特許 6467173 接触燃焼式ガスセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6467173

(24)【登録日】2019年1月18日

(45)【発行日】2019年2月6日

(54)【発明の名称】接触燃焼式ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/16 20060101AFI20190128BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/16 B

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-187772(P2014-187772)

(22)【出願日】2014年9月16日

(65)【公開番号】特開2016-61593(P2016-61593A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2017年9月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】594123387

【氏名又は名称】ヤマハファインテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126170

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 義之

(72)【発明者】

【氏名】服部 敦夫

【審査官】 小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０５１８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９９８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１９０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３９４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４１９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−２５６６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００９６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５０２４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５２２１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１６１２５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／０７８４２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０３３１４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２００４−００９２２２６（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５６３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３９３３５１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２５／００−２７／１０

２７／１４−２７／２４

(57)【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、
断熱部と、
前記断熱部上に形成されたヒータと、
前記断熱部上において前記ヒータ上に形成され、前記可燃性ガスの燃焼触媒を担持した担体を含むガス反応膜と、
前記断熱部上において前記ガス反応膜の近傍に形成された測温素子と、
前記断熱部上に形成され、前記断熱部と前記ガス反応膜との間に配置された均熱部と、
を備え、
前記測温素子は、互いに異なる材料で形成された第１と第２の熱電素子を含む熱電対の温接点であり、
前記均熱部に伝達された熱を前記均熱部全体に分散させるように構成され、金属で形成された前記均熱部は、前記温接点を形成する温接点接続線と、隙間を空けて前記温接点接続線を囲むように形成された均熱膜と、を有している、
接触燃焼式ガスセンサ。

【請求項2】

請求項１記載の接触燃焼式ガスセンサであって、
前記断熱部は、基板自体に設けられた第１の空洞部と、基板上に形成された第２の空洞部と、前記第１の空洞部に埋め込まれた多孔質材または樹脂と、基板上に形成された多孔質膜または樹脂膜と、基板自体に形成された多孔質部と、のいずれかである、
接触燃焼式ガスセンサ。

【請求項3】

請求項１または２記載の接触燃焼式ガスセンサであって、さらに、
前記均熱部とは別個に形成された第２の均熱部を備えており、
前記ヒータは、前記均熱部と前記第２の均熱部との間に配置されている、

【請求項4】

請求項３記載の接触燃焼式ガスセンサであって、
前記第２の均熱部は、前記第１の熱電素子と同一の材料で形成されている、
接触燃焼式ガスセンサ。

【請求項5】

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であって、さらに、
前記ヒータと前記ガス反応膜と前記測温素子と前記均熱部とを有するガス検出部とは別個の補償部を備え、
前記補償部は、前記断熱部上に形成された補償部ヒータと、前記断熱部上において前記補償部ヒータ上に形成され、前記可燃性ガスの燃焼触媒を担持していない担体を含む参照膜と、前記断熱部上において前記参照膜の近傍に形成された補償部測温素子と、前記断熱部上に形成され、前記断熱部と前記参照膜との間に配置された補償部均熱部と、を有し、
前記補償部測温素子は、前記第１と第２の熱電素子を含む熱電対の温接点であり、
前記補償部均熱部に伝達された熱を前記補償部均熱部全体に分散させるように構成され、金属で形成された前記補償部均熱部は、該温接点を形成する補償部温接点接続線と、隙間を空けて前記補償部温接点接続線を囲むように形成された補償部均熱膜と、を含んでいる、
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、可燃性ガスの検出感度をより高くする技術に関する。

【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（ガス検出膜）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、ガス検出膜をヒータで加熱する場合、ヒータで発生した熱が均一にガス検出膜に伝達されず、ガス検出膜に温度むらが生じる可能性がある。また、ガス検出膜自体の触媒粒子の分布や膜厚が不均一になると、可燃性ガスの燃焼による発熱量が不均一になり、ガス反応膜に温度むらが生じる可能性がある。一般に、可燃性ガスを燃焼させる燃焼触媒の活性は温度に強く依存するので、温度むらが発生して低温の領域が生じると、その領域では、触媒燃焼量が大きく低下する。そのため、温度むらが発生すると、ガス反応膜全体での可燃性ガスの触媒燃焼量が低下して、ガスの検出感度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、可燃性ガスを検出するためのガス反応膜の温度を均一化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、断熱部と、前記断熱部上に形成されたヒータと、前記断熱部上において前記ヒータ上に形成され、可燃性ガスの燃焼触媒を担持した担体を含むガス反応膜と、前記断熱部上において前記ガス反応膜の近傍に形成された測温素子と、前断熱部上に形成され、前記断熱部と前記ガス反応膜との間に配置された均熱部と、を備え、前記測温素子は、互いに異なる材料で形成された第１と第２の熱電素子を含む熱電対の温接点であり、前記均熱部に伝達された熱を前記均熱部全体に分散させるように構成され、金属で形成された前記均熱部は、前記温接点を形成する温接点接続線と、隙間を空けて前記温接点接続線を囲むように形成された均熱膜と、を有していることを特徴とする。

【0007】

この構成によれば、ヒータやガス反応膜で発生した熱が均熱部に伝達され、均熱部全体に分散する。そのため、ヒータで発生した熱がより均一にガス反応膜に伝達されるとともに、ガス反応膜の高温の領域から低温の領域に均熱部を介して熱が伝達されるので、ガス反応膜の温度が均一化される。
また、均熱部を金属で形成することにより、温接点接続線を含む金属により形成される配線等と均熱膜とを同時に形成することができる。そのため、接触燃焼式ガスセンサの製造工程をより簡略化することができる。
さらに、この構成によれば、温接点を形成する温接点接続線と、均熱部の外形の大半を決定している均熱膜とを、パターニング技術により形成できるので、均熱部に対する温接点の位置の精度を高くすることができる。

【0008】

前記接触燃焼式ガスセンサは、さらに、前記均熱部とは別個に形成された第２の均熱部を備えており、前記ヒータは、前記均熱部と前記第２の均熱部との間に配置されているものとしても良い。

【0009】

ヒータを均熱部と第２の均熱部との間に配置することにより、ヒータにおいて発生した熱をより均一に分散させることができる。そのため、ヒータで発生した熱をより均一にガス検出膜に伝達することができるので、ガス検出膜の温度をより均一にすることが可能となる。

【0010】

前記第２の均熱部は、前記第１の熱電素子と同一の材料で形成されているものとしても良い。

【0011】

、
第２の均熱部を第１の熱電素子と同一の材料で形成することにより、第１の熱電素子と第２の均熱部とを同時に形成することができる。そのため、接触燃焼式ガスセンサの製造工程をより簡略化することができる。

【0014】

前記接触燃焼式ガスセンサは、さらに、前記ヒータと前記ガス反応膜と前記測温素子と前記均熱部とを有するガス検出部とは別個の補償部を備え、前記補償部は、前記断熱部上に形成された補償部ヒータと、前記断熱部上において前記補償部ヒータ上に形成され、前記可燃性ガスの燃焼触媒を担持していない担体を含む参照膜と、前記断熱部上において前記参照膜の近傍に形成された補償部測温素子と、前記断熱部上に形成され、前記断熱部と前記参照膜との間に配置された補償部均熱部と、を有し、前記補償部測温素子は、前記第１と第２の熱電素子を含む熱電対の温接点であり、前記補償部均熱部に伝達された熱を前記補償部均熱部全体に分散させるように構成され、金属で形成された前記補償部均熱部は、該温接点を形成する補償部温接点接続線と、隙間を空けて前記補償部温接点接続線を囲むように形成された補償部均熱膜と、を含んでいるものとしても良い。

【0015】

ガス検出部と同様に構成された補償部を設けることにより、外的要因によるガス反応膜の温度の変化を補償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。

【0016】

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ガス検出装置および可燃ガス検出システム、それらのガスセンサ、センサモジュールおよび可燃ガス検出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】

【0017】

【図1】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】ガスセンサの製造工程の中間段階における中間体の形状を示す説明図。

【図3】図２の後の段階における中間体の形状を示す説明図。

【図4】図３の後の段階における中間体の形状を示す説明図。

【図5】均熱膜の形成パターンの例を示す説明図。

【図6】図４に示す段階の後、さらに工程を進めることにより得られるガスセンサの形状を示す説明図。

【図7】第２実施形態におけるガスセンサの製造工程の各段階を示す説明図。

【図8】第２実施形態におけるガスセンサの製造工程の各段階を示す説明図。

【図9】第２実施形態におけるガスセンサの製造工程の各段階を示す説明図。

【図10】第２実施形態におけるガスセンサの製造工程の各段階を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

センサチップ１００の上面には、可燃性ガスを触媒燃焼させるためのガス反応膜１９１と、比較のための参照膜１９２とが設けられている。可燃性ガスがキャップ１２を透過してセンサチップ１００に到達すると、ガス反応膜１９１では、可燃性ガスが触媒燃焼し、可燃性ガスの濃度に応じた量の熱が発生する。そのため、ガス反応膜１９１は、可燃性ガスの濃度に応じて温度が上昇する。一方、参照膜１９２は、触媒燃焼による温度上昇が発生しない。詳細については後述するが、センサチップ１００は、ガス反応膜１９１と参照膜１９２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ガス反応膜１９１と、可燃性ガスによる温度上昇がない参照膜１９２との温度差を求めることにより、雰囲気中の可燃性ガスの濃度を測定することができる。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、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。

【0021】

図１（ｂ）に示すように、ガスセンサ１００は、横方向に伸びる中心線Ｃ１に対して対称に形成されており、また、縦方向に伸びる中心線Ｃ２に対して略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。また、中心線Ｃ１よりガス反応膜１９１側の部分は、ガス反応膜１９１の温度を表す信号、すなわち、雰囲気中の可燃性ガスの濃度に応じた信号を出力するように構成されており、中心線Ｃ１より参照膜１９２側の部分は、外的要因によるガス反応膜１９１の温度変化を補償するための信号を出力する。そのため、ガス反応膜１９１側の部分は、ガスを検出するガス検出部とも謂うことができ、参照膜１９２側の部分は外的要因による出力変動を補償する補償部とも謂うことができる。このように、ガスセンサ１００は、ガス検出部と補償部とが略対称に形成されているので、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することができる。

【0022】

Ａ２．ガスセンサの製造工程：
図１（ａ）に示すように、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、半導体、導電体および絶縁体等を成膜し、必要に応じてパターニングすることにより、種々の機能膜が形成される。なお、これらの機能膜は、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ので、各機能膜の具体的な形成方法については説明を省略する。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。

【0023】

図２は、ガスセンサ１００の製造工程の中間段階における中間体１００ａの形状を示す説明図である。図２（ａ）は、中間体１００ａ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における中間体１００ａの断面を示している。ガスセンサ１００の製造工程では、まず、空洞部１１９（図１（ａ））を有さないシリコン（Ｓｉ）等の基板１１０ａを準備する。次いで、準備した基板１１０ａの上面に、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）およびＳｉＯ_２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、ＳｉＯ_２とＳｉ_３Ｎ_４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。また、基板１１０ａの裏面に、ＳｉＯ_２およびＳｉ_３Ｎ_４をこの順に成膜することにより、マスク膜１０２ａを形成する。

【0024】

基板１１０ａに絶縁膜１２０とマスク膜１０２ａとを形成した後、基板１１０ａに成膜された絶縁膜１２０上に、ｎ型ポリシリコンを成膜することにより、ｎ型半導体膜１３０を形成する。このｎ型半導体膜１３０をパターニングすることにより、絶縁膜１２０上にｎ型熱電素子１３１と、ヒータ１３２と、ヒータ１３２に通電するためのヒータ配線１３３，１３４とが形成された中間体１００ａが得られる。

【0025】

図３は、図２の後の段階における中間体１００ｂの形状を示す説明図である。図３（ａ）は、中間体１００ｂを上面から見た様子を示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）の切断線Ａにおける中間体１００ｂの断面を示している。ｎ型半導体膜１３０の形成（図２）の後、中間体１００ａ上にＳｉＯ_２を成膜することにより、第１の層間絶縁膜１４０ｂを形成する。次いで、第１の層間絶縁膜１４０ｂ上に、ｐ型ポリシリコンを成膜することにより、ｐ型半導体膜１５０を形成する。このｐ型半導体膜１５０をパターニングすることにより、第１の層間絶縁膜１４０ｂ上に、ｐ型熱電素子１５１が形成された中間体１００ｂが得られる。

【0026】

なお、ｎ型半導体膜１３０およびｐ型半導体膜１５０の少なくとも一方の材料として、ポリシリコンに替えて、鉄シリサイド（ＦｅＳｉ_２）、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。また、第１実施形態では、絶縁膜１２０上にｎ型半導体膜１３０を形成し、層間絶縁膜１４０ｂ上にｐ型半導体膜１５０を形成しているが、これらの半導体膜のドープ型を逆にすることも可能である。さらに、２つの半導体膜１３０，１５０の少なくとも一方を金属からなる導電膜に置き換えることも可能である。但し、２つの半導体膜１３０，１５０の双方を導電膜に置き換える場合には、２つの導電膜は、材質の異なる金属で形成される。

【0027】

図４は、図３の後の段階における中間体１００ｃの形状を示す説明図である。図４（ａ）は、中間体１００ｃを上面から見た様子を示しており、図４（ｂ）は、図４（ａ）の切断線Ａにおける中間体１００ｃの断面を示している。ｐ型半導体膜１５０の形成（図３）の後、中間体１００ｂ上に、ＳｉＯ_２を成膜して第２の層間絶縁膜（図示しない）を形成する。そして、第１の層間絶縁膜１４０ｂと第２の層間絶縁膜とを併せてパターニングする。これにより、開口部（コンタクトホール）Ｈ１１〜Ｈ１６が設けられた第１と第２の層間絶縁膜１４０，１６０が形成される。コンタクトホールＨ１２，Ｈ１４，Ｈ１５，Ｈ１６においては、ｎ型半導体膜１３０が露出し、コンタクトホールＨ１１，Ｈ１３においては、ｐ型半導体膜１５０が露出する。

【0028】

第１と第２の層間絶縁膜１４０，１６０の形成の後、白金（Ｐｔ）の成膜・パターニングを行い、導電膜１７０を形成する。これにより、導電膜１７０が形成された中間体１００ｃが得られる。なお、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）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）あるいはＡｌ合金等、合金を含む種々の金属を用いても良い。また、導電膜１７０の少なくとも一方の面に、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）からなる密着層を形成しても良い。

【0029】

上述のように、第１と第２の層間絶縁膜１４０，１６０には、半導体膜１３０，１５０が露出したコンタクトホールＨ１１〜Ｈ１６が設けられている。そのため、導電膜１７０を形成することにより、ｎ型半導体膜１３０と、ｐ型半導体膜１５０と、導電膜１７０とを所定の機能を実現するように接続する配線および電極が形成される。具体的には、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およびグランド配線１７６が、導電膜１７０として形成される。また、これらの配線や電極と同時に、温接点接続線１７１の近傍に均熱膜１７７が形成される。

【0030】

温接点接続線１７１は、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、ガス反応膜１９１や参照膜１９２（図１）の温度を測定するための温接点を形成する。冷接点接続線１７２は、隣接するｎ型熱電素子１３１とｐ型熱電素子１５１とを接続して、温度測定の基準となる冷接点を形成するとともに、ｎ型熱電素子１３１とｐ型熱電素子１５１とで構成される複数の熱電対を直列接続する。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をさらに直列接続する。信号出力電極１７３は、直列接続されたサーモパイルの一端の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の他端にあるｎ型熱電素子１３１は、グランド配線１７６に接続されている。これにより、信号出力電極１７３には、グランド配線１７６に対して、温接点と冷接点との温度差に対応した電圧が発生する。ヒータ１３２に接続されている２つのヒータ配線１３３，１３４は、それぞれ、ヒータ通電電極１７５とグランド配線１７６とに接続されており、ヒータ通電電極１７５とグランド配線１７６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。なお、このように、温接点接続線１７１により形成される温接点は、ガス反応膜１９１や参照膜１９２の温度を測定する機能を有するので、測温素子とも謂うことができる。

【0031】

図５は、均熱膜の形成パターンの例を示す説明図である。図５（ａ）は、第１実施形態における均熱膜１７７と、均熱膜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５（ｂ）および図５（ｃ）は、均熱膜８７７，９７７と、均熱膜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５（ａ）に示すように、第１実施形態の均熱膜１７７は、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。このように、隙間ＳＰ１が狭くなっているため、均熱膜１７７と温接点接続線１７１との間では、熱が良好に伝達される。均熱膜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ので、均熱膜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、均熱膜１７７と温接点接続線１７１とは、熱を分散し、均熱膜１７７と温接点接続線１７１とを含む領域の温度を均一化するので、合わせて「均熱部」とも呼ぶことができる。

【0032】

図５（ｂ）の例では、温接点接続線８７１が均熱膜８７７の中心方向に延びているため、均熱膜８７７と温接点接続線８７１とを含む領域の大部分において導電膜が連続していない。しかしながら、図５（ｂ）の場合においても、均熱膜８７７と温接点接続線８７１との間の隙間ＳＰ８が狭くなっているため、均熱膜８７７と温接点接続線８７１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８７１が形成されている領域では、均熱膜８７７を介して熱が伝達されるので、均熱膜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。

【0033】

図５（ｃ）の例では、隣接する温接点接続線９７１の間には、均熱膜９７７が形成されていない。そのため、隣接する温接点接続線９７１の間では、熱は良好に伝達されない。しかしながら、図５（ｃ）の場合においても、均熱膜９７７は、温接点接続線９７１の隣接方向に連続しており、また、均熱膜９７７と温接点接続線９７１との間の隙間ＳＰ９は、隣接方向と直交する方向で狭くなっている。そのため、隣接する温接点接続線９７１との間においては、均熱膜９７７を介して十分良好に熱が伝達されるので、均熱膜９７７と温接点接続線９７１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。

【0034】

図６は、図４に示す段階の後、さらに工程を進めることにより得られるガスセンサ１００の形状を示す説明図である。図６（ａ）は、ガスセンサ１００を上面から見た様子を示しており、図６（ｂ）は、図６（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。導電膜１７０の形成（図４）の後、中間体１００ｃ上に、ＳｉＯ_２を成膜して、保護膜１８０を形成する。保護膜１８０のパターニングにより開口部１８１〜１８３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とが形成される。

【0035】

保護膜１８０を形成した後、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、マスク膜１０２ａ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１０２をマスクとして基板１１０ａ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１１９を形成するものとしても良い。このように空洞部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。なお、このメンブレン１２１は、図６から分かるように、空洞部１１９を渡るように形成されている。

【0036】

なお、図６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１１９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。

【0037】

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、ＳｉＯ_２やＳｉ_３Ｎ_４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。

【0038】

空洞部１１９の形成後、保護膜１８０上にガス反応膜１９１および参照膜１９２を形成する。具体的には、ガス反応膜１９１および参照膜１９２を形成する領域に、それぞれ、燃焼触媒としてのＰｔ微粒子を担持させたアルミナ粒子を含むペーストと、触媒を担持させていないアルミナ粒子を含むペーストとを塗布する。ペーストの塗布は、ディスペンサによる塗布技術やスクリーン印刷技術を用いて行うことができる。ペーストを塗布した後、焼成することにより、ガス反応膜１９１および参照膜１９２が形成される。このように、保護膜１８０上にガス反応膜１９１と参照膜１９２とを形成することにより、ガスセンサ１００が得られる。

【0039】

なお、ガス反応膜１９１に使用する燃焼触媒として、Ｐｔ微粒子に替えて、パラジウム（Ｐｄ）微粒子を用いることも可能である。また、参照膜１９２の比熱をガス反応膜１９１に近づけるため、参照膜１９２を形成するためのペーストに酸化銅（ＣｕＯ）等の金属酸化物を混ぜても良い。さらに、参照膜１９２に含まれる担体に、特定のガスについて選択的に触媒として作用する燃焼触媒（例えば、Ａｕの超微粒子）を担持するものとしても良い。この場合においても、当該特定のガス以外の可燃性ガスに関しては、参照膜１９２の担体には燃焼触媒が担持されていないと謂うことができる。

【0040】

図６から分かるように、第１実施形態のガスセンサ１００においては、温接点を形成する温接点接続線１７１と、均熱膜１７７と、ガス反応膜１９１および参照膜１９２と、ヒータ１３２とが、いずれもメンブレン１２１上に形成されている。一方、冷接点を形成する冷接点接続線１７２は、基板１１０が残存している領域（基板領域）に形成されている。また、ガスセンサ１００では、均熱部である温接点接続線１７１と均熱膜１７７とが、ヒータ１３２と、ガス反応膜１９１および参照膜１９２との間に配置されている。そして、ガス反応膜１９１および参照膜１９２とは、それぞれが均熱部の内側に収まるように、均熱部よりも小さく形成されている。

【0041】

また、温接点接続線１７１により形成される温接点は、ガス反応膜１９１や参照膜１９２の下に形成されており、冷接点接続線１７２により形成される冷接点は、空洞部１１９が形成されていない基板領域上に形成されている。但し、温接点は、必ずしもガス反応膜１９１や参照膜１９２の下に形成される必要はない。一般的に、温接点は、ガス反応膜１９１や参照膜１９２の近傍に形成されていればよい。このようにしても、ガス反応膜１９１や参照膜１９２の温度を測定することができる。

【0042】

Ａ３．ガスセンサの動作：
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、温接点接続線１７１は、ガス反応膜１９１と参照膜１９２とのそれぞれの下に形成されているため、温接点接続線１７１の温度は、ガス反応膜１９１や参照膜１９２の温度と略同一となる。一方、図１に示すように、基板１１０は、ダイボンド材１５によりパッケージ１９のケース１１に接着されているので、基板領域に配置された冷接点接続線１７２の温度は、パッケージ１９の温度や環境温度と略同一となる。そのため、信号出力パッドＰ１１，Ｐ１３には、それぞれ、環境温度を基準としたガス反応膜１９１および参照膜１９２の温度に対応した電圧が出力される。そして、２つの信号出力パッドＰ１１，Ｐ１３の出力電圧の差を取ることにより、環境温度等の外的要因を補償して、ガス反応膜１９１と参照膜１９２との温度差を測定することができる。

【0043】

ガスセンサ１００を動作させる際には、グランドパッドＰ１５とヒータ通電パッドＰ１２，Ｐ１４との間に電圧を印加して、ヒータ１３２を発熱させ、ガス反応膜１９１と参照膜１９２との温度を上昇させる。ガス反応膜１９１においては、温度が上昇することにより燃焼触媒が活性化する。これにより、雰囲気中に可燃性ガスが存在する場合には、可燃性ガスが触媒燃焼して発熱し、可燃性ガスの濃度に応じて温度が上昇する。一方、参照膜１９２は、雰囲気中に可燃性ガスが存在する場合においても発熱しない。そのため、ガス反応膜１９１と参照膜１９２とには、可燃性ガスの濃度に応じた温度差が生じる。このガス反応膜１９１と参照膜１９２との温度差を、上述のように測定することにより、雰囲気中の可燃性ガスの濃度を測定することができる。

【0044】

ヒータ１３２で発生させた熱でガス反応膜１９１と参照膜１９２との温度を上昇させるとき、ヒータ１３２で発生した熱が、ガス反応膜１９１や参照膜１９２に均一に伝達されないと、ガス反応膜１９１や参照膜１９２に温度むらが生じる。また、ガス反応膜１９１において、触媒粒子の分布や膜厚が不均一になると、可燃性ガスの燃焼による発熱量が不均一になり、ガス反応膜１９１に温度むらが生じる。

【0045】

ガス反応膜１９１や参照膜１９２に温度むらが生じると、メンブレン１２１における温度分布の対称性が崩れ、参照膜１９２を有する補償部を用いた外的要因の補償を十分に高い精度で行えなくなる。そのため、可燃性ガスがない場合の２つの信号出力パッドＰ１１，Ｐ１３の電圧の差（オフセット）が増大したり、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）が増大する可能性がある。そして、オフセットやドリフトが増大すると、低濃度のガス検出が困難になり、また、ガス濃度の測定再現性が低下する虞がある。

【0046】

さらに、ガス反応膜１９１に温度むらが生じると、ガス反応膜１９１が有する燃焼触媒の活性がガス反応膜１９１内で変化するため、可燃性ガスの検出感度に影響を与える。具体的には、燃焼触媒の活性は温度の低下に伴って急激に低下するので、温度が低い領域が発生することにより、ガス反応膜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。また、特定のガスについて選択的に触媒として作用する燃焼触媒を使用した場合であっても、温度が高い領域において触媒の温度が過度に上昇すると、当該特定のガス以外の可燃性ガスに対しても燃焼触媒として作用し、検出ガスの選択性が低下する。

【0047】

第１実施形態のガスセンサ１００では、ヒータ１３２と、ガス反応膜１９１および参照膜１９２との間に熱伝導度の高い均熱部（すなわち、均熱膜１７７および温接点接続線１７１）を配置している。そのため、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た後、ガス反応膜１９１および参照膜１９２のそれぞれに均一に伝達されるので、ガス反応膜１９１および参照膜１９２における温度むらの発生が抑制される。また、ガス反応膜１９１での触媒燃焼で発生した熱も、均熱部において分散される。そのため、ガス反応膜１９１において可燃性ガスの燃焼による発熱量が不均一になる場合においても、ガス反応膜１９１に温度むらが発生することを抑制することができる。

【0048】

このように、第１実施形態のガスセンサ１００によれば、ガス反応膜１９１および参照膜１９２における温度むらの発生によるオフセットの増大やドリフトの増大が抑制されるので、より高い感度で可燃性ガスを検出することが可能になるとともに、ガス濃度の測定再現性を高くすることができる。また、ガス反応膜１９１における温度むらの発生が抑制されることにより、可燃性ガスの検出感度の低下や、選択性の低下を抑制することができる。

【0049】

さらに、第１実施形態では、均熱部を金属により形成しているため、金属（導電体）により形成されるガスセンサ１００の各部の配線と同時に形成することができる。そのため、均熱部を形成するための工程を別個に設ける必要がなくなるので、均熱部を有するガスセンサ１００の製造工程をより簡単にすることができる。また、一般的に、金属からなる導電膜１７０は、メンブレン１２１よりも高い靱性を有しているので、均熱部を設けることにより、製造工程や完成後のガスセンサ１００の破損が抑制される。

【0050】

加えて、温接点を形成する温接点接続線１７１と、均熱部（すなわち温接点接続線１７１と均熱膜１７７）の外形の大半を決定している均熱膜１７７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。そして、ガス反応膜１９１で発生した熱は、均熱部で分散された後、温接点に伝達されるので、ガス反応膜１９１の形成位置にばらつきがある場合においても、複数ある温接点のそれぞれに伝達される熱のばらつきが抑制される。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、個体毎にばらつくことを抑制することができる。

【0051】

また、第１実施形態のガスセンサ１００では、上述のように、温接点を形成する温接点接続線１７１と、均熱膜１７７と、ガス反応膜１９１および参照膜１９２と、ヒータ１３２とが、いずれもメンブレン１２１上に形成されている。このメンブレン１２１は、一般に薄く（約１〜５μｍ）形成されるので、メンブレン１２１自体の熱容量は小さい。また、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。このように、ガス反応膜１９１を空洞部１９１上に形成された熱容量が小さいメンブレン１２１の上部に形成することにより、ガス反応膜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、ガス反応膜１９１の温度を十分に上昇させることができる。そのため、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、断熱部とも言うことができる。

【0052】

Ｂ．第２実施形態：
図７ないし図１０は、第２実施形態におけるガスセンサ２００の製造工程の各段階を示す説明図である。図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）は、各段階において得られる中間体２００ａ、２００ｂ、２００ｃおよびガスセンサ２００を上面から見た様子を示している。また、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）は、中間体２００ａ、２００ｂ、２００ｃおよびガスセンサ２００の切断線Ａにおける断面を示している。第２実施形態のガスセンサ２００は、第１実施形態においてｎ型半導体膜１３０として形成されていたヒータ１３２を導電膜２７０として形成している点と、導電膜２７０として形成される均熱膜ＭＳ１〜ＭＳ３に加えて、ｎ型半導体膜２３０として形成される均熱膜２３５を用いている点と、これらの変更に合わせて各部の形状を変更している点とで、第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様である。

【0053】

第１実施形態と同様に、ガスセンサ２００の製造工程では、まず、図７に示すように、絶縁膜２２０とマスク膜２０２ａとを成膜した基板２１０ａを準備し、その絶縁膜２２０上に、ｎ型熱電素子２３１と均熱膜２３５とを有するｎ型半導体膜２３０を形成する。次いで、図８に示すように、ｎ型半導体膜２３０を形成した中間体２００ａ上に、層間絶縁膜２４０ｂと、ｐ型熱電素子２５１となるｐ型半導体膜２５０を形成する。次いで、図９に示すように、層間絶縁膜２４０ｂと、ｐ型半導体膜２５０を形成した中間体２００ｂ上に成膜された層間絶縁膜とにコンタクトホールＨ２１〜Ｈ２４を形成した後、導電膜２７０を形成する。これにより、第１実施形態と同様に、温接点接続線２７１、冷接点接続線２７２、信号出力電極２７３、サーモパイル接続線２７４、ヒータ通電電極２７５およびグランド配線２７６が形成されるとともに、ヒータ２７８と、ヒータ２７８をグランド配線２７６に接続するヒータ配線２７９と、均熱膜ＭＳ１〜ＭＳ３とが形成される。なお、均熱膜ＭＳ１〜ＭＳ３の形状は種々変更可能であり、例えば、温接点接続線２７１を囲むように、温接点接続線２７１の外側において２つの均熱膜ＭＳ１，ＭＳ３が連続するように形成しても良く、また、第１実施形態の均熱膜１７７と同様に、狭い隙間を空けて温接点接続線２７１を囲むようにしても良い。さらに、ヒータ２７８の線間に均熱膜を形成することも可能である。

【0054】

図９に示すように、導電膜２７０を形成した後、図１０に示すように、中間体２００ｃ上に、開口部２８１〜２８３が設けられた保護膜２８０を形成する。これにより、ガスセンサ２００の上面には、信号出力電極２７３が露出した信号出力パッドＰ２１，Ｐ２３と、ヒータ通電電極２７５が露出したヒータ通電パッドＰ２２，Ｐ２４と、グランド配線２７６が露出したグランドパッドＰ２５とが形成される。そして、開口部２０９が設けられたマスク膜２０２をマスクとしたエッチングにより、基板２１０に設けられる空洞部２１９を形成することで、絶縁膜２２０が裏面側において露出したメンブレン２２１を形成する。次いで、保護膜２８０上にガス反応膜２９１および参照膜２９２を形成することにより、第２実施形態のガスセンサ２００が得られる。

【0055】

図１０から分かるように、第２実施形態のガスセンサ２００においても、第１実施形態のガスセンサ１００と同様に、温接点を形成する温接点接続線２７１と、均熱膜２３５，ＭＳ１〜ＭＳ３、ガス反応膜２９１および参照膜２９２と、ヒータ２７８とが、いずれもメンブレン２２１上に位置するように形成されている。また、冷接点を形成する冷接点接続線２７２は、基板２１０が残存している基板領域に位置するように形成されている。

【0056】

一方、第２実施形態のガスセンサ２００においては、第１の均熱部であるｎ型半導体膜２３０として形成された均熱膜２３５と、第２の均熱部である導電膜２７０として形成された均熱膜ＭＳ１〜ＭＳ３および温接点接続線２７１とを有している。そして、ヒータ２７８は、均熱膜ＭＳ１〜ＭＳ３および温接点接続線２７１と同様に、導電膜２７０として形成されている。そのため、ヒータ２７８は、各機能膜の積層方向において、第１の均熱部が形成されている領域と、第２の均熱部が形成されている領域との間に位置するので、第１と第２の均熱部の間に形成されていると謂うことができる。

【0057】

このように、第２実施形態のガスセンサ２００においても、均熱部を設けることにより、ガス反応膜２９１および参照膜２９２において温度むらが発生することを抑制することができる。そのため、オフセットの増大やドリフトの増大が抑制されるので、より高い感度で可燃性ガスを検出することが可能になるとともに、ガス濃度の測定再現性を高くすることができる。また、ガス反応膜２９１における温度むらの発生が抑制されることにより、可燃性ガスの検出感度の低下や、選択性の低下を抑制することができる。

【0058】

また、第２実施形態では、第１の均熱部をｎ型半導体により形成し、第２の均熱部を金属により形成している。そのため、第１の均熱部は、ｎ型熱電素子２３１と同時に形成でき、第２の均熱部は、ガスセンサ２００の各部の配線と同時に形成することができる。そのため、第１と第２の均熱部を形成するための工程を別個に設ける必要がなくなるので、これら２つの均熱部を有するガスセンサ２００の製造工程をより簡単にすることができる。なお、第１の均熱部は、ｐ型半導体により形成しても良い。この場合においても、第１の均熱部は、ｐ型熱電素子２５１と同時に形成することができるので、ガスセンサ２００の製造工程をより簡単にすることができる。また、一般的に、半導体からなるｎ型半導体膜２３０と、金属からなる導電膜２７０とのいずれもが、メンブレン２２１よりも高い靱性を有しているので、これら２つの均熱部を設けることにより、製造工程や完成後のガスセンサ２００の破損が抑制される。

【0059】

さらに、温接点を形成する温接点接続線２７１と、第１および第２の均熱部とは、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、これら２つの均熱部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、ガス反応膜２９１の形成位置にばらつきがある場合においても、複数ある温接点のそれぞれに伝達される熱のばらつきが抑制され、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、個体毎にばらつくことを抑制することができる。

【0060】

一方、第２実施形態のガスセンサ２００では、第１と第２の均熱部を設け、これらの２つの均熱部の間にヒータ２７８を設けている。そのため、ヒータ２７８で発生した熱は、単一の均熱部を設けた第１実施形態のガスセンサ１００よりも均一に分散されるので、ガス反応膜２９１および参照膜２９２における温度むらの発生をより効果的に抑制することができる。

【0061】

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。

【0062】

Ｃ１．変形例１：
上記各実施形態では、製造工程数を低減するため、均熱部を導電膜１７０，２７０やｎ型半導体膜２３０として形成することにより、均熱部を、ガス反応膜１９１，２９１や参照膜１９２，２９２の温度を測定する回路の構成要素と同時に形成している。しかしながら、均熱部をこれらの構成要素と別個に形成するものとしても良い。具体的には、例えば、均熱部として金属膜を保護膜上に形成し、当該金属膜上にガス反応膜や参照膜を形成するものとしてもよい。但し、この場合においても、ガスセンサの特性が個体毎にばらつくことを抑制するため、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均熱部を形成するのが好ましい。

【0063】

Ｃ２．変形例２：
第１実施形態では、均熱部をヒータ１３２と、ガス反応膜１９１および参照膜１９２との間に形成している。また、第２実施形態では、第１の均熱部をメンブレン２２１上に形成し、第２の均熱部を、ヒータ２７８が第１と第２の均熱部の間に位置するように形成している。しかしながら、均熱部を形成する位置は、必ずしもこれに限定されない。一般的には、少なくとも１つの均熱部を、メンブレンと、ガス反応膜および参照膜との間に形成すればよい。このようにしても、形成された均熱部により、ガス反応膜および参照膜に温度むらが発生することを抑制できる。

【0064】

Ｃ３．変形例３：
上記各実施形態では、均熱部をメンブレン１２１，２２１上のガス反応膜１９１，２９１や参照膜１９２，２９２の近傍にのみ形成しているが、均熱部を形成する領域は、ガス反応膜１９１，２９１や参照膜１９２，２９２の近傍に限定されない。一般的に、均熱部は、ガス反応膜１９１，２９１を有するガス検出部と、参照膜１９２，２９２を有する補償部とのそれぞれにおけるメンブレン１２１，２２１上であれば、任意の範囲に形成することができる。

【0065】

また、冷接点接続線１７２，２７２の上、下および近傍（図５参照）の少なくとも一つの位置に、冷接点用の均熱部を形成するものとしても良い。冷接点用均熱部を設けると、冷接点間の温度むらが低減されるので、ガスセンサの特性の個体毎のばらつきを抑制することができる。この場合、絶縁膜１２０，２２０や保護膜１８０，２８０に開口部を設け、冷接点用均熱部を基板１１０，２１０に接続するものとしても良い。冷接点用均熱部を基板１１０，２１０に接続すると、冷接点間の温度むらをさらに低減することが可能となる。

【0066】

Ｃ４．変形例４：
上記各実施形態では、熱電対を直列接続したサーモパイルの温接点によりガス反応膜１９１，２９１と参照膜１９２，２９２との温度を測定しているが、ガス反応膜１９１，２９１と参照膜１９２，２９２との温度は、単一の熱電対の温接点、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、温度を表す十分に高い電圧信号が直接出力され、可燃性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ガス反応膜１９１，２９１と参照膜１９２，２９２との温度を測定するのが好ましい。

【0067】

Ｃ５．変形例５：
上記各実施形態では、補償部に燃焼触媒を担持していない担体を含む参照膜１９２，２９２を形成しているが、製造工程を簡略化するために参照膜１９２，２９２の形成を省略することも可能である。この場合、補償部の測温素子である冷接点ＣＪは、温度がガス反応膜１９１に近くなるヒータ１７２の温度を測定するように、ヒータ１７２の近傍に形成されていればよい。なお、このとき、補償部のヒータ１７２は、補償部の測温素子（冷接点ＣＪ）の近傍を含む領域に形成されているといえる。但し、参照膜１９２およびガス反応膜１９１のそれぞれが形成し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１９２を形成するのが好ましい。

【0068】

Ｃ６．変形例６：
上記各実施形態では、ガスセンサ１００，２００上に、ガス反応膜１９１，２９１を有するガス検出部と、参照膜１９２，２９２を有する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。この場合においても、ガス反応膜における温度むらの発生が抑制されるので、可燃性ガスの検出感度の低下や、選択性の低下を抑制することができる。また、第１および第２実施形態と同様に、製造工程や完成後のガスセンサの破損が抑制されるとともに、オフセット、ドリフトあるいは感度等のガスセンサの特性の個体毎のばらつきを抑制することができる。

【0069】

Ｃ７．変形例７：
上記各実施形態では、断熱部として、基板１１０，２１０自体に設けられた空洞部１１９，２１９、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ＳｉＯ_２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ＳｉＯ_２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１２０，２２０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】

【0070】

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、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…中間体、１０２，１０２ａ…マスク膜、１０９…開口部、１１０，１１０ａ…基板、１１９…空洞部、１２０…絶縁膜、１２１…メンブレン、１３０…ｎ型半導体膜、１３１…ｎ型熱電素子、１３２…ヒータ、１３３，１３４…ヒータ配線、１４０，１４０ｂ，１６０…層間絶縁膜、１５０…ｐ型半導体膜、１５１…ｐ型熱電素子、１７０…導電膜、１７１…温接点接続線、１７２…冷接点接続線、１７３…信号出力電極、１７４…サーモパイル接続線、１７５…ヒータ通電電極、１７６…グランド配線、１７７…均熱膜、１８０…保護膜、１８１〜１８３…開口部、１９１…ガス反応膜、１９２…参照膜、２００…ガスセンサ、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…中間体、２０２，２０２ａ…マスク膜、２０９…開口部、２１０…基板、２１９…空洞部、２２０…絶縁膜、２２１…メンブレン、２３０…ｎ型半導体膜、２３１…ｎ型熱電素子、２３５…均熱膜、２４０ｂ…層間絶縁膜、２５０…ｐ型半導体膜、２５１…ｐ型熱電素子、２７０…導電膜、２７１…温接点接続線、２７２…冷接点接続線、２７３…信号出力電極、２７４…サーモパイル接続線、２７５…ヒータ通電電極、２７６…グランド配線、２７８…ヒータ、２７９…ヒータ配線、２８０…保護膜、２８１〜２８３…開口部、２９１…ガス反応膜、２９２…参照膜、８７１…温接点接続線、８７７…均熱膜、９７１…温接点接続線、９７７…均熱膜、Ｈ１１〜Ｈ１６…コンタクトホール、Ｈ２１〜Ｈ２４…コンタクトホール、ＭＳ１〜ＭＳ３…均熱膜、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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】