JP2003035579A

JP2003035579A - フローセンサの製造方法

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Publication number: JP2003035579A
Application number: JP2001220173A
Authority: JP
Inventors: Takao Iwaki; 隆雄岩城; Hiroyuki Wado; 弘幸和戸
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-02-07
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: JP4686922B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属よりなる抵抗膜のＴＣＲ（抵抗温度係
数）の低下および抵抗値、ＴＣＲの経時変化を極力抑制
できるような薄膜式フローセンサの製造方法を提供す
る。【解決手段】基板１の上に、下部絶縁膜２、Ｔｉより
なる密着層７、Ｐｔよりなる抵抗膜３、４、５、シリコ
ン酸化膜８１、シリコン窒化膜８２を順次成膜するよう
にしたフローセンサの製造方法において、抵抗膜３〜５
を成膜した後、抵抗膜３〜５のアニールを酸素を含む雰
囲気中にて行い、次に、シリコン酸化膜８１を成膜した
後、該酸化膜８１のアニールを炉アニールにて行い、次
に、シリコン窒化膜８２を減圧ＣＶＤにより成膜する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗膜を絶縁膜で
挟んだ積層構造をなす薄膜構造部を有する薄膜式フロー
センサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜式フローセンサは、一般に、基板の
上に、下部絶縁膜、金属や高不純物濃度の半導体等より
なる抵抗膜、上部絶縁膜を順次成膜することにより、こ
れら各膜が積層されてなる薄膜構造部を形成したもので
ある。

【０００３】ここで、抵抗膜は、流体の温度や流量を検
出するためのヒータや流体温度計を構成するものである
が、この抵抗膜には、次のような特性、が要求され
る。ＴＣＲ（抵抗温度係数）が大きいこと。長時
間、高温にさらされたり、電流を流したり、応力をかけ
られたり、または、高温中で電流を流したり、高温中で
応力が変化しても抵抗率やＴＣＲの値が変化しないこ
と。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この抵抗膜は、通常、
Ｐｔ等の金属により形成される。この金属抵抗膜は、Ｔ
ＣＲ向上や膜の応力緩和のために例えば７００℃以上で
熱処理（アニール）することが多いが、金属抵抗膜と下
部絶縁膜（シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等）との密
着性が悪いため、このアニール工程以後の工程で金属抵
抗膜が剥離するという問題がある。

【０００５】この問題に対して、金属抵抗膜と下部絶縁
膜との間に、金属酸化物や金属よりなる密着層を挿入し
たものが提案されている（米国特許第４９５２９０４号
明細書、特開２０００−１４６６５６号公報等）。しか
しながら、本発明者等が検討したところ、このように密
着層を設けた構成においては、次のような問題が生じる
ことを実験的に見出した。

【０００６】第１の問題は、密着層が金属（例えばＴｉ
等）である場合、金属抵抗膜の成膜後、該抵抗膜のアニ
ールを行うと、このアニールによって抵抗膜のＴＣＲが
低下することである。これは、アニールの熱によって密
着層を構成する金属が金属抵抗膜中に一様に拡散するた
めであると考えられる。

【０００７】この第１の問題は、密着層として金属酸化
物を用いれば抑制できると考えられるが、金属酸化物を
密着層に用いた場合でも、さらに、次のような第２、第
３の問題が生じる。なお、第２、第３の問題は、密着層
に金属を用いた場合でも、もちろん生じる。

【０００８】すなわち、第２の問題は、金属抵抗膜の上
に、上部絶縁膜として酸化膜、窒化膜を、この順に積層
形成する場合、酸化膜の上に形成される窒化膜の成膜ま
たはそのアニールによって、金属抵抗膜のＴＣＲが低下
することである。

【０００９】これは、上部絶縁膜としての窒化膜を成膜
するときに、従来では、窒化膜をプラズマＣＶＤで成膜
しアニールするが、そのときに窒化膜の原料ガスまたは
窒化膜内部から水素が発生し、この水素が、密着層を構
成する金属酸化物を金属に還元する。すると、密着層に
おいて還元された金属が、上記第１の問題と同様、窒化
膜成膜時またはアニール時の熱により、金属抵抗膜中に
一様に拡散するため、第２の問題が生じると考えられ
る。

【００１０】また、第３の問題は、メカニズムは不明で
はあるが、金属抵抗膜の抵抗値やＴＣＲが経時変化して
しまうことである。

【００１１】本発明は、上記諸問題に鑑み、金属よりな
る抵抗膜のＴＣＲの低下を極力抑制できるような薄膜式
フローセンサの製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、本発明者等が
行った上記諸問題についての実験検討の結果に基づい
て、実験的に創出されたものである。

【００１３】すなわち、請求項１に記載の発明では、基
板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、金属よりなる密着
層（７）、金属よりなる抵抗膜（３、４、５）、上部絶
縁膜（８）を順次成膜することにより、前記各膜が積層
されてなる薄膜構造部（１０）を形成するようにしたフ
ローセンサの製造方法において、抵抗膜を成膜した後、
抵抗膜のアニールを酸素を含む雰囲気中にて行うことを
特徴とする。

【００１４】本発明によれば、アニールの熱によって密
着層を構成する金属が金属抵抗膜中に拡散するものの、
雰囲気中から金属抵抗膜中の粒界を拡散してきた酸素と
化合し、安定な金属酸化物として凝縮するためＴＣＲを
低下させないと考えられる。実際に、本発明者等の検討
によれば、ＴＣＲの低下を防止できることを確認した。

【００１５】従って、本発明によれば、主に、上記第１
の問題を解決することにより、金属よりなる抵抗膜のＴ
ＣＲの低下を極力抑制することのできる薄膜式フローセ
ンサの製造方法を提供できる。

【００１６】ここで、請求項２に記載の発明のように、
上記の雰囲気としては、酸素を９．１％以上含む雰囲気
であることが好ましい。

【００１７】また、請求項３に記載の発明では、基板
（１）の上に、下部絶縁膜（２）、密着層（７）、金属
よりなる抵抗膜（３、４、５）、絶縁性の酸化膜（８
１）、絶縁性の窒化膜（８２）を順次成膜することによ
り、前記各膜が積層されてなる薄膜構造部（１０）を形
成するようにしたフローセンサの製造方法において、酸
化膜を成膜した後、酸化膜のアニールを炉アニールにて
行うことを特徴とする。

【００１８】金属抵抗膜を被覆する酸化膜について、当
該酸化膜を成膜した後、当該酸化膜のアニールを、比較
的低温でゆったりした加熱を行う炉アニールにて行うこ
とにより、酸化膜の膜質が向上する。そのため、その上
に窒化膜を成膜しアニールしても、窒化膜の原料ガスか
ら発生する水素の密着層への侵入が、酸化膜により防止
される。

【００１９】従って、本発明によれば、主に、上記第２
の問題を解決することにより、金属よりなる抵抗膜のＴ
ＣＲの低下を極力抑制することのできる薄膜式フローセ
ンサの製造方法を提供できる。

【００２０】また、請求項４に記載の発明では、基板
（１）の上に、下部絶縁膜（２）、密着層（７）、金属
よりなる抵抗膜（３、４、５）、絶縁性の酸化膜（８
１）、絶縁性の窒化膜（８２）を順次成膜することによ
り、前記各膜が積層されてなる薄膜構造部（１０）を形
成するようにしたフローセンサの製造方法において、窒
化膜を減圧ＣＶＤにより成膜することを特徴とする。

【００２１】本発明によれば、実際に、抵抗値やＴＣＲ
の経時変化を抑制することができる。

【００２２】また、請求項５に記載の発明では、請求項
４の製造方法において、抵抗膜（３、４、５）を成膜し
た後、抵抗膜のアニールを、酸素を含む雰囲気中にて行
うことを特徴としており、請求項１の発明の効果と請求
項４の発明の効果を併せ持つフローセンサの製造方法を
提供できる。

【００２３】また、請求項６に記載の発明では、請求項
４または請求項５に記載の製造方法において、酸化膜
（８１）を成膜した後、酸化膜のアニールを炉アニール
にて行うことを特徴としており、請求項３の発明の効果
と請求項４の発明の効果、または、請求項１の発明の効
果と請求項３の発明の効果と請求項４の発明の効果を併
せ持つフローセンサの製造方法を提供できる。

【００２４】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本実施形態に係るフローセ
ンサＳ１の斜視図であり、図２はこのフローセンサＳ１
の断面図であって、図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に
示す図である。

【００２６】１は、本発明でいう基板であり、単結晶シ
リコン等で形成された半導体基板より構成されている。
本例では、図２に示す様に、基板１には、一面（図中の
上面）から他面（図中の下面）へと貫通する空洞部１ａ
が形成されている。

【００２７】基板１の一面上には、空洞部１ａの開口部
を覆うように、下部絶縁膜２が形成されている。この下
部絶縁膜２は、絶縁性のシリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ₂）等により構成することがで
き、本例では、下側からシリコン窒化膜２１、シリコン
酸化膜２２が順次形成されてなるものである。

【００２８】下部絶縁膜２の上には、流体温度計３、測
温体（流量検出体）４、ヒータ（発熱体）５およびこれ
ら部材３〜５のリード部６が形成されている。これら部
材３〜５は、ＰｔやＮｉＣｒ、Ｗ等の金属（本例ではＰ
ｔ）よりなる流量検出用の抵抗膜として構成されてお
り、本例では、図１に示す様に、蛇行形状にパターニン
グされている。また、図１に示すように、リード部６
は、抵抗膜３〜５よりも幅広の配線形状をなし、各抵抗
膜３〜５から基板１の端部に引き回されている。

【００２９】ここで、図２に示す様に、この抵抗膜３〜
５およびリード部６の下には、抵抗膜およびリード部形
状と同一形状にパターニングされたＴｉ等の金属または
金属酸化物（本例ではＴｉ）よりなる密着層７が介在設
定されており、抵抗膜３〜５およびリード部６と下部絶
縁膜であるシリコン酸化膜２２とは、密着層７を介して
密着している。

【００３０】流体温度計３、測温体４およびヒータ５
は、流体の流れの方向（図１中の白抜き矢印で示す）に
対し、上流側からその順で配置されている。流体温度計
３は、流体の温度を検出するもので、ヒータ５の熱がそ
の温度検出に影響を及ぼさないようにヒータ５から十分
離隔した位置に配設されている。ヒータ５は、流体温度
計３で検出された温度より一定温度高い基準温度（例え
ば、流体温度計３で検出された温度より２００℃高い温
度）になるように、図示しない制御回路によって制御さ
れる。

【００３１】これら配線部３〜５および下部絶縁膜２の
上には、上部絶縁膜８が形成されている。この上部絶縁
膜８は、本例では、下側から絶縁性のシリコン酸化膜８
１、絶縁性のシリコン窒化膜８２が順次形成されてなる
ものである。

【００３２】また、上記各リード部６の引き回し終端に
は、金やアルミ等よりなるパッド部９が形成されてお
り、このパッド部９を介してワイヤボンディング等によ
り、各抵抗膜３〜５は上記制御回路等に電気的に接続さ
れるようになっている。これらパッド部９は、上部絶縁
膜８に形成された開口部を介してリード部６に接続され
ている。

【００３３】こうして、本実施形態では、基板の上に、
下部絶縁膜２、金属よりなる密着層７、金属よりなる抵
抗膜３〜５およびリード部６、上部絶縁膜８を順次成膜
することにより、これら各膜２〜８が積層されてなる薄
膜構造部１０が形成されている。そして、特に、空洞部
１ａ上においては、上記測温体４およびヒータ５が下部
絶縁膜２と上部絶縁膜６とに挟まれて積層されたメンブ
レン１１が形成されている。

【００３４】このようなフローセンサＳ１では、流体温
度計３から得られる流体温度よりも一定温度高い温度に
なるようにヒータ５を駆動する。そして、流体が流れる
ことにより、図１の白抜き矢印で示す順流においては、
測温体４は熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆
方向である逆流では熱が運ばれて温度が上がるため、こ
の測温体４と流体温度計３との温度差から流体の流量お
よび流れ方向を検出するものである。このとき、流体温
度計３および測温体４を形成している金属配線の抵抗値
変動から温度を測定（検出）している。

【００３５】次に、上記した本例のフローセンサＳ１の
製造方法について具体的に説明する。図３は、本製造方
法を示す工程図であり、上記図２に対応した断面にて、
各製造工程におけるワークの状態を示している。

【００３６】まず、図３（ａ）に示すように、基板とし
て単結晶のシリコン基板（Ｓｉ原石）１を用意し、その
一面（表面）上に、プラズマＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）法
または減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）法等によりシリコン
窒化膜２１を成膜する。ここで、ＬＰ−ＣＶＤによって
成膜する場合には、ウェハ裏面（基板１の裏面）にもシ
リコン窒化膜が成膜されるが、本発明の本質とは関係な
いので図示はしない。

【００３７】その上に、図３（ｂ）に示すように、ＰＥ
−ＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜２２を成膜する。こ
れにより、下部絶縁膜２が成膜される（下部絶縁膜成膜
工程）。

【００３８】次に、図３（ｃ）に示すように、密着層７
の材料としてＴｉ膜を蒸着法やスパッタ法等によりシリ
コン酸化膜２２の上に堆積させ、その上に、抵抗膜３〜
５の材料としてＰｔ膜を蒸着法やスパッタ法等によりに
堆積させる。なお、図３（ｃ）では、Ｔｉ膜の上にＰｔ
膜が積層されてなるＰｔ／Ｔｉ膜７ａとして示されてい
る。

【００３９】続いて、Ｐｔ膜のアニールを酸素を含む雰
囲気中にて行う。このＰｔ膜のアニールは、本発明でい
う抵抗膜３〜５のアニールに相当するものであり、ラン
プを用いたＲＴＡ（ラピッド・サーマル・アニール）や
炉アニールにより、酸素を含む雰囲気中にて行う。例え
ば、Ｎ₂／Ｏ₂＝１０／１Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）の
雰囲気にて９００℃、６０秒の条件、または、Ｎ₂／Ｏ₂
＝１０／１０Ｌ／ｍｉｎの雰囲気にて１０００℃、６０
秒の条件にて行うことができる。

【００４０】次に、図３（ｄ）に示すように、Ｐｔ／Ｔ
ｉ膜７ａを、フォトリソグラフ法を用いたイオンミリン
グによりエッチングし、抵抗膜３〜５およびリード部６
の形状にパターニングし、抵抗膜およびリード部３〜６
を形成する（抵抗膜成膜工程）。

【００４１】次に、図３（ｅ）に示すように、抵抗膜３
〜５およびリード部６、下部絶縁膜２の上に、ＰＥ−Ｃ
ＶＤ法等によりシリコン酸化膜８１を成膜した（上部酸
化膜成膜工程）後、このシリコン酸化膜８１のアニール
を炉アニールにて行う（上部酸化膜アニール工程）。こ
の炉アニールは、例えば、７８０℃、４時間、または、
７８０℃、２５時間の条件にて行うことができる。

【００４２】続いて、図３（ｆ）に示すように、減圧Ｃ
ＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）法によりシリコン窒化膜８２を成
膜する（上部窒化膜成膜工程）。この減圧ＣＶＤの条件
は、例えば、圧力０．２ｍＴｏｒｒ、成膜温度７６５℃
（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂：ＮＨ₃＝１：３）とすることができ
る。

【００４３】こうして、酸化膜８１および窒化膜８２と
が順次積層されてなる上部絶縁膜８が成膜される（上部
絶縁膜成膜工程）。その後、図３では示さないが、上記
抵抗膜３〜５のリード部６に上記パッド部９を形成する
ために上部絶縁膜８に開口を形成し、蒸着やスパッタ等
によりパッド部９を形成する。

【００４４】次に、図示しないが、シリコン基板１の裏
面にマスク材（例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン
窒化膜、図示せず）を形成し、エッチングして上記空洞
部１ａに対応した開口部を形成した後、シリコン基板１
の裏面側をシリコン窒化膜２１が露出するまで異方性エ
ッチングして空洞部１ａを形成する。

【００４５】このときの終点検出は、例えばエッチング
液にＴＭＡＨ（水酸化４メチルアンモニウム）を用いる
ことにより、シリコンに対してシリコン窒化膜２１のエ
ッチング速度が非常に小さいため容易に止めることがで
きる。このようにして、図１、図２に示すフローセンサ
を適切に製造することができる。

【００４６】ところで、上記製造方法においては、Ｐｔ
膜としての抵抗膜３〜５およびリード部６を成膜した
後、これらＰｔ膜３〜６のアニールを酸素を含む雰囲気
中にて行うこと（以下、抵抗膜の酸素アニールとい
う）、シリコン酸化膜８１を成膜した後、当該酸化膜８
１のアニールを炉アニールにて行うこと（以下、上部酸
化膜の炉アニールという）、上部のシリコン窒化膜８２
を減圧ＣＶＤにより成膜すること（以下、上部窒化膜の
減圧ＣＶＤ成膜という）の３点が、特徴的な工程であ
る。次に、これら特徴的な工程の効果等について述べ
る。

【００４７】［抵抗膜の酸素アニール］抵抗膜３〜５の
アニール（Ｐｔ膜のアニール）は、膜中の粒径を大きく
して粒界の数を減らし、粒界抵抗を低減することでＴＣ
Ｒ（抵抗温度係数）を向上させる目的で行われる。

【００４８】そして、抵抗膜アニールを酸素雰囲気中で
行うことにより、アニールの熱によって密着層７を構成
する金属（本例ではＴｉ）がＰｔ膜（金属抵抗膜）３〜
６中に拡散するものの、雰囲気中からＰｔ膜中の粒界
（白金粒界）を拡散してきた酸素と化合し、安定な金属
酸化物として凝縮するためＴＣＲを低下させず、Ｐｔ粒
径の増加によってＴＣＲを向上できると考えられる。

【００４９】実際に、本発明者等が調べた抵抗膜の酸素
アニールの効果の一例を図４に示す。図４では、抵抗膜
の酸素アニールを行った場合（Ｎ₂／Ｏ₂＝１０／１Ｌ／
ｍｉｎの雰囲気にてＲＴＡによる９００℃、６０秒のア
ニール条件）、抵抗膜のアニールを行わなかった場合
（アニール無し）、さらに、比較例として、従来一般に
行われていると思われる、酸素を含まない窒素雰囲気に
おけるアニールを行った場合（Ｎ₂／Ｏ₂＝２０／０Ｌ／
ｍｉｎの雰囲気にてＲＴＡによる９００℃、６０秒のア
ニール条件）の各場合について調べた。

【００５０】そして、これら３つの場合について、ヒー
タ５、測温体４、補正温度計、流体温度計３におけるＴ
ＣＲ（単位：ｐｐｍ／℃）を調べた。なお、上記補正温
度計は、図示されていないが、基板１において、抵抗膜
の一部として流体温度計３に隣接して設けられているも
のであり、上記Ｐｔ膜により形成されたものである。

【００５１】図４からわかるように、本実施形態におけ
る抵抗膜の酸素アニールを行った場合には、アニール無
しの場合に比べて、アニールによる抵抗膜（Ｐｔ膜）３
〜５のＴＣＲ向上効果が現れている。

【００５２】一方、比較例の場合、窒素のみの雰囲気で
は、アニールの熱によって密着層７を構成するＴｉが抵
抗膜３〜５中に一様に拡散すると考えられ、実際に、ア
ニールによって上記補正温度計を含む抵抗膜３〜５のＴ
ＣＲが低下してしまっている。

【００５３】このように、抵抗膜の酸素アニールを行う
ことにより、密着層が金属である場合において抵抗膜の
アニールによって抵抗膜３〜５のＴＣＲが低下するとい
う問題を解決することができ、かつ、金属膜の粒径を増
加させることができるため、金属よりなる抵抗膜のＴＣ
Ｒをアニールにより増加させることができる。

【００５４】また、上記図４では、抵抗膜の酸素アニー
ルを、Ｎ₂／Ｏ₂＝１０／１Ｌ／ｍｉｎの雰囲気すなわち
酸素を９．１％以上含む雰囲気にて行っている。本発明
者等は、酸素を５０％含む雰囲気および酸素が１００％
の雰囲気についても、同様に、抵抗膜の酸素アニールの
効果を調べたが、図４と同様に、抵抗膜３〜５のＴＣＲ
の低下は見られず、アニールによりＴＣＲを増加させる
ことができた。

【００５５】［上部酸化膜の炉アニール］上部のシリコ
ン酸化膜８１のアニールは、当該酸化膜８１の膜応力緩
和等の目的で行われるものである。そして、抵抗膜を被
覆するシリコン酸化膜８１のアニールを、従来行われて
いたＲＴＡに比べて低温でゆったりした加熱を行う炉ア
ニールにて行うことにより、シリコン酸化膜８１の膜質
が緻密になると考えられる。

【００５６】それにより、その上にシリコン窒化膜８２
を減圧ＣＶＤ法にて成膜しても、窒化膜の原料ガス（Ｓ
ｉＨ₂Ｃｌ₂やＮＨ₃等）から発生する水素は、緻密な膜
質を有するシリコン酸化膜８１により透過を抑制され、
Ｐｔ膜３〜６へ侵入しにくくなる。

【００５７】なお、本例では、上部のシリコン窒化膜８
２は、熱平衡状態に近い減圧ＣＶＤにて成膜するため、
窒化膜８２のアニールは行わないが、例えば、プラズマ
ＣＶＤ法にて窒化膜８２を成膜した場合は、当該窒化膜
のアニールを行うことがある。このように窒化膜８２の
アニールを行った場合でも、それにより発生する水素の
Ｐｔ膜３〜６への侵入は抑制される。

【００５８】一方、本例において密着層７のＴｉは、上
記した抵抗膜の酸素アニールにより、金属酸化物（Ｔｉ
酸化物）としてＰｔ膜中に凝縮している。

【００５９】ここにおいて、上記水素のＰｔ膜３〜６へ
の侵入が大幅に抑制されるため、密着層７を構成する金
属酸化物は金属に還元されず、従って、密着層を構成し
ていた金属が、シリコン窒化膜８２の成膜時またはアニ
ール時の熱により、抵抗膜３〜５中に拡散することが防
止される。また、このことは、密着層７に金属酸化物を
用いた場合も同様である。

【００６０】実際に、上記製造方法においてシリコン酸
化膜８１の炉アニール（上部酸化膜の炉アニール）を行
うことの効果について、本発明者等が調べた一例を図
５、図６に示す。

【００６１】図５は、プラズマＣＶＤ法により成膜され
たシリコン酸化膜８１のアニールにおいて、炉アニール
の場合（７８０℃で４時間保持するアニール条件）と、
比較例として従来のＲＴＡによるアニールの場合（１０
００℃で６０秒保持するアニール条件）とについて、シ
リコン酸化膜８１の上にシリコン窒化膜８２を減圧ＣＶ
Ｄ法にて成膜する前と後における抵抗膜３〜５のＴＣＲ
変化（ΔＴＣＲ、単位ｐｐｍ／℃）を調べた結果を示す
図である。

【００６２】図５からわかるように、従来に比べて、本
実施形態において炉アニールを行った場合には、上部窒
化膜８２の成膜前後におけるＴＣＲ低下量すなわちΔＴ
ＣＲが、大幅に小さくなっている。

【００６３】また、図６は、上部酸化膜の炉アニールに
よって抵抗膜３〜５の抵抗値およびＴＣＲの経時変化が
抑制される効果の具体例を示す図である。図６では、プ
ラズマＣＶＤ法にて成膜されアニールされたシリコン酸
化膜８１の上にシリコン窒化膜８２を減圧ＣＶＤ法にて
成膜した場合について、（ａ）シリコン酸化膜８１のア
ニールをＲＴＡで行った場合、（ｂ）シリコン酸化膜８
１のアニールを炉アニールで行った場合を示す。

【００６４】そして、図６では、（ａ）、（ｂ）の各場
合について多数のセンサを作成し、これらを１２０℃の
オーブンに入れ、ヒータ５に１４ｍＡの電流を通電し発
熱させるという、実用上かなり厳しい条件にて耐久試験
を行った。この耐久試験において、一定時間（例えば１
００時間）毎に、抵抗膜３〜５の抵抗値およびＴＣＲを
測定し、感度（センサ特性）に換算し、耐久時間（単
位：時間）に対する特性変化（初期感度からの感度変
化、単位：％）を表してある。

【００６５】図６からわかるように、上部酸化膜の炉ア
ニールを行うことにより、上部酸化膜８をＲＴＡする場
合に比べて、センサ特性の経時変化（低下）が大幅に低
減されている。つまり、上部酸化膜の炉アニールによ
り、抵抗値およびＴＣＲの経時変化を大幅に低減できる
と言える。

【００６６】このように、上部酸化膜の炉アニールを行
うことにより、その上の窒化膜８２の成膜やアニールに
よって抵抗膜３〜５のＴＣＲが低下するという問題、お
よび、抵抗膜３〜５の抵抗値やＴＣＲの経時変化という
問題を解決することができる。

【００６７】［上部窒化膜の減圧ＣＶＤ成膜］従来の上
部シリコン窒化膜は、一般にプラズマＣＶＤ法により成
膜されていたが、本実施形態では、より高温であって熱
平衡状態で成膜する減圧ＣＶＤ法により、上部のシリコ
ン窒化膜８２を形成する。

【００６８】実際に、本発明者等が調べた上部窒化膜の
減圧ＣＶＤの効果の一例を図７に示す。上記製造方法に
おいて、密着層７の上に抵抗膜３〜５を構成するＰｔ膜
の成膜（Ｐｔ／Ｔｉ成膜）、当該Ｐｔ膜の酸素アニール
（Ｐｔアニール）、Ｐｔ／Ｔｉ膜のパターニング、上部
のシリコン酸化膜８１の成膜（ＳｉＯ₂成膜）、上部酸
化膜のＲＴＡ（ＳｉＯ₂アニール）を順次行う。

【００６９】その後、図７において、（ａ）シリコン窒
化膜８２の成膜（ＳｉＮ成膜）を、減圧ＣＶＤにより行
いアニールは行わない場合（ＬＰ−ＣＶＤ）と、比較例
として（ｂ）プラズマＣＶＤとその後のアニールは行わ
ない場合（ＰＥ−ＣＶＤ）とした。そして、図７では、
センサ特性の経時変化を測定した。

【００７０】図７からわかるように、上部シリコン窒化
膜８２の成膜を減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）で行うこと
により、上部シリコン窒化膜の成膜を減圧ＣＶＤ（ＰＥ
−ＣＶＤ）にて行う場合に比べて、センサ特性の経時変
化が大幅に低減されている。つまり、上部窒化膜の減圧
ＣＶＤによる成膜により、抵抗値およびＴＣＲの経時変
化を大幅に低減できると言える。

【００７１】このように、上部窒化膜の減圧ＣＶＤを行
うことにより、金属よりなる抵抗膜のＴＣＲの低下を極
力抑制することができる。ここまでが、抵抗膜の酸素ア
ニール、上部酸化膜の炉アニール、上部窒化膜の減圧Ｃ
ＶＤ成膜といった３つの特徴的な工程の効果等の説明で
ある。

【００７２】（他の実施形態）なお、上記実施形態に述
べた製造方法では、上記３つの特徴的な工程を全て採用
しているが、例えば、密着層７が、従来用いられている
ような金属酸化物である場合、抵抗膜３〜５のアニール
はＲＴＡで行い、その後は、上部酸化膜の炉アニール工
程または上部窒化膜の減圧ＣＶＤ工程だけ採用しても良
い。いずれにせよ、場合によって、上記３つの特徴的な
工程のうちの２つの工程あるいは１つの工程のみを採用
した製造方法としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るフローセンサの斜視図
である。

【図２】図１中のＡ−Ａ概略断面図である。

【図３】上記実施形態に係るフローセンサの製造方法を
示す工程図である。

【図４】抵抗膜の酸素アニールによるＴＣＲ低下抑制の
具体的効果を示す図である。

【図５】上部酸化膜の炉アニールによるＴＣＲ低下抑制
の具体的効果を示す図である。

【図６】上部酸化膜の炉アニールによるＴＣＲ経時変化
抑制の具体的効果を示す図である。

【図７】上部窒化膜の減圧ＣＶＤによるＴＣＲ経時変化
抑制の具体的効果を示す図である。

【符号の説明】１…基板、２…下部絶縁膜、３…流体温度計、４…測温
体、５…ヒータ、７…密着層、８…上部絶縁膜、１０…
薄膜構造部、８１…シリコン酸化膜、８２…シリコン窒
化膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、
金属よりなる密着層（７）、金属よりなる抵抗膜（３、
４、５）、上部絶縁膜（８）を順次成膜することによ
り、前記各膜が積層されてなる薄膜構造部（１０）を形
成するようにしたフローセンサの製造方法において、前記抵抗膜を成膜した後、前記抵抗膜のアニールを、酸
素を含む雰囲気中にて行うことを特徴とするフローセン
サの製造方法。
【請求項２】前記雰囲気は、酸素を９．１％以上含む
雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載のフロー
センサの製造方法。
【請求項３】基板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、
密着層（７）、金属よりなる抵抗膜（３、４、５）、絶
縁性の酸化膜（８１）、絶縁性の窒化膜（８２）を順次
成膜することにより、前記各膜が積層されてなる薄膜構
造部（１０）を形成するようにしたフローセンサの製造
方法において、前記酸化膜を成膜した後、前記酸化膜の
アニールを炉アニールにて行うことを特徴とするフロー
センサの製造方法。
【請求項４】基板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、
密着層（７）、金属よりなる抵抗膜（３、４、５）、絶
縁性の酸化膜（８１）、絶縁性の窒化膜（８２）を順次
成膜することにより、前記各膜が積層されてなる薄膜構
造部（１０）を形成するようにしたフローセンサの製造
方法において、前記窒化膜を減圧ＣＶＤにより成膜することを特徴とす
るフローセンサの製造方法。
【請求項５】前記抵抗膜（３、４、５）を成膜した
後、前記抵抗膜のアニールを、酸素を含む雰囲気中にて
行うことを特徴とする請求項４に記載のフローセンサの
製造方法。
【請求項６】前記酸化膜（８１）を成膜した後、前記
酸化膜のアニールを炉アニールにて行うことを特徴とす
る請求項４または５に記載のフローセンサの製造方法。