極１２に接続された引き出し線１３及び電極パッド１４は、この熱酸化膜８上に形成されている。なお、図を分かりやすくするため、図２及び図３では、引き出し線１３及び電極パッド１４は省略されている。
【００２６】
上述したガスセンサにおいては、ガスセンサ素子部を構成する半導体薄膜部１１がヒータ４上に直接的に形成されていることから、ヒータ４により効率よくガスセンサ素子部を加熱することができる。よって、ヒータ４を加熱するための電力によりガスセンサ素子部を昇温させる効率（電力対昇温効率）が優れている。
【００２７】
加えて、半導体薄膜部１１の膜厚は約０．５μｍであり極めて薄いことから、ガスセンサ素子部の昇温に要する熱量を抑えることができ、その結果、更に優れた電力対昇温効率を達成することができる。
【００２８】
その上、ガスセンサ素子部の半導体薄膜部１１としてはバンドギャップも大きく高温動作が可能で強い酸化還元雰囲気中でも極めて安定した材料であるＳｉＣを用いる一方、ヒータ４としては加工しやすく熱伝導率もＳｉＣと比較して高い材料であるＳｉを用いたことから、比較的安価で高性能なガスセンサを得ることができる。
【００２９】
なお、ガスセンサ素子とヒータとを備えるガスセンサにおいては、ガスセンサ動作時におけるヒータ４の温度の測定を行わなければならない。本実施の形態においては、ヒータ４の温度測定のための温度センサをヒータ４の抵抗体の温度依存性を利用して構成している。すなわち、物としてはヒータ４と温度センサとは同一であり、ヒータ４に通電して発熱させる一方、熱変化に応じて変化するヒータ４の抵抗値をチェックすることにより、ヒータ４の温度を特定することとしている。このように、本実施の形態においては、ガスセンサシステムの主要構成要素のうち、ガスセンサ素子、ヒータ、及び温度センサが一体に構成されており、１００μｍ□以下という非常に小型な素子を形成することができる。
【００３０】
なお、温度センサを上述したものに代えて、Ｐｔ薄膜からなる抵抗測温体とすることもできる。その場合であっても、温度センサは少なくとも半導体薄膜部１１近傍に設けられていることが好ましい。温度センサの他の例としては、例えば、ヒータ４内部であって半導体薄膜部１１に近い領域にｐｎ接合を形成し、そのｐｎ接合部の電圧電流特性の温度依存性を利用する方法等がある。なお、温度センサの更なる応用としては、複数個の温度センサを配置してヒータ４の詳細な温度分布を測定し、昇温パターンの変化よりガス検出を行うことも可能である。
【００３１】
上述した本実施の形態による半導体式ガスセンサにおいては、ガスセンサ素子部であるショットキーダイオードが電気的には抵抗体であるヒータ４の略中央部に接続されている。従って、ショットキーダイオード及びヒータ４の共通電極である第２の電極１０とショットキーダイオードの間にはヒータ４が部分的に介在していることとなっている。しかし、ガス検知感度を更に良好なものとするためには、理論上は、第２の電極１０とショットキーダイオードの間に電気的にヒータ４（抵抗体）を介在させないほうが良い。そこで、製造コスト等の条件に余裕がある場合には、ショットキーダイオードの半導体薄膜部１１と第２の電極１０を結ぶ経路からヒータ４を電気的に分離することとしても良い。分離の方法としては、例えば、ｐｎ分離や、半導体薄膜部１１から熱酸化膜８上に線を引き出して、その引き出した線を熱酸化膜８上で第２の電極１０に接続する方法などがある。
【００３２】
以下、上述した実施の形態による半導体式ガスセンサの製造方法について図４乃至図１３を更に用いて具体的に説明する。ここで、図４乃至図１１は、図２と同様に図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図１２及び図１３は、図３と同様に図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００３３】
まず、図１に示されるような面方位（１００）のｐ型ＳＯＩ基板（シリコン基板１、絶縁層２及びシリコン単結晶層３）に対して、図５に示されるように熱拡散法やイオン注入法によりｎ型のヒータ４領域を形成する。
【００３４】
次いで、図６に示されるように、ヒータ４内にｎ型の高濃度領域を低抵抗領域７として形成する。この低抵抗領域７は、半導体薄膜部１１としてのＳｉＣ単結晶薄膜のパターン化される領域より僅かに広い領域である。
【００３５】
その後、図７に示されるように、ヒータ４上に、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法によりＳｉＣ単結晶薄膜１１ａを形成する。シリコン単結晶上にＳｉＣ単結晶薄膜を形成する技術としては、本発明の発明者の一人が開発した「シリコンカーバイト単結晶薄膜の形成方法（特開２０００−２６４７９２）」に開示された技術がある。当該技術を研究した結果、他の方法では実現できなかったＳｉＣ単結晶の良質な極薄膜をシリコン単結晶上に直接形成することができることが分かったため、これを更に本発明用途に適するように変形した。
【００３６】
具体的には、図６に示される基板を真空容器（反応槽）内に配置し、反応ガスとしてモノメチルシラン（ＭＭＳ）を用いてＳｉＣ単結晶薄膜１１ａを成長させた。その際、ＳｉＣ単結晶薄膜１１ａの主な成長条件として、モノメチルシランの分圧を約５×１０−５Ｔｏｒｒとし、基板温度を約９５０℃とした。また、成長時にｎ型の不純物ドーパントとして所定のタイミングで所定量の窒素ガスを真空容器内に導入し、ＳｉＣ単結晶薄膜１１ａの下層部及び上層部の抵抗率を制御した。ここで、Ｓｉ基板上に生成されたＳｉＣ単結晶薄膜１１ａは、立方晶系の３Ｃ−ＳｉＣであり、表面欠陥密度は約１０５／ｃｍ２以下、表面荒さはＲａ：約１００ｎｍ以下の単結晶薄膜であった。尚、ＳｉＣ単結晶薄膜１１ａは、結晶構造が六方晶系の４Ｈ−ＳｉＣあるいは６Ｈ−ＳｉＣでも構わないが、リーク電流の要因となるマイクロパイプがない立方晶系の３Ｃ−ＳｉＣが好適である。
【００３７】
成長条件に関し、例えば、基板温度は約６００〜１１００℃の範囲にあることが好ましい。また、モノメチルシランに代えて、例えば、テトラメチルシランやジメチルシランなどのような少なくとも炭素原子及び珪素原子を含有する化合物を用いることができる。更に、当該化合物の分圧としてはＮ×１０−ＸＴｏｒｒ（１≦Ｎ＜１０、４≦Ｘ≦６（Ｘは自然数））を選択することができる。なお、不純物ドーパントの導入によるＳｉＣ単結晶薄膜１１ａの抵抗率制御の目的は、半導体薄膜部１１の上層部及び下層部の抵抗率を前述した適性値にするためのものである。従って、ＳｉＣ単結晶薄膜１１ａは、ヒータ４に近い位置においては低い抵抗率を有し且つ第３の電極１２に近い位置においては高い抵抗率を有するように制御される。なお、本実施の形態におけるＳｉＣ単結晶薄膜１１ａは上層部及び下層部の２層構造であったが、ヒータ４との間でオーミック接合を構成し、第３の電極との間でショットキー接合を構成しうる限り、ＳｉＣ単結晶薄膜１１ａは例えば抵抗率が徐々に変化するような構造を有していても良い。
【００３８】
次いで、図８に示されるように、ＳｉＣ単結晶薄膜１１ａから所望形状の半導体薄膜部１１を得るために、フォトレジストで選択的にマスクを形成し、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ−Ｅｔｃｈｉｎｇ）により不要部分を除去する。エッチングガスとしてはＳＦ６とＯ２の混合ガスを用いることができる。
【００３９】
その後、図９に示されるように、ＷＥＴやＤＲＹ酸素雰囲気中で熱処理を施し、０．１μｍ程度の熱酸化膜８を形成する。
【００４０】
更に、図１０に示されるように、第１及び第２の電極９，１０を形成する。具体的には、まず、低抵抗領域５及び６上の熱酸化膜８をフォトレジストをマスクとしてＨＦ等により除去する。次いで、熱酸化膜８に形成された穴を利用して、熱拡散法やイオン注入法により低抵抗領域５及び６を形成する。更に、真空蒸着法やマグネトロンスパッタリング法等により約０．５μｍ厚のアルミニウムあるいはニッケル薄膜等の電極材を堆積する。ここで、低抵抗領域５及び６を安定化するために４５０℃程度の熱処理を施すことが望ましい。その後、フォトレジストをマスクとして適切なエッチャントを用いて電極材のパターニングを行って、図１０に示されるように第１及び第２の電極９及び１０を得る。
【００４１】
続いて、熱酸化膜８のうち、半導体薄膜部１１上部をエッチングにより除去し、露出した半導体薄膜部１１上に第３の電極１２を形成する。詳しくは、まず半導体薄膜部１１上に下地膜としてＴｉをマグネトロンスパッタリング法等により堆積し、次いで、触媒金属であるＰｔ又はＮｉをマグネトロンスパッタリング法等により堆積する。その後、エッチングを行ってパターニングを行い、第３の電極１２を形成する。
【００４２】
ここで、第３の電極１２のパターニング・形成に関してはいわゆるリフトオフ法を適用することもできる。すなわち、フォトレジストを予め所望のパターン化し、その上にＰｔ薄膜を堆積し、その後、余分なＰｔ薄膜をフォトレジストごと剥離する方法、つまりリフトオフ法を適用することも可能である。
【００４３】
次に、ヒータ４とヒータ４の支持部材であるＳＯＩ基板とを熱的に分離するために、フォトレジストマスクを用いてＨＦにより熱酸化膜８の所望の領域を除去し、その熱酸化膜８をマスクとしてＫＯＨ等の湿式エッチング法やＲＩＥ等のドライエッチング法によりシリコン単結晶層３を除去する（図１２参照）。
【００４４】
続いて、図１３に示されるように、ＨＦにて絶縁層２を除去する。その後、シリコン基板１の裏面から絶縁層（ＳｉＯ２）２をエッチングストッパとしたＳｉの異方性エッチングを行い、図２及び図３に示されるような梁状構造のヒータ４を得る。
【００４５】
上述した本実施の形態による半導体式ガスセンサにおいては、センサ基板内にＰｔ／ＳｉＣからなるショットキーダイオード（ガス検知部：ガスセンサ素子）と、ヒータ４と、温度センサが作りこまれている。そのため、被検出ガスの脱離吸着反応が活性化する４５０℃以上の動作温度まで半導体式ガスセンサを昇温させるのに要する電力は数ミリワット程度であり、電池駆動で長期間使用可能な低消費電力の半導体式ガスセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態による半導体式ガスセンサを概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示される半導体式ガスセンサのＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１に示される半導体式ガスセンサのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図５】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図６】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図７】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図８】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図９】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１０】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１１】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１２】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図１３】図１に示される半導体式ガスセンサの製造工程を示す、ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１        シリコン基板
２        絶縁層
３        シリコン単結晶層
４        ヒータ
５        低抵抗領域
６        低抵抗領域
７        低抵抗領域
８        熱酸化膜
９        第１の電極
１０        第２の電極
１１        半導体薄膜部
１２        第３の電極
１３        引き出し線
１４        電極パッド
３０        穴
３１        穴
３２        穴
【図１】
2006308397.tif 000003
【図２】
2006308397.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月18日(2005.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
ヒータの材料（第１の半導体単結晶）としては、例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ又はＡｌ２Ｏ３を用いることができる。このうち、加工のし易さや熱伝導性を考慮すると、ヒータの材料としては、Ｓｉが好ましい。