(57)【要約】【課題】高精度なガス検知が可能で、パッケージの小型化が可能なガスセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサ素子を有する第一の基板と、温度センサを有する第二の基板と、第一の基板のガスセンサ素子を有する面と、第二の基板の温度センサを有する面と、第一の基板と第二の基板を接合する接合部により形成された空洞部を有し、空洞部は、通気手段を有することを特徴するガスセンサである。また、前記温度センサの少なくとも一部は、前記空洞部を挟んで前記ガスセンサ素子と重なる位置にあるとよい。【選択図】図１
2017150819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスセンサ素子を有する第一の基板と、温度センサを有する第二の基板と、前記第一の基板の前記ガスセンサ素子を有する面と、前記第二の基板の前記温度センサを有する面と、前記第一の基板と前記第二の基板を接合する接合部により形成された空洞部を有し、前記空洞部は、通気手段を有することを特徴するガスセンサ。
【請求項２】
前記温度センサの少なくとも一部は、前記空洞部を挟んで前記ガスセンサ素子と重なる位置にあることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記第二の基板は、前記ガスセンサ素子からの信号を処理する信号処理回路を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記通気手段は、前記接合部の少なくとも一部がガス透過性を有する材質構成部であることを特徴する請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記通気手段は、前記接合部の通気部であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ素子（検知素子とヒータ）を用いて、対象ガスを検知するガスセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象ガスを検知する手段として、大気中の熱伝導率と対象ガスの熱伝導率の差を使用した熱伝導式、対象ガスと触媒との反応熱を使用した接触燃焼式、金属酸化物半導体のガス吸着による電気伝導度の差を使用した半導体式などが知られている。
【０００３】
これらのガスセンサ素子は、検知素子とヒータから構成され、ヒータにより検知素子が一定の温度に加熱されることで検知素子が対象ガスを検知するものである。ガスセンサ素子による対象ガスの検知は、ガスセンサ素子の周辺の環境温度の影響を受けるためより高精度の測定を行うために、環境温度を測定する手段（温度センサ）が必要となる。
【０００４】
特許文献１には、検知素子（金属酸化物）と環境温度（動作温度）を測定する手段を半導体チップ上に構成したガス検知装置が開示されている。このガス検知装置は、検知素子と環境温度が同一半導体チップ上に形成されており、半導体チップをヘッダーに実装することでガス検知装置として構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭５９−０４２８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で開示されたガス検知装置では、検知素子と環境温度を測定する手段を同一半導体チップで形成することで、信頼性が高く、かつ均一な特性を有する超小型ガス検知装置を多量に製造することができるとしている。しかしながら、パッケージに半導体チップをダイボンディングして、ワイヤボンディングしており、ガスセンサのパッケージの小型化については十分な考慮がなされていない。
【０００７】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、環境温度の測定により高精度なガス検知が可能で、更なるパッケージの小型化が可能な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】
上記の目的を達成するため本発明に係わるガスセンサは、ガスセンサ素子を有する第一の基板と、温度センサを有する第二の基板と、前記第一の基板の前記ガスセンサ素子を有する面と、前記第二の基板の前記温度センサを有する面と、前記第一の基板と前記第二の基板を接合する接合部により形成された空洞部を有し、前記空洞部は、通気手段を有することを特徴するガスセンサである。
【０００９】
本発明における、前記温度センサの少なくとも一部は、前記空洞部を挟んで前記ガスセンサ素子と重なる位置にあることを特徴とするガスセンサとしてもよい。
【００１０】
本発明における、前記第二の基板は、前記ガスセンサ素子からの信号を処理する信号処理回路を備えることを特徴とするガスセンサとしてもよい。
【００１１】
本発明における、前記通気手段は、前記接合部の少なくとも一部がガス透過性を有する材質構成部であることを特徴とするガスセンサとしてもよい。
【００１２】
本発明における、前記通気手段は、前記接合部の通気部であることを特徴とするガスセンサとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第一の基板と第二の基板が接合部により接合して間に空洞部が形成されることで、第一の基板のガスセンサ素子が第二の基板と接合部によってパッケージされる。また、空洞部に通気手段を備えることで、パッケージ外部から対象ガスを導入する機能を持つことになる。さらに、第二の基板の温度センサによって、環境温度の測定が可能なパッケージされたガスセンサとなる。第二の基板がパッケージと温度センサの２つの機能を持つことで、ＣＡＮパッケージやセラミックパッケージ等の部材および実装が不要で、環境温度の測定可能な小型で高精度のガスセンサが可能となる。
【００１４】
温度センサとガスセンサ素子が概ね重なる位置にあることで、環境温度をより正確に知ることが可能となる。
【００１５】
第二の基板にガスセンサ素子からの信号を処理する回路を備えることで、外部に信号処理回路が不要となり、より小型なガスセンサが可能となる。
【００１６】
第一の基板と第二の基板を接合する接合部が通気手段すなわちガス透過性を備えることで、第一の基板または第二の基板に通気手段を備えずとも対象ガスの検知が可能となる。
【００１７】
第一の基板と第二の基板を接合する接合部の外周の一部に接合部が存在しないことで、第一の基板または第二の基板に通気手段を備えずとも対象ガスの検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態におけるガスセンサの断面図である。
【図２】第１実施形態におけるガスセンサ素子基板の断面図である。
【図３】第１実施形態におけるガスセンサ素子基板の上面図である。
【図４】第２実施形態における第１の感熱素子の断面図である。
【図５】第３実施形態におけるガスセンサの断面図である。
【図６】第５実施形態における感熱素子の上面図である。
【図７】変形例における第１の感熱素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、図面は模式的なものであり、厚み及び平面寸法などは、本実施形態の効果が得られる範囲内で現実のガスセンサとは異なっていてもかまわない。
【００２０】
（第１実施形態）
第１実施形態について図１から図３を用いて説明する。図１は第１の実施形態におけるガスセンサの断面図、図２は第１の実施形態におけるガスセンサ素子基板の断面図、図３は第１の実施形態におけるガスセンサ素子基板の上面図である。図１に示すように第１実施形態のガスセンサ１００はガスセンサ基板１と温度センサ基板２と接合部６から構成される。ガスセンサ基板１の表面にはガスセンサ素子３とパッド電極８が形成されている。また、ガスセンサ基板１の裏面には信号取出し電極１１が形成されている。また、ガスセンサ基板１の表面と裏面を貫通してパッド電極８と信号取出し電極１１を導通させるための貫通電極１０が形成されている。また、ガスセンサ基板１のガスセンサ素子３の形成されている部分を含む領域が一部除去されたキャビティ９が形成されている。キャビティ９はガスセンサ素子３を中空構造にすることで熱容量を小さくするために形成されているもので、熱容量を小さくする必要がない場合は存在していなくてもかまわない。また、ガスセンサ基板１の表面と裏面を貫通して、表面と裏面を通気する通気孔７が形成されている。温度センサ基板２の表面には温度センサ４とパッド電極８が形成されている。ガスセンサ基板１の表面と温度センサ基板２の表面が対面して間に空洞部５が形成されるように、ガスセンサ基板１と温度センサ基板２の外周部に接合部６が形成される。ガスセンサ基板１と温度センサ基板２の外形サイズはほぼ同じとなるようにしている。センサ素子基板１のパッド電極８と温度センサ基板２のパッド電極８を導通させる接続電極１２が形成されている。
【００２１】
図１に示すガスセンサ１００は、空洞部５が通気孔７により空洞部５以外と通気されている。すなわち、通気孔７はガスセンサ基板１と温度センサ基板２と接合部６でパッケージされたガスセンサ素子３へ対象ガスを導入する機能を持っている。
【００２２】
図１に示すガスセンサ１００は、信号取出し電極１１によりガスセンサ素子３と温度センサ４の検出信号を取り出している。ガスセンサ素子３はガスセンサ基板１の電極パッド８、貫通電極１０を介して信号取出し電極１１に導通される。温度センサ４は温度センサ基板２の電極パッド８、接続電極１２、ガスセンサ基板１の電極パッド８、貫通電極１０を介して信号取出し電極１１に導通される。
【００２３】
図２のガスセンサ素子基板１０１は、図１で示したガスセンサ１００のガスセンサ基板１およびガスセンサ素子３を含む部分を詳細に示したものである。ガスセンサ基板１の表面とキャビティ９を覆うように下部絶縁膜１６が形成される。下部絶縁膜１６の上にヒータ電極１５が形成される。キャビティ９の領域上にヒータ電極１５を形成することで、ヒータ電極１５による発熱がガスセンサ基板１へ放熱されることを低減することが可能となる。ヒータ電極１５を覆うように中間絶縁膜１７が形成される。中間絶縁膜１７の上に検知電極１３と検知膜１４が形成される。検知電極１３と検知膜１４を覆うように上部絶縁膜１８が形成される。ガスセンサ素子３は検知電極１３、検知膜１４、ヒータ電極１５、下部絶縁膜１６、中間絶縁膜１７、上部絶縁膜１８が積層されている部分となる。上部絶縁膜１８は検知膜１４を保護する必要がある場合に形成されるもので、検知膜１４の保護が必要ない場合には存在していなくてもかまわない。熱伝導式のガスセンサでは上部保護膜１８があることが望ましく、半導体式のガスセンサ素子では、上部保護膜１８がないことが望ましい。また、図示していないが、上部絶縁膜１８の上に触媒を形成して接触燃焼式とすることも可能である。
【００２４】
図３のガスセンサ素子基板１０２は、図２のガスセンサ素子基板１０１と接合部６の上面図を示したものである。接合部６はガスセンサ基板１の外周部を完全に取り囲むように形成されている。通気孔７は接合部６の内側に形成されている。通気孔７はキャビティ９の領域外に形成されているが、キャビティ９の領域に形成されていてもかまわない。キャビティ９の形成はガスセンサ素子３の形成後にエッチングにより基板を除去することにより行うことが出来き、キャビティ９を形成するための孔がキャビティ９の領域に存在する（図示せず）。また事前にキャビティ９を形成した貼り合せ基板、いわゆるキャビティ付ＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ基板）を用いてガスセンサ素子３の下部を部分的にエッチングすることで形成してもかまわない。
【００２５】
ここでガスセンサ素子３と温度センサ４について記載する。ガスセンサ素子３としては、例えば、熱伝導式、半導体式、接触燃焼式などの方式が好適である。対象ガスによって好適な方式を選択することが出来る。温度センサ４としては、例えば、サーマルダイオードなどの半導体、複合金属酸化物等の負の温度係数を有するサーミスタなどが好適である。
【００２６】
ここで各部の材質について記載する。ガスセンサ基板１および温度センサ基板２の材質としては、適度な機械的強度を有し、且つエッチング等の微細加工に適した材質であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミックス基板、石英基板、ガラス基板等が好適である。接合部６は、金属材料を使用することも可能であるが、エポキシやアクリルなどの接着力のある樹脂が好適である。液体状のものであればディスペンス法などで塗布することが可能である。また、基材シートの両面にエポキシやアクリルなどの接着力のある樹脂を付着したシート形状のものを用いることもできる。接合部６に樹脂を使用することで、樹脂の分子構造の隙間から気体の分子が透過し、ガス透過性を持つことになる。パッド電極８、貫通電極１０、信号取出し電極１１の材質としては、電気的接続が容易な材質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等が好適であり、必要に応じて積層してもよい。接続電極１２の材質としては、パッド電極８と電気的接続が容易な材質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ハンダ合金等が好適である。液体状のものであればディスペンス法などで塗布することが可能である。また、金バンプやハンダバンプを用いることもできる。検知電極１３およびヒータ電極１５の材質としては、工程中の熱処理に耐え得る耐熱性を有し、且つ適度な伝導性を有する比較的高融点の材質が好ましく、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、又はこれらの金属を２種類以上含む合金等が好適である。検知膜１４の材質としては、熱伝導式として使用する場合は、例えば、複合金属酸化物等の負の温度係数を有するサーミスタなどが好適である。あるいは一定の温度係数を持った白金（Ｐｔ）やニッケル（Ｎｉ）などの温度測温体でもよい。また、半導体式として使用する場合は、例えば、酸化錫、酸化タングステン、酸化インジウムなどの酸素の還元による抵抗変化を有する金属酸化物が好適である。接触燃焼式として使用する場合は、例えば、白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ）などの触媒金属をアルミナで担持した燃焼触媒が好適である。下部絶縁膜１６および中間絶縁膜１７および上部絶縁膜１８の材質としては、適度な機械的強度を有し、且つ公知の薄膜プロセスで容易に形成できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等が好適である。
【００２７】
以上のような構成により、ガスセンサ１００は、ガスセンサ基板１の表面のガスセンサ素子３と温度センサ基板２の表面の温度センサ４が対面して間に空洞部５が形成されるように、接合部６で接合してパッケージされることで、温度センサ基板２がパッケージと温度センサの２つの機能を持った小型で高精度のガスセンサが可能となる。
【００２８】
（第２実施形態）
図４に示す第２実施形態のガスセンサ２００は、温度センサ４がガスセンサ素子３と概ね重なる位置に来るように配置されている。温度センサ４が空洞部５を挟んでガスセンサ素子３と重なる位置にあることで、ガスセンサ素子３が加熱された状態の環境温度を精度よく測定することが可能となる。
【００２９】
（第３実施形態）
図５に示す第３実施形態のガスセンサ３００は、温度センサ基板２に温度センサ４と信号処理回路１９が形成されている。温度センサ基板２に信号処理回路１９が形成されることで、外部に信号処理回路が不要となり、より小型なガスセンサが可能となる。
【００３０】
（第４実施形態）
第４実施形態は、ガスセンサ基板１と温度センサ基板２を接合する接合部６が外部との通気手段すなわちガス透過性を備える。接合部６がガス透過性を備えることで、通気孔７がなくても対象ガスを導入する機能を持つことが可能となる。これにより通気孔７を形成する工程が不要になり工程の簡易化が可能で、ガスセンサ基板１の有効面積も増加する。更に、通気孔７から埃などが侵入してガスセンサ素子３や温度センサ４が望まない影響を受けることを防ぐことが出来る。
【００３１】
（第５実施形態）
第５実施形態は、ガスセンサ基板１と温度センサ基板２を接合する接合部６の外周の一部に接合部６が存在しないことで外部との通気手段を備える。図６に示すように、接合部６の一部に通気部２０が形成される。通気部２０により通気孔７がなくても対象ガスを導入する機能を持つことが可能となる。これにより通気孔７を形成する工程が不要になり工程の簡易化が可能で、ガスセンサ基板１の有効面積も増加する。図６では通気部２０は１か所であるが、２か所以上でもかまわない。
【００３２】
（変形例）
図７に示す変形例のガスセンサ４００は、ガスセンサ素子３と温度センサ４が２組ある構造である。ガスセンサ素子３が複数あることで、複数の対象ガスを検知するガスセンサが可能となる。ガスセンサ素子３を異なる方式にすることで、多様なガス検知が可能となる。また、ガスセンサ基板１は複数のガスセンサ素子３を備えるためサイズが大きくなり、それに伴い温度センサ基板２も大きくなるため、信号処理回路１９に使える領域が大きくなるので多機能な回路が可能となる。サイズが大きくなってもガスセンサ３００を２組で構成するよりもサイズ効率は向上する。
【００３３】
（第１実施例）
実際に、第１実施形態におけるガスセンサ１００を以下の手順で作製した。まず、ガスセンサ基板１として、シリコン基板を用意し、ガスセンサ基板１の電極パッド８と電気的な接続を採るための穴をＤＲＩＥ法によるドライエッチングにより基板の厚みの８０％まで形成した。穴の内部にスパッタ法により薄くＴｉ層を形成したのちメッキ法により穴の内部をＣｕで埋め込んだ。その後穴を形成した面と反対側の面からカバー２の厚みの２０％をＣＭＰにより研磨することにより穴内に埋め込まれたＣｕを露出させて貫通電極１０を形成した。その後、ガスセンサ基板１の表面に貫通電極１０の電気的な接続を補助する電極として、Ｃｕをスパッタ工程およびフォトリソグラフィを用いて形成した（図示せず）。その後、ガスセンサ基板１の裏面に外部との信号取出し電極１１を同様の工程で形成した。
【００３４】
次に、ガスセンサ基板１の表面に、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）−ＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を成膜することで、厚さ０．４μｍの下部絶縁膜１６を形成した。さらに、ガスセンサ基板１の裏面にもＳｉＯ２膜を形成した（図示せず）。その後、下部絶縁膜１６の上で、ヒータ電極１５の電極パッド８を配置する部位にフォトリソグラフィによりエッチングマスクを作成し、ウェットエッチング処理を施し、下部絶縁膜１６のＳｉＯ２膜を除去することで開口を形成し、電子ビーム蒸着法により厚さ０．４μｍのＡｕ金属薄膜を形成し、リフトオフ法により、開口を充填するように形成したＡｕ金属薄膜以外の部位のＡｕおよびマスクを除去し、貫通電極１０とヒータ電極１５を接続するパッド電極８を形成した。
【００３５】
次に、下部絶縁膜１６の上に高周波マグネトロンスパッタ法により、厚さ５ｎｍのＴｉからなる密着層（図示せず）を形成し、その上に、厚さ１００ｎｍのＰｔからなる金属層をほぼ全面に形成した。なお、Ｔｉからなる密着層はＰｔからなる金属層と下部絶縁膜１６とを密着させるための密着層である。なお、必要に応じて、Ｔｉからなる密着層はなくてもよい。その後、形成された金属層に、フォトリソグラフィにてミアンダ状など所望の形状のエッチングマスクをフォトレジストで形成した後、エッチングマスクで覆われていないＰｔからなる金属層および、Ｔｉからなる密着層をイオンミリング法によりエッチングした。そして、エッチングマスクを除去することにより、ヒータ電極１５を所望の形に形成した。
【００３６】
次に、ガスセンサ素子３を形成するにあたり加熱手段であるヒータ電極１５と電気的に絶縁するための中間絶縁膜１７を形成した。ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）−ＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を成膜することで、厚さ０．４μｍの中間絶縁膜１７を形成した。ここで下部絶縁膜１６と同じＳｉＯ２膜とすることで、ヒータ電極１５の動作時における熱ストレスに対しても強固に保護膜としての機能を果たす。その後、中間絶縁膜１７の上で、検知電極１３の電極パッド８を配置する部位にフォトリソグラフィによりエッチングマスクを作成し、ウェットエッチング処理を施し、中間絶縁膜１７、下部絶縁膜１６のＳｉＯ２膜を除去することで開口を形成し、電子ビーム蒸着法により厚さ０．８μｍのＡｕ金属薄膜を形成し、リフトオフ法により、開口を充填するように形成したＡｕ金属薄膜以外の部位のＡｕおよびマスクを除去し、貫通電極１０と検知電極１３を接続するパッド電極８を形成した。
【００３７】
次に、中間絶縁膜１７の上に、高周波マグネトロンスパッタ法により、厚さ５ｎｍのＴｉからなる密着層（図示せず）、および、厚さ１００ｎｍのＰｔからなる金属層を順次にほぼ全面に形成した。Ｔｉからなる密着層はＰｔからなる金属層と中間絶縁膜１７とを密着させるための密着層である。ここでも、必要に応じて、Ｔｉからなる密着層はなくてもよい。その後、形成された金属層に、フォトリソグラフィにて櫛歯状など所望の形状のエッチングマスクをフォトレジストで形成した後、エッチングマスクで覆われていないＰｔからなる金属層および、Ｔｉからなる密着層をイオンミリング法によりエッチングした。その後、エッチングマスクを除去することにより、検知電極１３を所望の形に形成した。
【００３８】
次に、形成した検知電極１３の上に、スパッタ法により厚さ０．４μｍのＭｎＮｉＣｏ系複合酸化膜を成膜した。そして、フォトリソグラフィにより、所望のエッチングマスクを作成し、塩化第二鉄水溶液を用いてウェットエッチング処理し非マスク領域のＭｎＮｉＣｏ系複合酸化膜を除去した。その後、エッチングマスクを除去することにより、検知膜１４を形成した。以上により、抵抗値１４０ｋΩの対象ガスを検知する機能を持つガスセンサ素子３を形成した。
【００３９】
次に、検知膜１４を覆うように、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を成膜することで、厚さ０．４μｍの上部絶縁膜１８を形成した。その後、上部絶縁膜１８の上で、接続電極１２と接続されるパッド電極８が配置される部位を除く位置に、フォトリソグラフィによりエッチングマスクを作成し、ウェットエッチング処理を施し、下部絶縁膜１６、中間絶縁膜１７、上部絶縁膜１８のＳｉＯ２膜を除去することで開口を形成し、電子ビーム蒸着法により厚さ１．２μｍのＡｕ金属薄膜を形成し、リフトオフ法により、開口を充填するように形成したＡｕ金属薄膜以外の部位のＡｕおよびマスクを除去し、接続電極１２と接続されるパッド電極８を形成した。
【００４０】
次に、ガスセンサ基板１の表面にフォトリソグラフィによってエッチングマスクを形成した後、ＨＦおよびＫＯＨを用いたウェットエッチングによって、ガスセンサ基板１の表面に対してキャビティ９を３０μｍの深さで形成した。ＨＦにより基板表面にある絶縁膜を除去した後、ＫＯＨ水溶液による異方性エッチングにより検知領域および信号を取り出すための梁部分を残してガスセンサ基板１を部分的に除去することで中空構造とした。最後に必要部分のカバーに用いたエッチングマスクを除去した。
【００４１】
最後に、ガスセンサ基板１の裏面にフォトリソグラフィによりエッチングマスクを形成したのち、フッ化物系ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってガスセンサ基板１の裏面の熱酸化絶縁膜を除去した。熱酸化絶縁膜が除去された部分が、通気孔７となるので、エッチングマスクの形状を加工前にパターンを形成することで所望の形状を形成することが出来る。その後、フッ化物系ガスを用いたＲＩＥによって、熱酸化絶縁膜が除去された部分のガスセンサ基板１を除去し、直径が１００μｍ程度の通気孔７を形成してガスセンサ素子基板１０１が完成した。
【００４２】
ガスセンサ基板１を除去し通気孔７を形成するに、エッチングとバリア層形成を交互に行いながら垂直に加工する深堀りＲＩＥ（Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ、Ｄ−ＲＩＥ）法を用いた。Ｄ−ＲＩＥ法とは、Ｃ４Ｆ８ガスを用いて反応抑止膜（フルオロカーボン系ポリマー）をキャビティの側壁に堆積させることにより、主としてＦラジカルによる化学的なサイドエッチングを抑制するためのプラズマデポジション工程と、ＳＦ６ガスを用いてＦラジカルによるガスセンサ基板１の化学的エッチングとＦイオンによる反応抑止膜の物理的エッチングとにより、ガスセンサ基板１をほぼ垂直に異方性エッチングするためのプラズマエッチング工程とを交互に繰り返してガスセンサ基板１を深堀する方法である。
【００４３】
温度センサ基板２はガスセンサ基板１と同様にシリコン基板を用いた。ガスセンサ基板１の検知電極１３、検知膜１４、パッド電極８の形成と同様の手順でＭｎＮｉＣｏ系複合酸化膜の温度センサを形成した。温度センサ基板２の外周部にディスペンサを用いてエポキシ樹脂を塗布して接合部６を形成した。温度センサ基板２のパッド電極８にディスペンサを用いてＡｕペーストを塗布して、接続電極１２を形成した。
【００４４】
ガスセンサ基板１と温度センサ基板２と接合部６、パッド電極８と接続電極１２の接合は両面ウエハアライナー・ボンダーを用いて、ウエハーレベルで位置合わせを行ったのち、ガスセンサ基板１と温度センサ基板２と接合部６、パッド電極８と接続電極１２を接触させて加熱硬化して形成した。
【００４５】
上記の構成を用いることにより、小型で高精度の測定が可能なガスセンサを構成することが出来ることを示した。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、産業機器や環境モニタリング装置に搭載され、対象ガスを検知する用途に用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
１  ガスセンサ基板
２  温度センサ基板
３  ガスセンサ素子
４  温度センサ
５  空洞部
６  接合部
７  通気孔
８  パッド電極
９  キャビティ
１０  貫通電極
１１  信号取出し電極
１２  接続電極
１３  検知電極
１４  検知膜
１５  ヒータ電極
１６  下部絶縁膜
１７  中間絶縁膜
１８  上部絶縁膜
１９  信号処理回路
２０  通気部
１００、２００、３００、４００  ガスセンサ
１０１、１０２ガスセンサ素子基板
【図１】
2017150819.tif 000003
【図２】
2017150819.tif 000004
【図３】
2017150819.tif 000005
【図４】
2017150819.tif 000006
【図５】
2017150819.tif 000007
【図６】
2017150819.tif 000008
【図７】
2017150819.tif 000009