JP2001074531A - Flow rate detecting device, and its manufacture - Google Patents

Flow rate detecting device, and its manufacture

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JP2001074531A
JP2001074531A JP24878599A JP24878599A JP2001074531A JP 2001074531 A JP2001074531 A JP 2001074531A JP 24878599 A JP24878599 A JP 24878599A JP 24878599 A JP24878599 A JP 24878599A JP 2001074531 A JP2001074531 A JP 2001074531A
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JP
Japan
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silicon substrate
anisotropic etching
etching groove
insulating film
flow rate
Prior art date
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JP24878599A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Tsukada
正夫 塚田
Koichi Kusuyama
幸一 楠山
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
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Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize detection accuracy and improve reliability by accurately positioning a temperature sensitive resistor and a drilled hole formed on both surfaces of a silicon substrate. SOLUTION: The front surface 1A side of a silicon substrate 1 is provided with a diaphragm portion 4 using a part of an insulating film 2 by forming a drilled hole 9 from the rear surface 1B side. When the diaphragm portion 4 is formed, an injection portion of high concentration ion is previously formed at a position corresponding to the diaphragm portion 4 of the front surface 1A side of the silicon substrate 1. An anisotropic etching groove portion 10 in the drilled hole 9 is formed in a crystalline anisotropic etching process, then an isotropic etching process is selectively applied to the ion injection portion from the bottom side, and thereby, an isotropic selection etching groove portion 11 is formed. Thus, a temperature sensitive resistor 6 and the diaphragm portion 4 can be accurately positioned.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板にエ
ッチング加工を施すことにより形成され、例えば空気等
の流量または流速を検出するのに好適に用いられる流量
・流速検出装置(以下、流量検出装置という)及びその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow rate / flow rate detecting device (hereinafter referred to as a flow rate detecting device) which is formed by etching a silicon substrate and is preferably used for detecting a flow rate or a flow rate of, for example, air. And its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、空気等の流量を検出する流量検
出装置は、単結晶シリコン材料により形成されたシリコ
ン基板と、該シリコン基板の表面側に設けられた絶縁膜
と、シリコン基板に裏面側からエッチング加工を施すこ
とにより該絶縁膜に達する位置まで穿設された穿設孔
と、前記絶縁膜のうち該穿設孔の底部側に位置する部位
を用いてシリコン基板の表面側に設けられた薄肉のダイ
ヤフラム部と、該ダイヤフラム部上に位置してシリコン
基板の表面側に設けられた感温抵抗体とから構成された
ものが知られている(例えば、特開昭62−43522
号公報等)。
2. Description of the Related Art In general, a flow rate detecting device for detecting a flow rate of air or the like includes a silicon substrate formed of a single crystal silicon material, an insulating film provided on the front side of the silicon substrate, and a back side formed on the silicon substrate. A drilling hole drilled to a position reaching the insulating film by performing an etching process; and a portion of the insulating film located on the bottom side of the drilling hole provided on the front surface side of the silicon substrate. A thin diaphragm portion and a temperature-sensitive resistor provided on the front surface side of the silicon substrate and located on the diaphragm portion are known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-43522).
No.).

【0003】この種の従来技術による流量検出装置は、
例えば白金等の金属膜からなる感温抵抗体がダイヤフラ
ム部によって周囲のシリコン基板から熱的に絶縁された
状態でダイヤフラム部上の所定位置に配設され、この感
温抵抗体には、ブリッジ回路等の検出回路を含む電源回
路が接続されている。
[0003] A flow detecting device of this kind according to the prior art is:
For example, a temperature-sensitive resistor made of a metal film such as platinum is disposed at a predetermined position on the diaphragm while being thermally insulated from a surrounding silicon substrate by a diaphragm. And a power supply circuit including a detection circuit.

【0004】そして、流量検出装置の作動時には、感温
抵抗体が電源回路から給電されることによって例えば2
00〜300℃程度の一定温度で温度平衡状態に保持さ
れ、この状態で空気等の被測流体が感温抵抗体と接触し
つつ流れると、その流量(流速)が検出回路により感温
抵抗体の抵抗値変化として検出されるものである。
When the flow rate detecting device is operated, the temperature-sensitive resistor is supplied with electric power from a power supply circuit, for example, for 2 seconds.
When a fluid to be measured such as air flows in contact with the temperature-sensitive resistor in this state while being kept in a temperature equilibrium state at a constant temperature of about 00 to 300 ° C., the flow rate (flow velocity) of the temperature-sensitive resistor is detected by a detection circuit. Is detected as a change in the resistance value.

【0005】また、流量検出装置の製造時には、まずシ
リコン基板の表面側に例えば酸化シリコン、窒化シリコ
ン等からなる絶縁膜を形成し、この絶縁膜上の所定位置
に感温抵抗体を形成する。この場合、シリコン基板の表
面側には、裏面側へのエッチング加工に備えて位置合わ
せマークを予め設けておく。
In manufacturing the flow rate detecting device, an insulating film made of, for example, silicon oxide or silicon nitride is first formed on the surface of the silicon substrate, and a temperature-sensitive resistor is formed at a predetermined position on the insulating film. In this case, an alignment mark is provided in advance on the front surface side of the silicon substrate in preparation for etching on the back surface side.

【0006】次に、例えば両面露光装置等を用いること
により、シリコン基板表面側の位置合わせマークを基準
として裏面側の所定位置に穿設孔用のマスクパターンを
設ける。そして、このマスクパターンを用いてシリコン
基板に裏面側から結晶異方性のエッチング加工を施すこ
とにより、例えばシリコン基板を構成するシリコン結晶
の(111)面等に沿って穿設孔を形成する。この結
果、シリコン基板の両面側には、感温抵抗体と穿設孔と
が位置合わせした状態で形成され、感温抵抗体はダイヤ
フラム部上の所定位置に配設される。
Next, a mask pattern for a perforated hole is provided at a predetermined position on the back surface side with reference to the alignment mark on the front surface side of the silicon substrate by using, for example, a double-sided exposure device. Then, the silicon substrate is subjected to a crystal anisotropic etching process from the back side using this mask pattern, thereby forming a perforated hole, for example, along the (111) plane of the silicon crystal constituting the silicon substrate. As a result, on both sides of the silicon substrate, the temperature-sensitive resistor and the perforated hole are formed in alignment with each other, and the temperature-sensitive resistor is disposed at a predetermined position on the diaphragm.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、例えば両面露光装置等を用いてシリコン基
板の両面側に感温抵抗体と穿設孔とを位置合わせした状
態で形成することにより、感温抵抗体をダイヤフラム部
上の所定位置に配設する構成としている。
In the prior art described above, for example, a double-sided exposure device is used to form a temperature-sensitive resistor and a perforated hole on both sides of a silicon substrate in a state where they are aligned. The temperature sensitive resistor is arranged at a predetermined position on the diaphragm.

【0008】しかし、一般的に両面露光装置を用いた場
合の位置合わせ精度は約10μm程度が限界であること
が多いため、感温抵抗体と穿設孔(ダイヤフラム部)と
の間には、約10μm程度の位置ずれが生じることがあ
る。
However, in general, the positioning accuracy when using a double-sided exposure apparatus is often limited to about 10 μm, so that there is a gap between the temperature-sensitive resistor and the perforated hole (diaphragm). A displacement of about 10 μm may occur.

【0009】また、シリコン基板は、その両面が例えば
シリコン結晶の(100)面に沿ってカットされ、穿設
孔は、この(100)面に対し一定の傾斜角をもつ(1
11)面等に沿って形成されることにより、シリコン基
板の裏面側から表面側に向けて斜めに延びている。
The silicon substrate is cut on both sides along, for example, the (100) plane of the silicon crystal, and the perforated hole has a constant inclination angle with respect to the (100) plane (1).
11) By being formed along the surface or the like, the silicon substrate extends obliquely from the back side to the front side.

【0010】この結果、シリコン基板がカット時の加工
誤差等により(100)面に対して傾いた状態で形成さ
れていたり、その厚さに寸法誤差が含まれていたりする
と、基板の裏面側に穿設孔の開口部(マスクパターン)
を精度よく形成したとしても、穿設孔の底部側に位置す
るダイヤフラム部には位置ずれが生じ易くなる。
As a result, if the silicon substrate is formed so as to be inclined with respect to the (100) plane due to a processing error or the like at the time of cutting, or if the thickness of the silicon substrate includes a dimensional error, the silicon substrate may be formed on the back side of the substrate. Drilled hole opening (mask pattern)
Even if the diaphragm is formed with high accuracy, the diaphragm portion located on the bottom side of the perforated hole is likely to be misaligned.

【0011】このため、従来技術では、基板の加工誤差
や両面露光装置による位置合わせ時の誤差等が積重なる
ことによって、感温抵抗体がダイヤフラム部上に位置ず
れした状態で形成され易いため、複数の流量検出装置間
で感温抵抗体に給電したときの温度平衡状態が変動し易
くなり、流量の検出精度にばらつきが生じて信頼性が低
下するという問題がある。
For this reason, in the prior art, the temperature-sensitive resistor is likely to be formed in a state of being displaced on the diaphragm portion due to the accumulation of the processing error of the substrate and the error at the time of the alignment by the double-sided exposure device. There is a problem in that the temperature equilibrium state when power is supplied to the temperature-sensitive resistor among a plurality of flow rate detection devices is likely to fluctuate, and the accuracy of flow rate detection varies, thereby lowering reliability.

【0012】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、シリコン基板の両面側
に配置する感温抵抗体とダイヤフラム部用の穿設孔とを
精度よく位置合わせでき、検出精度を安定化して信頼性
を向上できるようにした流量検出装置及びその製造方法
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to precisely position a temperature-sensitive resistor and a perforated hole for a diaphragm portion on both sides of a silicon substrate. It is an object of the present invention to provide a flow rate detection device and a method of manufacturing the flow rate detection device, which can be adjusted, stabilize detection accuracy, and improve reliability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項1の発明に係る流量検出装置は、シリコン
材料により形成されたシリコン基板と、該シリコン基板
の表面側に設けられた絶縁膜と、前記シリコン基板に裏
面側からエッチング加工を施すことにより該絶縁膜に達
する位置まで穿設された穿設孔と、前記絶縁膜のうち該
穿設孔の底部側に位置する部位を用いて前記シリコン基
板の表面側に設けられた薄肉のダイヤフラム部と、該ダ
イヤフラム部に設けられた感温抵抗体とからなる流量検
出装置において、前記穿設孔は、前記シリコン基板に裏
面側から結晶異方性のエッチング加工を施すことにより
前記シリコン基板の表面近傍の途中位置まで形成された
異方性エッチング溝部と、該異方性エッチング溝部の底
部側から前記シリコン基板の表面側に等方性のエッチン
グ加工を施すことにより前記絶縁膜の裏面側に亘って形
成された等方性エッチング溝部とによって構成したこと
を特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow rate detecting apparatus comprising: a silicon substrate formed of a silicon material; and an insulating substrate provided on a surface side of the silicon substrate. A film, a perforation hole drilled to a position reaching the insulating film by subjecting the silicon substrate to etching from the back side, and a portion of the insulating film located on the bottom side of the perforation hole. In a flow rate detection device comprising a thin-walled diaphragm provided on the front side of the silicon substrate and a temperature-sensitive resistor provided on the diaphragm, the perforated hole is formed by crystallizing the silicon substrate from the back side. Anisotropic etching to form an anisotropic etching groove formed halfway near the surface of the silicon substrate; and forming the anisotropic etching groove from the bottom side of the anisotropic etching groove. It is characterized by being configured by the isotropic etching groove portion formed over the back side of the insulating film by etching processing of isotropic surface side of the emission substrate.

【0014】このように構成することにより、例えばシ
リコン基板の表面側のうちダイヤフラム部に対応する所
定の位置に不純物イオンを注入したイオン注入部位等を
予め形成しておくことにより、このイオン注入部位に対
して基板裏面側の異方性エッチング溝部内から等方性の
エッチング加工を選択的に施すことができる。従って、
等方性エッチング溝部を感温抵抗体に対応した所定の位
置に形成でき、シリコン基板に裏面側から形成した等方
性エッチング溝部によって基板表面側のダイヤフラム部
を予め定められた位置に配設することができる。
[0014] With this configuration, for example, an ion-implanted portion into which impurity ions are implanted at a predetermined position corresponding to the diaphragm portion on the surface side of the silicon substrate is formed in advance. In contrast, isotropic etching can be selectively performed from within the anisotropic etching groove on the back surface side of the substrate. Therefore,
The isotropic etching groove can be formed at a predetermined position corresponding to the temperature-sensitive resistor, and the diaphragm on the front surface of the silicon substrate is disposed at a predetermined position by the isotropic etching groove formed from the back surface of the silicon substrate. be able to.

【0015】また、請求項2の発明によると、等方性エ
ッチング溝部は、前記絶縁膜の裏面側に開口する開口面
積が前記異方性エッチング溝部の底部側面積よりも大き
くなるように形成している。
According to a second aspect of the present invention, the isotropic etching groove is formed such that an opening area opened on the back surface side of the insulating film is larger than an area on the bottom side of the anisotropic etching groove. ing.

【0016】これにより、異方性エッチング溝部が位置
ずれして形成された場合でも、その底部側からシリコン
基板の所定部位に対して等方性エッチング溝部を形成す
ることができる。
Thus, even when the anisotropic etching groove is formed with a displacement, an isotropic etching groove can be formed from a bottom side to a predetermined portion of the silicon substrate.

【0017】一方、請求項3の発明に係る流量検出装置
の製造方法は、シリコン材料からなるシリコン基板の表
面側に絶縁膜を介して感温抵抗体を設け、該感温抵抗体
と対応する位置で前記シリコン基板に裏面側から穿設孔
を穿設することにより前記絶縁膜のうち前記穿設孔の底
部側に位置する部位を用いてダイヤフラム部を形成して
なる流量検出装置の製造方法において、前記シリコン基
板の表面側のうち前記ダイヤフラム部に対応する部位に
予め不純物イオンを注入し、前記シリコン基板の裏面側
からこのイオン注入部位に達する位置まで結晶異方性の
エッチング加工を施して前記穿設孔のうちの異方性エッ
チング溝部を形成し、この異方性エッチング溝部の底部
側から前記イオン注入部位に対し等方性のエッチング加
工を選択的に施して前記穿設孔のうちの等方性エッチン
グ溝部を形成したことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a flow rate detecting device, wherein a temperature-sensitive resistor is provided on a surface side of a silicon substrate made of a silicon material via an insulating film to correspond to the temperature-sensitive resistor. A method for manufacturing a flow rate detecting device, comprising: forming a perforated hole from the back side in the silicon substrate at a position to form a diaphragm portion using a portion of the insulating film located on the bottom side of the perforated hole. In the front surface side of the silicon substrate, impurity ions are previously implanted into a portion corresponding to the diaphragm portion, and a crystal anisotropic etching process is performed from the back surface side of the silicon substrate to a position reaching the ion implantation site. Forming an anisotropic etching groove in the perforated hole, and selectively performing isotropic etching on the ion-implanted portion from the bottom side of the anisotropic etching groove; It is characterized by the formation of the isotropic etching groove of said drilled hole.

【0018】これにより、穿設孔を形成する前にシリコ
ン基板の表面側でイオン注入部位を用いてダイヤフラム
部の形成位置を予め決定しておくことができる。そし
て、このイオン注入部位に対し基板裏面側の異方性エッ
チング溝部内から等方性のエッチング加工を選択的に施
して等方性エッチング溝部を形成でき、シリコン基板に
裏面側から形成した等方性エッチング溝部によって基板
表面側のダイヤフラム部を予め定められた位置に配設す
ることができる。
Thus, before the perforation hole is formed, the formation position of the diaphragm can be determined in advance by using the ion implantation site on the surface side of the silicon substrate. An isotropic etching groove can be formed by selectively performing isotropic etching on the ion-implanted portion from within the anisotropic etching groove on the back surface of the substrate, and isotropically formed on the silicon substrate from the back surface. The diaphragm portion on the substrate surface side can be arranged at a predetermined position by the conductive etching groove.

【0019】また、請求項4の発明によると、シリコン
基板の表面側には、1019〜1022個/cm3 の濃度で不
純物イオンを注入してイオン注入部位を形成している。
According to the fourth aspect of the present invention, the ion implantation site is formed by implanting impurity ions at a concentration of 10 19 to 10 22 / cm 3 on the surface side of the silicon substrate.

【0020】これにより、等方性エッチング溝部の形成
時には、不純物イオンの大きな濃度差を利用してシリコ
ン基板のうちイオン注入部位だけに等方性のエッチング
加工を選択的に施すことができ、その選択性を高めるこ
とができる。
Thus, when the isotropic etching groove is formed, the isotropic etching can be selectively performed only on the ion-implanted portion of the silicon substrate by utilizing the large concentration difference of the impurity ions. Selectivity can be increased.

【0021】さらに、請求項5の発明によると、シリコ
ン基板には、不純物イオンを添加することによりn形ま
たはp形の一方に形成した母材部上にn形またはp形の
他方に形成した表層部を設け、異方性エッチング溝部
は、前記シリコン基板の表層部に電圧を印加した状態で
前記母材部に裏面側から異方性のエッチング加工を施す
ことにより形成している。
According to the fifth aspect of the present invention, the silicon substrate is formed in the other of n-type and p-type on the base material formed in one of n-type and p-type by adding impurity ions. The surface layer is provided, and the anisotropic etching groove is formed by performing anisotropic etching from the back side of the base material in a state where a voltage is applied to the surface layer of the silicon substrate.

【0022】これにより、シリコン基板の表層部に電圧
を印加しつつ母材部に結晶異方性のエッチング加工を施
すときには、母材部に形成される異方性エッチング溝部
の底部側に表層部(イオン注入部位)が露出すると、こ
の露出面には印加電圧によって酸化膜が形成される。こ
の結果、酸化膜によって異方性エッチング溝部を母材部
だけに止めることができる。
With this, when applying a voltage to the surface layer portion of the silicon substrate and performing a crystal anisotropic etching process on the base material portion, the surface layer portion is formed on the bottom side of the anisotropic etching groove formed in the base material portion. When the (ion implantation site) is exposed, an oxide film is formed on the exposed surface by the applied voltage. As a result, the anisotropic etching groove can be stopped only in the base material by the oxide film.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
流量検出装置及びその製造方法を、添付図面を参照して
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a flow rate detecting device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0024】ここで、図1ないし図6は本発明による第
1の実施の形態を示し、図中、1は流量検出装置の本体
部分を構成するシリコン基板で、該シリコン基板1は、
例えば単結晶のシリコン材料等を用いて形成され、その
表面1Aと裏面1Bとは、例えばシリコン結晶の(10
0)面にほぼ沿って形成されている。
FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. In the drawings, reference numeral 1 denotes a silicon substrate constituting a main body of a flow rate detecting device.
For example, it is formed using a single crystal silicon material or the like, and its front surface 1A and back surface 1B
0) It is formed substantially along the plane.

【0025】2はシリコン基板1の表面1Aに設けられ
た絶縁膜で、該絶縁膜2は、図2、図3に示す如く、例
えば酸化シリコン、窒化シリコン等を用いて形成されて
いる。また、シリコン基板1の裏面1Bにも、絶縁膜2
とほぼ同様に形成された他の絶縁膜3が設けられ、該絶
縁膜3には四角形状の開口3Aが設けられている。
Reference numeral 2 denotes an insulating film provided on the surface 1A of the silicon substrate 1. As shown in FIGS. 2 and 3, the insulating film 2 is formed using, for example, silicon oxide, silicon nitride, or the like. The insulating film 2 is also formed on the back surface 1B of the silicon substrate 1.
Another insulating film 3 formed substantially in the same manner as described above is provided, and the insulating film 3 is provided with a square opening 3A.

【0026】4は絶縁膜2のうち後述する穿設孔9の底
部側に配置された部位を用いて略四角形状に形成された
薄肉のダイヤフラム部で、該ダイヤフラム部4は、その
形状、寸法および位置が後述の等方性選択エッチング溝
部11によって定められている。そして、ダイヤフラム
部4は、後述するヒータ5の発熱部5Aと各感温抵抗体
6の検出部6Aとを周囲のシリコン基板1から熱的に絶
縁するものである。
Reference numeral 4 denotes a thin diaphragm portion formed in a substantially square shape by using a portion of the insulating film 2 disposed on the bottom side of a perforation hole 9 described later. The diaphragm portion 4 has a shape and a size. The position and the position are determined by an isotropic selective etching groove 11 described later. The diaphragm unit 4 thermally insulates a heating unit 5A of the heater 5 described later and a detection unit 6A of each temperature sensitive resistor 6 from the surrounding silicon substrate 1.

【0027】5は例えば白金等の金属膜を用いて絶縁膜
2上に設けられたヒータで、該ヒータ5は、図1に示す
如く、ダイヤフラム部4のほぼ中央に設けられた略コ字
状の発熱部5Aと、該発熱部5Aの両端側に接続された
一対の配線部5B,5Bとから一体形成されている。そ
して、ヒータ5は、外部から給電されることにより発熱
部5Aを用いて左,右の感温抵抗体6,6を加熱するも
のである。
Reference numeral 5 denotes a heater provided on the insulating film 2 using a metal film such as platinum. The heater 5 has a substantially U-shape provided substantially at the center of the diaphragm 4 as shown in FIG. And a pair of wiring portions 5B, 5B connected to both ends of the heating portion 5A. The heater 5 heats the left and right temperature-sensitive resistors 6 and 6 using the heat generating portion 5A by being supplied with power from the outside.

【0028】6,6はシリコン基板1の表面1A側に設
けられた一対の感温抵抗体で、該各感温抵抗体6は、白
金等の金属膜を用いて絶縁膜2上に形成され、ヒータ5
を挟んで左,右両側に配置されている。また、各感温抵
抗体6は、ダイヤフラム部4上に配置された略コ字状の
検出部6Aと、該検出部6Aの両端側に接続された一対
の配線部6B,6Bとから一体形成されている。
Reference numerals 6 and 6 denote a pair of temperature-sensitive resistors provided on the surface 1A side of the silicon substrate 1. Each of the temperature-sensitive resistors 6 is formed on the insulating film 2 using a metal film such as platinum. , Heater 5
It is located on both the left and right sides of. Each of the temperature-sensitive resistors 6 is formed integrally with a substantially U-shaped detecting portion 6A disposed on the diaphragm portion 4 and a pair of wiring portions 6B, 6B connected to both ends of the detecting portion 6A. Have been.

【0029】そして、感温抵抗体6は、例えば図1中の
矢示A方向に空気等の被測流体が流れると、その流れを
介してヒータ5から感温抵抗体6に熱が伝わることによ
り、空気等の流量(流速)を抵抗値の変化として検出
し、後述の電極パッド8を介してブリッジ回路等の検出
回路(図示せず)に検出信号を出力する。
When a fluid to be measured such as air flows in the direction indicated by an arrow A in FIG. 1, for example, heat is transmitted from the heater 5 to the temperature-sensitive resistor 6 via the flow. As a result, the flow rate (flow velocity) of air or the like is detected as a change in resistance value, and a detection signal is output to a detection circuit (not shown) such as a bridge circuit via the electrode pad 8 described below.

【0030】7はヒータ5と感温抵抗体6とを覆う絶縁
性の保護膜で、該保護膜7は、図2、図3に示す如く、
例えば酸化シリコン、窒化シリコン等を用いて絶縁膜2
上に設けられている。また、保護膜7には、複数のスル
ーホール7A,7A,…が設けられている。
Reference numeral 7 denotes an insulating protective film that covers the heater 5 and the temperature-sensitive resistor 6. The protective film 7 is, as shown in FIGS.
For example, the insulating film 2 is formed using silicon oxide, silicon nitride, or the like.
It is provided above. Further, the protective film 7 is provided with a plurality of through holes 7A, 7A,.

【0031】8,8,…は保護膜7上に設けられた複数
の電極パッドで、該各電極パッド8は例えばアルミニウ
ム等の金属材料からなり、保護膜7の各スルーホール7
Aを通じてヒータ5と感温抵抗体6の各配線部5B,6
Bに接続されている。
Reference numerals 8, 8,... Denote a plurality of electrode pads provided on the protective film 7, each of which is made of a metal material such as aluminum.
A, the respective wiring portions 5B, 6 of the heater 5 and the temperature-sensitive resistor 6
B.

【0032】9はシリコン基板1に裏面1B側からエッ
チング加工を施すことにより裏面1Bに開口して形成さ
れた穿設孔で、該穿設孔9は、後述の異方性エッチング
溝部10と、等方性選択エッチング溝部11とから構成
されている。
Reference numeral 9 denotes a perforated hole formed by opening the back surface 1B by etching the silicon substrate 1 from the back surface 1B side. The perforated hole 9 includes an anisotropic etching groove 10 described later, And an isotropic selective etching groove 11.

【0033】10は穿設孔9の開口側を構成する異方性
エッチング溝部で、該異方性エッチング溝部10は、図
3に示す如く、例えばKOH等のアルカリ性エッチング
液を用いて、絶縁膜3をマスクとして開口3Aから結晶
異方性のエッチング加工を施すことにより、シリコン基
板1の表面1A近傍の途中位置まで穿設されている。
Reference numeral 10 denotes an anisotropic etching groove which forms the opening side of the perforation hole 9. As shown in FIG. 3, the anisotropic etching groove 10 is made of an insulating film using an alkaline etching solution such as KOH. By performing crystal anisotropic etching processing from the opening 3A using the mask 3 as a mask, the silicon substrate 1 is drilled to an intermediate position near the surface 1A of the silicon substrate 1.

【0034】ここで、異方性エッチング溝部10は、シ
リコン基板1の裏面1Bに開口する四角形状の開口10
Aと、異方性エッチング溝部10の底部側に位置して等
方性選択エッチング溝部11に連通する四角形状の連通
口10Bと、例えばシリコン基板1を構成するシリコン
結晶の(111)面等に沿って開口10Aと連通口10
Bとの間に延設された4個の周壁部10C,10C,…
とからなり、全体として略台形の角錐状に形成されてい
る。
Here, the anisotropic etching groove 10 has a rectangular opening 10 opening on the back surface 1 B of the silicon substrate 1.
A, a rectangular communication port 10B located on the bottom side of the anisotropic etching groove 10 and communicating with the isotropic selective etching groove 11, and a (111) plane of a silicon crystal constituting the silicon substrate 1, for example. Along the opening 10A and the communication port 10
B and four peripheral wall portions 10C, 10C,.
And is formed in a substantially trapezoidal pyramid shape as a whole.

【0035】そして、図3中に示す開口10A(絶縁膜
3の開口3A)の1辺の寸法aは、連通口10Bの寸法
bよりも大きく形成されている。また、周壁部10C
は、シリコン基板1の裏面1Bに対して、例えばシリコ
ン結晶の(100)面と(111)面とが形成する約5
4.7°程度の傾斜角α分だけ傾斜している。
The dimension a of one side of the opening 10A (the opening 3A of the insulating film 3) shown in FIG. 3 is formed larger than the dimension b of the communication port 10B. In addition, the peripheral wall portion 10C
Is, for example, about 5 seconds that the (100) plane and the (111) plane of the silicon crystal are formed with respect to the back surface 1B of the silicon substrate 1.
It is inclined by an inclination angle α of about 4.7 °.

【0036】11は異方性エッチング溝部10の連通口
10Bから絶縁膜2の裏面側に開口する位置まで形成さ
れた等方性選択エッチング溝部(等方性エッチング溝
部)で、該等方性選択エッチング溝部11は、後述の如
くシリコン基板1の表面1A側に予め形成したイオン注
入部位21に対して等方性のエッチング加工を施し、シ
リコン基板1のうちイオン注入部位21を選択的に除去
することによって形成されている。
Reference numeral 11 denotes an isotropic selective etching groove (isotropic etching groove) formed from the communication port 10B of the anisotropic etching groove 10 to a position opened on the back side of the insulating film 2. The etching groove portion 11 isotropically etches an ion implantation portion 21 formed in advance on the surface 1A side of the silicon substrate 1 as described later, and selectively removes the ion implantation portion 21 of the silicon substrate 1. It is formed by.

【0037】ここで、等方性選択エッチング溝部11
は、図3に示す如く1辺の寸法cを有する略四角形状に
形成され、この寸法cは、異方性エッチング溝部10の
寸法bよりも大きくなるように予め定められている(c
>b)。この結果、絶縁膜2の裏面側に開口する等方性
選択エッチング溝部11の開口面積は、異方性エッチン
グ溝部10の底部側面積(連通口10Bの開口面積)よ
りも大きく形成されている。
Here, the isotropic selective etching groove 11
Is formed in a substantially square shape having one side dimension c as shown in FIG. 3, and this dimension c is predetermined so as to be larger than the dimension b of the anisotropic etching groove 10 (c
> B). As a result, the opening area of the isotropic selective etching groove 11 opening on the back surface side of the insulating film 2 is formed to be larger than the area of the bottom side of the anisotropic etching groove 10 (the opening area of the communication port 10B).

【0038】また、等方性選択エッチング溝部11の4
辺の周壁は、例えばシリコン結晶の(111)面と異な
る凹湾曲状に形成された湾曲面部11A,11A,…と
なり、該各湾曲面部11Aは、異方性エッチング溝部1
0の連通口10Bよりも外側に配置されている。
The isotropic selective etching groove 11 4
The peripheral walls of the sides are, for example, curved surface portions 11A, 11A,... Formed in a concave curved shape different from the (111) plane of the silicon crystal.
The communication port 10B is disposed outside the communication port 10B.

【0039】本実施の形態による流量検出装置は上述の
如き構成を有するもので、次にその作動について述べ
る。
The flow rate detecting device according to the present embodiment has the above-described configuration, and its operation will be described below.

【0040】まず、ヒータ5に給電すると、各感温抵抗
体6の検出部6Aは、発熱部5Aから伝わる熱によって
一定の温度平衡状態となり、その温度に応じた抵抗値を
もつようになる。そして、この状態で空気等が図1中の
矢示A方向に流れると、この流れに対して上流側、下流
側となる左,右の検出部6A,6A間には、ヒータ5か
ら空気の流れを介して伝わる熱量の大小により温度(抵
抗値)の差が生じるので、この抵抗値の差は検出回路に
より空気流量として検出される。
First, when power is supplied to the heater 5, the detecting portion 6A of each temperature-sensitive resistor 6 is brought into a constant temperature equilibrium state by the heat transmitted from the heating portion 5A, and has a resistance value corresponding to the temperature. When air or the like flows in the direction indicated by the arrow A in FIG. 1 in this state, the air flows from the heater 5 between the left and right detectors 6A and 6A on the upstream and downstream sides of the flow. Since a difference in temperature (resistance value) occurs depending on the amount of heat transmitted through the flow, this difference in resistance value is detected as an air flow rate by a detection circuit.

【0041】次に、図4ないし図6を参照しつつ本実施
の形態による流量検出装置の製造方法について述べる。
Next, a method for manufacturing the flow rate detecting device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0042】まず、図4に示すイオン注入工程では、予
め用意したシリコン基板1の表面1A側のうちダイヤフ
ラム部4の形成位置に応じた所定の部位に対して、例え
ばホウ素等の不純物イオンを1019個/cm3 以上の高濃
度で注入し、1辺の寸法cをもった略四角形状をなすp
形(p+ 形)のイオン注入部位21を形成する。
First, in the ion implantation step shown in FIG. 4, impurity ions such as boron are implanted into a predetermined portion of the surface 1A of the silicon substrate 1 prepared in advance corresponding to the position where the diaphragm portion 4 is formed. Inject at a high concentration of 19 / cm 3 or more and form a substantially square p with one side dimension c.
Forming an ion implantation region 21 in the form (p + form).

【0043】この場合、イオン注入部位21には、例え
ば1019〜1022個/cm3 程度の高い濃度をもってイオ
ン注入を行う。また、イオン注入工程では、シリコン基
板1の表面1Aの所定位置に対して、例えば凹陥穴、突
起等からなる位置合わせマーク22を予め設けておく。
In this case, ions are implanted into the ion implantation site 21 at a high concentration of, for example, about 10 19 to 10 22 / cm 3 . In the ion implantation step, a positioning mark 22 composed of, for example, a concave hole, a projection, or the like is provided in advance at a predetermined position on the surface 1A of the silicon substrate 1.

【0044】次に、図5に示す抵抗体形成工程では、ま
ず例えば熱酸化法、CVD法等を用いてシリコン基板1
に絶縁膜2,3を形成した後に、スパッタ法、CVD法
等を用いて絶縁膜2上にヒータ5と各感温抵抗体6とを
同時に形成し、これらを覆う保護膜7を形成する。そし
て、保護膜7に各スルーホール7Aを形成した後、保護
膜7上に各電極パッド8を形成する。
Next, in the resistor forming step shown in FIG. 5, first, the silicon substrate 1 is formed using, for example, a thermal oxidation method, a CVD method, or the like.
After the insulating films 2 and 3 are formed, the heater 5 and each temperature-sensitive resistor 6 are simultaneously formed on the insulating film 2 by using a sputtering method, a CVD method, or the like, and a protective film 7 covering these is formed. Then, after forming each through hole 7A in the protective film 7, each electrode pad 8 is formed on the protective film 7.

【0045】次に、図6に示す異方性エッチング工程で
は、例えば両面露光装置(図示せず)等により位置合わ
せマーク22の痕跡等を基準として、裏面側の絶縁膜3
にエッチング加工を施し、その所定位置に開口3Aを形
成する。この場合、開口3Aの位置および寸法aは、異
方性エッチング溝部10の連通口10Bがイオン注入部
位21のほぼ中央に配置されるように予め定められる。
Next, in the anisotropic etching step shown in FIG. 6, for example, a double-sided exposure device (not shown) or the like is used to refer to the traces of the alignment marks 22 and the like, and the insulating film 3 on the back side is used.
Is etched to form an opening 3A at a predetermined position. In this case, the position and the dimension a of the opening 3A are determined in advance so that the communication port 10B of the anisotropic etching groove 10 is arranged substantially at the center of the ion implantation part 21.

【0046】そして、例えばKOH等のアルカリ性エッ
チング液を用いて絶縁膜3の開口3Aからシリコン基板
1に結晶異方性のエッチング加工を施し、異方性エッチ
ング溝部10をイオン注入部位21に達する位置まで形
成する。この結果、異方性エッチング溝部10の連通口
10B内には、イオン注入部位21が露出する。
Then, the silicon substrate 1 is subjected to crystal anisotropic etching from the opening 3 A of the insulating film 3 using an alkaline etching solution such as KOH or the like, so that the anisotropic etching groove 10 reaches the position where the ion implantation site 21 is reached. Form up to. As a result, the ion implantation site 21 is exposed in the communication port 10B of the anisotropic etching groove 10.

【0047】次に、等方性エッチング工程では、例えば
フッ酸、硝酸、酢酸等を一定の比率で混合することによ
り形成したエッチング液をシリコン基板1の裏面1B側
に接触させる。これにより、シリコン基板1は、図2に
示す如く、不純物イオンの大きな濃度差を利用してイオ
ン注入部位21だけが等方性のエッチング加工により選
択的に除去され、等方性選択エッチング溝部11が形成
される。
Next, in the isotropic etching step, an etching solution formed by mixing, for example, hydrofluoric acid, nitric acid, acetic acid and the like at a fixed ratio is brought into contact with the back surface 1B side of the silicon substrate 1. Thereby, as shown in FIG. 2, in the silicon substrate 1, only the ion-implanted portion 21 is selectively removed by isotropic etching using a large concentration difference of impurity ions, and the isotropic selective etching groove portion 11 is formed. Is formed.

【0048】かくして、本実施の形態では、シリコン基
板1の裏面1B側に穿設する穿設孔9を、結晶異方性の
エッチング加工を施すことにより形成した異方性エッチ
ング溝部10と、予め形成したイオン注入部位21に対
して等方性のエッチング加工を選択的に施すことにより
形成した等方性選択エッチング溝部11とから構成した
ので、シリコン基板1の表面1A側のうちダイヤフラム
部4に対応する所定の位置にイオン注入部位21を予め
形成しておくことにより、このイオン注入部位21に対
して裏面1B側の異方性エッチング溝部10内から等方
性のエッチング加工を選択的に施すことができ、等方性
選択エッチング溝部11を所定の位置に形成することが
できる。
Thus, in the present embodiment, the perforated hole 9 formed on the back surface 1B side of the silicon substrate 1 is formed with the anisotropic etching groove 10 formed by performing the crystal anisotropic etching. Since it is composed of the isotropic etching groove portion 11 formed by selectively performing isotropic etching processing on the formed ion implantation portion 21, the diaphragm portion 4 on the surface 1 </ b> A side of the silicon substrate 1 is formed. By forming ion implantation sites 21 at corresponding predetermined positions in advance, isotropic etching is selectively performed on the ion implantation sites 21 from within the anisotropic etching groove 10 on the back surface 1B side. Therefore, the isotropic selective etching groove 11 can be formed at a predetermined position.

【0049】そして、例えば両面露光装置による位置合
わせ時の誤差、あるいはシリコン基板1の加工誤差等に
よって異方性エッチング溝部10が位置ずれした場合で
も、この位置ずれを等方性選択エッチング溝部11によ
って確実に補償でき、ダイヤフラム部4を予め定められ
た位置に精度よく配設することができる。
Even if the anisotropic etching groove 10 is displaced due to, for example, an error in alignment by the double-sided exposure apparatus or a processing error of the silicon substrate 1, this displacement is corrected by the isotropic selective etching groove 11. Compensation can be surely made, and the diaphragm portion 4 can be accurately arranged at a predetermined position.

【0050】即ち、例えばシリコン基板1の両面が加工
誤差等によりシリコン結晶の(100)面に対して傾く
ように形成されている場合には、(111)面等も所定
の位置からずれた状態となっているため、シリコン基板
1の裏面1B側から結晶異方性のエッチング加工を施す
と、本来のエッチング溝部10が例えば図3中に仮想線
で示すようにエッチング溝部10′として、位置ずれし
た状態で形成される。
That is, for example, when both surfaces of the silicon substrate 1 are formed so as to be inclined with respect to the (100) plane of the silicon crystal due to a processing error or the like, the (111) plane or the like is also shifted from a predetermined position. Therefore, when a crystal anisotropic etching process is performed from the back surface 1B side of the silicon substrate 1, the original etching groove portion 10 becomes, for example, an etching groove portion 10 'as shown by a virtual line in FIG. It is formed in a state where it is formed.

【0051】しかし、本実施の形態では、イオン注入工
程で形成したイオン注入部位21によって等方性選択エ
ッチング溝部11の形成位置が予め定められているか
ら、エッチング溝部10′として位置ずれしている場合
でも、等方性エッチング工程では、等方性選択エッチン
グ溝部11を正確な位置に形成することができる。
However, in the present embodiment, since the formation position of the isotropic selective etching groove 11 is predetermined by the ion implantation part 21 formed in the ion implantation step, the position is shifted as the etching groove 10 ′. Even in this case, in the isotropic etching step, the isotropic selective etching groove 11 can be formed at an accurate position.

【0052】従って、ヒータ5と感温抵抗体6に対して
ダイヤフラム部4を高い精度で位置合わせすることがで
き、複数の流量検出装置間でヒータ5に給電したときに
感温抵抗体6の温度平衡状態を一定に保持できると共
に、流量の検出精度を安定化して信頼性を向上させるこ
とができる。
Therefore, the diaphragm section 4 can be positioned with high accuracy with respect to the heater 5 and the temperature-sensitive resistor 6, and when the heater 5 is supplied with power between the plurality of flow rate detecting devices, the temperature-sensitive resistor 6 can be positioned. The temperature equilibrium state can be kept constant, and the detection accuracy of the flow rate can be stabilized to improve the reliability.

【0053】この場合、イオン注入工程では、例えばホ
ウ素等の不純物イオンをシリコン基板1の表面1A側に
注入することにより、穿設孔9を形成する前にイオン注
入部位21を用いてダイヤフラム部4の形成位置を予め
決定しておくことができる。
In this case, in the ion implantation step, for example, impurity ions such as boron are implanted into the surface 1A side of the silicon substrate 1 so that the diaphragm portion 4 is formed by using the ion implantation portion 21 before the perforation hole 9 is formed. Can be determined in advance.

【0054】そして、イオン注入部位21を、例えば1
19〜1022個/cm3 程度の高い不純物イオン濃度をも
って形成したから、等方性エッチング工程では、不純物
イオンの大きな濃度差を利用してシリコン基板1のうち
イオン注入部位21だけに等方性のエッチング加工を選
択的に施すことができ、その選択性を高めて等方性選択
エッチング溝部11の形成精度を向上させることができ
る。
Then, the ion implantation site 21 is
Since it is formed with a high impurity ion concentration of about 0 19 to 10 22 / cm 3 , in the isotropic etching step, a large difference in the concentration of the impurity ions is used to make only the ion-implanted portion 21 of the silicon substrate 1 isotropic. The selective etching process can be performed selectively, and the selectivity can be increased to improve the precision of forming the isotropic selective etching groove 11.

【0055】また、イオン注入部位21の寸法cを、異
方性エッチング溝部10の連通口10Bの寸法bよりも
大きくなるように設定したので、異方性エッチング工程
の終了時には、シリコン基板1の加工誤差等により異方
性エッチング溝部10が位置ずれして形成された場合で
も、その連通口10B内にイオン注入部位21を安定し
て露出させることができ、等方性エッチング工程を円滑
に行うことができる。
Since the dimension c of the ion implantation site 21 is set to be larger than the dimension b of the communication port 10B of the anisotropic etching groove 10, the size of the silicon substrate 1 at the end of the anisotropic etching step is reduced. Even when the anisotropic etching groove 10 is formed with a misalignment due to a processing error or the like, the ion implantation site 21 can be stably exposed in the communication port 10B, and the isotropic etching process is performed smoothly. be able to.

【0056】次に、図7および図8は本発明による第2
の実施の形態を示し、本実施の形態では、前記第1の実
施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説
明を省略するものとする。
FIGS. 7 and 8 show a second embodiment according to the present invention.
In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0057】31は本実施の形態による流量検出装置の
シリコン基板で、該シリコン基板31は、例えばホウ素
等の不純物イオンを添加することによりp形の単結晶シ
リコン板として形成された母材部31Aと、リン等の不
純物イオンを添加することによりn形の単結晶シリコン
層として該母材部31A上に一体形成された表層部31
Bとから構成されている。
Reference numeral 31 denotes a silicon substrate of the flow rate detecting device according to the present embodiment. The silicon substrate 31 is formed of a base material portion 31A formed as a p-type single crystal silicon plate by adding impurity ions such as boron. And a surface layer portion 31 integrally formed on the base material portion 31A as an n-type single crystal silicon layer by adding impurity ions such as phosphorus.
B.

【0058】また、穿設孔32は、第1の実施の形態に
よる穿設孔9とほぼ同様に形成されているものの、異方
性エッチング溝部33がシリコン基板31の母材部31
Aに形成され、等方性選択エッチング溝部34が表層部
31Bに形成されている。
Although the perforated hole 32 is formed substantially in the same manner as the perforated hole 9 according to the first embodiment, the anisotropic etching groove 33 is formed in the base material portion 31 of the silicon substrate 31.
A, and an isotropic selective etching groove 34 is formed in the surface layer 31B.

【0059】このように構成される流量検出装置の製造
方法では、まず第1の実施の形態とほぼ同様の手順でイ
オン注入工程、抵抗体形成工程、異方性エッチング工程
および等方性エッチング工程を行う。
In the manufacturing method of the flow rate detecting device thus configured, first, the ion implantation step, the resistor formation step, the anisotropic etching step and the isotropic etching step are performed in substantially the same procedure as in the first embodiment. I do.

【0060】この場合、イオン注入工程では、シリコン
基板31の表層部31Bに対して例えばリン等の不純物
イオンをさらに高濃度で注入し、ダイヤフラム部4に対
応する位置に図8中に示すn形(n+ 形)のイオン注入
部位35を形成する。
In this case, in the ion implantation step, impurity ions such as phosphorus are implanted into the surface layer portion 31B of the silicon substrate 31 at a higher concentration, and the n-type shown in FIG. An (n + type ) ion implantation site 35 is formed.

【0061】そして、異方性エッチング工程では、図8
に示す如くシリコン基板31の表層部31Bに対して、
直流電源36と、エッチング液中に浸す白金等の電極3
7とを接続し、この直流電源36を用いて表層部31B
に対し電極37よりも例えば0.4〜0.6V程度だけ
高い電圧を印加する。
Then, in the anisotropic etching step, FIG.
As shown in the figure, with respect to the surface layer portion 31B of the silicon substrate 31,
DC power supply 36 and electrode 3 made of platinum or the like immersed in an etching solution
7 and the DC power supply 36 is used to connect the
For example, a voltage higher than the electrode 37 by about 0.4 to 0.6 V is applied.

【0062】この状態で、例えばKOH等のアルカリ性
エッチング液を用いてシリコン基板31の母材部31A
に結晶異方性のエッチング加工を施すときには、異方性
エッチング溝部33の底部側でエッチング液中に表層部
31B(イオン注入部位35)が露出すると、直流電源
36の印加電圧によって、その露出面を覆う酸化シリコ
ンの薄膜が僅かに形成され、この薄膜はイオン注入部位
35に対して結晶異方性のエッチング加工が施されるの
を阻止する。
In this state, the base material portion 31A of the silicon substrate 31 is formed using an alkaline etching solution such as KOH.
When the crystal layer is anisotropically etched, when the surface layer portion 31B (ion implanted portion 35) is exposed in the etching solution on the bottom side of the anisotropic etching groove portion 33, the exposed surface is exposed by the applied voltage of the DC power supply 36. A thin film of silicon oxide is formed, which covers the ion-implanted portion 35 from being etched by a crystal anisotropic process.

【0063】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
異方性エッチング工程において、n形の表層部31Bに
直流の正電圧を印加しつつp形の母材部31Aに結晶異
方性のエッチング加工を施す構成としている。
Thus, in the present embodiment configured as described above, substantially the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. And especially in this embodiment,
In the anisotropic etching step, a p-type base material portion 31A is subjected to crystal anisotropic etching while applying a DC positive voltage to the n-type surface layer portion 31B.

【0064】これにより、例えばエッチング液に対する
母材部31Aと表層部31Bとの反応性の違い等を利用
することにより、イオン注入部位35がエッチング液中
に露出した時点でその露出面を酸化膜によって覆うこと
ができ、結晶異方性のエッチング加工を母材部31Aだ
けに対して高い精度で選択的に施すことができる。
By using the difference in reactivity between the base material portion 31A and the surface layer portion 31B with respect to the etching solution, for example, the exposed surface of the ion-implanted portion 35 is exposed to the oxide film when the ion-implanted portion 35 is exposed in the etching solution. And the crystal anisotropic etching can be selectively performed with high accuracy only on the base material portion 31A.

【0065】次に、図9は本発明による第3の実施の形
態を示し、本実施の形態では、前記第1の実施の形態と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。
Next, FIG. 9 shows a third embodiment according to the present invention. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be given. It shall be omitted.

【0066】41は本実施の形態による流量検出装置の
シリコン基板で、該シリコン基板41は、例えばリン等
の不純物イオンを添加することによりn形の単結晶シリ
コン板として形成された母材部41Aと、ホウ素等の不
純物イオンを添加することによりp形の単結晶シリコン
層として該母材部41A上に一体形成された表層部41
Bとから構成されている。
Reference numeral 41 denotes a silicon substrate of the flow rate detecting device according to the present embodiment. The silicon substrate 41 is formed of a base material portion 41A formed as an n-type single crystal silicon plate by adding impurity ions such as phosphorus. And a surface layer portion 41 integrally formed on the base material portion 41A as a p-type single crystal silicon layer by adding impurity ions such as boron.
B.

【0067】また、穿設孔42は、その異方性エッチン
グ溝部43がシリコン基板41の母材部41Aに形成さ
れ、等方性選択エッチング溝部44が表層部41Bに形
成されている。
The perforated hole 42 has an anisotropic etching groove 43 formed in the base material 41A of the silicon substrate 41, and an isotropic selective etching groove 44 formed in the surface layer 41B.

【0068】このように構成される流量検出装置の製造
方法において、まずイオン注入工程では、シリコン基板
41の表層部41Bに対して例えばホウ素等の不純物イ
オンをさらに高濃度で注入し、ダイヤフラム部4に対応
する位置にp形(p+ 形)のイオン注入部位45を形成
する。
In the manufacturing method of the flow rate detecting device thus configured, first, in the ion implantation step, impurity ions such as boron are implanted at a higher concentration into the surface layer portion 41B of the silicon substrate 41, and the diaphragm portion 4 is formed. A p-type (p + -type ) ion implantation part 45 is formed at a position corresponding to

【0069】そして、異方性エッチング工程では、シリ
コン基板41の表層部41Bに対して、交流電源46
と、エッチング液中に浸す白金等の電極47とを接続
し、この交流電源46を用いて表層部41Bに対し、電
極47よりも高電圧側に変化する交流電圧を印加する。
In the anisotropic etching step, the AC power supply 46 is applied to the surface layer 41B of the silicon substrate 41.
And an electrode 47 made of platinum or the like immersed in an etching solution, and an AC voltage that changes to a higher voltage side than the electrode 47 is applied to the surface layer portion 41B using the AC power supply 46.

【0070】この状態で、シリコン基板41の母材部4
1Aに結晶異方性のエッチング加工を施すと、エッチン
グ液中に表層部41B(イオン注入部位45)が露出し
た時でその露出面を覆う酸化シリコンの薄膜が僅かに形
成され、この薄膜はイオン入部位45に対して結晶異方
性のエッチング加工が施されるのを阻止する。
In this state, the base material portion 4 of the silicon substrate 41
When a crystal anisotropic etching process is performed on 1A, when the surface layer portion 41B (the ion-implanted portion 45) is exposed in the etching solution, a thin film of silicon oxide covering the exposed surface is slightly formed. The entry portion 45 is prevented from being subjected to crystal anisotropic etching.

【0071】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
異方性エッチング工程において、p形の表層部41Bに
交流の正電圧を印加しつつn形の母材部41Aに結晶異
方性のエッチング加工を施す構成としている。
Thus, in the present embodiment configured as described above, substantially the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. And especially in this embodiment,
In the anisotropic etching step, an n-type base material 41A is subjected to crystal anisotropic etching while applying a positive AC voltage to the p-type surface layer 41B.

【0072】これにより、イオン注入部位45がエッチ
ング液中に露出した時点でその露出面を酸化膜によって
覆うことができ、結晶異方性のエッチング加工を母材部
41Aだけに対して高い精度で選択的に施すことができ
る。
As a result, when the ion-implanted portion 45 is exposed in the etching solution, the exposed surface can be covered with the oxide film, and the crystal anisotropic etching process can be performed with high precision only on the base material portion 41A. It can be selectively applied.

【0073】なお、前記各実施の形態では、例えば酸化
シリコン、窒化シリコン等からなる単一の絶縁膜2を用
いてダイヤフラム部4を構成したが、本発明はこれに限
らず、シリコン基板1上に酸化シリコン等の絶縁膜と窒
化シリコン等の絶縁膜とを積層して設け、これらの絶縁
膜によってダイヤフラム部を構成してもよい。
In each of the above embodiments, the diaphragm portion 4 is formed using the single insulating film 2 made of, for example, silicon oxide, silicon nitride, or the like. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, an insulating film such as silicon oxide and an insulating film such as silicon nitride may be provided in layers, and a diaphragm portion may be formed by these insulating films.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項1の発明によ
れば、ダイヤフラム用の穿設孔を、結晶異方性のエッチ
ング加工により形成した異方性エッチング溝部と、該異
方性エッチング溝部内から等方性のエッチング加工を施
して形成した等方性エッチング溝部とによって構成した
ので、例えばシリコン基板の表面側にイオン注入部位を
予め形成しておくことにより、このイオン注入部位に対
して裏面側の異方性エッチング溝部内から等方性のエッ
チング加工を選択的に施すことができる。これにより、
異方性エッチング溝部が位置ずれして形成された場合で
も、等方性エッチング溝部を所定の位置に精度よく形成
することができる。従って、感温抵抗体に対してダイヤ
フラム部を高い精度で位置合わせすることができ、複数
の流量検出装置間で感温抵抗体の温度平衡状態を一定に
保持できると共に、流量の検出精度を安定化して信頼性
を向上させることができる。
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the perforated hole for the diaphragm is formed by the anisotropic etching groove formed by crystal anisotropic etching. Since it is constituted by an isotropic etching groove formed by performing an isotropic etching process from the inside of the groove, for example, by forming an ion implantation site in advance on the surface side of the silicon substrate, Thus, isotropic etching can be selectively performed from within the anisotropic etching groove on the back surface side. This allows
Even when the anisotropic etching groove is formed with a displacement, the isotropic etching groove can be accurately formed at a predetermined position. Therefore, the diaphragm can be positioned with high accuracy with respect to the temperature-sensitive resistor, and the temperature-balanced state of the temperature-sensitive resistor can be kept constant among a plurality of flow rate detectors, and the flow rate detection accuracy can be stabilized. And the reliability can be improved.

【0075】また、請求項2の発明によれば、絶縁膜の
裏面側に開口する等方性エッチング溝部の開口面積を異
方性エッチング溝部の底部側面積よりも大きく形成する
構成としたので、異方性エッチング溝部が位置ずれして
形成された場合でも、その底部側からシリコン基板の所
定部位に対して等方性エッチング溝部を円滑に形成で
き、異方性エッチング溝部の位置ずれを等方性エッチン
グ溝部によって確実に補償することができる。
According to the second aspect of the present invention, the opening area of the isotropic etching groove opening on the back surface side of the insulating film is formed to be larger than the area of the bottom of the anisotropic etching groove. Even when the anisotropic etching groove is misaligned, the isotropic etching groove can be formed smoothly from a bottom side to a predetermined portion of the silicon substrate, and the anisotropic etching groove is misaligned. Compensation can be ensured by the conductive etching groove.

【0076】一方、請求項3の発明によれば、シリコン
基板の表面側のダイヤフラム部に対応する部位に予め不
純物イオンを注入し、基板裏面側に形成した異方性エッ
チング溝部内からイオン注入部位に対し等方性のエッチ
ング加工を選択的に施して等方性エッチング溝部を形成
するようにしたので、穿設孔を形成する前にシリコン基
板の表面側でイオン注入部位を用いてダイヤフラム部の
形成位置を予め決定しておくことができ、異方性エッチ
ング溝部が位置ずれした場合でも、イオン注入部位を用
いて等方性エッチング溝部を所定の位置に精度よく形成
することができる。従って、感温抵抗体に対してダイヤ
フラム部を高い精度で位置合わせすることができ、複数
の流量検出装置間で流量の検出精度を安定化して信頼性
を向上させることができる。
On the other hand, according to the third aspect of the present invention, impurity ions are implanted in advance into a portion corresponding to the diaphragm portion on the front surface side of the silicon substrate, and ion implantation portions are formed from inside the anisotropic etching groove formed on the back surface side of the substrate. In order to form an isotropic etching groove by selectively performing an isotropic etching process on the silicon substrate, an ion implantation site is used on the surface side of the silicon substrate before forming a perforation hole. The formation position can be determined in advance, and even when the anisotropic etching groove is misaligned, the isotropic etching groove can be accurately formed at a predetermined position using the ion-implanted portion. Therefore, the diaphragm can be positioned with high accuracy with respect to the temperature-sensitive resistor, and the accuracy of detecting the flow rate among the plurality of flow rate detection devices can be stabilized to improve the reliability.

【0077】また、請求項4の発明によれば、シリコン
基板の表面側には、1019〜1022個/cm3 の濃度で不
純物イオンを注入してイオン注入部位を形成するように
したので、不純物イオンの大きな濃度差を利用してシリ
コン基板のうちイオン注入部位だけに等方性のエッチン
グ加工を選択的に施すことができ、その選択性を高めて
等方性エッチング溝部の形成精度を向上させることがで
きる。
According to the fourth aspect of the present invention, an ion implantation site is formed by implanting impurity ions at a concentration of 10 19 to 10 22 / cm 3 on the surface side of the silicon substrate. By utilizing the large concentration difference of impurity ions, it is possible to selectively perform isotropic etching only on the ion-implanted portion of the silicon substrate, and to enhance the selectivity to improve the accuracy of forming the isotropic etching groove. Can be improved.

【0078】さらに、請求項5の発明によれば、シリコ
ン基板の表層部に電圧を印加した状態で母材部に裏面側
から結晶異方性のエッチング加工を施して異方性エッチ
ング溝部を形成するようにしたので、シリコン基板の表
層部に電圧を印加しつつ母材部に結晶異方性のエッチン
グ加工を施すときには、異方性エッチング溝部の底部側
に表層部(イオン注入部位)が露出すると、この露出面
に対し印加電圧によって酸化膜を形成でき、この酸化膜
により結晶異方性のエッチング加工を母材部だけに対し
て高い精度で選択的に施すことができる。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the anisotropic etching groove is formed by subjecting the base material to crystal anisotropic etching from the back side while applying a voltage to the surface layer of the silicon substrate. Therefore, when applying a voltage to the surface layer portion of the silicon substrate and performing crystal anisotropic etching on the base material portion, the surface layer portion (ion-implanted portion) is exposed at the bottom side of the anisotropic etching groove. Then, an oxide film can be formed on the exposed surface by the applied voltage, and the oxide film allows the crystal anisotropic etching to be selectively performed only on the base material portion with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態による流量検出装置を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a flow detection device according to a first embodiment.

【図2】図1中の矢示II−II方向からみた流量検出装置
の縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the flow rate detection device viewed from the direction of arrows II-II in FIG.

【図3】図2中の穿設孔を拡大して示す拡大断面図であ
る。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a perforated hole in FIG. 2 in an enlarged manner.

【図4】イオン注入工程でシリコン基板の表面側に不純
物イオンを注入した状態を示す縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state in which impurity ions are implanted into the surface side of the silicon substrate in an ion implantation step.

【図5】抵抗体形成工程でシリコン基板の表面側に感温
抵抗体等を形成した状態を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a state in which a temperature-sensitive resistor or the like is formed on the surface side of a silicon substrate in a resistor forming step.

【図6】異方性エッチング工程でシリコン基板に裏面側
から結晶異方性のエッチング加工を施した状態を示す縦
断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a state in which a silicon substrate is subjected to crystal anisotropic etching from the back surface side in an anisotropic etching step.

【図7】第2の実施の形態による流量検出装置を示す縦
断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a flow rate detection device according to a second embodiment.

【図8】異方性エッチング工程でシリコン基板に電圧を
印加しつつ結晶異方性のエッチング加工を施す状態を示
す縦断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a state in which a crystal anisotropic etching process is performed while applying a voltage to a silicon substrate in an anisotropic etching step.

【図9】第3の実施の形態による流量検出装置の異方性
エッチング工程を示す縦断面図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an anisotropic etching process of a flow rate detecting device according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,31,41 シリコン基板 2 絶縁膜 4 ダイヤフラム部 6 感温抵抗体 9,32,42 穿設孔 10 異方性エッチング溝部 11 等方性選択エッチング溝部(等方性エッチング溝
部) 21,35,45 イオン注入部位 31A,41A 母材部 31B,41B 表層部
1, 31, 41 Silicon substrate 2 Insulating film 4 Diaphragm 6 Temperature sensitive resistor 9, 32, 42 Perforated hole 10 Anisotropic etching groove 11 Isotropic selective etching groove (isotropic etching groove) 21, 35, 45 Ion implantation site 31A, 41A Base material 31B, 41B Surface layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン材料により形成されたシリコン
基板と、該シリコン基板の表面側に設けられた絶縁膜
と、前記シリコン基板に裏面側からエッチング加工を施
すことにより該絶縁膜に達する位置まで穿設された穿設
孔と、前記絶縁膜のうち該穿設孔の底部側に位置する部
位を用いて前記シリコン基板の表面側に設けられた薄肉
のダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部に設けられた感
温抵抗体とからなる流量検出装置において、 前記穿設孔は、前記シリコン基板に裏面側から結晶異方
性のエッチング加工を施すことにより前記シリコン基板
の表面近傍の途中位置まで形成された異方性エッチング
溝部と、該異方性エッチング溝部の底部側から前記シリ
コン基板の表面側に等方性のエッチング加工を施すこと
により前記絶縁膜の裏面側に亘って形成された等方性エ
ッチング溝部とによって構成したことを特徴とする流量
検出装置。
1. A silicon substrate formed of a silicon material, an insulating film provided on a front surface side of the silicon substrate, and an etching process performed on the silicon substrate from a back surface to a position reaching the insulating film. A thin-walled diaphragm provided on the front side of the silicon substrate using a portion of the insulating film located on the bottom side of the hole, and a thin-walled diaphragm provided on the diaphragm. In the flow rate detecting device including a temperature-sensitive resistor, the perforated hole is formed to an intermediate position near the front surface of the silicon substrate by subjecting the silicon substrate to a crystal anisotropic etching process from a back surface side. An isotropic etching groove and an isotropic etching process from the bottom side of the anisotropic etching groove to the front side of the silicon substrate are performed to cover the back side of the insulating film. Flow rate detecting apparatus characterized by being configured by the by isotropic etching groove forming Te.
【請求項2】 前記等方性エッチング溝部は、前記絶縁
膜の裏面側に開口する開口面積が前記異方性エッチング
溝部の底部側面積よりも大きくなるように形成してなる
請求項1に記載の流量検出装置。
2. The method according to claim 1, wherein the isotropic etching groove is formed such that an opening area opening on a back surface side of the insulating film is larger than a bottom area of the anisotropic etching groove. Flow rate detection device.
【請求項3】 シリコン材料からなるシリコン基板の表
面側に絶縁膜を介して感温抵抗体を設け、該感温抵抗体
と対応する位置で前記シリコン基板に裏面側から穿設孔
を穿設することにより前記絶縁膜のうち前記穿設孔の底
部側に位置する部位を用いてダイヤフラム部を形成して
なる流量検出装置の製造方法において、 前記シリコン基板の表面側のうち前記ダイヤフラム部に
対応する部位に予め不純物イオンを注入し、前記シリコ
ン基板の裏面側からこのイオン注入部位に達する位置ま
で結晶異方性のエッチング加工を施して前記穿設孔のう
ちの異方性エッチング溝部を形成し、この異方性エッチ
ング溝部の底部側から前記イオン注入部位に対し等方性
のエッチング加工を選択的に施して前記穿設孔のうちの
等方性エッチング溝部を形成したことを特徴とする流量
検出装置の製造方法。
3. A temperature-sensitive resistor is provided on a front side of a silicon substrate made of a silicon material via an insulating film, and a hole is formed in the silicon substrate from a back side at a position corresponding to the temperature-sensitive resistor. A method of manufacturing a flow rate detection device, wherein a diaphragm portion is formed using a portion of the insulating film located on the bottom side of the perforated hole, wherein the portion corresponding to the diaphragm portion on the front surface side of the silicon substrate is formed. Impurity ions are implanted in advance into a portion to be formed, and anisotropic etching is performed from the back surface side of the silicon substrate to a position reaching the ion implantation portion to form an anisotropic etching groove portion of the perforated hole. Then, an isotropic etching process was selectively performed on the ion-implanted portion from the bottom side of the anisotropic etching groove to form an isotropic etching groove of the perforated hole. Method of manufacturing a flow sensing device comprising and.
【請求項4】 前記シリコン基板の表面側には、1019
〜1022個/cm3 の濃度で不純物イオンを注入して前記
イオン注入部位を形成してなる請求項3に記載の流量検
出装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the surface of the silicon substrate has 10 19
4. The method according to claim 3, wherein the ion implantation site is formed by implanting impurity ions at a concentration of 10 to 22 ions / cm 3 .
【請求項5】 前記シリコン基板には、不純物イオンを
添加することによりn形またはp形の一方に形成した母
材部上にn形またはp形の他方に形成した表層部を設
け、前記異方性エッチング溝部は、前記シリコン基板の
表層部に電圧を印加した状態で前記母材部に裏面側から
異方性のエッチング加工を施すことにより形成してなる
請求項3または4に記載の流量検出装置の製造方法。
5. The silicon substrate is provided with a surface layer formed on the other of n-type or p-type on a base material formed on one of n-type or p-type by adding impurity ions, and The flow rate according to claim 3, wherein the anisotropic etching groove is formed by performing anisotropic etching from the back side of the base material in a state where a voltage is applied to a surface layer of the silicon substrate. Manufacturing method of the detection device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243516A (en) * 2001-02-13 2002-08-28 Denso Corp Method of manufacturing sensor having thin film part
JP2003014519A (en) * 2001-07-03 2003-01-15 Denso Corp Sensor and its manufacturing method
WO2003063258A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243516A (en) * 2001-02-13 2002-08-28 Denso Corp Method of manufacturing sensor having thin film part
JP4639487B2 (en) * 2001-02-13 2011-02-23 株式会社デンソー Manufacturing method of sensor having thin film portion
JP2003014519A (en) * 2001-07-03 2003-01-15 Denso Corp Sensor and its manufacturing method
JP4590791B2 (en) * 2001-07-03 2010-12-01 株式会社デンソー Sensor manufacturing method
WO2003063258A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device

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