[发明专利]MEMS气体传感器及MEMS气体传感器的制造方法

说明书

延长MEMS气体传感器的寿命。MEMS气体传感器(1)具备：绝缘体(3)、气敏材料(33)、第一氧化膜(6)和层间绝缘膜(13)、加热器布线图案(23)、以及下侧保护膜(11)和上侧保护膜(20)。绝缘体具有腔体(3c)。气敏材料(33)与腔体(3c)对应地设置。第一氧化膜(6)和层间绝缘膜(13)设置于绝缘体(3)，并配置成在俯视观察下彼此重叠。加热器布线图案(23)用于加热气敏材料(33)，并配置在第一氧化膜(6)与层间绝缘层(13)之间。下侧保护膜(11)和上侧保护膜(20)紧贴并覆盖加热器布线图案(23)的上表面(23c)、下表面(23d)及侧面(23e)。

技术领域

本发明涉及气体传感器，特别是涉及MEMS气体传感器及其制造方法。

背景技术

半导体式气体传感器的气敏材料由金属氧化物半导体(氧化锡等)构成。当还原气体与高温状态的氧化锡接触时，表面的氧与还原气体发生反应而被除去。其结果是，氧化锡中的电子成为自由的(也就是说，氧化锡的电阻减少)。根据以上原理，在半导体式气体传感器中检测气体。

作为半导体式气体传感器的一种的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)气体传感器主要由半导体芯片和收纳该半导体芯片的封装体构成。

在半导体芯片形成有腔体。在腔体的开口部形成有绝缘膜，在绝缘膜设置有气体感应部。气体感应部具有气敏材料和薄膜加热器。气体感应部还具有布线。布线被从气敏材料和薄膜加热器引出至腔体的外部，并与电极焊盘连接(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-98234号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

通常，MEMS气体传感器的加热器层使用有Pt。但是，由于Pt加热器的寿命短，因此对NiCr加热器加以研究。

在NiCr加热器的开发时，发明人研究了在层间绝缘膜使用SiN膜。但是，由于SiN膜的成膜速度低，所以生产率不好。

因此，发明人研究了在层间绝缘膜使用SiO₂膜以提高成膜速度。但是，已知对于SiO₂膜，在加热器寿命试验时电阻值变化大，因此寿命短。

本发明的目的在于，延长MEMS气体传感器的寿命。

用于解决技术问题的方案

下面，将多个方式作为用于解决技术问题的方案加以说明。这些方式可以根据需要任意地进行组合。

本发明的一方面所涉及的MEMS气体传感器具备：绝缘体、气敏材料、第一保护膜和第二保护膜、加热器布线以及气体阻隔层。

绝缘体具有腔体。

气敏材料与腔体对应地设置。

第一保护膜和第二保护膜设置于绝缘体，并以在俯视观察下重叠的方式配置。

加热器布线用于加热气敏材料，并配置在第一保护膜与第二保护膜之间。

气体阻隔层紧贴并覆盖加热器布线的两表面和侧面。

在该传感器中，通过利用气体阻隔层覆盖加热器布线的两表面及侧面，能够减小加热器的电阻值变化，因此能够延长寿命。其理由是，即使在第一保护膜和第二保护膜的气体阻隔性低，或者位于其内部的氢、氧等气体成分逸出至外部时，气体阻隔层限制气体的移动，因此加热器布线不受气体的影响。

加热器布线的侧面的至少一部分可以在侧视观察下斜向延伸。