JP2001057358A - 薄膜を備えたセンサを製作するための方法 - Google Patents
薄膜を備えたセンサを製作するための方法Info
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- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
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- B81C2201/0128—Processes for removing material
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- B81C2201/014—Controlling etch progression by depositing an etch stop layer, e.g. silicon nitride, silicon oxide, metal
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- B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
- B81C2201/0176—Chemical vapour Deposition
- B81C2201/0178—Oxidation
Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜厚を正確にコントロールすることのでき
る、薄膜を備えたセンサの製作法を提供することであ
る。 【解決手段】 窒化珪素層をLPCVDプロセス又はP
ECVDプロセスに基づき堆積させ、前記窒化珪素層
(3)においてストップするエッチングプロセスを用い
るようにした。
る、薄膜を備えたセンサの製作法を提供することであ
る。 【解決手段】 窒化珪素層をLPCVDプロセス又はP
ECVDプロセスに基づき堆積させ、前記窒化珪素層
(3)においてストップするエッチングプロセスを用い
るようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜を備えたセン
サを製作するための方法であって、珪素基板の上面に窒
化珪素層を堆積させ、次の段階で前記珪素基板の下面か
ら出発して切欠きをエッチングする形式のものに関す
る。
サを製作するための方法であって、珪素基板の上面に窒
化珪素層を堆積させ、次の段階で前記珪素基板の下面か
ら出発して切欠きをエッチングする形式のものに関す
る。
【0002】
【従来の技術】既に公知のセンサの製作法では、珪素基
板の上面に複数の電気的な層が堆積される。珪素基板の
背面から出発して、絶縁層にまで達する切欠きがエッチ
ングされる。一般に、珪素基板上にすぐ位置する最下位
の絶縁層としては、二酸化珪素層が使用される。この二
酸化珪素層は、切欠きのエッチングに用いられるエッチ
ングプロセスに際して、一般に当該二酸化珪素層に対し
てはあまり腐食が行われないという問題を有している。
従って、このようにして得られた薄膜の厚さを正確にコ
ントロールすることはできない。
板の上面に複数の電気的な層が堆積される。珪素基板の
背面から出発して、絶縁層にまで達する切欠きがエッチ
ングされる。一般に、珪素基板上にすぐ位置する最下位
の絶縁層としては、二酸化珪素層が使用される。この二
酸化珪素層は、切欠きのエッチングに用いられるエッチ
ングプロセスに際して、一般に当該二酸化珪素層に対し
てはあまり腐食が行われないという問題を有している。
従って、このようにして得られた薄膜の厚さを正確にコ
ントロールすることはできない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術における欠点を回避することにある。
技術における欠点を回避することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、窒化珪素層をLPCVDプロセス又はP
ECVDプロセスに基づき堆積させ、前記窒化珪素層に
おいてストップするエッチングプロセスを用いるように
した。
に本発明では、窒化珪素層をLPCVDプロセス又はP
ECVDプロセスに基づき堆積させ、前記窒化珪素層に
おいてストップするエッチングプロセスを用いるように
した。
【0005】
【発明の効果】請求項1の特徴部に記載の本発明による
方法は、膜厚の正確なコントロールが行われるという利
点を有している。このことは、特に簡単な手段によって
達成される。
方法は、膜厚の正確なコントロールが行われるという利
点を有している。このことは、特に簡単な手段によって
達成される。
【0006】請求項1記載の本発明による方法の有利な
改良は、請求項2以下に記載されている。切欠きのエッ
チングに際して除去されるように厚さの選択されている
二酸化珪素層を使用することにより、珪素基板上での窒
化珪素層の付着が改良され得る。更に、酸化物層は機械
的な分離部材として作用するので、窒化物層内に生じ
る、例えば高温プロセス時の機械的な応力が減少され
る。つまり、引き続く高温段階中に、基板におけるスリ
ップラインが回避される。高温段階とは窒化珪素層の再
酸化であって、この再酸化は、次の金属被覆段階のため
の、付着性を改良する二酸化珪素層を形成するために役
立つ。測定素子用材料としては、有利には白金が使用さ
れる。なぜならば、この材料は良好にコントロール可能
な電気抵抗の温度依存性及び良好な化学的安定性を有し
ているからである。更に別の二酸化珪素層を使用するこ
とにより、金属の測定素子が保護されて、薄膜における
機械的な応力が所期のように調整され得る。窒化珪素か
ら成る中間層を埋め込むことにより、薄膜における応力
を別の領域で調整し且つ比較的僅かな湿気吸収を実現す
ることができる。
改良は、請求項2以下に記載されている。切欠きのエッ
チングに際して除去されるように厚さの選択されている
二酸化珪素層を使用することにより、珪素基板上での窒
化珪素層の付着が改良され得る。更に、酸化物層は機械
的な分離部材として作用するので、窒化物層内に生じ
る、例えば高温プロセス時の機械的な応力が減少され
る。つまり、引き続く高温段階中に、基板におけるスリ
ップラインが回避される。高温段階とは窒化珪素層の再
酸化であって、この再酸化は、次の金属被覆段階のため
の、付着性を改良する二酸化珪素層を形成するために役
立つ。測定素子用材料としては、有利には白金が使用さ
れる。なぜならば、この材料は良好にコントロール可能
な電気抵抗の温度依存性及び良好な化学的安定性を有し
ているからである。更に別の二酸化珪素層を使用するこ
とにより、金属の測定素子が保護されて、薄膜における
機械的な応力が所期のように調整され得る。窒化珪素か
ら成る中間層を埋め込むことにより、薄膜における応力
を別の領域で調整し且つ比較的僅かな湿気吸収を実現す
ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【0008】図1には、単結晶の珪素から成るフレーム
と薄膜20とを有するセンサの平面図が示されている。
前記薄膜20は、複数の絶縁層から形成されている。こ
の薄膜20には、例えば線条抵抗40及び温度測定素子
30等の、接続域50を介して接点接続可能な種々異な
る金属のセンサ素子が形成されている。
と薄膜20とを有するセンサの平面図が示されている。
前記薄膜20は、複数の絶縁層から形成されている。こ
の薄膜20には、例えば線条抵抗40及び温度測定素子
30等の、接続域50を介して接点接続可能な種々異な
る金属のセンサ素子が形成されている。
【0009】このように図1に示したセンサは、接続域
50を介して供給される電流によって加熱素子40が加
熱されることに基づき、質量流量センサとして使用する
ことができる。温度測定素子30は、薄膜20における
温度を検出するために役立つ。このためには、接続域5
0を介して、電気抵抗が前記温度測定素子30によって
測定される。温度測定素子30及び加熱素子40のため
の材料としては、例えば白金が使用される。それという
のも、この材料は、電気抵抗の著しい温度依存性を有し
ているからである。図1に示したセンサが空気流にさら
されると、加熱素子40によって惹起される加熱が前記
空気流の強さに関連して減少される。この減少は、温度
測定素子30における温度測定によって検出され得る。
50を介して供給される電流によって加熱素子40が加
熱されることに基づき、質量流量センサとして使用する
ことができる。温度測定素子30は、薄膜20における
温度を検出するために役立つ。このためには、接続域5
0を介して、電気抵抗が前記温度測定素子30によって
測定される。温度測定素子30及び加熱素子40のため
の材料としては、例えば白金が使用される。それという
のも、この材料は、電気抵抗の著しい温度依存性を有し
ているからである。図1に示したセンサが空気流にさら
されると、加熱素子40によって惹起される加熱が前記
空気流の強さに関連して減少される。この減少は、温度
測定素子30における温度測定によって検出され得る。
【0010】図2には、図1に示したセンサ素子の横断
面図が示されている。図2に示した実施例は、既に公知
の方法で製作されたセンサである。
面図が示されている。図2に示した実施例は、既に公知
の方法で製作されたセンサである。
【0011】センサを製作するためには、まず珪素基板
1を用意する。次いで、この珪素基板1上に複数の層が
堆積される。第1の堆積段階では、二酸化珪素層2が堆
積されてから、この二酸化珪素層2上に窒化珪素層3が
堆積される。この窒化珪素層3の上面は、熱処理によっ
て酸素供給下で再び二酸化珪素層に変化される。つま
り、窒化珪素層3の上面に配置された二酸化珪素層4が
形成される。次いで、この表面の二酸化珪素層4上に白
金層6が堆積されて、構造化プロセスに基づき、図1に
示した構造が形成されるように構造化される。その後
で、二酸化珪素から成る保護層5が堆積される。この保
護層5は、白金層から形成された素子を保護するために
役立つ。次いで、二酸化珪素層5に開口を設け、金属被
覆7を堆積させることにより接続域50が得られ、この
接続域50を介して、種々異なる絶縁層に埋め込まれた
金属の加熱素子又は測定素子に対する電気的なコンタク
トが得られる。薄膜を得るためには、つまり、薄い堆積
層だけから形成された無支持の領域を得るためには、珪
素基板1の下面から出発して切欠き9がエッチングされ
る。この切欠き9は、薄膜域20において珪素基板1が
完全に除去されるまでエッチングされる。このために
は、一般に例えばKOH等の塩基性のエッチング溶液が
使用される。二酸化珪素は、このエッチング媒体内では
十分な耐性を有しているので、エッチングはほぼ、下側
の二酸化珪素層2において終了する。しかし、塩基性の
エッチング媒体における二酸化珪素の耐性は、エッチン
グ作用が行われないか、又は無視できる程度の僅かなエ
ッチング作用しか行われないという程度ではない。むし
ろ、特に薄膜20に関して非常に薄い膜厚が認められる
場合には無視することのできない二酸化珪素層の軽度の
腐食が行われる。図2においてこのことは、切欠き9の
領域の二酸化珪素層2の肉薄部により示唆されている。
1を用意する。次いで、この珪素基板1上に複数の層が
堆積される。第1の堆積段階では、二酸化珪素層2が堆
積されてから、この二酸化珪素層2上に窒化珪素層3が
堆積される。この窒化珪素層3の上面は、熱処理によっ
て酸素供給下で再び二酸化珪素層に変化される。つま
り、窒化珪素層3の上面に配置された二酸化珪素層4が
形成される。次いで、この表面の二酸化珪素層4上に白
金層6が堆積されて、構造化プロセスに基づき、図1に
示した構造が形成されるように構造化される。その後
で、二酸化珪素から成る保護層5が堆積される。この保
護層5は、白金層から形成された素子を保護するために
役立つ。次いで、二酸化珪素層5に開口を設け、金属被
覆7を堆積させることにより接続域50が得られ、この
接続域50を介して、種々異なる絶縁層に埋め込まれた
金属の加熱素子又は測定素子に対する電気的なコンタク
トが得られる。薄膜を得るためには、つまり、薄い堆積
層だけから形成された無支持の領域を得るためには、珪
素基板1の下面から出発して切欠き9がエッチングされ
る。この切欠き9は、薄膜域20において珪素基板1が
完全に除去されるまでエッチングされる。このために
は、一般に例えばKOH等の塩基性のエッチング溶液が
使用される。二酸化珪素は、このエッチング媒体内では
十分な耐性を有しているので、エッチングはほぼ、下側
の二酸化珪素層2において終了する。しかし、塩基性の
エッチング媒体における二酸化珪素の耐性は、エッチン
グ作用が行われないか、又は無視できる程度の僅かなエ
ッチング作用しか行われないという程度ではない。むし
ろ、特に薄膜20に関して非常に薄い膜厚が認められる
場合には無視することのできない二酸化珪素層の軽度の
腐食が行われる。図2においてこのことは、切欠き9の
領域の二酸化珪素層2の肉薄部により示唆されている。
【0012】使用される層に関する典型的な膜厚のオー
ダは、50nm〜1μmである。
ダは、50nm〜1μmである。
【0013】図3には、本発明による製作方法の第1実
施例が示されている。珪素基板1から出発して、この珪
素基板1のすぐ表面に窒化珪素層3が生ぜしめられる。
この窒化珪素層3の堆積は、LPCVDプロセス(Lo
w pressure chemical vapor
deposition process)に基づき行
われ、このLPCVDプロセスにより、約700℃〜8
00℃の温度においてクオリティーの高い窒化珪素層を
堆積させることができる。次いで、既に図2に関して説
明したように、前記窒化珪素層3の上に二酸化珪素層が
生ぜしめられ、白金層が付与されて構造化される。次い
でこの白金層の上に二酸化珪素層が、例えばPECVD
プロセス(Plasma enhanced chem
icalvapor deposition proc
ess)に基づき堆積される。二酸化珪素から成るこの
保護層5には、窒化珪素から成る中間層8が埋め込まれ
る。これらの中間層も、やはりPECVDプロセスに基
づき生ぜしめられてよい。カバー層は、既に図2に関し
て説明したように、金属被覆7に白金層が接触接続する
ことを可能にする開口を有している。更に、珪素基板1
の背面側から出発して、窒化珪素層3にまで達する切欠
き9のエッチングが行われる。窒化珪素は塩基性のエッ
チング溶液によってはほとんど腐食されないので、前記
エッチングプロセスも膜厚の影響とは全く結びつかな
い。従って、窒化珪素から成る下側の層を使用すること
により、薄膜の膜厚の特に正確な調整を行うことができ
る。このことは、層の堆積を大きな精度を以て行えると
いうことにも基づいているので、この薄膜層の引き続く
エッチングを防止することによって、膜厚を非常に正確
に調整することができる。
施例が示されている。珪素基板1から出発して、この珪
素基板1のすぐ表面に窒化珪素層3が生ぜしめられる。
この窒化珪素層3の堆積は、LPCVDプロセス(Lo
w pressure chemical vapor
deposition process)に基づき行
われ、このLPCVDプロセスにより、約700℃〜8
00℃の温度においてクオリティーの高い窒化珪素層を
堆積させることができる。次いで、既に図2に関して説
明したように、前記窒化珪素層3の上に二酸化珪素層が
生ぜしめられ、白金層が付与されて構造化される。次い
でこの白金層の上に二酸化珪素層が、例えばPECVD
プロセス(Plasma enhanced chem
icalvapor deposition proc
ess)に基づき堆積される。二酸化珪素から成るこの
保護層5には、窒化珪素から成る中間層8が埋め込まれ
る。これらの中間層も、やはりPECVDプロセスに基
づき生ぜしめられてよい。カバー層は、既に図2に関し
て説明したように、金属被覆7に白金層が接触接続する
ことを可能にする開口を有している。更に、珪素基板1
の背面側から出発して、窒化珪素層3にまで達する切欠
き9のエッチングが行われる。窒化珪素は塩基性のエッ
チング溶液によってはほとんど腐食されないので、前記
エッチングプロセスも膜厚の影響とは全く結びつかな
い。従って、窒化珪素から成る下側の層を使用すること
により、薄膜の膜厚の特に正確な調整を行うことができ
る。このことは、層の堆積を大きな精度を以て行えると
いうことにも基づいているので、この薄膜層の引き続く
エッチングを防止することによって、膜厚を非常に正確
に調整することができる。
【0014】埋め込まれた窒化珪素層は、薄膜における
機械的な応力の調整のため、及び湿気感応性を低下させ
るために役立つ。下側の二酸化珪素層を省くことによ
り、膜応力は最早影響され得ない。膜応力(望ましくは
軽度の引張応力)は、白金を覆う保護層が二酸化珪素及
び窒化珪素から成る適当な構成によって実現されること
により調整される。
機械的な応力の調整のため、及び湿気感応性を低下させ
るために役立つ。下側の二酸化珪素層を省くことによ
り、膜応力は最早影響され得ない。膜応力(望ましくは
軽度の引張応力)は、白金を覆う保護層が二酸化珪素及
び窒化珪素から成る適当な構成によって実現されること
により調整される。
【0015】図4には、図3に示した構成と層2以外は
同じ実施例が示されている。この層2は、やはり第1層
として珪素基板1上に生ぜしめられた二酸化珪素層であ
る。しかしこの場合、この二酸化珪素層2の膜厚は、引
き続く切欠き9のエッチングに際して塩基性のエッチン
グ溶液によって当該二酸化珪素層2が薄膜20の領域
で、つまり、切欠き9の上位で完全に除去されるよう
に、小さく選択されている。これにより、エッチングは
やはり窒化珪素層3においてストップされ、このこと
は、膜厚の非常に正確なコントロールを可能にする。し
かし、図3に示した実施例とは異なり図4に示した実施
例では、珪素基板1における直接付着は窒化珪素と珪素
との境界面を介して直接に生ぜしめられるのではなく、
二酸化珪素から成る中間層が設けられている。二酸化珪
素から成る中間層は、窒化珪素3と珪素基板1との間の
付着性を改良してスリップラインを防止することができ
るということが判った。前記二酸化珪素層2は、20〜
150nmのオーダで設計されているのが典型的であ
る。
同じ実施例が示されている。この層2は、やはり第1層
として珪素基板1上に生ぜしめられた二酸化珪素層であ
る。しかしこの場合、この二酸化珪素層2の膜厚は、引
き続く切欠き9のエッチングに際して塩基性のエッチン
グ溶液によって当該二酸化珪素層2が薄膜20の領域
で、つまり、切欠き9の上位で完全に除去されるよう
に、小さく選択されている。これにより、エッチングは
やはり窒化珪素層3においてストップされ、このこと
は、膜厚の非常に正確なコントロールを可能にする。し
かし、図3に示した実施例とは異なり図4に示した実施
例では、珪素基板1における直接付着は窒化珪素と珪素
との境界面を介して直接に生ぜしめられるのではなく、
二酸化珪素から成る中間層が設けられている。二酸化珪
素から成る中間層は、窒化珪素3と珪素基板1との間の
付着性を改良してスリップラインを防止することができ
るということが判った。前記二酸化珪素層2は、20〜
150nmのオーダで設計されているのが典型的であ
る。
【図1】薄膜を備えたセンサの平面図である。
【図2】従来技術によるセンサの横断面図である。
【図3】本発明によるセンサの横断面図である。
【図4】本発明によるセンサの横断面図である。
【符号の説明】 1 珪素基板、 2 二酸化珪素層、 3 窒化珪素
層、 4 二酸化珪素層、 5 保護層、 6 白金
層、 7 金属被覆、 8 中間層、 9 切欠き、
20 薄膜、 30 温度測定素子、 40 線条抵
抗、 50 接続域
層、 4 二酸化珪素層、 5 保護層、 6 白金
層、 7 金属被覆、 8 中間層、 9 切欠き、
20 薄膜、 30 温度測定素子、 40 線条抵
抗、 50 接続域
Claims (8)
- 【請求項1】 薄膜(20)を備えたセンサを製作する
ための方法であって、珪素基板(1)の上面に窒化珪素
層(3)を堆積させ、次の段階で前記珪素基板(1)の
下面から出発して切欠き(9)をエッチングする形式の
ものにおいて、 窒化珪素層をLPCVDプロセス又はPECVDプロセ
スに基づき堆積させ、前記窒化珪素層(3)においてス
トップするエッチングプロセスを用いることを特徴とす
る、薄膜を備えたセンサを製作するための方法。 - 【請求項2】 窒化珪素層(3)の下側に二酸化珪素層
(2)を位置させ、該二酸化珪素層(2)の厚さとエッ
チングプロセスとを、切欠き(9)の領域で二酸化珪素
層(2)が完全に除去されるように選択する、請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 窒化珪素層(3)において、熱処理によ
って酸素の作用下で該窒化珪素層(3)の表層を二酸化
珪素層(4)に変化させる、請求項1又は2記載の方
法。 - 【請求項4】 窒化珪素層(3)上に、二酸化珪素層
(4)の代わりにCVD酸化物層を生ぜしめる、請求項
1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 二酸化珪素層(4)上に白金層を堆積さ
せて構造化する、請求項3記載の方法。 - 【請求項6】 二酸化珪素から成る表面カバー層を堆積
させる、請求項1から5までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項7】 二酸化珪素層(5)から成る表面カバー
層上に窒化珪素層(8)を堆積させる、請求項1から5
までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 二酸化珪素層(5)から成る表面カバー
層に窒化珪素層(8)を埋め込む、請求項1から5まで
のいずれか1項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19928297A DE19928297A1 (de) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | Verfahren zur Herstellung eines Sensors mit einer Membran |
DE19928297.8 | 1999-06-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001057358A true JP2001057358A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=7911967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000183272A Withdrawn JP2001057358A (ja) | 1999-06-22 | 2000-06-19 | 薄膜を備えたセンサを製作するための方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6565765B1 (ja) |
JP (1) | JP2001057358A (ja) |
DE (1) | DE19928297A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002358127A (ja) * | 2001-06-01 | 2002-12-13 | Masaki Esashi | 耐腐食性集積化マスフローコントローラ |
KR100881581B1 (ko) * | 2001-11-05 | 2009-02-03 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 막 센서 유닛 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SG125918A1 (en) * | 2003-07-17 | 2006-10-30 | Sensfab Pte Ltd | Fabrication of an embossed diaphragm |
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