(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１０）と、
この半導体基板の一面側に形成された薄膜部（２０）と、
前記薄膜部に対応して前記半導体基板の他面側に形成された凹部（１１）と、
前記半導体基板の一面側にて前記薄膜部内に形成されたガス検出用の感ガス部（２６）と、
前記半導体基板の一面側にて前記薄膜部内に形成されたヒータ部（２２）と、
前記半導体基板の一面側に形成され、一端側が前記薄膜部にて前記感ガス部に電気的に接続され他端側が前記薄膜部の外に引き出された感ガス部用引出電極（２３）と、
前記半導体基板の一面側に形成され、一端側が前記薄膜部にて前記ヒータ部に電気的に接続され他端側が前記薄膜部の外に引き出されたヒータ部用引出電極（２４）とを備えるガスセンサにおいて、
前記ヒータ部、前記感ガス部用引出電極および前記ヒータ部用引出電極は、すべて多結晶シリコンよりなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記半導体基板（１０）の一面側にて前記薄膜部（２０）の外には、金属よりなる配線電極（３０）が形成されており、
前記感ガス部用引出電極（２３）および前記ヒータ部用引出電極（２４）は、前記薄膜部の外にて前記配線電極と電気的に接続されてい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】
半導体基板（１０）と、
この半導体基板の一面側に形成された薄膜部（２０）と、
前記薄膜部に対応して前記半導体基板の他面側に形成された凹部（１１）と、
前記半導体基板の一面側にて前記薄膜部内に形成されたガス検出用の感ガス部（２６）と、
前記半導体基板の一面側にて前記薄膜部内に形成されたヒータ部（２２）と、
前記半導体基板の一面側に形成され、一端側が前記薄膜部にて前記ヒータ部に電気的に接続され他端側が前記薄膜部の外に引き出されたヒータ部用引出電極（２４）と、を備えるガスセンサにおいて、
前記感ガス部は前記半導体基板の一面側にて前記薄膜部の外にまではみだして形成されており、
前記ヒータ部および前記ヒータ部用引出電極は、すべて多結晶シリコンよりなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
前記半導体基板（１０）の一面側にて前記薄膜部（２０）の外には、金属よりなる配線電極（３０）が形成されており、
前記前記ヒータ部用引出電極（２４）および前記感ガス部（２６）は、前記薄膜部の外にて前記配線電極と電気的に接続されてい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５】
前記配線電極（３０）はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなることを特徴とする請求項２または４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記半導体基板（１０）の一面側にて前記薄膜部（２０）の外には、前記配線電極（３０）と電気的に接続され、前記ヒータ部の駆動および前記感ガス部（２６）からの検出信号の処理を行うための回路素子部（１００）が形成されていることを特徴とする請求項２、４および５のいずれか一つに記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記回路素子部（１００）は、Ｃ−ＭＯＳトランジスタ（１１０）を含むものであることを特徴とする請求項６に記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記Ｃ−ＭＯＳトランジスタ（１１０）のゲート電極（１１１）が、多結晶シリコンよりなることを特徴とする請求項７に記載のガスセンサ。
【請求項９】
半導体基板（１０）の一面上に多結晶シリコンよりなる電極部（２３）を形成する第１の工程と、
前記半導体基板の他面側のうち前記電極部に対応した領域に凹部（１１）を形成することにより、この凹部に対応して前記半導体基板の一面側に薄膜部（２０）を形成する第２の工程と、
前記第１の工程および前記第２の工程を行った後、前記半導体基板の一面のうち前記薄膜部上にガス検出用の感ガス部（２６）を形成し、この感ガス部と前記電極部とを接続する第３の工程と、を備えることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の工程では、前記電極部（２３）を形成するのと同時に、前記半導体基板（１０）の一面側にて前記薄膜部（２０）となるべき部位に、ＭＯＳトランジスタ（１１０）のゲート電極（１１１）を多結晶シリコンにて形成することを特徴とする請求項９に記載のガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に形成された薄膜部（メンブレン）にガス検出用の感ガス膜を形成してなるガスセンサおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガスセンサとしては、特開昭５８−１０２１４４号公報や特許第２５８２３４３号公報等に記載のものが提案されている。これらのものは、半導体基板の一面側にガス検知部を設けたものであり、半導体基板の他面側にエッチング等により凹部を形成することで該凹部に対応した半導体基板の一面側に薄膜部を形成している。
【０００３】
そして、半導体基板の一面のうち薄膜部内には、ＳｎＯ2膜やＩｎ2Ｏ3膜等よりなるガス検出用の感ガス部および通電にて発熱するヒータ部が形成されている。また、半導体基板の一面には、一端側が薄膜部にて感ガス部に電気的に接続され他端側が薄膜部の外に引き出された感ガス部用引出電極と、一端側が薄膜部にてヒータ部に電気的に接続され他端側が薄膜部の外に引き出されたヒータ部用引出電極とが形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のガスセンサにおいては、薄膜部に形成される、ヒータ部、感ガス部用引出電極およびヒータ部用引出電極といった電極部は、薄膜部では高温になるため、白金等の高融点金属材料より構成されている。
【０００５】
しかしながら、このような白金等の材料は、通常の半導体プロセス（例えばＣ−ＭＯＳ製造工程等）においては、汚染源となるものであり、使用を回避することが好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多結晶シリコンが、従来の電極材料である白金等と同程度に融点が高く、かつ、通常の半導体プロセスで用いられる材料であることに着目してなされたものである。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１０）と、この半導体基板の一面側に形成された薄膜部（２０）と、薄膜部に対応して半導体基板の他面側に形成された凹部（１１）と、半導体基板の一面側にて薄膜部内に形成されたガス検出用の感ガス部（２６）と、半導体基板の一面側にて薄膜部内に形成されたヒータ部（２２）と、半導体基板の一面側に形成され一端側が薄膜部にて感ガス部に電気的に接続され他端側が薄膜部の外に引き出された感ガス部用引出電極（２３）と、半導体基板の一面側に形成され一端側が薄膜部にてヒータ部に電気的に接続され他端側が薄膜部の外に引き出されたヒータ部用引出電極（２４）とを備えるガスセンサにおいて、ヒータ部、感ガス部用引出電極およびヒータ部用引出電極は、すべて多結晶シリコンよりなることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ヒータ部、感ガス部用引出電極およびヒータ部用引出電極といった薄膜部に位置する電極部をすべて多結晶シリコンより構成しているため、汚染源となる白金等の材料を電極部材料に用いることが無くなり、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサを提供することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、半導体基板（１０）と、この半導体基板の一面側に形成された薄膜部（２０）と、薄膜部に対応して半導体基板の他面側に形成された凹部（１１）と、半導体基板の一面側にて薄膜部内に形成されたガス検出用の感ガス部（２６）と、半導体基板の一面側にて薄膜部内に形成されたヒータ部（２２）と、半導体基板の一面側に形成され一端側が薄膜部にてヒータ部に電気的に接続され他端側が薄膜部の外に引き出されたヒータ部用引出電極（２４）と、を備えるガスセンサにおいて、感ガス部は半導体基板の一面側にて薄膜部の外にまではみだして形成されており、ヒータ部およびヒータ部用引出電極は、すべて多結晶シリコンよりなることを特徴とする。
【００１１】
本発明のように、感ガス部が薄膜部内から一部が薄膜部の外部にまではみ出して形成された構成の場合、上記請求項１に記載の感ガス用引出電極は不要である。そのため、本発明では、ヒータ部およびヒータ部用引出電極といった薄膜部に位置する電極部をすべて多結晶シリコンより構成することにより、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサを提供することができる。
【００１２】
また、請求項２または請求項４に記載の発明のように、半導体基板（１０）の一面側にて薄膜部（２０）の外に、金属よりなる配線電極（３０）が形成されている場合、請求項１に記載の感ガス部用引出電極（２３）およびヒータ部用引出電極（２４）、または、請求項３に記載のヒータ部用引出電極（２４）および感ガス部（２６）は、半導体基板（１０）の一面側にて薄膜部（２０）の外において、当該配線電極と電気的に接続されたものにすることができる。
【００１３】
また、この配線電極（３０）は、請求項５に記載の発明のように、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金よりなるものにできる。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明では、請求項２、４および５に記載のガスセンサにおいて、半導体基板（１０）の一面側にて薄膜部（２０）の外には、配線電極（３０）と電気的に接続され、ヒータ部の駆動および感ガス部（２６）からの検出信号の処理を行うための回路素子部（１００）が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサを実現でき、半導体基板に対して通常の半導体プロセスを施して回路素子部を容易に形成することができるため、ガス検知部（４０）に加えて回路素子部を集積化したセンサ構成を好適に実現することができる。
【００１６】
ここで、請求項７に記載の発明のように、上記回路素子部（１００）としては、素子としてＣ−ＭＯＳトランジスタ（１１０）を有するものにできる。さらに、請求項８に記載の発明のように、Ｃ−ＭＯＳトランジスタ（１１０）のゲート電極（１１１）を多結晶シリコンよりなるものにすれば、上記した多結晶シリコンよりなる電極部との材料の共通化が図れる。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明では、半導体基板（１０）の一面上に多結晶シリコンよりなる電極部（２３）を形成する第１の工程と、半導体基板の他面側のうち電極部に対応した領域に凹部（１１）を形成することにより、この凹部に対応して半導体基板の一面側に薄膜部（２０）を形成する第２の工程と、第１の工程および第２の工程を行った後、半導体基板の一面のうち薄膜部上にガス検出用の感ガス部（２６）を形成し、この感ガス部と前記電極部とを接続する第３の工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の製造方法によれば、第１の工程により多結晶シリコンよりなり、感ガス部（２６）と接続する電極部を製造することができ、第２の工程により半導体基板に薄膜部を形成することができる。第１の工程は通常の半導体プロセスにて実行することができ、第２の工程はマイクロマシン加工技術にて実行可能である。
【００１９】
ここで、ガスセンサの感ガス部は、上述したように、ＳｎＯ2やＩｎ2Ｏ3等の金属酸化物半導体よりなり、これらは、通常の半導体プロセスにおいて汚染源となる場合が多い。しかし、本製造方法では、少なくとも第１の工程を先に行い、感ガス部を形成する第３の工程を最後に行うため、半導体プロセスを汚染する心配は無い。
【００２０】
したがって、本発明によれば、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサを適切に製造することの可能なガスセンサの製造方法を提供することができる。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明では、第１の工程では、電極部（２３）を形成するのと同時に、半導体基板（１０）の一面側にて薄膜部（２０）となるべき部位に、ＭＯＳトランジスタ（１１０）のゲート電極（１１１）を多結晶シリコンにて形成することを特徴とする。
【００２２】
本製造方法は、上記請求項８に記載のガスセンサのように、半導体基板の一面側にて薄膜部の外に、Ｃ−ＭＯＳトランジスタを有する回路素子部を設け、かつそのＣ−ＭＯＳトランジスタのゲート電極が多結晶シリコンよりなる場合に用いて好適である。
【００２３】
つまり、多結晶シリコンよりなり、感ガス部（２６）と接続する電極部を製造するのと同時に、Ｃ−ＭＯＳトランジスタのゲート電極も製造できるため、工程の簡略化が図れる。
【００２４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るガスセンサＳ１の概略平面図、図２は図１中のＡ−Ａ断面に沿った概略断面図である。なお、図１中のハッチングは識別のためであり、断面を示すものではない。このガスセンサＳ１は、例えば、ＣＯ、ＣＨ4、ＮＯ、ＮＯ2等のガスを検出するためのガスセンサとして用いられる。
【００２６】
１０は半導体基板であり、本例ではＮ型のシリコン基板を採用している。半導体基板１０の一面側（図２中の上面側）には、メンブレン（薄膜部）２０が形成されており、このメンブレン２０に対応した半導体基板１０の他面側（図２中の下面側）には凹部１１が形成されている。この凹部１１は、半導体基板１０をその他面から一面まで除去することにより形成されている。
【００２７】
図２に示す様に、半導体基板１０の一面上には、当該一面および凹部１１を覆うようにシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）等よりなる第１の絶縁膜２１が形成されており、この第１の絶縁膜２１中には、通常の半導体プロセス材料である多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）よりなる電極部２２、２３、２４が埋設されている。
【００２８】
この第１の絶縁膜２１の上には、第１の絶縁膜２１を覆うようにシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等よりなる第２の絶縁膜２５が形成されている。また、メンブレン２０においては、第２の絶縁膜２５の上に、ガス検出用の感ガス膜（感ガス部）２６が形成されている。本実施形態では、図１に示す様に、感ガス膜２６はメンブレン２０の領域内に形成されている。
【００２９】
感ガス膜２６は、上記したＣＯ、ＣＨ4、ＮＯ、ＮＯ2等のガスを吸収することにより電気的な抵抗値が変化する材料よりなるものであり、具体的には、酸化スズ（ＳｎＯ2）や酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等の金属酸化物半導体等よりなるものである。
【００３０】
このように、半導体基板１０の一面側のうち凹部１１に対応した部位に、電極部２２〜２４が埋設された第１の絶縁膜２１、第２の絶縁膜２５および感ガス膜２６が積層されてなるメンブレン２０が、形成されている。
【００３１】
このメンブレン２０内において、上記多結晶シリコンよりなる電極部２２〜２４は、通電により感ガス膜２６を加熱するヒータ部２２と、一端側が感ガス膜２６に電気的に接続され他端側がメンブレン２０の外に引き出された感ガス部用引出電極２３と、一端側がヒータ部２２に電気的に接続され他端側がメンブレン２０の外に引き出されたヒータ部用引出電極２４とよりなる。
【００３２】
また、図１、図２に示す様に、半導体基板１０の一面側にてメンブレン２０の外には、ＡｌまたはＡｌ合金等の金属よりなる配線電極３０が形成されている。この配線電極３０は、第１の絶縁膜２１と第２の絶縁膜２５との間に介在設定されている。
【００３３】
なお、配線電極３０は、ＡｌまたはＡｌ合金と他の金属との積層構造でも良いし、その他、Ａｌ−Ｓｉ（ＡｌにＳｉを微量（例えば０．数％程度）含有させたもの）、Ｔｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の通常の半導体製造ラインで使用可能な材料を採用することができる。
【００３４】
そして、図２に示す様に、感ガス部用引出電極２３の一端側は、第１及び第２の絶縁膜２１、２５が除去された部位にて感ガス膜２６と電気的に接続されており、感ガス部用引出電極２３の他端側は、メンブレン２０の外における第２の絶縁膜２５が除去された部位にて配線電極３０と電気的に接続されている。
【００３５】
また、ヒータ部２２は、図１に示す例では、折り返し形状（蛇行形状）にパターニングされたものであり、メンブレン２０内にて感ガス膜２６の下側に位置するとともに、感ガス膜２６とは両絶縁膜２１、２５を介して電気的に絶縁されている。
【００３６】
また、ヒータ部用引出電極２４の一端は、図１に示す様に、ヒータ部２２の両端のそれぞれに一体化されており、ヒータ部用引出電極２４の他端側は、図示しないが、感ガス部用引出電極２２の他端側と同様に、メンブレン２０の外にて、第２の絶縁膜２５が除去された部位にて配線電極３０と電気的に接続されている。
【００３７】
ここで、半導体基板１０の一面側のうち感ガス膜２６にて覆われている部位すなわち感ガス膜２６に対応した部位が、ガス検知部４０として構成されている。つまり、本実施形態では、ガス検知部４０はメンブレン２０の領域内に配置された形となっている。
【００３８】
また、本実施形態では、半導体基板１０の一面側のうちメンブレン２０の外側の部位（本例では、図１中の破線ハッチング領域）には、上記の配線電極３０と電気的に接続された回路素子部１００が形成されている。この回路素子部１００は、配線電極３０を介してヒータ部２２の駆動および感ガス膜２６からの検出信号（抵抗値変化）の処理等を行うためのものである。
【００３９】
この回路素子部１００は、図２に示す断面図では、Ｃ−ＭＯＳトランジスタ（Ｃ−ＭＯＳＴｒ）１１０として表されている。ここで、１１１はＣ−ＭＯＳＴｒ１１０におけるゲート電極、１１２はソースと導通するソース電極、１１３はドレインと導通するドレイン電極である。
【００４０】
本実施形態では、Ｃ−ＭＯＣＴｒ１１０の各電極１１１〜１１３は、もちろん通常のＣ−ＭＯＳ製造プロセスにて製造される材料より構成できるが、本例では、ゲート電極１１１は、上記電極部２２〜２４と同じく多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）よりなり、ソース電極１１２およびドレイン電極１１３は、上記配線電極３０と同じ材料（Ａｌ等の金属）よりなるものとしている。
【００４１】
そして、上記第１の絶縁膜２１や第２の絶縁膜２５は、回路素子部１００において、Ｃ−ＭＯＳＴｒ１１０における層間絶縁膜や保護膜等としても構成されている。なお、回路素子部１００には、Ｃ−ＭＯＳＴｒ１１０以外の回路素子（例えば、バイポーラトランジスタやＢｉ−ＣＭＯＳトランジスタ等）が形成されていても良いことはもちろんである。
【００４２】
次に、上記したガスセンサＳ１の製造方法について、図３〜図５を参照して述べる。図３〜図６は、本製造方法を上記図２に対応した断面にて示す工程図である。
【００４３】
まず、図３（ａ）に示す様に、半導体基板としてＮ型のシリコン基板１０を用意する。次に、図３（ｂ）に示す様に、熱処理を行いシリコン基板１０の一面側に熱酸化膜２１ａを形成し、この熱酸化膜２１ａを通してイオン注入・熱拡散等を行うことにより、Ｃ−ＭＯＳＴｒ１１０の拡散層等を形成する。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示す様に、ＣＶＤ法等による成膜およびパターニングを行うことにより、熱酸化膜２１ａの上に、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）よりなる電極部２２、２３、２４（図３（ｃ）中には、電極部２４は図示されていない）およびＣ−ＭＯＳＴｒ１１０のゲート電極１１１を、同時に形成する。
【００４５】
次に、図４（ａ）に示す様に、イオン注入・熱拡散等を行うことにより、Ｃ−ＭＯＳＴｒ１１０におけるソースおよびドレインの拡散層を形成する。続いて、図４（ｂ）に示す様に、この上に、ＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜を形成するが、このとき形成されるシリコン酸化膜と上記熱酸化膜２１ａとが合わさって一体化し、第１の絶縁膜としてのシリコン酸化膜２１が形成される。
【００４６】
次に、図４（ｃ）に示す様に、Ｃ−ＭＯＳＴｒ１１０におけるソース、ドレイン領域とソース電極１１２およびドレイン電極１１３との導通（回路素子と当該回路素子用配線との導通）や、電極部２２〜２４と配線電極３０との導通をとるためのコンタクトホール１２０を、シリコン酸化膜２１に対してフォトリソグラフ法を用いたエッチングを行う等により形成する。
【００４７】
次に、図５（ａ）に示す様に、Ｃ−ＭＯＳＴｒ１１０におけるソース電極１１２およびドレイン電極１１３と、配線電極３０とを、Ａｌ等を用いてスパッタ法等を行うことにより形成する。なお、このとき、回路素子部１００における図示しない他の回路素子用配線も形成される。こうして、回路素子部１００が形成される。
【００４８】
続いて、図５（ｂ）に示す様に、その上に、ＣＶＤ法等により第２の絶縁膜としてシリコン窒化膜２５を形成する。次に、図５（ｃ）に示す様に、シリコン窒化膜２５およびシリコン酸化膜２１の所定部位をエッチング除去することにより、電極部２２〜２４と感ガス膜２６とを導通するためのコンタクトホール１２１を形成するとともに、図示しないが、回路素子部１００と外部とをつなぐためのパッド部となるところコンタクトホールを形成する。
【００４９】
次に、図６（ａ）に示す様に、シリコン基板１０の他面に、凹部１１に対応した部位に開口部を有するマスク１１ａをシリコン窒化膜等により形成する。続いて、図６（ｂ）に示す様に、ＫＯＨ等のアルカリ液を用いた異方性エッチング等を行うことにより、シリコン基板１０の他面側のうち電極部２２〜２４に対応した領域に凹部１１を形成する。それにより、この凹部１１に対応してシリコン基板１１の一面側にメンブレン２０が形成される。
【００５０】
その後、上記工程を行ってきた製造ラインとは異なるラインにおいて、図６（ｃ）に示す様に、酸化スズや酸化インジウム等のペースト材料をメンブレン２０の上に印刷し硬化させることにより、感ガス膜２６を形成する。こうして、上記図２に示すガスセンサＳ１が完成する。
【００５１】
なお、このガスセンサＳ１は、回路素子部１００に形成された上記コンタクトホールにＡｌパッドを形成し、このパッドにワイヤボンディングを行う等により、外部に対して電気的に接続される。
【００５２】
次に、ガスセンサＳ１の作動について述べる。回路素子部１００によりヒータ部２２に通電し、ヒータ部２２を発熱させる。ヒータ部２２の発熱によってメンブレン２０は、例えば３００℃〜６００℃程度の温度となり、感ガス膜２６は良好な感度を確保される。
【００５３】
なお、このとき、メンブレン２０以外の半導体基板１０では、薄膜のメンブレン２０に比べて熱引き性が良いので、その温度は１２０℃以下程度にすることができる。それにより、回路素子部１００において、拡散層間のＰＮ接合のリークがほとんどなく、また、Ａｌ等よりなる回路素子用配線の劣化の心配も無い。
【００５４】
そして、感ガス膜２６の抵抗値は、測定環境中のＣＯ、ＣＨ4、ＮＯ、ＮＯ2等のガス濃度に応じて変化する。この感ガス膜２０の抵抗値変化を、アプリケーションに対応したガス濃度と出力との関係になるように、回路素子部１００にて信号処理する。
【００５５】
例えば、上記感ガス膜２６の抵抗値変化を、回路素子部１００において、Ｃ−ＭＯＳＴｒ１１０により、上記抵抗値変化を電圧値に変換し、この電圧値を増幅したり補正したりする等の処理を行って、出力信号として外部に出力することができる。
【００５６】
ところで、本実施形態によれば、ヒータ部２２、感ガス部用引出電極２３およびヒータ部用引出電極２４といったメンブレン（薄膜部）２０に位置する電極部をすべて多結晶シリコンより構成しているため、汚染源となる白金等の材料を電極部材料に用いることが無くなり、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサＳ１を提供することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、感ガス部用引出電極２３およびヒータ部用引出電極２４は、半導体基板１０の一面側にてメンブレン２０外に形成された金属よりなる配線電極３０と電気的に接続され、さらに、配線電極３０は、半導体基板１０の一面側にてメンブレン２０の外に形成された回路素子部１００と電気的に接続されている。
【００５８】
本実施形態によれば、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサを実現でき、半導体基板１０に対して通常の半導体プロセスを施して回路素子部１００を容易に形成することができるため、ガス検出部４０に加えて回路素子部１００を集積化したセンサ構成を好適に実現している。
【００５９】
また、本実施形態では回路素子部１００において、素子としてＣ−ＭＯＳトランジスタ１１０を有しているが、例示したように、このＣ−ＭＯＳトランジスタ１１０のゲート電極１１１を多結晶シリコンよりなるものにすることが好ましい。これは、ゲート電極１１と電極部２２〜２４との材料の共通化を図ることができるためである。
【００６０】
そして、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサを実現したことによる効果は、本実施形態の製造方法において、より具体的に現れる。
【００６１】
本実施形態の製造方法では、まず、半導体基板１０の一面上に多結晶シリコンよりなる電極部２２〜２４およびゲート電極１１１を同時形成する工程（第１の工程、図３（ａ）〜（ｃ）参照）、半導体基板１０の一面上に金属よりなる配線電極３０と、ソース電極１１２およびドレイン電極１１３等の回路素子部用配線とを形成する工程（図４（ａ）〜図５（ａ）参照）を行っている。
【００６２】
上記したように、本実施形態によれば、電極部２２〜２４、１１１やその他の配線材３０、１１２、１１３等の材料として、汚染源となる白金等の材料を用いず通常の半導体プロセスに用いられる材料を用いているため、ここまでの工程は、通常の半導体プロセスにより実行することができる。
【００６３】
本製造方法では、次に、半導体基板１０の他面側のうち電極部２２〜２４に対応した領域に凹部１１を形成することによりメンブレン２０を形成する工程（第２の工程、図６（ｂ）参照）を行っている。そして、これら工程を行った後、半導体プロセスに用いる半導体製造ラインとは異なるラインにて、半導体基板１０の一面のうちメンブレン２０上に感ガス膜２６を形成する工程（第３の工程、図６（ｃ）参照）を行っている。
【００６４】
ここで、感ガス膜２６は、上述したように、ＳｎＯ2やＩｎ2Ｏ3等の金属酸化物半導体よりなり、これらは、通常の半導体プロセスを用いた第１の工程において汚染源（例えば、Ｃ−ＭＯＳの汚染源）となる場合が多い。しかし、本製造方法では、第１の工程を先に行い、感ガス膜２６を形成する工程を最後に行うため、半導体プロセスを汚染する心配は無い。
【００６５】
したがって、本実施形態によれば、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサを、通常の半導体製造ラインを用いて適切に製造することの可能なガスセンサの製造方法を提供することができる。
【００６６】
また、本例では、Ｃ−ＭＯＳトランジスタ１１０のゲート電極１１１を多結晶シリコンよりなるものにし、ゲート電極１１１と電極部２２〜２４との材料の共通化を図っている。そのため、製造方法においては、電極部２２〜２４と同時にゲート電極１１１を形成することができ、工程の簡略化が図れる。
【００６７】
また、本実施形態における感ガス膜２６の原料としては、ガス濃度により電気的な抵抗値が変化する金属酸化物半導体等のペーストを採用できるが、特に、印刷等にて塗布した後の可能であって４５０℃以下で熱硬化可能なものが好ましい。これは、熱硬化温度が４５０℃であれば、回路素子の特性に影響が無いためである。
【００６８】
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態に係るガスセンサＳ２の概略平面図、図８は図７中のＢ−Ｂ断面に沿った概略断面図である。なお、図７中のハッチングは識別のためであり、断面を示すものではない。以下、上記第１実施形態との相違点について主として説明し、同一部分には図中、同一符号を付して説明を簡略化する。
【００６９】
本実施形態のガスセンサＳ２は、上記第１実施形態に示したガスセンサＳ１と比べて、感ガス部用引出電極２３を無くし、その代わりに、感ガス膜２６を、半導体基板１０の一面側にてメンブレン２０の外にまではみだして形成したもので、ヒータ部２２およびヒータ部用引出電極２４は、上記同様、すべて多結晶シリコンよりなる。
【００７０】
ここで、ヒータ部用引出電極２４は、上記第１実施形態と同様、ヒータ部２２と配線電極３０とを導通している。一方、本実施形態の感ガス膜２６は、図８に示す様に、半導体基板１０の一面側のメンブレン２０の外において、第２の絶縁膜２５が除去された部位にて、配線電極３０と直接電気的に接続されている。
【００７１】
また、本実施形態のガスセンサＳ２は、上記第１実施形態の製造方法において、図３（ｃ）に示す工程の成膜パターンを変更し、他の工程は同様に行うことにより、製造可能である。
【００７２】
そして、本実施形態では、ヒータ部２２およびヒータ部用引出電極２４といったメンブレン２０に位置する電極部をすべて多結晶シリコンより構成することにより、通常の半導体プロセスとの整合性の高いガスセンサＳ２を提供することができる。また、その他の効果も上記第１実施形態と同様に発揮できる。
【００７３】
なお、本実施形態では、メンブレン２０の端部に感ガス膜２６が配置され、その分メンブレン２０の厚さが厚くなっているのに対し、上記第１実施形態では、メンブレン２０の端部の厚さが薄くなっている。そのため、第１実施形態の方が、メンブレン２０の熱逃げを抑制し熱分離の良いものになっている。
【００７４】
また、本実施形態では感ガス膜２６と配線電極３０とが直接接続されているのに対し、第１実施形態では、感ガス膜２０と配線電極３０とは多結晶シリコンよりなる感ガス部用引出電極２３を介して接続されている。そのため、第１実施形態では、感ガス部用引出電極２３の抵抗特性が感度に影響し、その補正が必要となるのに対し、本第２実施形態ではその必要はない。
【００７５】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態に示したガスセンサＳ１、Ｓ２において、半導体基板１０上に設けるのはガス検知部４０だけでも良く、信号処理等を行う回路素子部は、半導体基板１０とは別体の外部回路として設けても良い。そして、半導体基板１０と当該外部回路間をリード線やワイヤボンディング等で接続し、ガス検知部４０と外部回路とを電気的に接続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスセンサの概略平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面に沿った概略断面図である。
【図３】図１に示すガスセンサの製造方法を示す工程図である。
【図４】図３に続く製造方法を示す工程図である。
【図５】図４に続く製造方法を示す工程図である。
【図６】図５に続く製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るガスセンサの概略平面図である。
【図８】図７中のＢ−Ｂ断面に沿った概略断面図である。
【符号の説明】
１０…半導体基板、１１…凹部、２０…メンブレン（薄膜部）、
２２…ヒータ部、２３…感ガス部用引出電極、２４…ヒータ部用引出電極、
２６…感ガス膜（感ガス部）、３０…配線電極、１００…回路素子部、
１１０…Ｃ−ＭＯＳトランジスタ、１１１…ゲート電極。
【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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