(57)【要約】【課題】可燃性ガスを検出する接触燃焼式ガスセンサにおいて、個体毎の特性のばらつきを低減する。【解決手段】接触燃焼式ガスセンサ１００は、断熱部１１９上に設けられ、電気的に加熱可能に構成されたガス反応部１９１と、断熱部１１９上においてガス反応部１９１の近傍に形成された測温素子とを有している。この接触燃焼式ガスセンサ１００において、ガス反応部１９１は、可燃性ガスの燃焼触媒を含む触媒薄膜１７７に設けられている。【選択図】図３
2016153748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性ガスを検出する接触燃焼式ガスセンサであって、
断熱部上に設けられ、電気的に加熱可能に構成されたガス反応部と、
前記断熱部上において前記ガス反応部の近傍に形成された測温素子と、
を備え、
前記ガス反応部は、前記可燃性ガスの燃焼触媒を含む触媒薄膜に設けられている、
接触燃焼式ガスセンサ。
【請求項２】
前記触媒薄膜は、前記可燃性ガスの燃焼触媒としての活性を有する金属薄膜である、請求項１記載の接触燃焼式ガスセンサ。
【請求項３】
前記金属薄膜は、多孔質である請求項２記載の接触燃焼式ガスセンサ。
【請求項４】
前記金属薄膜は、通電可能に構成されており、前記金属薄膜は、前記金属薄膜に通電することにより加熱される、請求項２または３記載の接触燃焼式ガスセンサ。
【請求項５】
前記ガス反応部は、前記測温素子の近傍において前記断熱部上に形成され前記測温素子が設けられている測温膜と接している接触部と、前記断熱部上において前記測温膜から離間している離間部と、を有している、請求項１ないし４のいずれか記載の接触燃焼式ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可燃性ガスを検出する接触燃焼式ガスセンサにおいて、個体毎の特性のばらつきを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水素等の可燃性ガスを検出するガスセンサとして、触媒を用いて可燃性ガスを燃焼させ、燃焼熱による触媒温度の上昇を電気的に検出する接触燃焼式ガスセンサが使用されてきている。このような接触燃焼式ガスセンサにおいても、種々のセンサと同様に、検出感度をより高くすることが常に求められており、様々な方法により高感度化が図られている。例えば、特許文献１では、低濃度の可燃性ガスや感度の低い可燃性ガスに対してガス検出感度を高めるため、可燃性ガスの燃焼に対して触媒として作用する触媒層の近傍に可燃性ガスの燃焼を促すためのヒータを形成するとともに、触媒層を熱電対の温接点を覆うように形成して大きなセンサ出力を得ることにより、ガス検出感度を高めることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−９９８０１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、触媒層は、通常、触媒微粒子を担持した担体を含むペーストを、ディスペンサ、スクリーン印刷あるいはインクジェット等により塗布することにより形成される。そのため、触媒層の面積や形状が個体毎にばらつき、触媒層と温接点との相対的な位置が変化することにより、センサの個体毎にオフセット（可燃性ガスがない場合の出力）が異なり、また、触媒層の膜厚や触媒濃度がばらつくことにより、可燃性ガスの検出感度が個体毎に異なる場合があった。このように、個体毎に特性がばらつくと、ガスセンサの調整作業に時間とコストがかかり、あるいは、オフセットが経時的に変動して測定再現性が低下する虞がある。
【０００５】
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、可燃性ガスを検出する接触燃焼式ガスセンサにおいて、個体毎の特性のばらつきを低減する技術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】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を達成するために、本発明の接触燃焼式ガスセンサは、断熱部上に設けられ、電気的に加熱可能に構成されたガス反応部と、前記断熱部上において前記ガス反応部の近傍に形成された測温素子と、を備え、前記ガス反応部は、可燃性ガスの燃焼触媒を含む触媒薄膜に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ガス反応部が設けられる触媒薄膜は、微細加工技術により形成されるので、ガス反応部と測温素子との相対的な位置の個体毎の差をより小さくすることができる。そのため、接触燃焼式ガスセンサにおける個体毎の特性のばらつきをより小さくすることが可能となる。また、ガス反応部は、電気的に加熱可能に構成されているので、燃焼触媒の活性を高くし、可燃性ガスの検出感度をより高くすることが可能となる。
【０００８】
前記触媒薄膜は、前記可燃性ガスの燃焼触媒としての活性を有する金属薄膜であるものとしても良い。金属薄膜で触媒薄膜を構成することにより、ガス反応部における温度むらの発生が抑制されるので、温度が低い領域が発生することによりガス反応部全体での可燃性ガスの触媒燃焼量が低下し、可燃性ガスの検出感度が低下することを抑制することができる。
【０００９】
前記金属薄膜は、多孔質であるものとしても良い。触媒薄膜である金属薄膜を多孔質とすることにより、触媒燃焼が起きる表面積が広くなり、触媒燃焼量をより多くすることができるので、可燃性ガスの検出感度をより高くすることができる。
【００１０】
前記金属薄膜は、通電可能に構成されており、前記金属薄膜は、前記金属薄膜に通電することにより加熱されるものとしても良い。金属薄膜に通電して、金属薄膜を加熱することにより、より少ない電力でガス反応部の温度を十分に高くすることができるので、ガスセンサの消費電力をより少なくすることができる。また、通電を開始することにより、速やかにガス反応部の温度が上昇するので、通電の開始から測定を開始するまでの待ち時間を短縮することが可能となる。
【００１１】
前記ガス反応部は、前記測温素子の近傍において前記断熱部上に形成され前記測温素子が設けられている測温膜と接している接触部と、前記断熱部上において前記測温膜から離間している離間部と、を有しているものとしても良い。この構成によれば、ガス反応部が、離間部において測温膜から離れているので、ガス反応部で生じた熱が接触部以外から放出されるのが抑制される。そのため、ガス反応部における可燃性ガスの触媒燃焼で発生する熱量が少ない場合においても、ガス反応部の温度を十分に上昇させることができるので、可燃性ガスの検出感度をより高くすることができる。
【００１２】
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可燃性ガス検知装置および可燃性ガス検知システム、それらのガスセンサ、センサモジュールおよび可燃性ガス検知装置を用いたリークテスト装置やリークテスト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】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態におけるセンサモジュールの構成を示す説明図。
【図２】ガスセンサの構造を示す説明図
【図３】ガスセンサの機能的な構成を示す説明図。
【図４】反応膜の形成パターンの例を示す説明図。
【図５】本発明の第２実施形態におけるガスセンサの構成を示す説明図。
【図６】導電膜を形成した後のガスセンサの製造工程の一例を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．センサモジュール：
図１は、本発明の第１実施形態における接触燃焼式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）の構成を示す説明図である。図１（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、空洞部１１９が設けられた基板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。
【００１５】
図１（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１（ｂ）における一点鎖線Ａは、図１（ａ）で示した断面の位置を示す切断線である。また、一点鎖線Ｃ１，Ｃ２は、センサチップ１００の中心位置を示す中心線である。図１（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。なお、図１（ｂ）に示すように、ガスセンサ１００は、図１（ｂ）の横方向（以下、単に「横方向」とも謂う）に伸びる中心線Ｃ１と、図１（ｂ）の縦方向（以下、単に「縦方向」とも謂う）に伸びる中心線Ｃ２と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。
【００１６】
センサチップ１００は、図１（ｂ）において中心線Ｃ１の上側のガス検出部ＲＤ１と、中心線Ｃ１の下側の補償部ＲＣ１とを有している。ガス検出部ＲＤ１の上面には、導電膜が露出したガス反応部１９１が形成されている。このガス反応部１９１は、露出した導電膜の表面そのものであるので、導電膜に設けられているとも謂うことができる。詳細については後述するが、ガスセンサ１００では、導電膜を可燃性ガスに対して燃焼触媒として作用する金属を用いて形成することにより、キャップ１２を透過してセンサチップ１００に到達した可燃性ガスが、ガス反応部１９１において触媒燃焼し、可燃性ガスの濃度に応じた量の熱が発生する。そのため、ガス反応部１９１は、可燃性ガスの濃度に応じて温度が上昇する。一方、補償部ＲＣ１には、ガス反応部１９１が設けられていないので、触媒燃焼による温度上昇が発生しない。センサチップ１００は、また、ガス反応部１９１が設けられた導電部材（反応膜）と、反応膜に対応して補償部ＲＣ１に設けられた導電部材（参照膜）とのそれぞれの温度を表す信号を出力する。これらの出力信号に基づいて、可燃性ガスの触媒燃焼により温度上昇する反応膜と、可燃性ガスによる温度上昇がない参照膜との温度差を求めることにより、環境温度の変化等の外的要因による出力変動を高い精度で補償し、雰囲気中の可燃性ガスの濃度を高い精度で測定することができる。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、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。なお、反応膜以外の領域において可燃性ガスの触媒燃焼による温度上昇を抑制するため、ワイヤボンドの後、ディスペンサ等を用いてボンディングパッドＰ１１〜Ｐ１５の領域にエポキシ樹脂等をポッティングし、燃焼触媒として作用する金属の露出をなくすことが好ましい。また、反応膜を構成する導電膜を形成する工程（後述する）等において、ボンディングパッドＰ１１〜Ｐ１５の領域の金属を、アルミニウム（Ａｌ）やＡｌ合金に置き換え、あるいは、可燃性ガスに対して燃焼触媒として作用する金属の表面をＡｌやＡｌ合金で被覆して、ボンディングパッドＰ１１〜Ｐ１５の領域で燃焼触媒として作用する金属の露出をなくすことも可能である。
【００１７】
Ａ２．ガスセンサ：
図２は、ガスセンサ１００の構成を示す説明図である。図２（ａ）は、ガスセンサ１００を上面から見た様子を示しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）の切断線Ａにおけるガスセンサ１００の断面を示している。
【００１８】
ガスセンサ１００は、空洞部１１９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、基板１１０の下面に形成され開口部１０９が設けられたマスク膜１０１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と、第１の層間絶縁膜１４０と、ｐ型半導体膜１５０と、第２の層間絶縁膜１６０と、導電膜１７０と、保護膜１８０とがこの順で積層されている。これらの機能膜のうち、ｎ型およびｐ型半導体膜１３０，１５０と、第１および第２の層間絶縁膜１４０，１６０と、導電膜１７０と、保護膜１８０とは、半導体デバイスの製造方法として周知の技術を用いて形成することができる。なお、絶縁膜１２０、マスク膜１０１、および、絶縁膜１２０上に積層される各機能膜は、製造工程の内容によって、適宜追加あるいは省略される。
【００１９】
ガスセンサ１００の作製工程では、まず、空洞部１１９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基板の上面に、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。また、Ｓｉ基板の下面には、絶縁膜１２０の形成に合わせて、ＳｉＯ２およびＳｉ３Ｎ４をこの順に成膜することにより、開口部１０９を有しないマスク膜（図示しない）を形成する。なお、絶縁膜１２０およびマスク膜を、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。
【００２０】
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（図示しない）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。ｐ型半導体膜１５０の形成の後、ＳｉＯ２を成膜し、成膜したＳｉＯ２膜とパターニングされていない第１の層間絶縁膜とをパターニングすることにより、第１の層間絶縁膜１４０および第２の層間絶縁膜１６０を形成する。
【００２１】
第１と第２の層間絶縁膜１４０，１６０の形成後、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は、Ｐｔに替えて、パラジウム（Ｐｄ）、ＰｔやＰｄの合金等の可燃性ガスに対して燃焼触媒として機能する種々の金属（触媒金属）を用いることができる。導電膜１７０は、上面が触媒金属で形成されていれば良く、燃焼触媒として機能しない種々の金属（非触媒金属）と触媒金属とを積層した多層膜として形成することも可能である。例えば、導電膜１７０の下面に、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）からなる密着層を形成しても良い。また、導電膜１７０のうち、ガス反応部１９１が設けられる反応膜をＰｔ等の触媒金属で形成し、他の部分をタングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ＡｌあるいはＡｌ合金等の非触媒金属で形成することも可能である。導電膜１７０の形成の後、ＳｉＯ２の成膜・パターニングを行うことにより、保護膜１８０を形成する。図２に示すように、保護膜１８０には、ボンディングパッドＰＤ１〜ＰＤ５（図１）を形成する５つの開口部１８１〜１８５と、ガス反応部１９１を形成する開口部１８９とが設けられており、これらの開口部１８１〜１８５，１８９において、導電膜１７０が露出している。
【００２２】
保護膜１８０の形成の後、基板１１０に設けられる空洞部１１９を形成する。空洞部１１９の形成に際しては、まず、基板の下面側に形成されたマスク膜に開口部１０９を形成する。次いで、開口部１０９が設けられたマスク膜１０１をマスクとして基板をエッチングすることにより、空洞部１１９が形成される。エッチングは、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液を用いた結晶異方性エッチングにより行うことができる。また、このようなウェットエッチングの他、いわゆるボッシュプロセス等のドライエッチングにより空洞部を形成するものとしても良い。基板をエッチングして空洞部１１９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が形成される。
【００２３】
なお、図２の例では、基板を下面側からエッチングすることにより空洞部１１９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、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。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、絶縁膜１２０に貫通穴を設けることなく空洞部が形成できるので、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。
【００２４】
また、空洞部は、必ずしも基板に設ける必要はない。例えば、基板と絶縁膜との間、もしくは、絶縁膜１２０とｎ型半導体膜および第１の層間絶縁膜との間に、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を形成した後、上述のように保護膜までの各機能膜を形成し、次いで保護膜上面から犠牲膜に到達する貫通穴を設け、当該貫通穴を通して犠牲膜を除去することにより、形成することができる。犠牲膜を形成する材料としては、ポリイミド等の樹脂やポリシリコン等の半導体を用いることができる。樹脂からなる犠牲膜は、アッシングにより除去することができ、半導体からなる犠牲膜は、エッチングにより除去することができる。但し、犠牲膜として半導体を用いる場合には、基板もしくはｎ型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。
【００２５】
図３は、ガスセンサ１００の機能的な構成を示す説明図である。図３（ａ）は、図２（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。図３（ｂ）は、図３（ａ）において二点鎖線で囲んだ領域Ｒ１の拡大図である。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）においては、図示の便宜上、保護膜１８０のハッチングを省略している。
【００２６】
ガスセンサ１００は、ガスの検出機能を実現するための構造として、ｎ型半導体膜１３０（図２）として形成されたｎ型熱電素子１３１、幅の狭い葛折の線状に形成された２つのヒータ１３２，１３３およびヒータ１３２，１３３のそれぞれに接続されたヒータ接続線１３４，１３５と、ｐ型半導体膜１５０（図２）として形成されたｐ型熱電素子１５１と、導電膜１７０（図２）として形成された温接点接続線１７１、冷接点接続線１７２、信号出力電極１７３、サーモパイル接続線１７４、ヒータ通電電極１７５、グランド配線１７６、反応膜１７７および参照膜１７８とを有している。また、保護膜１８０（図２）に開口部１８１〜１８５を設けることにより、信号出力電極１７３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１７５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１７６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。さらに、上述のように、保護膜１８０に開口部１８９を設けて反応膜１７７を露出させることにより、ガス反応部１９１が形成されている。なお、図３の例では、ヒータ１３２，１３３とヒータ接続線１３４，１３５とをｎ型半導体膜１３０として形成しているが、ヒータ１３２，１３３と、ヒータ接続線１３４，１３５との少なくとも一方を導電膜１７０として形成することも可能である。また、電磁ノイズからのシールド性を向上させるため、絶縁膜１２０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１７６と基板１１０とを接続してもよい。
【００２７】
第１実施形態のガスセンサ１００においては、横方向に伸びる複数のｎ型熱電素子１３１が縦方向に配列され、ｎ型熱電素子１３１の第１の層間絶縁膜１４０（図２）を挟んで上の位置に、ｎ型熱電素子１３１よりも短いｐ型熱電素子１５１が形成されている。第１および第２の層間絶縁膜１４０，１６０には、上部にｐ型熱電素子１５１が形成されていないｎ型熱電素子１３１の両端部の位置に、第１および第２の層間絶縁膜１４０，１６０を貫通するコンタクトホールＨ１１，Ｈ１２が設けられている。また、第２の層間絶縁膜１６０には、ｐ型熱電素子１５１の両端部の位置に、第２の層間絶縁膜１６０を貫通するコンタクトホールＨ１３，Ｈ１４が設けられている。
【００２８】
温接点接続線１７１は、コンタクトホールＨ１１，Ｈ１３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型熱電素子１３１とｐ型熱電素子１５１とを接続している。一方、冷接点接続線１７２は、コンタクトホールＨ１２，Ｈ１４を介して、隣接したｎ型熱電素子１３１とｐ型熱電素子１５１とを接続している。これにより、ｎ型熱電素子１３１、ｐ型熱電素子１５１、温接点接続線１７１および冷接点接続線１７２は、温接点と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。
【００２９】
サーモパイル接続線１７４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１７３は、コンタクトホールＨ１４を介して、直列接続されたサーモパイルＴ１１，Ｔ１２の一端のｐ型熱電素子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型熱電素子１３１は、コンタクトホールＨ１２を介して、グランド配線１７６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の温接点接続線１７１により構成された温接点と、冷接点接続線１７２により構成された冷接点との温度差に対応した電圧が発生する。
【００３０】
図４は、反応膜１７７の形成パターンの例を示す説明図である。図４（ａ）は、第１実施形態における反応膜１７７と、反応膜１７７の近傍に形成される温接点接続線１７１との形成パターンを示し、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、反応膜８７７，９７７と、反応膜８７７，９７７の近傍に形成される温接点接続線８７１，９７１との形成パターンの変形例を示している。図４（ａ）に示すように、第１実施形態の反応膜１７７は、温接点接続線１７１を取り囲むとともに、温接点接続線１７１との間に狭い隙間ＳＰ１を作るように形成されている。また、反応膜１７７と温接点接続線１７１とは、いずれも、熱伝導度の高い導電膜１７０として形成されている。そのため、反応膜１７７と温接点接続線１７１との間では、熱が良好に伝達され、ガス反応部１９１が設けられた反応膜１７７と、温接点接続線１７１とを含む領域では、熱が当該領域の全体に分散され、温度が均一化される。このように、反応膜１７７と温接点接続線１７１とを含む領域では、当該領域全体に熱が分散され、温度が均一化されるので、「均熱部」とも呼ぶことができる。
【００３１】
図４（ｂ）の例では、反応膜８７７をほぼ円形に形成するとともに、ガス反応部８９１の形状を反応膜８７７の形状に合わせて変更している。他の点は、図４（ａ）に示す第１実施形態と同様である。そのため、図４（ｂ）の例においても、反応膜８７７が温接点接続線８７１をほぼ取り囲み、また、反応膜８７７と温接点接続線８７１との間の隙間ＳＰ８が十分に狭くなっているため、反応膜８７７と温接点接続線８７１とを含む領域では、熱が当該領域の全体に分散され、温度が均一化される。
【００３２】
図４（ｃ）の例では、温接点接続線９７１が反応膜９７７の中心方向に延びているため、反応膜９７７と温接点接続線９７１とを含む領域の中心部分において導電膜が縦方向に連続していない。しかしながら、図４（ｃ）の場合においても、反応膜９７７と温接点接続線９７１との間の隙間ＳＰ９が狭くなっているため、反応膜９７７と温接点接続線９７１との間の熱の伝達を良好にすることができる。そのため、温接点接続線９７１と反応膜９７７とを含む領域では、当該領域の全体に熱が分散され、温度が均一化される。さらに、図４（ｃ）の例では、温接点接続線９７１の一部が露出し、当該露出部分にもガス反応部９９１が設けられている。そのため、温接点接続線９７１の露出部分において触媒燃焼した熱が温接点に直接伝達されるので、可燃性ガスの検出感度をより高くすることができる。
【００３３】
なお、図４の例では、反応膜１７７，８７７，９７７と、温接点接続線１７１，８７１，９７１とから均熱部が形成される様子を示しているが、冷接点接続線１７２（図３）の近傍にも同様のパターンで導電膜１７０として均熱部材を形成することもできる。この場合、冷接点の温度の均一性がより高くなるので、ガス濃度の測定精度をより高くすることができる。また、冷接点の温度の均一性をさらに高くするため、絶縁膜１２０と、第１および第２の層間絶縁膜１４０,１６０とに開口部を設け、均熱部材と基板１１０とを接続するものとしても良い。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、ガス検出部ＲＤ１において温接点を構成する温接点接続線１７１は、ガス反応部１９１を有する反応膜１７７と、温接点接続線１７１とを含む均熱部に配置されている。同様に、補償部ＲＣ１（図３）において温接点を構成する温接点接続線１７１は、参照膜１７８と温接点接続線１７１とを含む均熱部に配置されている。一方、図３に示すように、ガス検出部ＲＤ１および補償部ＲＣ１において冷接点を構成する冷接点接続線１７２は、基板１１０の上に配置されている。そのため、基板１１０あるいは基板１１０とほぼ同温度のケース１１（図１）を基準とした、反応膜１７７や参照膜１７８の温度を測定することが可能となる。このように、サーモパイルＴ１１〜Ｔ１４の温接点は、反応膜１７７や参照膜１７８の温度を測定することが可能であるので、測温素子とも謂うことができる。なお、図３および図４の例では、温接点接続線１７１により構成される温接点は、それぞれ、反応膜１７７あるいは参照膜１７８を含む均熱部内に形成されているが、一般に、温接点は、反応膜１７７および反応膜１７７に設けられたガス反応部１９１と、参照膜１７８とのそれぞれの近傍に形成されていればよい。例えば、反応膜および参照膜を横方向に配置されたサーモパイルＴＰ１１〜ＴＰ１４の間のみに設けることも可能である。このようにしても、サーモパイルＴＰ１１〜ＴＰ１４を用いて反応膜および参照膜の温度を測定することができる。同様に、サーモパイルの冷接点は、基板１１０の近傍に形成されていればよい。また、以上の説明から分かるように、反応膜１７７およびガス反応部１９１と、参照膜１７８とは、それぞれ、測温素子（すなわち、サーモパイルＴ１１〜Ｔ１４の温接点）の近傍を含む領域に形成されていればよい。
【００３５】
図３に示すように、ガス検出部ＲＤ１に設けられたヒータ１３２は、サーモパイルＴ１１，Ｔ１２の間に配置され、ヒータ１３２に接続されたヒータ接続線１３４，１３５は、それぞれ、ヒータ通電電極１７５およびグランド配線１７６まで延びている。これらのヒータ接続線１３４，１３５は、第１および第２の層間絶縁膜１４０，１６０（図２）に設けられたコンタクトホールＨ１５，Ｈ１６を介して、ヒータ通電電極１７５およびグランド配線１７６に接続されている。そのため、ヒータ通電パッドＰ１２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１３２に通電することができる。また、補償部ＲＣ１に設けられたヒータ１３３にも、ヒータ通電パッド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通電することが可能となっている。
【００３６】
ヒータ１３２に通電すると、ヒータ１３２上に形成された反応膜１７７が加熱され、反応膜１７７の温度が上昇する。これにより、反応膜１７７の燃焼触媒としての活性が高くなり、ガス反応部１９１における可燃性ガスの触媒燃焼が促進されるので、ガスセンサ１００における可燃性ガスの検出感度が高くなる。また、可燃性ガスとして水素ガス（Ｈ２）を検出する場合、ガス反応部１９１における触媒燃焼により水（Ｈ２Ｏ）が生成される。このとき、反応膜１７７の温度が低いと、生成されたＨ２Ｏが凝結してガス反応部１９１の表面が濡れ、検出感度が低下する虞がある。一方、第１実施形態のガスセンサ１００では、ヒータ１３２により反応膜１７７を加熱することにより、生成されたＨ２Ｏによる検出感度の低下を抑制することが可能となる。また、参照膜１７８は、反応膜１７７と同様にヒータ１３３により加熱することができ、ヒータ１３２とは独立に加熱温度を制御できるので、雰囲気に可燃性ガスが含まれない場合に、反応膜１７７と参照膜１７８とをほぼ同温度とし、ガス検出部ＲＤ１のサーモパイルＴ１１，Ｔ１２が出力する電圧信号と、補償部ＲＣ１のサーモパイルＴ１３，Ｔ１４が出力する電圧信号との差（オフセット）をほぼ０とすることが可能となる。なお、参照膜１７８の下に設けられたヒータ１３３を省略することも可能である。但し、オフセットをより小さくすることができるので、ヒータ１３３を参照膜１７８の下に設けるのが好ましい。
【００３７】
また、図３に示すように、サーモパイルＴ１１〜Ｔ１４の温接点を構成する温接点接続線１７１、ヒータ１３２，１３３、反応膜１７７および参照膜１７８は、メンブレン１２１上に形成されている。メンブレン１２１は、一般に薄く（約１〜５μｍ）形成されるので、メンブレン１２１自体の熱容量が小さくなるとともに、熱伝導度が低い絶縁膜（ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４）を主体に構成されているので、メンブレン１２１に沿った方向への熱の伝達が抑制される。そして、薄いメンブレン１２１の下面には、熱を伝達しない空洞部１１９が形成されている。そのため、ガス反応部１９１における可燃性ガスの触媒燃焼で発生する熱量が少ない場合においても、ガス反応部１９１の温度を十分に上昇させることができるので、ガスセンサ１００における可燃性ガスの検出感度をより高くすることができる。なお、メンブレン１２１の下面に形成された空洞部１１９は、熱を伝達しないので、断熱部とも謂うことができる。一方、基板１１０は、ケース１１（図１）等のガスセンサ１００の外部に熱を伝達するので、非断熱部とも謂うことができる。
【００３８】
第１実施形態のガスセンサ１００では、ガス検出部ＲＤ１において、ヒータ１３２の上部に熱伝導度の高い均熱部（温接点接続線１７１と反応膜１７７）を配置しているので、ヒータ１３２で生じた熱は、均熱部において均熱部全体に分散される。そのため、ガス反応部１９１における温度むらの発生が抑制されるので、温度が低い領域が発生することによりガス反応部１９１全体での可燃性ガスの触媒燃焼量が低下し、ガスの検出感度が低下することを抑制することができる。また、ガス検出部ＲＤ１に加え、補償部ＲＣ１においても、ヒータ１３３の上部に熱伝導度の高い均熱部（温接点接続線１７１と参照膜１７８）を配置しているので、メンブレン１２１における温度分布の対称性を高くすることができる。そのため、補償部ＲＣ１を用いた外的要因の補償を十分に高い精度で行うことができるので、オフセットの増大や、環境温度やガス流量等によるオフセットの変化（ドリフト）の増大を抑制し、低濃度のガス検出をより容易にするともに、ガス濃度の測定再現性をより高くすることが可能となる。
【００３９】
さらに、温接点を形成する温接点接続線１７１と、均熱部（温接点接続線１７１と反応膜１７７）の外形の大半を決定している反応膜１７７と、ガス反応部１９１とは、フォトリソグラフィ等の半導体製造工程で利用されるパターニング技術により形成されるので、均熱部およびガス反応部１９１に対する温接点の位置の精度を高くすることができる。そのため、オフセット、ドリフトあるいは感度等のガスセンサ１００の特性が、ガスセンサ１００の個体毎にばらつくことを抑制することができる。なお、本明細書および本発明においては、反応膜１７７のように、化学気相成長（ＣＶＤ）、スパッタリングあるいは蒸着等により成膜された膜を、フォトリソグラフィ等によりパターニングする微細加工技術により形成される部材を薄膜と呼ぶ。また、このような薄膜のうち金属で形成されたものを金属薄膜と呼ぶ。
【００４０】
第１実施形態では、反応膜１７７（ガス反応部１９１）の外的要因による温度変化を補償するため、参照膜１７８を形成しているが、製造工程を簡略化するために参照膜１７８の形成を省略することも可能である。この場合、補償部ＲＣ１において温接点接続線１７１により構成される温接点は、温度がガス反応部１９１に近くなるヒータ１３３の温度を測定するように、ヒータ１３３の近傍に形成されていればよい。但し、反応膜１７７および参照膜１７８のそれぞれが形成されている領域の熱容量をより近くし、気流等の影響による可燃性ガスの検出精度の低下を抑制することができる点で、参照膜１７８を形成するのが好ましい。
【００４１】
第１実施形態では、保護膜１８０に開口部１８９を設け、反応膜１７７の一部を露出させることにより、ガス反応部１９１を形成しているが、ガス反応部１９１の上面に検出対象の可燃性ガスを選択的に透過する選択透過膜を形成することも可能である。この場合、選択透過膜により、反応膜１７７を形成する触媒金属が被毒することを抑制できるので、被毒による可燃性ガスの検出感度の低下を抑制することができる。
【００４２】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．ガスセンサの構成：
図５は、本発明の第２実施形態におけるガスセンサ２００の構成を示す説明図である。図５（ａ）は、ガスセンサ２００を上面から見た様子を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す切断線Ａにおけるガスセンサ２００の断面を示している。ガスセンサ２００では、露出した反応膜２９１および参照膜２９６の一部分を下部の機能膜に接触させ、他の部分を空中に浮かせている。また、ガスセンサ２００では、第１実施形態のガスセンサ１００（図３）におけるヒータ１３２，１３３に替えて均熱膜２３６，２３７を形成し、ヒータ接続線１３４，１３５を省略するとともに、反応膜２９１および参照膜２９６を直接通電して加熱するように構成している。一方、第２実施形態のガスセンサ２００において、サーモパイルに関連する部分は、第１実施形態のガスセンサ１００と同様に作製され、構成も類似している。そのため、サーモパイルに関連する部分において、ガスセンサ１００と類似する各部には、ガスセンサ１００の各部に付した符号の最初の数字を「１」から「２」に変更した符号を付すとともに、その説明を省略する。なお、第２実施形態においては、導電膜２７０は、燃焼触媒として機能する必要がないため、Ｐｔに替えて、ＡｌやＡｌ合金等の非触媒金属により形成することができる。導電膜２７０を形成する材料としては、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、あるいは、ウェットエッチングを用いたフォトリソグラフィによってパターニングを行うことができ、高精度かつ高歩留まりでの微細加工が容易であり、ガスセンサ２００をより容易に製造することができる点で、ＡｌあるいはＡｌ合金を用いるのが好ましい。
【００４３】
反応膜２９１には、メンブレン２２１の横方向の両端にそれぞれ設けられた板状の給電部２９２，２９３が接続されている。また、反応膜２９１は、中心線Ｃ２上の接触部２９４において、第２の層間絶縁膜２６０に接触している。この接触部２９４の第１および第２の層間絶縁膜２４０，２６０を挟んだ下の位置には、ｎ型半導体膜２３０として形成された均熱膜２３６が配置されている。反応膜２９１および給電部２９２，２９３は、Ｐｔ等の触媒金属により形成されている。これにより、反応膜２９１は、可燃性ガスの燃焼触媒として機能するので、反応膜２９１の全体をガス反応部と謂うことができる。参照膜２９６には、反応膜２９１と同様に、給電部２９７，２９８が接続されるとともに、参照膜２９６が有する接触部２９９の第１および第２の層間絶縁膜２４０，２６０を挟んだ下の位置には、均熱膜２３７が配置されている。参照膜２９６および給電部２９７，２９８は、Ｎｉ等の非触媒金属により形成されている。また、参照膜２９６および給電部２９７，２９８として、特定の可燃性ガスに対して選択的に燃焼触媒として機能する金属により形成することも可能である。この場合、ガスセンサ２００は、当該特定の可燃性ガス以外のガスの検出に使用される。なお、反応膜２９１および参照膜２９６には、接触部２９４，２９９以外の部分を空中に浮かせるための工程（後述する）において、加工をより容易とするための貫通穴ＨＡが設けられている。
【００４４】
反応膜２９１に接続された給電部２９２，２９３は、それぞれ、ヒータ通電電極２７５に接続されたヒータ接続線２７７と、グランド配線２７６に接続されたヒータ接続線２７８との上面に設けられている。そのため、ガス検出部ＲＤ２側のヒータ通電電極２７５とグランド配線２７６との間に電圧を印加することにより、反応膜２９１に通電することができる。同様に、参照膜２９６に接続された給電部２９７，２９８は、それぞれ、ヒータ通電電極２７５に接続されたヒータ接続線２７７と、グランド配線２７６に接続されたヒータ接続線２７８との上面に設けられている。そのため、補償部ＲＣ２側のヒータ通電電極２７５とグランド配線２７６との間に電圧を印加することにより、参照膜２９６に通電することができる。
【００４５】
ガス検出部ＲＤ２においては、反応膜２９１の接触部２９４と、均熱膜２３６とが、温接点を構成する温接点接続線２７１の近傍に配置されている。また、補償部ＲＣ２においては、参照膜２９６の接触部２９９と、均熱膜２３７とが、温接点を構成する温接点接続線２７１の近傍に配置されている。一方、ガス検出部ＲＤ２および補償部ＲＣ２において、冷接点を構成する冷接点接続線２７２は、基板２１０の上に配置されている。そのため、ガス検出部ＲＤ２および補償部ＲＣ２の信号出力電極２７３には、それぞれ、基板２１０あるいは基板２１０とほぼ同温度のケース１１（図１）を基準とした、反応膜２９１および参照膜２９６の温度に対応した電圧が出力されるので、環境温度の変化等の外的要因による出力変動を高い精度で補償して、雰囲気中の可燃性ガスの濃度を高い精度で測定することができる。また、第２実施形態においても、第１実施形態の反応膜１７７（図４）と同様の形状で、導電膜２７０により均熱膜を形成することも可能である。このようにすれば、温接点接続線２７１の温度を反応膜２９１や参照膜２９６の温度により近くすることができるので、より高い感度で可燃性ガスを検出することが可能となる。
【００４６】
第２実施形態のガスセンサ２００においても、反応膜２９１に通電して反応膜２９１の温度を高くすることができるので、可燃性ガスの検出感度をより高くするとともに、Ｈ２等を検出する際の検出感度の低下を抑制することができる。また、参照膜２９６は、反応膜２９１と同様に通電により加熱することができ、反応膜２９１とは独立に加熱温度を制御できるので、雰囲気に可燃性ガスが含まれない場合に、反応膜２９１と参照膜２９６とをほぼ同温度とし、オフセットをほぼ０とすることが可能となる。さらに、ガスセンサ２００では、反応膜２９１の面積をより広く取ることができるとともに、反応膜２９１の上面および下面の両面で可燃性ガスが触媒燃焼する。そのため、触媒燃焼する領域の面積が広くなり、触媒燃焼による熱の発生量をより多くすることができるので、可燃性ガスの検出感度をさらに高くすることができる。
【００４７】
さらに、ガスセンサ２００では、反応膜２９１および参照膜２９６が熱伝導度の高い金属により形成されている。また、通電により、反応膜２９１および参照膜２９６の全体で発熱する。そのため、反応膜２９１における温度むらの発生が抑制され、ガスの検出感度が低下することを抑制することができる。また、メンブレン２２１における温度分布の対称性を高くすることができので、オフセットやドリフトの増大を抑制し、低濃度のガス検出をより容易にするともに、ガス濃度の測定再現性をより高くすることが可能となる。
【００４８】
第２実施形態においても、図５に示すように、温接点を構成する温接点接続線２７１、反応膜２９１の接触部２９４は、メンブレン２２１上に形成されている。また、反応膜２９１は、接触部２９４以外において空中に浮かせているので、反応膜２９１で生じた熱が接触部２９４以外から放出されるのが抑制される。そのため、反応膜２９１における可燃性ガスの触媒燃焼で発生する熱量が少ない場合においても、反応膜２９１の温度を十分に上昇させることができるので、ガスセンサ２００における可燃性ガスの検出感度をより高くすることができる。なお、ｎ型およびｐ型半導体膜２３０，２５０、第１と第２の層間絶縁膜２４０，２６０および導電膜２７０は、全体として、測温素子である温接点を含んでいるので、測温素子が形成された測温膜とも謂うことができる。また、以上の説明から明らかなように、反応膜２９１の接触部２９４は、この測温膜と測温素子の近傍において接している。また、反応膜２９１のうち空中に浮いている部分は、この測温膜から離れているので、離間部とも謂うことができる。
【００４９】
また、温接点を形成する温接点接続線２７１と、反応膜２９１および参照膜２９６の接触部２９４，２９９と、均熱膜２３６，２３７とは、フォトリソグラフィ等の半導体製造工程で利用されるパターニング技術により形成されるので、接触部２９４，２９９および均熱膜２３６，２３７に対する温接点の位置の精度を高くすることができる。そのため、オフセット、ドリフトあるいは感度等のガスセンサ２００の特性が、ガスセンサ２００の個体毎にばらつくことを抑制することができる。
【００５０】
なお、第２実施形態のガスセンサ１００では、接触部２９４，２９９から温接点接続線２７１への熱の伝達をより良好にするために、接触部２９４，２９９の下に均熱膜２３６，２３７を設けているが、これらの均熱膜２３６，２３７を省略することも可能である。また、均熱膜２３６，２３７に加えて、接触部２９４，２９９の下にｐ型半導体膜２５０として均熱膜を形成しても良く、ｐ型半導体膜２５０として形成された均熱膜のみを配置することも可能である。
【００５１】
Ｂ２．ガスセンサの製造工程：
図６は、導電膜２７０を形成した後のガスセンサ２００の製造工程の一例を示す工程図である。図６（ａ）ないし図６（ｃ）は、図５（ａ）に示す切断線Ａにおける、各工程における中間体２００ａ〜２００ｃの断面を示している。第１実施形態と同様に、Ｓｉ基板２１０ａの上面および下面に、それぞれ、絶縁膜２２０とマスク膜２０１とを形成した後、ｎ型半導体膜２３０、第１の層間絶縁膜２４０、ｐ型半導体膜２５０、第２の層間絶縁膜２６０および導電膜２７０を形成することにより、図６（ａ）に示す中間体２００ａが得られる。
【００５２】
次いで、中間体２００ａの上面にポリイミド等の感光性の樹脂を塗布し、パターニングすることにより、図６（ｂ）に示すように、中間体２００ａの上面に犠牲膜２８０を形成した中間体２００ｂを得る。犠牲膜２８０には、均熱膜２３６，２３７（図５）と、ヒータ接続線２７７，２７８とのそれぞれの上部に、貫通穴２８１，２８２，２８３が設けられる。
【００５３】
犠牲膜２８０の形成の後、ガス検出部ＲＤ２側の中間体２００ｂの上面に、触媒金属を成膜し、補償部ＲＣ２側の中間体２００ｂの上面に、非触媒金属を成膜する。中間体２００ｂの上面に成膜された触媒金属あるいは非触媒金属は、貫通穴２８１を通して第２の層間絶縁膜２６０に接触するとともに、貫通穴２８２，２８３を通してヒータ接続線２７７，２７８に接続される。これにより、触媒金属および非触媒金属には、接触部２９４，２９９（図５）が設けられるとともに、触媒金属からなる給電部２９２，２９３と、非触媒金属からなる給電部２９７，２９８（図５）が形成される。次いで、触媒金属および非触媒金属をパターニングすることにより、所望の外形を有し、貫通穴ＨＡが形成された反応膜２９１および参照膜２９６（図５）が形成される（図６（ｃ））。このようにして得られた中間体２００ｃの基板２１０ａには、第１実施形態と同様に、開口部２０９（図５）が設けられたマスク膜２０１をマスクとしてエッチングにより、空洞部２０９が形成される。空洞部２０９の形成の後、アッシングにより犠牲膜２８０を除去することにより、第２実施形態のガスセンサ２００（図５）が得られる。
【００５４】
Ｃ．変形例：
本発明は上記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。
【００５５】
Ｃ１．変形例１：
上記各実施形態では、ガス反応部が設けられた反応膜を、触媒金属からなる薄膜、すなわち、触媒としての活性を有する金属薄膜で形成しているが、反応膜は、燃焼触媒を含む種々の薄膜で形成することも可能である。例えば、Ｐｔ等の触媒金属と、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４もしくはＳｉＯＮ等のマトリックス材とを同時にスパッタリング（コスパッタリング）し、触媒金属のクラスターがマトリックス材中に分散した膜（触媒分散膜）を形成し、当該触媒分散膜をパターニングすることにより形成することも可能である。この場合、参照膜は、マトリックス材を単独でスパッタリングして形成した膜、あるいは、マトリックス材と非触媒金属とをコスパッタリングして形成した膜をパターニングすることにより形成することができる。なお、反応膜として使用される金属薄膜や触媒分散膜は、燃焼触媒を含む薄膜であるので、触媒薄膜とも呼ぶことができる。
【００５６】
触媒薄膜を金属薄膜で形成する場合、表面積を広くして触媒燃焼量をより多くし、可燃性ガスの検出感度をより高くできる点で、金属薄膜を多孔質にするのが好ましい。多孔質の金属薄膜は、例えば、触媒金属と、触媒金属に対して選択的にエッチングされる細孔形成材とをコスパッタリングして形成した膜をパターニングし、パターニングした膜の細孔形成材を選択的にエッチングすることにより形成することができる。
【００５７】
Ｃ２．変形例２：
上記第１実施形態では、反応膜１７７およびガス反応部１９１をヒータ１３２により加熱しているが、第２実施形態のように、反応膜１７７に通電して、反応膜１７７およびガス反応部１９１を直接加熱するものとしても良い。一般的に、ガス反応部が設けられた反応膜に通電して、反応膜を加熱することにより、より少ない電力でガス反応部の温度を十分に高くすることができるのでガスセンサの消費電力をより少なくすることが可能となる。また、通電を開始することにより、速やかに反応膜およびガス反応部の温度が上昇するので、測定を開始するまでの待ち時間を短縮することができる。
【００５８】
Ｃ３．変形例３：
上記各実施形態では、ｎ型およびｐ型熱電素子を、温接点接続線および冷接点接続線で接続することにより構成されたサーモパイルを用いているが、ｎ型およびｐ型熱電素子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型熱電素子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。
【００５９】
Ｃ４．変形例４：
上記各実施形態では、反応膜（ガス反応部）および参照膜の温度を測定するために複数の熱電対を直列接続したサーモパイルを用いているが、反応膜および参照膜の温度は、単一の熱電対、測温抵抗体あるいはサーミスタ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、反応膜と参照膜との温度を表す十分に高い電圧信号が出力され、可燃性ガスの検出感度をより高くすることができる点で、複数の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。
【００６０】
Ｃ５．変形例５：
上記各実施形態では、ガスセンサに、ガス検出部と補償部とを設けているが、補償部を省略することも可能である。この場合、可燃性ガスが存在しない状態において、反応膜の加熱を開始してから十分に時間が経過した後、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、可燃性ガスの検出を行うことができる。
【００６１】
Ｃ６．変形例６：
上記各実施形態では、断熱部として、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、断熱部は必ずしも空洞である必要はない。断熱部は、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断熱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よい。また、断熱部として、基板上に多孔質材や樹脂等の断熱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断熱膜を形成し、形成した断熱膜を残存させることにより断熱部を形成することができる。また、基板上に断熱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、断熱部として、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、空洞でない断熱部を用いる場合において、断熱部の材料が導電性を有する場合には、断熱部と、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、空洞でない断熱部を用いることにより、断熱部上に形成された機能膜の破損が抑制される。
【符号の説明】
【００６２】
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、１００，２００…ガスセンサ、１０１，２０１…マスク膜、１０９，２０９…開口部、１１０，２１０，２１０ａ…基板、１１９，２０９…空洞部、１２０，２２０…絶縁膜、１２１，２２１…メンブレン、１３０，２３０…ｎ型半導体膜、１３１，２３１…ｎ型熱電素子、１３２，１３３…ヒータ、１３４，１３５…ヒータ接続線、１４０，１６０，２４０，２６０…層間絶縁膜、１５０，２５０…ｐ型半導体膜、１５１、２５１…ｐ型熱電素子、１７０，２７０…導電膜、１７１，２７１，８７１，９７１…温接点接続線、１７２，２７２…冷接点接続線、１７３，２７３…信号出力電極、１７４，２７４…サーモパイル接続線、１７５，２７５…ヒータ通電電極、１７６，２７６…グランド配線、１７７，８７７，９７７…反応膜、１７８…参照膜、１８０…保護膜、１８１〜１８５，１８９…開口部、１９…パッケージ、１９１，８９１，９９１…ガス反応部、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…中間体、２３６，２３７…均熱膜、２７７，２７８…ヒータ接続線、２８０…犠牲膜、２８１，２８２，２８３…貫通穴、２９１…反応膜、２９２，２９３，２９７，２９８…給電部、２９４，２９９…接触部、２９６…参照膜、Ｈ１１〜Ｈ１６…コンタクトホール、ＨＡ…貫通穴、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、ＲＣ１，ＲＣ２…補償部、ＲＤ１，ＲＤ２…ガス検出部、ＳＰ１，ＳＰ８，ＳＰ９…隙間、Ｔ１１〜Ｔ１４…サーモパイル
【図１】
2016153748.tif 000003
【図２】
2016153748.tif 000004
【図３】
2016153748.tif 000005
【図４】
2016153748.tif 000006
【図５】
2016153748.tif 000007
【図６】
2016153748.tif 000008