JP2007286007A - Method of producing thermal type flow sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜部により構成されるメンブレンが設けられた流量センサの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a flow sensor provided with a membrane composed of a thin film portion.
従来、特許文献1において、発熱抵抗体と測温抵抗体を用いた熱式流量センサが開示されている。熱式流量センサは、発熱抵抗体を被測定流体中に設置し、被測定流体によって奪われる発熱抵抗体の放熱量を測温抵抗体により検出して、被測定流体の流量を検出する。このような熱式流量センサでは、基板に凹部や空洞部を形成することにより、基板との接触を減らし、基板への熱伝達を抑制できるようにした薄膜部としてのメンブレンが設けられる。このメンブレンの上に発熱抵抗体と測温抵抗体を配置することで、熱式流量センサの応答性を高めている。 Conventionally, Patent Document 1 discloses a thermal flow sensor using a heating resistor and a resistance temperature detector. The thermal flow sensor detects the flow rate of the fluid to be measured by installing a heating resistor in the fluid to be measured and detecting the amount of heat released from the heating resistor taken by the fluid to be measured by the temperature measuring resistor. In such a thermal flow sensor, a membrane is provided as a thin film portion that can reduce contact with the substrate and suppress heat transfer to the substrate by forming a recess or a cavity in the substrate. The responsiveness of the thermal flow sensor is enhanced by arranging a heating resistor and a resistance temperature detector on the membrane.
この特許文献1に示される熱式流量センサでは、SOI(Silicon on insulator)基板を用いて製造されており、SOI基板におけるSOI層を薄厚化したのち、SOI層に不純物をドーピングし、さらにSOI層をパターニングすることで、不純物がドーピングされた半導体層からなる抵抗体により構成されるヒータパターンを形成している。
しかしながら、特許文献1に記載された熱式流量センサにおいては、ヒータパターンを構成する各部の周囲を絶縁すべく、SOI層をパターニングすることによってヒータパターンを構成しているため、ヒータパターンに段差が生じる。このため、この段差の部分に汚染物質が付着したり、異物が衝突したときに剥がれが発生したりする等、センサ特性の悪化の要因となっていた。 However, in the thermal flow sensor described in Patent Document 1, since the heater pattern is configured by patterning the SOI layer so as to insulate the periphery of each part constituting the heater pattern, there is a step in the heater pattern. Arise. For this reason, it has become a factor of deterioration of sensor characteristics, such as contaminants adhering to the stepped portion or peeling when a foreign object collides.
本発明は上記点に鑑みて、ヒータを構成する半導体層の段差を無くし、センサ特性の悪化を防止できる熱式流量センサの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thermal flow sensor that eliminates a step in a semiconductor layer constituting a heater and prevents deterioration of sensor characteristics.
上記目的を達成するため、本発明では、シリコン基板(10)を支持基板、絶縁膜(11)を埋め込み層、半導体層(12)をSOI層としたSOI基板を用いて形成され、シリコン基板(10)における空洞部(10a)に形成された絶縁膜(11)をメンブレンとして構成されてなる熱式流量センサであって、SOI層により構成されたヒータパターンを構成する半導体層(12)の周囲は、SOI層を選択酸化させることによって形成したシリコン酸化膜(13)で囲まれていることを第1の特徴としている。 In order to achieve the above object, in the present invention, a silicon substrate (10) is formed using an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film (11) as a buried layer, and a semiconductor layer (12) as an SOI layer. 10) a thermal flow sensor configured by using the insulating film (11) formed in the cavity (10a) in 10) as a membrane, and surrounding the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern formed by the SOI layer Is characterized in that it is surrounded by a silicon oxide film (13) formed by selectively oxidizing the SOI layer.
このように、SOI基板のSOI層のうちヒータパターンとなる部分以外を選択酸化することにより、ヒータパターンの周囲にシリコン酸化膜(13)が形成されるようにしている。つまり、ヒータパターンに相当するヒータ(15a、15b)および配線層(17a〜17f)の周囲に、ヒータパターンとほぼ同じ膜厚のシリコン酸化膜(13)が配置されるようにしている。 Thus, the silicon oxide film (13) is formed around the heater pattern by selectively oxidizing the portion of the SOI layer of the SOI substrate other than the portion that becomes the heater pattern. That is, the silicon oxide film (13) having the same thickness as that of the heater pattern is arranged around the heaters (15a, 15b) and the wiring layers (17a to 17f) corresponding to the heater pattern.
したがって、ヒータパターンの段差を無くすことができ、段差の部分に汚染物質が付着したり、異物が衝突したときに剥がれが発生したりする等、センサ特性の悪化の要因を無くすことが可能となる。このため、熱式流量センサにおけるセンサ特性の悪化を防止することができる
また、本発明では、SOI層により構成されたヒータパターンを構成する半導体層(12)の周囲は、SOI層を選択酸化させることによって形成したシリコン酸化膜(13)で囲まれており、該シリコン酸化膜(13)がヒータパターンよりも絶縁膜(11)側に突出していることで、絶縁膜(11)とヒータパターンとの間が離間して空洞部(40)が形成されていることを第2の特徴としている。
Therefore, it is possible to eliminate the step of the heater pattern, and it is possible to eliminate the cause of deterioration of the sensor characteristics, such as contamination adheres to the step, or peeling occurs when a foreign object collides. . For this reason, it is possible to prevent deterioration of sensor characteristics in the thermal flow sensor. In the present invention, the SOI layer is selectively oxidized around the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern constituted by the SOI layer. The silicon oxide film (13) is surrounded by the silicon oxide film (13), and the silicon oxide film (13) protrudes further toward the insulating film (11) than the heater pattern. The second feature is that a cavity (40) is formed with a gap therebetween.
このように、SOI層を選択酸化させることによって形成したシリコン酸化膜(13)がヒータパターンよりも絶縁膜(11)側に突出した構成とし、これにより空洞部(40)を構成しても良い。 As described above, the silicon oxide film (13) formed by selectively oxidizing the SOI layer may protrude from the heater pattern toward the insulating film (11), thereby forming the cavity (40). .
なお、本発明の第1、第2の特徴において、半導体層(12)とシリコン酸化膜(13)の上面はほぼ同じ高さであれば良いが、平坦化のために例えば研磨等の処理を行うことで、これらの上面を同じ高さとすれば、より高い効果を得ることができる。 In the first and second features of the present invention, the top surfaces of the semiconductor layer (12) and the silicon oxide film (13) may be almost the same height, but for example, a process such as polishing is performed for planarization. By doing so, it is possible to obtain a higher effect if these upper surfaces have the same height.
また、本発明の第1、第2の特徴を製造方法の発明として把握することもできる。例えば、本発明の第1の特徴に関しては、シリコン基板(10)の表面(10a)に絶縁膜(11)が形成されていると共に、絶縁膜(11)の上面にSOI層が形成されてなるSOI基板を用意する工程と、SOI層のうちヒータパターンを構成する半導体層(12)の形成予定領域を覆い、該半導体層(12)の形成予定領域の周囲を露出させるマスク(31)を配置する工程と、マスクを選択酸化防止マスクとして用いて、SOI層の露出部分を選択酸化することによりシリコン酸化膜(13)を形成する工程と、マスク(31)を除去したのち、半導体層(12)およびシリコン酸化膜(13)の上面に保護膜(18、20)を形成する工程と、を含んだ製造方法により実現することができる。 The first and second features of the present invention can also be grasped as the invention of the manufacturing method. For example, in the first feature of the present invention, an insulating film (11) is formed on the surface (10a) of the silicon substrate (10), and an SOI layer is formed on the upper surface of the insulating film (11). A step of preparing an SOI substrate, and a mask (31) that covers a region where the semiconductor layer (12) forming the heater pattern in the SOI layer is to be formed and exposes the periphery of the region where the semiconductor layer (12) is to be formed are disposed. And a step of forming a silicon oxide film (13) by selectively oxidizing the exposed portion of the SOI layer using the mask as a selective oxidation prevention mask, and removing the mask (31), and then removing the semiconductor layer (12 And a step of forming a protective film (18, 20) on the upper surface of the silicon oxide film (13).
また、支持基板となるシリコン基板(10)の表面(10a)からエッチングすることで空洞部(10a)を形成する工程と、SOI層形成用シリコン基板(30)を用意し、該SOI層形成用シリコン基板(30)の表面(30a)のうちヒータパターンを構成する半導体層(12)の形成予定領域を覆い、該半導体層(12)の形成予定領域の周囲を露出させるマスクを配置する工程と、マスクを選択酸化防止マスクとして用いて、SOI層形成用シリコン基板(30)の露出部分を選択酸化することにより、シリコン酸化膜(13)を形成する工程と、マスクを除去した後、半導体層(12)およびシリコン酸化膜(13)の表面に絶縁膜(11)を形成する工程と、シリコン基板(10)の表面(10a)と絶縁膜(11)とを貼り合わせることにより、支持基板を構成するシリコン基板(10)とSOI層形成用シリコン基板(30)とを一体化させる工程と、SOI層形成用シリコン基板(30)を薄厚化させることにより、ヒータパターンを構成する半導体層(12)およびシリコン酸化膜(13)のみを残す工程と、を含んだ製造方法により実現することもできる。 Also, a step of forming a cavity (10a) by etching from the surface (10a) of a silicon substrate (10) to be a support substrate, and an SOI layer forming silicon substrate (30) are prepared, and the SOI layer forming Disposing a mask that covers a region to be formed of the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern on the surface (30a) of the silicon substrate (30) and exposes the periphery of the region to be formed of the semiconductor layer (12); The step of forming the silicon oxide film (13) by selectively oxidizing the exposed portion of the SOI layer forming silicon substrate (30) using the mask as a selective oxidation prevention mask, and the semiconductor layer after removing the mask (12) and a step of forming an insulating film (11) on the surface of the silicon oxide film (13), and attaching the surface (10a) of the silicon substrate (10) and the insulating film (11). Thus, the step of integrating the silicon substrate (10) constituting the supporting substrate and the silicon substrate for forming the SOI layer (30), and the thickness of the silicon substrate for forming the SOI layer (30) are reduced, thereby providing a heater. It can also be realized by a manufacturing method including a step of leaving only the semiconductor layer (12) and the silicon oxide film (13) constituting the pattern.
一方、本発明の第2の特徴に関しては、支持基板となるシリコン基板(10)の表面(10a)に絶縁膜(11)を形成する工程と、SOI層形成用シリコン基板(30)を用意し、該SOI層形成用シリコン基板(30)の表面(30a)のうちヒータパターンを構成する半導体層(12)の形成予定領域を覆い、該半導体層(12)の形成予定領域の周囲を露出させるマスクを配置する工程と、マスクを選択酸化防止マスクとして用いて、SOI層形成用シリコン基板(30)の露出部分を選択酸化することにより、該SOI層形成用シリコン基板(30)の表面(30a)から突出するシリコン酸化膜(13)を形成する工程と、シリコン酸化膜(13)と絶縁膜(11)とを貼り合わせることにより、支持基板を構成するシリコン基板(10)とSOI層形成用シリコン基板(30)とを一体化させる工程と、SOI層形成用シリコン基板(30)を薄厚化させることにより、ヒータパターンを構成する半導体層(12)およびシリコン酸化膜(13)のみを残す工程と、を含んだ製造方法により実現することができる。 On the other hand, regarding the second feature of the present invention, a step of forming an insulating film (11) on the surface (10a) of a silicon substrate (10) to be a supporting substrate and a silicon substrate (30) for forming an SOI layer are prepared. Covering the formation region of the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern on the surface (30a) of the SOI layer forming silicon substrate (30), and exposing the periphery of the formation region of the semiconductor layer (12) The step (30a) of the silicon substrate for forming the SOI layer (30a) is performed by selectively oxidizing the exposed portion of the silicon substrate for forming the SOI layer (30) using the mask as a selective oxidation prevention mask. The silicon substrate constituting the supporting substrate is formed by bonding the silicon oxide film (13) and the insulating film (11) together with the step of forming the silicon oxide film (13) protruding from (10) and the SOI layer forming silicon substrate (30) are integrated, and the SOI layer forming silicon substrate (30) is thinned, whereby the semiconductor layer (12) and the silicon oxide constituting the heater pattern are formed. It can be realized by a manufacturing method including a step of leaving only the film (13).
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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の実施形態を適用した熱式流量センサS1の概略平面構成を示す図であり、図2は、図1中のA−A線に沿った熱式流量センサS1の概略断面構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic plan configuration of a thermal flow sensor S1 to which an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a schematic cross-section of the thermal flow sensor S1 along the line AA in FIG. It is a figure which shows a structure.
熱式流量センサS1は、例えば板厚が400μmまたは600μmとされたシリコン基板10をベースに形成される。このシリコン基板10には、空洞部10aが形成されており、この空洞部10aが形成された部位においてメンブレンが構成される。
The thermal flow sensor S1 is formed based on, for example, a
図2に示されるように、空洞部10aは、シリコン基板10の表面10bと裏面10cを貫通するように形成されている。具体的には、空洞部10aは、シリコン基板10の裏面10c側を開口部10dとし、シリコン基板10の裏面10c側から表面10b側へ向かって凹ませた凹部として構成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、図2に示されるように、シリコン基板10の表面10b上には、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜11b、シリコン酸化膜11cが積層された絶縁膜11が形成されている。ここでいうシリコン窒化膜11bは、SiとNを有する膜のことを意味しており、例えばSi3N4やSiリッチのSixNyが該当する。このシリコン窒化膜11bは、引っ張り応力を有する膜となっており、例えば、0.05〜0.4μm程度の膜厚とされている。また、シリコン酸化膜11cは、SiとOを有する膜のことを意味しており、例えばSiO2、Nを微小に含んだSiOxNy、ポーラスシリカなどが該当する。このシリコン酸化膜11cは、圧縮応力を有する膜となっており、例えば、0.01〜1μm程度の膜厚とされている。
Further, as shown in FIG. 2, an
この絶縁膜11の表面には、シリコン層に不純物を熱拡散させたことによって形成されたヒータパターンを構成する半導体層12が形成されていると共に、該半導体層12の周囲を囲むようにシリコン酸化膜13が形成され、半導体層12の周囲が絶縁されている。これら半導体層12およびシリコン酸化膜13の膜厚はほぼ同じとされている。具体的には、半導体層12により、ヒータ15a、15bと環境温度を測定するための温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fを構成する抵抗体が形成されており、これらヒータ15a、15bと温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fの周囲がシリコン酸化膜13で埋め尽くされた状態とされている。
A
このように構成されたシリコン基板10と絶縁膜11、半導体層12およびシリコン酸化膜13は、シリコン基板10を支持基板、絶縁膜11を埋め込み層(BOX層)、半導体層12およびシリコン酸化膜13をSOI層とするSOI基板を用いて形成されたものであり、シリコン酸化膜13はSOI層のうちヒータパターン以外の部分を選択酸化させることにより形成されている。
The
さらに、半導体層12およびシリコン酸化膜13は、BPSG等からなる絶縁膜18とシリコン窒化膜20によって覆われている。これら絶縁膜18およびシリコン窒化膜20によって、熱式流量センサS1の表面が保護されている。また、これら絶縁膜18およびシリコン窒化膜20の所定部位に形成されたコンタクトホールを通じて、アルミニウムなどで構成されたパッド19a〜19fと半導体層12の所望場所とが電気的に接続されている。そして、パッド19a〜19fに対してワイヤ21a〜21fがボンディングされることで、熱式流量センサS1の外部に備えられる制御回路に電気的に接続されるようになっている。
Further, the
そして、シリコン基板10における裏面側には、シリコン窒化膜21が形成されている。このシリコン窒化膜21には開口部が形成されており、この開口部を通じてシリコン基板10の開口部10dが形成されている。
A
このような構造により、熱式流量センサS1が構成されている。 With such a structure, the thermal flow sensor S1 is configured.
続いて、このような熱式流量センサS1で被測定流体である空気の流量検出を行うときの動作の一例について説明する。 Next, an example of the operation when the flow rate of air, which is the fluid to be measured, is detected by such a thermal flow sensor S1 will be described.
ヒータ15a、15bは、図示しない制御回路によって駆動され、例えば温度計16a、16bで測定される環境温度よりも200℃高い温度となるように制御される。具体的には、制御回路からワイヤ21b、21c、パッド19b、19cおよび配線層17b、17cを通じてヒータ15aに電流が流されると共に、ワイヤ21d、21c、パッド19d、19eおよび配線層17d、17eを通じてヒータ15bに電流が流される。これにより、所定の線幅で構成された各ヒータ15a、15bが加熱され、これに伴ってヒータ温度が上昇する。
The
この時、空気の流れによって、ヒータ15a、15bの熱が奪われる。空気の流量によって熱の奪われ方に差が生じる。ヒータ15a、15bが常に一定の温度になるように、制御回路側で電流を調整する。この時の電流値の変化を信号として、流量を算出する。また、流れの方向によって、2本のヒータ15a、15bで熱の奪われ方に差が生じる。すなわち、下流側に較べて上流側の方が熱の奪われ方が激しく、より多くの電流が必要になってくる。この両者の差から、流量と同時に、流れの方向を検知することが出来る。各温度計16a、16bは基準となる環境温度の検出用として利用される。
At this time, the heat of the
例えば、図1(a)中の白抜き矢印方向から空気が流れてくるとする。ここで、上述したように、ヒータ15a、15bのうちヒータ15aは多く熱を奪われるため、制御回路がヒータ15aの温度(抵抗値)を一定に保とうとヒータ15aへの通電量を大きくする。逆に、ヒータ15aの発熱によって暖められた空気がヒータ15bの上を通過するため放熱量が減り、ヒータ15bへの通電量を小さくする。
For example, assume that air flows from the direction of the white arrow in FIG. Here, as described above, the
したがって、制御回路は、ヒータ15aおよびヒータ15bへの通電量に基づいて、空気の流量および流れの方向を検出することが可能となる。
なお、ここで言うヒータ15a、15bとは、温度によって抵抗値が変化する発熱抵抗体であり、感温抵抗体の機能を兼ね備えている。すなわち、温度をヒータ15a、15bの抵抗値に置き換えて一定に保っている。このため応力による抵抗値変化(ピエゾ抵抗効果)が生じると、温度が正しく保てなくなり、誤差要因となる。
Therefore, the control circuit can detect the air flow rate and the flow direction based on the energization amount to the
The
続いて、本実施形態で示される熱式流量センサS1の製造方法について、図3に示す製造工程図を参照して説明する。 Next, a manufacturing method of the thermal flow sensor S1 shown in the present embodiment will be described with reference to a manufacturing process diagram shown in FIG.
〔図3(a)に示す工程〕
まず、単結晶シリコンで構成された支持基板となるシリコン基板10を用意する。例えば、シリコン基板10として、面方位が(100)で、600μm程度の板厚を有する6インチウェハを用いる。
[Step shown in FIG. 3 (a)]
First, a
そして、シリコン基板10における表面10bを酸化することによって、0.2〜0.7μm程度の膜厚でシリコン酸化膜11aを形成したのち、シリコン酸化膜11aの上面に、LP−CVD(減圧CVD)法によってシリコン窒化膜11bを例えば0.05〜0.4μm程度デポジションする。このとき、シリコン窒化膜11bが引っ張り応力を有する膜となるように、これらの成膜条件を設定する。メンブレンを構成するシリコン窒化膜11b、シリコン酸化膜11c、絶縁膜18、シリコン窒化膜20のうちの多くが圧縮応力を有する膜として構成されるが、圧縮応力が働くとメンブレンが破損しやすくなることが知られている。このため、シリコン窒化膜11bが引っ張り応力を有する膜となるようにすることで、メンブレンが破損し難くなるようにしている。
Then, by oxidizing the
一方、単結晶シリコンで構成されたSOI層を構成するシリコン基板30を用意する。例えば、シリコン基板10と同じものを用いることができる。そして、シリコン基板30における表面30a(および裏面30b)上に、熱酸化によってシリコン酸化膜11cを例えば0.01〜1μm程度形成する。
On the other hand, a
そして、シリコン基板10における表面10b側のシリコン窒化膜11bとシリコン基板30における表面30a側のシリコン酸化膜11cを貼り合わせることで、2枚のシリコン基板10、30を一体化させる。具体的には、シリコン窒化膜11bとシリコン酸化膜11cをこれらの間にボイド(空孔)が形成されないように重ね合わせ、1000℃以上の高温での熱処理を行う。これにより、埋め込み層を構成する絶縁膜11がシリコン窒化膜11bおよびシリコン酸化膜11cによって構成されたSOI基板が形成される。
Then, the two
〔図3(b)に示す工程〕
CMP(Chemical Mechanical polishing)等により、シリコン基板30を研磨し、例えば0.2〜2μmの膜厚となるまで薄厚化することでSOI層を形成する。この後、SOI層に対してドナー不純物(例えば、P、As、Sbなど)もしくはアクセプタ不純物(例えば、B、Al)を例えば1×1019〜1×1021cm-3程度でイオン注入したのち、活性化熱処理を行うことにより、半導体層12を形成する。
[Step shown in FIG. 3B]
The SOI substrate is formed by polishing the
なお、ここでは不純物をイオン注入によりドーピングしているが、元々、シリコン基板30を形成する際のシリコン結晶成長時にドナー不純物(例えば、P、As、Sbなど)やアクセプタ不純物(例えば、B、Al)がドーピングされる雰囲気としておけば、ここでのイオン注入を行わなくても良くなる。
Here, impurities are doped by ion implantation, but originally donor impurities (for example, P, As, Sb, etc.) and acceptor impurities (for example, B, Al, etc.) are grown during the growth of the silicon crystal when the
また、ここではCMP等によりシリコン基板30を研磨する場合を例に挙げたが、スマートカットによってSOI層を形成しても良い。例えば、シリコン基板30の表面30aにシリコン酸化膜11cを形成したのち、シリコン酸化膜11cの上方から水素イオンのイオン注入を行っておく。このときのイオン注入による水素イオンの注入深さは、SOI層(半導体層12)の厚みと同等となるようにする。つまり、SOI層を例えば1μmの厚みとするのであれば、水素イオンの注入深さも1μmとなるようにする。そして、熱処理を行うことで、シリコン基板30を水素イオンが注入された位置で割ることで、所望の膜厚のSOI層を形成することも可能である。
Although the case where the
〔図3(c)に示す工程〕
不純物を熱拡散させたときに半導体層12の表面に形成されたリンガラスを除去する工程等を行ったのち、半導体層12の表面にマスクとして例えばシリコン窒化膜31を配置し、フォトエッチングにてシリコン酸化膜31のうちヒータパターン以外の部分、つまりシリコン酸化膜13を形成する予定領域と対応する部分を除去する。
[Step shown in FIG. 3 (c)]
After performing a step of removing phosphorous glass formed on the surface of the
そして、シリコン窒化膜31を酸化防止マスクとした選択酸化を行うことで、シリコン酸化膜31で覆われていない部分を酸化させ、その後、シリコン窒化膜31を除去する。このとき、半導体層12のうち酸化される部分の最深部、つまりシリコン酸化膜11cに達する位置まで完全に酸化されるように、選択酸化の際の熱処理時間や温度を設定している。これにより、ヒータパターンに相当するヒータ15a、15bと環境温度を測定するための温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fは酸化されないまま残され、これらヒータ15a、15bと温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fの周囲がシリコン酸化膜13で埋め尽くされた状態とされている。
Then, by performing selective oxidation using the
このとき、選択酸化により、シリコン酸化膜13の膜厚が半導体層12のうちヒータパターンを構成する部分と比べて厚くなることで段差が形成される場合、シリコン窒化膜31を除去する前に、シリコン窒化膜31をエッチングマスクとして、酸化後の膜厚増加分だけシリコン酸化膜13をエッチングすると、より段差を小さくすることが可能となる。ただし、ここで発生する膜厚増加による段差は、従来のようにヒータパターンそのものの段差、つまりSOI層の膜厚分の段差と比べると十分に小さいものであるため、膜厚増加分を必ずしもエッチングしなければならない訳ではない。
At this time, when the step is formed by the selective oxidation to increase the thickness of the
〔図4(a)に示す工程〕
半導体層12の表面の安定化のために、必要に応じて半導体層12の表面を微少量酸化させたのち、BPSG層をデポジションすることで絶縁膜18を形成する。続いて、必要に応じてアニール処理を行うことで表面の段差を平坦化したのち、シリコン基板10の表面10b側の全面に、プラズマCVD法等によって例えば3.2μm程度の膜厚で保護膜となるシリコン窒化膜20をデポジションする。これにより、メンブレンの厚膜化を図ることができ、空気中に混ざったダストがメンブレンに衝突したときの破損を防止できると共に、空気の圧力変動に対するメンブレンの変形を抑制できるため、計測精度の悪化も防止できる。なお、ここではシリコン窒化膜20と絶縁膜18の両方を形成する場合について説明したが、これらのうちの一方でもあれば、保護膜として機能する。
[Step shown in FIG. 4 (a)]
In order to stabilize the surface of the
続いて、フォトエッチング工程によって絶縁膜18およびシリコン窒化膜20にコンタクトホールを形成する。そして、アルミニウムをデポジションしたのち、フォトエッチング工程によってアルミニウムをパターニングすることでパッド19a〜19fを形成する。なお、ここではアルミニウムをパターニングしてパッド19a〜19fとしたが、引き出し配線を構成するようにしても良い。
Subsequently, contact holes are formed in the insulating
〔図4(b)に示す工程〕
LP−CVD法等により、シリコン基板10をエッチングする際のマスクとなるシリコン窒化膜21を成膜する。そして、フォトエッチング工程により、シリコン窒化膜21のうちシリコン基板10の開口部10dの形成予定位置と対応する部分を開口させる。
[Step shown in FIG. 4B]
A
〔図4(c)に示す工程〕
シリコン窒化膜21をマスクとしてシリコン基板10を露出部分から例えばKOH等を用いてシリコン酸化膜11aが露出するまで異方性エッチングを行うことで、シリコン基板10に開口部10dを形成することにより、空洞部10aを構成する。このとき、シリコン基板10の面方位が(100)とされているため、図1に示すような形状に開口部10dが形成される。これにより、図1、図2に示される本実施形態の熱式流量センサS1が完成する。
[Step shown in FIG. 4 (c)]
By performing anisotropic etching using the
以上説明したように、本実施形態の熱式流量センサS1では、熱式流量センサS1を形成するために用いるSOI基板のSOI層のうちヒータパターンとなる部分以外を選択酸化することにより、ヒータパターンの周囲にシリコン酸化膜13が形成されるようにしている。つまり、ヒータパターンに相当するヒータ15a、15bと環境温度を測定するための温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fの周囲に、ヒータパターンとほぼ同じ膜厚のシリコン酸化膜13が配置されるようにしている。
As described above, in the thermal flow sensor S1 of the present embodiment, the heater pattern is obtained by selectively oxidizing the portion of the SOI layer of the SOI substrate used for forming the thermal flow sensor S1 other than the portion that becomes the heater pattern. A
したがって、ヒータパターンの段差を無くすことができ、段差の部分に汚染物質が付着したり、異物が衝突したときに剥がれが発生したりする等、センサ特性の悪化の要因を無くすことが可能となる。このため、熱式流量センサS1におけるセンサ特性の悪化を防止することができる。 Therefore, it is possible to eliminate the step of the heater pattern, and it is possible to eliminate the cause of deterioration of the sensor characteristics, such as contamination adheres to the step, or peeling occurs when a foreign object collides. . For this reason, deterioration of the sensor characteristics in the thermal flow sensor S1 can be prevented.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。上記第1実施形態では、図3(a)に示す工程において、シリコン基板10とSOI層との間にシリコン酸化膜11aとシリコン窒化膜11bおよびシリコン酸化膜11cを形成し、これらによる3層構造によって絶縁膜11を構成したが、図5(a)に示す断面図に示されるように、シリコン酸化膜11cを形成せずに、シリコン窒化膜11bの上にSOI層が形成された形態としても良い。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the
この場合、完成した熱式流量センサS1の断面構成は図5(b)のようになり、絶縁膜11がシリコン酸化膜11aとシリコン窒化膜11bで構成され、メンブレンがシリコン酸化膜11aとシリコン窒化膜11b、半導体層12、シリコン酸化膜13、絶縁膜18およびシリコン窒化膜20で構成されることになる。
In this case, the cross-sectional configuration of the completed thermal flow sensor S1 is as shown in FIG. 5B, the insulating
なお、このような構造は、支持基板となるシリコン基板10の表面10bを酸化してシリコン酸化膜11aを形成したものと、SOI層を形成するためのシリコン基板30の表面30aにLP−CVD法等によってシリコン窒化膜11bを形成したものとを用意し、これらを貼り合わせることによって形成される。
In this structure, the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の熱式流量センサS1は、第1実施形態のようにヒータパターンの下地にシリコン酸化膜11cが形成されておらず、ヒータパターンの下方を空洞部としている。そして、第1実施形態の熱式流量センサS1に備えられていた空洞部10aやシリコン窒化膜21を廃止した構造としている。この他の部分に関しては、本実施形態の熱式流量センサS1は、第1実施形態と同様となっている。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In the thermal flow sensor S1 of this embodiment, the
図6(a)、(b)は、本実施形態の熱式流量センサS1の製造工程の一部を示した断面図である。以下、これらの図を参照して、本実施形態の熱式流量センサS1の製造方法について説明する。 6A and 6B are cross-sectional views showing a part of the manufacturing process of the thermal flow sensor S1 of the present embodiment. Hereinafter, with reference to these drawings, a method of manufacturing the thermal flow sensor S1 of the present embodiment will be described.
まず、図6(a)に示す工程では、上述した図3(a)の工程と同様の手法により、シリコン基板10の表面10bにシリコン酸化膜11aやシリコン窒化膜11bを形成する。
First, in the step shown in FIG. 6A, the
次に、SOI層形成用のシリコン基板30として、元々不純物がドーピングされたものを用意するか、もしくは、ドーピング前のシリコン基板30を用意し、その表面30aに不純物をイオン注入する。そして、図示しないが、このシリコン基板30の表面30aに酸化防止マスクとして例えばシリコン窒化膜を配置したのち、フォトエッチングにてシリコン窒化膜のうちヒータパターン以外の部分、つまりシリコン酸化膜13を形成する予定領域と対応する部分を除去する。
Next, as the
続いて、シリコン窒化膜を酸化防止マスクとした選択酸化(いわゆるLOCOS酸化)を行うことで、シリコン窒化膜で覆われていない部分を酸化させ、その後、シリコン窒化膜を除去する。これにより、ヒータパターンに相当するヒータ15a、15bと環境温度を測定するための温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fは酸化されないまま残され、これらヒータ15a、15bと温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fの周囲がシリコン酸化膜13で埋め尽くされた状態とされている。このとき、半導体層12のうち酸化される部分が表面30aよりもSOI層の膜厚分以上入り込み、かつ、表面30aから十分に突出するように選択酸化の際の熱処理時間や温度を設定している。
Subsequently, selective oxidation (so-called LOCOS oxidation) using the silicon nitride film as an anti-oxidation mask is performed to oxidize the portion not covered with the silicon nitride film, and then the silicon nitride film is removed. Accordingly, the
そして、図6(b)に示す工程では、シリコン基板10に形成したシリコン窒化膜11bの上面にシリコン基板30に形成したシリコン酸化膜13の上面を貼り合わせ、シリコン基板10およびシリコン基板30を一体化させる。これにより、シリコン酸化膜13がシリコン基板30の表面30a(ヒータパターンの一面)よりも突出していることから、ヒータパターンとシリコン窒化膜11bとが離間し、これらの間に空洞部40が構成される。その後、シリコン基板30を研磨等によって薄厚化し、SOI層の膜厚分だけ残すことで、ヒータパターンおよびその周囲を囲むシリコン酸化膜13のみが残される。
6B, the upper surface of the
なお、この後の工程に関しては、第1実施形態で説明した図4(a)に示す工程を行うことで、本実施形態の熱式流量センサS1が完成する。 Regarding the subsequent steps, the thermal flow sensor S1 of the present embodiment is completed by performing the steps shown in FIG. 4A described in the first embodiment.
このようにしても、ヒータパターンに段差が形成されないようにすることができるため、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ヒータパターンの下方に空洞部40を形成することができるため、ヒータパターンを含めた空洞部40よりも上方の膜(ヒータパターン、絶縁膜18およびシリコン窒化膜20)をメンブレンとすることができるため、第1実施形態の図4(b)、(c)の工程を行わなくても良い。したがって、熱式流量センサS1の製造工程の簡略化を図ることも可能となる。また、シリコン窒化膜11bをヒータ部12、酸化膜13の上面に形成しても同等の効果が得られる。
Even if it does in this way, since it can prevent a level | step difference from being formed in a heater pattern, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired. Furthermore, since the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の熱式流量センサS1は、シリコン基板10に対して予め空洞部10aを形成しておき、空洞部10aよりも上方の膜によりメンブレンを構成している。そして、第1実施形態の熱式流量センサS1に備えられていたシリコン窒化膜21を廃止した構造としている。この他の部分に関しては、本実施形態の熱式流量センサS1は、第1実施形態と同様となっている。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the thermal flow sensor S1 of the present embodiment, a
図7(a)、(b)は、本実施形態の熱式流量センサS1の製造工程の一部を示した断面図である。以下、これらの図を参照して、本実施形態の熱式流量センサS1の製造方法について説明する。 7A and 7B are cross-sectional views illustrating a part of the manufacturing process of the thermal flow sensor S1 of the present embodiment. Hereinafter, with reference to these drawings, a method of manufacturing the thermal flow sensor S1 of the present embodiment will be described.
まず、図7(a)に示す工程では、シリコン基板10を用意し、シリコン基板10の表面10bに対してマスクを配置したのち、マスクのうち空洞部形成予定位置を開口させる。その後、シリコン基板10のうちマスクから露出した部分をドライエッチング等により深堀りし、シリコン基板10に空洞部10aを形成する。
First, in the step shown in FIG. 7A, the
一方、上記図6(a)に示す工程と同様の手法により、シリコン基板30の表面30aにシリコン酸化膜13を選択酸化により形成する。これにより、ヒータパターンに相当するヒータ15a、15bと環境温度を測定するための温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fは酸化されないまま残され、これらヒータ15a、15bと温度計16a、16bおよび配線層17a〜17fの周囲がシリコン酸化膜13で埋め尽くされた状態とされている。
On the other hand, the
続いて、研磨等により、シリコン基板30の表面30a側に形成されたシリコン酸化膜13および選択酸化の際に用いたシリコン窒化膜を除去し、ヒータパターンを露出させる。その後、ヒータパターン上にシリコン酸化膜11c、シリコン窒化膜11bおよびシリコン酸化膜11aを順に形成することで絶縁膜11を形成する。
Subsequently, the
そして、図7(b)に示す工程では、シリコン基板10の表面10bとシリコン基板30に形成した絶縁膜11の上面を貼り合わせ、シリコン基板10およびシリコン基板30を一体化させる。これにより、シリコン基板10に形成してあった空洞部10aにより、この部分においてヒータパターンとシリコン基板10とが離間し、これらの間に空洞部10aが残される。その後、シリコン基板30を研磨等によって薄厚化し、SOI層の膜厚分だけ残すことで、ヒータパターンおよびその周囲を囲むシリコン酸化膜13のみが残される。
7B, the
なお、この後の工程に関しては、第1実施形態で説明した図4(a)に示す工程を行うことで、本実施形態の熱式流量センサS1が完成する。 Regarding the subsequent steps, the thermal flow sensor S1 of the present embodiment is completed by performing the steps shown in FIG. 4A described in the first embodiment.
このようにしても、ヒータパターンに段差が形成されないようにすることができるため、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ヒータパターンの下方に空洞部10aを形成することができ、ヒータパターンを含めた空洞部10aよりも上方の膜(ヒータパターン、絶縁膜18およびシリコン窒化膜20)をメンブレンとすることができるため、第1実施形態の図4(b)、(c)の工程を行わなくても良い。したがって、熱式流量センサS1の製造工程の簡略化を図ることも可能となる。
Even if it does in this way, since it can prevent a level | step difference from being formed in a heater pattern, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired. Furthermore, the
(他の実施形態)
上記各実施形態において、各部の構造は適宜変更可能であり、上記各実施形態に示されたものに限るものではない。例えば、絶縁膜11の構成として、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜11bおよびシリコン酸化膜11cの3層構造やシリコン酸化膜11aおよびシリコン窒化膜11bの2層構造を採用する場合について説明したが、絶縁膜11は単層の膜であっても良いし、3層を超える複数層の積層構造であっても構わない。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the structure of each part can be changed as appropriate, and is not limited to that shown in each of the above embodiments. For example, as the configuration of the insulating
また、上記第1実施形態で説明したように、上記第2〜第4実施形態についても、SOI層を形成するために用いられるシリコンン基板30の薄厚化をスマートカットにより行っても良い。
Further, as described in the first embodiment, in the second to fourth embodiments, the
さらに、例えば、図8に示す熱式流量センサS1の断面図に示すように、上記第3実施形態のような空洞部40を備えた構造と、第4実施形態のような空洞部10aを備えた構造を組み合わせた構造としても良い。
Further, for example, as shown in the cross-sectional view of the thermal flow sensor S1 shown in FIG. 8, the structure including the
また、上記実施形態では、ヒータ15a、15bは特許文献1の発熱抵抗体と測温抵抗体を兼用した構成であるものを例に挙げて説明したが、発熱抵抗体と測温抵抗体を別体とした構成であっても構わない。
In the above-described embodiment, the
10…シリコン基板、10a…空洞部、10b…表面、10c…裏面、
10d…開口部、11…絶縁膜、11a…シリコン酸化膜、
11b…シリコン窒化膜、11c…シリコン酸化膜、12…半導体層、
13…シリコン酸化膜、15a、15b…ヒータ、16a、16b…温度計、
17a〜17f…配線層、18…絶縁膜、19a〜19f…パッド、
20…シリコン窒化膜、21…シリコン窒化膜、21a〜21f…ワイヤ、
22…シリコン酸化膜、30…シリコン基板、30a…表面、30b…裏面、
40…空洞部、S1…熱式流量センサ。
10 ... Silicon substrate, 10a ... Cavity, 10b ... Front surface, 10c ... Back surface,
10d ... opening, 11 ... insulating film, 11a ... silicon oxide film,
11b ... silicon nitride film, 11c ... silicon oxide film, 12 ... semiconductor layer,
13 ... Silicon oxide film, 15a, 15b ... Heater, 16a, 16b ... Thermometer,
17a to 17f ... wiring layer, 18 ... insulating film, 19a to 19f ... pad,
20 ... silicon nitride film, 21 ... silicon nitride film, 21a-21f ... wire,
22 ... Silicon oxide film, 30 ... Silicon substrate, 30a ... Front surface, 30b ... Back surface,
40 ... hollow part, S1 ... thermal flow sensor.
Claims (8)
前記シリコン基板(10)の表面(10b)側において、前記空洞部(10a)を覆うように形成された絶縁膜(11)と、
前記絶縁膜(11)の上に形成された、ヒータ(15a、15b)および配線層(17a〜17f)を含むヒータパターンを構成する半導体層(12)とを有し、
前記シリコン基板(10)を支持基板、前記絶縁膜(11)を埋め込み層、前記半導体層(12)をSOI層としたSOI基板を用いて形成され、前記シリコン基板(10)における前記空洞部(10a)に形成された前記絶縁膜(11)をメンブレンとして構成されてなる熱式流量センサであって、
前記SOI層により構成された前記ヒータパターンを構成する前記半導体層(12)の周囲は、前記SOI層を選択酸化させることによって形成したシリコン酸化膜(13)で囲まれていることを特徴とする熱式流量センサ。 A silicon substrate (10) having a cavity (10a) formed thereon;
On the surface (10b) side of the silicon substrate (10), an insulating film (11) formed to cover the cavity (10a);
A semiconductor layer (12) forming a heater pattern including heaters (15a, 15b) and wiring layers (17a-17f) formed on the insulating film (11);
The silicon substrate (10) is formed using an SOI substrate having a supporting substrate, the insulating film (11) as a buried layer, and the semiconductor layer (12) as an SOI layer. 10a) a thermal flow sensor configured with the insulating film (11) formed in 10a) as a membrane,
The periphery of the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern constituted by the SOI layer is surrounded by a silicon oxide film (13) formed by selectively oxidizing the SOI layer. Thermal flow sensor.
前記シリコン基板(10)の表面(10b)側に形成された絶縁膜(11)と、
前記絶縁膜(11)の上に形成された、ヒータ(15a、15b)および配線層(17a〜17f)を含むヒータパターンを構成する半導体層(12)とを有し、
前記シリコン基板(10)を支持基板、前記絶縁膜(11)を埋め込み層、前記半導体層(12)をSOI層としたSOI基板を用いて形成された熱式流量センサであって、
前記SOI層により構成された前記ヒータパターンを構成する前記半導体層(12)の周囲は、前記SOI層を選択酸化させることによって形成したシリコン酸化膜(13)で囲まれており、該シリコン酸化膜(13)が前記ヒータパターンよりも前記絶縁膜(11)側に突出していることで、前記絶縁膜(11)と前記ヒータパターンとの間が離間して空洞部(40)が形成されていることを特徴とする熱式流量センサ。 A silicon substrate (10);
An insulating film (11) formed on the surface (10b) side of the silicon substrate (10);
A semiconductor layer (12) forming a heater pattern including heaters (15a, 15b) and wiring layers (17a-17f) formed on the insulating film (11);
A thermal flow sensor formed using an SOI substrate in which the silicon substrate (10) is a supporting substrate, the insulating film (11) is a buried layer, and the semiconductor layer (12) is an SOI layer;
The periphery of the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern constituted by the SOI layer is surrounded by a silicon oxide film (13) formed by selectively oxidizing the SOI layer, and the silicon oxide film Since (13) protrudes to the insulating film (11) side from the heater pattern, the insulating film (11) and the heater pattern are separated from each other to form a cavity (40). A thermal flow sensor characterized by that.
前記シリコン基板(10)の表面(10b)側において、前記空洞部(10a)を覆うように形成された絶縁膜(11)と、
前記絶縁膜(11)の上に形成された、ヒータ(15a、15b)および配線層(17a〜17f)を含むヒータパターンを構成する半導体層(12)とを有し、
前記シリコン基板(10)を支持基板、前記絶縁膜(11)を埋め込み層、前記半導体層(12)をSOI層としたSOI基板を用いて形成され、前記シリコン基板(10)における前記空洞部(10a)に形成された前記絶縁膜(11)をメンブレンとして構成されてなる熱式流量センサの製造方法であって、
前記シリコン基板(10)の表面(10a)に前記絶縁膜(11)が形成されていると共に、前記絶縁膜(11)の上面に前記SOI層が形成されてなる前記SOI基板を用意する工程と、
前記SOI層のうち前記ヒータパターンを構成する前記半導体層(12)の形成予定領域を覆い、該半導体層(12)の形成予定領域の周囲を露出させるマスク(31)を配置する工程と、
前記マスクを選択酸化防止マスクとして用いて、前記SOI層の露出部分を選択酸化することによりシリコン酸化膜(13)を形成する工程と、
前記マスク(31)を除去したのち、前記半導体層(12)および前記シリコン酸化膜(13)の上面に保護膜(18、20)を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする熱式流量センサの製造方法。 A silicon substrate (10) having a cavity (10a) formed thereon;
On the surface (10b) side of the silicon substrate (10), an insulating film (11) formed to cover the cavity (10a);
A semiconductor layer (12) forming a heater pattern including heaters (15a, 15b) and wiring layers (17a-17f) formed on the insulating film (11);
The silicon substrate (10) is formed using an SOI substrate having a supporting substrate, the insulating film (11) as a buried layer, and the semiconductor layer (12) as an SOI layer. 10a) is a method of manufacturing a thermal flow sensor comprising the insulating film (11) formed in 10a) as a membrane,
Preparing the SOI substrate in which the insulating film (11) is formed on the surface (10a) of the silicon substrate (10) and the SOI layer is formed on the upper surface of the insulating film (11); ,
Disposing a mask (31) that covers a region to be formed of the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern in the SOI layer and exposes a periphery of the region to be formed of the semiconductor layer (12);
Forming a silicon oxide film (13) by selectively oxidizing the exposed portion of the SOI layer using the mask as a selective oxidation prevention mask;
Forming a protective film (18, 20) on the upper surface of the semiconductor layer (12) and the silicon oxide film (13) after removing the mask (31). Method for manufacturing a flow sensor.
前記シリコン基板(10)の表面(10b)側に形成された絶縁膜(11)と、
前記絶縁膜(11)の上に形成された、ヒータ(15a、15b)および配線層(17a〜17f)を含むヒータパターンを構成する半導体層(12)とを有し、
前記シリコン基板(10)を支持基板、前記絶縁膜(11)を埋め込み層、前記半導体層(12)をSOI層としたSOI基板を用いた熱式流量センサの製造方法であって、
前記支持基板となる前記シリコン基板(10)の表面(10a)に前記絶縁膜(11)を形成する工程と、
前記SOI層形成用シリコン基板(30)を用意し、該SOI層形成用シリコン基板(30)の表面(30a)のうち前記ヒータパターンを構成する前記半導体層(12)の形成予定領域を覆い、該半導体層(12)の形成予定領域の周囲を露出させるマスクを配置する工程と、
前記マスクを選択酸化防止マスクとして用いて、前記SOI層形成用シリコン基板(30)の露出部分を選択酸化することにより、該SOI層形成用シリコン基板(30)の表面(30a)から突出するシリコン酸化膜(13)を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜(13)と前記絶縁膜(11)とを貼り合わせることにより、前記支持基板を構成する前記シリコン基板(10)と前記SOI層形成用シリコン基板(30)とを一体化させる工程と、
前記SOI層形成用シリコン基板(30)を薄厚化させることにより、前記ヒータパターンを構成する前記半導体層(12)および前記シリコン酸化膜(13)のみを残す工程と、を含んでいることを特徴とする熱式流量センサの製造方法。 A silicon substrate (10);
An insulating film (11) formed on the surface (10b) side of the silicon substrate (10);
A semiconductor layer (12) forming a heater pattern including heaters (15a, 15b) and wiring layers (17a-17f) formed on the insulating film (11);
A method of manufacturing a thermal flow sensor using an SOI substrate in which the silicon substrate (10) is a supporting substrate, the insulating film (11) is a buried layer, and the semiconductor layer (12) is an SOI layer,
Forming the insulating film (11) on the surface (10a) of the silicon substrate (10) to be the support substrate;
Preparing the SOI layer forming silicon substrate (30), covering a region to be formed of the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern in the surface (30a) of the SOI layer forming silicon substrate (30); Disposing a mask that exposes the periphery of a region where the semiconductor layer (12) is to be formed;
Silicon that protrudes from the surface (30a) of the SOI layer forming silicon substrate (30) by selectively oxidizing the exposed portion of the SOI layer forming silicon substrate (30) using the mask as a selective oxidation preventing mask. Forming an oxide film (13);
The step of integrating the silicon substrate (10) constituting the support substrate and the silicon substrate for forming the SOI layer (30) by bonding the silicon oxide film (13) and the insulating film (11) together. When,
And thinning the SOI layer forming silicon substrate (30) to leave only the semiconductor layer (12) and the silicon oxide film (13) constituting the heater pattern. A method for manufacturing a thermal flow sensor.
前記シリコン基板(10)の表面(10b)側において、前記空洞部(10a)を覆うように形成された絶縁膜(11)と、
前記絶縁膜(11)の上に形成された、ヒータ(15a、15b)および配線層(17a〜17f)を含むヒータパターンを構成する半導体層(12)とを有し、
前記シリコン基板(10)を支持基板、前記絶縁膜(11)を埋め込み層、前記半導体層(12)をSOI層としたSOI基板を用いて形成され、前記シリコン基板(10)における前記空洞部(10a)に形成された前記絶縁膜(11)をメンブレンとして構成されてなる熱式流量センサの製造方法であって、
前記支持基板となる前記シリコン基板(10)の表面(10a)からエッチングすることで前記空洞部(10a)を形成する工程と、
前記SOI層形成用シリコン基板(30)を用意し、該SOI層形成用シリコン基板(30)の表面(30a)のうち前記ヒータパターンを構成する前記半導体層(12)の形成予定領域を覆い、該半導体層(12)の形成予定領域の周囲を露出させるマスクを配置する工程と、
前記マスクを選択酸化防止マスクとして用いて、前記SOI層形成用シリコン基板(30)の露出部分を選択酸化することにより、シリコン酸化膜(13)を形成する工程と、
前記マスクを除去した後、前記半導体層(12)および前記シリコン酸化膜(13)の表面に前記絶縁膜(11)を形成する工程と、
前記シリコン基板(10)の表面(10a)と前記絶縁膜(11)とを貼り合わせることにより、前記支持基板を構成する前記シリコン基板(10)と前記SOI層形成用シリコン基板(30)とを一体化させる工程と、
前記SOI層形成用シリコン基板(30)を薄厚化させることにより、前記ヒータパターンを構成する前記半導体層(12)および前記シリコン酸化膜(13)のみを残す工程と、を含んでいることを特徴とする熱式流量センサの製造方法。 A silicon substrate (10) having a cavity (10a) formed thereon;
On the surface (10b) side of the silicon substrate (10), an insulating film (11) formed to cover the cavity (10a);
A semiconductor layer (12) forming a heater pattern including heaters (15a, 15b) and wiring layers (17a-17f) formed on the insulating film (11);
The silicon substrate (10) is formed using an SOI substrate having a supporting substrate, the insulating film (11) as a buried layer, and the semiconductor layer (12) as an SOI layer. 10a) is a method of manufacturing a thermal flow sensor comprising the insulating film (11) formed in 10a) as a membrane,
Forming the cavity (10a) by etching from the surface (10a) of the silicon substrate (10) to be the support substrate;
Preparing the SOI layer forming silicon substrate (30), covering a region to be formed of the semiconductor layer (12) constituting the heater pattern in the surface (30a) of the SOI layer forming silicon substrate (30); Disposing a mask that exposes the periphery of a region where the semiconductor layer (12) is to be formed;
Forming a silicon oxide film (13) by selectively oxidizing the exposed portion of the SOI layer forming silicon substrate (30) using the mask as a selective oxidation prevention mask;
Forming the insulating film (11) on the surfaces of the semiconductor layer (12) and the silicon oxide film (13) after removing the mask;
By bonding the surface (10a) of the silicon substrate (10) and the insulating film (11), the silicon substrate (10) constituting the support substrate and the silicon substrate for forming the SOI layer (30) are bonded. Integrating the process;
And thinning the SOI layer forming silicon substrate (30) to leave only the semiconductor layer (12) and the silicon oxide film (13) constituting the heater pattern. A method for manufacturing a thermal flow sensor.
The step of forming the insulating film (11) includes polishing the silicon oxide film (13) and the mask, removing the mask, and planarizing the silicon oxide film (13) to thereby form the semiconductor layer (12). The method of manufacturing a thermal flow sensor according to claim 7, further comprising:
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