JP2001094159A - マイクロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成方法と構造 - Google Patents

マイクロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成方法と構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロタイプサーモパイル素子における熱
隔離形成方法と構造の提供。 【解決手段】 表面に一層或いは多層構造の薄膜層を形
成したシリコン基板を具備するマイクロタイプサーモパ
イル素子における熱隔離を形成する方法であって、該薄
膜層に細長のエッチングウインドウを開設し並びに該エ
ッチングウインドウを跨ぐマイクロ連結構造を形成して
該マイクロ連結構造により該エッチングウインドウの両
側の薄膜層の辺縁を連接し、該エッチングウインドウを
透過して該シリコン基板に対してエッチングを進行して
該シリコン基板と該薄膜層の間にピットを形成し、薄膜
層をフローティング薄膜となすと共に該シリコン基板と
の間に熱隔離を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロタイプサー
モパイル（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）素子に関し、特にそ
の熱隔離（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）方法
及び構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロタイプサーモパイル素子におけ
る熱隔離形成方法は、正面エッチング工程（ｆｒｏｎｔ
ｓｉｄｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）と、背面
エッチング工程（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｅｔｃｈｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ）とに大きく分けられる。そのうち前者
により製造されたマイクロタイプサーモパイル素子は、
図１、図２に示されるようである。マイクロタイプサー
モパイル素子１０の製造フロー以下のようである。即
ち、シリコンの基板１２の表面に、一層或いは多層の薄
膜層１４を形成し、並びにこの薄膜層１４に黒体１３と
サーモパイル１５を製造し、続いて薄膜層１４に多数の
エッチングウインドウ１６を開設し、このエッチングウ
インドウ１６を透過してシリコン基板１２に対して異方
性エッチングを進行してシリコン基板１２と薄膜層１４
の間に一つのピットを形成し、こうして薄膜層１４をフ
ローティング薄膜１８（ｆｌｏａｔｉｎｇ ｍｅｍｂｒ
ａｎｅ）として、それとシリコン基板１２の間に熱隔離
を形成する。
【０００３】しかし、このように多数のエッチングウイ
ンドウ１６を設ける設計方式により形成したフローティ
ング薄膜１８の面積は小さい。これは、各エッチングウ
インドウ１６を透過してシリコン基板１２に対して行う
異方性エッチング後の面積を重畳させる必要があるた
め、フローティング薄膜１８の面積を大きくすることが
できないためであり、且つフローティング薄膜１８の中
心の下のシリコン基板１２に対するエッチングに相当の
時間がかかり、フローティング薄膜１８が破裂しやすく
なった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一種のマイ
クロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成方法と
構造を提供することを主要な課題とし、それは、フロー
ティング薄膜の面積を増大でき、且つフローティング薄
膜の受ける応力を減少可能な方法と構造であるものとす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
と、該基板の表面に形成されたフローティング薄膜と、
該フローティング薄膜を分割するエッチングウインドウ
と、該エッチングウインドウを跨いで該エッチングウイ
ンドウの両側の該フローティング薄膜の辺縁を連接する
複数のマイクロ連結構造と、該基板と該フローティング
薄膜との間に介在するピットとを具備したことを特徴と
する、マイクロタイプサーモパイル素子における熱隔離
形成構造としている。請求項２の発明は、前記基板がシ
リコンとされたことを特徴とする、請求項１に記載のマ
イクロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成構造
としている。請求項３の発明は、前記フローティング薄
膜が一つ或いは複数のシングルアームを具えたことを特
徴とする、請求項１に記載のマイクロタイプサーモパイ
ル素子における熱隔離形成構造としている。請求項４の
発明は、前記エッチングウインドウが細溝とされたこと
を特徴とする、請求項１に記載のマイクロタイプサーモ
パイル素子における熱隔離形成構造としている。請求項
５の発明は、前記エッチングウインドウが交錯する細溝
とされたことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ
タイプサーモパイル素子における熱隔離形成構造として
いる。請求項６の発明は、前記エッチングウインドウが
折れ曲がった細溝とされたことを特徴とする、請求項１
に記載のマイクロタイプサーモパイル素子における熱隔
離形成構造としている。請求項７の発明は、前記マイク
ロ連結構造が交錯する細条とされたことを特徴とする、
請求項１に記載のマイクロタイプサーモパイル素子にお
ける熱隔離形成構造としている。請求項８の発明は、表
面に一層或いは多層構造の薄膜層が形成されたシリコン
基板を具備するマイクロタイプサーモパイル素子におけ
る熱隔離を形成する方法であって、該薄膜層に細長のエ
ッチングウインドウを開設し並びに該エッチングウイン
ドウを跨ぐマイクロ連結構造を形成して該マイクロ連結
構造により該エッチングウインドウの両側の薄膜層の辺
縁を連接し、該エッチングウインドウを透過して該シリ
コン基板に対してエッチングを進行して該シリコン基板
と該薄膜層の間にピットを形成することにより、薄膜層
をフローティング薄膜となすと共に該シリコン基板との
間に熱隔離を形成することを特徴とする、マイクロタイ
プサーモパイル素子における熱隔離形成方法としてい
る。請求項９の発明は、前記エッチングウインドウを開
設するステップにおいて、前記薄膜層に交錯する細長パ
ターンを画定し、このパターンに基づき一部の薄膜層を
除去することを特徴とする、請求項８に記載のマイクロ
タイプサーモパイル素子における熱隔離形成方法として
いる。請求項１０の発明は、前記エッチングウインドウ
を開設するステップにおいて、前記薄膜層に折れ曲がっ
た細長パターンを画定し、このパターンに基づき一部の
薄膜層を除去することを特徴とする、請求項８に記載の
マイクロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成方
法としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、基板の表面の薄
膜層に細長のエッチングウインドウを設けると共に、エ
ッチングウインドウを跨過してエッチングウインドウの
両側の薄膜層の辺縁に連接するマイクロ連結構造を形成
し、その後、エッチングウインドウを透過して基板に対
してエッチングを進行して、基板と薄膜層の間にピット
を形成して薄膜層をこれによりフローティング薄膜とな
し、フローティング薄膜と基板との間に熱隔離を形成す
ることを特徴としている。
【０００７】
【実施例】図３の平面図及び図４の断面図に示されるよ
うに、本発明のマイクロタイプサーモパイル素子２０
は、基板２２の表面にある一つのフローティング薄膜２
４を具備し、該フローティング薄膜２４と基板２２の間
に一つのピット２９があり、フローティング薄膜２４に
は黒体２３とサーモパイル２５が形成されている。一つ
のエッチングウインドウ２６は交錯する細溝とされて、
フローティング薄膜２４を分割して複数のシングルアー
ム２４２となし、並びに複数のマイクロ連結構造２８が
エッチングウインドウ２６を跨いでエッチングウインド
ウ２６両側のシングルアーム２４２を連接している。マ
イクロ連結構造２８は交錯する細条とされて二つの隣り
合うシングルアーム２４２を連接して支持作用を提供す
る。
【０００８】マイクロタイプサーモパイル素子２０の製
造フローは以下のようである。まず一つの基板２２を提
供する。該基板２２は例えば、シリコンで組成し、その
表面に一層或いは多層の薄膜層を形成し、並びにこの薄
膜層に黒体２３及びサーモパイル２５を形成する。続い
てこの薄膜層１４にエッチングウインドウ２６を開設し
て基板２２を露出させる。エッチングウインドウ２６開
設のステップは、薄膜層に交錯する細長のパターンを画
定し、並びにこのパターンに基づき一部の薄膜層を除去
して薄膜層を複数の部分に分割し、マイクロ連結構造２
８をエッチングウインドウ２６を跨いで形成してエッチ
ングウインドウ２６の両側の薄膜層の辺縁を連接させ
る。その後、エッチングウインドウ２６を透過して基板
２２に対するエッチングを進行し、基板２２と薄膜層の
間にピット２９を形成する。これにより薄膜層をフロー
ティング薄膜２４となす。このフローティング薄膜２４
は、複数のシングルアーム２４２を具え、フローティン
グ薄膜２４と基板２２間に熱隔離、即ちピット２９が形
成される。
【０００９】交錯する細長のエッチングウインドウ２６
の配置と形状により、比較的大きな面積のフローティン
グ薄膜が得られる。また一方で、エッチングウインドウ
２６のエッチング面積が相当簡単にオーバラップし、十
分に基板２２のエッチング速度を増加することができ、
これにより長時間のエッチングによりフローティング薄
膜が破裂する事態を防止できる。
【００１０】エッチングウインドウは異なる配置及び形
状が可能であり、例えば、図５に示される本発明のもう
一つの実施例では、サーモパイル素子３０が一つのフロ
ーティング薄膜３２を有し、それに開設されたエッチン
グウインドウ３４は折り曲げられた細溝とされてフロー
ティング薄膜３２を分割し一つのシングルアーム３８を
形成している。シングルアーム３８には黒体２３とサー
モパイル３５が形成されている。マイクロ連結構造３６
がエッチングウインドウ３４を跨いでエッチングウイン
ドウ３４両側のフローティング薄膜３４の辺縁を連接
し、支持作用を提供している。
【００１１】以上の実施例は本発明の特徴を説明するた
めに提示されたものであり、本発明の請求範囲を限定す
るものではなく、本発明に基づき容易になしうる細部の
修飾或いは改変はいずれも本発明の請求範囲に属するも
のとする。
【００１２】
【発明の効果】本発明のマイクロタイプサーモパイル素
子における熱隔離形成方法と構造は、フローティング薄
膜の面積を増大でき、且つフローティング薄膜の受ける
応力を減少可能な方法と構造である。
【図面の簡単な説明】
【図１】周知のマイクロタイプサーモパイルの外観図で
ある。
【図２】周知のマイクロタイプサーモパイルの平面図で
ある。
【図３】本考案のマイクロタイプサーモパイルの平面図
である。
【図４】本考案のマイクロタイプサーモパイルの断面図
である。
【図５】本考案のマイクロタイプサーモパイルのもう一
つの実施例の平面図である。
【符号の説明】
１０ マイクロタイプサーモパイル素子 １２ シ
リコン基板 １３ 黒体 １４ 薄
膜層 １５ サーモパイル １６ エ
ッチングウインドウ １８ フローティング薄膜 ２０ サ
ーモパイル素子 ２２ 基板 ２３ 黒
体 ２４ フローティング薄膜 ２５ サ
ーモパイル ２４２ シングルアーム ２６ エ
ッチングウインドウ ２８ マイクロ連結構造 ２９ ピ
ット ３０ サーモパイル素子 ３２ フ
ローティング薄膜 ３３ 黒体 ３４ エ
ッチングウインドウ ３５ サーモパイル ３６ マ
イクロ連結構造 ３８ シングルアーム

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、該基板の表面に形成されたフロ
    ーティング薄膜と、該フローティング薄膜を分割するエ
    ッチングウインドウと、該エッチングウインドウを跨い
    で該エッチングウインドウの両側の該フローティング薄
    膜の辺縁を連接する複数のマイクロ連結構造と、該基板
    と該フローティング薄膜との間に介在するピットとを具
    備したことを特徴とする、マイクロタイプサーモパイル
    素子における熱隔離形成構造。
  2. 【請求項２】 前記基板がシリコンとされたことを特徴
    とする、請求項１に記載のマイクロタイプサーモパイル
    素子における熱隔離形成構造。
  3. 【請求項３】 前記フローティング薄膜が一つ或いは複
    数のシングルアームを具えたことを特徴とする、請求項
    １に記載のマイクロタイプサーモパイル素子における熱
    隔離形成構造。
  4. 【請求項４】 前記エッチングウインドウが細溝とされ
    たことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロタイプ
    サーモパイル素子における熱隔離形成構造。
  5. 【請求項５】 前記エッチングウインドウが交錯する細
    溝とされたことを特徴とする、請求項１に記載のマイク
    ロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成構造。
  6. 【請求項６】 前記エッチングウインドウが折れ曲がっ
    た細溝とされたことを特徴とする、請求項１に記載のマ
    イクロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成構
    造。
  7. 【請求項７】 前記マイクロ連結構造が交錯する細条と
    されたことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロタ
    イプサーモパイル素子における熱隔離形成構造。
  8. 【請求項８】 表面に一層或いは多層構造の薄膜層が形
    成されたシリコン基板を具備するマイクロタイプサーモ
    パイル素子における熱隔離を形成する方法であって、該
    薄膜層に細長のエッチングウインドウを開設し並びに該
    エッチングウインドウを跨ぐマイクロ連結構造を形成し
    て該マイクロ連結構造により該エッチングウインドウの
    両側の薄膜層の辺縁を連接し、該エッチングウインドウ
    を透過して該シリコン基板に対してエッチングを進行し
    て該シリコン基板と該薄膜層の間にピットを形成するこ
    とにより、薄膜層をフローティング薄膜となすと共に該
    シリコン基板との間に熱隔離を形成することを特徴とす
    る、マイクロタイプサーモパイル素子における熱隔離形
    成方法。
  9. 【請求項９】 前記エッチングウインドウを開設するス
    テップにおいて、前記薄膜層に交錯する細長パターンを
    画定し、このパターンに基づき一部の薄膜層を除去する
    ことを特徴とする、請求項８に記載のマイクロタイプサ
    ーモパイル素子における熱隔離形成方法。
  10. 【請求項１０】 前記エッチングウインドウを開設する
    ステップにおいて、前記薄膜層に折れ曲がった細長パタ
    ーンを画定し、このパターンに基づき一部の薄膜層を除
    去することを特徴とする、請求項８に記載のマイクロタ
    イプサーモパイル素子における熱隔離形成方法。
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