DE10213805A1

DE10213805A1 - Gassensor und Verfahren zum Herstellen eines Gassensors

Info

Publication number: DE10213805A1
Application number: DE10213805A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Wado; Makiko Sugiura; Yukihiro Takeuchi; Takao Iwaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2002-11-07
Also published as: US20060194332A1; US20020142478A1

Abstract

Ein zuverlässiger Gassensor beinhaltet einen Trägerfilm (2), der auf einer Oberfläche einer Platte (1) ausgebildet ist, und eine Erwärmerelektrode (3). Die Erwärmerelektrode (3) ist von einer elektrisch isolierenden Erwärmerschicht (4) umgeben. Erfassungselektroden (6a, 6b) sind über der elektrisch isolierenden Schicht (4) ausgebildet. Eine flache isolierende Schicht (9) ist über der isolierenden Erwärmerschicht (4) ausgebildet und Oberflächen der Erfassungselektroden (6a, 6b) liegen an der oberen Oberfläche der flachen isolierenden Schicht (9) frei und sind zu dieser bündig. Ein empfindlicher Film (5) ist über der flachen isolierenden Schicht (9) in Kontakt mit den Oberflächen der Erfassungselektroden (6a, 6b) ausgebildet. Ein Hohlraum (8) ist in der Platte (1) ausgebildet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor zum Identifizieren eines Gases unter Verwendung eines empfind lichen Films, von dem sich ein physikalischer Wert in Über einstimmung mit dem umgebenden Gas ändert, ein Verfahren zum Herstellen des Gassensors und ein Verfahren zum Erfas sen eines Gases.

Es gibt verschiedene bestehende Gassensoren, die mit einem empfindlichen Film, von dem sich ein physikalischer Wert durch Adsorption, Desorption oder dergleichen eines Gases ändert, auf einer Platte ausgebildet sind. Der Film ist imstande, eine Konzentration des Gases durch Messen der Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films zu berechnen.

Günstige Charakteristiken eines Gassensors beinhalten eine hohe Empfindlichkeit, eine hervorragende Selektivität, eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit, Zuverlässigkeit, eine Leichtigkeit einer Herstellung, eine kleine Größe und eine niedrige Energieaufnahme.

Eine Empfindlichkeit oder Selektivität eines derartigen Gassensors ist bedeutsam von der Temperatur des empfindli chen Films abhängig und deshalb ist ein Erwärmer in der Nähe des Films vorgesehen und wird die Temperatur des Films unter Verwendung von zum Beispiel einer Steuerschaltung zu einer bestimmten Temperatur (300°C bis 500°C) gesteuert. Ein derartiger Gassensor mit einer Erwärmerschicht ist zum Beispiel in der JP-A Nr. 11-201929 offenbart. Fig. 49 ist eine Schnittansicht des Gassensors.

Wie es in Fig. 49 gezeigt ist, ist eine erste elek trisch isolierende Schicht J2 über einer Platte J1 aus Si lizium oder dergleichen ausgebildet und ist eine Erwärmer schicht J3 über der ersten elektrisch isolierenden Schicht J2 ausgebildet. Eine zweite elektrisch isolierende Schicht J4 ist über der Erwärmerschicht J3 ausgebildet. Über der zweiten elektrisch isolierenden Schicht J4 sind eine Elek trodenschicht J5, welche elektrisch mit der Erwärmerschicht J3 verbunden ist, und ein Temperatursensor J6 ausgebildet.

Eine dritte elektrisch isolierende Schicht J7 ist wei terhin über der Platte ausgebildet und eine Erfassungselek trode J8 ist über der dritten elektrisch isolierenden Schicht J7 ausgebildet. Ein empfindlicher Film J9 ist über der Erfassungselektrode J8 ausgebildet. Deshalb ist die Er fassungselektrode J8 unter dem empfindlichen Film J9 ange ordnet und sind der Temperatursensor J6 und die Erwärmer schicht J3 in den zweiten und dritten elektrisch isolieren den Schichten J7 und J4 angeordnet.

Die Temperatur des empfindlichen Films J9 wird durch Vorsehen des Temperatursensors J6 über der Erwärmerschicht J3 und durch Ausführen eines Rückkopplungssteuerns gleich mäßig gemacht. Eine Änderung eines physikalischen Werts des empfindlichen Films J9 bei einer vorbestimmten Temperatur wird durch die Erfassungselektrode J8 erfaßt und die Art eines Gases oder die Konzentration eines Gases in einer Um gebung wird gemessen.

Bei einem derartigen Gassensor werden die zweiten und die dritten elektrisch isolierenden Schichten J4 und J7 zum Anordnen der Erwärmerschicht J3 so nah wie möglich an dem empfindlichen Film J9 dünn gemacht, um die Temperatur des empfindlichen Films J9 mit einer kleinen Leistung zu erhö hen. Deshalb treten Vertiefungen und Vorsprünge oder Stu fen, welche durch die Muster der Erwärmerschicht J3 und des Temperatursensors J6 verursacht werden, ebenso auf den zweiten den dritten elektrisch isolierenden Schichten J4 und J7 auf. Als ein Ergebnis ist der empfindliche Film J9 auf einer Fläche ausgebildet, die mit Vertiefungen und Vor sprüngen ausgebildet ist.

Daher wird gemäß der JP-A Nr. 11-201929 ein Verfahren verwendet, das eine Vorspannungs-Zerstäubungsvorrichtung verwendet, um die dritte elektrisch isolierende Schicht J3 flach auszubilden. Jedoch bleiben Vertiefungen und Vor sprünge der Erfassungselektrode J8 auf der Fläche, die mit dem empfindlichen Film J9 ausgebildet ist. Bei einem derar tigen Gassensor ist der empfindliche Film J9 durch einen Dünnfilm ausgebildet und ist der empfindliche Film J9 dem gemäß, wenn der empfindliche Film J9 auf der Fläche ausge bildet wird, die mit Vertiefungen und Vorsprüngen ausgebil det ist, anfällig für ein Brechen. Obgleich der empfindli che Film J9 nicht unmittelbar gebrochen wird, wenn der Gas sensor über eine lange Zeitdauer verwendet wird, kann ein Riß durch eine thermische Ausdehnung der Erwärmerschicht J3, die unter dem empfindlichen Film J9 angeordnet ist, auf einer Oberfläche des empfindlichen Films J9 ausgebildet werden, und dies beschränkt die Lebensdauer des Produkts.

Wenn die Erfassungselektrode J8 und die Erwärmerschicht J3 unter dem empfindlichen Film J9 vorgesehen sind, wird eine Anzahl von Schichten derart ausgebildet, daß die elek trisch isolierenden Schichten zwischen der Erfassungselek trode J8 und der Erwärmerschicht J3 vorgesehen sein müssen, und deshalb gibt es viele Herstellungsschritte.

Es ist bekannt, daß ein empfindlicher Film nicht nur bezüglich einer Art eines Gases, sondern ebenso bezüglich einer Mehrzahl von Arten von Gasen empfindlich ist, und wenn ein empfindlicher Film zum Beispiel dazu gedacht ist, um eine Art eines Gases zu erfassen, ist die Selektivität niedrig.

Im Hinblick auf dieses Problem gibt es gemäß der JP-A Nr. 2-88958 eine Technologie zum Identifizieren der Art und Konzentration eines Gases aus einer Änderung eines physika lischen Werts durch Messen der Änderung des physikalischen Werts bei einer Mehrzahl von Temperaturen. Das heißt, die Vorrichtung verwendet die Abhängigkeit der Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films bezüglich der Art des Gases und der Temperatur.

Jedoch wird die Empfindlichkeit des empfindlichen Films verringert, wenn Gas oder dergleichen in dem empfindlichen Film adsorbiert wird. Deshalb unterscheidet sich, wenn sich die Menge eines adsorbierten Gases oder dergleichen in ei nem empfindlichen Film vor einem Messen des Gases unter scheidet, die Änderung des physikalischen Werts auch unter einer gleichen Gasumgebung empfindlich und kann das Gas falsch identifiziert werden.

Auch dann, wenn die zuvor beschriebene Technologie ver wendet wird, ist die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films, wenn das Gas gemessen wird, abhängig von dem Oberflächenzustand (Anfangszustand) des empfindli chen Films vor einem Messen des Gases. Das heißt, die jüng ste Vergangenheit des empfindlichen Films vor einem Messen eines bestimmten Gases wird die Erfassung beeinträchtigen und die Erfassungsgenauigkeit kann sich verschlechtern, wenn dies nicht berücksichtigt wird.

Im Hinblick auf dieses Problem wird gemäß der JP-A Nr. 9-264591 die Erfassungsgenauigkeit durch Messen einer Ände rung eines physikalischen Werts bei unterschiedlichen Tem peraturen und Berechnen einer Differenz (Hysterese) der Än derung verbessert.

Jedoch wird es vorhergesagt, daß dann, wenn die Konzen tration des Gases niedrig ist, die Differenz nicht deutlich gezeigt ist und die Erfassungsgenauigkeit verringert ist, wenn die Konzentration des Gases niedrig ist. Die Reak tionsgeschwindigkeit ist verringert, da die Temperatur wie derholt erhöht und verringert werden muß, um die Differenz zu berechnen.

Unter Gassensoren wird am weitesten verbreitet ein Gas sensor verwendet, der einen Metalloxidhalbleiter, wie zum Beispiel SnO₂, ZnO, In₂O₃ oder dergleichen, als einen emp findlichen Film verwendet.

Derartige Sensoren können zum Beispiel in einen Typ mit einem gesinterten Körper, einen Typ mit einem Dickfilm, ei nen Typ mit einem Dünnfilm und dergleichen durch ein Ver fahren zum Herstellen des empfindlichen Films und einer Dicke von diesem klassifiziert werden. Unter ihnen kann ge mäß einem Gassensor eines Dünnfilmtyps ein empfindlicher Film, welcher einen Dünnfilm aufweist, da der empfindliche Film den Dünnfilm aufweist, ein Gas, das an der Oberfläche des empfindlichen Films adsorbiert wird, in einer kurzen Zeitdauer in eine Gesamtheit des empfindlichen Films dif fundiert werden. Deshalb wird es erwartet, daß die Reak tionsgeschwindigkeit größer und die Empfindlichkeit höher als diejenige der Gassensoren des Typs mit einem gesinter ten Körper oder des Typs mit einem Dickfilm ist.

Bei einem derartigen Sensor eines Typs mit einem Dünn film ist der empfindliche Film, welcher ein Dünnfilm ist, zum Beispiel auf einer isolierenden Platte durch ein Vaku umabscheidungsverfahren, ein Zerstäubungsverfahren oder ein Ionenplattierverfahren ausgebildet und ist ein Paar von Elektroden über dem empfindlichen Film ausgebildet. Die Än derung eines physikalischen Werts des empfindlichen Films, wenn der empfindliche Film einem zu erfassenden Gas ausge setzt ist, wird von den Elektroden als ein elektrisches Signal erfaßt und die Art eines Gases oder die Konzentra tion des Gases kann aus der Änderung des physikalischen Werts bestimmt werden.

Jedoch ist es gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Ausbilden des empfindlichen Films wahrscheinlich, daß der Metalloxidhalbleiter feine Kristalle beinhaltet. Als Ergebnis wird in dem empfindlichen Film das zu erfassende Gas durch eine sehr kleine Kristallgrenze diffundiert und deshalb wird tatsächlich die Zeitdauer, die zum Diffundie ren oder Entfernen des zu erfassenden Gases notwendig ist, solange wie ungefähr mehrere Minuten und ist die Reaktion im Vergleich zu dem Gassensor des Typs mit einem gesinter ten Körper schlecht.

Die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films hängt von der Temperatur des empfindlichen Films ab und die Abhängigkeit der Änderung des physikalischen Werts von der Temperatur hängt von der Art des erfaßten Gases ab. Deshalb wird normalerweise die Temperatur des empfindlichen Films auf verschiedene Temperaturen zwischen ungefähr 300 bis 450°C eingestellt und wird die Art des Gases und die Konzentration des Gases durch Messen der Änderung des phy sikalischen Wertes bei dieser Gelegenheit bestimmt. Jedoch schreitet gemäß dem Gassensor des Typs mit einem Dünnfilm, der die kleinen Kristalle aufweist, ein Kristallwachstum durch den Erwärmungsvorgang fort und ist eine Stabilität des empfindlichen Films im Alter schlecht und verschlech tert sich die Erfassungsgenauigkeit.

Im Einblick auf dieses Problem ist gemäß der JP-A Nr. 8-94560 ein empfindlicher Film eines Einkristalls durch epitaktisches Aufwachsen eines Einkristalls des empfindli chen Films auf eine isolierende Platte durch reaktives Zer stäuben ausgebildet. Als ein Ergebnis werden die Kristall körner vergrößert und Kristallkörner werden verringert, was eine Reaktion verbessert.

Jedoch wird gemäß dieser Patentveröffentlichung der empfindliche Film epitaktisch hergestellt, um zu wachsen, um die Einkristallstruktur der Platte unter Verwendung ei ner isolierenden Einkristallplatte (Saphir oder derglei chen) zu erreichen, um Korngrenzen in dem empfindlichen Film zu verringern, und deshalb können die Grenzen des emp findlichen Films nicht verringert werden, außer ein be schränktes Material der isolierenden Einkristallplatte wird verwendet.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Grundsätzlich schafft die Erfindung einen Gassensor ei nes Dünnfilmtyps, der imstande ist, eine Reaktion unberück sichtigt der Art eines verwendeten Substrats zu verbessern, und ein Verfahren zum Herstellen des gleichen. Die Erfin dung schafft einen Gassensor, der imstande ist, eine Zuver lässigkeit zu verbessern, und ein Verfahren zum Herstellen des gleichen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Ver fahren zum Herstellen eines Gassensors zu schaffen, das eine verringerte Anzahl von Herstellungsschritten aufweist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen eines Gases unter Verwendung eines Gassensors zu schaffen, der imstande ist, das Gas mit einer hohen Ge nauigkeit zu identifizieren.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gassensor geschaffen, der ein Substrat (1), einen Träger film (2), eine Erwärmerschicht (3), die auf dem Trägerfilm (2) ausgebildet ist, eine elektrisch isolierende Erwärmer isolationsschicht (4), die über der Erwärmerschicht und dem Substrat ausgebildet ist, eine Erfassungselektrode (6a, 6b), die über der Erwärmerisolationsschicht ausgebildet ist, eine abgeflachte elektrisch isolierende Schicht (9), die derart über der Erwärmerisolationsschicht und um die Erfassungselektrode ausgebildet ist, daß eine Oberfläche der Erfassungselektrode freiliegt, beinhaltet. Eine Ober fläche der Erwärmerisolationsschicht ist derart abgeflacht, daß sie zu der Oberfläche der Erfassungselektrode bündig ist. Ein empfindlicher Film (5) ist flach in Kontakt mit der Oberfläche der Erfassungselektrode ausgebildet. Ein physikalischer Wert des Films wird durch Reagieren mit dem zu erfassenden Gas geändert.

Gemäß dem Aspekt der Erfindung befindet sich die Erfas sungselektrode zum Erfassen einer Änderung des physikali schen Werts des empfindlichen Films unter dem empfindlichen Film und füllt die flache isolierende Schicht die Umgebung der Erfassungselektrode. Deshalb werden Vertiefungen oder Vorsprünge oder Stufen, die durch die Erfassungselektrode verursacht werden, verringert oder beseitigt und kann der empfindliche Film auf der abgeflachten Fläche ausgebildet werden. Deshalb verhindert der Gassensor, daß der empfind liche Film zerbrochen wird, und ist zuverlässig.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Gassensor ein Substrat (1), einen Trägerfilm (2), eine Erwärmerschicht (3), die auf dem Trägerfilm (2) ausgebildet ist, eine Erfassungselektrode (6a, 6b), die auf einer Flä che ausgebildet ist, welche die gleiche ist, auf der sich die Erwärmerschicht befindet. Die Erfassungselektrode ist elektrisch von der Erwärmerschicht isoliert. Eine abge flachte elektrisch isolierende Schicht (9) ist über der Er wärmerschicht ausgebildet, um die Erwärmerschicht zu bedec ken. Eine Oberfläche der isolierenden Schicht (9) ist der art abgeflacht, daß sie zu einer Oberfläche der Erfassungs elektrode derart bündig ist, daß die Oberfläche der Erfas sungselektrode freiliegt. Ein empfindlicher Film (5) ist flach in Kontakt mit der Oberfläche der Erfassungselektrode über der abgeflachten elektrisch isolierenden Schicht aus gebildet. Ein physikalischer Wert des Films wird durch Rea gieren mit dem zu erfassenden Gas geändert.

Der empfindliche Film ist über der abgeflachten elek trisch isolierenden Schicht ausgebildet und deshalb verhin dert der Gassensor, daß der empfindliche Film zerbrochen wird, was eine Zuverlässigkeit verbessert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet der Gassensor ein Substrat (1), eine elektrisch isolierende Schicht (31), die über dem Substrat ausgebildet ist, und einen empfindlichen Film (5), der flach über der elektrisch isolierenden Schicht ausgebildet ist. Ein physikalischer Wert des Films wird durch Reagieren mit dem zu erfassenden Gas geändert. Der Gassensor beinhaltet einen Trägerfilm (2) und eine Erwärmerschicht (3), die auf dem Trägerfilm (2) ausgebildet ist. Die Erwärmerschicht (3) befindet sich zwi schen dem Substrat und der elektrisch isolierenden Schicht, um den empfindlichen Film zu umgeben, und nicht direkt un ter dem empfindlichen Film. Eine Erfassungselektrode (6a, 6b) ist zum Erfassen einer Änderung eines physikalischen Werts des empfindlichen Films über dem empfindlichen Film ausgebildet.

Die Erfassungselektrode ist über dem empfindlichen Film ausgebildet und die Erwärmerschicht ist nicht direkt unter dem empfindlichen Film. Deshalb kann der empfindliche Film auf einer flachen Fläche ausgebildet werden, die frei von Vertiefungen und Vorsprüngen oder Stufen ist, die durch Un terschiede in Höhen verursacht werden. Deshalb verhindert oder beschränkt der Gassensor ein Brechen des empfindlichen Films.

Wenn die Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht, die den empfindlichen Film kontaktiert, derart ab geflacht ist, daß die maximale Stufenhöhe oder -differenz zwischen einem hohen Punkt und einem niedrigen Punkt der Oberfläche kleiner als die Filmdicke des empfindlichen Films ist, kann ein Brechen des empfindlichen Films verhin dert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Er wärmerschicht die Form eines Rahmens auf und ist ein Tempe ratursteuerfilm (41) zum Fördern einer Wärmeübertragung von der Erwärmerschicht als ein abgeflachter Film auf der Flä che ausgebildet, auf der sich die Erwärmerschicht befindet. Der Temperatursteuerfilm befindet sich auf einer Innenseite der Erwärmerschicht und ein Außenumfang des Temperatursteu erfilms ist zwischen dem Innenumfang der Erwärmerschicht und dem Außenumfang des empfindlichen Films angeordnet, wenn es von oberhalb des empfindlichen Films betrachtet wird.

Durch Vorsehen des Temperatursteuerfilms auf diese Weise kann die Temperaturgleichmäßigkeit des empfindlichen Films verbessert werden. Da der Temperatursteuerfilm größer als der empfindliche Film ist, kann der empfindliche Film auf einer flachen Fläche ausgebildet werden und kann ver hindert werden, daß der empfindliche Film bricht.

Die Ecken der Erwärmerschicht können abgefast oder ab gerundet sein.

Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß Linien einer glei chen Temperatur (Isotherme) keine Winkel aufweisen und in abgerundeten Formen ausgebildet sind. Deshalb kann, wenn der Eckenabschnitt der Erwärmerschicht abgefast oder abge rundet ist, die Form der Erwärmerschicht mit Formen der Isotherme in Übereinstimmung gebracht werden und wird das Temperatursteuern einfacher.

Der empfindliche Film kann oval sein.

Im allgemeinen hängt die Temperaturverteilung in dem empfindlichen Film von der Entfernung von der Erwärmer schicht ab. Deshalb können durch Ausbilden des empfindli chen Films in der Form eines Ovals oder eines Kreises Teile des empfindlichen Films, die von der Erwärmerschicht ent fernt sind, beseitigt werden und kann eine Abweichung der Temperaturverteilung des empfindlichen Films verringert werden.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist es normal, daß die Isotherme abgerundet sind, und deshalb stimmt, wenn die Ecken des empfindlichen Films abgefast oder abgerundet sind, die Form des empfindlichen Films mit den Formen der Isotherme überein und wird das Temperatursteuern einfacher.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Trä gerfilm (2) über dem Substrat ausgebildet und ist die Er wärmerschicht über dem Trägerfilm ausgebildet, ist ein Hohlraum (8) in dem Substrat unter der Erwärmerschicht aus gebildet und werden der empfindliche Film und der Hohlab schnitt von dem Trägerfilm überbrückt. Die Zugspannung, die auf den Trägerfilm ausgeübt wird, ist gleich oder größer als 40 MPa und gleich oder kleiner als 150 MPa.

Gemäß dem Aspekt der Erfindung wird durch Ausbilden des Hohlraums unter der Erwärmerschicht und dem empfindlichen Film eine Wärmeübertragung zu dem Substrat verhindert und kann die Temperatur des empfindlichen Films einfacher er höht werden und wird eine Energieaufnahme verringert. In dem Fall eines Ausbildens des Hohlraums wird, wenn eine Druckspannung auf den Trägerfilm ausgeübt wird, der Träger film beschädigt. Jedoch kann, da eine leichte Zugspannung auf den Trägerfilm ausgeübt wird, verhindert werden, daß der Trägerfilm bricht.

Die Erwärmerschicht ist zwischen einem Außenumfang des Hohlraums und dem Außenumfang des empfindlichen Films ange ordnet.

Daher befindet sich die Erwärmerschicht nicht direkt unter dem empfindlichen Film und kann der empfindliche Film von seiner Umgebung erwärmt werden. Wenn die Erwärmer schicht über dem Hohlabschnitt ausgebildet ist, wird eine Wärmeübertragung von der Erwärmerschicht beschränkt.

Der Außenumfang des Hohlraums an einer Oberfläche des Substrats und der Außenumfang des empfindlichen Films wer den mit Formen ausgebildet, die ähnlich zueinander sind, wenn sie von oberhalb des empfindlichen Films betrachtet werden.

Im allgemeinen hängen die Isotherme in dem empfindli chen Film von den Formen des Hohlraums, der Erwärmerschicht und des empfindlichen Films ab. Durch Ausbilden der Außen umfänge des Hohlraums, der Erwärmerschicht und des empfind lichen Films mit ähnlichen Formen werden die Isotherme in dem Trägerfilm und dem empfindlichen Film über dem Hohlraum konzentrisch und wird ein Temperatursteuern des empfindli chen Films einfacher.

Wenn die Oberfläche der Erfassungselektrode, die von der abgeflachten isolierenden Schicht freiliegt, und die Oberfläche der abgeflachten elektrisch isolierenden Schicht derart unterschiedliche Höhen aufweisen, daß eine Stufe ausgebildet wird, und wenn die maximale Stufenhöhe kleiner als die Filmdicke des empfindlichen Films ist, kann ein Brechen des empfindlichen Films verhindert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Trä gerfilm (2) über dem Substrat ausgebildet und ist die Er wärmerschicht über dem Trägerfilm ausgebildet und ist ein Hohlraum (8) in dem Substrat unter der Erwärmerschicht und dem empfindlichen Film ausgebildet, wird der Hohlraum von dem Trägerfilm überbrückt und wird eine Zugspannung, die gleich oder größer als 40 MPa und gleich oder kleiner als 150 MPa ist, auf den empfindlichen Film ausgeübt.

Daher kann die Temperatur des empfindlichen Films ein fach erhöht werden und kann eine Energieaufnahme verringert werden. In dem Fall eines Ausbildens des Hohlraums kann, wenn eine Druckspannung auf den Trägerfilm ausgeübt wird, der Trägerfilm brechen, da jedoch eine leichte Zugspannung auf den Trägerfilm ausgeübt wird, wird verhindert, daß der Trägerfilm bricht.

Der Gesamtbetrag von Spannungen auf den Trägerfilm und alle Teile, die über dem Trägerfilm ausgebildet sind, ist gleich oder größer als 40 MPa und gleich oder kleiner als 150 MPa.

Im allgemeinen wird, wenn eine Druckspannung auf den Trägerfilm ausgeübt wird, der über dem Hohlraum ausgebildet ist, der Trägerfilm brechen, jedoch kann durch Auferlegen einer Zugspannung auf den Film und die Erwärmerschicht und dergleichen über dem Hohlraum ein Brechen des Trägerfilms verhindert werden.

Ein hervorstehender Abschnitt (51) ist an dem Träger film auf einer Seite des Hohlraums ausgebildet. Durch Vor sehen des hervorstehenden Abschnitts durch zum Beispiel ein Zurücklassen eines Abschnitts des Substrats an einer Stelle des Trägerfilms, an welchem es wahrscheinlich ist, daß die Temperatur ansteigt, kann eine Wärmeübertragung verbessert werden und wird ein Temperatursteuern des empfindlichen Films einfacher.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Gas sensor zum Erfassen von Gas bei Raumtemperatur und beinhal tet der Gassensor ein elektrisch isolierendes Substrat (1) und einen empfindlichen Film (5), der über dem Substrat ausgebildet ist. Ein physikalischer Wert des Films ändert sich durch Reagieren mit dem zu erfassenden Gas. Eine Er fassungselektrode (6a, 6b) ist zum Erfassen einer Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films über dem empfindlichen Film ausgebildet.

In dem Fall des Gassensors zum Erfassen des Gases bei Raumtemperatur kann, da die Erwärmerschicht nicht notwendig ist, unter Verwendung des elektrisch isolierenden Substrats und Verwendung des empfindlichen Films, der bezüglich des zu erfassenden Gases bei Raumtemperatur empfindlich ist, der empfindliche Film an einer Fläche über dem Substrat ausgebildet werden, die keine Stufen (Vertiefungen oder Vorsprünge) aufweist. Deshalb verhindert der Gassensor, daß der empfindliche Film bricht, was eine Zuverlässigkeit ver bessert.

Wenn ein Filter (12) zum Durchlassen lediglich eines bestimmten Gases über dem empfindlichen Film vorgesehen ist, wird die Selektivität des bestimmten Gases verbessert.

Die Dicke des empfindlichen Films ist gleich oder grö ßer als 3 nm und gleich oder kleiner als 12 nm.

Durch Bemessen des empfindlichen Films auf diese Weise kann eine Reaktionsgeschwindigkeit durch Beschränken einer filminhärenten Diffusion des zu erfassenden Gases in den empfindlichen Film verbessert werden.

Ein Herstellungsverfahren ist wie folgt zusammengefaßt. Der Gassensor kann durch Ausbilden einer Erwärmerschicht (3) über einem Substrat (1); Ausbilden einer ersten elek trisch isolierenden Schicht (4) über der Erwärmerschicht und dem Substrat; Ausbilden einer Erfassungselektrode (6a, 6b) über der ersten elektrisch isolierenden Schicht; Aus bilden einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht (9a) über der ersten elektrisch isolierenden Schicht, um die Er fassungselektrode zu bedecken; Abflachen und dünner Machen der zweiten elektrisch isolierenden Schicht, bis eine Ober fläche der Erfassungselektrode freiliegt; Ausbilden eines empfindlichen Films (5), von dem sich ein physikalischer Wert durch Reagieren mit dem zu erfassenden Gas ändert, über der abgeflachten zweiten elektrisch isolierenden Schicht, um die freiliegende Erfassungselektrode zu bedec ken; und elektrisches Verbinden der Erfassungselektrode und des empfindlichen Films hergestellt werden.

Eine Erwärmerschicht (3) und eine Erfassungselektrode (6a, 6b) werden gleichzeitig auf der gleichen Fläche über einem Substrat (1) mit unterschiedlichen Dicken ausgebil det. Eine elektrisch isolierende Schicht (9b) wird über dem Substrat ausgebildet, um die Erwärmerschicht und die Erfas sungselektrode zu bedecken. Das Verfahren beinhaltet ein Abflachen und Dünnermachen der elektrisch isolierenden Schicht, bis eine Oberfläche der Erfassungselektrode frei liegt. Weiterhin wird ein empfindlicher Film (5), welcher mit einem zu erfassenden Gas reagiert, über der elektrisch isolierenden Schicht ausgebildet, um die freiliegende Er fassungselektrode zu bedecken. Die Erfassungselektrode ist elektrisch mit dem empfindlichen Film verbunden.

Da die Erwärmerschicht und die Erfassungselektrode gleichzeitig auf der gleichen Fläche ausgebildet werden, weist dieses Verfahren zum Herstellen des Gassensors die verringerte Anzahl von Herstellungsschritten auf.

In dem Erwärmerschicht- und dem Erfassungselektroden- Ausbildungsschritt wird ein Metalldünnfilm (21) zum Vollen den der Erwärmerschicht und der Erfassungselektrode über dem Substrat ausgebildet und wird ein Photoresist (22) über dem Metalldünnfilm ausgebildet. An einem Abschnitt des Pho toresists, der der Erwärmerschicht entspricht, wird durch Entwickeln des Photoresists mit einer Photomaske (23), die ein feines Muster (23b) aufweist, das gleich oder kleiner als die Auflösung der verwendeten Entwicklungsvorrichtung ist, ein Muster, in welchem die Dicke eines Abschnitts (22b), das der Erwärmerschicht entspricht, dünner als ein Abschnitt (22a) ist, der der Erfassungselektrode ent spricht, in dem Photoresist ausgebildet. Durch Ätzen des Metalldünnfilms mit dem Photoresist, welches mit den unter schiedlichen Dicken ausgebildet ist, kann die Dicke der Er wärmerschicht kleiner als die Dicke der Erfassungselektrode gemacht werden.

Das Verfahren beinhaltet ein Ausbilden einer Erwärmer schicht (3) über einem Substrat (1); ein Ausbilden einer elektrisch isolierenden Schicht (31) über der Erwärmer schicht; ein Ausbilden eines empfindlichen Films (5), wel cher mit einem erfaßten Gas reagiert, über der elektrisch isolierenden Schicht und nicht direkt über der Erwärmer schicht; und ein Ausbilden einer Erfassungselektrode (6a, 6b), welche Änderungen in dem empfindlichen Film erfaßt, über dem empfindlichen Film.

Das Verfahren kann ein Ausbilden eines Trägerfilms (2) zwischen dem Substrat und der Erwärmerschicht; ein Ausbil den einer Maske (11), welche einen Öffnungsabschnitt (11a) an einer Stelle des Substrats aufweist, der einer Unter seite des empfindlichen Films entspricht, auf einer Fläche des Substrats gegenüberliegend dem empfindlichen Film und ein Ausbilden eines Hohlraums (8), der dem Öffnungsab schnitt entspricht, durch Ätzen des Substrats über die Maske beinhalten.

In dem Maskenausbildungsschritt kann ein Mittenab schnitt (11b) bedeckt werden und, wenn der Hohlraum ausge bildet wird, wird ein Vorsprung nach einem Ätzen des Sub strats über die Maske zurückgelassen.

Das Verfahren kann ein Ausbilden von Erwärmeranschluß flächen (7c, 7d) und Erfassungselektrodenanschlußflächen (7a, 7b) beinhalten. Weiterhin kann das Verfahren ein Aus bilden eines Filters (12) zum Zulassen eines Durchgangs le diglich eines bestimmten Gases zu dem empfindlichen Film nach dem Anschlußflächenausbildungsschritt beinhalten. Die ses Verfahren beinhaltet ein Entfernen des Filters über den Anschlußflächen, nachdem der Hohlraum ausgebildet worden ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen eines Gases unter Verwendung eines Gassensors, der ein Substrat (101) und einen empfindlichen Film (105) auf weist, der auf dem Substrat ausgebildet ist. Ein physikali scher Wert des Films ändert sich als Reaktion auf ein Ab sorbieren und Desorbieren des Gases. Ein Erwärmer (103) ist auf dem Substrat zum Steuern der Temperatur des empfindli chen Films ausgebildet. Der Sensor beinhaltet eine Erfas sungseinrichtung (106a, 106b) zum Erfassen einer Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films, eine Er wärmersteuereinrichtung (201) zum Steuern der Temperatur des Erwärmers, und eine Analysiereinrichtung (202) zum Ana lysieren der Änderung des physikalischen Werts des empfind lichen Films. Mindestens eines der Identität und der Kon zentration des Gases wird durch Ändern der Temperatur des Erwärmers zu einer Mehrzahl von Temperaturen (H1 bis H6) bestimmt, um die Temperatur des empfindlichen Films auf eine Mehrzahl von Erfassungstemperaturen einzustellen. Die Temperatur des empfindlichen Films wird vorübergehend auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellt, bevor die Ände rung des physikalischen Werts des empfindlichen Films er faßt wird.

Demgemäß kehrt der empfindliche Film vorübergehend zu einem vorbestimmten Zustand zurück. Daher beeinträchtigt der Einfluß der Vergangenheit des empfindlichen Films auf das Erfassen, wenn die Temperatur des empfindlichen Films zu einer Mehrzahl der Erfassungstemperaturen geändert wird, nicht die Änderung des physikalischen Werts des empfindli chen Films. Deshalb ist der Gassensor äußerst genau.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung verwendet ein Verfahren zum Erfassen eines Gases einen Gassensor, der ein Substrat (101), einen empfindlichen Film (105), einen Er wärmer (103), eine Erfassungseinrichtung (106a, 106b) eine Erwärmersteuereinrichtung (201) und eine Analysiereinrich tung (202) beinhaltet. Mindestens eines der Identität eines Komponentengases und der Konzentration des erfaßten Gases wird durch wiederholtes Ändern der Temperatur des Erwärmers zu einer konstanten Temperatur (H7), um die Temperatur des empfindlichen Films wiederholt zu einer konstanten Erfas sungstemperatur zu ändern, und durch Erfassen der Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films bei der konstanten Erfassungstemperatur erfaßt. Die Temperatur des empfindlichen Films wird vorübergehend auf eine vorbestimm ten Temperatur eingestellt, bevor die Änderung des physika lischen Werts des empfindlichen Films erfaßt wird.

Demgemäß beeinträchtigt der Einfluß der Vergangenheit des empfindlichen Films nicht die Änderung des physikali schen Werts des empfindlichen Films. Deshalb wird eine Ge nauigkeit verbessert.

Wenn die Temperatur des empfindlichen Films auf die Mehrzahl von Erfassungstemperaturen eingestellt wird, wird die Temperatur des empfindlichen Films zu jeder Zeit, bevor die Temperatur des empfindlichen Films auf die jeweiligen Erfassungstemperaturen eingestellt wird, vorübergehend auf die vorbestimmte Temperatur eingestellt.

Daher kann zu jeder Zeit, zu der die Änderung des phy sikalischen Werts erfaßt wird, die Änderung des physikali schen Werts immer als eine Änderung von dem vorbestimmten Referenzwert erfaßt werden und kann das Gas mit einer höhe ren Genauigkeit erfaßt werden.

Durch Höhermachen der vorbestimmten Temperatur als die Erfassungstemperatur oder Erfassungstemperaturen wird eine Desorption von Gasen oder Feuchtigkeit, die auf der Ober fläche des empfindlichen Films vorhanden sind, verbessert und kann der Oberflächenzustand des empfindlichen Films in einer kurzen Zeitdauer zu einem vorbestimmten Anfangszu stand gebracht werden. Daher ist der Sensor schnell und ge nau. Durch Einstellen der vorbestimmten Temperatur, daß diese gleich oder höher als die Temperatur ist, bei welcher ein Gas, das in den empfindlichen Film adsorbiert worden ist, von dem empfindlichen Film desorbiert wird, kann min destens das Gas, das in dem empfindlichen Film adsorbiert ist, desorbiert werden. Deshalb ist ein Zustand, in welchem das Gas nicht von dem empfindlichen Film adsorbiert ist, der Anfangszustand.

Durch Einstellen der vorbestimmten Temperatur, daß diese gleich oder höher als die Temperatur ist, bei welcher Feuchtigkeit, die in den empfindlichen Film adsorbiert ist, von dem empfindlichen Film desorbiert ist, kann mindestens Feuchtigkeit, die an der Oberfläche des empfindlichen Films adsorbiert ist, desorbiert werden. Deshalb ist ein Zustand, in welchem Feuchtigkeit nicht an dem empfindlichen Film ad sorbiert ist, der Anfangszustand.

Durch Einstellen der vorbestimmten Temperatur, daß diese gleich oder höher als eine Temperatur ist, bei wel cher der empfindliche Film keine Änderung des physikali schen Werts durch Adsorbieren des Gases verursacht, ist der Anfangszustand ein Zustand des empfindlichen Films, in wel chem sich der physikalische Wert nicht ändert.

Durch Halten des empfindlichen Films an der vorbestimm ten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer werden Gase oder Feuchtigkeit zwangsweise aus dem empfindlichen Film desorbiert.

Wenn Gas oder Feuchtigkeit vollständig aus dem empfind lichen Film desorbiert ist, ist die Änderung des physikali schen Werts des empfindlichen Films stabil und kann die Temperatur des empfindlichen Films nach einem Bestätigen, daß Gas oder Feuchtigkeit aus dem empfindlichen Film desor biert ist, durch Einstellen des empfindlichen Films auf die vorbestimmte Temperatur und Einstellen der Temperatur des empfindlichen Films auf die Erfassungstemperatur, nachdem sich die Änderung des physikalischen Werts des empfindli chen Films stabilisiert hat, auf die Erfassungstemperatur eingestellt werden.

Die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films wird nach einem Einstellen der Temperatur des emp findlichen Films auf die Erfassungstemperatur und Halten der Temperatur bei der Erfassungstemperatur für eine vorbe stimmte Zeitdauer erfaßt.

Daher kann die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films erfaßt werden, nachdem eine Adsorption des Gases an dem empfindlichen Film fortgeschritten ist, und deshalb kann das Gas mit einer hohen Genauigkeit erfaßt werden.

Wenn das Gas ausreichend in dem empfindlichen Film ad sorbiert ist, stabilisiert sich die Änderung des physikali schen Werts des empfindlichen Films und wird deshalb die Temperatur des empfindlichen Films nach einem Bestätigen, daß das Gas an dem empfindlichen Film adsorbiert worden ist, durch Erfassen der Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films, nachdem die Temperatur des Erfas sungsfilms auf die Erfassungstemperatur eingestellt worden ist und nachdem sich die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films stabilisiert hat, auf die Erfas sungstemperatur eingestellt.

Die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films kann erfaßt werden, bevor sich die Änderung des phy sikalischen Werts stabilisiert hat.

Im allgemeinen unterscheidet sich die Steigung der Än derung des physikalischen Werts des empfindlichen Films in Übereinstimmung mit zum Beispiel der Konzentration des Ga ses und deshalb kann das Gas auch dann identifiziert wer den, bevor sich die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films stabilisiert hat. Deshalb kann das zu erfassende Gas in einer kurzen Zeitdauer identifiziert wer den und deshalb kann das Gas mit einer hohen Genauigkeit und hohen Reaktionsgeschwindigkeit identifiziert werden.

Die Temperatur des Erwärmers wird niedriger als die niedrigste Zündtemperatur gemacht, die in der Umgebung des Gassensors vorstellbar ist.

Daher ist es nicht notwendig, für den Gassensor einen verbrennungssicheren Aufbau vorzusehen.

Durch Ausbilden eines Hohlraums (108) an dem Substrat kann ein dünnwandiger Abschnitt an einem Abschnitt des Sub strats ausgebildet werden, der dem Hohlraum entspricht, und der Erwärmer und der empfindliche Film werden an dem dünn wandigen Abschnitt ausgebildet. Ein derartiger dünnwandiger Abschnitt weist eine kleine thermische Kapazität und ein hohes Isolationsvermögen auf und deshalb wird eine Energie aufnahme verringert und kann die Temperatur des empfindli chen Films mit einer hohen Reaktion geändert werden.

Der empfindliche Film kann ein Dünnfilm sein, der eine Dicke von gleich oder kleiner als 10 nm aufweist. Durch Be messen des empfindlichen Films auf diese Weise kann eine Diffusion des Gases an einem Innenabschnitt des empfindli chen Films verhindert werden und wird die Reaktion des Gas sensors verbessert.

Ein elektrischer Widerstand kann als die Änderung des physikalischen Werts erfaßt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Gassensor eines Dünnfilmtyps ein Substrat (301) und einen empfindlichen Film (302) auf, der über dem Substrat ausge bildet ist. Der empfindliche Film weist einen mittleren Kristallkorndurchmesser auf, der gleich oder größer als die Filmdicke des empfindlichen Films ist.

Gemäß dem Aspekt der Erfindung kann, wenn verschiedene Substrate verwendet werden, die Kristallkorngrenze in dem empfindlichen Film durch Machen des mittleren Kristallkorn durchmessers des empfindlichen Films gleich oder größer als die Filmdicke des empfindlichen Films durch Steuern der Zu sammensetzung des empfindlichen Films verringert werden. Dies verbessert eine Reaktion unberücksichtigt des Typs ei nes Substrats, das verwendet wird.

Genauer gesagt können ein Aluminiumoxidsubstrat oder ein Mullitsubstrat verwendet werden. Wenn die Höhe von je dem Vorsprung auf der Oberfläche des Substrats und die Tiefe jeder Vertiefung auf der Oberfläche des Substrats gleich oder kleiner als 1/5 der Filmdicke des empfindlichen Films ist, kann der mittlere Kristallkorndurchmesser des empfindlichen Films vorzugsweise gleich oder größer als die Filmdicke des empfindlichen Films gemacht werden.

Wenn ein Siliziumsubstrat verwendet wird, wird, wenn der empfindliche Film über eine isolierende Substanz (305) über dem Substrat ausgebildet ist, eine wirkungsvolle elek trische Isolation zwischen dem Siliziumsubstrat und dem empfindlichen Film sichergestellt.

Wenn die isolierende Substanz auf dem Siliziumsubstrat als ein Einkristall ausgebildet wird, kann der Kristall korndurchmesser des empfindlichen Films durch Fortsetzen der Einkristallstruktur der isolierenden Substanz weiter vergrößert werden.

Es ist bevorzugt, daß die isolierende Substanz minde stens eines von CaF2, Al₂O₃ und CeO₂ beinhaltet.

Wenn die Filmdicke des empfindlichen Films gleich oder kleiner als eine Dicke einer Verarmungsschicht ist, die durch Adsorbieren des zu erfassenden Gases an dem empfind lichen Film erzeugt wird, kann eine Erfassungsempfindlich keit und Reaktion weiter verbessert werden. Es ist bevor zugt, daß die Filmdicke des empfindlichen Films gleich oder größer als 3 nm und gleich oder kleiner als 12 nm ist.

Die Erfindung kann eine Erwärmerschicht (304) zum Er wärmen des empfindlichen Films, der über dem Substrat aus gebildet ist, beinhalten und ein Abschnitt des Substrats, das dem empfindlichen Film entspricht und sich unter diesem befindet, ist durch eine dünnwandige Struktur aufgebaut, deren Dicke kleiner als die des Rests des Substrats ist.

Daher kann eine Wärmeübertragung aus der Erwärmer schicht über das Substrat verringert werden. Deshalb ver ringert der Gassensor eines Typs mit einem Dünnfilm eine Energieaufnahme, während eine hohe Reaktion aufrechterhal ten wird.

Durch Ausbilden einer Filterschicht (311), welche se lektiv ein zu erfassendes Gas zuläßt, über dem empfindli chen Film, kann die Selektivität des Sensors verbessert werden.

Es ist bevorzugt, daß die Filmdicke der Erwärmerschicht in diesem Fall gleich oder größer als 10 nm oder gleich oder kleiner als 50 nm ist.

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors eines Typs mit einem Dünnfilm. Das Verfah ren beinhaltet ein Ausbilden eines empfindlichen Films (302), welcher auf ein zu erfassendes Gas reagiert, über einem Substrat (301). Das Verfahren beinhaltet ein Verrin gern von Vertiefungen und Vorsprüngen in der Oberfläche des Substrats auf Abmessungen, die gleich oder kleiner als 1/5 der Filmdicke des empfindlichen Films sind und ein Ausbil den eines empfindlichen Films, der eine mittlere Kristall korngrenze aufweist, die gleich oder größer als die Filmdicke ist, durch Abscheiden des empfindlichen Films über dem Substrat mittels eines Atomlagenwachstumsverfah rens.

Durch Abscheiden des empfindlichen Films mit einem Atomlagenachstumsverfahren kann auch dann, wenn das Sub strat verwendet wird, das nicht mit einer Einkristallstruk tur versehen ist, der empfindliche Film nahezu stöchiome trisch ausgebildet werden. Als Ergebnis wird der Kristall korndurchmesser des empfindlichen Films groß. Da die Kri stallkorngrenze daher verringert wird, wird das Verfahren zum Herstellen des Gassensors des Typs mit einem Dünnfilm die Sensorreaktion unberücksichtigt des Typs eines Sub strats verbessern, das verwendet wird.

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors eines Typs mit einem Dünnfilm, der einen empfindlichen Film (302) aufweist, von dem sich ein physi kalischer Wert durch Reagieren mit einem zu erfassenden Gas ändert, auf einem Substrat (1). Das Verfahren beinhaltet ein Ausbilden des empfindlichen Films über dem Substrat und ein Ausbilden einer isolierenden Schicht (307) durch derar tiges Implantieren von Ionen in den empfindlichen Film, daß die isolierende Schicht im wesentlichen parallel zu dem Substrat ist. Bei dem Ionenimplantationsschritt wird die Stelle der isolierenden Schicht in dem empfindlichen Film derart eingestellt, daß in einem oberen Schichtabschnitt (302a) des empfindlichen Films des empfindlichen Films, der sich über der isolierenden Schicht befindet, und der mitt lere Kristallkorndurchmesser des oberen Schichtabschnitts des empfindlichen Films gleich oder größer als die Filmdicke des oberen Schichtabschnitts des empfindlichen Films ist.

Daher kann auch dann, wenn aufgrund dessen, daß die isolierende Schicht durch den Ionenimplantationsschritt ausgebildet wird, der mittlere Kristallkorndurchmesser des empfindlichen Films klein wird, die Filmdicke des oberen Schichtabschnitts des empfindlichen Films gleich oder klei ner als der mittlere Korndurchmesser gemacht werden. Da der obere Schichtabschnitt des empfindlichen Films als der emp findliche Film wirkt, kann der mittlere Kristallkorndurch messer gleich oder größer als die Filmdicke gemacht werden und kann daher die Kristallkorngrenze an der oberen Schicht 2a des empfindlichen Films verringert werden. Als Ergebnis reagiert der Gassensor des Typs mit einem Dünnfilm unbe rücksichtigt des verwendeten Substrats eher.

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors eines Dünnfilmtyps, der einen empfindli chen Film (302) aufweist, von dem sich ein physikalischer Wert durch Reagieren mit einem zu erfassenden Gas ändert, über einem Substrat (301). Das Verfahren beinhaltet ein Ausbilden des empfindlichen Films über dem Substrat, ein Ausbilden einer Ionenimplantationsschicht (307) an einem Mittenbereich in dem empfindlichen Film parallel zu dem Substrat durch Implantieren von Ionen in den empfindlichen Film und ein Teilen des empfindlichen Films an der ionenim plantierten Schicht durch Wärmebehandlung der ionenimplan tierten Schicht. In dem Ionenimplantationsschritt wird die Position der Ionenimplantationsschicht in dem empfindlichen Film derart eingestellt, daß ein mittlerer Kristallkorn durchmesser gleich oder größer als die Filmdicke mindestens eines eines oberen Schichtabschnitts (302a) des empfindli chen Films des empfindlichen Films über der Ionenimplanta tionsschicht und eines unteren Schichtabschnitts (302b) des empfindlichen Films in dem empfindlichen Film wird, welcher sich unter der Ionenimplantationsschicht befindet.

Mindestens einer des oberen Schichtabschnitts des emp findlichen Films und des unteren Schichtabschnitts des emp findlichen Films können nach einem Teilen als eine Schicht zum Absorbieren und Desorbieren des zu erfassenden Gases verwendet werden. Die Schicht ist daher derart ausgebildet, daß der mittlere Korndurchmesser größer als die Filmdicke ist und deshalb ein Reaktionsvermögen unberücksichtigt der Art eines verwendeten Substrats verbessert wird.

Wenn in dem Schritt zum Ausbilden eines empfindlichen Films der empfindliche Film durch abwechselndes Zuführen eines Gases, das ein Metall beinhaltet, und Wasser ausge bildet wird, kann der mittlere Kristallkorndurchmesser grö ßer als die Filmdicke des empfindlichen Films gemacht wer den.

Der empfindliche Film wird durch ein Atomlagenwachs tumsverfahren ausgebildet. In dem Atomlagenwachstumsverfah ren kann die Zusammensetzung des Metalloxids mit einer äu ßerst hohen Genauigkeit gesteuert werden und kann daher der mittlere Kristallkorndurchmesser des empfindlichen Films wirkungsvoll größer als die Filmdicke des empfindlichen Films gemacht werden.

Der empfindliche Film kann über eine isolierende Sub stanz (305) über dem Substrat ausgebildet werden und die isolierende Substanz wird durch das Atomlagenwachstumsver fahren ausgebildet.

Zum Beispiel kann, wenn das Isolationsvermögen des Sub strats unzureichend ist, der isolierende Film über dem Sub strat ausgebildet werden. Durch Ausbilden der isolierenden Substanz durch Atomlagenwachstumsverfahren kann die Zusam mensetzung des empfindlichen Films mit einer äußerst hohen Genauigkeit gesteuert werden.

Weiterhin kann die Erfindung ein Ausbilden einer Fil terschicht (311), welche selektiv zuläßt, daß das erfaßte Gas den empfindlichen Film erreicht, durch das Atomlagen wachstumsverfahren beinhalten, nachdem der empfindliche Film ausgebildet ist.

Durch Ausbilden der Filterschicht durch Atomlagenwachs tumsverfahren kann die Oberfläche des empfindlichen Films fest mit dem Dünnfilm des Filters bedeckt werden. Deshalb ist es nicht notwendig, die Filterschicht dicker zu machen, um fest die Oberfläche des empfindlichen Films zu bedecken, und wird der Gassensor des Typs mit einem Dünnfilm höchst ansprechend und selektiv.

KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1 genommen ist;

Fig. 3A, 3B und 3C sind schematische Querschnittan sichten, die aufeinanderfolgende Stufen eines Verfahrens zum Herstellen des Gassensors gemäß dem ersten Ausführungs beispiel zeigen;

Fig. 4A, 4B und 4C sind schematische Querschnittan sichten, die Schritte zeigen, die nach der Stufe auftreten, die in Fig. 3C dargestellt ist;

Fig. 5 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gassensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1 genommen ist;

Fig. 6A, 6B und 6C sind schematische Querschnittan sichten, die Stufen eines Verfahrens zum Herstellen eines Gassensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen;

Fig. 7A, 7B und 7C sind schematische Querschnittan sichten, die Stufen des Verfahrens des zweiten Ausführungs beispiels zeigen, die der Stufe nachfolgen, die in Fig. 6C dargestellt ist;

Fig. 8A, 8B, 8C und 8D sind schematische Querschnitt ansichten, die im Detail Schritte eines Ausbildens einer Erwärmerschicht in dem Verfahren zum Herstellen des Gassen sors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen;

Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht eines Photore sists, das in dem Verfahren des zweiten Ausführungsbei spiels verwendet wird;

Fig. 10A ist eine vergrößerte Draufsicht eines Teils von Fig. 9, das durch einen Kasten C in Fig. 9 abgegrenzt ist;

Fig. 10B ist ein Graph, der den Pegel von durchgelasse nem Licht in Bezug zu entsprechenden Stellen in Fig. 10A anzeigt;

Fig. 10C ist eine schematische Querschnittansicht der Photoresistschicht 22, die dem Kasten C entspricht, nach einem Entwickeln, die eine Beziehung zu den Fig. 10A und 10B zum Darstellen eines Verfahrens eines Änderns der Filmdicke des Photoresists in dem Verfahren des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 11 ist eine schematische Draufsicht eines Gassen sors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 12 ist eine schematische Querschnittansicht, die entlang einer Linie 12-12 in Fig. 11 genommen ist;

Fig. 13A und 13B und 13C sind schematische Quer schnittansichten, die Stufen eines Verfahrens zum Herstel len des Gassensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigen;

Fig. 14A, 14B und 14C sind schematische Querschnittan sichten, die eine Stufe des Verfahrens des dritten Ausfüh rungsbeispiels zeigen, der der Stufe nachfolgt, die in Fig. 13C gezeigt ist;

Fig. 15 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß ei nem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 16 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß ei nem fünften Ausführungsbeispiel;

Fig. 17 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß ei nem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 18 ist eine schematische Querschnittansicht eines Schnitts, der entlang einer Linie 18-18 in Fig. 17 genommen ist;

Fig. 19 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß ei nem siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 20 ist eine Draufsicht eines weiteren Gassensors gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 21 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß ei nem achten Ausführungsbeispiel;

Fig. 22 ist eine Draufsicht eines weiteren Gassensors gemäß dem achten Ausführungsbeispiel;

Fig. 23 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß ei nem neunten Ausführungsbeispiel;

Fig. 24 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gassensors gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel;

Fig. 25 ist eine Draufsicht eines Gassensors gemäß ei nem elften Ausführungsbeispiel;

Fig. 26 ist eine schematische Querschnittansicht, die entlang einer Linie 26-26 in Fig. 25 genommen ist;

Fig. 27 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Verfahren zum Herstellen des Gassensors gemäß dem elf ten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 28 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gassensors gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel;

Fig. 29 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gassensors gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel;

Fig. 30 ist eine schematische Draufsicht, die einen Gassensor gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 31 ist eine schematische Querschnittansicht eines Schnitts, der entlang einer Linie 31-31 in Fig. 30 genommen ist;

Fig. 32 ist ein dreidimensionaler Graph, der Abhängig keiten der Empfindlichkeit eines empfindlichen Films für verschiedene Gase bezüglich einer Temperatur des empfindli chen Films zeigt;

Fig. 33 ist ein Paar von Graphen, die eine Beziehung zwischen einer Erwärmertemperatur und eines Widerstands des empfindlichen Films für verschiedene Gase gemäß dem vier zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;

Fig. 34 ist ein Paar von Graphen, die eine Vergrößerung eines Teils der Graphen in Fig. 33 zeigen;

Fig. 35 ist ein Paar von Graphen, die eine Beziehung zwischen der Temperatur eines Erwärmers und der Änderung eines Widerstands eines empfindlichen Films gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;

Fig. 36 ist eine perspektivische Ansicht eines Gassen sors eines Brückentyps;

Fig. 37 ist eine perspektivische Ansicht eines Gassen sors gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel;

Fig. 38 ist eine schematische Querschnittansicht, die entlang einer Linie 38-38 in Fig. 37 genommen ist;

Fig. 39 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 38, die eine Ver größerung eines Teils von Fig. 38 zeigt;

Fig. 40 ist eine vergrößerte schematische Querschnitt ansicht eines Vergleichsbeispiels, bei welchem ein empfind licher Film durch kleine Kristalle ausgebildet ist;

Fig. 41 ist ein Graph, der eine Änderung eines spezifi schen Widerstands, wenn die Filmdicke des empfindlichen Films zeitlich geändert wird, gemäß dem siebzehnten Ausfüh rungsbeispiel zeigt;

Fig. 42 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gassensors gemäß einem achtzehnten Ausführungsbeispiel;

Fig. 43 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gassensors gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel;

Fig. 44A, 44B, 44C und 44D sind schematische Quer schnittansichten, die Stufen eines Verfahrens zum Herstel len des Gassensors gemäß dem neunzehnten Ausführungsbei spiel zeigen;

Fig. 45A, 45B, 45C und 45D sind schematische Quer schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors gemäß einem einundzwanzigsten Ausführungsbei spiel zeigen;

Fig. 46A, 46B und 46C sind schematische Querschnittan sichten, die Stufen eines Verfahrens zum Herstellen eines Gassensors gemäß eines zweiundzwanzigsten Ausführungsbei spiels zeigen;

Fig. 47A und 47B sind schematische Querschnittansich ten, die Stufen zeigen, die denen in Fig. 46C nachfolgen;

Fig. 48 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gassensors gemäß einem dreiundzwanzigsten Ausführungsbei spiel; und

Fig. 49 ist eine schematische Querschnittansicht eines herkömmlichen Gassensors.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE Erstes Ausführungsbeispiel

Wie durch Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Trägerfilm 2 auf einer Platte 1 ausgebildet. Die Platte 1 ist eine Halblei terplatte, die zum Beispiel Silizium (Si) oder dergleichen beinhaltet. Der Trägerfilm 2 wird durch Zusammenschichten eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms aus gebildet.

Eine Erwärmerelektrode 3 bildet eine Erwärmerschicht auf dem Trägerfilm 2 aus. Die Erwärmerelektrode 3 dient zum Erwärmen eines empfindlichen Films, welcher später be schrieben wird, auf zum Beispiel ungefähr 500°C. Die Breite der Erwärmerelektrode 3 ist so klein wie möglich und die Länge der Erwärmerelektrode 3 ist so lang wie möglich zum Fördern einer Wärmeerzeugung. Die Erwärmerelektrode 3 ist zum gleichmäßigen Erwärmen des empfindlichen Films 5 an ei nem Bereich, der dem empfindlichen Film 5 entspricht, und direkt unter diesem angeordnet.

Genauer gesagt mäandriert die Erwärmerelektrode 3 di rekt unter dem empfindlichen Film 5. Beide Enden der Erwär merelektrode 3 erstrecken sich zu Umfangsabschnitten der Platte 1. Die Erwärmerelektrode 3 kann durch eine Edelme tallsubstanz aus Platin (Pt), Gold (Au), RuO₂, Polysilizium oder dergleichen hergestellt sein.

Eine untere elektrisch isolierende Schicht 4 zum Iso lieren des Erwärmers ist über der Erwärmerelektrode 3 und dem Trägerfilm 2 ausgebildet. Die isolierende Schicht 4 ist eine Kombination eines Siliziumoxidfilms und eines Silizi umnitridfilms. Idealerweise sind der Trägerfilm 2 und die untere isolierende Schicht 4 bezüglich der Erwärmerelek trode 3 symmetrisch. Zum Beispiel wird, wenn der Trägerfilm 2 durch Schichten des Siliziumoxidfilms auf den Siliziumni tridfilm hergestellt wird, die untere isolierende Schicht 4 durch Schichten des Siliziumnitridfilms auf den Silizium oxidfilm hergestellt.

Der Trägerfilm 2 und die untere isolierende Schicht 4 überbrücken einen Hohlraum 8, der in der Platte ausgebildet ist. Durch Erwärmen des Trägerfilms 2 und der unteren iso lierenden Schicht 4 mit der Erwärmerelektrode können der Trägerfilm 2 und die untere isolierende Schicht 4 durch eine Differenz im Grad einer thermischen Expansion des Si liziumoxidfilms und des Siliziumnitridfilms deformiert wer den. Jedoch wird, wenn der Trägerfilm 2 und die untere iso lierende Schicht 4 symmetrisch ausgebildet sind, der Defor mation entgegengewirkt.

Eine obere Fläche der unteren isolierenden Schicht 4 wird flach gemacht. Um die obere Fläche flach zu machen, kann die untere isolierende Schicht 4 durch CMP (chemisches mechanisches Polieren) oder dergleichen poliert werden, oder können, wenn die untere isolierende Schicht 4 ausge bildet wird, Bedingungen eines Drucks, einer Temperatur, eines Zusammensetzungsverhältnisses eines Gases und der gleichen derart eingestellt werden, daß die obere Fläche flach ausgebildet wird. Die obere Fläche kann unter Verwen dung eines Spin-on-Glass-Verfahrens oder dergleichen flach gemacht werden.

Zwei Erfassungselektroden 6a, 6b erfassen Änderungen eines physikalischen Werts des empfindlichen Films 5. In diesem Ausführungsbeispiel ist der physikalische Wert des empfindlichen Films ein Widerstand. Jede der Erfassungs elektroden 6a, 6b ist in einer kammähnlichen Form ausgebil det. Wenn es von oberhalb des Gassensors betrachtet wird, sind die Kammzahnabschnitte der Erfassungselektroden 6a, 6b bei Windungsintervallen der Erwärmerelektroden 3 angeord net, welche mäandrieren. Die Enden der jeweiligen Erfas sungselektroden 6a, 6b erstrecken sich zu dem Umfang der Platte 1. Erfassungselektrodenanschlußflächen 7a und 7b sind an den Enden der jeweiligen Erfassungselektroden 6a, 6b ausgebildet.

Die Erfassungselektroden 6a, 6b bestehen aus einem Ma terial, das ein Edelmetall (wie zum Beispiel Platin (Pt) oder Gold (Au)), Wolfram (W), Titan (Ti), Aluminium (Al) oder dergleichen, beinhaltet. Eine Legierung von diesen kann ebenso verwendet werden. Die Anschlußflächen 7a und 7b bestehen zum Beispiel aus Aluminium, Gold oder dergleichen. Wie es später erwähnt wird, ist ein Material, das eine Fe stigkeit zum Haften an Kontaktierungsdrähten aufweist, an den Anschlußflächen 7a und 7b ausgebildet.

Eine abgeflachte obere elektrisch isolierende Schicht 9 ist über der unteren isolierenden Schicht 4 in einem Raum, der die Erfassungselektroden 6a, 6b umgibt, derart ausge bildet, daß die oberen Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b freiliegen. Die Oberfläche der oberen isolierenden Schicht 9 und die der Erfassungselektroden 6a, 6b sind ab geflacht und bündig gemacht.

Das heißt, die obere isolierende Schicht 9 füllt einen Raum, der die Erfassungselektroden 6a, 6b umgibt, derart, daß die Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b und die Oberfläche der oberen isolierenden Schicht 9 bündig sind. Ein Film, der eine Kombination von zum Beispiel einem Sili ziumoxidfilm, einen Siliziumnitridfilm oder dergleichen ist, kann für die obere isolierende Schicht 9 verwendet werden.

Der empfindliche Film 5 ist flach in Kontakt mit den Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b über der oberen isolierenden Schicht 9 ausgebildet. Der empfindliche Film 5 reagiert mit einem zu erfassenden Gas und der Widerstand des empfindlichen Films 5 ändert sich demgemäß. Der emp findliche Film 5 kann aus einem Oxidhalbleitermaterial, wie zum Beispiel SnO₂, TiO₂, ZnO und In₂O₃, bestehen. Der emp findliche Film 5 kann mit einer Dicke von mehreren Nanome tern ausgebildet werden. Genauer gesagt ist es bevorzugt, daß die Dicke des empfindlichen Films 5 gleich oder größer als 3 nm und gleich oder kleiner als 12 nm ist.

Durch Einstellen der Dicke des empfindlichen Films 5 auf diese Weise kann die Reaktionsgeschwindigkeit durch Verringern der Zeitdauer, während welcher das zu erfassende Gas in den empfindlichen Film 5 diffundieren kann, durch Verhindern, daß das zu erfassende Gas in einen Innenab schnitt des empfindlichen Films 5 diffundiert, verbessert werden. Wenn die Dicke des empfindlichen Film 5 auf die gleiche Dicke wie die Verarmungsschicht eingestellt wird, die durch Adsorbieren des zu erfassenden Gases in dem emp findlichen Film 5 erzeugt wird, kann eine große Empfind lichkeit vorgesehen werden, während ein hohes Reaktionsver mögen vorgesehen wird. Abhängig von der Art eines Gases kann die Empfindlichkeit des Sensors auf das Gas durch Hin zufügen einer Verunreinigung zu dem empfindlichen Film 5 verbessert werden.

Auf oberen Seiten von beiden Enden der Erwärmerelek trode 3 an den Umfangsabschnitten der Platte 1 sind Öffnun gen in der unteren isolierenden Schicht 4 und der oberen isolierenden Schicht 9 ausgebildet, um Elektrodenausleitan schlüsse 4a herzustellen. Erwärmeranschlußflächen 7c und 7d sind auf der Oberfläche der oberen isolierenden Schicht 9 bei den Elektrodenausleitanschlüssen 4a ausgebildet und elektrisch mit der Erwärmerelektrode 3 verbunden. Die Er wärmeranschlußflächen 7c und 7d können aus einem Material bestehen, das das gleiche wie das der Erfassungselektroden anschlußflächen 7a und 7b ist.

Der Hohlraum 8 ist unter der Erwärmerelektrode 3, den Erfassungselektroden 6a, 6b und dem empfindlichen Film in der Platte 1 ausgebildet. Der Hohlraum 8 ist in einer unte ren Richtung der Platte 1, wie es in Fig. 2 zu sehen ist, geöffnet und wird auf der oberen Fläche der Platte 1 von dem Trägerfilm 2 überbrückt.

Wenn auf den Trägerfilm 2 eine Druckspannung ausgeübt wird, kann der Trägerfilm 2 beschädigt werden. Deshalb ist der Trägerfilm 2 insgesamt mit einer leichten Zugspannung versehen. Im Detail ist der Siliziumoxidfilm mit einer Druckspannung versehen, ist der Siliziumnitridfilm mit ei ner Zugspannung versehen und ist der Trägerfilm 2 durch Einstellen der Filmdicken mit einer leichten Gesamtzugspan nung versehen.

Bezüglich einer bestimmten Zugspannung ist es bekannt, daß, wenn ein Trägerfilm 2 unter einer Zugspannung von 30 MPa auf ungefähr 200°C erwärmt wird, der Trägerfilm beschä digt wird. Deshalb ist es bevorzugt, eine Zugspannung auf zuerlegen, die gleich oder größer als 40 MPa und gleich oder kleiner als 150 MPa ist.

Eine Beschädigung des Trägerfilms 2 kann mit größerer Gewißheit verhindert werden, wenn die Gesamtheit der Span nungen des Trägerfilms 2 und aller der Teile, die über dem Trägerfilm 2 ausgebildet sind (Erwärmerelektrode 3, untere Isolierende Schicht 4, Erfassungselektroden 6a, 6b, obere isolierende Schicht 9 und empfindlicher Film 5) eine Zug spannung ist, die gleich oder größer als 40 MPa und gleich oder kleiner als 150 MPa ist. Obgleich es nicht dargestellt ist, können durch elektrisches Verbinden von zum Beispiel Kontaktierungsdrähten mit den Erfassungselektrodenanschluß flächen 7a und 7b und den Erwärmeranschlußflächen 7c und 7d Schaltungen für ein elektrisches Senden und Empfangen einer Information aus den Erfassungselektroden 6a, 6b und ein Ak tivieren der Erwärmerelektrode 3 fertiggestellt werden.

Der empfindliche Film 5 wird durch Erzeugen von Wärme mit der Erwärmerelektrode 3 auf verschiedene Temperaturen von ungefähr 300°C bis 500°C eingestellt, und Änderungen des Widerstands des empfindlichen Films 5 bei den jeweili gen Temperaturen werden von den Erfassungselektroden 6a, 6b erfaßt. Die Änderungen des Widerstands des empfindlichen Films bei den jeweiligen Temperaturen hängen von der Art und der Konzentration des zu erfassenden Gases ab. Weiter hin unterscheidet sich die Temperaturabhängigkeit der Ände rung des Widerstands des empfindlichen Film 5 durch die Art des zu erfassenden Gases. Deshalb kann die Art und die Kon zentration des zu erfassenden Gases durch Erfassen der Än derungen des Widerstands des empfindlichen Films 5 bei ver schiedenen Temperaturen erfaßt werden.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Gas sensors unter Bezugnahme auf die Fig. 3A, 3B, 3C, 4A, 4B und 4C beschrieben.

Schritt in Fig. 3A

Zuerst wird die Platte 1 vorbereitet und wird der Trä gerfilm 2 durch ein thermisches Oxidationsverfahren, ein Plasma-CVD-Verfahren oder ein LP-CVD-Verfahren auf der Platte 1 ausgebildet. Die Erwärmerelektrode 3 wird auf dem Trägerfilm 2 ausgebildet. Genauer gesagt wird ein Platin- (Pt)-Film, welcher die Erwärmerelektrode 3 auf dem Träger film 2 ausbildet, mit einer Dicke von 250 nm bei 200°C un ter Verwendung eines Vakuumverdampfers abgeschieden.

Eine Titanschicht (nicht dargestellt), die eine Haft schicht zum Unterstützen eines Haftens zwischen dem Träger film 2 und der Erwärmerelektrode 3 bildet, wird mit unge fähr 5 nm zwischen dem Platinfilm und dem Trägerfilm 2 abge schieden. Die Erwärmerelektrode 3 wird durch Mustern durch Ätzen ausgebildet.

Als nächstes wird die untere oder erste elektrisch iso lierende Schicht 4 durch ein LP-CVD-Verfahren oder ein Plasma-CVD-Verfahren auf der Erwärmerelektrode 3 und dem Trägerfilm 2 ausgebildet, um alles der Oberfläche der Er wärmerelektrode 3 zu bedecken. Wenn es Vertiefungen und Vorsprünge auf der Oberfläche der ersten isolierenden Schicht 4 gibt, kann die Oberfläche poliert werden.

Schritt in Fig. 3B

Als nächstes werden die Erfassungselektroden 6a, 6b auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht 4 ausgebildet. Genauer gesagt wird zuerst ein Metalldünnfilm durch Ab scheiden eines Metalls für die Erfassungselektroden 6a, 6b durch einen Vakuumverdampfer auf die erste isolierende Schicht abgeschieden.

Es wird durch Ausbilden einer Schicht aus Titan, Chrom, Nickel oder dergleichen als eine Haftschicht (nicht ge stellt) zum Fördern eines Haftens zwischen der ersten iso lierenden Schicht 4 und den Erfassungselektroden 6a, 6b verhindert, daß die Erfassungselektroden 6a, 6b abblättern. Die Erfassungselektroden 6a, 6b in der kammähnlichen Form werden durch Mustern der Metalldünnplatte ausgebildet. Danach wird eine weitere isolierende Schicht 9a auf der ersten isolierenden Schicht 4 ausgebildet, um die Erfas sungselektroden 6a, 6b zu bedecken.

Schritt in Fig. 3C

Als nächstes wird die weitere isolierende Schicht 9a dünner gemacht und abgeflacht, bis die Oberflächen der Er fassungselektroden 6a, 6b freiliegen. Genauer gesagt wird die Oberfläche der weiteren isolierenden Schicht 9a durch CMP oder dergleichen poliert. Ein Polieren wird zu dem Zeitpunkt gestoppt, zu welchem die Oberflächen der Erfas sungselektroden 6a, 6b von der weiteren isolierende Schicht 9a freiliegen. Danach können die Oberflächen der Erfas sungselektroden 6a, 6b gereinigt werden, was diese weiter abflacht. Daher wird die weitere isolierende Schicht 9a die zweite oder obere isolierende Schicht 9.

Die Änderung des Widerstands des empfindlichen Films 5 kann nicht erfaßt werden, außer die Erfassungselektroden 6a, 6b werden in direkten Kontakt mit dem empfindlichen Film 5 gebracht. Deshalb ist es notwendig, die Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b vollständig freizulegen.

Schritt in Fig. 4A

Als nächstes wird der empfindliche Film 5 auf der abge flachten zweiten isolierenden Schicht (oberen isolierenden Schicht) 9 ausgebildet, um die freiliegenden Erfassungs elektroden 6a, 6b zu bedecken, um die Erfassungselektroden 6a, 6b und den empfindlichen Film 5 elektrisch zu verbin den.

Genauer gesagt wird zuerst ein Dünnfilm zum Bilden des empfindlichen Films 5 unter Verwendung eines Verfahrens ei nes Zerstäubens, Sinterns oder dergleichen ausgebildet. Hierbei kann eine amorphe Schicht des Dünnfilms durch Glü hen kristallisiert werden. Wenn ein Dünnfilm von ungefähr mehreren Nanometern ausgebildet wird, kann der Film durch ALE (Atomlagenwachstumsverfahren) oder Ionenstrahlzerstäu ben ausgebildet werden. Weiterhin wird der Dünnfilm durch Ätzen zu der Form des empfindlichen Films 5 gemustert. Dann wird der Elektrodenausleitanschluß 4a durch Ätzen der ersten isolierenden Schicht 4 und der zweiten isolie renden Schicht 9 ausgebildet.

Schritt in Fig. 4B

Als nächstes werden die Erwärmeranschlußflächen 7a und 7b und die Erfassungselektrodenanschlußflächen 7c und 7d ausgebildet. Genauer gesagt wird nach einem Abscheiden von zum Beispiel Gold auf der abgeflachten isolierenden Schicht 9 durch einen Vakuumverdampfer die Abscheidung durch Ätzen zu Formen der jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d gemu stert. Zu diesem Zeitpunkt werden Haftschichten (nicht dar gestellt), die Chrom aufweisen, zwischen den Erfassungs elektroden 6a, 6b und der Erwärmerelektrode 3 und den je weiligen Anschlußflächen 7a bis 7d ausgebildet, um ein Haf ten zu fördern.

Als die jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d kann Al, Platin oder dergleichen anstelle von Gold verwendet werden. Die Haftschicht kann durch ein Material gebildet werden, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Erwärmerelektrode 3 auf weist und kann Titan, Nickel oder dergleichen sein.

Schritt in Fig. 4C

Eine Maske 11, die eine Öffnung 11a aufweist, befindet sich entsprechend dem empfindlichen Film 5 auf einer unte ren Fläche der Platte 1. Das heißt, die Maske 11 wird auf der Seite ausgebildet, die der Fläche gegenüberliegt, auf welcher sich der empfindliche Film 5 befindet. Genauer ge sagt wird die Maske 11 durch Ausbilden eines Siliziumoxid films oder eines Siliziumnitridfilms an der unteren Fläche der Platte 1 ausgebildet und wird dann die Öffnung 11a durch Ätzen oder dergleichen ausgebildet.

Danach wird der Hohlraum 8 an einem Bereich, der der Öffnung 11a der Maske 11 entspricht, durch Ätzen der Platte 1 unter Verwendung der Maske 11 ausgebildet. Genauer gesagt wird das Silizium (Si), das die Platte 1 herstellt, durch eine TMAH-Lösung oder eine KOH-Lösung von der hinteren Flä che der Platte 1, welche die untere Fläche in den Figuren ist, anisotrop geätzt.

Wenn ein Ätzen durch die TMAH-Lösung ausgeführt wird, kann ein Schutzfilm derart vorgesehen werden, daß die Ober fläche der Anschlußflächen 7a bis 7d, der empfindliche Films und dergleichen, die auf der vorderen oder oberen Seite der Platte 1 ausgebildet sind, nicht geätzt werden. Ebenso kann eine Vorrichtung derart verwendet werden, daß ein Abschnitt, der in die TMAH-Lösung getaucht wird, ledig lich die zu ätzende Fläche ist. Daher ist der dargestellte Gassensor fertiggestellt.

Demgemäß werden aufgrund der Weise, wie die abgeflachte isolierende Schicht 9 die Umgebungen der Erfassungselektro den 6a, 6b füllt, Stufen oder Unterschiede einer Höhe, die durch die Erfassungselektroden 6a, 6b ausgebildet werden, verringert und kann der empfindliche Film 5 auf der abge flachten Fläche ausgebildet werden. Dies verhindert ein Brechen des empfindlichen Films 5 und verbessert die Zuver lässigkeit des Gassensors.

Obgleich die Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b und die Oberfläche der abgeflachten isolierenden Schicht 9 vorzugsweise bündig sind, können sie nicht bündig sein. Wenn die Oberflächen nicht bündig sind, sollte der maximale Unterschied zwischen den zwei Oberflächen, wie sie in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des empfindlichen Films 5 gemessen wird, kleiner als die Filmdicke des empfindlichen Films 5 sein, um ein Brechen des empfindlichen Films 5 zu verhindern. Das heißt, der maximale Unterschied zwischen einem hohen Punkt und einem niedrigen Punkt oder die Stu fenhöhe an der Fläche in Kontakt mit dem empfindlichen Film 5 sollte kleiner als die Filmdicke des empfindlichen Films 5 sein.

Wenn die Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b durch die weitere isolierende Schicht 9a bedeckt werden, werden die Erfassungselektroden 6a, 6b durch Polieren der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 9a freigelegt. Des halb können die Flächen der Erfassungselektroden 6a, 6b, die den empfindlichen Film 5 kontaktieren sollen, abge flacht werden.

Da die Platte 1 mit dem Hohlraum 8 versehen ist, wird eine Wärmeübertragung zu der Platte 1 verhältnismäßig be hindert. Deshalb wird die Temperatur des empfindlichen Films 5 einfacher erhöht und verringert sich eine Energie aufnahme.

Zweites Ausführungsbeispiel

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich darin von dem ersten Ausführungsbeispiel, daß die Erfassungselek troden 6a, 6b auf einer Fläche ausgebildet sind, die die gleiche wie die der Erwärmerelektrode 3 ist. Eine Drauf sicht des Gassensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird weggelassen, da die Draufsicht die gleiche wie Fig. 1 ist. Jedoch zeigt Fig. 5 eine Querschnittansicht des Gas sensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die entlang des Schnitts 2-2 in Fig. 1 genommen ist. Die folgende Er läuterung wird hauptsächlich bezüglich Teilen gegeben, die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, und Teile in Fig. 5, die die gleichen wie diejenigen in Fig. 2 sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erläutert.

Wie es durch Fig. 5 gezeigt ist, ist die Erwärmerelek trode 3 auf dem Trägerfilm 2 ausgebildet und sind die Er fassungselektroden 6a, 6b auf der gleichen Fläche ausgebil det, auf der sich die Erwärmerelektrode 3 befindet. Die mä andrierende Erwärmerelektrode 3 und die Erfassungselektro den 6a, 6b sind mit vorbestimmten Intervallen abwechselnd angeordnet, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, und die Erwär merelektrode 3 und die Erfassungselektroden 6a, 6b sind voneinander elektrisch isoliert. Die Filmdicke der Erfas sungselektroden 6a, 6b ist größer als die der Erwärmerelek trode 3, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.

Die abgeflachte isolierende Schicht 9 ist auf dem Trä gerfilm 2 und der Erwärmerelektrode 3 ausgebildet und die abgeflachte isolierende Schicht 9 ist an ihrer Oberfläche zusammen mit den Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b abgeflacht. Das Abflachen legt die Oberflächen der Er fassungselektroden 6a, 6b frei, während die Erwärmerelek trode 3 bedeckt bleibt.

Das heißt, die Umgebungen der Erfassungselektroden 6a, 6b sind gefüllt und die Oberflächen der Erfassungselektro den 6a, 6b und die Oberfläche der abgeflachten isolierenden Schicht 9 sind im wesentlichen bündig.

An den Endabschnitten der Erfassungselektroden 6a, 6b sind Verdrahtungen 6c in einer linearen Form an der Ober fläche der abgeflachten isolierenden Schicht 9 ausgebildet, um elektrisch freiliegende Endoberflächen der Erfassungs elektroden 6a, 6b zu verbinden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Die äußeren Enden der Verdrahtungen 6c sind elektrisch mit den Elektrodenanschlußflächen 7a, 7b verbunden.

Daher sind an Stellen der Draufsicht, an welchen die Erfassungselektroden 5a, 6b und die Erwärmungselektrode 3 sich zu überschneiden scheinen, die Erfassungselektroden 6a, 6b von der Erwärmerelektrode 3 beabstandet und durch die abgeflachte isolierende Schicht 9 elektrisch von der Erwärmerelektrode 3 isoliert.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Erwärmer elektrode 3 und die Erfassungselektroden 6a, 6b auf der gleichen Fläche ausgebildet. Deshalb wird die elektrisch isolierende Schicht 4, welche in dem ersten Ausführungsbei spiel verwendet wird, weggelassen.

Ein Filter 12 zum Zulassen eines Durchgangs lediglich eines bestimmten Gases ist auf dem empfindlichen Film 5 ausgebildet. Daher wird die Selektivität des Sensors ver bessert. In diesem Fall kann zum Beispiel, um die Selekti vität von Wasserstoff zu verbessern, ein Siliziumoxidfilm als das Filter 12 verwendet werden. Obgleich der Silizium oxidfilm einen Durchgang von Wasserstoff zuläßt, der eine kleine Molekülgröße aufweist, kann ein Molekül, das eine größere Molekülgröße aufweist, das Filter 12 nicht durch dringen. Deshalb kann lediglich Wasserstoffgas den elektri schen Film 5 erreichen. Daher kann lediglich Wasserstoffgas erfaßt werden.

Als nächstes wird eine Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen des Gassensors des zweiten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 8C, 8D, 9, 10A, 10B und 10C gegeben. (Es ist anzumerken, daß die Stufen in den Fig. 8A, 8B und 8C vor den Schritten in den Fig. 7A, 78 und 7C sind.) Die folgende Beschreibung wird hauptsächlich Teile des Verfahrens zum Herstellen des Gas sensors abdecken, die zu den Schritten des ersten Ausfüh rungsbeispiels unterschiedlich sind.

Schritt in Fig. 6A

Nach einem Ausbilden des Trägerfilms 2 auf der Platte 1 werden die Erwärmerelektrode 3 und die Erfassungselektroden 6a, 6b gleichzeitig mit unterschiedlichen Dicken auf dem Trägerfilm 2 ausgebildet. Genauer gesagt werden zuerst nach einem Abscheiden einer Titanschicht (nicht dargestellt) auf dem Trägerfilm 2, welche eine Haftschicht zum Haften der Erwärmerelektrode 3, der Erfassungselektroden 6a, 6b an dem Trägerfilm 2 ist, ein Metalldünnfilm, welcher Platin ist, zum Herstellen der Erwärmerelektrode 3 und der Erfassungs elektroden 6a, 6b durch einen Vakuumverdampfer abgeschie den. Der Platinfilm wird durch Ätzen oder dergleichen zu den Formen der Erwärmerelektrode 3 und der Erfassungselek troden 6a, 6b gemustert.

Eine detaillierte Erläuterung wird bezüglich der Schritte eines Ausbildens der Erwärmerschicht und der Er fassungselektroden unter Bezugnahme auf die Fig. 8A, 8B, 8C gegeben, welche Schrittansichten sind, die den Fig. 6A, 6B und 6C entsprechen.

Zuerst wird, wie es durch Fig. 8A gezeigt ist, ein Pla tinfilm 31, welcher eine Dicke von 250 nm oder mehr auf weist, auf dem Trägerfilm 2 abgeschieden. Als nächstes wird, wie es durch Fig. 8B gezeigt ist, ein Photoresist 22 eines positiven Typs durch Spinbedeckung oder dergleichen auf den Platinfilm 21 aufgetragen. Das Photoresist 22 wird unter Verwendung einer Photomaske 23, die mit einem Muster 23b der Erwärmerelektrode 3 und Mustern 23a der Erfassungs elektroden 6a, 6b ausgebildet ist, entwickelt.

Daher wird, wie es durch Fig. 8C gezeigt ist, in dem Photoresist 22 die Dicke des Erwärmerelektrodenabschnitts 22b, welcher der Erwärmerelektrode 3 entspricht, dünner als Erfassungselektrodenabschnitte 22a, welche den Erfassungs elektroden 6a, 6b entsprechen. Es folgt eine Erläuterung eines Verfahrens eines Ausbildens von Mustern, die unter schiedliche Dicken aufweisen, an dem Photoresist 22 durch eine einmalige Belichtung, welches in diesem Ausführungs beispiel verwendet wird.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht der Photomaske 23. Fig. 10A zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines Fensters C in Fig. 9. Fig. 10B zeigt graphisch Werte von durchgelassenem Licht an Teilen des Photoresists 22, wenn Licht durch die Photomaske 23 in Fig. 10A gestrahlt wird. Fig. 10C ist die Querschnittform des Photoresists 22, nachdem es durch das Licht entwickelt worden ist, das in Fig. 10B gezeigt ist.

Wie es durch Fig. 9 gezeigt ist, werden an den Ab schnitten der Photomaske 23, die den Erfassungselektroden 5a, 6b entsprechen, Muster 23a, die Licht vollständig ab blocken, mit Chrom oder dergleichen ausgebildet. An einem Abschnitt, der der Erwärmerelektrode 3 entspricht, wird ein feines Muster 23b, dessen Auflösung gleich oder kleiner als die Auflösung der Belichtungsvorrichtung ist, ausgebildet.

Wie es durch Fig. 10A gezeigt ist, wird das feine Mu ster 23b mit einer Anzahl von sehr kleinen rechteckigen Fenstern zum Durchlassen von Licht ausgebildet und werden die Fenster ausgebildet, um eine vorbestimmte Lichtdichte zu verteilen. Die Abmessung der rechteckigen Fenster ist gleich oder kleiner als die Auflösung der Belichtungsvor richtung, die zum Belichten der Photomaske 23 verwendet wird. Zum Beispiel ist in dem Fall, in welchem die Belich tungsvorrichtung, die verwendet wird, eine Belichtungsvor richtung mit einer Verkleinerung von 10 zu 1 ist, wenn die Auflösung 1 Mikrometer ist, die Größe einer Seite jedes rechteckigen Fensters gleich oder kleiner als 1 Mikrometer durch Verwenden einer Zielmarkengröße, die zehnmal der Größe des Fensters ist.

An anderen Abschnitten in dem Photoresist wird Licht vollständig durchgelassen.

Wenn Licht durch die Photomaske 23 auf das Photoresist 22 gestrahlt wird, wie es durch Fig. 10B dargestellt ist, wird der Pegel eines Lichtdurchlasses an einem Abschnitt, der dem Lichtblockiermuster 23a entspricht, 0%. Der Pegel eines Lichtdurchlasses, der einem Abschnitt entspricht, der nicht Teil des Musters ist, ist 100% und der Pegel eines Lichtdurchlasses eines Abschnitts, der dem feinen Muster 23b entspricht, ist zwischen 0% und 100%. Der Pegel eines Lichtdurchlasses an dem feinen Muster 23b kann durch Ändern der Dichte der rechteckigen Fenster geändert werden.

Wenn das Photoresist 22 entwickelt wird, ist, wie es durch Fig. 10C gezeigt ist, der Photoresistabschnitt 22a, welcher dem Lichtblockiermuster 23a entspricht, unbeein trächtigt und weist daher die größte Dicke auf. Die Dicke des Photoresistabschnitts 22b, welcher dem feinen Muster 23b entspricht, ist verringert. An anderen Photoresistab schnitten 22c ist das Photoresist vollständig entfernt. Da her ist das Photoresist geformt, wie es durch Fig. 8C ge zeigt ist.

Der Platinfilm wird dann unter Verwendung des Photo resists 22 geätzt, welches mit den Mustern einer sich än dernden Dicke ausgebildet ist. Das Ätzen ist ein Trocken ätzen und das bevorzugte Ätzgas ist Argongas oder CF₄-Gas, welches zum Ätzen des Metalls ist, das zu einem O₂-Gas hin zugefügt ist, welches zum Ätzen des Photoresists 22 ist.

Wenn die Flußraten oder Drücke der jeweiligen Gase der art eingestellt werden, daß die Ätzrate des Platinfilms durch das Argongas oder das CF₄-Gas und die Ätzrate des Photoresists 22 gleich sind, wird die Form des gemusterten Photoresists 22 wie es ist auf den Platinfilm 21 übertra gen. Als Ergebnis kann, wie es durch Fig. 8D gezeigt ist, die Dicke der Erwärmerelektrode 3 niedriger als die der Er fassungselektroden 6a, 6b gemacht werden.

Schritt in Fig. 6B

Als nächstes wird eine elektrisch isolierende Schicht 9b auf dem Trägerfilm 2 ausgebildet, um die Erwärmerelek trode 3 und die Erfassungselektroden 6a, 6b zu bedecken.

Schritt in Fig. 6C

Die elektrisch isolierende Schicht 9b wird maschinell weggearbeitet, bis die Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b freiliegen. Das heißt, ein Abflachschritt ähnlich dem zum Dünnermachen der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 9a in dem ersten Ausführungsbeispiel (Schritt in Fig. 3C) wird durchgeführt. Als ein Ergebnis wird die elek trisch isolierende Schicht 9b die abgeflachte isolierende Schicht 9.

Schritt in Fig. 7A

Der empfindliche Film 5 und die Elektrodenausleitan schlüsse 4a werden ausgebildet.

Schritt in Fig. 7B

Nach einem Ausbilden der Anschlußflächen wird ein Sili ziumoxidfilm zum Herstellen des Filters 12 auf der abge flachten isolierenden Schicht 9 und auf dem empfindlichen Film 5 und den jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d ausge bildet.

Schritt in Fig. 7C

Nach einem Ausbilden des Hohlraums werden Teile des Filters 12, die über den jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d sind, durch Ätzen oder dergleichen entfernt. Die jewei ligen Anschlußflächen 7a bis 7d sind durch Kontaktierungs drähte oder dergleichen elektrisch mit Schaltungen verbun den. Der Gassensor des zweiten Ausführungsbeispiels ist da her fertiggestellt.

In dem Gassensor des zweiten Ausführungsbeispiels ist der empfindliche Film 5 auf einer flachen Fläche ausgebil det und wird deshalb ein Brechen des empfindlichen Films 5 verhindert, was die Zuverlässigkeit des Gassensors verbes sert.

Da die Erwärmerelektrode 3 und die Erfassungselektroden 6a, 6b auf der gleichen Fläche ausgebildet sind, ist es nicht notwendig, eine elektrisch isolierende Schicht zwi schen der Erwärmerelektrode 3 und den Erfassungselektroden 6a, 6b vorzusehen. Die Erwärmerelektrode 3 und die Erfas sungselektroden 6a, 6b können gleichzeitig ausgebildet wer den. Deshalb ist in diesem Ausführungsbeispiel die Anzahl von Herstellungsschritten verhältnismäßig niedrig.

Der Hohlraumausbildungsschritt wird nach einem Bedecken des empfindlichen Films 5, der Verdrahtung 6c und der je weiligen Anschlußflächen 7a bis 7d durch das Filter 12 aus geführt. Deshalb werden der empfindliche Film 5, die Ver drahtung 6 und die jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d ge gen die Ätzlösung einer TMAH-Lösung oder dergleichen in dem Hohlraumausbildungsschritt geschützt.

Das Filter 12 verhindert eine Verschlechterung des emp findlichen Films 5 und der Erfassungselektroden 6a, 6b durch diverse Gase, die in einer Umgebungsatmosphäre vor handen sind, und verhindert, daß Schmutz oder dergleichen an dem empfindlichen Film 5 und den Erfassungselektroden 6a, 6b haftet.

Drittes Ausführungsbeispiel

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich darin von den ersten und den zweiten Ausführungsbeispielen, daß die Erfassungselektroden 6a, 6b auf dem empfindlichen Film 5 ausgebildet sind und sich die Erwärmerelektrode 3 nicht direkt unter dem empfindlichen Film 5 befindet. Das dritte Ausführungsbeispiel wird mit besonderer Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 beschrieben. Die folgende Erläuterung deckt hauptsächlich Teile ab, die sich von den ersten und den zweiten Ausführungsbeispielen unterscheiden, und Teile in den Fig. 11 und 12, die die gleichen wie entsprechende Teile in den Fig. 1 und 2 sind, weisen die gleichen Be zugszeichen auf und werden nicht erneut beschrieben.

Wie es durch Fig. 12 gezeigt ist, ist die Erwärmerelek trode 3 auf dem Trägerfilm 2 ausgebildet. Die Erwärmerelek trode 3 ist unter dem Bereich, der direkt unter dem emp findlichen Film 5 ist, ausgebildet und umgibt diesen, wie es durch Fig. 11 gezeigt ist. Das heißt, die Erwärmerelek trode 3 befindet sich außerhalb einer gedachten Abbildung des empfindlichen Films 5, die sich in der Normalenrichtung des empfindlichen Films 5 ausdehnt. Anders ausgedrückt be findet sich die Erwärmerelektrode 3 außerhalb des Umkreises (oder einer Abbildung des Umkreises) des empfindlichen Films 5. Genauer gesagt weist die Erwärmerelektrode 3 eine Rahmenform auf.

Die Erwärmerelektrode 3 ist zwischen dem Außenumfang des Hohlraums 8 (an der Oberfläche der Platte 1) und dem Außenumfang des empfindlichen Films 5 angeordnet. Wenn es von oben betrachtet wird, weisen der empfindliche Film 5, der Außenumfang des Hohlraums 8 (an der Oberfläche der Platte 1) und der Außenumfang der Erwärmerelektrode 3 ähn liche Formen auf.

Der Hohlraum 8 und die Erwärmerelektrode 3 und der emp findliche Film 5 sind derart angeordnet, daß zum Beispiel der Bereich, der von dem Außenumfang der Erwärmerelektrode 3 umgeben ist, ungefähr 80% des Bereichs ist, der von dem Außenumfang des Hohlraums 8 (an der Oberfläche der Platte 1) umgeben ist, und der Bereich, der von dem Außenumfang des empfindlichen Films 5 umgeben ist, ungefähr 80% des Be reichs ist, der von dem Außenumfang der Erwärmerelektrode 3 umgeben ist.

Eine elektrisch isolierende Schicht 31 ist auf dem Trä gerfilm 2 und der Erwärmerelektrode 3 ausgebildet. Der emp findliche Film 5 ist flach auf einem Abschnitt der isolie rende Schicht 31, die von der Erwärmerelektrode 3 umgeben wird, und nicht direkt über der Erwärmerelektrode 3 ausge bildet.

Die Erfassungselektroden 6a, 6b sind auf dem empfindli chen Film 5 ausgebildet. Die Erwärmeranschlußflächen 7c und 7d und die Elektrodenanschlußflächen 7a und 7b sind auf der elektrisch isolierenden Schicht 31 ausgebildet. Das Filter 12 ist auf der isolierenden Schicht 31, dem empfindlichen Film 5, den Erfassungselektroden 6a, 6b und den jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d ausgebildet. Weiterhin ist das Filter 12 über den jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d perforiert.

Es folgt eine Beschreibung des Verfahrens zum Herstel len des Gassensors gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 13A, 13B, 13C, 14A, 14B und 14C. Die Beschreibung konzentriert sich auf Teile, die sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen unterscheiden.

Schritt in Fig. 13A

Zuerst wird der Trägerfilm 2 auf dem Substrat 1 ausge bildet. Danach wird eine Erwärmerschicht ausgebildet.

Schritt in Fig. 13B

Es wird ein Schritt eines Ausbildens einer elektrisch isolierenden Schicht zum Ausbilden der elektrisch isolie renden Schicht 31 auf der Erwärmerelektrode 3 ausgeführt.

Schritt in Fig. 13C

Der lichtempfindliche Film wird aufgetragen und die Elektrodenausleitanschlüsse 4a werden ausgebildet.

Schritt in Fig. 14A

Die Erfassungselektroden werden ausgebildet. Die An schlußflächen werden gleichzeitig mit den Erfassungselek troden ausgebildet. Das heißt, nach einem Abscheiden eines Goldfilms auf der isolierenden Schicht 31 und dem empfind lichen Film 5 durch einen Vakuumverdampfer wird der Gold film durch Ätzen in die Formen der Erfassungselektroden 6a, 6b und der Anschlußflächen 7a bis 7d gemustert.

Eine Chromhaftschicht (nicht dargestellt) wird zwischen den Erfassungselektroden 6a, 6b und dem empfindlichen Film 5 abgeschieden.

Schritt in Fig. 14B

Das Filter 12 wird ausgebildet. Ebenso wird eine Maske ausgebildet.

Schritt in Fig. 14C

Der Hohlraum wird ausgebildet. Danach werden die Teile des Filters 12, die den jeweiligen Anschlußflächen 7a bis 7d entsprechen, entfernt. Dies stellt den Gassensor fertig.

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Erfassungs elektroden 6a, 6b auf dem empfindlichen Film 5 ausgebildet, wird die Erwärmerelektrode 3 um den empfindlichen Film 5, aber nicht direkt unter diesem ausgebildet. Demgemäß wird der empfindliche Film 5 auf einer flachen Fläche ausgebil det, die keine Vertiefungen und Vorsprünge aufweist. Des halb wird ein Brechen des empfindlichen Films 5 verhindert, was die Zuverlässigkeit des Gassensors verbessert.

Insbesondere ist es, wenn der empfindliche Film dünner als die Erfassungselektroden 6a, 6b ist, vorteilhaft, die Erfassungselektroden 5a, 6b wie in diesem Ausführungsbei spiel auf dem empfindlichen Film 5 vorzusehen. Dies ist so, da es, wenn die Erfassungselektroden 6a, 6b unter dem emp findlichen Film 5 ausgebildet werden, eine größere Möglich keit eines Brechens des empfindlichen Films 5 aufgrund von Stufen oder Höhenunterschieden gibt, die von den Erfas sungselektroden 6a, 6b erzeugt werden.

Da die Erwärmerelektrode 3 zwischen dem Außenumfang des Hohlraums 8 und dem Außenumfang des empfindlichen Films 5 vorgesehen ist, kann der empfindliche Film 5 von seinen Um gebungen erwärmt werden, ohne von direkt unterhalb erwärmt zu werden. Da die Erwärmerelektrode 3 über dem Hohlraum 8 ausgebildet ist, wird Wärme, die von der Erwärmerelektrode 3 erzeugt wird, daran gehindert, zu der Platte 1 zu entwei chen.

Im allgemeinen hängen Linien einer gleichen Temperatur oder Isotherme in dem empfindlichen Film 5 von den Formen des Hohlraums 8, der Erwärmerelektrode 3 und des empfindli chen Films 5 ab. Deshalb können durch Formen der Außenum fänge des Hohlraums 8, der Erwärmerelektrode 3 und des emp findlichen Films 5, wie es in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, die Isotherme an dem Trägerfilm und dem emp findlichen Film 5 über dem Hohlraum 8 konzentrisch gemacht werden und kann demgemäß ein Temperatursteuern des empfind lichen Films 5 einfach durchgeführt werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Die Erwärmerelektrode 3 muß nicht nur direkt unter dem empfindlichen Film 5 angeordnet sein, um den empfindlichen Film 5 vollständig zu erwärmen, sondern kann über den Hohl raum 8 und über den Trägerfilm 2 mäandrieren, wie es durch Fig. 15 gezeigt ist.

Durch einen derartigen Aufbau, der imstande ist, die Umgebungen des empfindlichen Films 5 zu erwärmen, wird eine Wärmeübertragung von dem empfindlichen Film 5 verringert. Da alle der Filme über dem Hohlraum 8 gleichmäßig erwärmt werden können, wird eine Abweichung der Temperaturvertei lung bei dem empfindlichen Film 5 verringert und wird die Erfassungsempfindlichkeit konstanter.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Wie es durch Fig. 16 gezeigt ist, kann die Breite eines Teils der Erwärmerelektrode 3, das sich direkt unter dem empfindlichen Film 5 befindet, erhöht werden. Daher kann ein Temperatursteuern des empfindlichen Films 5 einfach durch Beschränken einer plötzlichen Wärmeerzeugung der Er wärmerelektrode 3 ausgeführt werden. Die Wärmeerzeugung an Stellen, die den empfindlichen Film 5 umgeben, wird vergli chen mit Teilen direkt unter dem empfindlichen Film 5 durch verhältnismäßiges Verringern der Breite der Erwärmerelek trode 3 an Stellen nicht direkt unter dem empfindlichen Film 5 erhöht. Dies verbessert die Temperaturgleichmäßig keit des empfindlichen Films 5.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Wie es durch Fig. 17 und Fig. 18 gezeigt ist, kann das dritte Ausführungsbeispiel durch Ausbilden eines Tempera tursteuerfilms 41 auf der Innenseite der Erwärmerelektrode 3 auf der gleichen Höhe oder Fläche wie der der Erwärmer elektrode 3 ausgestaltet sein. Der Temperatursteuerfilm 41 dient zum Fördern einer Wärmeübertragung von der Erwärmer elektrode 3.

Wie es durch Fig. 17 gezeigt ist, befindet sich, wenn es von oberhalb des empfindlichen Films 5 betrachtet wird, der Außenumfang des Temperatursteuerfilms 41 zwischen dem Innenumfang der Erwärmerelektrode 3 und dem Außenumfang des empfindlichen Films 5. Der Temperatursteuerfilm 41 ist der art durch einen abgeflachten Film gebildet, der eine gleichmäßige Dicke aufweist, daß Vertiefungen und Vor sprünge nicht an der Fläche ausgebildet sind, auf welcher der empfindliche Film 5 ausgebildet ist. Das heißt, der Temperatursteuerfilm 41 ist durch einen festen Film ausge bildet, der in der Fläche größer als der empfindliche Film 5 ist und kleiner als die Fläche ist, die von der Erwärmer elektrode 3 umgeben wird.

Ein Material, das das gleiche wie das der Erwärmerelek trode 3 ist, kann für den Temperatursteuerfilm 41 verwendet werden. Der Temperatursteuerfilm 41 kann gleichzeitig mit der Erwärmerelektrode 3 durch Ändern des Musters in dem Schritt eines Ausbildens der Erwärmerschicht ausgebildet gleichzeitig mit der Erwärmerelektrode 3 werden.

Durch Vorsehen des Temperatursteuerfilms 41 auf diese Weise wird die Temperaturgleichmäßigkeit des empfindlichen Films 5 verbessert. Als ein Ergebnis wird die Empfindlich keit verbessert. Da der Temperatursteuerfilm 41 größer als der empfindliche Film ist, wird der empfindliche Film 5 auf einer flachen Fläche ausgebildet, wird verhindert, daß der empfindliche Film 5 bricht und wird gleichzeitig die Tempe raturgleichmäßigkeit des empfindlichen Films 5 verbessert.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Wie es durch Fig. 19 und Fig. 20 gezeigt ist, kann das dritte Ausführungsbeispiel durch Abfasen oder Abrunden ei nes Eckenabschnitts der Erwärmerelektrode 3 ausgestaltet sein. Ebenso kann ein Eckenabschnitt des empfindlichen Films 5 abgefast oder abgerundet sein. Das sechste Ausfüh rungsbeispiel kann durch Abfasen oder Abrunden eines Ecken abschnitts des Temperatursteuerfilms 41 ausgestaltet sein.

Im allgemeinen ist es normal, daß Isotherme auf der Platte 1, die sich aus einer Wärmeerzeugung der Erwärmer elektrode 3 ergeben, keine Winkel, sondern abgerundete Ec ken aufweisen. Deshalb wird, wenn die Eckenabschnitte der Erwärmerelektrode 3, des empfindlichen Films 5 und des Tem peratursteuerfilms 41 abgefast oder abgerundet werden, die Form der Erwärmerelektrode 3, des empfindlichen Films 5 oder des Temperatursteuerfilms 41 näher mit der Form der Isotherme in Übereinstimmung gebracht und wird deshalb ein Temperatursteuern einfacher durchgeführt. Weiterhin wird die Abweichung der Temperaturverteilung des empfindlichen Films 5 verringert.

Achtes Ausführungsbeispiel

Wie es durch Fig. 21 und Fig. 22 gezeigt ist, kann das dritte Ausführungsbeispiel durch Ausbilden des Pfads der Erwärmerelektrode 3, des empfindlichen Films 5 oder des Temperatursteuerfilms 41 in einer elliptischen Form ausge staltet werden. Daher kann die Abweichung der Temperatur verteilung des empfindlichen Films 5 verglichen mit dem siebten Ausführungsbeispiel weiter verringert werden.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Wie es durch Fig. 23 gezeigt ist, kann das dritte Aus führungsbeispiel durch Ausbilden des empfindlichen Films 5 in einer ovalen Form ausgestaltet werden. Im allgemeinen hängt die Temperaturverteilung in dem empfindlichen Film 5 von der Entfernung von der Erwärmerelektrode 3 ab. Deshalb kann durch Ausbilden des empfindlichen Films 5 in einer ovalen Form der empfindliche Film 5 durch Beseitigen eines Teils der Erwärmerelektrode 3, der von dem empfindlichen Film 5 entfernt ist, in einem konstanten Abstand von der Erwärmerelektrode 3, angeordnet werden. Dies verringert die Abweichung der Temperaturverteilung in dem empfindlichen Film.

Zehntes Ausführungsbeispiel

Das dritte Ausführungsbeispiel kann durch Freilegen der Erfassungselektrode 6a, 6b von dem Filter 12 ausgestaltet werden, wie es zum Beispiel durch Fig. 24 gezeigt ist. Je doch ist, da der empfindliche Film 5 und die Erfassungs elektroden 6a, 6b elektrisch verbunden sein müssen, eine elektrische Verbindung mit den Erfassungselektroden 6a, 6b durch Ausbilden von Kontaktlöchern in zum Beispiel dem Fil ter 12 sichergestellt.

Elftes Ausführungsbeispiel

Die ersten bis dritten Ausführungsbeispiele können, wie es durch Fig. 25 und Fig. 26 gezeigt ist, durch Ausbilden eines Vorsprungs 51 in dem Trägerfilm 2 auf der Seite des Hohlraums 8 ausgestaltet sein. Der Vorsprung 51 ist an ei ner Stelle des Trägerfilms 2 vorgesehen, an welcher es wahrscheinlich ist, daß die Temperatur hoch ist, um eine Temperatur des empfindlichen Films 5 gleichmäßiger zu ma chen.

Genauer gesagt ist der Vorsprung 51 an einem Mittenab schnitt des empfindlichen Films 5 mit einer Form, die ähn lich zu der des empfindlichen Films 5 ist, wenn es von oberhalb des empfindlichen Films 5 betrachtet wird, ange ordnet. Es ist bevorzugt, den Vorsprung 51 mit einer Fläche von ungefähr 10 bis 50% der Fläche des empfindlichen Films 5 vorzusehen. Der Vorsprung 51 kann zum Beispiel durch Zu rücklassen eines Abschnitts der Platte 1 ausgebildet sein.

Daher wird Wärme an einer Stelle, an welcher es wahr scheinlich ist, daß die Temperatur hoch ist, zu dem Vor sprung 51 übertragen und wird die Temperatur des empfindli chen Films 5 direkt über dem Vorsprung 51 demgemäß verrin gert. Deshalb wird ein Temperatursteuern des empfindlichen Films 5 einfacher durch Verringern der Abweichung der Tem peraturverteilung in dem empfindlichen Film 5 durchgeführt.

Wenn ein derartiger Vorsprung 51 ausgebildet wird, wird ein Teil der Öffnung 11a durch eine Maske 11b maskiert. Das heißt, wie es in Fig. 27 gezeigt ist, die Maske 11b wird unter dem empfindlichen Film 5 ausgebildet. Die Maske 11b entspricht dem Vorsprung 51 und bedeckt teilweise die Öff nung 11a.

In dem Schritt eines Ausbildens des Hohlraums kann der Vorsprung 51 durch Ätzen der Platte 1 über die Maske 11 auf eine Weise ausgebildet werden, die ähnlich zu den Verfahren der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, während ein Abschnitt einer Bodenfläche des Hohlraums 8 zurück bleibt.

Auf diese Weise kann der Vorsprung 51 durch einen Ab schnitt von Silizium (Platte) ausgebildet werden, der nach dem anisotropen Ätzen zurückbleibt, und kann deshalb der Vorsprung 51 ohne ein Hinzufügen eines Schritts ausgebildet werden.

Zwölftes Ausführungsbeispiel

Die ersten bis die dritten Ausführungsbeispiele können ausgestaltet werden, wie es durch Fig. 28 gezeigt ist. Das heißt, wenn die elektrisch isolierende Platte 1 eine Alumi niumoxidplatte, eine Saphirplatte oder dergleichen ist, können die Erwärmerelektrode 3, der Temperatursteuerfilm 41 und der dergleichen direkt ohne ein Ausbilden des Träger films 2 auf der Platte 1 ausgebildet sein. Eine derartige elektrisch isolierende Platte weist häufig günstige Tempe raturisolationscharakteristiken auf und deshalb kann rela tiv verhindert werden, daß Wärme von der Erwärmerelektrode 3 übertragen wird. Deshalb kann der Hohlraum 8 weggelassen werden.

Dreizehntes Ausführungsbeispiel

In dem zwölften Ausführungsbeispiel kann, wenn Gase bei Raumtemperatur erfaßt werden, die Erwärmerelektrode 3 weg gelassen werden. Das heißt, wie es durch Fig. 29 gezeigt ist, in einem Gassensor, der imstande ist, ein Gas bei Raumtemperatur zu erfassen, kann der empfindliche Film 5, welcher empfindlich bezüglich des zu erfassenden Gases ist, auf der elektrisch isolierenden Platte 1 ausgebildet sein, und können die Erfassungselektroden 6a, 6b auf dem empfind lichen Film 5 ausgebildet sein.

Bei einem derartigen Gassensor zum Erfassen eines Gases bei Raumtemperatur kann der empfindliche Film 5 an einer Fläche auf der Platte ausgebildet sein, die keine Vertie fungen und Vorsprünge aufweist, und wird deshalb verhin dert, daß der empfindliche Film 5 bricht.

Vierzehntes Ausführungsbeispiel

Fig. 30 und Fig. 31 zeigen einen Gassensor, der ein Er fassungselement und eine Schaltung 200 beinhaltet. Ein Trä gerfilm 102 ist auf einer Oberfläche einer Platte 101 aus gebildet, welche zum Beispiel Silizium ist. Der Trägerfilm 102 ist ein geschichteter Verbundfilm, der mit einem Sili ziumoxidfilm und einem Siliziumnitridfilm ausgebildet ist und ausgebildet ist, um eine Zugspannung vorzusehen. Im De tail ist der Siliziumoxidfilm mit einer Druckspannung ver sehen, ist der Siliziumnitridfilm mit einer Zugspannung versehen und ist die Gesamtspannung in dem Trägerfilm 102 eine schwache Zugspannung, welche durch Einstellen der Filmdicken des Siliziumoxidfilms und des Siliziumnitrid films eingestellt wird.

Es ist ein Erwärmer 103 zum Steuern einer Temperatur eines empfindlichen Films 105 auf dem Trägerfilm 102 ausge bildet. Der Erwärmer 103 ist in einer Rahmenform an einem Mittenabschnitt der Platte 101 ausgebildet und der Erwärmer 103, welcher eine lineare Form ausweist, erstreckt sich von zwei Ecken der Rahmenform in die Richtungen von jeweiligen Enden der Platte 101. Der Erwärmer 103 besteht aus einem Material, das eine Edelmetallsubstanz aus Platin, Gold oder dergleichen, RuO₂-Polysilizium oder dergleichen beinhal tet.

Ein elektrisch isolierender Film 104 ist auf dem Erwär mer 103 ausgebildet. Der elektrisch isolierende Film 104 beinhaltet einen Film, der mit einem Siliziumoxidfilm und einem Siliziumnitridfilm kombiniert ist. Idealerweise sind der Trägerfilm 102 und der elektrisch isolierende Film 104 symmetrisch und ist der Erwärmer 103 zwischen diesen. Dies ist aus dem folgenden Grund so.

Der Trägerfilm 102 und der isolierende Film 104 sind oberhalb angeordnet und überbrücken einen Hohlraum 108, der in der Platte 101 ausgebildet ist. Deshalb wird durch Er wärmen des Trägerfilms 102 und des elektrisch isolierenden Films 104 mit dem Erwärmer 103 der Trägerfilm 102 oder der elektrisch isolierende Film 104 durch einen Unterschied der thermischen Expansionskoeffizienten des Siliziumoxidfilms und des Siliziumnitridfilms gekrümmt. Jedoch kann das Krüm men verhindert werden, wenn der Trägerfilm 102 und der elektrisch isolierende Film 104 symmetrisch ausgebildet sind.

Ein linearer Elektrodenausleitanschluß 104a ist über einem Ende des Erwärmers 103 in der linearen Form in dem isolierenden Film 104 ausgebildet und der Endabschnitt des Erwärmer 103 liegt frei.

Ein physikalischer Wert des empfindlichen Films 105 wird durch die Adsorption und Desorption von Gasen geän dert. Der empfindliche Film 105 befindet sich auf einer In nenseite des Erwärmers 103, welcher rahmenförmig ist, wenn er von oben betrachtet wird. Deshalb ist der Erwärmer 103 nicht direkt unter dem empfindlichen Film 105 angeordnet.

Der empfindliche Film 105 kann aus einem Oxidhalbleiter von SnO2, TiO₂, ZnO, In₂O₃ oder dergleichen bestehen. Ein physikalischer Wert des empfindlichen Films 105, zum Bei spiel ein elektrischer Widerstand (hier im weiteren Verlauf einfach als Widerstand bezeichnet) oder dergleichen, wird durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Gasen geändert. Das Folgende ist eine Erläuterung des Erfassens von Änderungen des Widerstands.

Der empfindliche Film 105 kann eine Dicke aufweisen, die gleich oder kleiner als 10 nm ist. Durch Bemessen des empfindlichen Films 105 auf diese Weise wird die Reaktion durch Verringern der Zeitdauer zum Diffundieren eines Gases durch Verhindern, daß Gas zu einem Innenabschnitt des emp findlichen Films 105 diffundiert wird, und durch reagieren Lassen des Gases mit der Oberfläche des empfindlichen Films 105 verbessert. Der Widerstand des empfindlichen Films 105 wird durch Ausbilden einer Verarmungsschicht durch Adsor bieren des Gases geändert und deshalb wird eine große Emp findlichkeit durch Einstellen des empfindlichen Films 105 auf eine Filmdicke vorgesehen, die die gleiche wie die Dicke der Verarmungsschicht ist. Weiterhin kann abhängig von dem Gas eine Empfindlichkeit bezüglich des Gases durch Hinzufügen einer Verunreinigung zu dem empfindlichen Film 105 verbessert werden.

Die Erfassungselektroden 106a, 106b befinden sich auf dem empfindlichen Film und erfassen die Änderung des Wider stands des empfindlichen Films 105. Ein Paar der Erfas sungselektroden 106a und 106b ist vorgesehen und die jewei ligen Erfassungselektroden 106a und 106b sind in einer kammähnlichen Form ausgebildet. Weiterhin erstrecken sich Enden der Erfassungselektroden 106a und 106b über die Platte 101 und Anschlußflächen 107a und 107b für die Erfas sungselektroden sind an den Endabschnitten von jeder der Erfassungselektroden 106a und 106b ausgebildet.

Die Erfassungselektroden 106a und 106b können aus einem Edelmetall, wie zum Beispiel Platin, Gold oder dergleichen, oder Aluminium oder dergleichen bestehen. Die Anschlußflä chen 107a und 107b können aus Aluminium, Gold oder derglei chen bestehen. Wie es später erläutert wird, ist ein Mate rial, das ein Haften an Kontaktierungsdrähten fördert, an den Anschlußflächen 107a und 107b für die Erfassungselek troden ausgebildet.

Wenn der empfindliche Film 105 dünner als die Erfas sungselektroden 106a, 106b ist, ist es bevorzugt, die Er fassungselektroden 106a und 106b auf diese Weise auf dem empfindlichen Film 105 vorzusehen. Dies ist so, da sich, wenn der empfindliche Film 105 dünner als die Erfassungs elektroden 106a und 106b ist, wenn sich die Erfassungselek troden 106a und 106b unter dem empfindlichen Film 105 be finden, die Möglichkeit eines Brechens des lichtempfindli chen Films 105 aufgrund von Stufen oder Höhenunterschieden der Erfassungselektroden 106a und 106b erhöht.

Anschlußflächenabschnitte 107a bis 107b für den Erwär mer sind über die Elektrodenausleitanschlüsse 104 elek trisch mit dem Erwärmer 103 verbunden.

Ein Filter 110 ist auf den Erfassungselektroden 106a und 106b, dem empfindlichen Film 105 und den jeweiligen An schlußflächen 107a bis 107b ausgebildet. Das Filter 110 läßt zu, daß lediglich ein bestimmtes Gas durchgelassen wird, und verbessert daher die Gasselektivität des Sensors. Zum Beispiel ist ein Oxidfilm als das Filter 110 ausgebil det, um eine Selektivität von Wasserstoffgas zu fördern.

In diesem Fall sind der empfindliche Film 105 und die Erfassungselektroden 106a und 106b von dem Oxidfilmfilter 110 bedeckt und wird eine Verschlechterung des empfindli chen Films 105 und der Erfassungselektroden 106a und 106b durch diverse Gase in einer Umgebungstemperatur verhindert, und wird verhindert, daß Schmutz oder dergleichen an dem empfindlichen Film 105 und den Erfassungselektroden 106a und 106b haftet. Ebenso schützt das Filter den empfindli chen Film 105 und die Erfassungselektroden 106a und 106b oder dergleichen vor einer Ätzlösung, wenn der Hohlraum 108 in der Platte 101 ausgebildet wird.

Teile des Filters 110 über den jeweiligen Anschlußflä chen 107a bis 107d sind perforiert und die jeweiligen An schlußflächen 107a bis 107d liegen frei.

Der Hohlraum ist in der unteren Fläche der Platte 101 unter dem Erwärmer 103 ausgebildet. Daher sind der Träger film 102, der isolierende Film 104, der Erwärmer 4 und der empfindliche Film 5 dünnwandige Teile, die an Stellen aus gebildet sind, die dem Hohlraum 108 entsprechen. Hier im weiteren Verlauf wird ein dünnwandiges Teil, das über dem Hohlraum 108 ausgebildet ist, als eine Membran bezeichnet und wird ein Teil der Membran, auf welchem der Erwärmer 103 und der empfindliche Film 105 oder dergleichen ausgebildet sind, als ein dünnwandiger Erfassungsabschnitt 112 bezeich net.

Da der Erwärmer 103 auf diese Weise über dem Hohlraum 108 angeordnet ist, wird verhindert, daß Wärme von dem Er wärmer 103 durch die Platte 101 abgeführt wird. Demgemäß sind die thermischen Isolationscharakteristiken günstig. Deshalb ist eine Energieaufnahme durch Beschränken einer Wärmeübertragung von dem Erwärmer 103 verringert.

Zum Beispiel kann, wenn die Membran eine rechteckige Form aufweist, von der eine Seite ungefähr 1 mm ist, und die Dicke der Membran gleich oder kleiner als mehrere Mi krometer ist, die Temperatur des empfindlichen Films 105 in 10 ms oder weniger auf mehrere hundert Grad erhöht werden.

An einer Stelle der unteren Fläche der Platte 101, die die Öffnung des Hohlraums 108 umgibt, ist ein Maskenfilm 111 aus einem Oxidfilm oder dergleichen ausgebildet.

Die Schaltung 200 beinhaltet eine Erwärmerschaltungs steuerschaltung 201 zum Steuern der Temperatur des Erwär mers 103 und eine Schaltung 202 zum Analysieren einer Ände rung des empfindlichen Films zum Analysieren von Änderungen des Widerstands des empfindlichen Films 105.

Die Erwärmertemperatursteuerschaltung 201 ist durch Verdrahtungen 203 elektrisch mit den Anschlußflächen 107c und 107d für den Erwärmer verbunden. Die Schaltung 202 zum Analysieren einer Änderung des empfindlichen Films ist durch Verdrahtungen 204 elektrisch mit den Anschlußflächen 107a und 107b für die Erfassungselektroden verbunden. Die elektrische Verbindung kann zum Beispiel durch Kontaktie rungsdrähte durchgeführt werden.

Die Erwärmertemperatursteuerschaltung 201 und die Schaltung 202 zum Analysieren einer Änderung des empfindli chen Films sind verbunden. Daher kann die Temperatur des Erwärmers 103 durch die Erwärmertemperatursteuerschaltung 201 gesteuert werden, um eine erwünschte Temperatur zu er reichen, und kann, wenn der Erwärmer 103 eine erwünschte Temperatur erreicht oder wenn eine erwünschte Zeitdauer verstrichen ist, eine Änderung des Widerstands des empfind lichen Films 105 als ein Signal in die Analysierschaltung 202 eingegeben werden.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Gassensors beschrieben.

Als erstes wird die Platte 101 vorbereitet und wird der Trägerfilm 102 ausgebildet. Nach einem Ausbilden des Erwär mers 103 durch Ausbilden eines Platinfilms oder dergleichen auf dem Trägerfilm 102 und nach einem Mustern des Films wird der elektrisch isolierende Film 104 ausgebildet und werden die Elektrodenausleitanschlüsse 104a ausgebildet. Als nächstes werden nach einem Ausbilden des empfindlichen Films 105 die Erfassungselektroden 106a und 106b und die jeweiligen Anschlußflächen 107a bis 107d durch Ausbilden eines Aluminiumfilms oder dergleichen und durch Mustern des Films ausgebildet.

Nachfolgend wird das Filter 110 auf dem elektrisch iso lierenden Film 104, dem empfindlichen Film 105 und den Er fassungselektroden 106a und 106b ausgebildet. Dann wird der Maskenfilm 111 an der unteren Fläche der Platte 101 ausge bildet. Weiterhin wird der Hohlraum 108 durch anisotropes Ätzen der Platte 101 durch eine TMAH-Lösung oder derglei chen, während diese mit dem Maskenfilm 111 maskiert ist, ausgebildet. Danach werden die jeweiligen Anschlußflächen 107a bis 107d und die Erwärmertemperatursteuerschaltung 201 und die Änderungsanalysierschaltung 202 durch Drahtkontak tieren oder dergleichen elektrisch verbunden.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Erfassen eines Ga ses unter Verwendung des Gassensors beschrieben. Mehrere Arten von Gasen können identifiziert werden und ihre Kon zentrationen werden identifiziert. Fig. 32 zeigt die Emp findlichkeit des empfindlichen Film 105 (Änderung des Wi derstands), wenn der empfindliche Film 105 bei verschiede nen Temperaturen zwischen 200°C und 450°C einer Atmosphäre von verschiedenen Gasen (Wasserstoff, Kohlenmonoxid und dergleichen) ausgesetzt wird, die die gleiche Konzentration aufweisen.

Wie es durch Fig. 32 gezeigt ist, hängen die Empfind lichkeiten bezüglich den verschiedenen Arten von Gasen von der Temperatur des empfindlichen Films 105 ab. Deshalb kön nen die Arten von Gasen, die in einer Atmosphäre enthalten sind, identifiziert werden und können ihre Konzentrationen durch Kennen der Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit des empfindlichen Films 105 für jeweilige Gase, wie es durch Fig. 32 gezeigt ist, und durch Vergleichen der be kannten Empfindlichkeiten mit Werten der Änderung des Wi derstands des empfindlichen Films 105 bei einer Mehrzahl von Temperaturen in der getesteten Atmosphäre identifiziert werden. Die Gaskonzentration eines einzelnen Gases kann ebenso erfaßt werden.

Bevor die Änderung des Widerstands des empfindlichen Films 105 erfaßt wird, wird die Temperatur des empfindli chen Films 105 vorübergehend auf eine vorbestimmte Tempera tur eingestellt. Gemäß dem Gassensor in Fig. 30 kann durch Ändern der Temperatur des Erwärmers 103 die Temperatur des empfindlichen Films 105 ähnlich geändert werden und wird daher die Temperatur des empfindlichen Films 105 durch Steuern der Temperatur des Erwärmers 103 gesteuert.

Fig. 33 zeigt ein spezifisches Verfahren eines Tempera tursteuerns des Erwärmers 103. Wie es durch Fig. 33 gezeigt ist, wird die Temperatur des Erwärmers 103 zu mehreren Tem peraturen (hier im weiteren Verlauf Erwärmererfassungstem peraturen) H1 bis H6 geändert und wird die Temperatur vor übergehend auf eine Referenzerwärmertemperatur H0 einge stellt.

Daher ändert sich zwischen den Zeiten, wenn der emp findliche Film 105 zu den jeweiligen Erwärmererfassungstem peraturen H1 bis H6 (hier im weiteren Verlauf als Erfas sungstemperaturen H1 bis H6 bezeichnet) geändert wird, die Temperatur vorübergehend zu der Referenzerwärmertemperatur H0 (manchmal als Referenztemperatur des empfindlichen Films bezeichnet). Die Änderungen des Widerstands des empfindli chen Films 105 werden gemessen, wenn die Temperatur die je weiligen Erfassungstemperaturen erreicht.

Das heißt, bevor die Änderungen des Widerstands des empfindlichen Films 105 bei der Mehrzahl von jeweiligen Er fassungstemperaturen erfaßt werden, wird die Temperatur des empfindlichen Films 105 vorübergehend zu der Referenztempe ratur des empfindlichen Films geändert, und wenn die Tempe ratur des empfindlichen Films 105 von einer gegebenen Er fassungstemperatur zu der nächsten Erfassungstemperatur ge ändert wird, wird die Temperatur vorübergehend zu der Refe renztemperatur für den empfindlichen Film geändert, wie es in Fig. 33 dargestellt ist.

Die Referenzerwärmertemperatur H0 ist höher als alle der jeweiligen Erwärmererfassungstemperaturen H1 bis H6. Genauer gesagt ist die Referenztemperatur des empfindlichen Films gleich oder höher als eine Temperatur, bei welcher ein Gas, das an dem empfindlichen Film 105 adsorbiert ist, von dem empfindlichen Film 105 desorbiert wird, das heißt gleich oder höher als eine Temperatur, bei welcher keine Änderung des Widerstands des empfindlichen Films 105 durch Adsorbieren des Gases verursacht wird. Es ist bevorzugt, daß die Referenztemperatur des empfindlichen Films gleich oder höher als eine Temperatur ist, bei welcher Feuchtig keit, die an dem empfindlichen Film 105 adsorbiert ist, von dem empfindlichen Film 105 desorbiert wird.

Jedoch wird die Temperatur des Erwärmers 103 niedriger als eine Zündtemperatur gehalten, welche von der Umgebung abhängt, in welcher der Gassensor verwendet wird. Dies dient dazu, die Möglichkeit eines Verursachens eines Feuers zu beseitigen. Es ist unter der Annahme, daß die Konzentra tion eines entflammbaren Gases auch dann zu einer Zündkon zentration erhöht wird, wenn die Konzentration des ent flammbaren Gases der Atmosphäre gleich oder kleiner als die Zündkonzentration ist, bevorzugt, die Erwärmertemperatur auf die niedrigste Zündtemperatur oder niedriger zu steu ern. Durch Steuern der Temperatur des Erwärmers 103 auf diese Weise ist es nicht notwendig, einen feuerfesten Auf bau für den Gassensor vorzusehen. Eine Referenztemperatur des empfindlichen Films von zum Beispiel ungefähr 500°C oder niedriger ist bevorzugt. Die Erfassungstemperaturen des empfindlichen Films sind zum Beispiel in dem Bereich von ungefähr 200°C bis 450°C.

Der empfindliche Film 103 wird für eine vorbestimmte Zeitdauer durch Halten des Erwärmers 103 an der Referenzer wärmertemperatur H0 für die vorbestimmte Zeitdauer an der Referenztemperatur des empfindlichen Films gehalten. Die vorbestimmte Zeitdauer ist eine Zeitdauer, die ausreichend ist, daß sich der Widerstand des empfindlichen Films 105 stabilisiert. Nachdem sich der Widerstand stabilisiert hat, wird die Temperatur des empfindlichen Films 105 zu der Er fassungstemperatur geändert. Bei der Referenztemperatur des empfindlichen Films ist die Zeitdauer für den Widerstand des empfindlichen Films 105, um sich zu stabilisieren, zum Beispiel ungefähr 10 s.

Die Änderung des Widerstands des empfindlichen Films 105 wird nach einem Halten der Temperatur des empfindlichen Films 105 an der Erfassungstemperatur für die vorbestimmte Zeitdauer durch Ändern der Temperatur des Erwärmers 103 zu den jeweiligen Erwärmererfassungstemperaturen H1 bis H6 durch Halten des Erwärmers 103 an den jeweiligen Temperatu ren für die vorbestimmte Zeitdauer gemessen. Genauer gesagt wird die Änderung der Temperatur des empfindlichen Films 105 gemessen, nachdem sich der Widerstand des empfindlichen Films 105 stabilisiert hat. Das heißt, der Widerstand des empfindlichen Films 105 wird zu einer Zeit A in Fig. 34 ge messen. Die Zeitdauer, die für den Widerstand des empfind lichen Films 105 notwendig ist, um sich zu stabilisieren, ist zum Beispiel ungefähr 10 s.

Ein Temperatursteuern des Erwärmers 103 wird durch die Erwärmertemperatursteuerschaltung 201 durchgeführt und ein Erfassen der Änderung des Widerstands des empfindlichen Films 105 wird durch die Schaltung 202 zum Analysieren ei ner Änderung des empfindlichen Films durchgeführt. Wie es durch Fig. 34 gezeigt ist, wird ein Wert RA der Änderung des Widerstands bei der jeweiligen Erwärmererfassungstempe ratur gemessen. Das heißt, die Änderung des Widerstands wird bezüglich R0 gemessen. Danach werden aus einer Bezie hung zwischen der Temperatur des empfindlichen Films und der Widerstandsänderung, welche im voraus bekannt ist, die Art eines Gases und die Konzentration des Gases identifi ziert (oder mindestens eines von diesen wird identifi ziert).

Daher kann durch vorübergehendes Einstellen der Tempe ratur des empfindlichen Films 105 auf die Referenztempera tur des empfindlichen Films der empfindliche Film 105 zu einem vorbestimmten Referenzzustand zurückgeführt werden. Deshalb wird das Problem des Werdegangs des empfindlichen Films 105, der die Messung beeinträchtigt, wenn die Tempe ratur des empfindlichen Films zu einer Mehrzahl der Erfas sungstemperaturen geändert wird, das heißt, der Einfluß ei nes Gases, das an dem empfindlichen Film 105 adsorbiert ist, wenn die Temperatur des empfindlichen Films 105 direkt zu aufeinanderfolgenden Erfassungstemperaturen geändert wird, vermieden. Das heißt, der Effekt des Gasadsorptions werdegangs des Films 105 bezüglich der Änderung des Wider stands des empfindlichen Films 105 wird vermieden. Daher kann die Art eines Gases und Konzentration eines Gases ge nau identifiziert werden.

Die Temperatur des empfindlichen Films 105 wird zu je der Zeit, bevor die Temperatur auf die jeweilige Erfas sungstemperatur eingestellt wird, auf die Referenztempera tur des empfindlichen Films eingestellt. Deshalb kann die Änderung des Widerstands immer als eine Änderung von dem gleichen Referenzwiderstand R0 erfaßt werden und ist als ein Ergebnis das Erfassen genauer.

Da die Referenztemperatur des empfindlichen Films höher als alle der jeweiligen Erfassungstemperaturen ist, wird eine Desorption von Gasen oder Feuchtigkeit, die an der Oberfläche des empfindlichen Films 105 vorhanden sind, ver bessert und wird der empfindliche Film 105 in einer kurzen Zeitdauer zu einem vorbestimmten Zustand gebracht. Eine Desorption von Gasen oder dergleichen, die in der Oberflä che des empfindlichen Films 105 adsorbiert sind, ist auf grund der hohen Temperatur schnell. Deshalb können Gase schnell identifiziert werden.

Wenn Gas oder Feuchtigkeit in dem empfindlichen Film 105 adsorbiert ist, verschlechtert sich die Empfindlichkeit des empfindlichen Films 105. Deshalb ist die Referenztempe ratur des empfindlichen Films gleich oder höher als eine Temperatur, bei welcher Gase oder Feuchtigkeit, die in dem empfindlichen Film 105 adsorbiert sind, von dem empfindli chen Film 105 desorbiert werden. Daher wird eine Ver schlechterung der Empfindlichkeit des empfindlichen Films 105 durch Zurückführen zu einem Anfangszustand verhindert, bei welchem Gas oder Feuchtigkeit nicht in dem empfindli chen Film 105 adsorbiert ist.

Da der Anfangszustand ein Zustand ist, bei welchem der Widerstand des empfindlichen Films 105 nicht durch Adsorp tion beeinträchtigt wird, ist es nicht notwendig, den Wi derstand zu messen, wenn die Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Referenztemperatur des empfindlichen Films eingestellt wird und kann lediglich die Änderung des Widerstands bei der Erfassungstemperatur gemessen werden.

Da der empfindliche Film 105 für die vorbestimmte Zeit dauer bei der Referenztemperatur des empfindlichen Films gehalten wird, werden Gase oder Feuchtigkeit aus dem emp findlichen Film 105 desorbiert. Wenn Feuchtigkeit oder Gase vollständig von der Oberfläche des empfindlichen Films 105 desorbiert sind, wird der Widerstand des empfindlichen Films 105 stabil. Deshalb kann die Temperatur des empfind lichen Films 105 nach einem Bestätigen, daß Feuchtigkeit oder Gase von der Oberfläche des empfindlichen Films 105 desorbiert worden sind, durch Einstellen der Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Erfassungstemperatur, nach dem sich der Widerstand des empfindlichen Films 105 durch Einstellen der Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Referenztemperatur des empfindlichen Films stabilisiert hat, auf die Erfassungstemperatur eingestellt werden. Des halb kann die Änderung des Widerstands mit einer höheren Genauigkeit gemessen werden.

Die Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films 105 wird erfaßt, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wenn die Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Erfassungstemperatur eingestellt wird, genauer gesagt, nachdem sich der Widerstand des empfindli chen Films 105 stabilisiert hat. Deshalb kann der Wider stand mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden, als wenn der empfindliche Film 105 auf die Referenztemperatur des empfindlichen Films eingestellt wird.

Ein Zyklus einer Änderung der Temperatur des Erwärmers 103 (Temperatur des empfindlichen Films 105), der in Fig. 33 gezeigt ist, kann die Art und die Anzahl von Gasen in der zu testenden Umgebung bestimmen und der Zyklus einer Temperaturänderung, der in Fig. 33 gezeigt ist, kann wie derholt werden.

Fünfzehntes Ausführungsbeispiel

Gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel wird die Tem peratur des empfindlichen Films 105 wiederholt auf eine konstante Erfassungstemperatur eingestellt. Hauptsächlich werden Teile beschrieben, die sich von dem vierzehnten Aus führungsbeispiel unterscheiden.

Zum Beispiel wird, wenn es lediglich eine Art eines Ga ses in der getesteten Umgebung gibt, der Gassensor verwen det, um lediglich die Konzentration des Gases zu messen. In diesem Fall kann die Konzentration des Gases durch Messen des Widerstands des Films 105 identifiziert werden, während wiederholt die Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die gleiche Temperatur eingestellt wird, wie es in Fig. 35 dargestellt ist. Wie es durch Fig. 35 gezeigt ist, wird die Temperatur des Erwärmers 103 zwischen Fällen eines Änderns der Temperatur des Erwärmers 103 zu einer festen Temperatur (Erwärmererfassungstemperatur) H7 auf die Referenzerwärmer temperatur H0 eingestellt. Bei der Erfassungstemperatur H7 wird der Widerstand des empfindlichen Films 105 gemessen.

Da sich die Änderung des Widerstands des empfindlichen Films 105 von einer Zeit T0 ändert, ist es bekannt, daß sich die Gaskonzentration der Atmosphäre von der Zeit T0 ändert. Da die Beziehung zwischen einem Widerstand und ei ner Gaskonzentration bekannt ist, kann die Gaskonzentration vor und nach der Zeit T0 identifiziert werden.

Aus den Gründen, die bezüglich das vierzehnten Ausfüh rungsbeispiels angegeben sind, kann das Gas schnell und ge nau identifiziert werden.

Weiterhin sind die Zeitdauer, während welcher die Tem peratur stetig an der Referenztemperatur des empfindlichen Films und an der Erfassungstemperatur gehalten wird, und ein Zeitpunkt zum Messen des Widerstands bei der Erfas sungstemperatur ähnlich zu denen in dem vierzehnten Ausfüh rungsbeispiel.

Sechzehntes Ausführungsbeispiel

In dem sechzehnten Ausführungsbeispiel ist der Zeit punkt, wann der Widerstand des empfindlichen Films 105 ge messen wird, unterschiedlich zu denen in dem vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsbeispielen. Es ist bekannt, daß die Änderungsrate des Widerstands sich abhängig von der Konzentration des Gases ändert. Genauer gesagt ist die Zeitdauer, während welcher sich der Widerstand des empfind lichen Films 105 ändert, verhältnismäßig kurz, wenn die Konzentration des Gases verhältnismäßig groß ist.

Deshalb kann, wenn die Beziehung zwischen der Ände rungsrate des Widerstands des empfindlichen Films 105 und der Konzentration des Gases bekannt sind, die Konzentration des Gases identifiziert werden, bevor sich der Widerstand stabilisiert.

Jedoch unterscheidet sich die Änderung der Änderungs rate des Widerstands zwischen einem Fall, in welchem die Konzentration des Gases von zum Beispiel 5% bis 20% geän dert wird, und einem Fall, in welchem die Konzentration von 10% zu 20% geändert wird. Daher wird wie in den vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsbeispielen durch vorübergehendes Einstellen der Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Referenztemperatur des empfindlichen Films, bevor die Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Erfassungs temperatur eingestellt wird, die Änderung der Änderungsrate des Widerstands genau erfaßt. Deshalb kann, wenn die Bezie hung zwischen der Änderung der Änderungsrate des Wider stands und der Konzentration des Gases bekannt ist, die Konzentration des Gases identifiziert werden.

Als nächstes wird eine Erläuterung des bestimmten Zeit punkts gegeben, bei welchem der Widerstand gemessen wird. Die Steigung der Änderung des Widerstands kann zum Beispiel zu einer Zeit B in Fig. 34 gemessen werden, welche ein Zeitpunkt ist, bevor sich die Änderung des Widerstands des empfindlichen Films 105 stabilisiert. Die Zeit B kann eine bestimmte Zeit sein, von der an ein Schalter die Temperatur des empfindlichen Films 105 zu der Erfassungstemperatur än dert. Die Änderung des Widerstands zu der gleichen Zeit wird vorhergehend gemessen, um eine Referenzdatenbank vor zubereiten, und zum Zugreifen durch die Schaltung 202 zum Analysieren einer Änderung des empfindlichen Films gespei chert. Daher kann die Konzentration des Gases durch Ver gleichen der Steigung der Änderung des Widerstands in der Datenbank mit der identifiziert werden, die zu der Zeit B gemessen wird.

In diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, zu warten, bis sich der Widerstand des empfindlichen Films 105 stabilisiert. Daher kann das Gas schnell identifiziert werden. Genauer gesagt wird, nachdem die Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Referenztemperatur des emp findlichen Films eingestellt worden ist, die Temperatur des empfindlichen Films 105 auf die Erfassungstemperatur einge stellt. Nach einem Messen der Steigung der Änderung des Wi derstands wird, bevor sich der Widerstand des empfindlichen Films 105 stabilisiert, die Temperatur des empfindlichen Films 105 unmittelbar zu der Referenztemperatur des emp findlichen Films geändert. Dann wird die Temperatur des empfindlichen Films 105 erneut auf die Erfassungstemperatur eingestellt, um das Erfassen zu wiederholen. Deshalb kann das Gas schneller identifiziert werden und werden die Vor teile der vierzehnten und der fünfzehnten Ausführungsbei spiele erzielt.

Siebzehntes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 37 und 38 zeigen einen Sensor 300 eines Dünn filmtyps (hier im weiteren Verlauf einfach als ein Gassen sor bezeichnet) gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel. Wie es durch Fig. 37 und Fig. 38 gezeigt ist, befindet sich ein empfindlicher Film 302, von dem ein physikalischer Wert durch eine Reaktion mit einem Gas geändert wird, auf einer Platte 301. Die Platte 301 ist zum Beispiel eine amorphe Aluminiumoxidplatte und die Tiefe von Vertiefungen und die Höhe von Vorsprüngen von der Oberfläche der Platte 301 sind gleich oder kleiner als 1/5 der Dicke des empfindlichen Films 302. Der empfindliche Film 302 ist Zinnoxid und die Dicke des empfindlichen Films 302 ist mehrere Nanometer.

Wie es durch Fig. 39 gezeigt ist, ist der mittlere Kri stallkorndurchmesser (hier im weiteren Verlauf einfach als ein mittlerer Korndurchmesser bezeichnet) des empfindlichen Films 302 gleich oder größer als die Filmdicke des empfind lichen Films 302. Der mittlere Korndurchmesser D wird durch ein Erfassungsverfahren zum Identifizieren eines Korndurch messers vorgesehen und, wenn die mittlere Filmdicke des empfindlichen Films 302 mit T bezeichnet ist, ist der mitt lere Korndurchmesser gleich oder größer als die Filmdicke oder D ≧ T.

Ein Paar von Elektroden 303 zum Erfassen der Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films 302 ist auf dem empfindlichen Film 302 vorgesehen. Jede der Elek troden 303 ist in einer kammähnlichen Form ausgebildet, wie es gezeigt ist. Enden der Elektroden 303 erstrecken sich zu dem Umfang des empfindlichen Films 302 und sind mit Elek trodenanschlußflächen 303a verbunden. Die Elektroden sind zum Beispiel Platin.

Ein Erwärmer 304 oder eine Erwärmerschicht, welcher zum Erwärmen des empfindlichen Films 302 ist, umgibt den emp findlichen Film 302 und die Erfassungselektroden 303 auf der Oberfläche der Platte 301. Der Erwärmer 304 weist eine Rahmenform auf und Erwärmeranschlußflächen 304a erstrecken sich von dem Erwärmer 304, wie es gezeigt ist. Der Erwärmer 304 kann zum Beispiel aus Platin bestehen.

Obgleich es nicht dargestellt ist, sind die Erwärmeran schlußflächen 304a mit einer Schaltung zum Steuern einer Temperatur des empfindlichen Films zum Einstellen der Tem peratur des empfindlichen Films 302 durch Einstellen der Wärmeerzeugung des Erwärmers 304 verbunden und sind die Elektrodenanschlußflächen 303a mit einer Schaltung zum Ana lysieren einer Änderung des empfindlichen Films zum Erfas sen einer Änderung des physikalischen Werts des empfindli chen Films 302 verbunden.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Gas sensors 300 beschrieben. Zuerst wird die Platte 301 vorbe reitet und wird ein Plattenverarbeitungsschritt zum Verrin gern der Größen von Vertiefungen und Vorsprüngen der Ober fläche durchgeführt. Im allgemeinen wird in einer auf dem Markt verfügbaren Aluminiumoxidplatte, da Vertiefungen und Vorsprünge in der Oberfläche so groß wie ungefähr mehrere 10 bis 100 nm sind und die Oberfläche durch Karbid oder dergleichen verunreinigt ist, die Vereinigung von Körnern in einer Anfangszusammensetzung, die zum Ausbilden des emp findlichen Films 302 notwendig ist, der einen großen Korn durchmesser aufweist, verhindert. Daher kann durch Verrin gern der Vertiefungen und Vorsprünge der Oberfläche der Platte 301 der empfindliche Film 302 mit einem großen Korn durchmesser ausgebildet werden.

Genauer gesagt wird die Oberfläche der Platte 301 me chanisch poliert und ein wiederholtes saures Reinigen, al kalisches Reinigen oder dergleichen werden in dem Platten verarbeitungsschritt durchgeführt. Durch Verringern der Vertiefungen und Vorsprünge der Oberfläche der Platte 301, daß diese Abmessungen von der Oberfläche der Platte aufwei sen, die gleich oder kleiner als 1/5 der Filmdicke des emp findlichen Films 302 sind, kann der mittlere Korndurchmes ser des empfindlichen Films 302 gleich oder kleiner als die Filmdicke des empfindlichen Films 302 sein.

Als nächstes wird der empfindliche Film 302 auf der Platte 301 ausgebildet. Genauer gesagt wird der empfindli che Film 302 über einer Fläche der Platte 301 durch ein Atomla genwachstumsverfahren abgeschieden, welches ein abwechseln des Zuführen von Zinnchlorid, welches ein Gas ist, das ein Metall beinhaltet, zum Herstellen des empfindlichen Films 302 und Wasser zu der Platte 301 beinhaltet. Die Verarbei tungstemperatur in diesem Schritt ist ungefähr 200 bis 300°C und der empfindliche Film 302 wird mit einer Dicke von ungefähr mehreren Nanometern abgeschieden. Danach wird eine Wärmebehandlung von ungefähr 500°C in einer Sauer stoffatmosphäre auf dem empfindlichen Film 302 ausgeführt.

Durch Ausbilden des empfindlichen Films 302 durch ab wechselndes Zuführen von Zinnchlorid und Wasser kann, wenn Zinnchlorid eingebracht wird, eine atomare Schicht von Zinn auf die Platte 301 abgeschieden werden und kann, wenn Was ser eingebracht wird, eine atomare Schicht von Sauerstoff abgeschieden werden, und kann der empfindliche Film 302 derart ausgebildet werden, daß er ein stöchiometrisches Verhältnis von der Anfangsstufe eines Wachstums aufweist.

Das heißt, der empfindliche Film 302 kann durch Steuern der Zusammensetzung durch Abscheiden des empfindlichen Films durch eine einheitliche atomare Schicht ausgebildet werden. Deshalb wird der empfindliche Film 302 die er wünschte kristalline Struktur aufweisen, ohne von der Art der Platte 301 abzuhängen.

Deshalb wird eine feine Kristallzusammensetzung des empfindlichen Films 302 ähnlich der in Fig. 40 verhindert. Die feine Kristallzusammensetzung in Fig. 40 wird durch Ab scheiden des empfindlichen Films durch ein Verfahren, wie zum Beispiel Zerstäuben oder dergleichen, verursacht, bei welchem das Zusammensetzungsverhältnis nicht genau gesteu ert werden kann. Als Ergebnis weist der empfindliche Film 302 einen großen Korndurchmesser auf und ist der mittlere Korndurchmesser des empfindlichen Films 302 gleich oder größer als die Filmdicke des empfindlichen Films 302.

Als nächstes wird der empfindliche Film, welcher über einer Fläche der Platte 301 ausgebildet worden ist, durch selektives Ausführen eines Trockenätzens (reaktiven Ätzens) unter Verwendung eines Ätzgases, das mit Argon und Chlorgas gemischt ist, in einem bekannten Lithographieverfahren in eine erwünschte Form gemustert.

Als nächstes wird ein Platinfilm zum Ausbilden des Er wärmers 304 und der Elektroden 303 in einer Dicke von unge fähr 250 nm durch ein Dampfabscheidungsverfahren ausgebil det und unter Verwendung eines Lithographieverfahrens gemu stert. Das heißt, der Platinfilm wird durch ein Trockenätz verfahren, das Argongas verwendet, in die Formen des Erwär mers 304, der Elektroden 303 und der jeweiligen Anschluß flächen 303a und 304a gemustert.

Zu diesem Zeitpunkt kann ein Titanfilm (nicht darge stellt) mit einer Dicke von ungefähr 5 nm unter dem Platin film abgeschieden werden, um ein Haften zwischen der Platte 301 und dem Erwärmer 304 und zwischen dem empfindlichen Film 302 und den Elektroden 303 zu fördern. Daher kann ein Abblättern des Erwärmers 304 und der Elektrode 303, wenn Erwärmungszyklen auftreten, bedeutsam verringert werden.

Danach wird die Erwärmeranschlußfläche 304a durch einen Kontaktierungsdraht oder dergleichen mit der Schaltung zum Steuern einer Temperatur des empfindlichen Films verbunden und wird die Elektrodenanschlußfläche 303a mit der Schal tung zum Analysieren einer Änderung des empfindlichen Films verbunden.

In dem Gassensor 300 wird die Temperatur des empfindli chen Films 302 von der Schaltung zum Steuern einer Tempera tur des empfindlichen Films zu einer erwünschten Temperatur geändert und wird der physikalische Wert des empfindlichen Films 302, wenn die Temperatur des empfindlichen Films 302 die erwünschte Temperatur erreicht oder wenn eine er wünschte Zeit erreicht ist, als ein Signal eingegeben und von der Schaltung zum Analysieren einer Änderung des emp findlichen Films analysiert.

Änderungen des physikalischen Werts des empfindlichen Films 302 hängen von der Temperatur des empfindlichen Films 302 ab und die Abhängigkeit der Änderung des physikalischen Werts bezüglich der Temperatur unterscheidet sich gemäß dem erfaßten Gas. Deshalb kann durch Messen der Änderung des physikalischen Werts des empfindlichen Films 302 bei ver schiedenen Temperaturen die Konzentration des Gases oder die Identität des Gases bestimmt werden. Der erfaßte physi kalische Wert kann der spezifische Widerstand des empfind lichen Films 302, die Änderung der Dielektrizitätskon stante, die elektrische Leitfähigkeit oder dergleichen sein, welche durch Adsorption und Desorption eines Gases geändert werden.

Wenn eine Änderung der Änderung des spezifischen Wider stands durch ein tatsächliches Ändern des mittleren Korn durchmessers des empfindlichen Films 302 gemessen wird, ist, je größer der mittlere Korndurchmesser ist, desto schneller die Reaktionsgeschwindigkeit und ist die Reaktion bedeutsam verbessert, wenn der mittlere Korndurchmesser größer als die Filmdicke wird.

Dies scheint so zu sein, da die Änderung einer Charak teristik des empfindlichen Films 302 durch Gas, das an der Oberfläche adsorbiert oder von der Oberfläche desorbiert wird, stärker wird, wenn die Korngrenzen verringert sind. Durch Ausbilden des empfindlichen Films 202 mit einem gro ßen Korndurchmesser werden die Probleme eines Fortschrei tens eines Kornwachstums beim Erwärmen und einer Ver schlechterung einer Stabilität mit dem Alter verringert.

Eine Untersuchung wurde bezüglich der Reaktion des Gas sensors 300 ausgeführt, wenn sich die Filmdicke des emp findlichen Films 302 ändert. Genauer gesagt wurde die zeit liche Änderung der Änderung des spezifischen Widerstands gemessen, wenn Wasserstoff, der eine Konzentration von 1% aufweist, als das zu erfassende Gas verwendet wurde. Das Ergebnis ist in Fig. 41 gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, daß, je kleiner die Filmdicke des empfindlichen Films 302 war, desto größer die Reaktion war. Weiterhin wurde ebenso die Erfassungsempfindlichkeit (Änderung eines spezifischen Widerstands) erhöht.

Genauer gesagt ist, wenn die Filmdicke gleich oder kleiner als 12 nm, das heißt gleich oder kleiner als die Dicke einer Verarmungsschicht, die durch Adsorption des zu erfassenden Gases in dem empfindlichen Film 302 erzeugt wird, war, die Reaktion und die Empfindlichkeit äußerst hoch geworden. Jedoch ist es, wenn die Filmdicke gleich oder kleiner als 3 nm ist, wahrscheinlich, daß der empfind liche Film aufgrund einer Differenz seines thermischen Ex pansionskoeffizienten von dem der Matrizenplatte 301 durch thermische Spannung beschädigt wird. Deshalb ist es bevor zugt, daß die Filmdicke des empfindlichen Films 302 in ei nem Bereich von 3 nm bis 12 nm ist.

Daher wird die Kristallkorngrenze durch Vergrößern des mittleren Korndurchmessers des empfindlichen Films 302 ver ringert, welcher nicht von der Art der verwendeten Platte 301 abhängt. Deshalb wird der Gassensor sehr reagierend.

Deshalb kann ein höchst reagierender Gassensor 300 ohne Verwendung einer bestimmten Platte, wie zum Beispiel einer isolierenden Platte aus einem Einkristall, hergestellt wer den, und ist der Gassensor 300 verhältnismäßig billig, da einzelne isolierende Platten im allgemeinen teuer sind.

Achtzehntes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf Fig. 42 verwendet das achtzehnte Ausführungsbeispiel eine Siliziumplatte aus einem Einkri stall. Die folgende Beschreibung wird hauptsächlich Teile abdecken, die sich von dem siebzehnten Ausführungsbeispiel unterscheiden, und Teile in Fig. 42, die die gleichen wie diejenigen in Fig. 38 sind, weisen die gleichen Bezugszei chen auf.

Wie es durch Fig. 42 gezeigt ist, ist ein isolierender Film 305 auf der Platte 301 ausgebildet. Der isolierende Film 305 ist ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitrid film, welche auf dem Gebiet einer Halbleiterherstellung be kannt sind. Der empfindliche Film 302 und der Erwärmer 304 sind über der Platte 301 und über dem isolierenden Film 305 ausgebildet. Die Platte 301 ist elektrisch von dem empfind lichen Film 302 isoliert.

Wenn ein Oxidfilm, insbesondere ein thermischer Oxid film, als der isolierende Film 305 verwendet wird, wird ein Haften an der Platte 301 sichergestellt und eine Zuverläs sigkeit verbessert. Der empfindliche Film 302 ist auf eine Weise auf dem isolierenden Film 305 ausgebildet, die ähn lich zu der des siebzehnten Ausführungsbeispiels ist.

Daher kann auch dann, wenn die Siliziumplatte 301 ver wendet wird, welche einfach mit niedrigen Kosten zu erzie len ist, der mittlere Korndurchmesser des empfindlichen Films 302 vergrößert werden und wird der Gassensor höchst reagierend.

Die Flachheit der Oberfläche der Siliziumplatte ist in härent hoch und deshalb ist der Plattenverarbeitungsschritt des siebzehnten Ausführungsbeispiels nicht notwendig.

Neunzehntes Ausführungsbeispiel

Fig. 43 zeigt einen Gassensor 300, in welchem ein Hohl raum 306 durch Entfernen eines Abschnitts der Platte 301 ausgebildet ist, der dem empfindlichen Film 302 entspricht. Die Platte 301 kann aus Silizium (100) bestehen und der isolierende Film 305 ist über der Platte 301 ausgebildet. Der isolierende Film 305 ist durch Schichten eines Sili ziumnitridfilms, eines Siliziumoxidfilms, eines Silizium nitridfilms und eines Siliziumoxidfilms in dieser Reihen folge ausgebildet. Der empfindliche Film 302 und der Erwär mer 304 sind auf dem isolierenden Film 305 ausgebildet. Weiterhin überbrückt der isolierende Film 305 durch Ausbil den des Hohlraumabschnitts 306 in der Platte 301 eine Öff nung des Hohlraums 306, die sich auf der Seite des empfind lichen Films 302 befindet.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Gas sensors 300 unter Bezugnahme auf die Fig. 44A, 44B, 44C und 44D beschrieben.

Schritt in Fig. 44A

Der isolierende Film 305 wird auf der Platte 301 ausge bildet. Genauer gesagt wird der Siliziumnitridfilm mit ei ner Dicke von 120 nm durch ein LP-CVD-Verfahren ausgebil det. Dann wird der Siliziumoxidfilm mit einer Dicke von 1 µm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Danach wird nach einem Ausbilden eines weiteren Siliziumnitridfilms mit einer Dicke von 130 nm durch LP-CVD der Siliziumnitridfilm thermisch oxidiert, um eine sehr dünne Schicht an der Ober fläche des Siliziumnitridfilms zu einem Siliziumoxidfilm zu ändern.

Schritt in Fig. 44B

Ein empfindlicher Film wird auf die Weise des siebzehn ten Ausführungsbeispiels ausgebildet.

Schritt in Fig. 44C

Der Erwärmer 304 und die Elektrode 303 werden auf die Weise des siebzehnten Ausführungsbeispiels ausgebildet.

Schritt in Fig. 44D

Ein Oxidfilm wird durch ein Plasma-CVD-Verfahren auf einer Fläche der Platte 301 ausgebildet, die dem empfindli chen Film 302 gegenüberliegt, um eine Maske (nicht darge stellt) auszubilden. Dann wird der Hohlraum 306 durch Ätzen der Platte 301 mit einer TMAH-Lösung unter Verwendung der Maske ausgebildet.

Daher überbrückt der isolierende Film 305 eine Öffnung des Hohlraums 306 und da der isolierende Film 305 durch Schichten der Siliziumnitridfilme und der Siliziumoxidfilme hergestellt wird, wird eine Krümmung an der überbrückten Stelle verringert. Da eine Zugspannung auf den isolierenden Film 305 ausgeübt wird, werden der isolierende Film 305 und der empfindliche Film 302 und dergleichen, die auf dem iso lierenden Film 305 ausgebildet sind, nicht durch Knicken beschädigt.

Durch Vorsehen des Hohlraums 306 wird eine Wärmeüber tragung von Wärme, die von dem Erwärmer 304 erzeugt wird, durch die Platte 301 beschränkt. Deshalb kann die Energie, die zum Erwärmen des empfindlichen Films 302 notwendig ist, bedeutsam verringert werden und ist der Gassensor 300 wir kungsvoller und leichter reagierend.

Wenn der empfindliche Film 302 beim Erfassen eines Ga ses intermittierend erwärmt wird, kann der intermittierende Betrieb durch Vorsehen des Hohlraums sehr schnell sein. Da der empfindliche Film 302 auf dem Siliziumoxidfilm ausge bildet ist, wird ein Abblättern des empfindlichen Films 302 und des isolierenden Films 305 stark verringert.

Wenn der Hohlraum 306 ausgebildet wird, kann anstelle der TMAH-Lösung eine KOH-Lösung oder dergleichen verwendet werden, die eine starke alkalische Lösung bildet.

Der Hohlraum 306 muß nicht durch Ätzen der Platte 301, bis der isolierende Film 305 freiliegt, ausgebildet sein. Ein ähnlicher Effekt kann durch Aufbauen einer dünnwandigen Struktur erzielt werden, in welcher die Dicke der Platte 301 mehr als ein anderer Abschnitt der Platte 301 an der Stelle der Platte 301 verringert ist, die dem empfindlichen Film 302 entspricht. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die Dicke des dünnwandigen Strukturabschnitts zum Beispiel ungefähr mehrere Mikrometer ist.

Zwanzigstes Ausführungsbeispiel

In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Einkristallsi liziumplatte als die Platte 301 verwendet und dieses Aus führungsbeispiel unterscheidet sich von denjenigen der achtzehnten und neunzehnten Ausführungsbeispiele in der Art des isolierenden Films 305. Der Querschnitt des Gassensors 300 gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem in Fig. 42 oder Fig. 43 und wird daher nicht be schrieben.

In den achtzehnten und neunzehnten Ausführungsbeispie len wird eine amorphe Schicht, wie zum Beispiel der Silizi umoxidfilm oder ein Siliziumisolationsfilm, als der isolie rende Film 305 auf der Platte 301 verwendet. Jedoch wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Einkristall verwendet, welches heteroepitaktisch auf die Platte 301 aufgewachsen wird. Genauer gesagt kann ein Al₂O₃-Film als der isolie rende Film 305 verwendet werden. Der empfindliche Film 302 wird auf dem isolierenden Film 305 ausgebildet.

Um einen derartigen isolierenden Film 305 auszubilden, wird zuerst eine γ-Al₂O₃-Schicht mit einer Dicke von 100 nm bei ungefähr 900°C durch ein CVD-Verfahren ausgebildet, das ein TMA- und N₂O-Gas verwendet. Die Gitterfehleranpassung zwischen der γ-Al₂O₃-Schicht und der Silizium-(Si)-Platte ist so klein wie ungefähr 2% und die γ-Al₂O₃-Schicht kann derart epitaktisch aufgewachsen werden, daß eine (100)-Flä che der Siliziumplatte und eine (100)-Fläche der γ-Al₂O₃- Schicht parallel sind.

Durch Ausbilden von Zinnoxid auf dem γ-Al₂O₃-Film durch ein Atomlagenwachstumsverfahren kann der Korndurchmesser des empfindlichen Films 302 größer als der gemacht werden, wo der empfindliche Film 302 wie in den achtzehnten und neunzehnten Ausführungsbeispielen auf dem Siliziumoxidfilm ausgebildet wird.

Es scheint, daß auf einer amorphen Schicht des Silizi umoxidfilms oder dergleichen, wie es zuvor beschrieben wor den ist, der Zinnoxidfilm ein hohes Ausrichtungsvermögen aufweist und durch Ausbilden des empfindlichen Film 302 auf dem γ-Al₂O₃-Film ein Film nahe einer epitaktisch ausgebil deten Schicht ausgebildet werden kann und der Korndurchmes ser vergrößert werden kann. Durch groß Machen des Korn durchmessers des empfindlichen Films kann die Korngrenze verringert werden, was das Reaktionsvermögen des Gassensors 300 verbessert.

Mit Ausnahme von γ-Al₂O₃ sind auch dann, wenn ein CaF₂- Film oder ein CeO₂-Film durch ein Atomlagenwachstumsverfah ren ausgebildet werden, um den isolierenden Film 305 zu er zeugen, die Gitterkonstanten der Filme nahe zu der der Si liziumplatte. Deshalb wird ein Film ausgebildet, der wenig Defekte aufweist. Der isolierende Film 305 kann durch Ver wenden des Atomlagenwachstumsverfahrens mit einer hohen Flachheit ausgebildet werden. Als Ergebnis kann ein Steuern einer Zusammensetzung des empfindlichen Films 302 mit einer äußerst hohen Genauigkeit ausgeführt werden und wird des halb der Gassensor 300 auch dann sehr reagierend, wenn der CaF₂-Film oder der CeO₂-Film als der isolierende Film 305 verwendet werden.

Die gesamte Platte ist nicht mit einer teuren isolie renden Einkristallplatte wie bei der Technologie herge stellt, die in dem zuvor beschriebenen Verfahren im Stand der Technik beschrieben ist, sondern der isolierende Ein kristallfilm 305 ist über der billigen Siliziumplatte aus gebildet. Deshalb wird ein höchst reagierender Gassensor mit niedrigen Kosten vorgesehen.

Andere isolierende Substanzen (andere als der γ-Al₂O₃- Film, der CaF₂-Film oder der CeO₂-Film), die epitaktisch aufgewachsen werden können, können als der isolierende Film 305 verwendet werden.

Einundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Gemäß dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel wird eine isolierende Schicht zum Verbessern des Reaktionsvermö gens in den empfindlichen Film 302 eingefügt. Dieses Aus führungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 45A, 45B, 45C und 45D beschrieben, welche ein Verfahren zum Her stellen des Gassensors 300 zeigen. Hauptsächlich werden Teile, die sich von dem neunzehnten Ausführungsbeispiel un terscheiden, beschrieben und Teile in den Fig. 45A, 45B, 45C und 45D, die die gleichen wie entsprechende Teile in den Fig. 44A, 44B, 44C und 44D sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf.

Wie es durch Fig. 45D gezeigt ist, ist, wie es in einem fertiggestellten Gassensor 300 gemäß diesem Ausführungsbei spiel dargestellt ist, eine Ionenimplantationsschicht (iso lierende Schicht) 307, welche eine elektrische Leitfähig keit aufweist, die niedriger als die des empfindlichen Films 302 ist, in einem Mittenabschnitt der Kristallkörner in dem empfindlichen Film 302 ausgebildet.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Gas sensors 300 in Fig. 45D beschrieben.

Schritt in Fig. 45A

Ähnlich dem neunzehnten Ausführungsbeispiel wird die isolierende Schicht 305 durch die Siliziumnitridfilme und die Siliziumoxidfilme auf der Platte 301 aus Silizium (100) ausgebildet. Dann wird der empfindliche Film 302, welcher Zinnoxid beinhaltet, durch das Atomlagenwachstumsverfahren wie in dem zuvor beschriebenen Schritt zum Ausbilden eines empfindlichen Films ausgebildet. Jedoch weist der empfind liche Film 302 eine Dicke von 0,8 µm auf.

Der mittlere Korndurchmesser des empfindlichen Films 302 ist ungefähr 1 µm, was im allgemeinen größer als die Filmdicke des empfindlichen Films 302 ist.

Schritt in Fig. 45B

Als nächstes werden Ionen in den empfindlichen Film 302 implantiert, um die Ionenimplantationsschicht 307 auszubil den. Genauer gesagt wird eine mit Zinn angereicherte Ionen implantationsschicht 307 ausgebildet, welche nahezu amorph und im wesentlichen parallel zu der Platte 301 ist. Die Io nenimplantationsschicht 307 wird unter Verwendung von Zinn ionen in dem empfindlichen Film 302 an einer Tiefe von un gefähr 0,2 µm von der Oberfläche des empfindlichen Films 302 ausgebildet und befindet sich in einem Mittenabschnitt, wie es gezeigt ist. Dann wird eine Wärmebehandlung bei un gefähr 500°C erneut in einer Sauerstoffatmosphäre durchge führt, um Defekte zu verringern.

Schritt in Fig. 45C

Als nächstes wird ein Resist auf dem empfindlichen Film 302 ausgebildet. Das Resist wird unter Verwendung von Pho tolithographie gemustert und danach wird der empfindliche Film 302 durch Ätzen durch das Resist in eine erwünschte Form gemustert, um den empfindlichen Film 302 fertigzustel len. Dann wird der Ionenimplantationsschritt in dem Schritt zum Ausbilden eines empfindlichen Films ausgeführt. Dann werden der Erwärmer 304 und die Elektrode 303 auf die Weise des neunzehnten Ausführungsbeispiels ausgebildet.

Schritt in Fig. 45D

Nachfolgend wird der Hohlraum 306 auf die Weise des neunzehnten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Dann ist der Gassensor 300 fertiggestellt.

Durch Ausbilden der Ionenimplantationsschicht 307 in dem empfindlichen Film 302 wirkt im wesentlichen lediglich ein oberer Schichtabschnitt 302a des empfindlichen Films (ein Abschnitt, der eine Dicke von 0,2 µm aufweist) als der empfindliche Film 302 und wird eine Adsorption und Desorp tion des zu erfassenden Gases an dem oberen Schichtab schnitt 302a des empfindlichen Films ausgeführt.

Da die Ionenimplantationsschicht 307 an der Mitte der Kristallkörner ausgebildet ist, ist der Kristallkorndurch messer an den oberen Schichtabschnitten 302a des empfindli chen Films viel größer als die Filmdicke. Daher wird die Reaktion durch weiteres Verringern der Anzahl von Kristall körnern weiter verbessert.

Die Ionenimplantationsschicht 307 kann durch Verringern der Beschleunigungsspannung bei der Ionenimplantation oder durch Implantieren von Ionen in einem Zustand, in welchem die Oberfläche des empfindlichen Films 302 von einem Sili ziumoxidfilm oder dergleichen bedeckt ist, an einer flache ren Höhe des empfindlichen Films 302 ausgebildet werden. Durch Ausbilden der Ionenimplantationsschicht 307 und wei teres Verringern der Filmdicke des Teils, das als der emp findliche Film 302 wirkt, wird ein höheres Sensorreaktions vermögen erzielt. Weiterhin kann die Erfassungsempfindlich keit durch Erhöhen der Änderung des spezifischen Wider stands durch Adsorption und Desorption des zu erfassenden Gases erhöht werden.

Insbesondere wird, wenn die Filmdicke des Teils, der als der empfi 21320 00070 552 001000280000000200012000285912120900040 0002010213805 00004 21201ndliche Film 302 wirkt, gleich oder kleiner als 10 nm, das heißt, gleich oder kleiner als die Dicke der Verarmungsschicht gemacht wird, die durch Zulassen, daß ein Gas von dem empfindlichen Film 302 adsorbiert wird, erzeugt wird, der Gassensor 300 äußerst empfindlich und reagierend.

Obgleich Zinnatome zum Ausbilden der Ionenimplanta tionsschicht 307 verwendet werden, kann jedes Atom, wie zum Beispiel Silizium, Aluminium oder dergleichen, das imstande ist, die Ionenimplantationsschicht 307 als eine Isolation wirken zu lassen, verwendet werden.

Auch dann, wenn der mittlere Kristallkorndurchmesser des empfindlichen Films klein ist, kann das Reaktionsvermö gen des Gassensors durch derartiges Einstellen der Höhe der Ionenimplantationsschicht 307 in dem empfindlichen Film 302, daß der mittlere Korndurchmesser des oberen Schichtab schnitts 302a des empfindlichen Films gleich oder größer als die Filmdicke des oberen Schichtabschnitts 302a des empfindlichen Film ist, verbessert werden.

Zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Das zweiundzwanzigste Ausführungsbeispiel ist ein al ternatives Verfahren zum derartigen Herstellen des empfind lichen Films 302, daß der mittlere Korndurchmesser des emp findlichen Films 302 gleich oder größer als die Filmdicke des empfindlichen Films 302 ist. Die Fig. 46A, 46B und 46C zeigen Schritte des Verfahrens zum Herstellen des empfind lichen Films gemäß dem zweiundzwanzigsten Ausführungsbei spiel und die Fig. 47A und 47B zeigen Schritte, die Fig. 46C nachfolgen.

Schritt in Fig. 46A

Wie in dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel wird der isolierende Film 305, welcher die Siliziumnitridfilme und die Siliziumoxidfilme beinhaltet, auf dem Substrat 301 aus Silizium (100) ausgebildet und wird der empfindliche Film 302 auf dem isolierenden Film 305 ausgebildet. Der empfindliche Film 302 weist eine Dicke von 0,8 µm auf. Der mittlere Korndurchmesser des empfindlichen Films 302 ist wie in dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel ungefähr 1 µm.

Schritt in Fig. 46B

Als nächstes wird eine Ionenimplantation zum Ausbilden der Ionenimplantationsschicht 307 im wesentlichen parallel zu der Platte 301 an der Mitte des empfindlichen Films 302 durchgeführt. Wasserstoffionen werden als die Ionen verwen det und die Ionenimplantationsschicht 307 wird in dem emp findlichen Film 302 bei ungefähr 0,15 µm von der Oberfläche durch das Ionenimplantationsverfahren ausgebildet.

Dann wird ein Siliziumoxidfilm 308 mit einer Dicke von ungefähr 5 µm auf dem empfindlichen Film 302 bei ungefähr 300°C durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Um Ver tiefungen und Vorsprünge auf der Oberfläche des Silizium oxidfilms 308 abzuflachen, wird ein Polieren oder derglei chen ausgeführt, um die Filmdicke des Siliziumoxidfilms 308 zu ungefähr 2 µm zu machen.

Schritt in Fig. 46C

Als nächstes wird eine Oberfläche einer Siliziumplatte (hier im weiteren Verlauf als die andere Platte bezeichnet) 309, welche getrennt vorbereitet wird, thermisch oxidiert, um einen Oxidfilm auszubilden und werden der Oxidfilm und die Oberfläche des Siliziumoxidfilms 308, welcher in dem Schritt in Fig. 46B abgeflacht worden ist, durch Entfernen von Wasser zwischen den zwei Oxidfilmen bei ungefähr 300°C zusammengeklebt.

Schritt in Fig. 47A

Als nächstes wird die Ionenimplantationsschicht 307 wärmebehandelt, während die Platten 301 und 309 zusammenge klebt sind. Als Ergebnis wird die Ionenimplantationsschicht 307 spröde und wird der empfindliche Film 302 an der Ionen implantationsschicht 307 geteilt.

Schritt in Fig. 47B

Unter Verwendung des oberen Schichtabschnitts 302a des empfindlichen Films, der an der anderen Platte 309 ausge bildet ist, wird ein Resist auf dem oberen Schichtabschnitt 302a des empfindlichen Films durch Photolithographie gemu stert und wird der obere Schichtabschnitt 302a des empfind lichen Films in eine erwünschte Form gemustert.

Der empfindliche Film 302 wird in dem Schritt, der in Fig. 46A gezeigt ist, ausgebildet und der obere Abschnitt 302a des empfindlichen Films wird in dem Schritt, der in Fig. 47B gezeigt ist, in eine erwünschte Form gemustert. Das heißt, in dem Schritt zum Ausbilden eines empfindlichen Films werden der Ionenimplantationsschritt und der Schritt eines Teilens des empfindlichen Films durchgeführt.

Danach wird der Gassensor 300 durch Ausbilden des Er wärmers 304 und der Elektrode 303 auf die Weise des einund zwanzigsten Ausführungsbeispiels fertiggestellt.

Durch Herstellen des Gassensors 300 durch ein derarti ges Verfahren, welches zu dem Verfahren des einundzwanzig sten Ausführungsbeispiels ähnlich ist, kann der obere Schichtabschnitt 302a des empfindlichen Films (welcher in diesem Ausführungsbeispiel eine Dicke von 0,15 µm aufweist) als der empfindliche Film verwendet werden. Deshalb werden auf ähnliche Weise die Vorteile des einundzwanzigsten Aus führungsbeispiels erzielt.

Der Ionenimplantationsschritt kann nach einem Abschei den des Siliziumoxidfilms 308 auf die Oberfläche des emp findlichen Films 302 und nach einem Abflachen des Silizium oxidfilms 308 ausgeführt werden. Daher können Ionen von der abgeflachten Fläche implantiert werden und kann daher die Ionenimplantationsschicht 307 flach ausgebildet werden. Als Ergebnis wird die Teilungsfläche des empfindlichen Films 302 flach und kann demgemäß die Elektrode 303 auf der fla chen Fläche ausgebildet werden und kann die Verbindungszu verlässigkeit der Elektrode 303 verbessert werden.

Beim Teilen des empfindlichen Films 302 können die Platten 301 und 309 unter Verwendung von polykristallinem Silizium oder eines AuSi-Eutektikums zusammengeklebt wer den.

Durch Schichten der Filme, die an der anderen Platte 309 in der Reihenfolge eines Siliziumoxidfilms, eines Sili ziumnitridfilms und eines Siliziumoxidfilms ausgebildet sind, um die Filme mit einer Zugspannung zu versehen, kann der Hohlraum 306 auf die Weise des neunzehnten Ausführungs beispiels ausgebildet werden.

Die Ionenimplantationsschicht 307 kann an einer flache ren Höhe des empfindlichen Films 302 ausgebildet werden, wie es in dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel be schrieben ist.

Obgleich eine Verwendung des oberen Schichtabschnitts 302a des empfindlichen Films durch Teilen des empfindlichen Films 302 gezeigt worden ist, kann ein unterer Schichtab schnitt 302a des empfindlichen Films, der sich unter der Ionenimplantationsschicht 307 in dem empfindlichen Film 302 befindet, verwendet werden.

Auch dann, wenn der mittlere Kristallkorndurchmesser des empfindlichen Films, der in dem Schritt zum Ausbilden eines empfindlichen Films ausgebildet wird, klein ist, kann ein reagierender Gassensor durch derartiges Einstellen der Stelle der Ionenimplantationsschicht 307 in dem empfindli chen Film 302, daß der mittlere Korndurchmesser gleich oder größer als die Filmdicke von mindestens einem der oberen Schichtabschnitte 302a des empfindlichen Films oder des un teren Schichtabschnitts 302b des empfindlichen Films ist, in dem Ionenimplantationsschritt ausgebildet werden.

Dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Wenn das zu erfassende Gas Wasserstoffgas ist, fördert, um den Einfluß von anderen Gasen zu verringern, eine Fil terschicht, wie zum Beispiel ein SiO₂-Film, ein Al₂O₃-Film oder dergleichen zum Zulassen, daß Wasserstoffgas selektiv hindurchgeht, eine Selektivität. Jedoch gibt es, wenn eine derartige Filterschicht ausgebildet wird, Bedenken, daß der empfindliche Film 302 aufgrund des Oberflächenzustands des empfindlichen Films 302 nicht vollständig bedeckt werden kann, wenn ein normales Filmausbildungsverfahren, wie zum Beispiel Zerstäuben oder dergleichen, verwendet wird. Des halb ist es notwendig, die Dicke der Filterschicht auf meh rere 100 nm zu erhöhen, um eine Selektivität durch voll ständiges Bedecken der Oberfläche des empfindlichen Films 302 sicherzustellen. Jedoch gibt es, wenn die Dicke der Filterschicht verhältnismäßig groß ist, aufgrund der zu sätzlichen Zeit, die das Gas braucht, um den empfindlichen Film 302 zu erreichen, eine Verzögerung, bevor Gas erfaßt wird. Daher verringert das Filter ein Reaktionsvermögen.

Daher wird, wie es durch Fig. 48 gezeigt ist, eine Al₂O₃-Schicht als die Filterschicht 311 auf der Oberfläche des empfindlichen Films durch ein Atomlagenwachstumsverfah ren ausgebildet. Daher kann, da das Atomlagenwachstumsver fahren eine dichte Filterschicht 311 ausbildet, auch dann, wenn die Filterschicht 311 dünn ist, die Filterschicht 311 vollständig die Oberfläche des empfindlichen Films 302 be decken, und kann eine hohe Selektivität ohne eine Ver schlechterung einer Reaktion sichergestellt werden. Um eine Verschlechterung der Reaktion zu verhindern, während die Oberfläche des Reaktionsfilms 302 vollständig bedeckt wird, fällt die Filmdicke der Filterschicht 311 vorzugsweise in einen Bereich von ungefähr 10 nm bis 50 nm.

Die Filterschicht 311 kann durch das Atomlagenwachs tumsverfahren ausgebildet werden, nachdem der empfindliche Film ausgebildet worden ist. Danach werden die Elektrode 303 und der empfindliche Film 302 durch Ausbilden von Kon taktlöchern an der Filterschicht 311 elektrisch verbunden.

Obgleich Fig. 48 zeigt, daß die Filterschicht 311 auf die Weise des siebzehnten Ausführungsbeispiels ausgebildet wird, kann ein ähnlicher Effekt durch Ausbilden der Filter schicht 311 auf die Weise der siebzehnten bis zweiundzwan zigsten Ausführungsbeispiele ausgebildet werden.

Andere Ausführungsbeispiele

Obgleich die vierten bis dreizehnten Ausführungsbei spiele getrennt beschrieben worden sind, können Merkmale der vierten bis der dreizehnten Ausführungsbeispiele in den Verfahren der ersten bis zu den dritten Ausführungsbeispie len verwendet werden.

Obgleich ein elektrischer Widerstand als die physikali sche Größe des elektrischen Films beschrieben worden ist, kann eine Dielektrizitätskonstante, eine elektrostatische Kapazität, ein Gewicht oder dergleichen erfaßt werden.

Zum Ätzen des Hohlraums 8 können andere Verfahren als ein anisotropes Ätzen mit der TMAH-Lösung verwendet werden, solange der Hohlraum 8 ausgebildet werden kann. Insbeson dere darf, wenn Eckenabschnitte der Erwärmerelektrode 3 und des empfindlichen Films 5 auf die Weise des siebten Ausfüh rungsbeispiels und des achten Ausführungsbeispiels abgefast oder abgerundet werden, um die Form des Hohlraums 8 auszu bilden, kein anisotropes Ätzen durchgeführt werden, das eine Flächenausrichtung verwendet.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Oberflä che der abgeflachten isolierenden Schicht 9 abgeflacht. Je doch kann eine Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht 4 abgeflacht werden und können die Erfassungselek troden 6a, 6b und die abgeflachte isolierende Schicht 9 auf der elektrisch isolierenden Schicht 4 ausgebildet werden.

Der Abflachschritt gemäß den ersten und den zweiten Ausführungsbeispielen muß nicht durch lediglich Polieren oder dergleichen fertiggestellt werden, sondern ein chemi sches Abflachen nach einem Polieren kann durchgeführt wer den. Ein derartiges chemisches Abflachen kann ohne ein Po lieren ausgeführt werden. Weiterhin ist es bevorzugt, einen natürlichen Oxidfilm oder Nitridfilm auf den Oberflächen der Erfassungselektroden 6a, 6b zu entfernen und die Filme können durch zum Beispiel Verwenden von Wasserstoffluorid, oder Phosphorsäure entfernt werden.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird kein Filter verwendet; jedoch kann ein Filter 12 auf die Weise der zweiten und der dritten Ausführungsbeispiele ausgebildet werden. Obgleich gemäß den zweiten und den dritten Ausfüh rungsbeispielen das Filter 12 verwendet wird, muß das Fil ter 12 nicht verwendet werden, wenn der empfindliche Film 5 selektiv für ein bestimmtes Gas ist. Um den empfindlichen Film 5 mit der Selektivität zu versehen, kann eine Verun reinigung, die mit dem bestimmten Gas reagiert, zu dem emp findlichen Film 5 hinzugefügt werden.

Der Hohlraum 8, der den Trägerfilm 2 freilegt, muß nicht ausgebildet sein, wie es zuvor beschrieben worden ist. Der Hohlraum kann derart ausgebildet sein, daß eine dünne Wand der Platte 1 an dem oberen Ende des Hohlraums 8 bleibt. In diesem Fall kann die verbleibende dünne Wand der Platte 1 als ein Ersatz für den Trägerfilm 2 verwendet wer den und ist der Schritt eines Ausbildens des Trägerfilms 2 nicht notwendig.

In dem vierzehnten Ausführungsbeispiel kann ein Stabi lisieren der Änderung des Widerstands für jeweilige unter schiedliche Erfassungstemperaturen durch wiederholtes Mes sen der Änderung des Widerstands für jeweilige unterschied liche Erfassungstemperaturen und Vergleichen von Änderungen der jeweiligen Widerstandswerte bestätigt werden.

Der empfindliche Film 105 kann nach einem Bestätigen durch Messen der Änderung des Widerstands zu einer Zeit C in Fig. 34, daß der empfindliche Film 105 vollständig zu einem Anfangszustand gebracht worden ist, auf die Erfas sungstemperatur eingestellt werden.

In den vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsbeispie len kann die Änderung des Widerstands nicht nur zu einer Zeit A in Fig. 34, sondern ebenso zu einer Zeit B gemessen werden. In diesem Fall werden Meßdaten an zwei Zeitpunkten A und B vorgesehen und kann das Gas mit einer höheren Ge nauigkeit identifiziert werden.

In den vierzehnten bis sechzehnten Ausführungsbeispie len wird die Temperatur des empfindlichen Film 105 zu jeder Zeit, bevor die Temperatur auf die Erfassungstemperatur eingestellt wird, auf die Referenztemperatur des empfindli chen Films eingestellt, jedoch muß der empfindliche Film 105 nicht notwendigerweise zu jeder Zeit auf die Referenz temperatur des empfindlichen Films eingestellt werden. Der empfindliche Film 105 kann auf die Referenztemperatur des empfindlichen Films eingestellt werden, wenn es notwendig ist. Zum Beispiel kann der empfindliche Film 105 mindestens einmal auf die Referenztemperatur des empfindlichen Films eingestellt werden.

In den vierzehnten bis sechzehnten Ausführungsbeispie len ist die Referenztemperatur des empfindlichen Films hö her als alle der Erfassungstemperaturen, jedoch muß die Re ferenztemperatur des empfindlichen Films nicht notwendiger weise höher als alle der Erfassungstemperaturen sein. Zum Beispiel können, wenn ein empfindlicher Film 105 verwendet wird, der nicht auf hohe Temperaturen eingestellt werden kann, durch Einstellen der Referenztemperatur des empfind lichen Films auf ungefähr die höchste Erfassungstemperatur oder eine Temperatur, die niedriger als die höchste Erfas sungstemperatur ist, und Halten des empfindlichen Films 105 an der Referenztemperatur des empfindlichen Films für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer Gase oder Feuchtigkeit zu verlässig aus dem empfindlichen Film 105 desorbiert werden.

In den vierzehnten bis sechzehnten Ausführungsbeispie len ist der Gassensor ein Sensor eines Membrantyps, jedoch kann ein Gassensor eines Brückentyps, wie er in Fig. 36 ge zeigt ist, bei welchem die untere Fläche der Platte 101 nicht geöffnet ist, verwendet werden. In diesem Fall öffnet sich ein Hohlraum 108 lediglich an der Oberfläche der Platte 101 und überbrückt ein dünnwandiger Erfassungsab schnitt 112 die Öffnung des Hohlraums 108. Der dünnwandige Erfassungsabschnitt weist vier Verbindungsabschnitte 113 auf. In Fig. 36 ist zur Vereinfachung der Hohlraum 108 durch schraffierte Linien dargestellt.

In den vierzehnten bis sechzehnten Ausführungsbeispie len muß der Hohlraum 108 nicht notwendigerweise in der Platte 101 vorgesehen sein. Die Platte 101 muß nicht aus einer Halbleiterplatte bestehen. Eine isolierende Platte oder dergleichen kann ebenso verwendet werden.

In den vierzehnten bis sechzehnten Ausführungsbeispie len ist ein Widerstand als der erfaßte physikalische Wert des empfindlichen Film 105 vorgeschlagen worden. Jedoch können statt dessen eine Dielektrizitätskonstante, eine elektrostatische Kapazität, ein Gewicht oder dergleichen gemessen werden.

In den siebzehnten bis dreiundzwanzigsten Ausführungs beispielen ist Zinnoxid als das Material des empfindlichen Films 302 vorgeschlagen worden. Jedoch können andere Ver bindungen verwendet werden, solange ein physikalischer Wert der Verbindung durch Adsorbieren des zu erfassenden Gases geändert wird und solange die Verbindung als ein Film in der Nähe eines epitaktischen Films ausgebildet werden kann. Zum Beispiel kann Indiumoxid, Zinkoxid, Wolframoxid oder dergleichen verwendet werden, um den empfindlichen Film 302 auszubilden.

Wenn Indiumoxid oder Zinkoxid verwendet werden, um den empfindlichen Film 302 auszubilden, kann der empfindliche Film 302 durch das Atomlagenwachstumsverfahren ausgebildet werden.

Wenn eine hochreine amorphe Mullitplatte als die Platte 301 verwendet wird, wird, da thermische Expansionskoeffizi enten der Mullitplatte und des Zinnoxids des empfindlichen Films 302 sehr nahe aneinander sind, ein Abblättern des empfindlichen Films 302, welches durch einen Unterschied einer thermischen Expansion zwischen dem empfindlichen Film 302 und der Platte 301 verursacht wird, wenn der empfindli che Film 302 ausgebildet oder einer Wärmebehandlung unter zogen wird, beschränkt. Als Ergebnis kann die Zuverlässig keit des Gassensors 300 verbessert werden.

In den siebzehnten bis dreiundzwanzigsten Ausführungs beispielen wird Platin als die Elektrode 303 und der Erwär mer 304 vorgeschlagen. Jedoch können andere elektrisch lei tende Substanzen als Platin, wie zum Beispiel eine Schich tung aus zum Beispiel Platin und Titan oder Gold und der gleichen, verwendet werden. Obgleich ein Titanfilm zum Haf ten der Elektrode 303 und des Erwärmers 304 und des Matri zenfilms ausgebildet wird, kann ein Material zum Fördern eines Haftens, wie zum Beispiel Chrom oder dergleichen, statt dessen verwendet werden. Wenn es eine ausreichende Haftung zwischen der Elektrode 303 und dem Erwärmer 304 und dem Matrizenfilm gibt, muß die Haftschicht nicht vorgesehen sein.

Anstelle eines Erfassens der Änderung des physikali schen Werts des empfindlichen Films 302 als ein elektri sches Signal mit der Elektrode 303 kann eine Änderung des Brechungsindex des empfindlichen Films 303 durch Licht er faßt werden und jedes Mittel wird es tun, solange die Ände rung des physikalischen Werts des empfindlichen Films 302 aufgrund einer Diffusion eines Gases in dem empfindlichen Film 302 erfaßt werden kann.

Wenn die Ionenimplantationsschicht 307 in den einund zwanzigsten und zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispielen ausgebildet wird, kann ein Material des empfindlichen Films aus einem Einkristall verwendet werden.

Die Gassensoren können als ein Geruchs- oder ein Feuch tigkeitssensor dienen.

Claims

1. Ein Gassensor, der aufweist:
ein Substrat (1);
einen Trägerfilm (2), der auf dem Substrat (1) ausge bildet ist;
eine Erwärmerschicht (3), die auf dem Trägerfilm (2) ausgebildet ist;
eine erste elektrisch isolierende Schicht (4), die der Erwärmerschicht gegenüberliegt;
eine Erfassungselektrode (6a, 6b), die von der ersten elektrisch isolierenden Schicht (4) getragen wird;
eine zweite elektrisch isolierende Schicht (9), die von der ersten elektrisch isolierenden Schicht getragen wird, wobei die zweite elektrisch isolierende Schicht (9) die Er fassungselektrode derart umgibt, daß eine Oberfläche der Erfassungselektrode freiliegt und eine Oberfläche der zwei ten elektrisch isolierenden Schicht (9) flach und bündig zu der Oberfläche der Erfassungselektrode ist; und
einen empfindlichen Film (5), der flach in Kontakt mit der Oberfläche der Erfassungselektrode ausgebildet ist, wo bei sich ein physikalischer Wert des empfindlichen Films (5) ändert, wenn der Film mit einem zu erfassenden Gas rea giert.

2. Ein Gassensor, der aufweist:
ein Substrat (1);
einen Trägerfilm (2), der auf dem Substrat (1) ausge bildet ist;
eine Erwärmerschicht (3), die auf dem Trägerfilm (2) ausgebildet ist;
eine Erfassungselektrode (6a, 6b), die derart von dem Substrat (1) getragen wird, daß sich die Erwärmerschicht (3) und die Erfassungselektrode (6a, 6b) auf der gleichen Oberfläche befinden;
eine elektrisch isolierende Schicht (9), die derart von dem Substrat (1) getragen wird, daß die Erwärmerschicht (3) mit der elektrisch isolierenden Schicht (9) bedeckt ist und daß die Erwärmerschicht (3) von der Erfassungselektrode (6a, 6b) isoliert ist, wobei eine Oberfläche der Erfas sungselektrode (6a, 6b) von der isolierenden Schicht (9) freiliegt und eine Oberfläche der isolierenden Schicht (9) flach und bündig zu der Oberfläche der Erfassungselektrode (6a, 6b) ist;
einen empfindlichen Film (5), der flach in Kontakt mit der Oberfläche der Erfassungselektrode ausgebildet ist, wo bei sich ein physikalischer Wert des empfindlichen Films (5) ändert, wenn der Film mit dem erfaßten Gas reagiert.

3. Ein Gassensor, der aufweist:
ein Substrat (1);
eine elektrisch isolierende Schicht (31), die von dem Substrat (1) getragen wird;
einen empfindlichen Film (5), der flach in Kontakt mit der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht (31) ausgebildet ist, wobei sich ein physikalischer Wert des empfindlichen Films (5) ändert, wenn der Film mit dem er faßten Gas reagiert;
einen Trägerfilm (2), der auf dem Substrat (1) ausge bildet ist;
eine Erwärmerschicht (3), die auf dem Trägerfilm (2) ausgebildet ist, wobei sich die Erwärmerschicht (3) zwi schen dem Trägerfilm (2) und der elektrisch isolierenden Schicht (31) und außerhalb einer gedachten senkrechten Ab bildung des empfindlichen Films (5) befindet; und
eine Erfassungselektrode (6a, 6b), die auf dem empfind lichen Film (5) zum Erfassen einer Änderung eines physika lischen Werts des empfindlichen Films (5) ausgebildet ist.

4. Der Gassensor nach Anspruch 3, wobei eine Oberflä che der elektrisch isolierenden Schicht, die den empfindli chen Film kontaktiert, in dem Maße flach ist, daß der maxi male Unterschied zwischen der Höhe von jedem niedrigen Punkt und jedem hohen Punkt in der Oberfläche kleiner als die Dicke des empfindlichen Films ist.

5. Der Gassensor nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Er wärmerschicht als Rahmen geformt ist und ein Temperatur steuerfilm (41) zum Fördern einer Wärmeübertragung von der Erwärmerschicht (3) flach innerhalb der Erwärmerschicht (3) und auf der gleichen Oberfläche wie die Erwärmerschicht (3) ausgebildet ist, wobei sich der Außenumfang des Temperatur steuerfilms (41) zwischen dem Innenumfang der Erwärmer schicht (3) und dem Außenumfang des empfindlichen Films (5) befindet, wenn der Gassensor in einer Draufsicht betrachtet wird.

6. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wo bei eine Ecke der Erwärmerschicht abgerundet ist.

7. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wo bei der empfindliche Film oval ist.

8. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, der weiterhin einen Hohlraum (8) aufweist, der in dem Substrat unter der Erwärmerschicht und dem empfindlichen Film aus gebildet ist, wobei der Hohlabschnitt von dem Trägerfilm überbrückt wird und wobei eine Zugspannung, die gleich oder größer als 40 MPa und gleich oder kleiner als 150 MPa ist, auf den Trägerfilm ausgeübt wird.

9. Der Gassensor nach Anspruch 8, wobei sich die Er wärmerschicht zwischen einem Außenumfang des Hohlraums und dem Außenumfang des empfindlichen Films befindet, wenn der Gassensor in einer Draufsicht betrachtet wird.

10. Der Gassensor nach Anspruch 9, wobei der Außenum fang des Hohlraums an einer Oberfläche des Substrats und der Außenumfang des empfindlichen Films in einer Draufsicht ähnliche Formen aufweisen.

11. Der Gassensor nach Anspruch 1, wobei der maximale Unterschied zwischen der Höhe von jedem Punkt auf der Ober fläche der Erfassungselektrode (6a, 6b) und der von jedem Punkt auf der Oberfläche der zweiten elektrisch isolieren den Schicht (9) kleiner als die Dicke des empfindlichen Films ist.

12. Der Gassensor nach Anspruch 2, wobei der maximale Unterschied zwischen der Höhe von jedem Punkt auf der Ober fläche der Erfassungselektrode (6a, 6b) und der von jedem Punkt auf der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht (9) kleiner als die Dicke des empfindlichen Films ist.

13. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 1, 2, 11 und 12, der weiterhin aufweist:
einen Trägerfilm (2), der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei die Erwärmerschicht auf dem Trägerfilm ausgebil det ist;
einen Hohlraum (8), der in dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Hohlraum (8) von dem Trägerfilm überbrückt wird und wobei eine Zugspannung, die gleich oder größer als 40 MPa ist und gleich oder kleiner als 150 MPa ist, auf den Trägerfilm ausgeübt wird.

14. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und 13, wobei eine Gesamtzugspannung in dem Trägerfilm (2) und allen Schichten, die über dem Trägerfilm (2) ausgebildet sind, gleich oder größer als 40 MPa und gleich oder kleiner als 150 MPa ist.

15. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, 13 und 14, der weiterhin einen Vorsprung (51) aufweist, der auf dem Trägerfilm (2) ausgebildet ist, wobei sich der Vor sprung (51) in den Hohlraum (8) erstreckt.

16. Ein Gassensor zum Erfassen eines Gases bei Raumtem peratur, wobei der Gassensor aufweist:
ein elektrisch isolierendes Substrat (1);
einen empfindlichen Film (5), welcher von dem Substrat getragen wird, wobei sich ein physikalischer Wert des emp findlichen Films ändert, wenn der empfindliche Film mit ei nem zu erfassenden Gas reagiert; und
eine Erfassungselektrode (6a, 6b), die über dem emp findlichen Film zum Erfassen einer Änderung des physikali schen Werts des empfindlichen Films ausgebildet ist.

17. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, der weiterhin ein Filter (12) zum Zulassen, daß ein be stimmtes Gas den empfindlichen Film erreicht, aufweist.

18. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Dicke des empfindlichen Films gleich oder größer als 3 nm ist und gleich oder kleiner als 12 nm ist.

19. Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, das aufweist:
derartiges Ausbilden einer Erwärmerschicht (3), daß die Erwärmerschicht (3) von einem Substrat (1) getragen wird;
Ausbilden einer ersten elektrisch isolierenden Schicht (4) auf der Erwärmerschicht;
Ausbilden einer Erfassungselektrode (6a, 6b) auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht;
Ausbilden einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht (9a) auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht, um die Erfassungselektrode zu bedecken;
Abflachen und dünner Machen der zweiten elektrisch iso lierenden Schicht, bis eine Oberfläche der Erfassungselek trode freiliegt; und
Ausbilden eines empfindlichen Films (5), von dem sich ein physikalischer Wert ändert, wenn der empfindliche Film mit einem erfaßten Gas reagiert, auf der abgeflachten zwei ten elektrisch isolierenden Schicht, um die freiliegende Erfassungselektrode zu bedecken; und
elektrisches Verbinden der Erfassungselektrode und des empfindlichen Films.

20. Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, das aufweist:
gleichzeitiges Ausbilden einer Erwärmerschicht (3) und einer Erfassungselektrode (6a, 6b) auf einer Oberfläche, wobei sich die Dicke der Erwärmerschicht und die der Erfas sungselektrode unterscheiden;
Bedecken der Erwärmerschicht und der Erfassungselek trode mit einer elektrischen Isolation (9b);
Abflachen und dünner Machen der elektrischen Isolation (9b), bis eine Oberfläche der Erfassungselektrode frei liegt; und
Ausbilden eines empfindlichen Films (5), von dem sich ein physikalischer Wert ändert, wenn der empfindliche Film mit einem erfaßten Gas reagiert, auf der abgeflachten elek trischen Isolation (9b), um die freiliegende Erfassungs elektrode zu bedecken; und
elektrisches Verbinden der Erfassungselektrode und des empfindlichen Films.

21. Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt eines Ausbildens der Erwärmerschicht und der Erfassungs elektrode aufweist:
Ausbilden eines dünnen Metallfilms (21), welcher ein Material für die Erwärmerschicht und die Erfassungselek trode vorsieht;
Ausbilden eines Photoresists (22) auf dem Metalldünn film;
Belichten und Entwickeln des Photoresists unter Verwen dung einer Photomaske (23), die ein feines Muster (23b) aufweist, dessen Auflösung gleich oder kleiner als die Auf lösung der Belichtung ist, um ein Muster, in welchem die Dicke eines Bereichs (22b), der der Erwärmerschicht ent spricht, kleiner als die Dicke eines Bereichs (22a) ist, der der Erfassungselektrode entspricht, in dem Photoresist auszubilden; und
derartiges Ätzen des Metalldünnfilms unter Verwendung des gemusterten Photoresists, daß die Dicke der Erwärmer schicht kleiner als die der Erfassungselektrode wird.

22. Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, das aufweist:
derartiges Ausbilden einer Erwärmerschicht (3), daß die Erwärmerschicht von einem Substrat (1) getragen wird;
Ausbilden einer elektrisch isolierenden Schicht (31), die der Erwärmerschicht gegenüberliegt;
derartiges Ausbilden eines empfindlichen Films (5), von dem sich ein physikalischer Wert ändert, wenn der empfind liche Film mit einem erfaßten Gas reagiert, auf der elek trisch isolierenden Schicht, daß sich die Erwärmerschicht außerhalb des Umkreises des empfindlichen Films befindet, wenn es in einer Draufsicht betrachtet wird; und
Ausbilden einer Erfassungselektrode (6a, 6b) zum Erfas sen von Änderungen des physikalischen Werts des empfindli chen Films auf dem empfindlichen Film.

23. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, das weiterhin aufweist:
Ausbilden eines Trägerfilms (2) zwischen dem Substrat und der Erwärmerschicht;
Ausbilden einer Maske (11), die eine Öffnung (11a) auf weist, die im Großen und Ganzen der Stelle des empfindli chen Films entspricht, wobei die Maske auf einer Fläche des Substrats ausgebildet wird, die dem empfindlichen Film ge genüberliegt; und
Ausbilden eines Hohlraums (8) in dem Substrat an einer Stelle, die der Öffnung entspricht, durch Ätzen des Sub strats durch die Maske.

24. Das Verfahren nach Anspruch 23, das weiterhin ein derartiges Ausbilden eines Vorsprungs in dem Substrat auf weist, daß sich der Vorsprung in dem Ätzschritt in den Hohlraum erstreckt, wobei der Vorsprung einem Bereich ent spricht, der von der Maske bedeckt wird.

25. Das Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, das weiter hin aufweist:
Ausbilden einer Anschlußfläche (7c, 7d) für die Erwär merschicht und einer Anschlußfläche (7a, 7b) für die Erfas sungselektrode;
Ausbilden eines Filters (12) zum Zulassen, daß ein be stimmtes Gas den empfindlichen Film erreicht; und
Entfernen eines Teils des Filters, der den Anschlußflä chen entspricht, nachdem der Hohlraum ausgebildet ist.

26. Ein Verfahren zum Erfassen eines Gases, das auf weist:
derartiges Steuern der Temperatur eines empfindlichen Films, daß die Temperatur des Films zu unterschiedlichen Zeiten zu einer Mehrzahl von unterschiedlichen Erfassungs temperaturen (H1 bis H6) geändert wird;
Erfassen eines physikalischen Werts des empfindlichen Films bezüglich den Temperaturen; und
Analysieren von Änderungen des physikalischen Werts, wobei mindestens eines der Identität und Konzentration des Gases durch die Analyse identifiziert wird, wobei die Tem peratur des empfindlichen Films mindestens einmal bevor sie zu den Erfassungstemperaturen geändert wird zu einer vorbe stimmten Temperatur (H0) geändert wird.

27. Ein Verfahren zum Erfassen eines Gases, das auf weist:
Steuern der Temperatur eines empfindlichen Films;
Erfassen eines physikalischen Werts des empfindlichen Films bezüglich einer Temperatur, wobei die Temperatur des empfindlichen Films vor einem Erfassen des physikalischen Werts vorübergehend zu einer vorbestimmten Temperatur geän dert wird; und
Analysieren von Änderungen des physikalischen Werts, wobei mindestens die Konzentration des Gases durch die Ana lyse identifiziert wird, nach einem wiederholten Ändern der Temperatur des empfindlichen Films zu einer konstanten Er fassungstemperatur (H7).

28. Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Tempera tur des empfindlichen Films vor jeder Zeit, zu der die Tem peratur des empfindlichen Films zu einer der Erfassungstem peraturen geändert wird, vorübergehend zu der vorbestimmten Temperatur zurückgeführt wird.

29. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei die vorbestimmte Temperatur höher als jede Erfas sungstemperatur ist.

30. Das Verfahren nach Anspruch 27, wobei die vorbe stimmte Temperatur höher als die Erfassungstemperatur ist.

31. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei die vorbestimmte Temperatur gleich oder höher als eine Temperatur ist, an welcher Gas des erfaßten Gases, das in dem empfindlichen Film adsorbiert worden ist, von dem empfindlichen Film desorbiert wird.

32. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei die vorbestimmte Temperatur gleich oder höher als eine Temperatur ist, bei welcher Feuchtigkeit, die in dem empfindlichen Film adsorbiert worden ist, von dem empfind lichen Film desorbiert wird.

33. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei die vorbestimmte Temperatur gleich oder höher als eine Temperatur ist, bei welcher der physikalische Wert durch Adsorption des erfaßten Gases unverändert ist.

34. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 33, das den Schritt eines Haltens des empfindlichen Films an der vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeit dauer aufweist.

35. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 27, 29 und 30 bis 33, das den Schritt eines Haltens des Schritts des empfindlichen Films an der Erfassungstemperatur, bis sich der physikalische Wert stabilisiert hat, beinhaltet.

36. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 und 28 bis 33, das den Schritt eines Haltens des Schritts des emp findlichen Films bei jeder der Erfassungstemperaturen, bis sich der physikalische Wert stabilisiert hat, beinhaltet.

37. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 36, wobei die Temperatur des empfindlichen Films erfaßt wird, nachdem die Temperatur des empfindlichen Films für eine vorbestimmte Zeitdauer im wesentlichen konstant geblieben ist.

38. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 36, wobei der physikalische Wert erfaßt wird, nachdem der phy sikalische Wert stabil geworden ist.

39. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 36, wobei der physikalischen Wert erfaßt wird, bevor der physi kalische Wert stabil geworden ist.

40. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 39, wobei ein Erwärmer verwendet wird, um den empfindlichen Film zu erwärmen, und die Temperatur des Erwärmers be schränkt ist, um unter der Verbrennungstemperatur der Umge bung des Gassensors zu bleiben.

41. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 40, wobei der physikalische Wert ein elektrischer Widerstand ist.

42. Ein Gassensor, der aufweist:
ein Substrat (301); und
einen dünnen, empfindlichen Film (302), welcher dem Substrat gegenüberliegt, wobei sich ein physikalischer Wert des Films als Reaktion auf ein erfaßtes Gas ändert, wobei ein mittlerer Kristallkorndurchmesser des empfindlichen Films gleich oder größer als die Dicke des empfindlichen Films ist.

43. Der Gassensor nach Anspruch 42, wobei das Substrat ein Aluminiumoxidsubstrat oder ein Mullitsubstrat ist und die Tiefe von jeder Vertiefung und die Höhe von jedem Vor sprung von der Oberfläche des Substrats gleich oder kleiner als 1/5 der Dicke des empfindlichen Films ist.

44. Der Gassensor nach Anspruch 42, wobei das Substrat ein Siliziumsubstrat ist und sich eine Isolationsschicht (305) zwischen dem empfindlichen Film und dem Substrat be findet.

45. Der Gassensor nach Anspruch 44, wobei die Isola tionsschicht aus einem Einkristall besteht.

46. Der Gassensor nach Anspruch 45, wobei die Isola tionsschicht mindestens eines von CaF₂, Al₂O₃ und CeO₂ auf weist.

47. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 43 bis 46, wobei die Filmdicke des empfindlichen Films gleich oder kleiner als die Dicke einer Verarmungsschicht ist, die durch Adsorbieren des zu erfassenden Gases in dem empfind lichen Film erzeugt wird.

48. Der Gassensor nach Anspruch 47, wobei die Filmdicke des empfindlichen Films gleich oder größer als 3 nm und gleich oder kleiner als 12 nm ist.

49. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 43 bis 48, der eine Erwärmerschicht (304) zum Erwärmen des empfindli chen Films aufweist, wobei die Erwärmerschicht von dem Sub strat getragen wird und wobei ein Bereich des Substrats, der im Großen und Ganzen dem empfindlichen Film entspricht, eine dünnwandige Struktur aufweist, deren Dicke kleiner als der Rest des Substrats ist.

50. Der Gassensor nach einem der Ansprüche 43 bis 49, wobei eine Filterschicht (311) zum selektiven Durchlassen von zu erfassendem Gas auf dem empfindlichen Film ausgebil det ist.

51. Der Gassensor des Dünnfilmtyps nach Anspruch 50, wobei die Filmdicke der Filterschicht gleich oder größer als 10 nm und gleich oder kleiner als 50 nm ist.

52. Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, der einen empfindlichen Film (302) aufweist, von dem sich ein physikalischer Wert ändert, wenn der empfindliche Film mit einem zu erfassenden Gas reagiert, wobei das Verfahren auf weist:
derartiges Abflachen eines Substrats, daß die Tiefe von jeder Vertiefung und die Höhe von jedem Vorsprung auf einer Oberfläche des Substrats gleich oder kleiner als 1/5 der Filmdicke des empfindlichen Films ist; und
Ausbilden des empfindlichen Films über dem Substrat, wobei der empfindliche Film einen mittleren Kristallkorn durchmesser aufweist, der gleich oder größer als die Filmdicke ist, durch Atomlagenwachstum.

53. Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, der einen empfindlichen Film (302) aufweist, von dem sich eine physikalische Größe ändert, wenn der empfindliche Film mit einem zu erfassenden Gas reagiert, wobei das Verfahren auf weist:
Ausbilden des empfindlichen Films (302) über einem Sub strat; und
derartiges Ausbilden einer isolierenden Schicht (307) an einem Mittenabschnitt des empfindlichen Films, daß die isolierende Schicht im wesentlichen parallel zu dem Sub strat ist, durch Implantieren von Ionen in den empfindli chen Film;
wobei die Stelle der isolierenden Schicht derart einge stellt wird, daß der mittlere Kristallkorndurchmesser einer oberen Schicht, welche ein Teil des empfindlichen Films ist, der über der isolierenden Schicht ist, gleich oder größer als die Dicke der oberen Schicht ist.

54. Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, der einen empfindlichen Film (302) aufweist, von dem sich ein physikalischer Wert ändert, wenn der empfindliche Film mit einem zu erfassenden Gas reagiert, wobei das Verfahren auf weist:
Ausbilden des empfindlichen Films über einem Substrat; und
derartiges Ausbilden einer ionenimplantierten Schicht (307) an einem Mittenabschnitt des empfindlichen Films, daß die ionenimplantierte Schicht im wesentlichen parallel zu dem Substrat ist, durch Implantieren von Ionen in den emp findlichen Film, wobei die Stelle der ionenimplantierten Schicht derart eingestellt wird, daß der mittlere Kristall korndurchmesser des empfindlichen Films gleich oder größer als die Dicke einer oberen Schicht einer oberen Schicht, welche ein Teil des empfindlichen Films ist, der über der ionenimplantierten Schicht ist, oder einer unteren Schicht ist, welche unter der ionenimplantierten Schicht ist; und
Wärmebehandeln der ionenimplantierten Schicht.

55. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 52 bis 54, wobei der empfindliche Film durch abwechselndes Zuführen eines Gases, welches ein Metall zum Herstellen des empfind lichen Films beinhaltet, und Wasser zu dem Substrat ausge bildet wird.

56. Das Verfahren zum Herstellen eines Gassensors nach Anspruch 53 oder 54, wobei ein Atomlagenwachstumsverfahren durchgeführt wird, um den empfindlichen Film aufzuwachsen.

57. Das Verfahren zum Herstellen eines Gassensors nach einem der Ansprüche 52 bis 56, wobei der empfindliche Film auf einer isolierenden Schicht (305) ausgebildet wird, wel che von dem Substrat getragen wird, und die isolierende Schicht durch ein Atomlagenwachstumsverfahren ausgebildet wird.

58. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 52 bis 57, das weiterhin ein Ausbilden einer Filterschicht (311) zum selektiven Zulassen, daß ein Gas den empfindlichen Film er reicht, aufweist, wobei die Filterschicht durch ein Atomla genwachstumsverfahren ausgebildet wird, nachdem der emp findliche Film ausgebildet ist.

59. Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, der einen empfindlichen Film (302) aufweist, von dem sich ein physikalischer Wert ändert, wenn der empfindliche Film mit einem zu erfassenden Gas reagiert, wobei das Verfahren auf weist:
Ausbilden des empfindlichen Films (302) über einem Sub strat (301); und
derartiges Ausbilden einer ionenimplantierten Schicht (307) an einem Mittenabschnitt des empfindlichen Films, daß die ionenimplantierte Schicht im wesentlichen parallel zu dem Substrat ist, durch Implantieren von Ionen in den emp findlichen Film;
Teilen des empfindlichen Films an der ionenimplantier ten Schicht durch Wärmebehandeln der ionenimplantierten Schicht und wobei bei der Ionenimplantation die Position der ionenimplantierten Schicht in dem empfindlichen Film derart eingestellt wird, daß der mittlere Kristallkorn durchmesser gleich oder größer als die Filmdicke von minde stens einem eines oberen Schichtabschnitts des empfindli chen Films des empfindlichen Films, welcher sich über der ionenimplantierten Schicht befindet, und einer unteren Schicht des empfindlichen Films in dem empfindlichen Film ist, welche sich unter der ionenimplantierten Schicht be findet.