JP2014190878A

JP2014190878A - ガスセンサ

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Publication number: JP2014190878A
Application number: JP2013067462A
Authority: JP
Inventors: Koichi Igawa; 幸一井川; Tomofumi Kato; 友文加藤; Takuya Mizuno; 卓也水野
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: JP6140500B2

Abstract

【課題】熱伝導式ガスセンサにおける発熱抵抗体から被検出ガスへの熱伝達率を高め、被検出ガスの検出精度を向上させたガスセンサを提供する。
【解決手段】基板１３上に設けられてダイヤフラムを形成する薄膜部Ｄと、薄膜部に設けられ、自身の温度変化により抵抗値が変化するヒータ１５と、を備えた熱伝導式のガスセンサ１であって、ダイヤフラムのうち、ヒータのヒータパターン１５ａ、１５ｂが向かい合う部位の少なくとも一部にガスが流通する貫通孔１９が形成され、貫通孔を形成するダイヤフラムの内側面１９ｅは、テーパ状をなしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検出雰囲気中に存在する可燃性ガス等のガス濃度を検出するガスセンサに関する。

近年、環境・自然保護などの社会的要求から、高効率で、クリーンなエネルギー源として燃料電池の研究が活発に行われている。その中で、低温作動、高出力密度等の利点により、家庭用、車載用などのエネルギー源として固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）や水素内燃機関が期待されている。これらのシステムでは、例えば、可燃性ガスである水素を燃料としているため、ガス漏れの検知が重要な課題の一つとして挙げられている。

この種の被検出雰囲気中に存在する可燃性ガスのガス濃度を検出するガスセンサとして、被検出雰囲気内にガス検出素子を配置し、このガス検出素子に、自身の温度変化（発熱）により抵抗値が変化する発熱抵抗体を備えた熱伝導式ガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、このガスセンサでは、発熱抵抗体に通電されて発熱抵抗体が発熱した際に可燃性ガスへの熱伝導が生じる。そのため、ガス検出素子の温度を一定の温度に制御する場合、熱伝導によって発熱抵抗体の温度が変化するとともに抵抗値が変化するため、その変化量に基づき、被検出ガスを検出することができる。
そして、上記ガス検出素子はＭＥＭＳの技術を用いて作製されており、基板上にダイヤフラムを形成する絶縁層を設け、この絶縁層に発熱抵抗体を配置させる構成を採っている。これにより、発熱抵抗体から基板への熱逃げがダイヤフラム部分で少なくなるので、発熱抵抗体の熱が被検出ガスへ伝わり易くなる。
又、ガス検出素子の表面側から基板内部へスリットを介してエッチング液を流してエッチングを進行させ、発熱抵抗体の下方に空洞を設けてダイヤフラムを形成したマイクロヒータが開発されている（例えば、特許文献２参照）。このマイクロヒータでは、スリット（貫通孔）がダイヤフラムを貫通して空洞へ向かって形成されるので、スリットに隣接する発熱部では被検出ガスとの接触面積が増え、被検出ガスへ熱が伝わり易くなる。

特開２００５−３００４５２号公報特開２００８−７０１５３号公報

ところで、特許文献２記載の技術は、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を用いてスリットを形成しており、スリットの側壁を表面に対して垂直に加工している。しかしながら、被検出ガスの検出精度をさらに向上させるためには、スリット形状を改良して発熱抵抗体から可燃性ガスへの熱伝達率を積極的に高める必要がある。
すなわち、本発明は、熱伝導式ガスセンサにおける発熱抵抗体から被検出ガスへの熱伝達率を高め、被検出ガスの検出精度を向上させたガスセンサの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、基板上に設けられてダイヤフラムを形成する薄膜部と、前記薄膜部に設けられ、自身の温度変化により抵抗値が変化するヒータと、を備えた熱伝導式のガスセンサであって、前記ダイヤフラムのうち、前記ヒータのヒータパターンが向かい合う部位の少なくとも一部にガスが流通する貫通孔が形成され、前記貫通孔を形成する前記ダイヤフラムの内側面は、テーパ状をなしている。
このガスセンサによれば、貫通孔の内側面がテーパ状であるため、内側面が垂直な場合に比べ、内側面を介した内部のヒータと被検出ガスとの接触面積が増え、貫通孔に隣接する発熱抵抗体では熱がさらに被検出ガスへ伝わり易くなる。このため、発熱抵抗体から被検出ガスへの熱伝達率が高くなり、被検出ガスの検出精度を向上させることができる。

前記貫通孔は、表面側の開口のほうが反対側の開口よりも広くてもよい。
このガスセンサによれば、貫通孔をレジスト法によって容易に形成することができる。

向かい合う前記ヒータパターンがそれぞれ向かい合う変曲点を持ち、各変曲点を結ぶ線を挟んだ位置にそれぞれ前記貫通孔が形成されていてもよい。
変曲点付近ではヒータパターンが入り組んでおり、ヒータによる発熱量も高いため、線を挟んで複数の貫通孔が形成されていると、ヒータの熱がさらに被検出ガスへ伝わり易くなる。

前記基板は底面を有する凹部を備え、前記ダイヤフラムは前記凹部の表面に形成されていてもよい。
このガスセンサによれば、凹部は底面を有しているため、底面部分が補強部となって基板の強度低下を抑制できるので、ガス検出素子の寸法が小さい（基板の厚みが薄い）場合であっても強度が確保される。

前記ガスセンサは水素ガスを検出対象とすると、実用的であるので好ましい。

この発明によれば、熱伝導式ガスセンサにおける発熱抵抗体から被検出ガスへの熱伝達率を高め、被検出ガスの検出精度を向上させることができる。

ガスセンサの全体構成図である。ガスセンサの主要部となるガス検出素子の構成を示す平面図である。図２におけるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿ったガス検出素子の断面図である。ガス検出素子の製造工程を表す図である。図４に続く図である。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用されたガスセンサ１の全体構成図である。

［全体構成］
ガスセンサ１は、熱伝導式のガス検出素子１１を用いて、可燃性ガスの濃度を検出するものであり、例えば、燃料電池自動車の客室内に設置され、水素の漏れを検出する目的等に用いられる。

図１に示すように、ガスセンサ１は、ガス検出素子１１（図２、図３参照）と、ガス検出素子１１を駆動制御する制御回路９０とを備えている。又、制御回路９０は、ガス検出回路９１、及び温度測定回路９３を備えている。なお、制御回路９０（但し、後述する発熱抵抗体１５および測温抵抗体８０を除く），マイコン９４は単一の回路基板上に構成され、この回路基板とは別体にガス検出素子１１は構成されている。
ガス検出回路９１は、ガス検出素子１１に備えられた発熱抵抗体１５と、固定抵抗９５，９６，９７とによって構成されるホイートストーンブリッジ９１１、及び、ホイートストーンブリッジ９１１から得られる電位差を増幅するオペアンプ９１２を備えている。
発熱抵抗体１５として、自身の温度の上昇に伴い抵抗値が上昇する抵抗体を用いた場合、このオペアンプ９１２は、発熱抵抗体１５の温度が所定の温度に保たれるように、発熱抵抗体１５の温度が上昇した場合には出力する電圧を低くし、発熱抵抗体１５の温度が下降した場合には出力する電圧を高くするように作動する。

そして、このオペアンプ９１２の出力は、ホイートストーンブリッジ９１１に接続されているので、発熱抵抗体１５の温度が所定の温度より上昇すると、発熱抵抗体１５の温度を下げるためにオペアンプ９１２から出力される電圧は低くなり、ホイートストーンブリッジ９１１に印加される電圧が低下する。このときの、ホイートストーンブリッジ９１１の端部を構成する電極２１の電圧はガス検出回路９１の出力としてマイコン９４により検出され、マイコン９４により検出された出力値は、被検出ガスに含まれ可燃性ガスを検出するための演算処理に供される。
温度測定回路９３は、ガス検出素子１１に備えられた測温抵抗体８０（後述する）と、固定抵抗１０１，１０２，１０３によって構成されるホイートストーンブリッジ９３１と、ホイートストーンブリッジ９３１から得られる電位差を増幅するオペアンプ９３３とを備えている。このオペアンプ９３３の出力はマイコン９４により検出され、マイコン９４により検出された出力値は、被検出ガスの温度を測定するのに用いられ、さらに、被検出ガスに含まれ可燃性ガスを検出するための演算処理に供される。

以上のような構成を有する制御回路９０の出力値に基づき、マイコン９４により実行される可燃性ガスの濃度を演算する処理は、次のようなものである。まず、マイコン９４が備えるＣＰＵ（図示せず）は、同じくマイコン９４が備える記憶装置（図示せず）に記憶されたプログラムに基づき、ガス検出回路９１の出力値から、可燃性ガス濃度にほぼ比例した第１の出力値を出力する。この第１の出力値は、ガスセンサ１の検出空間の雰囲気温度変化による出力変化を含んでいるので、続いて、温度測定回路９３からの出力に基づき第１の出力値を補正した第２の出力値を出力する。さらに、マイコン９４は、そのマイコン９４の記憶装置（図示せず）に記憶された第２の出力値と可燃性ガスの濃度との関係に基づき、被検出ガス中に含まれる可燃性ガスの濃度を出力する。このように、第１の出力値を温度測定回路９３の出力に基づき補正しているので、精度よく可燃性ガスを検出できる。尚、可燃性ガスの濃度を演算する処理は、上記のものに限られず、公知の手段を適宜用いれば良い。

［ガス検出素子］
次に、ガス検出素子１１の構成について説明する。図２はガス検出素子１１の平面図を示し、図３は図２のＡ−Ａ線切断部およびＢ−Ｂ線切断部におけるそれぞれの端面図を示す。尚、図２において、紙面の左右方向をその平面図の左右方向とする。また、図３において、紙面の上下方向をその断面図の上下方向とする。
図２に示すように、ガス検出素子１１は、平板形状（平面視四角形状）をなし、その表面の四隅にそれぞれ電極２１、２３、８８、８９が形成され、他方の面（裏面）の中心付近に、詳しくは後述する平面視矩形のダイヤフラムＤが形成されている。
又、図３に示すように、ガス検出素子１１は、シリコン半導体からなる基板１３を備えるとともに、基板１３の上下両側に絶縁層（上側絶縁層４５、下側絶縁層４７）を備えている。上側絶縁層４５は、基板１３の表面に形成されており、一方、下側絶縁層４７は、基板１３の裏面に形成されている。尚、上側絶縁層４５は、基板１３の表面に形成される複数の絶縁層３３〜３９から構成される。

そして、上側絶縁層４５が部分的（平面から見てほぼ正方形）に露出するように基板１３の一部を除去することで、図３に示すように上側絶縁層４５の下側に凹部（空洞）１３Ｃが形成されたダイヤフラム構造をなしている。上側絶縁層４５のうち、凹部１３Ｃの上側部分であってダイヤフラムＤを形成する領域が特許請求の範囲の「薄膜部」に相当する。
なお、凹部１３Ｃは底面を有しているため、底面部分が補強部となって基板１３の強度低下を抑制できるので、ガス検出素子１１の寸法が小さい（基板１３の厚みが薄い）場合であっても強度が確保される。もちろん、凹部１３Ｃが底面を有さず、基板１３の底面側からダイヤフラムＤに向かってピラミッド形状（四角錐形状）に除去された形態であってもよい。

上側絶縁層４５のうち凹部１３Ｃに対応する領域（薄膜部）には、渦巻き状にパターン形成された発熱抵抗体（特許請求の範囲の「ヒータ」）１５が埋設されている。
発熱抵抗体１５は、被検出ガスの温度（詳細には、可燃性ガスへの熱伝導）により自身の温度変化により抵抗値が変化する抵抗体である。発熱抵抗体１５は、温度抵抗係数が大きい導電性材料で構成され、本実施形態では白金（Ｐｔ）で形成されている。可燃性ガスとしての水素ガスを検出する場合、水素ガスへの熱伝導によって発熱抵抗体１５から奪われる熱量の大きさは、水素ガス濃度に応じた大きさとなる。このことから、発熱抵抗体１５における電気抵抗値の変化に基づいて、水素ガス濃度を検出することが可能となる。
そして、ダイヤフラムＤ内に発熱抵抗体１５を設けることにより、発熱抵抗体１５が周囲から断熱されるため、短時間にて昇温又は降温する。このため、ガス検出素子１１の熱容量を小さくすることができる。

なお、発熱抵抗体１５の抵抗値変化は被検出ガスの温度による影響を受けるため、後述する測温抵抗体８０の電気抵抗値に基づき検出される温度を用いて、発熱抵抗体１５の電気抵抗値変化に基づき検出した被検出ガスの濃度を補正することにより、被検出ガス濃度の検出精度を向上させることができる。
又、上側絶縁層４５及び下側絶縁層４７は、単一の材料で形成されてもよいし、異なる材料を用いて複数層を成すように形成されてもよい。本実施形態では上側絶縁層４５を構成する複数層は、表面側から基板１３側へ向かって順に、窒化珪素層（Ｓｉ₃Ｎ₄層）からなる保護層３９、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）からなる上側絶縁保護層３７、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）からなる下側絶縁保護層３５、窒化珪素層（Ｓｉ₃Ｎ₄層）からなる絶縁層３３を積層してなる。上側絶縁保護層３７と下側絶縁保護層３５とは同一組成からなり、全体として絶縁保護層４３として機能しており、発熱抵抗体１５は絶縁保護層４３内に埋設されている。
なお、最表層をなす保護層３９は、発熱抵抗体１５、測温抵抗体８０、配線膜１６の汚染や損傷を防止すべくそれらを覆うように設けられている。
一方、下側絶縁層４７は、窒化珪素層（Ｓｉ₃Ｎ₄層）からなる絶縁層３４で形成されている。
又、ガス検出素子１１は、縦横ともに数ｍｍ（例えば３ｍｍ×３ｍｍ）程度の大きさであり、例えば、シリコン半導体基板を用いたマイクロマシニング技術（マイクロマシニング加工）により製造される。

図２に戻り、発熱抵抗体１５の左右の端は、発熱抵抗体１５が形成された平面と同じ平面にそれぞれ埋設された配線をなすヒータリード部１６（図３）を介して、各電極２１、２３に接続されている。なお、電極２３がグランド電極となっている。電極２１、２３は、発熱抵抗体１５に接続される配線の引き出し部位であり、コンタクトホール４１（図４）を介して露出し、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又は金（Ａｕ）で形成されている。

測温抵抗体８０は、ガスセンサ１の検出空間内に存在する被検出ガスの温度を検出するためのものであり、ガス検出素子１１の上辺（一辺）に沿って、上側絶縁保護層３７と保護層３９との間に埋設されている。測温抵抗体８０は、電気抵抗値が温度に比例して変化（本実施形態では、温度の上昇に伴って抵抗値が増大）する導電性材料で構成され、本実施形態では白金（Ｐｔ）で形成されている。
測温抵抗体８０は、測温抵抗体８０が形成された平面と同じ平面に埋設された配線膜（図示せず）を介して電極８８及びグランド電極８９に接続されている。電極８８及びグランド電極８９は、コンタクトホール（図示せず）を介して露出し、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又は金（Ａｕ）で形成されている。

さらに、ダイヤフラムＤには、凹部１３Ｃに連通してガスが流通する貫通孔１９が複数形成されている。貫通孔１９は、発熱抵抗体（ヒータ）１５のヒータパターン１５ａ、１５ｂが向かい合う部位の少なくとも一部に形成されていればよいが、後述するように、貫通孔１９の形成位置からエッチング液が基板１３側に注入されて薄膜部下方に凹部１３Ｃをエッチング形成する。このため、エッチングが均等に進行するよう、上記部位に限らず、ダイヤフラムＤとなる薄膜部の面方向に分散して複数の貫通孔１９が配置されていることが好ましい。
又、図３に示すように、貫通孔１９（ダイヤフラムＤ）の内側面１９ｅは、テーパ状をなしていて、表面側の開口のほうが反対側の開口よりも広くなっている。このように、貫通孔１９の内側面１９ｅがテーパ状であると、内側面１９ｅが垂直な場合に比べ、内側面１９ｅを介した内部の発熱抵抗体１５と被検出ガスとの接触面積が増え、貫通孔１９に隣接する発熱抵抗体１５では熱がさらに被検出ガスへ伝わり易くなる。このため、発熱抵抗体１５から被検出ガスへの熱伝達率が高くなり、被検出ガスの検出精度を向上させることができる。

なお、貫通孔１９はテーパ状であればよく、表面側の開口のほうが反対側の開口よりも狭くてもよいが、後述するように貫通孔１９は、基板１３側へ向かって先細るテーパ状のレジスト孔をガイドにしてＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を用いて形成していることから、表面側の開口のほうが反対側の開口よりも広い貫通孔１９の方が作製し易い。
又、向かい合うヒータパターン１５ａ、１５Ｂがそれぞれ向かい合う変曲点１５ａｐ、１５ｂｐを持ち、各変曲点１５ａｐ、１５ｂｐを結ぶ線Ｌを挟んだ位置にそれぞれ貫通孔１９が形成されていると好ましい。変曲点１５ａｐ、１５ｂｐ付近ではヒータパターン１５ａ、１５Ｂが入り組んでおり、発熱抵抗体（ヒータ）１５による発熱量も高いため、線Ｌを挟んで複数の貫通孔１９が形成されていると、発熱抵抗体１５の熱がさらに被検出ガスへ伝わり易くなる。なお、変曲点は、ヒータパターンの輪郭を表す曲線（直線を含む）上で曲率の符号が変化する点である。

なお、ダイヤフラムＤの重心Ｇの位置に発熱抵抗体１５のヒータパターンが存在することが好ましく、重心Ｇの位置でヒータパターンの幅が最も太いことが好ましい。発熱抵抗体１５のヒータパターンがダイヤフラムＤの外側にあるほど、放熱し易いため、その分だけヒータパターンを狭幅として温度を高くしている。ここで、仮に重心Ｇの位置にヒータパターンが存在しなかったり、ヒータパターンの幅が細いと、放熱し難い重心Ｇ近傍の温度が高くなり、発熱抵抗体１５の平面方向の均熱性が低下する。又、発熱抵抗体１５の最高温度は薄膜部の耐熱温度によって制限されるが、発熱抵抗体１５の均熱性が低下すると発熱抵抗体１５の局所的な高温部が発熱抵抗体１５の最高温度を超えないようにしなければならず、発熱抵抗体１５全体の平均温度が低下し、発熱抵抗体１５から被検出ガスへ熱が伝わり難くなる。

次に、図４、図５を参照し、ガス検出素子１１の製造工程について説明する。なお、図４、図５では、各工程について、図１におけるガス検出素子１１のＡ−Ａ線切断部およびＢ−Ｂ線切断部におけるそれぞれの端面状態を表している。
まず、シリコン半導体からなる基板１３を準備し、この基板１３を洗浄した上で基板１３の上面及び下面に、それぞれＰｏｌｙ−Ｓｉ膜からなる犠牲層３１、３２をＬＰ−ＣＶＤ法により成膜する。そして、シリコン基板１３の上面側の犠牲層３１を、ダイヤフラムＤの形成領域に一致するように、必要領域を残しつつ不要領域を除去する（パターニングする）（図４（Ａ））。この際、下面側の犠牲層３２も除去する。
次に、減圧ＣＶＤ法により、引張応力膜となる窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）からなる絶縁層３３を基板１３の上面（犠牲層３１を含め）に形成し、同様に窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）からなる絶縁層３４を基板１３の下面に形成する。さらに、絶縁層３３の表面に、圧縮応力膜である酸化珪素層（ＳｉＯ₂層）からなる下側絶縁保護層３５をプラズマＣＶＤ法により形成する（図４（Ｂ））。

次に、下側絶縁保護層３５の上に、スパッタ法により白金（Ｐｔ）等の金属膜を成膜した後、パターニングしてヒータ配線部１５を形成する（図４（Ｃ））。このとき、ヒータ配線部１５の配線形状（配線パターン）は、ヒータ配線部１５の電気抵抗値が予め定められた設計値となるように定められている。また、このとき、ヒータ配線部１５に電気的に接続されるヒータリード部１６が、ヒータ配線部１５と同様にパターニング形成される。
続いて、ヒータ配線部１５を中心として上下方向（積層方向）の膜構成が対称となるように、プラズマＣＶＤ法により酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）からなる上側絶縁保護層３７を下側絶縁保護層３５上に形成した後、ＬＰ−ＣＶＤ法により窒化珪素層（Ｓｉ₃Ｎ₄層）からなる保護層３９を上側絶縁保護層３７上に形成する。さらに、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）の手法により、上側絶縁保護層３７及び保護層３９に対して、ヒータリード部１６に通じるコンタクトホール４１を形成する（図４（Ｄ））。なお、この工程において、測温抵抗体８０についても、発熱抵抗体１５と同様の手法により、上側絶縁保護層３７と保護層３９の間にパターニング形成する。

次に、コンタクトホール４１に対して、スパッタ法により金（Ａｕ）等の金属膜を成膜した後、パターニングして金（Ａｕ）等の金属材料からなるコンタクト電極２１を形成する（図５（Ｅ））。なお、図示を省略するが、他のコンタクトホールに対しても、同時に電極２３、８８、８９を形成する。

次に、保護層３９上にレジスト膜５０を成膜し、後述する貫通孔１９となる部位をエッチング除去してレジスト孔５１を形成する。さらに、残ったレジスト膜５０に熱（例えば、150℃で5分）を加えることで、レジスト孔５０の内側面５０ｅを、表面側の開口のほうが反対側の開口よりも広いテーパ状にする（図５（Ｆ））。ここで、レジストは例えば、AZ1500ポジレジスト（AZエレクトロニックマテリアルズ製）を使用できる。
次に、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）の手法により、保護層３９、上側絶縁保護層３７、下側絶縁保護層３５、絶縁層３３の積層体（ダイヤフラムＤを形成する薄膜部）に対して、犠牲層３１に通じるスリットをなす貫通孔１９を複数箇所に形成する（図５（Ｇ））。
ここで、ＲＩＥによるエッチングでは、保護層３９だけでなく、保護層３９の上層のレジスト孔５１周囲のレジスト膜５０も同時にエッチングされる。そのため、エッチングの進行とともに、レジスト孔５１のサイズが大きくなっていき、保護層３９の表面側が下側よりも大きい開口を形成しながらエッチングされる。このようにして、貫通孔１９の内側面１９ｅもテーパ状（この例では表面側の開口のほうが反対側の開口よりも広いテーパ状）になる。その後、レジスト５０を除去する。
なお貫通孔形成工程においては、犠牲層３１の全体に分散した状態となるように、かつ図３に示すようにヒータパターンが向かい合う部位の少なくとも一部に、複数の貫通孔１９を形成する。

次に、異方性エッチング溶液（例えば、ＴＭＡＨ）を用いて、犠牲層３１をエッチングするとともに、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分をエッチングする（図５（Ｈ））。
これにより、シリコン基板１３に凹部（空洞）１３Ｃを形成することができる。このとき、薄膜部に分散して配置された複数の貫通孔１９から異方性エッチング溶液が注入されるため、犠牲層３１のエッチングは、犠牲層３１の全体においてほぼ均等に進行することになる。このため、犠牲層３１がエッチングされてエッチング液がシリコン基板１３に達するときには、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分に対して、ほぼ均等にエッチング液が接触する状態となる。これにより、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分についても、この部分の全体においてほぼ均等にエッチングが進行することになる。
厳密に言うと、犠牲層３１のエッチングが終了した際には、シリコン基板１３の表面は多少エッチングされており、凹凸状になっている。しかし、凹部の深さが浅く、凸部のエッチングレートが凹部に比べて早いため、直ちに、シリコン基板１３の表面（凹部１３Ｃの底面）の凹凸は平らになる。
このようにシリコン基板１３のエッチングが進むことで、エッチングにより形成される凹部１３Ｃの形状を、底面が平らな形状にすることができる。そして、底面が平らな形状の凹部１３Ｃは、ピラミッド形状（四角錐形状）のキャビティに比べて、深さ寸法が小さくなる。
なお、犠牲層３１を構成する材料は、等方性エッチングが可能である材料が好ましい。さらに、犠牲層３１を構成する材料は、半導体基板１３をエッチングする際に用いるエッチング液でエッチング可能である材料が好ましい。上記２つの条件を満たす材料としては、本実施形態のようにポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が挙げられる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、水素ガスを検出する場合について説明したが、本発明のガスセンサは他の種類の可燃性ガスも検出可能である。
又、上記したガス検出素子１１の製造工程において、絶縁層３３、３４の密着性向上のため、絶縁層３３、３４を形成する下地側の層上に熱酸化膜を成膜しても良い。又、図４（Ｄ）のコンタクトホールの形成と、図５（Ｇ）の貫通孔の形成を同時に行っても良い。

１ガスセンサ
１３基板
１３Ｃ基板の凹部
１５ヒータ（発熱抵抗体）
１５ａ、１５ｂヒータパターン
１５ａｐ、１５ｂｐヒータパターンの変曲点
１９貫通孔
１９ｅ貫通孔（ダイヤフラム）の内側面
Ｄダイヤフラム（薄膜部）
Ｌ変曲点を結ぶ線

Claims

基板上に設けられてダイヤフラムを形成する薄膜部と、
前記薄膜部に設けられ、自身の温度変化により抵抗値が変化するヒータと、を備えた熱伝導式のガスセンサであって、
前記ダイヤフラムのうち、前記ヒータのヒータパターンが向かい合う部位の少なくとも一部にガスが流通する貫通孔が形成され、
前記貫通孔を形成する前記ダイヤフラムの内側面は、テーパ状をなしているガスセンサ。
前記貫通孔は、表面側の開口のほうが反対側の開口よりも広い請求項１記載のガスセンサ。
向かい合う前記ヒータパターンがそれぞれ向かい合う変曲点を持ち、各変曲点を結ぶ線を挟んだ位置にそれぞれ前記貫通孔が形成されている請求項１又は２記載のガスセンサ。
前記基板は底面を有する凹部を備え、前記ダイヤフラムは前記凹部の表面に形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載のセンサ。
前記ガスセンサは水素ガスを検出対象とする請求項１ないし４のいずれかに記載のガスセンサ。