[发明专利]气体传感器元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在内置有加热器的绝缘体的基底设置具备电极的感应部来探测气体的气体传感器元件。

背景技术

在日本特开2007-132814号公报中公开了如下气体传感器元件的结构：等间隔地配置于内置有加热器的工作台2的外侧的四条桥3架桥于硅框架1与工作台2。另外，在日本特开2009-58389号公报中公开了如下气体传感器元件的结构：在内置有加热单元14的绝缘层13(被支承基板部10)之上形成有具备检测电极12的气体感应部11，安装于基材31的支承基板部30与形成有气体感应部11的被支承基板部10通过呈现使形状反转180°的形状的架桥部20而架桥。

专利文献1：日本特开2007-132814号公报

专利文献2：日本特开2009-58389号公报

发明内容

以往的气体传感器元件为了吸收感应部中所产生的应力而设法如上那样配置架桥部(或者桥)。但是，当感应部产生了大的应力时，这种仅设法配置了架桥部(或者桥)的以往的结构无法充分吸收该应力，因此无法减少感应部的变形或者破损。

本发明的目的在于提供一种能够减少应力造成的感应部的变形的气体传感器元件及其制造方法。

本发明的另一目的在于提供一种易于小型化的气体传感器元件及其制造方法。

作为本发明的改善对象的气体传感器元件具备：支承体、基底绝缘层、加热器布线图案、电极布线图案、以及感应膜。支承体例如由单晶硅基板构成，具备在厚度方向上相对着的表面和背面，且具备至少具有在表面开口的开口部的空洞部。基底绝缘层例如层积由氮化硅和氧化硅构成的下部绝缘层与由氮氧化硅构成的上部绝缘层等多个绝缘层而构成，且具有背面被固定在支承体的表面上的固定部以及与该固定部一体设置并位于支承体的开口部上的非固定部。加热器布线图案形成在基底绝缘层的内部(具体而言，形成在下部绝缘层与上部绝缘层之间)，在非固定部的中央部内具有电加热器部。电极布线图案形成在基底绝缘层的表面上(具体而言，上部绝缘层的表面上)，在非固定部中具有检测用电极部。感应膜以覆盖检测用电极部的方式涂敷形成在非固定部的中央部上。而且，基底绝缘层的非固定部具备中央部以及连结该中央部与固定部的四条连结部。

在本发明中，四条连结部由沿着开口部的边缘部延伸的基部和从该基部向中央部延伸并连结于中央部的延伸部构成。而且，优选地，连结部形成为：基部的最大宽度尺寸大于延伸部的最大宽度尺寸。如果由具有这种尺寸关系的基部和延伸部构成非固定部的连结部，则即使内置加热器且在表面形成有检测用电极部和感应膜的基底绝缘层的非固定部(中央部)因加热产生大的应力(仅靠连结部的延伸部无法完全吸收的应力)时，也由于沿着支承体的开口部的边缘部形成的连结部的基部吸收非固定部的中央部中所产生的应力，因此能够可靠减少包括检测用电极部和感应膜的感应部的变形以及破损。其结果是，能够提供传感器灵敏度难以下降的气体传感器元件。另外，由于与延伸部相比最大宽度尺寸大的基部能够吸收在中央部中产生的应力，因此能够防止应力集中于延伸部。另外，由于连结于非固定部的中央部的延伸部并不与固定部直接结合，而是经由与延伸部相比最大宽度尺寸大的基部而与固定部结合，因此能够提高连结部的强度。

优选地，开口部的轮廓形状呈方形，且以四条连结部的基部位于开口部的四角的方式形成支承体的空洞部。如果如此形成支承体的空洞部，则能够尽可能扩大非固定部的基部的最大宽度尺寸。

优选地，以跨越构成开口部的边缘部的四条边之中的形成开口部的四角的各角的两条边的方式形成四条连结部的基部。如果如此形成位于开口部的四角的连结部的基部，则由于能够在非固定部形成跨越支承体的开口部的边缘部的两边的基部，因此能够形成范围广大的机械性强度高的基部。

非固定部的形状任意。例如，可以形成为如下形状：中央部的形状具有圆板形状，且四条连结部的延伸部沿着针对四角虚拟的两条虚拟对角线而延伸。这里，虚拟对角线是指，在对角线方向上连结方形的开口部的四角并在开口部的中心点处交叉的两条直线。如果将非固定部的形状设为这种形状，则能够使非固定部的中央部中所产生的应力向中央部的周向外侧均等地逸散(能够防止应力集中于一部分延伸部)。另外，如果将连结部的延伸部设为这种结构，则能够以较少的连结部可靠地将中央部连结于固定部。