(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導式のガスセンサであって、
低熱伝導部と、
前記低熱伝導部の上に設けられた検出側ヒータおよび補償側ヒータと、
前記検出側ヒータから検出対象ガスの平均自由行程よりも短い空隙を空けて配置され、前記検出側ヒータから伝達された熱を前記ガスセンサの外部に放出する、前記検出側ヒータを覆う検出側蓋として構成された検出側放熱体と、
前記補償側ヒータから伝達された熱を前記ガスセンサの外部に放出する、前記補償側ヒータを覆う補償側蓋として構成された補償側放熱体と、
を備え、
前記検出側ヒータおよび前記検出側蓋の間の距離と、前記補償側ヒータおよび前記補償側蓋の間の距離とを、互いに異なるようにすることにより、前記補償側ヒータと前記補償側放熱体との間は、前記検出側ヒータと前記検出側放熱体との間よりも、前記検出対象ガスによる熱伝達が抑制されており、
前記ガスセンサは、前記検出側ヒータおよび前記補償側ヒータの温度が測定できるように構成されている、
ガスセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のガスセンサであって、さらに、
前記検出側ヒータの近傍に設けられ、前記検出側ヒータの温度を測定する検出側測温素子を備える、
ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱伝導式のガスセンサに関し、特に、特定のガスを検出するための熱伝導式ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
気密容器等の試験体からの微小なリークの有無を検知（検査）するリークテストでは、従来より、ヘリウムガスを検知可能な質量分析管を備えたリークディテクタが使用されている（例えば、特許文献１参照）。このようなリークディテクタを用いたリークテストでは、試験体である気密容器を真空チャンバ内に収容した後、この試験体内にヘリウムガスを封止し、併せて真空チャンバを真空排気して真空チャンバ内を真空雰囲気とする。そして、真空雰囲気に混入するヘリウムガスの有無をリークディテクタで検出することにより、試験体からのリークが有無を検査する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０７０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、質量分析管によりヘリウムガスを検知するリークディテクタを使用する場合、質量分析管を適切に作動させるため、真空チャンバ内の真空度を十分に高くする必要がある。そのため、このようなリークディテクタを用いてリークテストを行う場合、真空チャンバ内の真空度が十分に高くなるまで真空排気を行うこととなるため、リークテストを行うために要する時間が長くなる。
【０００５】
このような問題を解決するため、ヘリウムガスの検出が可能なガスセンサにおいて、検出感度を十分に高くすることが望まれる。しかしながら、ヘリウムガスの検出が可能なガスセンサにおいて、検出感度を十分に高くすることは困難であり、上述の問題は未だ解決されていない。この問題は、ヘリウムガスを使用してリークテストを行う場合に限らず、燃料電池において水素ガスの漏洩を検出する場合等、特定のガスを高い感度で検出をすることが望まれる幅広い分野において、共通する。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、特定のガスを検出する熱伝導式のガスセンサにおいて、検出対象のガスの検出感度をより高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の少なくとも一部を達成するために、本発明のガスセンサは、熱伝導式のガスセンサであって、低熱伝導部と、前記低熱伝導部の上に設けられた検出側ヒータおよび補償側ヒータと、前記検出側ヒータから検出対象ガスの平均自由行程よりも短い空隙を空けて配置され、前記検出側ヒータから伝達された熱を前記ガスセンサの外部に放出する、前記検出側ヒータを覆う検出側蓋として構成された検出側放熱体と、前記補償側ヒータから伝達された熱を前記ガスセンサの外部に放出する、前記補償側ヒータを覆う補償側蓋として構成された補償側放熱体と、を備え、前記検出側ヒータおよび前記検出側蓋の間の距離と、前記補償側ヒータおよび前記補償側蓋の間の距離とを、互いに異なるようにすることにより、前記補償側ヒータと前記補償側放熱体との間は、前記検出側ヒータと前記検出側放熱体との間よりも、前記検出対象ガスによる熱伝達が抑制されており、前記ガスセンサは、前記検出側ヒータおよび前記補償側ヒータの温度が測定できるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
検出側ヒータは、低熱伝導部上に設けられているため、検出側ヒータから外部への熱の放出は、主として、検出側ヒータから検出対象ガスの平均自由行程よりも短い空隙を空けて配置された検出側放熱体を介して行われる。この検出側ヒータと検出側放熱体との間の空隙に、検出対象ガスが含まれたガスが導入された場合、検出側ヒータから放熱部への熱の伝達量が顕著に増大する。そのため、検出側ヒータの温度を測定し、検出側ヒータから放熱部への熱の伝達量の増大に伴う検出側ヒータの温度の低下を検出することで、より高い感度で検出対象ガスを検出することができる。
さらに、低熱伝導部上に補償側ヒータを設け、その温度を測定することにより、環境温度の変化等の外的要因によるヒータの温度の変化を評価することができるので、外的要因による検出側ヒータの温度変化を補償し、検出対象ガスの検出感度をより高くすることができる。
また、補償側ヒータから伝達された熱をガスセンサの外部に放出する補償側放熱体を設けることにより、補償側ヒータと検出側ヒータとの熱的な特性をより近くすることができるので、外的要因による検出側ヒータの温度変化を、より高い精度で補償することができ、検出対象ガスの検出感度をさらに高くすることができる。
そして、検出側放熱体を検出側ヒータを覆う検出側蓋として構成し、補償側放熱体を補償側ヒータを覆う補償側蓋として構成するとともに、検出側ヒータおよび検出側蓋の間の距離と、補償側ヒータおよび補償側蓋の間の距離とを、互いに異なるようにすることにより、補償側ヒータと補償側放熱体である補償側蓋との間が、検出側ヒータと検出側放熱体である検出側蓋との間よりも、検出対象ガスによる熱伝達が抑制されるようにしているので、補償側ヒータと検出側ヒータとの熱的な特性を近くし、検出対象ガスの検出感度が高いガスセンサをより容易に形成することができる。
【００１２】
前記ガスセンサは、さらに、前記検出側ヒータの近傍に設けられ、前記検出側ヒータの温度を測定する検出側測温素子を備えるものとしても良い。検出側ヒータの近傍に、ヒータの温度を測定する測温素子を設けることにより、ヒータの構造にかかわらず、ヒータの温度を表す出力信号を十分に大きくすることができる。そのため、検出対象ガスの検出感度をより高くすることができる。
【００１３】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、ガスセンサ、そのガスセンサを利用したセンサモジュール、そのセンサモジュールを使用した特定のガスの検出装置および検出システム、それらのガスセンサ、センサモジュールおよび検出装置を用いたリーク検査装置やリーク検査システム等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態におけるリーク検査装置の構成を示す説明図。
【図２】センサモジュールの構成を示す説明図。
【図３】ガスセンサの構造を示す説明図。
【図４】蓋の内法距離を設定する方法を示す説明図
【図５】ヒータの温度を測定するための機能的な構成を示す説明図。
【図６】第２実施形態におけるガスセンサの構造を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．リーク検査装置：
図１は、本発明の第１実施形態におけるリーク検査装置１の構成を示す説明図である。図１に示すリーク検査装置１は、いわゆる、真空チャンバー方式のリーク検査装置であり、検査対象物ＷＫからのガスの漏洩（リーク）があるか否かに基づいて、検査対象物ＷＫの気密性の検査を行う装置である。リーク検査装置１は、真空チャンバー２と、検査用のガス（トレースガス）を供給するガス供給源３と、真空ポンプ４と、トレースガスを検出するガス検出装置５とを備えている。トレースガスとしては、通常、ヘリウム（Ｈｅ）や水素（Ｈ２）等の分子サイズが小さいガスが使用される。
【００１６】
検査対象物ＷＫが内部に配置される真空チャンバー２は、配管を通じて真空ポンプ４およびガス検出装置５に接続されている。ガス検出装置５において、配管に接続されている領域には、熱伝導式のガスセンサモジュール１０（以下、単に「センサモジュール１０」とも呼ぶ）が配置されている。センサモジュール１０は、雰囲気中のトレースガスの濃度に対応する信号を出力する。ガス検出装置５は、センサモジュール１０が出力する信号に基づいてトレースガスを検出するとともに、トレースガスの有無や濃度等の検出結果を表示し、あるいは、音や光等を発することでトレースガスの検出を報知する。
【００１７】
ガス供給源３は、配管により検査対象物ＷＫの内部に接続されており、ガス供給源３から検査対象物ＷＫの内部にトレースガスが供給されることにより、トレースガスが検査対象物ＷＫの内部に充満した状態となる。また、真空ポンプ４により真空チャンバー２や配管中のガスを排出することにより、真空チャンバー２の内部と、センサモジュール１０の雰囲気とは、大気圧よりも圧力が低い（例えば、０．１気圧）減圧状態になる。このように減圧状態となった真空チャンバー２の内部に、トレースガスが充満した検査対象物ＷＫを配置することにより、検査対象物ＷＫの内外の圧力差を大きくすることができるので、リークをより確実に検出することが可能となる。検査対象物ＷＫの気密性が十分でない場合、トレースガスが検査対象物ＷＫの内部から真空チャンバー２の内部に漏出する。真空チャンバー２に漏出したトレースガスがガス検出装置５のセンサモジュール１０に到達すると、ガス検出装置５によりトレースガスが検出される。このように、検査対象物ＷＫの気密性が十分でない場合、ガス検出装置５によりトレースガスが検出されるので、検査対象物ＷＫの気密性が十分であるか否かを判断することができる。
【００１８】
Ａ２．センサモジュール：
図２は、センサモジュール１０の構成を示す説明図である。図２（ａ）は、センサモジュール１０の断面を示している。第１実施形態のセンサモジュール１０では、センサチップ１００が、ケース１１とキャップ１２とからなるパッケージ１９内に実装されている。キャップ１２は、例えば、ステンレス鋼や真鍮等の焼結金属、ステンレス鋼等からなる金網、あるいは、多孔質セラミックスで形成されている。これにより、パッケージ１９内外の通気性が確保されるとともに、センサチップ１００の汚染が抑制され、また、センサモジュール１０自体の防爆化が図られている。センサチップ１００は、その基板１１０がダイボンド材１５によりケース１１に接着されることにより、ケース１１に固定されている。
【００１９】
図２（ｂ）は、ケース１１に固定されたセンサチップ１００を上面から見た様子を示している。図２（ｂ）における２本の一点鎖線Ｃ１，Ｃ２は、それぞれセンサチップ１００の中心線（以下、「中心線Ｃ１」および「中心線Ｃ２」とも呼ぶ）を示し、二点鎖線Ａ−Ａ’は、図２（ａ）で示したセンサモジュール１０の断面の位置を示す切断線（以下、「切断線Ａ−Ａ’」とも呼ぶ）である。図２（ｂ）に示すように、センサチップ１００は、図２（ｂ）の横方向に伸びる中心線Ｃ１と、図２（ｂ）の縦方向に伸びる中心線Ｃ２とのそれぞれに対してほぼ対称に形成されている。そのため、以下では、必要性がない限り、このように対称性を有する部分については、その１つについてのみ説明する。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、センサチップ１００の上面には、導電膜が露出したボンディングパッドＰ１１〜Ｐ１５が形成されている。これら５つのボンディングパッドＰ１１〜Ｐ１５と、ケース１１の外部電極１３に接続された端子１４とをワイヤ１６で接続すること（ワイヤボンド）により、センサチップ１００と外部回路との接続が可能となっている。
【００２１】
センサチップ１００は、図２（ｂ）において、中心線Ｃ１の上側に位置するガス検出部ＲＤ１（以下、「検出部ＲＤ１」とも呼ぶ）と、中心線Ｃ１の下側に位置する補償部ＲＣ１とを有している。検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１の上面側には、それぞれ、開口部１９７，１９８を有する蓋１９１，１９２が形成されている。蓋１９１，１９２は、その一部が空中に浮いた状態で形成されているため、中空の空間（中空空間）ＣＶ１，ＣＶ２を形成する。これらの中空空間ＣＶ１，ＣＶ２には、開口部１９７，１９８を介して、センサモジュール１０外部の雰囲気が導入される。
【００２２】
詳細については後述するが、第１実施形態のセンサチップ１００において、検出部ＲＤ１は、中空空間ＣＶ１の内部における特定のガス（検出対象ガス）の濃度に応じて、検出部ＲＤ１に設けられたヒータの温度が変化するように構成されている。一方、補償部ＲＣ１は、中空空間ＣＶ２の内部における検出対象ガスの濃度が変化しても、補償部ＲＣ１に設けられたヒータの温度がほとんど変化しないように構成されている。また、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１は、それぞれが有しているヒータの温度を表す信号を出力する。そのため、センサチップ１００を用いることで、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１の出力信号に基づいて検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１のヒータの温度差を評価し、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２に導入された雰囲気中における検出対象ガスの濃度を測定することができる。
【００２３】
検出対象ガスの濃度の測定は、例えば、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１の出力信号を、センサモジュール１０の外部に設けられた演算増幅器に入力し、出力信号の差（すなわち、ヒータの温度差）を表す差分信号を得ることにより行うことができる。なお、一般的に、検出対象ガスの濃度を測定する際には、予めセンサモジュール１０の雰囲気を検出対象ガスが含まれない状態とし、その状態における差分信号の値（オフセット）を零に調整し、その後、センサモジュール１０の雰囲気を測定対象となるガス（被検ガス）にする。このとき、被検ガス中に検出対象ガスが存在すると、検出部ＲＤ１のヒータの温度は、検出対象ガスの濃度に応じて変化するが、補償部ＲＣ１のヒータの温度は、ほとんど変化しない。そのため、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１のヒータの温度差を表す差分信号の値が検出対象ガスの濃度に対応することとなるので、差分信号の値に基づいて検出対象ガスの濃度を測定することができる。
【００２４】
ところで、第１実施形態のセンサチップ１００では、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１がほぼ対称に形成されている。そのため、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１は、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２の内部における検出対象ガスの濃度に応じてヒータの温度が変化するか否かを除いて、熱的な特性がほぼ同じである。そのため、環境温度の変化等の外的要因による検出部ＲＤ１の出力信号の変動を、補償部ＲＣ２の出力信号により高い精度で補償することができる。検出部ＲＤ１の出力信号を補償部ＲＣ２の出力信号で補償することにより、環境温度の変化等の外的要因による検出対象ガスの濃度の測定値変動（ドリフト）を十分に小さくすることができるので、検出対象ガスの検出感度をより高くすることができる。なお、このように、センサチップ１００は、センサモジュール１０において、特定のガスを検出する機能を担っているので、ガスセンサそのものであると謂える。そのため、以下では、センサチップ１００を単に「ガスセンサ１００」と呼ぶ。
【００２５】
Ａ３．ガスセンサの構造：
図３は、ガスセンサ１００の構造を示す説明図である。図３（ａ）は、ガスセンサ１００を上面から見た様子を示しており、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、それぞれ、図３（ａ）の切断線Ａ−Ａ’および切断線Ｂ−Ｂ’におけるガスセンサ１００の断面を示している。
【００２６】
ガスセンサ１００は、２つの空洞部１１７，１１８が設けられた基板１１０と、基板１１０の上面に形成された絶縁膜１２０とを有している。絶縁膜１２０上には、ガスの検出機能を実現するための構造（後述する）を形成する複数の膜（機能膜）が積層されている。具体的には、絶縁膜１２０上には、ｎ型半導体膜１３０、第１の層間絶縁膜１４０、ｐ型半導体膜１５０、第２の層間絶縁膜１６０、導電膜１７０、保護膜１８０および伝熱膜１９０が、この順で積層されている。これらの機能膜１３０〜１９０は、薄膜として形成されている。ここで、薄膜とは、厚さが１００μｍ以下の膜を謂う。薄膜として形成される機能膜１３０〜１９０は、半導体デバイスの製造方法として周知の技術（微細加工技術）を用いて形成することができる。なお、本明細書において、機能膜１３０〜１９０とは、成膜されたままのパターニングがされていない膜、成膜後にパターニング等により所定の形状に形成された膜、および、後の工程においてさらにパターニング等がなされた膜の総称である。また、絶縁膜１２０および絶縁膜１２０上に積層される機能膜は、ガスセンサの製造工程や構造の変更に伴い、適宜追加あるいは省略される。
【００２７】
ガスセンサ１００の作成工程では、まず、空洞部１１７，１１８を有さないシリコン（Ｓｉ）基板を準備する。次いで、準備したＳｉ基板上に、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）およびＳｉＯ２をこの順に成膜することにより、絶縁膜１２０を形成する。なお、絶縁膜１２０を、ＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ４との多層膜とせず、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）の単層膜とすることも可能である。
【００２８】
絶縁膜１２０の形成の後、ｎ型ポリシリコンの成膜・パターニングを行うことにより、ｎ型半導体膜１３０を形成する。ｎ型半導体膜１３０を形成する材料として、ポリシリコンに替えて、鉄シリサイド（ＦｅＳｉ２）、シリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）あるいはビスマス・アンチモン（ＢｉＳｂ）等の種々の半導体を用いても良い。ｎ型半導体膜１３０の形成後、ＳｉＯ２の成膜を行うことにより、パターニングされていない第１の層間絶縁膜１４０を形成する。次いで、ｐ型ポリシリコンの成膜・パターニングを行うことにより、ｐ型半導体膜１５０を形成する。ｐ型半導体膜１５０もｎ型半導体膜１３０と同様に、ポリシリコン以外の種々の半導体を用いて形成することができる。また、これら２つの半導体膜１３０，１５０の導電型を逆にすることも可能である。
【００２９】
ｐ型半導体膜１５０の形成の後、ＳｉＯ２を成膜し、第２の層間絶縁膜１６０を形成する。第２の層間絶縁膜１６０は、ｎ型半導体膜１３０とｐ型半導体膜１５０とをパターニングすることにより形成された段差を解消するように、上面が平坦化されている。具体的には、最も凹んだ位置においても、ＳｉＯ２膜の上面の位置がｐ型半導体膜１５０よりも上面側に位置するように、十分に厚くＳｉＯ２膜を形成する。次いで、十分に厚く形成されたＳｉＯ２膜に対して、上面側から化学機械研磨（ＣＭＰ）あるいはエッチバックを行うことで、上面が平坦な第２の層間絶縁膜１６０が形成される。第２の層間絶縁膜１６０の平坦化の後、第１の層間絶縁膜１４０および第２の層間絶縁膜１６０をパターニングすることにより、第２の層間絶縁膜１６０の上面から、ｎ型半導体膜１３０とｐ型半導体膜１５０とのそれぞれに到達する穴（コンタクトホール）を形成する。
【００３０】
コンタクトホールの形成の後、白金（Ｐｔ）の成膜・パターニングを行うことにより、導電膜１７０を形成する。導電膜１７０を形成する材料として、Ｐｔに替えて、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ合金（例えば、ＡｌＳｉやＡｌＳｉＣｕ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）等、種々の金属や合金を用いても良い。また、導電膜１７０の少なくとも一方の面に、Ｔｉやクロム（Ｃｒ）からなる密着層を形成しても良い。導電膜１７０を形成した後、ＳｉＯ２の成膜および平坦化を行い。平坦化されたＳｉＯ２膜のパターニングを行うことにより、保護膜１８０を形成する。なお、導電膜１７０の上面と、保護膜１８０の上面との距離は、ヒータ（後述する）からの放熱を良好にするため、できるだけ薄く（例えば、０．１μｍ以下）するのが好ましい。さらに、ヒータ部分については、導電膜１７０を露出させるようにすることも可能である。パターニングによって保護膜１８０に開口部１８１〜１８５を設けることにより、導電膜１７０が露出したボンディングパッドＰ１１〜Ｐ１５が形成される。
【００３１】
これらの開口部１８１〜１８５の他、絶縁膜１２０と、第１および第２の層間絶縁膜１４０，１６０と、保護膜１８０とには、これらの膜１２０，１４０，１６０，１８０を貫通する４つのコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ４が設けられている。これらの４つのコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ４を形成した後、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２が形成される領域に犠牲膜を形成する。犠牲膜は、フォトレジストあるいは感光性ポリイミド等の感光性樹脂を塗布した後、露光および現像を行うことによって、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２の形状に形成される。図３に示すように、検出部ＲＤ１の中空空間ＣＶ１は、周縁部に対して中央部が低くなっている。そのため、検出部ＲＤ１では、まず、中央部の高さまで断面が台形の犠牲膜を形成し、次いで、形成された犠牲膜の上面に周縁部を形成するための中央部が開いた犠牲膜を形成して、中空空間ＣＶ１の形状の犠牲膜が形成される。一方、補償部ＲＣ１の中空空間ＣＶ２は、断面がほぼ台形であるため、検出部ＲＤ１側における犠牲膜の形成と同時に、断面が台形の犠牲膜を形成し、形成された犠牲膜の上面に、さらに、断面が台形の犠牲膜を形成することで形成される。なお、ハーフトーンマスクを用いて露光を行うことにより、感光性樹脂の塗布、露光および現像の一連の工程を１回行うのみで、周縁部に対して中央部が低い犠牲膜を形成することも可能である。また、インクジェットやスクリーン印刷等の印刷技術を用いてフォトレジストあるいはポリイミド等の有機材料を中空空間ＣＶ１，ＣＶ２の形状に形成し、犠牲膜とすることも可能である。なお、犠牲膜は、後の工程において除去可能であれば、必ずしも有機材料で形成する必要はなく、ポリシリコン等の無機材料で形成することも可能である。
【００３２】
犠牲膜の形成の後、Ａｌの成膜・パターニングを行うことにより、伝熱膜１９０を形成する。伝熱膜１９０を形成する材料として、Ａｌに替えて、Ｗ、Ａｕ、Ｃｕ、銀（Ａｇ）またはベリリウム（Ｂｅ）等の単体金属、クロム銅またはベリリウム銅等の合金、あるいは、カーボンナノチューブやダイヤモンドライクカーボン等の炭素化合物を使用することも可能である。伝熱膜１９０としては、一般に、熱伝導度が高い材料で形成するのが好ましい。
【００３３】
伝熱膜１９０を形成した後、基板１１０に設けられる空洞部１１７，１１８を形成する。空洞部１１７，１１８の形成に際しては、まず、基板の機能膜１３０〜１９０が形成されていない面（裏面）を研磨する。研磨により基板を所望の厚さにした後、裏面をエッチングすることにより、空洞部１１７，１１８を形成する。なお、基板の研磨を省略することも可能である。空洞部１１７，１１８の形成は、ドライエッチングと、ウェットエッチングとのどちらによっても行うことができる。ドライエッチングを行う場合には、Ｃ４Ｆ８プラズマによるパッシベーションと、ＳＦ６プラズマによるエッチングとのステップを短い時間間隔で繰り返すエッチング方法（いわゆるボッシュプロセス）を用いるのが好ましい。また、ウェットエッチングを行う場合には、結晶異方性エッチングを行うのが好ましい。空洞部１１７，１１８を形成することにより、外枠部１１１と、２つの空洞部１１７，１１８を隔てる板状部１１２とを備える基板１１０が形成される。また、空洞部１１７，１１８を形成することにより、絶縁膜１２０が裏面側において露出したメンブレン１２１，１２２が形成される。なお、図３から明らかなように、メンブレン１２１，１２２は、空洞部１１７，１１８を渡るように形成されている。
【００３４】
空洞部１１７，１１８の形成後、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２となる領域に形成されている犠牲膜を除去する。有機材料で形成された犠牲膜は、伝熱膜１９０に設けられた開口部１９７，１９８を介してアッシングを行うことにより除去される。また、無機材料で形成された犠牲膜は、伝熱膜１９０に設けられた開口部１９７，１９８を介してエッチングを行うことにより除去される。犠牲膜を除去することにより、伝熱膜１９０と保護膜１８０との間に中空空間ＣＶ１，ＣＶ２が形成される。
【００３５】
ガスセンサ１００では、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１において、導電膜１７０として形成され、幅の狭い葛折の線状のヒータ１７１，１７２が、メンブレン１２１，１２２上に位置している。ヒータ１７１は、検出部ＲＤ１側に形成されているため、「検出側ヒータ」とも呼ぶことができる。一方、ヒータ１７２は、補償部ＲＣ１側に形成されているため、「補償側ヒータ」とも呼ぶことができる。なお、第１実施形態のガスセンサ１００では、ヒータ１７１，１７２を導電膜１７０として形成しているが、ヒータをｎ型半導体膜１３０やｐ型半導体膜１５０として形成しても良い。
【００３６】
メンブレン１２１，１２２の下面には、熱を伝達しにくい空洞部１１７，１１８が形成されているので、ヒータ１７１，１７２に通電して発生した熱は、ガスセンサ１００内において、メンブレン１２１，１２２およびメンブレン１２１，１２２上に形成された保護膜１８０までの各機能膜１３０〜１８０を介して伝達される。メンブレン１２１，１２２は、一般に薄く（約１〜５μｍ）形成されるとともに、熱伝導度が低い絶縁膜（ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４）を主体に構成されている。また、機能膜１３０〜１８０は、一般にメンブレン１２１，１２２よりも薄く形成されるとともに、比較的厚い第２の層間絶縁膜１６０と保護膜１８０は、熱伝導度が低いＳｉＯ２により形成されている。そのため、ヒータ１７１，１７２で発生した熱のメンブレン１２１，１２２の面方向への伝達が抑制される。これにより、ヒータ１７１，１７２で発生した熱が、メンブレン１２１，１２２および機能膜１３０〜１８０を介し、基板１１０、ダイボンド材１５（図２）およびケース１１を通して外部に放出されることが抑制される。なお、上述のように、空洞部１１７，１１８は、熱を伝達しにくいので、「低熱伝導部」とも呼ぶことができる。
【００３７】
伝熱膜１９０として形成され、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２を形成する蓋１９１，１９２は、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２を挟んだ位置において、ヒータ１７１，１７２を覆うように配置されている。そのため、ヒータ１７１，１７２で発生した熱は、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２内に存在するガスにより蓋１９１，１９２に伝達される。これらの蓋１９１，１９２を形成する伝熱膜１９０は、絶縁膜１２０、第１および第２の層間絶縁膜１４０，１６０、および保護膜１８０に設けられたコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ４を介して基板１１０の外枠部１１１に接触している。伝熱膜１９０は、また、基板１１０の板状部１１２の上部において、保護膜１８０に接触している。そのため、伝熱膜１９０に伝達された熱は、基板１１０の外枠部１１１および板状部１１２と、ダイボンド材１５（図２）と、ケース１１とを通して外部に良好に放出される。一方、上述のように、ヒータ１７１，１７２で発生した熱が、メンブレン１２１，１２２および機能膜１３０〜１８０を介して外部に放出されることが抑制される。そのため、ヒータ１７１，１７２で発生した熱は、主として、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２内のガスと蓋１９１，１９２とを介してガスセンサ１００の外部に放出される。このように、蓋１９１，１９２は、ヒータ１７１，１７２から伝達された熱を外部に放出するので、「放熱体」とも呼ぶことができる。また、蓋１９１は、検出部ＲＤ１側に設けられているので、「検出側蓋」あるいは「検出側放熱体」とも呼ぶことができ、蓋１９２は、補償部ＲＣ１側に設けられているので、「補償側蓋」あるいは「補償側放熱体」とも呼ぶことができる。
【００３８】
第１実施形態のガスセンサ１００では、図３に示すように、検出部ＲＤ１側の蓋１９１が、その周縁部１９１ａよりもヒータ１７１に近い中央部１９１ｂにおいて下面側に向かって凹み、中央部１９１ｂがヒータ１７１に近接した状態となっている。蓋１９１の中央部１９１ｂがヒータ１７１に近接することにより、検出部ＲＤ１では、中空空間ＣＶ１内の検出対象ガスを介してヒータ１７１から蓋１９１に熱が伝達される。この熱の伝達は、保護膜１８０の上面から蓋１９１（中央部１９１ｂ）の下面までの距離（以下、蓋１９１の「内法距離」とも謂う）が短くなるほど良好に行われる。特に、蓋１９１の内法距離、すなわち、保護膜１８０の上面から蓋１９１の下面までの距離を、特定の長さ（後述する）よりも短くすることにより、中空空間ＣＶ１内の検出対象ガスによるヒータ１７１から蓋１９１への熱の伝達は、極めて良好に行われる。そのため、蓋１９１の内法距離を十分短くした検出部ＲＤ１では、中空空間ＣＶ１内における検出対象ガスの濃度が高くなると、ヒータ１７１から外部に熱を放出する蓋１９１への熱の伝達量が増加する。なお、蓋１９１の周縁部１９１ａでは、保護膜１８０までの距離が長くなっているので、開口部１９７から中空空間ＣＶ１に入ったガス分子が直ちに開口部１９７から出て行くことが抑制されるので、ガスセンサ１００の周囲のガスは、中空空間ＣＶ１に導入される。このように、周縁部１９１ａは、中空空間ＣＶ１にガスを導入する機能を有しているので、「ガス導入部」とも謂うことができる。また、このように、中空空間ＣＶ１へのガスの導入は、周縁部１９１ａにおいて行われるので、開口部１９７は、必ずしも全面に形成されている必要はなく、中央部１９１ｂに設けられた開口部１９７を省略することも可能である。
【００３９】
補償部ＲＣ１側の蓋１９２では、内法距離が、検出部ＲＤ１側の蓋１９１の内法距離よりも長くなっている。このように、蓋１９２の内法距離を十分に長くすることにより、中空空間ＣＶ２内の検出対象ガスによるヒータ１７２から蓋１９２への熱の伝達が抑制されるので、中空空間ＣＶ２内における検出対象ガスの濃度が高くなっても、ヒータ１７２から外部に熱を放出する蓋１９２への熱の伝達量は、ほとんど変化しない。なお、補償部ＲＣ１側では、検出対象ガスの濃度の変化に対して、ヒータ１７２から外部に放出される熱量の変化が抑制されていればよい。そのため、ヒータ１７２で発生した熱を外部に放出する役割を果たす蓋１９２自体を省略することも可能である。但し、検出部ＲＤ１と補償部ＲＣ１とをほぼ対称に構成し、外的要因の補償をより確実にするため、蓋１９２を設けるのが好ましい。また、検出部ＲＤ１の蓋１９１と同様に、開口部１９８は必ずしも全面に形成されている必要はなく、中央部において開口部１９８を省略することも可能である。
【００４０】
このように、検出部ＲＤ１では、ヒータ１７１から蓋１９１を介して外部に放出される熱量は、中空空間ＣＶ１内の検出対象ガスの濃度によって変化する。その一方、補償部ＲＣ１では、ヒータ１７２から蓋１９２を介して外部に放出される熱量は、中空空間ＣＶ２内の検出対象ガスの濃度によってはほとんど変化しない。そこで、ヒータ１７１，１７２に一定の電力を供給し、ヒータ１７１，１７２の発熱量を一定とした場合、検出部ＲＤ１のヒータ１７１の温度は、検出対象ガスの濃度が増加するにつれて低下するが、補償部ＲＣ１のヒータ１７２の温度は、検出対象ガスの濃度が増加してもほとんど変化しない。そのため、これら２つのヒータ１７１，１７２の温度を測定し、温度差を評価することにより、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２に導入された雰囲気中における検出対象ガスの濃度を測定することができる。なお、ヒータ１７１，１７２の温度を測定するための構成については、後述する。
【００４１】
Ａ４．蓋の内法距離の設定方法：
図４は、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１のそれぞれが有する蓋１９１，１９２の内法距離を設定する方法を示す説明図である。図４（ａ）は、図３（ｂ）に示すガスセンサ１００の断面図において、検出部ＲＤ１側の蓋１９１の付近を拡大した拡大図である。なお、図４（ａ）では、補償部ＲＣ１側の蓋１９２を検出部ＲＤ１側の蓋１９１に重ね合わせ、破線にて描いている。図４（ｂ）ないし図４（ｄ）は、内法距離の設定の際に考慮される、種々のガスの平均自由行程を示す表である。
【００４２】
検出部ＲＤ１では、検出対象ガスの濃度を測定するため、ヒータ１７１から蓋１９１への熱の伝達量を大きくするのが好ましい。ヒータ１７１から蓋１９１への熱の伝達量は、内法距離Ｈ１が短くなるほど増大するが、内法距離Ｈ１が検出対象ガスの平均自由行程より短くなると顕著に増大する。これは、ヒータ１７１により熱エネルギーが与えられた検出対象ガスの分子の大部分が、他のガス分子に衝突して散乱することなく蓋１９１に直接衝突するため、散乱により熱エネルギーを失うことなく、熱エネルギーを蓋１９１に与えるためである。従って、内法距離Ｈ１は、検出対象ガスの平均自由行程よりも短くするのが好ましい。
【００４３】
一方、補償部ＲＣ１では、検出対象ガスの濃度の影響を受けないようにするため、ヒータ１７２（図３）から蓋１９２への熱の伝達量を小さくするのが好ましい。そのため、内法距離Ｈ２は、内法距離Ｈ１とは反対に、長くするのが好ましい。内法距離Ｈ２は、ヒータ１７２により熱エネルギーが与えられた検出対象ガスの分子の大部分が、蓋１９２に衝突する前に他のガス分子に衝突して散乱するように、検出対象ガスの平均自由行程よりも長くするのが好ましく、検出対象ガスの平均自由行程の２倍以上とするのが好ましい。さらに、ヒータ１７２から蓋１９２への熱の伝達量をより確実に低減するため、内法距離Ｈ２は、検出対象ガスの平均自由行程の３倍以上とするのがさらに好ましい。
【００４４】
このように、検出部ＲＤ１側における蓋１９１の内法距離Ｈ１は、補償部ＲＣ１側の蓋１９１の内法距離Ｈ２よりも短くなっている。従って、検出部ＲＤ１側の蓋１９１とヒータ１７１との間の距離と、補償部ＲＣ１側の蓋１９２とヒータ１７２との間の距離とは、互いに異なっている。そして、補償部ＲＣ１側の蓋１９２の内法距離Ｈ２が検出部ＲＤ１側における蓋１９１の内法距離Ｈ１よりも長くなっているため、補償部ＲＣ１側におけるヒータ１７２と蓋１９２との間は、検出部ＲＤ１側におけるヒータ１７１と蓋１９１との間よりも、熱が伝達されにくくなっている。また、以上のことから明らかなように、検出部ＲＤ１側の蓋１９１と保護膜１８０との間には、平均自由行程より短い内法距離Ｈ１の長さの空隙が形成されている。そのため、検出部ＲＤ１側の蓋１９１は、ヒータ１７１から平均自由行程よりも短い内法距離Ｈ１分の空隙を空けて配置されているとも謂うことができる。同様に、補償部ＲＣ１側の蓋１９２は、ヒータ１７２から平均自由行程よりも長い内法距離Ｈ２分の空隙を空けて配置されているとも謂うことができる
【００４５】
検出部ＲＤ１側の蓋１９１の内法距離Ｈ１と、補償部ＲＣ１側の蓋１９２の内法距離Ｈ２とは、好適な態様として、検出対象ガスの平均自由行程に基づいて決定される。しかしながら、図４（ｂ）ないし図４（ｄ）の表に示すように、ガスの平均自由行程は、ガスの種類、温度および圧力によって大きく変動する。そこで、これらの内法距離Ｈ１，Ｈ２は、ガスセンサ１００の使用状況に合わせて適宜変更される。例えば、図１に示すリーク検査装置１において使用する際に、真空チャンバー２等の内部の圧力を０．１気圧とし、トレースガスとしてＨｅを使用し、ヒータ１７１，１７２の温度を約４００Ｋとする場合、図４（ｃ）のハッチング部分に示すように平均自由行程が２．７５μｍとなる。そのため、このような場合には、検出部ＲＤ１側の蓋１９１の内法距離Ｈ１を２．７５μｍよりも短く（例えば、２μｍ）し、補償部ＲＣ１側の蓋１９２の内法距離Ｈ２を２．７５μｍよりも長く（例えば、１０μｍ）すればよい。
【００４６】
第１実施形態では、補償部ＲＣ１側の蓋１９２の内法距離Ｈ２を検出部ＲＤ１側の蓋１９１の内法距離Ｈ１よりも長くしているが、補償部側の蓋の内法距離を検出部側の蓋の内法距離よりも短くすることも可能である。このようにすることにより、検出対象ガスと、検出対象ガスよりも平均自由行程が短く、かつ、検出対象から外したいガス（検出非対象ガス）とを弁別し、検出非対象ガスの影響を排除して検出対象ガスを検出することが可能になる。このようにする場合には、検出部側の蓋の内法距離は、検出対象ガスの平均自由行程よりも短く、かつ、検出非対象ガスの平均自由行程よりも長くされ、補償部側の蓋の内法距離は、検出非対象ガスの平均自由行程よりも短くされる。
【００４７】
Ａ５．ヒータの温度を測定するための機能的な構成：
図５は、ガスセンサ１００においてヒータ１７１，１７２の温度を測定するための機能的な構成を示す説明図である。図５（ａ）は、図３（ａ）と同様に、ガスセンサ１００を上面から見た様子を示している。但し、図５（ａ）および図５（ｂ）においては、図示の便宜上、伝熱膜１９０の図示と、第１と第２の層間絶縁膜１４０，１６０および保護膜１８０のハッチングとを省略している。図５（ｂ）は、図５（ａ）において点線で囲んだ領域の拡大図である。
【００４８】
ガスセンサ１００は、ヒータ１７１，１７２の温度測定機能を実現するための構造として、ｎ型半導体膜１３０（図３）として形成されたｎ型半導体熱電素子１３１と、ｐ型半導体膜１５０として形成されたｐ型半導体熱電素子１５１と、導電膜１７０として形成された、温接点接続線１７３、冷接点接続線１７４、信号出力電極１７５、ヒータ通電電極１７６、サーモパイル接続線１７７およびグランド配線１７８とを有している。また、保護膜１８０に開口部１８１〜１８５を設けることにより、信号出力電極１７５が露出したボンディングパッド（信号出力パッド）Ｐ１１，Ｐ１３と、ヒータ通電電極１７６が露出したボンディングパッド（ヒータ通電パッド）Ｐ１２，Ｐ１４と、グランド配線１７８が露出したボンディングパッド（グランドパッド）Ｐ１５とが形成されている。なお、ガスセンサ１００では、グランド配線１７８が温度測定機能を実現するための各部を取り囲んでいるため、電磁ノイズに対するシールド性が高くなっている。また、電磁ノイズからのシールド性をさらに向上させるため、絶縁膜１２０（図３）と、第１および第２の層間絶縁膜１４０,１６０とに開口部を設け、グランド配線と基板１１０とを接続してもよい。
【００４９】
第１実施形態のガスセンサ１００においては、図５において横方向に伸びる複数のｎ型半導体熱電素子１３１が縦方向に配列され、ｎ型半導体熱電素子１３１の第１の層間絶縁膜１４０（図３）を挟んで上の位置に、ｎ型半導体熱電素子１３１よりも短いｐ型半導体熱電素子１５１が形成されている。上述のように、第１および第２の層間絶縁膜１４０，１６０には、第２の層間絶縁膜１６０の上面から、ｎ型半導体膜１３０とｐ型半導体膜１５０とにそれぞれ到達するコンタクトホールが設けられている。温接点接続線１７３は、ヒータ１７１側のコンタクトホールを介して、第１の層間絶縁膜１４０を挟んで上下に積層されたｎ型半導体熱電素子１３１とｐ型半導体熱電素子１５１とを接続している。一方、冷接点接続線１７４は、グランド配線１７８側のコンタクトホールを介して、隣接したｎ型半導体熱電素子１３１とｐ型半導体熱電素子１５１とを接続している。これにより、ｎ型半導体熱電素子１３１、ｐ型半導体熱電素子１５１、温接点接続線１７３および冷接点接続線１７４は、温接点接続線１７３により形成された温接点と、冷接点接続線１７４により形成された冷接点とを有する複数の熱電対を直列接続したサーモパイルＴ１１を構成する。サーモパイルＴ１２〜Ｔ１４もサーモパイルＴ１１と同様に構成されている。
【００５０】
サーモパイル接続線１７７は、熱電対を直列接続したサーモパイルＴ１１，Ｔ１２をさらに直列接続する。信号出力電極１７５は、直列接続されたサーモパイルＴ１１，Ｔ１２の一端のｐ型半導体熱電素子１５１に接続されている。一方、直列接続されたサーモパイルＴ１１，Ｔ１２の他端にあるｎ型半導体熱電素子１３１は、グランド配線１７８に接続されている。また、サーモパイルＴ１３，Ｔ１４についても、サーモパイルＴ１１，Ｔ１２と同様に接続されている。これにより、ガス検出部ＲＤ１の信号出力パッドＰ１１には、グランドパッドＰ１５に対して、サーモパイルＴ１１，Ｔ１２の温接点と冷接点との温度差に対応した電圧が発生し、補償部ＲＣ１の信号出力パッドＰ１３には、グランドパッドＰ１５に対して、サーモパイルＴ１３，Ｔ１４の温接点と冷接点との温度差に対応した電圧が発生する。検出部ＲＤ１では、複数の熱電対を直列接続したサーモパイルＴ１１，Ｔ１２をさらに直列接続することで、信号出力パッドＰ１１の電圧、すなわち、検出部ＲＤ１のヒータ１７１の温度を表す出力信号を十分に大きくしている。同様に、補償部ＲＣ１では、複数の熱電対を直列接続したサーモパイルＴ１３，Ｔ１４をさらに直列接続することで、信号出力パッドＰ１３の電圧、すなわち、補償部ＲＣ１のヒータ１７２の温度を表す出力信号を十分に大きくしている。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、温接点を形成する温接点接続線１７３は、メンブレン１２１上のヒータ１７１の付近に配置され、冷接点を形成する冷接点接続線１７４は、基板１１０（図３（ｂ））の外枠部１１１の上部に配置されている。そのため、信号出力パッドＰ１１には、冷接点接続線１７４が配置された外枠部１１１を基準とし、温接点接続線１７３が配置されたヒータ１７１の付近の温度を表す電圧が出力される。なお、温接点接続線１７３が配置された位置の温度は、温接点接続線１７３をヒータ１７１に十分に近づけることにより、ヒータ１７１とほぼ同じ温度とすることができるので、以下では、「ヒータ１７１の温度」とも謂う。冷接点接続線１７４が配置された外枠部１１１は、ダイボンド材１５（図２）を介してケース１１に接着されているので、環境温度とほぼ同温度となる。そのため、ヒータ１７１の温度の測定基準は、環境温度となる。このように、温接点接続線１７３により形成される温接点は、ヒータ１７１，１７２の温度を測定する機能を有している。温接点接続線１７３により形成される温接点（すなわち、サーモパイルＴ１１〜Ｔ１４の温接点）は、ヒータ１７１，１７２の温度を測定する機能を有しているため、「測温素子」とも謂うことができる。また、検出部ＲＤ１のサーモパイルＴ１１，Ｔ１２の温接点は、検出部ＲＤ１側に設けられているので、「検出側測温素子」とも呼ぶことができる。一方、補償部ＲＣ１のサーモパイルＴ１３，Ｔ１４の温接点は、補償部ＲＣ１側に設けられているので、「補償側測温素子」とも呼ぶことができる。
【００５２】
第１実施形態のガスセンサ１００では、ヒータ通電パッドＰ１２，Ｐ１４とグランドパッドＰ１５との間に電圧を印加することにより、ヒータ１７１，１７２が発熱する。このヒータ１７１，１７２の温度は、ヒータ１７１，１７２に投入された電力と、ヒータ１７１，１７２からガスセンサ１００の外部に放出される熱量により決定される。
【００５３】
上述のように、ヒータ１７１，１７２からガスセンサ１００の外部への熱の放出は、主として、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２（図３）内のガスを通して行われる。そして、検出部ＲＤ１においては、ヒータ１７１から蓋１９１へは、検出対象ガスにより良好に熱が伝達されるので、検出対象ガスの濃度が高くなると、ヒータ１７１から蓋１９１に伝達される熱量が増加し、ヒータ１７１の温度が低下する。一方、補償部ＲＣ１においては、検出対象ガスによるヒータ１７２から蓋１９２への熱の伝達が抑制されるので、ヒータ１７２から蓋１９２に伝達される熱量、および、ヒータ１７２の温度は、検出対象ガスの濃度の影響をほとんど受けない。そのため、２つのヒータ１７１，１７２の温度差を評価することで、検出対象ガスの濃度を測定することができる。
【００５４】
ガスセンサ１００は、ヒータ１７１，１７２のそれぞれの温度を表す信号を出力するので、これらの出力信号から、ヒータ１７１，１７２のそれぞれの温度を表す出力信号の差である差分信号を得ることにより、検出対象ガスの濃度に対応するヒータ１７１，１７２の温度差を評価し、検出対象ガスの濃度の測定をすることができる。そして、ガスセンサ１００では、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１がほぼ対称な構造となっており、検出対象ガスによる熱伝達の良否を除き、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１は、熱的な特性がほぼ同じとなっている。そのため、ヒータ１７１の温度を表す検出部ＲＤ１の出力信号の環境温度の変化等の外的要因による変動を、ヒータ１７２の温度を表す補償部ＲＣ１の出力信号により高い精度で補償し、検出対象ガスの濃度の測定値の変動（ドリフト）を十分に小さくすることができるので、検出対象ガスの検出感度をより高くすることができる。
【００５５】
また、第１実施形態のガスセンサ１００では、検出部ＲＤ１側で検出対象ガスによるヒータ１７１から蓋１９１への熱伝達を良好にし、補償部ＲＣ１側で検出対象ガスによるヒータ１７２から蓋１９２への熱伝達を抑制するため、検出部ＲＤ１と補償部ＲＣ１とにおいて、それぞれに設けられた蓋１９１，１９２の内法距離を、平均自由行程に応じて設定している。上述のように、ガスの平均自由行程は、ガスの種類等によって異なるため、蓋１９１，１９２の内法距離を適宜設定することによって、検出対象ガスを選択的に検出することができる。特に、同じ圧力および温度の下では、分子サイズが小さいＨｅ、Ｈ２は、平均自由行程が他のガスよりも長くなるので、Ｈｅ、Ｈ２を選択的に検出することがより容易となる。そのため、図１に示すようなリーク検査装置１に用いた場合、真空チャンバー２を高真空にすることなくＨｅやＨ２を検出することができるので、真空チャンバー方式のリーク検査をより容易に行うことが可能となる。
【００５６】
さらに、第１実施形態のガスセンサ１００では、ガスの検出機能を実現するための構造（すなわち、ヒータ１７１，１７２、サーモパイルＴ１１〜Ｔ１４および蓋１９１，１９２等）を、薄膜として形成している。そのため、ガスセンサ１００およびガスセンサ１００を使用したセンサモジュール１０を小型化することができる。このように、ガスセンサ１００およびセンサモジュール１０を小型化することにより、ガスセンサ１００およびセンサモジュール１０をガスの検出が行われる検出領域により近づけることができる。そのため、検出領域以外への検出対象ガスの拡散による、検出対象ガスの検出感度の低下や、検出対象ガスが放出されている位置を特定する際の位置精度の低下を抑制することができる。特に、第１実施形態のガスセンサ１００では、ガスセンサ１００およびセンサモジュール１０の高さをより小さくすること（低背化）ができる。これにより、ガスセンサ１００およびセンサモジュール１０の実装の自由度をより高くすることができる。
【００５７】
また、第１実施形態のガスセンサ１００では、ガスの検出機能を実現するための構造を、薄膜として形成しているため、当該構造を、半導体デバイスの製造方法として使用される微細加工技術を用いて形成することができる。そのため、ガスセンサ１００の各部の位置合わせの精度をより高くし、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１の対称性をより高くすることができる。このように、検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１の対称性をより高くすることにより、検出部ＲＤ１の出力信号の変動の補償部ＲＣ１出力信号による補償を、さらに高い精度で行うこと可能となるので、検出対象ガスの検出感度をさらに高くすることができる。加えて、ガスセンサ１００は、他の半導体デバイスと同様に、一連の製造工程（半導体プロセス）により形成される。このように、第１実施形態によれば、ガスセンサの製造がより容易となり、ガスセンサを製造するために要する労力が低減されるので、ガスセンサの製造コストの低減を図ることができる。
【００５８】
第１実施形態のガスセンサ１００では、２つの空洞部１１７，１１８の間の板状部１１２が、図２（ａ）に示すように、ダイボンド材１５を介して、パッケージ１９のケース１１に接着されているので、検出部ＲＤ１と補償部ＲＣ１のそれぞれに形成されたヒータ１７１，１７２で発生し、板状部１１２に向かって伝達された熱は、板状部１１２からガスセンサ１００の外部に放出される。そのため、検出部ＲＤ１のヒータ１７１の温度変化が補償部ＲＣ１のヒータ１７２の温度に与える影響をより小さくすることができるので、外的要因による検出部ＲＤ１出力の変動をより正確に補償し、検出対象ガスの検出感度をより高くすることができる。このように、板状部１１２は、検出部ＲＤ１と補償部ＲＣ１を熱的に分離する機能を有しているので、「熱分離部」と謂うことができる。熱分離部は、必ずしも板状である必要はなく、また、外枠部１１１を渡るように形成されている必要はない。一般的には、熱分離部は、基板として検出部ＲＤ１と補償部ＲＣ１の境界部である中心線Ｃ１の近傍に形成されていれば良い。ここで、ある領域の近傍とは、その領域と重なる位置、および、その領域の付近の位置の双方を含む位置を謂う。但し、板状部１１２等の熱分離部を省略することも可能である。熱分離部を省略しても、ヒータ１７１，１７２と、サーモパイルＴ１１〜Ｔ１４の温接点とが、熱伝導度が低い絶縁膜を主体に構成されたメンブレン上に設けられることにより、メンブレンに沿った方向への熱の伝達が抑制されるので、外的要因による検出部ＲＤ１出力の変動を補償することができる。さらに、第１実施形態のガスセンサ１００では、ヒータ１７１，１７２に通電するためのヒータ通電電極１７６およびグランド配線１７８は、空洞部１１７，１１８およびメンブレン１２１，１２２の上において、検出部ＲＤ１と補償部ＲＣ１を跨がない。そのため、ヒータ通電電極１７６およびグランド配線１７８は、熱伝導度の高い導電膜１７０として比較的幅広に形成されているが、検出部ＲＤ１と補償部ＲＣ１の熱的な分離状態がより良好に維持される。
【００５９】
Ａ６．第１実施形態に係る変形例:
第１実施形態のガスセンサ１００では、ヒータ１７１，１７２を覆う蓋１９１，１９２を薄膜として形成しているが、蓋は、必ずしも薄膜として形成する必要はない。例えば、別個のチップとして形成された蓋を、ヒータの上面側に貼り付けるものとしても良い。また、ガスセンサ１００では、蓋１９１，１９２の下面と保護膜１８０の上面との距離である内法距離が固定されているが、種々のアクチュエータ（例えば、圧電式、静電式あるいは電磁式のアクチュエータや人工筋肉）を用いて、内法距離を可変にしても良い。内法距離を可変にすることにより、被検ガスの圧力や検出対象ガスの種類に応じて、内法距離をより適切な長さとすることができるので、より正確に検出対象ガスの濃度を測定することが可能となる。
【００６０】
第１実施形態のガスセンサ１００では、基板を下面側からエッチングすることにより空洞部１１７，１１８を形成しているが、空洞部は、基板を上面側からエッチングして形成することも可能である。この場合、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ４の形成と同時に、絶縁膜１２０と、第１と第２との層間絶縁膜１４０，１６０と、保護膜１８０とに貫通穴を設け、当該貫通穴を通して基板をエッチングすることにより空洞部を形成することができる。基板のエッチングは、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２を形成するための犠牲膜を除去した後、蓋１９１，１９２に設けられた開口部１９７，１９８を介して行うことができる。このように基板を上面側からエッチングした場合、基板の上面側からの加工のみでガスセンサを製造でき、また、基板の残存部を下面側からエッチングした場合よりも多くすることができる。そのため、ガスセンサの製造工程を簡略化して歩留まりをより高くすることができるとともに、エッチング後の基板の強度をより高くすることができる点で、基板を上面側からエッチングするのが好ましい。一方、基板の下面側からエッチングする方が、空洞部が形成される領域において絶縁膜１２０に貫通穴を形成することを避けることができるので、メンブレンに貫通穴が形成されて強度が低下することを抑制し、メンブレンの破損を抑制できる点で、好ましい。
【００６１】
また、空洞部は、必ずしも基板に設ける必要はない。例えば、基板からｐ型半導体膜までのいずれかの上面に、空洞部を形成することも可能である。このような基板上の空洞部は、基板もしくは絶縁膜１２０上の空洞部を形成する領域に犠牲膜（以下、「空洞形成膜」とも呼ぶ）を形成した後、上述のように伝熱膜までの各機能膜を形成し、保護膜上面から空洞形成膜に到達する貫通穴を通して空洞形成膜を除去することにより、形成することができる。この空洞形成膜は、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２を形成するための犠牲膜と同様に形成することができる。そして、空洞形成膜は、犠牲膜を除去して中空空間ＣＶ１，ＣＶ２を形成する際に、中空空間ＣＶ１，ＣＶ２を形成する犠牲膜と同時に除去することができる。なお、空洞形成膜として半導体等を用いる場合には、基板もしくは半導体膜のエッチングを阻止するため、基板、もしくは、絶縁膜１２０および犠牲膜の上に、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等からなる阻止膜が形成される。このように、基板上に空洞部を形成した場合、基板をエッチングした場合よりも、基板の強度をより高くすることができる。一方、ガスセンサの製造工程をより簡略化できる点においては、基板をエッチングするのが好ましい。
【００６２】
第１実施形態および上記変形例では、低熱伝導部として、基板自体に設けられた空洞部、もしくは、基板上に形成された空洞部を用いているが、低熱伝導部は必ずしも空洞である必要はない。低熱伝導部は、例えば、基板自体に設けられた空洞部に、多孔質材や樹脂等の低熱伝導材を埋め込むことにより形成することができる。多孔質材としてＳｉＯ２を用いる場合には、周知の低比誘電率（Low-k）絶縁膜やシリカエアロゲルの形成技術により空洞部に多孔質ＳｉＯ２を埋め込むことができる。多孔質材として樹脂を用いる場合には、当該樹脂のモノマやプレポリマを空洞部に充填し、その後、熱や紫外線によりモノマやプレポリマを重合させれば良い。また、低熱伝導部として、基板上に多孔質材や樹脂等の低熱伝導膜を形成するものとしても良い。この場合、上述した基板上に空洞部を形成する工程と同様に、基板もしくは絶縁膜１２０上に多孔質材や樹脂等の低熱伝導膜を形成し、形成した低熱伝導膜を残存させることにより低熱伝導部を形成することができる。また、基板上に低熱伝導膜を形成するためのポリシリコン膜を形成し、当該ポリシリコン膜を陽極酸化により多孔質化しても良い。さらに、低熱伝導部として、基板自体に多孔質部を形成するものとしても良い。多孔質部は、例えば、基板としてＳｉ基板を用いている場合には、基板自体に空洞部を形成する工程と同様に、基板の下面側もしくは基板の上面側から、空洞部に相当する領域を陽極酸化により多孔質化することで形成することができる。なお、空洞でない低熱伝導部を用いる場合において、低熱伝導部の材料が導電性を有する場合には、低熱伝導部と、半導体膜あるいは導電膜との間には絶縁膜が追加される。このように、空洞でない低熱伝導部を用いることにより、低熱伝導部上に形成された機能膜の破損が抑制される。
【００６３】
Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態におけるガスセンサ２００の構造を示す説明図である。図６（ａ）は、ガスセンサ２００を上面から見た様子を示しており、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、それぞれ、図６（ａ）の切断線Ｄ−Ｄ’および切断線Ｅ−Ｅ’におけるガスセンサ２００の断面を示している。第２実施形態のガスセンサ２００は、ヒータ２７１，２７２から外部への熱の放出が、蓋１９１，１９２（図３）に替えて、基板２１０に設けられた熱伝達部２１３，２１４により行われる点と、熱伝達部２１３，２１４を介して熱を放出させるために各部の構成が変更されている点とで、第１実施形態のガスセンサ１００と異なっている。他の点は、第１実施形態のガスセンサ１００と同様である。そのため、第２実施形態のガスセンサ２００は、第１実施形態のガスセンサ１００と対応する部分を有している。このように対応する部分には、第１実施形態のガスセンサ１００において付された符号のうち、２桁以上の数字の最大桁を「１」から「２」に変更し、下位の桁を第１実施形態のガスセンサ１００と同一とした符号を付している。
【００６４】
上述のように、ガスセンサ２００では、ヒータ２７１，２７２から外部への熱の放出が、基板２１０に設けられた熱伝達部２１３，２１４により行われる。そのため、第１実施形態のガスセンサ１００（図３）において、その上面側に設けられていた蓋１９１，１９２を省略している。また、ヒータ２７１，２７２からを熱伝達部２１３，２１４に近づけ、ヒータ２７１，２７２から熱伝達部２１３，２１４への熱の伝達を良好にするため、第２の層間絶縁膜２６０と保護膜２８０とについては、平坦化を行わず、それぞれの機能を実現するために必要な厚さで形成している。他の点において、第２実施形態のガスセンサ２００の機能膜２３０〜２８０は、第１実施形態のガスセンサ１００の機能膜１３０〜１８０と同様に構成されている。なお、第２実施形態のガスセンサ２００では、ヒータ２７１，２７２で発生した熱は、熱伝達部２１３，２１４を介して外部に放出されるので、熱伝達部２１３，２１４も「放熱体」と呼ぶことができる。また、空洞部２１７，２１８の下面側には熱伝達部２１３，２１４が設けられおり、空洞部２１７，２１８中の検出対象ガスによりヒータ２７１，２７２の熱が外部に放出される。しかしながら、空洞部２１７，２１８自体は、直接熱を伝達しないので、空洞部２１７，２１８も「低熱伝導部」と呼ぶことができる。
【００６５】
熱伝達部２１３，２１４を有するガスセンサ２００は、空洞部２１７，２１８に対応する凹部の形成、凹部への犠牲膜（基板犠牲膜）の埋込、絶縁膜２２０と機能膜２３０〜２８０との形成、下面側開口部２１５，２１６の形成、および、下面側開口部２１５，２１６からの基板犠牲膜の除去の工程を経ることにより形成される。なお、図６には図示しないが、ガスセンサ２００には、空洞部２１７，２１８へ被検ガスを導入するため、ガスセンサ２００の上面から空洞部２１７，２１８に達する貫通穴も設けられる。
【００６６】
具体的には、まず、Ｓｉ基板に、空洞部２１７，２１８に対応する凹部を形成する。検出部ＲＤ２側においては、中央部の深さが検出対象ガスの平均自由行程よりも短く、周縁部の深さが検出対象ガスの平均自由行程よりも長い凹部が形成される。一方、補償部ＲＣ２側においては、検出部ＲＤ２側の凹部における周縁部と同じ深さ、すなわち、深さが検出対象ガスの平均自由行程よりも長い凹部を形成する。次いで、この凹部に基板犠牲膜を埋め込む。基板犠牲膜の埋込は、例えば、凹部の最大の深さよりも厚くＳｉＯ２を成膜し、ＣＭＰやエッチバックを行うことにより、基板犠牲膜を平坦化するとともに、Ｓｉ基板を露出させる。なお、基板犠牲膜を形成する材料としては、ＳｉＯ２に替えて、ＳｉＯＮ等の絶縁体、ＳｉＧｅ等の半導体、あるいは、金属を使用することも可能である。基板犠牲膜の埋込の後、第１実施形態と同様に、絶縁膜２２０と機能膜２３０〜２８０とが形成される。次に、下面側からボッシュプロセス等の深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  ＲＩＥ）を行うことにより、下面側開口部２１５，２１６を形成する。そして、形成された下面側開口部２１５，２１６を介してエッチングを行うことにより、基板犠牲膜を除去する。このようにして、下面側開口部２１５，２１６が設けられた熱伝達部２１３，２１４が形成され、第２実施形態のガスセンサ２００が得られる。
【００６７】
なお、上述のように、検出部ＲＤ２側においては、中央部の深さが検出対象ガスの平均自由行程よりも短い凹部を形成し、補償部ＲＣ２側においては、深さが検出対象ガスの平均自由行程よりも長い凹部を形成している。そのため、検出部ＲＤ２側の熱伝達部２１３の上面と、絶縁膜２２０の下面との距離が検出対象ガスの平均自由行程よりも短く、補償部ＲＣ２側の熱伝達部２１４の上面と、絶縁膜２２０の下面との距離が検出対象ガスの平均自由行程よりも長くなっている。従って、検出部ＲＤ２側の熱伝達部２１３は、ヒータ２７１から平均自由行程よりも短い空隙を空けて配置されているとも謂うことができ、補償部ＲＣ２側の熱伝達部２１４は、ヒータ２７２から平均自由行程よりも長い空隙を空けて配置されているとも謂うことができる。そして、補償部ＲＣ２側における熱伝達部２１４の上面と絶縁膜２２０の下面との距離が、検出部ＲＤ２側における熱伝達部２１３の上面と絶縁膜２２０の下面との距離よりも長くなっているため、補償部ＲＣ２側におけるヒータ２７２と熱伝達部２１４との間は、検出部ＲＤ２側におけるヒータ２７１と熱伝達部２１３との間よりも、熱が伝達されにくくなっている。また、熱伝達部２１３，２１４に伝達された熱は、ダイボンド材１５とケース１１を介して外部に放出される。そのため、第１実施形態のガスセンサ１００と同様に、検出部ＲＤ２においては、ヒータ２７１から熱伝達部２１３へは、検出対象ガスにより良好に熱が伝達されるので、検出対象ガスの濃度が高くなると、ヒータ２７１から熱伝達部２１３に伝達される熱量が増加し、ヒータ２７１の温度が低下する。一方、補償部ＲＣ２においては、検出対象ガスによるヒータ２７２から熱伝達部２１４への熱の伝達が抑制されるので、ヒータ２７２から熱伝達部２１４に伝達される熱量、および、ヒータ２７２の温度は、検出対象ガスの濃度の影響をほとんど受けない。そのため、２つのヒータ２７１，２７２の温度差を評価することで、検出対象ガスの濃度を測定することができる。
【００６８】
なお、第２実施形態のガスセンサ２００では、第１実施形態のガスセンサ１００（図３）と異なり、薄膜として上面側に形成された蓋１９１，１９２を有していない。そのため、第１実施形態のガスセンサ１００を取り扱う際に蓋１９１，１９２を変形させ、ガスセンサ１００の機能を損なう可能性を低減することができる。この点において、第２実施形態は、第１実施形態よりも好ましい。一方、第１実施形態は、ガスセンサ１００の製造がより容易である点で、第２実施形態よりも好ましい。
【００６９】
第２実施形態では、下面側開口部２１５，２１６を介して基板犠牲膜のエッチングを行うことにより、基板犠牲膜を除去しているが、基板犠牲膜の除去は、上面側から行うことも可能である。この場合、上面側から基板犠牲膜に達する貫通穴を形成し、当該貫通穴を介して基板犠牲膜をエッチングすればよい。また、第２実施形態では、基板に凹部を形成することにより、空洞部２１７，２１８を形成しているが、第１実施形態に係る変形例と同様に、基板からｐ型半導体膜までのいずれかの上面に空洞部を形成することも可能である。この場合、空洞部の形成のために検出部側の領域に形成される空洞形成膜の厚さを検出対象ガスの平均自由行程以下とし、補償部側の領域に形成される空洞形成膜の厚さを検出対象ガスの平均自由行程以上とすればよい。
【００７０】
Ｃ．変形例：
本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００７１】
Ｃ１．変形例１：
上記各実施形態では、ヒータ１７１，２７１と放熱体１９１，２１３との間に設けられた空隙が短い検出部ＲＤ１，ＲＤ２と、ヒータ１７２，２７２と放熱体１９２，２１４との間に設けられた空隙が長い補償部ＲＣ１，ＲＣ２とを用い、検出部ＲＤ１，ＲＤ２の出力信号を補償部ＲＣ１，ＲＣ２の出力信号で補償することで、検出対象ガスの濃度の測定値のドリフトを低減し、検出対象ガスの検出感度を高くしている。しかしながら、検出部あるいは補償部は、それぞれ１つである必要はない。例えば、空隙の長さがさらに異なる検出部あるいは補償部を１つ以上追加することも可能である。この場合、追加された検出部あるいは補償部には、上記各実施形態の検出部ＲＤ１，ＲＤ２あるいは補償部ＲＣ１，ＲＣ２と同様に、ヒータと、ヒータの温度を測定するためのサーモパイルが設けられる。上述のように、ガスの平均自由行程は、ガスの種類や圧力によって変動する。そのため、検出部あるいは補償部を追加することで、複数の検出部や補償部において、空隙の長さを圧力の異なる環境のそれぞれにおける平均自由行程に基づいて設定することにより、複数の圧力に対応して適切に検出対象ガスを検出し、もしくは、複数の圧力に対応して適切に出力信号の補償を行うことが可能となる。また、複数の補償部を用いる場合、複数の補償部の１つについては、空隙の長さを検出対象ガスの平均自由行程よりも長くし、他の補償部については、空隙の長さを検出対象ガスの平均自由行程よりも短く、かつ、検出非対象ガスの平均自由行程よりも長くするものとしても良い。このようにすれば、環境温度の変化等の影響を低減するとともに、検出非対象ガスの影響を排除して検出対象ガスを検出することが可能となる。
【００７２】
Ｃ２．変形例２：
上記各実施形態では、ガスセンサ１００，２００に、検出部ＲＤ１，ＲＤ２と補償部ＲＣ１，ＲＣ２とを設けているが、補償部ＲＣ１，ＲＣ２を省略することも可能である。この場合、ヒータ１７１，２７１への通電を開始してから十分に時間が経過した後、検出対象ガスが存在しない状態において、演算増幅器等を用いて出力電圧が０となるようにオフセットを調整することにより、検出対象ガスの検出を行うことができる。
【００７３】
Ｃ３．変形例３：
上記各実施形態では、単一のチップに検出部ＲＤ１，ＲＤ２と補償部ＲＣ１，ＲＣ２とを設けているが、検出部と補償部とを別個のチップに形成することも可能である。この場合、２つのチップは、パッケージ１９（図２）内において近接して配置される。このようにしても、検出部と補償部との出力信号から、それぞれのヒータの温度差を求めることにより、外的要因による検出部の出力信号の変動が補償されるので、検出対象ガスの濃度の測定値のドリフトを低減し、検出対象ガスの検出感度を高くすることができる。但し、補償をより高い精度で行い、検出対象ガスの検出感度をさらに高くすることができる点で、検出部と補償部とは単一のチップに形成されるのが好ましい。
【００７４】
Ｃ４．変形例４：
上記各実施形態では、補償部ＲＣ１，ＲＣ２におけるヒータ１７２，２７２と放熱体１９２，２１４との間の空隙に、被検ガスが導入されているが、当該空隙に被検ガスが導入されないようにすることも可能である。具体的には、封止材を用いて、第１実施形態のガスセンサ１００（図３）における蓋１９２の開口部１９８や、第２実施形態のガスセンサ２００において、上面から空洞部２１８に達する貫通穴を塞ぐものとしても良い。このようにすれば、補償部におけるヒータ１７２，２７２と放熱体１９２，２１４との間の空隙には被検ガスが導入されないので、被検ガス中の検出対象ガスの濃度が変化しても、補償部のヒータ１７２，２７２の温度およびヒータ１７２，２７２の温度をあらわす出力信号に変化が生じない。そのため、より確実に出力信号の補償を行うことが可能となる。なお、封止材としては、ポリイミド、金属やガラスの粉末を含むペースト、金属粉末粒子が分散された樹脂等を用いることができる。
【００７５】
Ｃ５．変形例５：
上記各実施形態では、検出部ＲＤ１，ＲＤ２と補償部ＲＣ１，ＲＣ２とのそれぞれにおいて、２つのサーモパイルＴ１１〜Ｔ１２，Ｔ１３〜Ｔ１４を設けているが、サーモパイルの数は、任意の数とすることができる。例えば、検出部と補償部とのそれぞれにおいて、単一のサーモパイルを設けるものとしても良く、また、さらにサーモパイルを増やすものとしても良い。また、上記各実施形態では、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度を測定するために、熱電対を直列接続したサーモパイルを用いているが、検出部と補償部とのそれぞれにおいて、単一の熱電対を設け、それによりヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度を測定するものとしても良い。但し、出力信号をより大きくすることができる点で、熱電対を直列接続したサーモパイルを用いるのが好ましい。
【００７６】
Ｃ６．変形例６：
上記各実施形態では、ｎ型およびｐ型半導体熱電素子１３１，１５１を、温接点接続線１７３および冷接点接続線１７４で接続することにより、サーモパイルＴ１１〜Ｔ１４を構成しているが、ｎ型およびｐ型半導体熱電素子１３１，１５１の少なくとも一方を、金属熱電素子に置き換えて構成されたサーモパイルを用いることも可能である。この場合、金属熱電素子は、導電膜と同時に形成することができるので、ガスセンサを製造するための工程数の増加を抑制することができる。なお、ｎ型およびｐ型半導体熱電素子１３１，１５１の双方を金属熱電素子に置き換える場合には、２つの金属熱電素子は、材質の異なる金属で形成される。但し、サーモパイルにおける熱起電力をより大きくし、ガスセンサの感度をより高くすることができる点で、熱電素子として導電型の異なる２種の半導体を用いるのが好ましい。
【００７７】
Ｃ７．変形例７：
上記各実施形態では、温接点接続線１７３により形成されたサーモパイルＴ１１〜Ｔ１４の温接点によりヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度を測定しているが、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度は、測温抵抗体や半導体測温素子等の他の測温素子を用いて測定することも可能である。但し、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度を表す十分に高い電圧信号が直接出力され、検出対象ガスの検出感度をより高くすることが容易となる点で、サーモパイルの温接点によりヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度を測定するのが好ましい。さらに、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度は、別個の測温素子を用いることなく測定することも可能である。この場合、２つのヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の抵抗値を測定することで、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２自体の温度を測定することができる。但し、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の構造にかかわらず、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度を表す出力信号を十分に大きくすることができる点で、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の付近に設けられた測温素子によりヒータ１７１，１７２，２７１，２７２の温度を測定するのが好ましい。
【００７８】
Ｃ８．変形例８：
上記各実施形態では、測温素子としてのサーモパイルＴ１１〜Ｔ１４の温接点は、ヒータ１７１，１７２，２７１，２７２から離れた位置に形成されている。しかしながら、機能膜の構成を適宜変更することにより、温接点とヒータとを上下に重なり合うように配置することも可能である。一般的に、温接点等の測温素子は、ヒータの近傍に設けられていればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…リーク検査装置、２…真空チャンバー、３…ガス供給源、４…真空ポンプ、５…ガス検出装置、１０…センサモジュール、１１…ケース、１２…キャップ、１３…外部電極、１４…端子、１５…ダイボンド材、１６…ワイヤ、１９…パッケージ、１００…ガスセンサ、１１０…基板、１１１…外枠部、１１２…板状部（熱分離部）、１１７，１１８…空洞部、１２０…絶縁膜、１２１，１２２…メンブレン、１３０…ｎ型半導体膜、１３１…ｎ型半導体熱電素子、１４０，１６０…層間絶縁膜、１５０…ｐ型半導体膜、１５１…ｐ型半導体熱電素子、１７０…導電膜、１７１，１７２…ヒータ、１７３…温接点接続線、１７４…冷接点接続線、１７５…信号出力電極、１７６…ヒータ通電電極、１７７…サーモパイル接続線、１７８…グランド配線、１８０…保護膜、１８１〜１８５…開口部、１９０…伝熱膜、１９１，１９２…蓋（放熱体）、１９１ａ…周縁部、１９１ｂ…中央部、１９７，１９８…開口部、２００…ガスセンサ、２１０…基板、２１１…外枠部、２１２…板状部（熱分離部）、２１３，２１４…熱伝達部（放熱体）、２１５，２１６…下面側開口部、２１７，２１８…空洞部（低熱伝導部）、２２０…絶縁膜、２３０…ｎ型半導体膜、２４０，２６０…層間絶縁膜、２５０…ｐ型半導体膜、２７０…導電膜、２７１，２７２…ヒータ、２８０…保護膜、２８１〜２８５…開口部、ＣＨ１〜ＣＨ４…コンタクトホール、ＣＶ１，ＣＶ２…中空空間、Ｐ１１，Ｐ１３…信号出力パッド、Ｐ１２，Ｐ１４…ヒータ通電パッド、Ｐ１５…グランドパッド、Ｐ２１，Ｐ２３…信号出力パッド、Ｐ２２，Ｐ２４…ヒータ通電パッド、Ｐ２５…グランドパッド、ＲＣ１，ＲＣ２…補償部、ＲＤ１，ＲＤ２…検出部、Ｔ１１〜Ｔ１４…サーモパイル、ＷＫ…検査対象物
【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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