(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有する半導体基板と、
前記主表面上に位置する電気抵抗性のセンサ素子であって、検出すべきガスに曝すための当該センサ素子を有する熱伝導性に基づくガスセンサと、
前記主表面上に設けられた積層体に配置され、検出すべきガス流がセンサ素子を通過するのを阻止するための障壁と
を具え、
前記センサ素子は、複数の金属層と、該金属層を分離すると共に該金属層を相互連結するビアを有するビア層とを含む、前記主表面上の前記積層体における溝内であって、前記積層体の頂部よりも前記積層体の底部の近くに位置し、前記金属層又は前記ビア層内に形成されている集積回路。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路において、前記ガスセンサが更に、検出すべきガスを加熱する加熱素子を具え、この加熱素子は前記センサ素子と一緒に前記溝内に配置されている集積回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の集積回路において、この集積回路は前記半導体基板の前記主表面上にパターン化層を具えており、このパターン化層は前記障壁の少なくとも一部分を形成している集積回路。
【請求項４】
請求項１又は２の何れか一項に従属する場合の請求項３に記載の集積回路において、前記パターン化層が前記積層体上に位置し、前記溝と前記パターン化層とが相俟って前記障壁を構成している集積回路。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の集積回路において、前記パターン化層がフォトレジスト材料を有している集積回路。
【請求項６】
請求項５に記載の集積回路において、前記フォトレジスト材料がＳＵ‐８を有している集積回路。
【請求項７】
請求項３〜６の何れか一項に記載の集積回路において、前記パターン化層が、幅を１とし深さｄを１５≦ｄ≦３０の範囲内とした深さ対幅のアスペクト比を有する空洞を形成している集積回路。
【請求項８】
請求項７に記載の集積回路において、前記パターン化層により形成された前記空洞の深さを少なくとも１０μｍとした集積回路。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の集積回路を具える無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか一項に記載の集積回路を具えるモバイル通信装置。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか一項に記載の集積回路を１つ以上具える暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システム。
【請求項１２】
主表面を有する半導体基板を設けるステップと、
前記主表面上に位置する電気抵抗性のセンサ素子であって、検出すべきガスに曝すための当該センサ素子を有する熱伝導性に基づくガスセンサを形成するステップと、
前記主表面上に設けられた積層体に、ガス流が前記センサ素子を通過するのを阻止するための障壁を形成するステップと、
前記センサ素子を、複数の金属層と、該金属層を分離すると共に該金属層を相互連結するビアを有するビア層とを含む、前記主表面上の前記積層体における溝内であって、前記積層体の頂部よりも前記積層体の底部の近くに配置し、前記金属層又は前記ビア層内に形成するステップと
を有する集積回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路に関するものである。特に、本発明は、ガスセンサを有する集積回路に関するものである。更に本発明は、このような集積回路の製造方法に関するものである。
【０００２】
今日では、集積回路はガスセンサ、相対湿度（ＲＨ）センサ、特定アナライト検出センサ等のような種々の異なるセンサを有しうる。
【０００３】
ガスセンサは、種々のガスの組成及び濃度の双方又は何れか一方を検出する多数の異なる適用分野で用いられている。一例の適用分野は、食料又は飲料のような消耗品の周囲の空気中に存在するＣＯ２のレベルを監視して消費に対する適合性を決定するサプライチェーン監視分野である。この監視は代表的に、流通網における種々の段階で実行しうる。他の適用分野には、大気質監視分野、建造物又は自動車における暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システムに使用する分野又は温室におけるＣＯ２監視分野がある。
【０００４】
ガスセンサの機能性を僅かな追加費用で集積回路に加えうることは、製品監視用のＲＦタグのような大量市場適用分野にとって特に適している。その理由は、このような集積回路に対する価格への影響が大きい為、すなわち商業的に魅力があるようにするためにこれらを廉価に製造しうるようにする必要がある為である。
【０００５】
図１は、ガスセンサを有する集積回路の一例を示す。この集積回路は基板２を有しており、この基板内にはＣＭＯＳデバイスのような多数の能動素子を設けることができる。集積回路の製造分野において周知のように、基板の上には、複数の絶縁層により分離された複数の金属層を含む積層体４（以下、本明細書においては、金属化積層体と称する。）が設けられている。金属層は基板２内の能動素子間を相互接続し、代表的にはアルミニウ又は銅のような金属を有する。
【０００６】
この例では、金属化積層体４の上にガスセンサが設けられている。このガスセンサは特に、一連の不動態化層１６Ａ、１６Ｂ及び１８の上に位置しており、これら不動態化層自体は通常、金属化積層体４の頂面上に位置している。この例では、層１６Ａ及び１６Ｂが高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物を有し、損傷保護を行う層１８はＳｉ３Ｎ４の厚肉層を有する。図１に示すように、金属ビア８が不動態化層を貫通し、これら金属ビアによりガスセンサの電極１５を金属化積層体４に接続している。これにより、ガスセンサと基板２中の１つ以上の能動素子との間を、金属化積層体４を介して電気接続させる。金属ビア８と電極１５とは、金属化積層体４中の金属層と同じ材料を有するか、又は金属化積層体４中の金属層とは異なる材料、例えば、タングステンを有するようにしうる。
【０００７】
図１には保護層１４も示してあり、この保護層１４は、例えば、電極１５を腐食に対し保護するＴａ２Ｏ５を有している。
【０００８】
保護層１４の上には、厚肉の酸化物層１７が設けられている。この酸化物層１７と、保護層１４と、不動態化層１６Ａ、１６Ｂ及び１８とを貫通させて溝２０が設けられており、この溝の底部には、金属化積層体４の上側金属化層内で接着パッド１２が設けられている。従って、溝２０は、種々の絶縁性の上側層を通して集積回路に対する電気接続を達成させることができる。
【０００９】
ガスセンサ自体は、図１に断面で示しているセンサ素子８を有している。センサ素子８は代表的に、金属材料、例えば、タングステンを有している。他の例では、センサ素子８が、ドーピングされた多結晶シリコンのような半導体材料を有するようにしうる。センサ素子８は例えば、表面積を増大させるために（その結果として感度を増大させるために）蛇行パターンに配置されるようにしうる。図１に示すように、この蛇行パターンの端部は保護層１４を貫通してセンサ電極１５に接続している。又、図１に示してあるように、この蛇行パターン自体はほぼ、酸化物層１７内に形成された浅い溝内に位置している。従って、センサ素子８は、検出すべきガスに直接アクセスするように周囲の環境に提供される。
【００１０】
従って、図１は、金属化積層体上の不動態化積層体上の集積回路内に設けられたガスセンサの一例を構成しており、金属化積層体自体は半導体基板２内のＣＭＯＳトランジスタのような能動素子の上に設けられている。
【００１１】
ガスセンサは熱伝導性に基づくものであり、以下のように動作する。電流がセンサ素子８を流れることにより、このセンサ素子８を加熱する。その周囲のガスがセンサ素子８から熱を取り除く。伝達した熱の量及び伝達する速度は、ガスの組成に依存する。熱平衡時には、（センサ素子８の温度に依存する）センサ素子８の固有抵抗は熱伝達の量及び速度に感応する。従って、センサ素子８の固有抵抗は、周囲のガスの組成に依存する。それ故、センサ素子８の固有抵抗を測定することにより、周囲のガスの組成を決定することができる。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の観点は、添付の特許請求の範囲の独立請求項及び従属請求項に開示してある。従属請求項の特徴の組み合わせを、必要に応じて且つ特許請求の範囲に明瞭に設定されていないように独立請求項の特徴と組み合わせることができる。
【００１３】
本発明の１つの観点によれば、集積回路を提供する。この集積回路は、主表面を有する半導体基板を具えている。又、集積回路は、検出すべきガスに曝すための、主表面上に位置する電気抵抗性のセンサ素子を有する熱伝導性に基づくガスセンサをも具えている。この集積回路は更に、センサ素子を通過するガス流を抑止するために主表面上に位置する障壁を具えている。
【００１４】
本発明の他の観点によれば、集積回路の製造方法を提供する。この集積回路の製造方法は、主表面を有する半導体基板を設けるステップを具えている。又、この集積回路の製造方法は、検出すべきガスに曝すための、主表面上に位置する電気抵抗性のセンサ素子を有する熱伝導性に基づくガスセンサを形成するステップをも具えている。この集積回路の製造方法は更に、センサ素子を通過するガス流を抑止するために主表面上に位置する障壁を形成するステップを具えている。
【００１５】
センサ素子を通過するガス流を抑止するための障壁を設けることにより、以下に更に詳細に説明するように、冷却及び相対湿度の影響を緩和させる。これにより、ガス濃度／組成のより正確で信頼性のある測定を達成しうる。
【００１６】
一例では、センサ素子を主表面上の金属化積層体における溝内に位置させる。これにより、センサ素子を通常のように１つ以上の金属と金属化積層体におけるビア層機構との双方又は何れか一方から形成するようにしうる。溝自体は、センサ素子を通るガス流に対する障壁を形成する。
【００１７】
一例では、センサ素子を金属化積層体の下位層に形成する。金属化積層体の下位層にセンサ素子を設けることにより、センサ素子を、溝の頂部を通過するガス流から適切に遠ざけることができる。ある例では、検出すべきガスを加熱する加熱素子をセンサ素子と一緒に溝内に配置しうる。
【００１８】
一例では、集積回路に、半導体基板の主表面上に位置するパターン化した層を設けることができる。このパターン化した層により障壁の少なくとも一部分を構成しうる。例えば、このパターン化した層を金属化積層体上に位置させ、溝とこのパターン化した層とが相俟って障壁を形成するようにしうる。或いはまた、センサ素子を金属化積層体における溝内に設けない例では、パターン化した層のみで障壁を構成するようにしうる。パターン化した層はＳＵ‐８のようなフォトレジスト材料を有するようにしうる。このようにすることにより、良好に確立されるフォトリソグラフィー技術を用いて障壁の形状（例えば、高さ及び深さ）及び位置を規定しうるようにする。
【００１９】
パターン化した層により形成する空洞の深さは、少なくとも１０μｍとすることができる。パターン化した層により形成する空洞は、幅を１とし、深さｄを１５≦ｄ≦３０の範囲内とした、深さ対幅のアスペクト比を有することができる。
【００２０】
本発明の更なる観点によれば、上述した種類の集積回路を有する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを提供することができる。
【００２１】
本発明の他の観点によれば、上述した種類の集積回路を有するモバイル通信装置を提供することができる。
【００２２】
本発明の他の観点によれば、上述した種類の１つ以上の集積回路を有する暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システムを提供することができる。
【００２３】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施例を説明するも、これらは例示にすぎず、同様な符号は同様な素子を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、ガスセンサを有する集積化ガスセンサを示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す種類のセンサを通過する冷却ガス流の影響を示す線図である。
【図３】図３は、相対湿度を変化させた場合の図１に示す種類のガスセンサに対する影響を示す線図である。
【図４】図４は、ガスセンサを通過するガス流に対し障壁を設ける原理を示す線図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例による集積回路の例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例による集積回路の他の例を示す断面図である。
【図７】図７は、図６の実施例に示す種類の集積回路で実施しうる多数の異なる溝構造を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施例による集積回路の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００２６】
本発明の実施例によれば、図１に関して前述した種類のガスセンサ内でセンサ素子を通過するガス流によりガス自体の組成に関して間違った読みを導入するおそれがあることを確かめた。特に、センサ素子を通過するガスの動きにより、センサ素子８を囲むガスが静止している代表的な場合よりも大きな割合でセンサ素子を冷却しうることが分かっている。このように冷却力が増大するのは、ガス流が通常の熱伝導とガス自体の動きとの双方によりセンサ素子から熱を奪うという事実から得られるものである。この原理を示す測定を図２に示す。
【００２７】
図２の右側の部分には、集積回路の基板２の主表面上に設けたガスセンサ１０の線図を示している。矢印はガスセンサ１０を通過するガス流を線図的に示している。
【００２８】
図２のグラフは、図１に示す種類のセンサ素子の抵抗値を、このセンサ素子を通過するガス流の３つの別々の速度に対し、このセンサ素子にまたがる電圧の関数として示している。特に、図２のグラフでは、プロットライン（折れ線）１１が、センサ素子の抵抗値を、センサ素子を通過する低速な流速（０．７リットル（Ｌ）／分（min））のガスに対して電圧の関数として示しており、一方、プロットライン１３及びプロットライン１５はそれぞれより高速な流速（１．３５リットル／分及び３．１５リットル／分）のガスに対して電圧の関数として示している。プロットライン９は、図１に示すセンサ素子の特定構造（材料及び設計）に対する抵抗値及びワイヤ温度間の対応関係を示す。
【００２９】
特に（測定した最も低速な流速及び最も高速な流速に相当する）プロットライン１１及び１５を比較すると、図２から明らかなように、ガスの流速が高速となると、センサ素子にまたがる所定の電圧に対しセンサ素子の抵抗値が減少する。抵抗値のこの減少は、センサ素子を通過するガスの流速が増大する際にガスの冷却力が増大することにより生じる。この影響の為に、センサ素子の両端間の測定抵抗値は、所定の抵抗値がガスの組成とセンサを通過するガスの流速との組み合わせに起因するという理由で変化することを本発明者は確かめた。
【００３０】
図２では、周囲のガス中に存在するＣＯ2 の種々の濃度に対し、抵抗値の複数の測定を各電圧及び各流速で行った。これにより、ガス組成に起因して生じる抵抗値の差の大きさをガス流の影響と比較した。（図２において矢印１７で示す）異なる流速により生じる抵抗値の差は、（図２において矢印１９で示す）ガスの組成の変化により生じる抵抗値の差よりも幾分大きいことを確かめた。従って、ガスの組成を決定することを試みる際に重大な問題が生じる。その理由は、ガス流の影響を取り除くのが困難であり、実際には流速の影響がガス組成の変化を殆ど隠してしまうおそれがある為である。
【００３１】
本発明者が注目した他の影響は、センサ素子を囲むガスにおける湿度のレベルが抵抗値の測定をも変えるおそれがあるということである。このことを図３に示す。
【００３２】
この図３では、ｘ軸に沿ってガス濃度がプロットされている。この場合、ガスはＣＯ２である。ガスの所定の相対湿度（ＲＨ）に対し、センサ素子の抵抗値が対応するＣＯ２の濃度を表している。図３における４つの異なるプロットは、ＣＯ２の濃度とセンサ素子の抵抗値との間の関数関係がガスの相対湿度に応じてシフトすることを示している。従って、０％の相対湿度レベルでは、センサ素子にける所定レベルの抵抗値が、例えば、４０％、６０％又は８０％の相対湿度に対するよりも低い濃度のＣＯ２を表す傾向にある。
【００３３】
ガス流に関連する上述した問題と同様に、本発明者は、ガスの相対湿度が、熱伝導性に基づくガスセンサのセンサ素子の測定抵抗値を変化させることを確かめた。その理由は、センサ素子の抵抗値はガスの濃度とガスの相対湿度との双方に依存する為である。ガス自体における相対湿度を決定する個別の手段が設けられていないと、ガス流の影響を取り除く場合と同様に、相対湿度の影響を取り除くのは困難である。
【００３４】
本発明の一実施例によれば、半導体基板の主表面上に位置する電気抵抗性のセンサ素子を有する熱伝導性に基づくガスセンサを具える集積回路を提供する。ガス流及び相対湿度の双方又は何れか一方の上述した影響を緩和させるために、この集積回路に、半導体基板の主表面上に位置する障壁をも設ける。この障壁は、センサ素子を通過するガス流を抑止する作用をする。
【００３５】
センサ素子を通過するガス流に対し障壁を設けることにより、ガス流により生ぜしめられる抵抗値の差をガス組成／濃度の変化により生ぜしめられる抵抗値の差よりも著しく小さくしうることが図４に示されている。
【００３６】
図４の右側の部分には、基板２上に設けたガスセンサ１０の例を線図的に示してある。この場合も、ガス流を矢印の列で線図的に示してある。本例では、ガス流自体が障壁３４で示されている。
【００３７】
図４の左側部分のグラフには、ＣＯ２の濃度がセンサ素子の抵抗値の関数として示されている。この場合も、３つの別々のプロットが描かれている。すなわち、プロットライン２１が比較的遅い流速（０．７リットル／分）を示しており、プロット２３及びプロット２５が順次に速くした流速（１．３５リットル／分）及び（３リットル／分）を示している。
【００３８】
図２では、（３つの異なるプロットの位置が異なることにより明らかなように）、見かけのＣＯ２濃度が依然としてセンサ素子を通過するガス流の速度により影響を受けるが、センサ素子を冷却するガス流の影響は図２に示す影響よりもかなり小さいことに注意すべきである。実際、図４における測定値は、障壁を用いることにより、センサ素子を通過するガス流の影響はガス濃度の変化による影響に比べて比較的小さくすることができ、これにより上述したセンサ素子における抵抗値の測定の変化が著しく緩和される。
【００３９】
障壁を設けることにより、ガス流の冷却による影響を緩和させることに加え、相対湿度の影響を緩和させることができる。センサ素子を囲むガスは、障壁が存在する為に比較的静止状態となる。センサ素子が加熱されると、ガスの湿度が減少するとともに、ガスが静止状態にある為にセンサ素子に到来する新たな量のガスの湿度に置き換わらない。従って、センサ素子自体の加熱により、検出すべきガスの熱伝導性に及ぼす湿度の影響を低減させる。
【００４０】
図５は、本発明の一実施例による集積回路の第１の例を示す。図５の例は図１に関連して説明した装置に類似していることが分かる。
【００４１】
本例の集積回路には、第１図につき説明した種々の金属化、不動態化及びその他の特徴事項に加えて、障壁５０が設けられている。この障壁は高さｄ及び幅ｗを有している。この障壁は、ガス流がセンサ素子８を通過するのを阻止する。その代りに、図５の頂部に矢印で示すガス流がこの障壁の頂部を越えて通過する。これに比べ、図１の例では、ガスはセンサ素子８の頂部を直接接触して通過するように流れ、上述した冷却及び湿度の影響を引き起こすおそれがある。
【００４２】
障壁５０は、ガス流がセンサ素子８を直接接触して通過するのを阻止するが、センサ素子８は依然として関連のガスを検出するための周囲環境に直接アクセスする。従って、障壁はセンサ素子を完全に取り囲んでいるものではない。上述したように、障壁はガス流によるセンサ素子の冷却及び相対湿度の影響の双方又は何れか一方を阻止し、これによりセンサ素子８の固有抵抗の測定の信頼性及び精度を改善するものである。
【００４３】
図５の例では、障壁５０は酸化物層１７の上に形成されたパターン化層を用いて形成されている。このパターン化層は、金属化積層体及び種々の不動態化層やセンサ自体の形成に続いて、標準のリソグラフィー技術を用いて設けることができる。障壁５０に対する構造は適切な如何なるものにすることもできる。例えば、集積回路における１つの又は複数のセンサをガス流に対して保護しうるようにパターン化した障壁を設けることができる。一例では、障壁５０を形成するパターン化層は感光性ポリマのようなポリマを有するようにしうる。このような材料の一例はＳＵ‐８である。このような層は、標準のフォトリソグラフィー技術を用いてパターン化しうる。
【００４４】
本発明の一実施例によれば、上述した種類のパターン化層より成る空洞の深さは少なくとも１０ミクロンとする。この深さは、センサ素子をガス流から充分遠くに離して冷却及び相対湿度の双方又は何れか一方の影響を著しく緩和させるのに充分であると思われる。
【００４５】
空洞は、この場合もガス流がセンサ素子８から離間した状態に確実に保たれるようにするのに充分深いアスペクト比（深さ対幅の比）を有するように形成することができる。特に、空洞の幅を１とした場合適切な深さｄは１５≦ｄ≦３０の範囲内とする。
【００４６】
図６は、本発明の実施例によるガスセンサを有する集積回路の第２の例を示す。本例では、センサ素子８が、半導体基板２上に設けた金属化積層体６２の金属層内に形成された金属機構を有する。図６に示すように、金属化積層体６２は絶縁材料の層により分離された多数の分離金属層２２を有しうる。これら金属層２２は、絶縁層を貫通する金属ビア２４により相互連結しうる。金属化積層体６２の上には１つ以上の不動態化又はその他の層２６、２８及び３０を設けることができる。
【００４７】
図６に示す金属化積層体６２の左側部分には、１つ以上の不動態化又はその他の層２６、２８及び３０を貫通して接着パッド１２にアクセスを行う開口を形成することができることが示されている。この接着パッド１２は、本例では、金属化積層体６２内の金属層の１つから形成されており、上述した金属ビア２４を用いて金属化積層体の他の金属層に連結することができる。図６に示す例の右側の部分には、金属化積層体の種々の層を貫通する溝６０を形成しうることが示されている。この溝は、例えば、金属化積層体６２の形成に際して標準のエッチング技術を用いて形成することができる。
【００４８】
本例では、溝６０が集積回路の障壁を構成し、この障壁により、ガス流がセンサ素子８を通過するのを阻止する。集積回路の頂部を通過するガス流を、この図６における溝の頂部に矢印で示している。ガスが浅い溝の頂部に位置するセンサ素子の頂部を直接接触して通過するように流れうる図１の例とは相違して、図６の例では、ガス流がセンサ素子８に直接到達しえない。
【００４９】
本例では、センサ素子８自体は金属化積層体６２の金属層の１つにおける金属材料から形成されている。従って、センサ素子８は、標準のバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）処理に応じた集積回路の金属処理中に金属化積層体の一部として規定するのが便利である。このようにすることにより、例えば、ＣＭＯＳデバイスを有する基板を具える半導体集積回路の頂部上にガスセンサを便利で費用効率が良い形態で形成しうる。
【００５０】
以下に詳細に説明するように、他の例では、センサ素子８を金属層の１つに設けるのではなく、装置のビア層の１つ内に設けることができる。代表的には、ビア層における金属機構は、金属層に用いられているのとは異なる金属を有するようにしうる。金属層がアルミニウを有するようにしうる例では、ビア層がタングステンを有するようにしうる。従って、センサ素子８を形成するのに用いる材料を、これを設ける層に応じて異ならせることができる。
【００５１】
図７は、図６と関連して上述した例に応じて溝内に位置させたセンサ素子８を具えるガスセンサに対する多数の異なる構造を示す。この図７では、それぞれ別々の例の溝構造の全てを単一の装置に設けるということを意味しているものではない。実際に、代表的な実施例には単一の溝のみを設けることができる。図７には、多数の異なる構造が可能であることを示す目的のために、種々の溝構造を示しているものである。
【００５２】
従って、図７に示す溝６０Ａでは、センサ素子８は、図６に示すのとほぼ同様に金属化積層体６２の金属層の１つ内に設けられている。これと相違し、図７の溝６０Ｂでは、センサ素子８は、図６においても関連して上述したように２つの異なる金属層間に位置するビア層内に設けられている。
【００５３】
溝６０Ｃでは、この場合もセンサ素子をビア層内に設けるように示してあるが、本例では、センサ素子８を、溝６０Ｂのビア層に示すセンサ素子８よりも薄肉としてある。これにより、溝６０Ｃ内のセンサ素子８の表面積対体積の比率を増大させ、これにより感度を増大させる。設計ルールは代表的に金属化積層体における異なる層間で相違する。従って、センサ素子が位置している層は、許容される最小のライン寸法に応じて選択することができる。
【００５４】
本発明の１つ以上の実施例では、溝内にセンサ素子８を設けることに加えて、別個の加熱素子３８を設けることもできる。当該技術分野で既知のように、ある種の熱伝導性に基づくガスセンサでは、センサ素子自体は用いずに別個の加熱素子を用いて、検出すべきガスを加熱することができる。これとは別に、少なくともセンサ素子に関する抵抗値測定が、周囲のガスの熱伝導性と、熱がセンサ素子８から除去される速度とに感応する限りにおいて、中心となる機能は上述したものとほぼ同様である。
【００５５】
従って、図７に示す溝６０Ｄでは、センサ素子８を金属化積層体６２の金属層内に設けるとともに、別個の加熱素子３８を異なる金属層内に設ける。図７の溝６０Ｅでは、センサ素子８の位置と加熱素子３８の位置とを交換し、センサ素子８が加熱素子３８の下側に配置されるようにしてある。
【００５６】
図７の例の溝６０Ｆでは、その構造は溝６０Ｅに示すものと類似しているが、センサ素子は単一の金属層又はビア層のみに形成しうるものではなく、隣接の金属層又はビア層から形成した機構を有しうることが示されている。従って、溝６０Ｆにおけるセンサ素子８は、金属層から形成した部分を、この金属層のすぐ上に位置する隣接のビア層から形成した部分に加えて有するものである。
【００５７】
図７の例の溝６０Ｇでも、センサ素子８は金属化積層体における１つよりも多い層から形成した機構を有する。特に、センサ素子８は、金属化積層体６２の２つの隣接金属層から形成した部分を、これら隣接金属層から形成した部分を電気的に接続する介在ビア層から形成した部分に加えて具えている。溝６０Ｇ内には加熱素子３８も示してある。本例では、加熱素子３８を別の金属層又はビア層内に設けずに、センサ素子８を設ける前記１つよりも多い層と同じ層内に加熱素子３８を設けている。
【００５８】
溝６０Ｈは、センサ素子を設ける層とは別の層内に加熱素子３８を設ける他の例である。この場合も、隣接する層から形成した部分をセンサ素子８が具えている。
【００５９】
従って、図７から明らかなように、種々の異なる構造が可能である。金属化積層体にガスセンサと加熱素子との双方又は何れか一方を設け、センサ素子を製造する際には、周知で容易に制御しうる金属化技術を採用しうるようにすることにより、これらの異なる構造を設計する上での高度の自由度が少なくとも部分的に得られる。
【００６０】
本発明の更なる実施例を図８に示す。この図８の実施例は図６の実施例に類似する。従って、図８に示すように、センサ素子８は金属化積層体６２における溝６０内に設けられている。溝６０内のセンサ素子及び加熱素子の双方又は何れか一方の構造は、図７に関して上述した例の何れかに従うことができる。
【００６１】
図８の実施例は、金属化積層体６２における溝６０内にセンサ素子及び加熱素子の双方又は何れか一方を設けることに加えて、金属化積層体６２上の１つ以上の不動態層上にパターン化層を設け得る限りにおいて、図６につき上述した実施例と相違する。このパターン化層は更なる障壁５０を構成する。このようにすることにより、パターン化層が溝６０と協働して改善した障壁を形成する。図８においてパターン化層の頂部に矢印で示すガス流は、パターン化層が存在しない場合よりもセンサ素子から更に離間される為、ガス流及び相対湿度に対するセンサ素子８の感度が更に減少される。パターン化層は、図５に関して上述したパターン化層とほぼ同様に形成しうる。
【００６２】
ここで述べたセンサ素子に対する代表的な材料には、Al及びＷのような金属材料が含まれる。他の材料には、Cu、Ti、TiN、Ta、TaN、Pt又は多結晶シリコンのような半導体材料が含まれる。
【００６３】
センサ素子８を上述した種類の金属化積層体における溝内に設ける場合には、センサ素子８の位置を溝の底部付近に選択し、これによりガス流からのセンサ素子８の距離をこのセンサ素子を金属化積層体におけるより高い金属化層に設けた場合よりもより離すようにすることができることが分かる。センサ素子及び加熱素子の双方又は何れか一方を金属化積層体のより低い金属層又はビア層内に設けることにより、ガスセンサの精度及び感度を改善させることができる。それにもかかわらず、図８を再度参照するに、センサ素子を溝６０のより上側の金属層又はビア層内に位置する場合でも、ガス流に対する障壁を形成しうるという意味で、金属化積層体における溝６０の上に位置するパターン化層から形成された障壁５０を設けることは有利なことである。
【００６４】
ここで述べた種類のガスセンサを有する集積回路は、標準の半導体処理技術を用いて製造しうる。これらの技術には例えば、標準の処理を用いる金属化積層体の形成技術と、標準のリソグラフィー技術を用いてこれらの金属化積層体上にフォトレジスト材料を設ける技術との双方が含まれる。
【００６５】
従って、ここで述べた種類の集積回路を製造する方法は、主表面を有する半導体基板を設けるステップと、これに続いて前記主表面上に位置する電気抵抗性のセンサ素子であって、検出すべきガスに曝すための当該センサ素子を有する熱伝導性に基づくガスセンサを形成するステップとを有するようにしうる。前述したように、ある例では、センサ素子を金属化積層体内に形成しうるが、このことは本発明にとって必須なことではない。集積回路の製造方法には更に、主表面上に、検出すべきガス流がセンサ素子を通過するのを阻止するための障壁を形成するステップを設けることができる。この障壁は、前述したように、金属化積層体内に溝を形成し、センサ素子をこの溝内に配置することにより形成することもできる。他の例では、例えば、フォトレジストを有するパターン化層を用いて障壁を形成しうる。
【００６６】
本発明によるガスセンサの適用分野には、暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システムにおける設備が含まれる。ここに述べた種類の１つ以上のガスセンサは無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ内に設けることができるということも考えられる。更に、ここに述べた種類の集積回路はモバイル通信装置内に設けることができる。
【００６７】
従って、集積回路及びその製造方法につき上述したが、集積回路は、主表面を有する半導体基板を具えている。この集積回路は、主表面上に位置する電気抵抗性のセンサ素子であって、検出すべきガスに曝すための当該センサ素子を有する熱伝導性に基づくガスセンサをも具える。この集積回路は更に、主表面上に配置され、検出すべきガス流がセンサ素子を通過するのを阻止するための障壁を具える。
【００６８】
本発明の特定の実施例を説明したが、その多くの変形／追加及び置換の双方又は何れか一方を、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内で達成しうること明らかである。
【図１】
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【図２】
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【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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