JP2015224993A - Flow sensor and flow sensor manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は流量センサに関し、発熱抵抗体を用いる流量センサに関する。 The present invention relates to a flow sensor, and relates to a flow sensor using a heating resistor.
現在、自動車などの内燃機関の電子制御燃料噴射装置には、吸入空気量を測定する空気流量計が設けられている。そして、このような空気流量計に用いられる流体流量センサとしては、発熱抵抗体を用いる熱式流体流量センサが、質量空気量を直接検知できることから、主流となってきている。 Currently, an electronically controlled fuel injection device for an internal combustion engine such as an automobile is provided with an air flow meter for measuring an intake air amount. And as a fluid flow sensor used in such an air flow meter, a thermal fluid flow sensor using a heating resistor has become mainstream because it can directly detect the mass air amount.
この中では、半導体を用いた微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical Systems;MEMS)技術により製造された熱式流体流量センサ、すなわちエアフローセンサが、製造コストを低減でき、低電力で駆動できることから、注目されてきた。 Of these, thermal fluid flow sensors manufactured by micro electro mechanical systems (MEMS) technology using semiconductors, that is, air flow sensors, can reduce manufacturing costs and can be driven with low power. It has been.
このような熱式流体流量センサである流量センサとして、発熱抵抗体を含み、流体の流量を検出する流量検出部と、トランジスタなどからなる回路を含み、流量検出部を制御する制御回路部とが、互いに異なる基板上に形成されたものがある。このような場合、流量検出部が形成された流量検出基板と、制御回路部が形成された制御回路基板とを、ワイヤボンディングなどの方法により電気的に接続する必要がある。そのため、部品数が増加し、流量検出基板と制御回路基板とを組み立てる組立工程後に検査工程を追加して行うことにより製造工程の工程数が増加し、組立工程において不良が発生することにより歩留まりが低下するおそれがあり、製造コストが増加する。 As a flow rate sensor that is such a thermal fluid flow rate sensor, a flow rate detection unit that includes a heating resistor and detects a flow rate of fluid, and a control circuit unit that includes a circuit including a transistor and the like and controls the flow rate detection unit Some of them are formed on different substrates. In such a case, it is necessary to electrically connect the flow rate detection board on which the flow rate detection unit is formed and the control circuit board on which the control circuit unit is formed by a method such as wire bonding. Therefore, the number of parts increases, the number of manufacturing processes increases by performing an additional inspection process after the assembly process for assembling the flow rate detection board and the control circuit board, and the yield increases due to the occurrence of defects in the assembly process. There is a risk of lowering the manufacturing cost.
一方、熱式流体流量センサである流量センサとして、流量検出部と、制御回路部と、が同一の基板上に形成されたものがある。このような場合、流量検出基板と制御回路基板とを、ワイヤボンディングなどの方法により電気的に接続する必要がない。そのため、部品数を減少させることができる。 On the other hand, as a flow sensor that is a thermal fluid flow sensor, there is one in which a flow rate detection unit and a control circuit unit are formed on the same substrate. In such a case, it is not necessary to electrically connect the flow rate detection board and the control circuit board by a method such as wire bonding. Therefore, the number of parts can be reduced.
特表2004−518119号公報(特許文献1)には、マイクロメカニカルフローセンサにおいて、半導体基板上に、測定素子と、回路とが集積され、測定素子が、半導体基板の開口部または凹部上の膜上に設けられる技術が、開示されている。 In Japanese translations of PCT publication No. 2004-518119 (patent document 1), in a micromechanical flow sensor, a measurement element and a circuit are integrated on a semiconductor substrate, and the measurement element is a film on an opening or a recess of the semiconductor substrate. The technology provided above is disclosed.
特開2012−202786号公報(特許文献2)には、熱式センサにおいて、半導体基板の上方に設けられた第1積層膜上に設けられ、発熱抵抗体を含む検出部と、半導体基板上に設けられ、発熱抵抗体を制御する制御回路を有する回路部と、を有する技術が、開示されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2012-202786 (Patent Document 2) discloses that in a thermal sensor, a detection unit including a heating resistor provided on a first laminated film provided above a semiconductor substrate, and a semiconductor substrate. There is disclosed a technology including a circuit unit that is provided and has a control circuit that controls a heating resistor.
上記した、同一の基板上に形成された流量検出部と制御回路部とを有する流量センサにおいて、流量検出部が圧縮応力を有することがある。このような場合、流量検出部が撓みやすくなるので、流量検出部が破損するおそれがある。 In the above-described flow rate sensor having the flow rate detection unit and the control circuit unit formed on the same substrate, the flow rate detection unit may have a compressive stress. In such a case, the flow rate detection unit is easily bent, and thus the flow rate detection unit may be damaged.
一方、流量検出部が引っ張り応力を有する場合には、流量検出部は撓みにくく、流量検出部が破損するおそれは少ない。ところが、流量検出部が引っ張り応力を有する場合には、制御回路部が引っ張り応力を有することがある。このような場合、制御回路部に含まれるトランジスタのトランジスタ特性、または、配線の抵抗特性が変動することなどにより、制御回路部の特性が変動するおそれがある。 On the other hand, when the flow rate detection unit has a tensile stress, the flow rate detection unit is not easily bent and the flow rate detection unit is less likely to be damaged. However, when the flow rate detection unit has tensile stress, the control circuit unit may have tensile stress. In such a case, the characteristics of the control circuit unit may vary due to variations in transistor characteristics of the transistors included in the control circuit unit or resistance characteristics of the wiring.
そこで、本発明は、同一の基板上に形成された流量検出部と制御回路部とを有し、流量検出部の破損を防止し、制御回路部の特性の変動を防止することができる流量センサを提供する。 Therefore, the present invention has a flow rate detection unit and a control circuit unit that are formed on the same substrate, and prevents the flow rate detection unit from being damaged and can prevent fluctuations in the characteristics of the control circuit unit. I will provide a.
代表的な実施の形態による流量センサは、半導体基板の第1主面の第1領域で、半導体基板の第1主面上に形成され、流体の流量を検出する流量検出部と、半導体基板の第1主面の第2領域で、半導体基板の第1主面上に形成され、流量検出部を制御する制御回路部と、を備える。流量検出部は、第1領域で、半導体基板の第1主面上に形成された第1絶縁体部と、第1絶縁体部と接触するように形成された発熱抵抗体と、第1絶縁体部上に形成された第2絶縁体部と、を有する。制御回路部は、第2領域で、半導体基板の第1主面上に形成された第3絶縁体部と、第3絶縁体部内に形成され、発熱抵抗体を制御する回路と、第3絶縁体部上に形成された第4絶縁体部と、を有する。第1絶縁体部および第3絶縁体部は、酸化シリコンからなり、第2絶縁体部および第4絶縁体部は、窒化シリコンからなる。第1絶縁体部の厚さに対する第2絶縁体部の厚さの比は、第3絶縁体部の厚さに対する第4絶縁体部の厚さの比よりも大きい。 A flow sensor according to a representative embodiment is formed on a first main surface of a semiconductor substrate in a first region of the first main surface of the semiconductor substrate, and includes a flow rate detection unit that detects a flow rate of fluid, And a control circuit unit that is formed on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region of the first main surface and controls the flow rate detection unit. The flow rate detection unit includes a first insulator portion formed on the first main surface of the semiconductor substrate, a heating resistor formed so as to be in contact with the first insulator portion, and a first insulation in the first region. And a second insulator part formed on the body part. The control circuit section includes a third insulator section formed on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region, a circuit formed in the third insulator section for controlling the heating resistor, and a third insulation section. And a fourth insulator portion formed on the body portion. The first insulator portion and the third insulator portion are made of silicon oxide, and the second insulator portion and the fourth insulator portion are made of silicon nitride. The ratio of the thickness of the second insulator part to the thickness of the first insulator part is larger than the ratio of the thickness of the fourth insulator part to the thickness of the third insulator part.
また、代表的な実施の形態による流量センサの製造方法は、半導体基板の第1主面の第1領域で、半導体基板の第1主面上に、流体の流量を検出する流量検出部を形成する工程と、半導体基板の第1主面の第2領域で、半導体基板の第1主面上に、流量検出部を制御する制御回路部を形成する工程と、を備える。流量検出部を形成する工程は、第1領域で、半導体基板の第1主面上に、第1絶縁体部を形成する工程と、第1絶縁体部と接触するように、発熱抵抗体を形成する工程と、第1絶縁体部上に、第2絶縁体部を形成する工程と、を有する。制御回路部を形成する工程は、第2領域で、半導体基板の第1主面上に、第3絶縁体部を形成する工程と、第3絶縁体部内に、発熱抵抗体を制御する回路を形成する工程と、第3絶縁体部上に、第4絶縁体部を形成する工程と、を有する。第1絶縁体部および第3絶縁体部は、酸化シリコンからなり、第2絶縁体部および第4絶縁体部は、窒化シリコンからなる。第1絶縁体部の厚さに対する第2絶縁体部の厚さの比は、第3絶縁体部の厚さに対する第4絶縁体部の厚さの比よりも大きい。 In addition, the flow rate sensor manufacturing method according to the representative embodiment forms a flow rate detection unit for detecting the flow rate of the fluid on the first main surface of the semiconductor substrate in the first region of the first main surface of the semiconductor substrate. And a step of forming a control circuit unit for controlling the flow rate detection unit on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region of the first main surface of the semiconductor substrate. In the first region, the step of forming the flow rate detection unit includes the step of forming the first insulator portion on the first main surface of the semiconductor substrate, and the heating resistor so as to be in contact with the first insulator portion. And forming a second insulator part on the first insulator part. The step of forming the control circuit portion includes a step of forming a third insulator portion on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region, and a circuit for controlling the heating resistor in the third insulator portion. And forming a fourth insulator part on the third insulator part. The first insulator portion and the third insulator portion are made of silicon oxide, and the second insulator portion and the fourth insulator portion are made of silicon nitride. The ratio of the thickness of the second insulator part to the thickness of the first insulator part is larger than the ratio of the thickness of the fourth insulator part to the thickness of the third insulator part.
代表的な実施の形態によれば、同一の基板上に形成された流量検出部と制御回路部とを有する流量センサにおいて、流量検出部の破損を防止し、制御回路部の特性の変動を防止することができる。 According to a typical embodiment, in a flow sensor having a flow rate detection unit and a control circuit unit formed on the same substrate, the flow rate detection unit is prevented from being damaged, and fluctuations in the characteristics of the control circuit unit are prevented. can do.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
さらに、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。 Further, in the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view for easy viewing of the drawings. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.
また、以下の実施の形態において、A〜Bとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、A以上B以下を示すものとする。 In the following embodiments, when ranges are shown as A to B, A to B are shown unless otherwise specified.
(実施の形態1)
本発明の一実施の形態である流量センサを、図面を参照して説明する。本実施の形態の流量センサは、発熱抵抗体を用いて流体の流量を検出する熱式流体流量センサである。
(Embodiment 1)
A flow sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The flow rate sensor of the present embodiment is a thermal fluid flow rate sensor that detects the flow rate of fluid using a heating resistor.
<流量センサ>
図1は、実施の形態1の流量センサの一例を示す要部平面図である。図2は、実施の形態1の流量センサの要部断面図である。図3は、実施の形態1の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。図2および図3は、図1のA−A線に沿った断面図である。
<Flow sensor>
FIG. 1 is a main part plan view showing an example of a flow sensor according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the flow sensor according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the sensor chip in the flow sensor according to the first embodiment. 2 and 3 are cross-sectional views taken along line AA in FIG.
図1および図2に示すように、流量センサ1は、リードフレーム2と、センサチップ3と、ボンディングワイヤ4と、モールド樹脂5と、を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
リードフレーム2は、搭載部2aと、外部端子2bとを有する。搭載部2aには、センサチップ3が搭載されている。外部端子2bは、ボンディングワイヤ4により、センサチップ3と電気的に接続されている。搭載部2aと、外部端子2bとを含め、リードフレーム2は、銅(Cu)または銅(Cu)合金からなる。
The
図1〜図3に示すように、センサチップ3は、半導体基板6と、流量検出部7と、制御回路部8と、を有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
半導体基板6は、一方の主面としての表面6aと、表面6aと反対側の、他方の主面としての裏面6bと、を有する。半導体基板6は、例えば単結晶シリコン(Si)からなる。半導体基板6は、半導体基板6の裏面6bがリードフレーム2の搭載部2aと対向した状態で、搭載部2a上に搭載されている。
The
半導体基板6の表面6aの領域AR1、および、半導体基板6の表面6aの領域AR2で、半導体基板6の表面6a上には、例えば酸化シリコンからなる素子分離膜としての絶縁膜11が形成されている。領域AR1および領域AR2で、絶縁膜11上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜12が形成されている。領域AR1および領域AR2で、層間絶縁膜12上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜13が形成されている。領域AR1および領域AR2で、層間絶縁膜13上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜14が形成されている。領域AR2で、層間絶縁膜14上には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜15が形成されている。領域AR2で、絶縁膜15上には、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜16が形成されている。
In the region AR1 of the
なお、平面視において、領域AR2は、領域AR1の一方の側に配置されていてもよく、領域AR1の一方の側と他方の側を含めた両側に配置されていてもよく、領域AR1の外周を囲むように配置されていてもよい。また、本願明細書では、平面視において、とは、半導体基板6の表面6aに垂直な方向から視た場合を意味する。
In a plan view, the area AR2 may be arranged on one side of the area AR1, may be arranged on both sides including the one side and the other side of the area AR1, and the outer periphery of the area AR1. May be arranged so as to surround. Further, in the present specification, in the plan view, the term “when viewed from a direction perpendicular to the
流量検出部7は、半導体基板6の表面6aの領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、空気などの流体の流量を検出する。流量検出部7は、絶縁体部IP1と、発熱抵抗体17と、絶縁体部IP2と、を有する。
The
絶縁体部IP1は、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成されている。絶縁体部IP1は、例えば、絶縁膜11aと、層間絶縁膜12aと、層間絶縁膜13aと、を含む。絶縁膜11aは、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成された部分の絶縁膜11からなる。層間絶縁膜12aは、絶縁膜11a上に形成された部分の層間絶縁膜12からなる。層間絶縁膜13aは、層間絶縁膜12a上に形成された部分の層間絶縁膜13からなる。
The insulator part IP1 is formed on the
発熱抵抗体17は、絶縁体部IP1と接触するように形成されている。発熱抵抗体17は、発熱抵抗体17が発熱することにより、絶縁体部IP1を室温よりも高い温度に加熱する。したがって、発熱抵抗体17は、絶縁体部IP1と熱的に接触するように形成されているだけでもよい。
The
好適には、発熱抵抗体17は、例えば多結晶シリコンからなり、絶縁膜11上に形成されており、層間絶縁膜12は、発熱抵抗体17を覆うように、絶縁膜11上に形成されている。すなわち、例えば多結晶シリコンからなる発熱抵抗体17は、後述する制御回路部8の、例えば多結晶シリコンからなるゲート電極27の導体膜27aと同層に形成された導体膜27aからなる。これにより、発熱抵抗体17と、ゲート電極27とを、同一の工程により形成することができる。
Preferably, the
なお、図1において、二点鎖線で示すように、流量検出部7は、上流側測温抵抗体18と、下流側測温抵抗体19と、を有してもよい。上流側測温抵抗体18および下流側測温抵抗体19も、発熱抵抗体17と同様に、領域AR1で、絶縁体部IP1と接触するように形成されている。好適には、上流側測温抵抗体18および下流側測温抵抗体19は、例えば多結晶シリコンからなり、絶縁膜11上に形成されており、層間絶縁膜12は、上流側測温抵抗体18および下流側測温抵抗体19を覆うように、絶縁膜11上に形成されている。
In FIG. 1, as indicated by a two-dot chain line, the flow
領域AR1で、絶縁膜16、絶縁膜15および層間絶縁膜14には、絶縁膜16、絶縁膜15および層間絶縁膜14を貫通して層間絶縁膜13に達する開口部OP1が形成されている。
In the region AR1, the insulating
絶縁体部IP1は、領域AR1で、形成されている。すなわち、絶縁体部IP1は、開口部OP1が形成された領域内に、配置されている。したがって、絶縁膜11aは、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分の絶縁膜11からなる。層間絶縁膜12aは、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜12からなる。層間絶縁膜13aは、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜13からなる。言い換えれば、層間絶縁膜13aは、開口部OP1の底部に露出した部分の層間絶縁膜13からなる。
The insulator part IP1 is formed in the region AR1. That is, the insulator part IP1 is disposed in the region where the opening OP1 is formed. Therefore, the insulating
領域AR1で、開口部OP1の内壁には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜20が形成されている。
In the region AR1, an insulating
絶縁体部IP2は、領域AR1で、絶縁体部IP1上に形成されている。絶縁体部IP2は、絶縁膜20を含む。絶縁膜20は、領域AR1で、層間絶縁膜13a上に形成されている。
The insulator part IP2 is formed on the insulator part IP1 in the region AR1. The insulator part IP2 includes an insulating
本実施の形態1では、センサチップ3は、孔部TH1を有する。孔部TH1は、領域AR1で、半導体基板6の裏面6bから半導体基板6を貫通して絶縁体部IP1、すなわち流量検出部7に達する。孔部TH1の上底部として、絶縁体部IP1と、絶縁体部IP2と、からなるダイヤフラム構造DF1が形成され、流量検出部7は、このダイヤフラム構造DF1からなる。これにより、流量検出部7の熱容量を、小さくすることができ、発熱抵抗体17が発熱することにより、室温よりも高い温度に加熱された絶縁体部IP1の温度が、図2を用いて後述する溝部TR1を流れる空気などの流体の流量に応じて変化する際の温度変化を、精度よく測定することができる。
In the first embodiment, the
制御回路部8は、半導体基板6の表面6aの領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、流量検出部7を制御する。制御回路部8は、絶縁体部IP3と、制御回路CR1と、絶縁体部IP4と、を有する。
The
絶縁体部IP3は、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成されている。絶縁体部IP3は、例えば、絶縁膜11bと、層間絶縁膜12bと、層間絶縁膜13bと、層間絶縁膜14bと、を含む。
The insulator part IP3 is formed on the
絶縁膜11bは、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成された部分の絶縁膜11からなる。すなわち、絶縁膜11bは、絶縁膜11aと同層に形成されている。層間絶縁膜12bは、絶縁膜11b上に形成された部分の層間絶縁膜12からなる。すなわち、層間絶縁膜12bは、層間絶縁膜12aと同層に形成されている。層間絶縁膜13bは、層間絶縁膜12b上に形成された部分の層間絶縁膜13からなる。すなわち、層間絶縁膜13bは、層間絶縁膜13aと同層に形成されている。したがって、絶縁体部IP3は、絶縁体部IP1と同層に形成されている。また、層間絶縁膜14bは、層間絶縁膜13b上に形成された部分の層間絶縁膜14からなる。
The insulating
なお、絶縁膜11bは、絶縁膜11aと同層に形成されていなくてもよく、層間絶縁膜12bは、層間絶縁膜12aと同層に形成されていなくてもよく、層間絶縁膜13bは、層間絶縁膜13aと同層に形成されていなくてもよい。すなわち、絶縁体部IP3は、絶縁体部IP1と同層に形成されていなくてもよい。
Note that the insulating
制御回路CR1は、領域AR2で、絶縁体部IP3に覆われるように形成されているか、絶縁体部IP3内に形成されている。制御回路CR1は、例えば、トランジスタTrと、プラグ21と、配線22と、プラグ23と、配線24と、を含む。
The control circuit CR1 is formed in the region AR2 so as to be covered with the insulator part IP3 or in the insulator part IP3. The control circuit CR1 includes, for example, a transistor Tr, a
トランジスタTrは、素子分離膜としての絶縁膜11bにより区画された領域で、半導体基板6の表面6aに形成されたMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)からなる。トランジスタTrは、拡散層25と、ゲート絶縁膜26と、ゲート電極27と、拡散層28と、を有する。拡散層25は、半導体基板6の表面6a側に形成されている。ゲート絶縁膜26は、拡散層25上に形成されている。ゲート絶縁膜26は、例えば酸化シリコンからなる。ゲート電極27は、ゲート絶縁膜26上に形成されている。ゲート電極27は、例えば多結晶シリコンからなる。拡散層28は、ゲート電極27を挟んで両側に位置する拡散層25の上層部に、ゲート電極27と整合して形成されている。拡散層28は、ソース領域またはドレイン領域として機能する。
The transistor Tr is a region partitioned by an insulating
拡散層25は、例えばホウ素(B)などのp型不純物またはリン(P)もしくはヒ素(As)などのn型不純物が導入されたシリコンからなる。拡散層28は、例えばリン(P)もしくはヒ素(As)などのn型不純物またはホウ素(B)などのp型不純物が導入され、拡散層25の導電型と反対の導電型を有するシリコンからなる。
The
プラグ21は、層間絶縁膜12bを貫通して、例えばトランジスタTrの拡散層28と電気的に接続されている。配線22は、層間絶縁膜12b上に形成されており、プラグ21と電気的に接続されている。層間絶縁膜13bは、配線22を覆うように、層間絶縁膜12b上に形成されている。プラグ23は、層間絶縁膜13bを貫通して、配線22と電気的に接続されている。配線24は、層間絶縁膜13b上に形成されており、プラグ23と電気的に接続されている。層間絶縁膜14bは、配線24を覆うように、層間絶縁膜13b上に形成されている。プラグ21およびプラグ23は、例えば窒化チタン(TiN)膜とタングステン(W)膜との積層膜からなる。配線22および配線24は、例えばアルミニウム(Al)合金膜からなる。配線22および配線24の厚さを、例えば400〜800nm程度とすることができる。また、例えば図3に示す配線22aは、発熱抵抗体17と制御回路CR1とを、電気的に接続する。
The
絶縁体部IP4は、領域AR2で、絶縁体部IP3上に形成されている。絶縁体部IP4は、絶縁膜15bを含む。絶縁膜15bは、領域AR2で、層間絶縁膜14b上に形成された部分の絶縁膜15からなり、領域AR2で、絶縁体部IP3上に形成された部分の絶縁膜15からなる。
The insulator part IP4 is formed on the insulator part IP3 in the region AR2. The insulator part IP4 includes an insulating
本実施の形態1では、センサチップ3は、電極としての電極パッド29を有する。電極パッド29は、領域AR2で、層間絶縁膜13b上に、配線24と同層に形成されている。電極パッド29は、例えばプラグ23と電気的に接続されることにより、制御回路部8の制御回路CR1と電気的に接続されている。電極パッド29は、例えばアルミニウム(Al)合金膜からなる。
In the first embodiment, the
領域AR2で、絶縁膜16、絶縁膜15および層間絶縁膜14には、絶縁膜16、絶縁膜15および層間絶縁膜14を貫通して電極パッド29に達する開口部OP2が形成されている。すなわち、開口部OP2は、絶縁体部IP4、および、電極パッド29上に位置する部分の絶縁体部IP3を貫通して、電極パッド29に達する。開口部OP2の底部には、電極パッド29が露出している。
In the region AR2, the insulating
電極パッド29には、ボンディングワイヤ4の一端が接続されており、ボンディングワイヤ4の他端は、リードフレーム2の外部端子2bと接続されている。したがって、ボンディングワイヤ4は、電極パッド29と、リードフレーム2の外部端子2bとを接続する。また、リードフレーム2の外部端子2bは、流量センサ1の外部と電気的に接続される。したがって、電極パッド29は、ボンディングワイヤ4およびリードフレーム2の外部端子2bを介して、流量センサ1の外部と電気的に接続される。
One end of the
このようにしてリードフレーム2と電気的に接続されたセンサチップ3、および、リードフレーム2は、樹脂部としてのモールド樹脂5を用いた樹脂モールドにより封止されている。なお、平面視において、孔部TH1と重なるように配置された部分のリードフレーム2、すなわち搭載部2aには、孔部TH2が形成されており、孔部TH1は、孔部TH2を介して,流量センサ1の外部と連通している。
The
領域AR2では、センサチップ3の表面を覆うように、モールド樹脂5が形成されている。領域AR2では、モールド樹脂5は、絶縁膜16上に形成されている。すなわち、領域AR2では、モールド樹脂5は、絶縁体部IP4上に、絶縁膜16を介して形成されており、絶縁膜16および絶縁体部IP4を覆うように、形成されている。
In the area AR2, the
好適には、絶縁体部IP1の厚さTP1は、絶縁体部IP1と同層に形成された絶縁体部IP3の厚さTP3よりも薄く、領域AR1で、開口部OP1が形成されているが、領域AR2を含めて、領域AR1の外部の領域では、開口部OP1が形成されていない。そして、絶縁膜20は、領域AR1の外部の領域で、絶縁膜15の領域AR1側の端部上に、絶縁膜16を介して形成されている。すなわち、絶縁体部IP2は、絶縁体部IP1上から、絶縁体部IP4の領域AR1側の端部上にかけて、直接または絶縁膜16を介して、連続的に形成されている。これにより、制御回路部8を覆うようにモールド樹脂5を形成するために、モールド成型用金型51(後述する図14参照)の空気流路用凸部54(後述する図14参照)をセンサチップ3に接触させる際に、空気流路用凸部54(後述する図14参照)が流量検出部7に接触することを防止することができる。
Preferably, the thickness TP1 of the insulator part IP1 is smaller than the thickness TP3 of the insulator part IP3 formed in the same layer as the insulator part IP1, and the opening OP1 is formed in the region AR1. The opening OP1 is not formed in the area outside the area AR1 including the area AR2. The insulating
そして、孔部TH1が、平面視において、領域AR1内、すなわち、絶縁体部IP1が形成された領域内に形成されている場合、絶縁体部IP1の領域AR2側の端部が、孔部TH1の形成された領域の外部に位置することになるので、上記した接触の防止の効果が大きくなる。 When the hole TH1 is formed in the area AR1, that is, in the area where the insulator part IP1 is formed in a plan view, the end of the insulator part IP1 on the area AR2 side is the hole TH1. Therefore, the effect of preventing the contact is increased.
あるいは、モールド樹脂5が、絶縁体部IP4および絶縁体部IP2を覆うように、形成されている場合には、好適には、モールド樹脂5の領域AR1側の端部は、絶縁体部IP4上に絶縁膜16を介して形成された部分の絶縁体部IP2上に位置する。このような場合、絶縁体部IP4から露出した部分の絶縁膜16および絶縁体部IP3が、さらに、モールド樹脂5に覆われることになるので、上記した接触の防止の効果に加え、制御回路CR1の配線24などの腐食を防止する効果を有する。
Alternatively, when the
一方、領域AR1では、センサチップ3を覆うモールド樹脂5の表面には、溝部TR1が形成されており、流量検出部7が露出している。流量センサ1は、室温よりも高い温度に加熱された絶縁体部IP1の温度が、溝部TR1を方向DR1(図1参照)に流れる空気などの流体の流量に応じて変化する際の温度変化を、測定することにより、流体の流量を検出する。
On the other hand, in the area AR1, the groove part TR1 is formed on the surface of the
なお、平面視において、領域AR2で、センサチップ3の裏面およびリードフレーム2を覆うように、モールド樹脂5が形成されている。また、平面視において、領域AR1で、センサチップ3の裏面およびリードフレーム2を覆うモールド樹脂5には、溝部TR2が形成されており、溝部TR2の上底部には、平面視において、孔部TH1と重なるように配置された部分の搭載部2aが露出している。前述したように、平面視において、孔部TH1と重なるように配置された部分の搭載部2aには、孔部TH2が形成されており、孔部TH1は、孔部TH2を介して,流量センサ1の外部と連通している。
In a plan view,
本実施の形態1では、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比は、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも大きい。 In the first embodiment, the ratio of the thickness TP2 of the insulator part IP2 to the thickness TP1 of the insulator part IP1 is larger than the ratio of the thickness TP4 of the insulator part IP4 to the thickness TP3 of the insulator part IP3. .
例えば窒化シリコンからなる絶縁体部IP2を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP2が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、例えば窒化シリコンからなる絶縁体部IP4を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP4が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。 For example, the insulator part IP2 can be adjusted to have a tensile stress by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP2 made of silicon nitride. Similarly, the insulator part IP4 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the insulator part IP2 by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP4 made of, for example, silicon nitride, or Can be adjusted to have a compressive stress.
また、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部IP1を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP1が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。さらに、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部IP3を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP3が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。 Further, for example, by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP1 made of silicon oxide, the insulator part IP1 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the insulator part IP2, or It can be adjusted to have a compressive stress. Furthermore, the insulator part IP3 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the insulator part IP2, for example, by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP3 made of silicon oxide, or It can be adjusted to have a compressive stress.
したがって、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比が、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも大きい場合には、例えば絶縁体部IP3と絶縁体部IP4との積層体が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、例えば絶縁体部IP3と絶縁体部IP4との積層体が、絶縁体部IP1と絶縁体部IP2との積層体の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。これにより、流量検出部7が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。または、制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
Therefore, when the ratio of the thickness TP2 of the insulator part IP2 to the thickness TP1 of the insulator part IP1 is larger than the ratio of the thickness TP4 of the insulator part IP4 to the thickness TP3 of the insulator part IP3, for example It can adjust so that the laminated body of insulator part IP3 and insulator part IP4 may have a tensile stress. Further, for example, the laminate of the insulator part IP3 and the insulator part IP4 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the laminate of the insulator part IP1 and the insulator part IP2, or has a compressive stress. Can be adjusted. Thereby, the flow
好適には、絶縁体部IP2は、引っ張り応力を有する。また、絶縁体部IP1、絶縁体部IP3および絶縁体部IP4は、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有する。 Preferably, the insulator part IP2 has a tensile stress. Insulator part IP1, insulator part IP3, and insulator part IP4 have a tensile stress smaller than the tensile stress of insulator part IP2, or have a compressive stress.
好適には、絶縁体部IP2の厚さTP2は、絶縁体部IP4の厚さTP4よりも厚い。これにより、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比を、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも、容易に大きくすることができる。 Preferably, the thickness TP2 of the insulator part IP2 is thicker than the thickness TP4 of the insulator part IP4. Thereby, the ratio of the thickness TP2 of the insulator part IP2 to the thickness TP1 of the insulator part IP1 is easily made larger than the ratio of the thickness TP4 of the insulator part IP4 to the thickness TP3 of the insulator part IP3. be able to.
また、好適には、絶縁体部IP1の厚さTP1と絶縁体部IP2の厚さTP2との和は、絶縁体部IP3の厚さTP3と絶縁体部IP4の厚さTP4との和よりも小さい。これにより、少なくとも、絶縁体部IP1の厚さTP1は、絶縁体部IP1と同層に形成された絶縁体部IP3の厚さTP3よりも薄くすることができる。 Preferably, the sum of the thickness TP1 of the insulator part IP1 and the thickness TP2 of the insulator part IP2 is greater than the sum of the thickness TP3 of the insulator part IP3 and the thickness TP4 of the insulator part IP4. small. Thereby, at least the thickness TP1 of the insulator part IP1 can be made thinner than the thickness TP3 of the insulator part IP3 formed in the same layer as the insulator part IP1.
なお、領域AR2のうち、素子分離膜としての絶縁膜11bで区画された領域内における絶縁体部IP3の厚さTP3を厚さTP31とすると、さらに好適には、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比は、絶縁体部IP3の厚さTP31に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも大きい。これにより、流量検出部7が、引っ張り応力を有するように、さらに容易に調整することができる。また、制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、さらに容易に調整することができる。
In the region AR2, if the thickness TP3 of the insulator portion IP3 in the region partitioned by the insulating
また、本実施の形態1では、絶縁膜16の厚さは、絶縁体部IP3の厚さTP3、および、絶縁体部IP4の厚さTP4に比べて小さいので、絶縁膜16が圧縮応力を有する場合でも、絶縁膜16の圧縮応力の影響は、小さい。
In the first embodiment, since the thickness of the insulating
<空気流量計>
図4は、実施の形態1の流量センサが実装された空気流量計の概略配置図である。図4は、実施の形態1の流量センサが、自動車などの内燃機関の吸気通路としての空気通路に取り付けられた場合の配置を示す。
<Air flow meter>
FIG. 4 is a schematic layout diagram of an air flow meter in which the flow sensor of the first embodiment is mounted. FIG. 4 shows an arrangement when the flow sensor of the first embodiment is attached to an air passage as an intake passage of an internal combustion engine such as an automobile.
図4に示すように、空気流量計31は、流量センサ1と、支持体32と、連結部33と、を有する。支持体32は、流量センサ1を支持する。連結部33は、流量センサ1のリードフレーム2の外部端子2bを、支持体32を介して外部と電気的に接続する。流量センサ1は、空気通路34の内部に設けられた副通路35の内部に配置される。吸気空気は、内燃機関の条件によって、図4の矢印で示された空気流の方向DR1、またはこれとは逆の方向に流れる。
As shown in FIG. 4, the
<流量センサの製造工程>
図5は、実施の形態1の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図6〜図14は、実施の形態1の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
<Manufacturing process of flow sensor>
FIG. 5 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the flow sensor according to the first embodiment. 6-14 is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the flow sensor of
まず、半導体基板6を準備する(図5のステップS11)。このステップS11の工程では、図6に示すように、一方の主面としての表面6aと、表面6aと反対側の、他方の主面としての裏面6bと、を有する半導体基板6を準備する。半導体基板6は、単結晶シリコン(Si)からなる。
First, the
次に、絶縁体部IP1および絶縁体部IP3を形成する(図5のステップS12)。このステップS12の工程では、図6〜図9に示すように、半導体基板6の表面6aの領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に絶縁体部IP1を形成し、半導体基板6の表面6aの領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1と同層に、絶縁体部IP3を形成する。このステップS12の工程では、発熱抵抗体17を、絶縁体部IP1と接触するように形成し、絶縁体部IP3内に、発熱抵抗体17を制御する制御回路CR1を形成する。なお、絶縁体部IP3を、絶縁体部IP1と同層に形成しなくてもよい。
Next, the insulator part IP1 and the insulator part IP3 are formed (step S12 in FIG. 5). In the step S12, as shown in FIGS. 6 to 9, the insulator portion IP1 is formed on the
まず、図6に示すように、領域AR1および領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に、素子分離膜として、酸化シリコンからなる絶縁膜41を形成する。
First, as shown in FIG. 6, an insulating
まず、半導体基板6を高温の炉体中で熱酸化処理することにより、領域AR1および領域AR2で、半導体基板6の表面6aに、酸化シリコンからなる絶縁膜41を形成する。このとき、半導体基板6の裏面6bにも、酸化シリコンからなる絶縁膜41が形成される。次に、領域AR1および領域AR2で、半導体基板6の表面6aに形成された絶縁膜41を覆うように、低圧熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、窒化シリコンからなる絶縁膜42を形成する。このとき、半導体基板6の裏面6bでも、絶縁膜41を覆うように、窒化シリコンからなる絶縁膜42が形成される。
First, the
次に、図6に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、絶縁膜42および絶縁膜41のパターニングを行う。これにより、領域AR2の一部で、半導体基板6の表面6aに形成された絶縁膜42および絶縁膜41を残し、領域AR2の他の部分、および、領域AR1で、半導体基板6の表面6aに形成された絶縁膜42および絶縁膜41を除去する。次に、半導体基板6を高温の炉体中で熱酸化処理することにより、領域AR2の他の部分、および、領域AR1であって、絶縁膜42および絶縁膜41が除去された部分の半導体基板6の表面6a上に、素子分離膜として、酸化シリコンからなる絶縁膜11を形成する。絶縁膜11は、圧縮応力を有する。絶縁膜11は、例えば絶縁膜41などに比べて厚い。絶縁膜11の厚さは、例えば200〜500nm程度である。また、絶縁膜11を、例えば100MPa程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
Next, as shown in FIG. 6, the insulating
なお、絶縁膜42および絶縁膜41に覆われた部分の半導体基板6の表面6aおよび裏面6bには、絶縁膜11は形成されない。すなわち、絶縁膜42および絶縁膜41は、領域AR2の他の部分、および、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に、選択的に絶縁膜11を形成するためのマスクとして用いられる。また、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成された部分の絶縁膜11を、絶縁膜11aと称し、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成された部分の絶縁膜11を、絶縁膜11bと称する。
Note that the insulating
次に、図7に示すように、平面視において、領域AR1と重なるように、絶縁膜11上に、発熱抵抗体17を形成し、領域AR2で、トランジスタTrを形成する。
Next, as shown in FIG. 7, the
まず、図7に示すように、絶縁膜11を形成するためのマスクとして用いられた絶縁膜42および絶縁膜41を除去する。次に、イオン注入法を用いて、領域AR2で、半導体基板6の表面6aに、ホウ素(B)などのp型不純物またはリン(P)もしくはヒ素(As)などのn型不純物を導入する。これにより、領域AR2の一部であって、絶縁膜11が形成されていない部分の半導体基板6の表面6aに、拡散層25を形成する。拡散層25は、p型またはn型の導電型を有するシリコンからなる。
First, as shown in FIG. 7, the insulating
次に、図7に示すように、半導体基板6を高温の炉体中で熱処理することにより、領域AR2で、拡散層25上に、酸化シリコンからなる絶縁膜26aを形成する。次に、領域AR1および領域AR2で、絶縁膜11上および絶縁膜26a上に、例えば多結晶シリコンからなる導体膜27aを形成する。次に、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、導体膜27aおよび絶縁膜26aのパターニングを行う。これにより、平面視において、領域AR1と重なるように、導体膜27aからなる発熱抵抗体17を形成し、領域AR2で、導体膜27aからなるゲート電極27、および、絶縁膜26aからなるゲート絶縁膜26を形成する。発熱抵抗体17は、流量検出部7(後述する図11参照)を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, the
なお、流量検出部7に含まれる発熱抵抗体17に要求される抵抗特性、および、制御回路部8に含まれるトランジスタTrに要求されるトランジスタ特性によっても異なるが、ゲート絶縁膜26の厚さは、例えば5〜50nm程度であり、ゲート電極27および発熱抵抗体17の厚さは、例えば100〜300nm程度である。
The thickness of the
次に、図7に示すように、イオン注入法を用いて、領域AR2で、ゲート電極27を挟んで両側に位置する拡散層25の上層部に、例えばリン(P)もしくはヒ素(As)などのn型不純物またはホウ素(B)などのp型不純物、すなわち拡散層25の導電型と反対の導電型の不純物を導入する。これにより、領域AR2の一部であって、絶縁膜11が形成されていない部分の半導体基板6の表面6aに、拡散層28を形成する。すなわち、拡散層28は、ゲート電極27を挟んで両側に位置する拡散層25の上層部に、ゲート電極27と整合して形成される。拡散層28は、ソース領域またはドレイン領域として機能する。拡散層28は、拡散層25の導電型と反対の導電型を有するシリコンからなる。これにより、拡散層25と、ゲート絶縁膜26と、ゲート電極27と、拡散層28と、を有するトランジスタTrが形成される。トランジスタTrは、制御回路部8(後述する図10参照)を形成する。図7に示す例では、複数のトランジスタTrが形成される。
Next, as shown in FIG. 7, for example, phosphorus (P) or arsenic (As) is formed on the upper layer portion of the
なお、複数のトランジスタTrの各々に要求されるトランジスタ特性を変える場合は、拡散層25または拡散層28に導入される不純物の不純物濃度、ゲート絶縁膜26の厚さ、ゲート電極27の材料を変更しながら、図7を用いて説明したトランジスタの製造工程を繰り返す。これにより、互いに異なるトランジスタ特性を有する複数のトランジスタTrを形成することができる。
When changing the transistor characteristics required for each of the plurality of transistors Tr, the impurity concentration of impurities introduced into the
次に、図8に示すように、領域AR1および領域AR2で、絶縁膜11上または半導体基板6の表面6a上に、層間絶縁膜12を形成し、形成された層間絶縁膜12の上面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 8, an
この層間絶縁膜12を形成する工程では、酸化シリコンからなる層間絶縁膜12を、例えばプラズマCVD法により、または、TEOS(Tetra Ethoxy Silane)を原料とし、プラズマを用いた低温CVD法により、形成することができる。あるいは、層間絶縁膜12として、例えばホウ素(B)またはリン(P)を含む層間絶縁膜12を形成することができる。層間絶縁膜12の厚さを、例えば500〜1000nm程度とすることができる。また、層間絶縁膜12を、例えば100MPa程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
In the step of forming the
また、形成された層間絶縁膜12の上面を平坦化する工程では、形成された層間絶縁膜12の上面を、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法またはエッチバック法により、平坦化することができる。
In the step of planarizing the upper surface of the formed
このようにして、平坦化された層間絶縁膜12を形成することにより、図8に示すように、領域AR1で、発熱抵抗体17の一部を覆うように、絶縁膜11a上に、層間絶縁膜12からなる層間絶縁膜12aが形成される。また、領域AR2で、発熱抵抗体17の他の部分を覆うように、絶縁膜11b上に、層間絶縁膜12aと同層に、層間絶縁膜12からなる層間絶縁膜12bが形成される。さらに、領域AR2で、トランジスタTrを覆うように、半導体基板6の表面6a上に、層間絶縁膜12aと同層に、層間絶縁膜12からなる層間絶縁膜12bが形成される。
By forming the planarized
次に、図8に示すように、プラグ21を形成する。このプラグ21を形成する工程では、領域AR2で、層間絶縁膜12に、層間絶縁膜12を貫通して、発熱抵抗体17、トランジスタTrのゲート電極27、および、ソース領域またはドレイン領域として機能する拡散層28の各々に達する複数のコンタクト孔を形成する。次に、例えば窒化チタン(TiN)膜を、複数のコンタクト孔の各々の内壁に、スパッタ法またはCVD法により形成する。次に、例えばタングステン(W)膜を、複数のコンタクト孔の各々を埋め込むように、形成する。これにより、複数のコンタクト孔の各々の内部は、例えばタングステン膜および窒化チタン膜からなる金属膜21aにより埋め込まれる。次に、コンタクト孔の外部に位置する部分の金属膜21aを、エッチバック法またはCMP法により除去する。
Next, as shown in FIG. 8, the
これにより、領域AR2で、層間絶縁膜12に、金属膜21aからなり、層間絶縁膜12を貫通して、発熱抵抗体17、トランジスタTrのゲート電極27、および、ソース領域またはドレイン領域として機能する拡散層28の各々に達するプラグ21が形成される。
Thus, in the region AR2, the
次に、図8に示すように、配線22を形成する。この配線22を形成する工程では、領域AR1および領域AR2で、層間絶縁膜12上に、例えばアルミニウム(Al)合金膜からなる導体膜22bを形成する。導体膜22bの厚さを、例えば400〜800nm程度とすることができる。
Next, as shown in FIG. 8, the
なお、導体膜22bを形成する前に、例えばアルゴン(Ar)ガスにより、層間絶縁膜12の上面を、スパッタエッチングしてもよい。これにより、コンタクト孔内に埋め込まれた金属膜21aからなるプラグ21と、導体膜22bとを、電気的に低抵抗で接触させることができる。
Note that before the
あるいは、例えばアルミニウム合金膜を形成する前に、例えば窒化チタン膜などのバリア金属膜を形成することにより、バリア金属膜と、バリア金属膜上のアルミニウム合金膜との2層からなる積層膜としての導体膜22bを形成してもよい。または、バリア金属膜と、バリア金属膜上のアルミニウム合金膜とに加え、アルミニウム合金膜上に例えば窒化チタン膜などのバリア金属膜をさらにもう1層形成することにより、3層からなる積層膜としての導体膜22bを形成してもよい。これらの方法により、プラグ21と、導体膜22bとを、さらに確実に電気的に低抵抗で接触させることができる。
Alternatively, for example, by forming a barrier metal film such as a titanium nitride film before forming an aluminum alloy film, a laminated film composed of two layers of a barrier metal film and an aluminum alloy film on the barrier metal film is formed. The
なお、バリア金属膜の厚さは、200nm以下であることが望ましい。また、バリア金属膜として窒化チタン膜を例示したが、バリア金属膜として、チタンタングステン(TiW)膜、チタン(Ti)膜、または、チタンタングステン膜とチタン膜との積層膜を用いることができる。 The thickness of the barrier metal film is preferably 200 nm or less. Although a titanium nitride film is exemplified as the barrier metal film, a titanium tungsten (TiW) film, a titanium (Ti) film, or a stacked film of a titanium tungsten film and a titanium film can be used as the barrier metal film.
なお、本実施の形態1では、発熱抵抗体17が、ゲート電極27と同層に形成され、多結晶シリコンからなる場合を例示して説明した。しかし、発熱抵抗体17が、例えばゲート電極27とは異なる層に形成されてもよい。
In the first embodiment, the case where the
また、発熱抵抗体17が、アルファタンタル(α-Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、ニオブ(Nb)、ハフニウム(Hf)、クロム(Cr)またはジルコニウム(Zr)を主成分とする金属膜からなるものであってもよい。あるいは、発熱抵抗体17が、窒化タンタル(TaN)、窒化モリブデン(MoN)または窒化タングステン(WN)などの金属窒化化合物からなるものであってもよい。あるいは、発熱抵抗体17が、モリブデンシリサイド(MoSi)、コバルトシリサイド(CoSi)またはニッケルシリサイド(NiSi)などの金属シリサイド化合物からなるものであってもよい。
Further, the
次に、フォトリソグラフィ法、および、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いて、導体膜22bをパターニングする。これにより、図8に示すように、導体膜22bからなる配線22を形成する。
Next, the
次に、図9に示すように、領域AR1および領域AR2で、配線22を覆うように、層間絶縁膜12上に、層間絶縁膜13を形成し、形成された層間絶縁膜13の上面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 9, an
この層間絶縁膜13を形成する工程では、層間絶縁膜12を形成する工程と同様に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜13を、例えばプラズマCVD法により、または、TEOSを原料とし、プラズマを用いた低温CVD法により、形成することができる。層間絶縁膜13の厚さを、例えば500〜1000nm程度とすることができる。また、層間絶縁膜13を、例えば100MPa程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
In the step of forming the
また、形成された層間絶縁膜13の上面を平坦化する工程では、層間絶縁膜12の上面を平坦化する工程と同様に、形成された層間絶縁膜13の上面を、CMP法またはエッチバック法により、平坦化することができる。
Further, in the step of planarizing the upper surface of the formed
このようにして、平坦化された層間絶縁膜13を形成することにより、図9に示すように、領域AR1で、層間絶縁膜12a上に、層間絶縁膜13からなる層間絶縁膜13aが形成される。また、領域AR2で、配線22を覆うように、層間絶縁膜12b上に、層間絶縁膜13aと同層に、層間絶縁膜13からなる層間絶縁膜13bが形成される。
By forming the flattened
次に、図9に示すように、プラグ23を形成する。このプラグ23を形成する工程では、領域AR2で、層間絶縁膜13に、層間絶縁膜13を貫通して、配線22に達するプラグ23を形成する。このプラグ23を形成する工程は、プラグ21を形成する工程と同様にすることができる。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、図9に示すように、配線24を形成する。この配線24を形成する工程は、配線22を形成する工程と同様に、領域AR1および領域AR2で、層間絶縁膜13上に、例えばアルミニウム(Al)合金膜からなる導体膜24aを形成した後、フォトリソグラフィ法、および、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いて、導体膜24aをパターニングする。導体膜24aの厚さを、例えば400〜800nm程度とすることができる。これにより、図9に示すように、導体膜24aからなる配線24を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, the
なお、このとき、導体膜24aからなる電極パッド29が形成される。また、トランジスタTr、プラグ21、配線22、プラグ23および配線24を含む制御回路CR1が形成される。
At this time, an
次に、図9に示すように、領域AR1および領域AR2で、配線24を覆うように、層間絶縁膜13上に、層間絶縁膜14を形成し、形成された層間絶縁膜14の上面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 9, the
この層間絶縁膜14を形成する工程では、層間絶縁膜12を形成する工程と同様に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜14を、例えばプラズマCVD法により、または、TEOSを原料とし、プラズマを用いた低温CVD法により、形成することができる。層間絶縁膜14の厚さを、例えば300〜1000nm程度とすることができる。また、層間絶縁膜14を、例えば100MPa程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
In the step of forming the
また、形成された層間絶縁膜14の上面を平坦化する工程では、層間絶縁膜12の上面を平坦化する工程と同様に、形成された層間絶縁膜14の上面を、CMP法またはエッチバック法により、平坦化することができる。
Further, in the step of flattening the upper surface of the formed
このようにして、平坦化された層間絶縁膜14を形成することにより、図9に示すように、領域AR1で、層間絶縁膜13a上に、層間絶縁膜14からなる層間絶縁膜14aが形成される。また、領域AR2で、配線24を覆うように、層間絶縁膜13b上に、層間絶縁膜14aと同層に、層間絶縁膜14からなる層間絶縁膜14bが形成される。
By forming the flattened
絶縁膜11を形成する工程から、層間絶縁膜14を形成する工程までの工程を行うことにより、領域AR1で、絶縁膜11aと、層間絶縁膜12aと、層間絶縁膜13aと、層間絶縁膜14aと、を含む絶縁体部IP1が形成される。絶縁膜11aは、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成された部分の絶縁膜11からなる。層間絶縁膜12aは、絶縁膜11a上に形成された部分の層間絶縁膜12からなる。層間絶縁膜13aは、層間絶縁膜12a上に形成された部分の層間絶縁膜13からなる。層間絶縁膜14aは、層間絶縁膜13a上に形成された部分の層間絶縁膜14からなる。
By performing the steps from the step of forming the insulating
また、領域AR2で、絶縁膜11bと、層間絶縁膜12bと、層間絶縁膜13bと、層間絶縁膜14bと、を含む絶縁体部IP3が形成される。絶縁膜11bは、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成された部分の絶縁膜11からなる。層間絶縁膜12bは、絶縁膜11b上に形成された部分の層間絶縁膜12からなる。層間絶縁膜13bは、層間絶縁膜12b上に形成された部分の層間絶縁膜13からなる。層間絶縁膜14bは、層間絶縁膜13b上に形成された部分の層間絶縁膜14からなる。
In the region AR2, an insulator part IP3 including the insulating
絶縁膜11bは、絶縁膜11aと同層に形成される。層間絶縁膜12bは、層間絶縁膜12aと同層に形成される。層間絶縁膜13bは、層間絶縁膜13aと同層に形成される。したがって、絶縁体部IP3は、絶縁体部IP1と同層に形成される。
The insulating
なお、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1と同層に絶縁体部IP3を形成する工程は、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1を形成する工程と同一の工程により、行ってもよい。あるいは、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1と同層に絶縁体部IP3を形成する工程は、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1を形成する工程と異なる工程により、行ってもよい。
In the region AR2, the step of forming the insulator portion IP3 in the same layer as the insulator portion IP1 on the
次に、絶縁膜15を形成する(図5のステップS13)。このステップS13の工程では、図10に示すように、領域AR1および領域AR2で、絶縁体部IP1上、および、絶縁体部IP3上に、絶縁膜15を形成する。具体的には、例えばプラズマを用いた低温CVD法により、層間絶縁膜14上に、窒化シリコンからなる絶縁膜15を形成することができる。絶縁膜15は、領域AR1で、層間絶縁膜14a上に形成され、領域AR2で、層間絶縁膜14b上に形成される。
Next, the insulating
このとき、領域AR2で、絶縁膜15bを含む絶縁体部IP4が形成される。絶縁膜15bは、層間絶縁膜14b上、すなわち、絶縁体部IP3上に形成された部分の絶縁膜15からなる。また、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP3と、制御回路CR1と、絶縁体部IP4と、を有する制御回路部8が、形成される。すなわち、制御回路部8を形成する工程は、絶縁体部IP3を形成する工程と、制御回路CR1を形成する工程と、絶縁体部IP4を形成する工程と、を有する。
At this time, the insulator part IP4 including the insulating
一方、領域AR1では、絶縁体部IP1上に、絶縁膜15bを含む絶縁体部IP4と同層に、絶縁膜15が形成される。
On the other hand, in the region AR1, the insulating
例えばバイアス電圧または原料ガスの流量を調整し、絶縁膜15を成膜する際の成膜速度を調整することにより、例えば100MPa程度の圧縮応力を有する絶縁膜15を形成することができる。また、絶縁膜15の厚さを、例えば600〜1000nm程度とすることができる。
For example, the insulating
これにより、センサチップ3をモールド樹脂5(図2参照)により封止する際に、モールド樹脂5中のフィラーによるトランジスタTrに損傷が与えられることを防止または抑制し、モールド樹脂5の応力により配線24または配線22に損傷が与えられることを防止または抑制することができる。あるいは、モールド樹脂5を透過した外部の水分により配線24または配線22が腐食することを防止または抑制することができる。
Thereby, when the
次に、絶縁膜16を形成する(図5のステップS14)。このステップS14の工程では、図10に示すように、領域AR1および領域AR2で、絶縁膜15上に、絶縁膜16を形成する。具体的には、例えばプラズマCVD法により、または、TEOSを原料とし、プラズマを用いた低温CVD法により、酸化シリコンからなる絶縁膜16を、形成することができる。絶縁膜16は、後述する図11を用いて説明する工程を行って、窒化シリコンからなる絶縁膜20をパターニングする際に、絶縁膜20のエッチングストッパとして機能する。また、絶縁膜16の厚さを、例えば100〜500nm程度とすることができる。
Next, the insulating
次に、開口部OP1を形成する(図5のステップS15)。このステップS15の工程では、図10に示すように、領域AR1で、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、絶縁膜16、絶縁膜15および層間絶縁膜14をパターニングする。まず、領域AR1で、絶縁膜16をエッチングして除去する。次に、領域AR1で、絶縁膜16が除去された部分の絶縁膜15をエッチングして除去する。次に、領域AR1で、絶縁膜15が除去された部分の層間絶縁膜14、すなわち層間絶縁膜14aをエッチングして除去する。これにより、図10に示すように、領域AR1で、絶縁膜16、絶縁膜15および層間絶縁膜14を貫通して層間絶縁膜13に達する開口部OP1を形成する。
Next, the opening OP1 is formed (step S15 in FIG. 5). In the step S15, as shown in FIG. 10, the insulating
このようにして開口部OP1を形成することにより、絶縁体部IP1は、絶縁膜11a、層間絶縁膜12aおよび層間絶縁膜13aを含むが、層間絶縁膜14aを含まないものとなる。したがって、絶縁体部IP1の厚さTP1が、絶縁体部IP3の厚さTP3よりも薄くなる。そのため、絶縁体部IP1の圧縮応力が、絶縁体部IP2の圧縮応力よりも小さくなるように、調整することができる。
By forming the opening OP1 in this way, the insulator part IP1 includes the insulating
また、このとき、絶縁膜11aは、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分の絶縁膜11からなる。層間絶縁膜12aは、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜12からなる。層間絶縁膜13aは、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜13からなる。言い換えれば、層間絶縁膜13aは、開口部OP1の底部に露出した部分の層間絶縁膜13からなる。
At this time, the insulating
なお、図10に示すように、領域AR2で、絶縁膜16、絶縁膜15および層間絶縁膜14を貫通して電極パッド29に達する開口部OP2を形成する。開口部OP2は、絶縁体部IP4、および、電極パッド29上に位置する部分の絶縁体部IP3を貫通して、電極パッド29に達する。そして、電極パッド29は、開口部OP2の底部に露出する。
As shown in FIG. 10, an opening OP <b> 2 that penetrates the insulating
次に、絶縁膜20を形成する(図5のステップS16)。このステップS16の工程では、図11に示すように、領域AR1で、絶縁体部IP1上に、絶縁膜20を形成する。
Next, the insulating
まず、図11に示すように、領域AR1および領域AR2で、絶縁体部IP1上、および、絶縁膜16上に、絶縁膜20を形成する。具体的には、例えばプラズマを用いた低温CVD法により、絶縁体部IP1上、および、絶縁膜16上に、窒化シリコンからなる絶縁膜20を形成することができる。絶縁膜20は、領域AR1において開口部OP1の底部に露出した部分の絶縁体部IP1上から、領域AR2における絶縁膜16上にかけて、連続的に形成される。
First, as shown in FIG. 11, the insulating
例えばバイアス電圧または原料ガスの流量を調整し、絶縁膜20を成膜する際の成膜速度を調整することにより、例えば200MPa程度の引っ張り応力を有する絶縁膜20を形成することができる。また、絶縁膜20の厚さを、例えば800〜2000nm程度とすることができる。
For example, the insulating
次に、図11に示すように、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、領域AR1および領域AR2で、絶縁膜20をパターニングする。これにより、領域AR1で、絶縁体部IP1上に形成された部分の絶縁膜20、および、領域AR2で、絶縁体部IP4の領域AR1側の端部上に絶縁膜16を介して形成された部分の絶縁膜20を残し、それ以外の部分の絶縁膜20を除去する。
Next, as shown in FIG. 11, the insulating
このとき、領域AR1で、絶縁膜20を含む絶縁体部IP2が形成される。また、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1と、発熱抵抗体17と、絶縁体部IP2と、を有する流量検出部7が、形成される。すなわち、流量検出部7を形成する工程は、絶縁体部IP1を形成する工程と、発熱抵抗体17を形成する工程と、絶縁体部IP2を形成する工程と、を有する。
At this time, the insulator part IP2 including the insulating
なお、絶縁膜20は、領域AR1における絶縁体部IP1上から、領域AR2における絶縁体部IP4の領域AR1側の端部上にかけて、直接または絶縁膜16を介して連続的に形成される。
The insulating
このように、領域AR1および領域AR2で、窒化シリコンからなる絶縁膜15を形成した後、領域AR1で、絶縁膜15を除去して絶縁膜20を形成することにより、流量検出部7および制御回路部8のいずれの上層部にも、窒化シリコンからなる絶縁体部IP2および絶縁体部IP4のいずれかが形成される。したがって、例えば流量検出部7と、制御回路部8との境界部などで、制御回路CR1の配線24などが腐食することを防止または抑制することができる。
As described above, the insulating
また、領域AR1および領域AR2で、絶縁膜15および絶縁膜16を順次形成した後、領域AR1で、絶縁膜15を除去して絶縁膜20を形成することにより、領域AR2で、窒化シリコンからなる絶縁膜20をエッチングする際に、酸化シリコンからなる絶縁膜16がエッチングストッパとして機能するため、加工精度を向上させることができる。
In addition, after the insulating
窒化シリコンからなる絶縁体部IP2を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP2が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、窒化シリコンからなる絶縁体部IP4を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP4が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。これにより、流量検出部7が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
By adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP2 made of silicon nitride, the insulator part IP2 can be adjusted to have a tensile stress. Similarly, by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP4 made of silicon nitride, the insulator part IP4 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the insulator part IP2, or It can be adjusted to have a compressive stress. Thereby, the flow
好適には、絶縁体部IP2は、引っ張り応力を有する。また、絶縁体部IP1、絶縁体部IP3および絶縁体部IP4は、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有する。 Preferably, the insulator part IP2 has a tensile stress. Insulator part IP1, insulator part IP3, and insulator part IP4 have a tensile stress smaller than the tensile stress of insulator part IP2, or have a compressive stress.
次に、孔部TH1を形成する(図5のステップS17)。このステップS17では、図12に示すように、平面視において、領域AR1のうち、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分で、半導体基板6に、孔部TH1を形成する。
Next, the hole portion TH1 is formed (step S17 in FIG. 5). In this step S17, as shown in FIG. 12, a hole TH1 is formed in the
まず、図12に示すように、半導体基板6の裏面6bに、絶縁膜43を形成する。例えばTEOSを原料とし、プラズマを用いた低温CVD法により、酸化シリコンからなる絶縁膜43を形成することができる。あるいは、プラズマを用いた低温CVD法により、窒化シリコンからなる絶縁膜43を形成することができる。
First, as shown in FIG. 12, an insulating
次に、図12に示すように、領域AR1のうち、半導体基板6の裏面6bに形成された絶縁膜43の表面に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜からなるレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に位置する部分で、レジスト膜を貫通して絶縁膜43に達する開口部を有する。次に、レジストパターンの開口部に露出した部分の絶縁膜43を、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により除去する。次に、残された絶縁膜43をマスクとして用いて、半導体基板6をウェットエッチング法によりエッチングすることにより、半導体基板6の裏面6bから半導体基板6を貫通して絶縁体部IP1に達する孔部TH1を形成する。具体的には、水酸化カリウム(KOH)もしくは水酸化テトラメチルアンモニウム(Tetramethylammonium hydroxide;TMAH)、または、水酸化カリウムもしくはTMAHを主成分とする水溶液を用いたウェットエッチング法により、孔部TH1を形成する。これにより、孔部TH1の上底部には、絶縁体部IP1と、絶縁体部IP2とからなるダイヤフラム構造DF1が形成される。
Next, as shown in FIG. 12, a resist pattern made of a resist film is formed by photolithography on the surface of the insulating
好適には、孔部TH1は、領域AR1のうち、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に、形成されている。これにより、後述する図14を用いて説明するように、センサチップ3をモールド樹脂5(図2参照)により封止する際に、孔部TH1が形成された領域内に位置する部分の絶縁膜20に空気流路用凸部54が接触することを防止することができる。そのため、センサチップ3をモールド樹脂5(図2参照)により封止する際に、孔部TH1が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部IP1または絶縁体部IP2が破損することを防止することができる。
Preferably, the hole portion TH1 is formed in a region of the region AR1 where the opening portion OP1 is formed in plan view. As a result, as will be described with reference to FIG. 14 described later, when the
絶縁膜43は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜であってもよい。また、絶縁膜20のパターニングが終了した段階で、水酸化カリウムまたはTMAHによりウェットエッチングされない膜が半導体基板6の裏面6bに形成されている場合には、半導体基板6の裏面6bに絶縁膜43を形成せずに、孔部TH1を形成することもできる。
The insulating
また、孔部TH1がウェットエッチングにより形成された場合、半導体基板6の裏面6bにおける孔部TH1の面積は、半導体基板6の表面6aにおける孔部TH1の面積よりも、広くなる。このような場合には、孔部TH1が形成された領域とは、孔部TH1の上底部、すなわち半導体基板6の表面6aにおいて孔部TH1が形成された領域を意味する。
When the hole TH1 is formed by wet etching, the area of the hole TH1 on the
このようにして、図12に示すように、半導体基板6と、流量検出部7と、制御回路部8と、を有する、センサチップ3が形成される。なお、以後の工程において、絶縁膜43は、除去されてもよく、除去されなくてもよいので、絶縁膜43が除去されない場合でも、絶縁膜43の図示を省略する。
In this way, as shown in FIG. 12, the
次に、センサチップ3をリードフレーム2に搭載する(図5のステップS18)。このステップS18の工程では、図13に示すように、センサチップ3をリードフレーム2に搭載し、センサチップ3をボンディングワイヤ4により外部端子2bと電気的に接続する。
Next, the
次に、センサチップ3を封止する(図5のステップS19)。このステップS19の工程では、図14に示すように、センサチップ3を、モールド成型用金型51を用いた樹脂モールドにより封止する。モールド成型用金型51は、モールド成型用空間52と、モールド樹脂流入口53と、空気流路用凸部54と、凸部55と、を有する。モールド成型用空間52の内部に、センサチップ3およびリードフレーム2を配置する。そして、モールド樹脂流入口53からモールド成型用空間52の内部に樹脂を充填する。これにより、センサチップ3およびリードフレーム2を、モールド樹脂5(図2参照)を用いた樹脂モールドにより封止する。
Next, the
図14に示すように、空気流路用凸部54は、センサチップ3およびリードフレーム2がモールド成型用空間52の内部に配置されたとき、空気流路用凸部54が流量検出部7に接触するように、配置されている。これにより、モールド樹脂流入口53からモールド成型用空間52の内部にモールド樹脂5(図2参照)を充填する際に、流量検出部7とモールド成型用金型51との間にモールド樹脂5が流れ込まないようにすることができる。そのため、図2に示したように、流量検出部7上に位置する部分のモールド樹脂5に、モールド樹脂5を貫通して流量検出部7に達する溝部TR1が形成され、流量検出部7は、溝部TR1の底部に露出する。したがって、溝部TR1に沿って空気が流れやすくなり、流量検出部7の周辺で、空気の流れが乱されないようにすることができる。
As shown in FIG. 14, when the
また、流量検出部7のうちダイヤフラム構造DF1を形成する部分、すなわち、絶縁体部IP2にモールド樹脂5(図2参照)が付着すると、例えば流量検出部7の熱容量が大きくなることなどにより、空気などの流体の流量を精度よく検出できないおそれがある。そのため、絶縁体部IP4の領域AR1側の端部上に位置する部分の絶縁膜16上に形成された部分の絶縁体部IP2には、空気流路用凸部54が密着するが、開口部OP1の底部に露出した部分の絶縁体部IP1上に位置する部分の絶縁体部IP2には、空気流路用凸部54が接触しないように、センサチップ3が配置される。これにより、開口部OP1の底部に露出した部分の絶縁体部IP1上に位置する部分の絶縁体部IP2にモールド樹脂5が付着することを防止することができ、空気などの流体の流量を精度よく検出することができる。
Further, when the mold resin 5 (see FIG. 2) adheres to the portion of the flow
ただし、平面視において、孔部TH1が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部IP2に、空気流路用凸部54が接触すると、孔部TH1が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部IP1または絶縁体部IP2が破損するおそれがある。本実施の形態1では、好適には、孔部TH1は、平面視において、開口部OP1が形成された領域内に形成されている。また、前述したように、開口部OP1の底部に露出した部分の絶縁体部IP1上に位置する部分の絶縁膜20には、空気流路用凸部54が接触しないように、センサチップ3が配置される。これにより、孔部TH1が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部IP2に、空気流路用凸部54が接触することを防止することができ、孔部TH1が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部IP1または絶縁体部IP2が破損することを防止することができる。
However, in plan view, when the air flow path
凸部55は、流量検出部7、センサチップ3およびリードフレーム2を挟んで空気流路用凸部54と反対側に配置されている。凸部55は、センサチップ3およびリードフレーム2がモールド成型用空間52の内部に配置されたとき、流量検出部7の下方に位置する部分のリードフレーム2に凸部55が接触するように、配置されている。これにより、流量検出部7、半導体基板6およびリードフレーム2が、空気流路用凸部54と凸部55とにより、上下から挟まれるため、空気流路用凸部54を、絶縁体部IP4の領域AR1側の端部上に位置する部分の絶縁膜16上に形成された部分の絶縁体部IP2に、確実に密着させることができる。
The
<流量検出部および制御回路部における絶縁体部の内部応力>
単結晶シリコンからなる半導体基板上に形成された酸化シリコン膜は、例えば酸化シリコンの熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数よりも小さいことなどにより、通常、圧縮応力を有する。したがって、流量検出部7が、酸化シリコンからなる絶縁体部IP1を有する場合、流量検出部7は、圧縮応力を有することがある。
<Internal stress of insulator in flow rate detector and control circuit>
A silicon oxide film formed on a semiconductor substrate made of single crystal silicon usually has a compressive stress because, for example, the thermal expansion coefficient of silicon oxide is smaller than the thermal expansion coefficient of silicon. Therefore, when the flow
流量検出部7が、圧縮応力を有する場合、流量検出部7が撓みやすくなるので、流量検出部7が破損するおそれがある。また、流量検出部7が形成された領域内で半導体基板6に孔部TH1が形成されている場合には、流量検出部7がさらに撓みやすくなり、流量検出部7が破損するおそれがさらに高くなる。
When the flow
一方、流量検出部7が引っ張り応力を有する場合には、流量検出部7は撓みにくく、流量検出部7が破損するおそれは少ない。また、流量検出部7が形成された領域内で半導体基板6に孔部TH1が形成されている場合でも、流量検出部7は撓みにくく、流量検出部7が破損するおそれは少ない。
On the other hand, when the flow
ところが、流量検出部7が引っ張り応力を有する場合には、制御回路部8が引っ張り応力を有することがある。制御回路部8が引っ張り応力を有する場合、トランジスタTrのトランジスタ特性、または、配線24などの抵抗特性が変動することなどにより、制御回路部8の電気的特性が変動するおそれがある。
However, when the flow
制御回路部8を覆うように形成されたモールド樹脂5は、通常、引っ張り応力を有するが、制御回路部8が引っ張り応力を有する場合、制御回路部8における引っ張り応力はモールド樹脂5により相殺されず、制御回路部8における内部応力の絶対値が大きくなる。このように、制御回路部8における内部応力の絶対値が大きくなると、トランジスタTrのトランジスタ特性、または、配線24などの抵抗特性が変動することなどにより、制御回路部8の電気的特性が変動するおそれがある。
The
上記特許文献1に記載された技術では、膜上に測定素子が設けられているその膜を緊張させるために、伸長性コーティングが設けられるが、その伸長性コーティングは、回路の能動電子部品の少なくとも一部を覆わない。そのため、例えば流量検出部と、制御回路部との境界部など、伸長性コーティングが設けられる領域と、伸長性コーティングが設けられない領域との境界において配線が腐食するなどして、流量センサの信頼性が低下するおそれがある。
In the technique described in the above-mentioned
また、上記特許文献1に記載された技術では、制御回路部8を覆うようにモールド樹脂5を形成する場合、流量検出部7にモールド樹脂5が流入しないように、モールド成型用金型51の空気流路用凸部54を流量検出部7に接触させる際に、流量検出部7にクラックが発生するなど、流量検出部7が破損するおそれがある。そのため、流量センサの製造時の歩留まりが低下するか、または、流量センサの信頼性が低下するおそれがある。
In the technique described in
なお、上記特許文献2に記載された技術では、検出部が設けられた領域における酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜の厚さの比は、回路部が設けられた領域における酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜の厚さの比よりも大きくない。
In the technique described in
<本実施の形態の主要な特徴と効果>
本実施の形態1の流量センサ1では、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比は、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも大きい。
<Main features and effects of the present embodiment>
In the
前述したように、単結晶シリコンからなる半導体基板上に形成された酸化シリコン膜は、通常、圧縮応力を有する。一方、単結晶シリコンからなる半導体基板上に形成された窒化シリコン膜は、窒化シリコン膜を成膜する際の成膜条件を調整することにより、窒化シリコン膜の内部応力が引っ張り応力または圧縮応力になるように、調整することができる。 As described above, a silicon oxide film formed on a semiconductor substrate made of single crystal silicon usually has a compressive stress. On the other hand, in a silicon nitride film formed on a semiconductor substrate made of single crystal silicon, the internal stress of the silicon nitride film is changed to tensile stress or compressive stress by adjusting the film formation conditions when forming the silicon nitride film. Can be adjusted.
したがって、窒化シリコンからなる絶縁体部IP2を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP2が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、窒化シリコンからなる絶縁体部IP4を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP4が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。 Therefore, the insulator part IP2 can be adjusted so as to have a tensile stress by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP2 made of silicon nitride. Similarly, by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP4 made of silicon nitride, the insulator part IP4 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the insulator part IP2, or It can be adjusted to have a compressive stress.
これにより、領域AR1で、絶縁体部IP1および絶縁体部IP2を含む流量検出部7が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。そのため、流量検出部7が撓みにくくなり、流量検出部7が破損することを防止または抑制することができる。また、領域AR1で、半導体基板6に孔部TH1が形成されている場合でも、流量検出部7は撓みにくくなり、流量検出部7の破損を防止または抑制することができる。
Thereby, in area | region AR1, the flow
一方、領域AR2で、絶縁体部IP2および絶縁体部IP4を含む制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。このように、制御回路部8が圧縮応力を有する場合には、制御回路部8を覆うように形成されたモールド樹脂5が引っ張り応力を有するため、制御回路部8の圧縮応力が相殺され、制御回路部8の内部応力の絶対値が小さくなる。また、制御回路部8の内部応力の絶対値が小さいため、制御回路部8の電気的特性の変動を防止または抑制することができる。
On the other hand, in the area AR2, the
また、本実施の形態1の流量センサでは、流量検出部7および制御回路部8のいずれの上層部にも、窒化シリコンからなる絶縁体部IP2および絶縁体部IP4のいずれかが形成されている。したがって、上記特許文献1に記載された技術に比べ、例えば流量検出部7と、制御回路部8との境界部などで、制御回路CR1の配線24などが腐食することを防止または抑制することができ、流量センサの信頼性を向上させることができる。
In the flow rate sensor of the first embodiment, any one of the insulator part IP2 and the insulator part IP4 made of silicon nitride is formed in any upper layer part of the flow
あるいは、本実施の形態1の流量センサでは、絶縁体部IP1の厚さTP1は、絶縁体部IP1と同層に形成された絶縁体部IP3の厚さTP3よりも薄く、領域AR1で、開口部OP1が形成されているが、領域AR2を含めて、領域AR1の外部の領域では、開口部OP1が形成されていない。そして、絶縁体部IP2は、絶縁体部IP1上から、絶縁体部IP4の領域AR1側の端部上にかけて、直接または絶縁膜16を介して、連続的に形成されている。
Alternatively, in the flow rate sensor of the first embodiment, the thickness TP1 of the insulator part IP1 is thinner than the thickness TP3 of the insulator part IP3 formed in the same layer as the insulator part IP1, and the area AR1 has an opening. The portion OP1 is formed, but the opening OP1 is not formed in a region outside the region AR1 including the region AR2. The insulator part IP2 is continuously formed directly or via the insulating
これにより、制御回路部8を覆うようにモールド樹脂5を形成するために、流量検出部7にモールド樹脂5が流入しないように、モールド成型用金型51の空気流路用凸部54をセンサチップ3に接触させる際に、上記特許文献1に記載された技術に比べ、空気流路用凸部54が流量検出部7に接触することを防止することができる。そのため、流量検出部7におけるクラックの発生、または、流量検出部7の破損を防止することができ、流量センサの製造時の歩留まりを向上させ、流量センサの信頼性を向上させることができる。
As a result, in order to form the
好適には、モールド樹脂5の領域AR1側の端部が、絶縁体部IP4上に絶縁膜16を介して形成された部分の絶縁体部IP2上に位置する。この場合、絶縁体部IP4から露出した部分の絶縁膜16および絶縁体部IP3が、さらに、モールド樹脂5に覆われることになるので、上記した接触の防止の効果に加え、制御回路CR1の配線24などの腐食を防止する効果が大きくなる。
Preferably, the end portion of the
(実施の形態2)
実施の形態1の流量センサでは、絶縁膜15を形成した後、絶縁膜20を形成するため、絶縁膜15と絶縁膜20とが重なる部分では、絶縁膜20は、絶縁膜15よりも上方に形成されていた。一方、実施の形態2の流量センサでは、絶縁膜20を形成した後、絶縁膜15を形成するため、絶縁膜15と絶縁膜20とが重なる部分では、絶縁膜15は、絶縁膜20よりも上方に形成されている。
(Embodiment 2)
In the flow rate sensor of the first embodiment, since the insulating
本実施の形態2の流量センサのうち、センサチップ3以外の各要素、および、センサチップ3のうち、絶縁体部IP1および絶縁体部IP2、ならびに、絶縁体部IP1および絶縁体部IP2よりも下方に位置する各要素については、実施の形態1の流量センサにおける各要素と共通である。したがって、実施の形態1の流量センサの各要素と共通の要素については、実施の形態1の流量センサにおける符号と同一の符号を付し、その説明を省略する。
Of the flow rate sensor of the second embodiment, each element other than the
<流量センサ>
図15は、実施の形態2の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。図15に示すように、センサチップ3は、半導体基板6と、流量検出部7と、制御回路部8と、を有する。
<Flow sensor>
FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part of the sensor chip in the flow sensor according to the second embodiment. As shown in FIG. 15, the
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、半導体基板6の表面6a上には、絶縁膜11、層間絶縁膜12、層間絶縁膜13、層間絶縁膜14および絶縁膜15が形成されている。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the insulating
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、流量検出部7は、半導体基板6の表面6aの領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、絶縁体部IP1と、発熱抵抗体17と、絶縁体部IP2と、を有する。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the flow
絶縁体部IP1は、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、例えば、絶縁膜11aと、層間絶縁膜12aと、層間絶縁膜13aと、を含む。領域AR1で、層間絶縁膜14には、層間絶縁膜14を貫通して層間絶縁膜13aに達する開口部OP1が形成されている。また、絶縁体部IP1は、領域AR1で形成されており、開口部OP1が形成された領域内に、配置されている。また、領域AR1で、絶縁体部IP1上には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜20が形成されている。
The insulator part IP1 is formed on the
一方、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、絶縁膜16(図3参照)は形成されていない。また、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜15は、領域AR1では、絶縁膜20上に形成されている。
On the other hand, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the insulating film 16 (see FIG. 3) is not formed. For example, the insulating
絶縁体部IP2は、領域AR1で、絶縁体部IP1上に形成されている。絶縁体部IP2は、絶縁膜20と、絶縁膜20上に形成された絶縁膜15aを含む。絶縁膜15aは、絶縁膜20上に形成された部分の絶縁膜15からなる。
The insulator part IP2 is formed on the insulator part IP1 in the region AR1. The insulator part IP2 includes an insulating
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、制御回路部8は、半導体基板6の表面6aの領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、絶縁体部IP3と、制御回路CR1と、絶縁体部IP4と、を有する。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
絶縁体部IP3は、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、例えば、絶縁膜11bと、層間絶縁膜12bと、層間絶縁膜13bと、層間絶縁膜14bと、を含む。
The insulator part IP3 is formed on the
絶縁体部IP4は、領域AR2で、絶縁体部IP3上に形成されている。絶縁体部IP4は、絶縁膜15bを含む。絶縁膜15bは、領域AR2で、層間絶縁膜14b上に形成された部分の絶縁膜15からなる。
The insulator part IP4 is formed on the insulator part IP3 in the region AR2. The insulator part IP4 includes an insulating
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比は、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも大きい。 Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the ratio of the thickness TP2 of the insulator portion IP2 to the thickness TP1 of the insulator portion IP1 is the ratio of the insulator portion IP4 to the thickness TP3 of the insulator portion IP3. It is larger than the ratio of the thickness TP4.
絶縁体部IP2は、絶縁膜20と、絶縁膜15aと、を含む。しかし、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜20を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁膜20が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜15aを成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁膜15aが、絶縁体部IP3の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
The insulator part IP2 includes an insulating
したがって、例えば絶縁膜20の厚さと絶縁膜15aの厚さとを調整するか、または、絶縁膜20の内部応力と絶縁膜15aの内部応力とを調整することにより、絶縁体部IP2が引っ張り応力を有し、絶縁体部IP4が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
Therefore, for example, by adjusting the thickness of the insulating
また、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部IP1を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP1が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。さらに、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部IP3を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部IP3が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。 Further, for example, by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP1 made of silicon oxide, the insulator part IP1 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the insulator part IP2, or It can be adjusted to have a compressive stress. Furthermore, the insulator part IP3 has a tensile stress smaller than the tensile stress of the insulator part IP2, for example, by adjusting the film formation conditions when forming the insulator part IP3 made of silicon oxide, or It can be adjusted to have a compressive stress.
したがって、本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、流量検出部7が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
Therefore, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the flow
本実施の形態2における絶縁体部IP2の厚さを、実施の形態1における絶縁体部IP2の厚さよりも厚くすることができる。したがって、本実施の形態2では、実施の形態1に比べ、絶縁体部IP2が空気に含まれる酸化窒素(NOx)ガスなどにより腐食することを、容易に防止または抑制することができ、信頼性を容易に向上させることができる。 The thickness of the insulator part IP2 in the second embodiment can be made larger than the thickness of the insulator part IP2 in the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, compared to the first embodiment, the insulator portion IP2 can be easily prevented or suppressed from being corroded by nitric oxide (NO x ) gas contained in the air. Can be easily improved.
なお、本実施の形態2では、絶縁体部IP4に含まれる絶縁膜15bと同層に形成された絶縁膜15aが、絶縁体部IP2に含まれる。そのため、絶縁体部IP4の厚さTP4は、絶縁体部IP2の厚さTP2よりも大きくなる。
In the second embodiment, the insulator part IP2 includes the insulating
このような場合、絶縁体部IP1の厚さTP1が、絶縁体部IP3の厚さTP3と等しくても、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比は、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも十分大きくなる。したがって、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、開口部OP1が形成されなくてもよい。 In such a case, even if the thickness TP1 of the insulator part IP1 is equal to the thickness TP3 of the insulator part IP3, the ratio of the thickness TP2 of the insulator part IP2 to the thickness TP1 of the insulator part IP1 is This is sufficiently larger than the ratio of the thickness TP4 of the insulator part IP4 to the thickness TP3 of the body part IP3. Therefore, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the opening OP1 may not be formed.
<流量センサの製造工程>
図16は、実施の形態2の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図17および図18は、実施の形態2の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
<Manufacturing process of flow sensor>
FIG. 16 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the flow sensor according to the second embodiment. 17 and 18 are fragmentary cross-sectional views of the flow rate sensor according to
本実施の形態2でも、実施の形態1で図6〜図9に示した工程と同様の工程(図16のステップS11およびステップS12)を行って、半導体基板6を準備し、絶縁体部IP1および絶縁体部IP3を形成する。
Also in the second embodiment, the same steps (step S11 and step S12 in FIG. 16) as the steps shown in FIGS. 6 to 9 in the first embodiment are performed to prepare the
次に、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、開口部OP1を形成する(図16のステップS23)。このステップS23の工程では、図17に示すように、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、領域AR1において、層間絶縁膜14をパターニングする。すなわち、領域AR1で、層間絶縁膜14をエッチングして除去する。これにより、図17に示すように、領域AR1で、層間絶縁膜14を貫通して層間絶縁膜13に達する開口部OP1を形成する。
Next, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the opening OP1 is formed (step S23 in FIG. 16). In the step S23, as shown in FIG. 17, the
このようにして開口部OP1を形成することにより、絶縁体部IP1は、絶縁膜11a、層間絶縁膜12aおよび層間絶縁膜13aを含むが、層間絶縁膜14aを含まないものとなる。すなわち、開口部OP1を形成することにより、絶縁体部IP1の厚さTP1を、絶縁体部IP3の厚さTP3よりも薄くすることになる。そのため、絶縁体部IP1の圧縮応力が、絶縁体部IP3の圧縮応力よりも小さくなるように、調整することができる。
By forming the opening OP1 in this way, the insulator part IP1 includes the insulating
次に、絶縁膜20を形成する(図16のステップS24)。このステップS24の工程では、実施の形態1で図11を用いて説明した工程(図5のステップS16)と同様の工程を行って、図17に示すように、領域AR1で、絶縁体部IP1上に、絶縁膜20を形成する。
Next, the insulating
次に、絶縁膜15を形成する(図16のステップS25)。このステップS25の工程では、実施の形態1で図10を用いて説明した工程(図5のステップS13)と同様の工程を行って、図18に示すように、領域AR1および領域AR2で、絶縁膜20上および層間絶縁膜14上に、絶縁膜15を形成する。
Next, the insulating
このとき、領域AR1で、絶縁膜20と、絶縁膜15aとを含む絶縁体部IP2が形成される。絶縁膜15aは、絶縁膜20上に形成された部分の絶縁膜15からなる。また、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1と、発熱抵抗体17と、絶縁体部IP2と、を有する流量検出部7が、形成される。
At this time, the insulator part IP2 including the insulating
一方、領域AR2で、絶縁膜15bを含む絶縁体部IP4が形成される。絶縁膜15bは、層間絶縁膜14b上、すなわち、絶縁体部IP3上に形成された部分の絶縁膜15からなる。また、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP3と、制御回路CR1と、絶縁体部IP4と、を有する制御回路部8が、形成される。
On the other hand, in the region AR2, the insulator part IP4 including the insulating
その後、実施の形態1で図12〜図14を用いて説明した工程と同様の工程(図16のステップS17〜ステップS19)を行って、本実施の形態2の流量センサが形成される。 Thereafter, the same processes (steps S17 to S19 in FIG. 16) as those described in the first embodiment with reference to FIGS. 12 to 14 are performed to form the flow sensor of the second embodiment.
前述した実施の形態1の流量センサの製造工程では、窒化シリコンからなる絶縁膜15を形成した後、窒化シリコンからなる絶縁膜20を形成してパターニングする。そのため、絶縁膜15を形成した後、絶縁膜20を形成する前に、絶縁膜20のエッチングストッパとして、酸化シリコンからなる絶縁膜16を形成する必要がある。
In the manufacturing process of the flow sensor of the first embodiment described above, after the insulating
一方、本実施の形態2の流量センサの製造工程では、絶縁膜15を形成する前に、絶縁膜20を形成してパターニングする。この場合、酸化シリコンからなる層間絶縁膜14がエッチングストッパとして機能するため、絶縁膜16を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。
On the other hand, in the manufacturing process of the flow sensor according to the second embodiment, the insulating
なお、前述したように、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、開口部OP1を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を、削減することができる。 As described above, in the second embodiment, unlike the first embodiment, it is not necessary to form the opening OP1, and the number of manufacturing steps of the flow sensor can be reduced.
<本実施の形態の主要な特徴と効果>
本実施の形態2の流量センサも、実施の形態1の流量センサが有する特徴と同様の特徴を有する。したがって、本実施の形態2の流量センサも、実施の形態1の流量センサが有する効果と同様の効果を有する。
<Main features and effects of the present embodiment>
The flow sensor of the second embodiment also has the same characteristics as the flow sensor of the first embodiment. Therefore, the flow sensor of the second embodiment also has the same effect as the flow sensor of the first embodiment.
それに加えて、本実施の形態2では、絶縁体部IP2の厚さを、実施の形態1における絶縁体部IP2の厚さよりも厚くすることができるので、実施の形態1に比べ、絶縁体部IP2がNOxガスなどにより腐食することを、容易に防止または抑制することができ、流量センサの信頼性を容易に向上させることができる。 In addition, in the second embodiment, since the thickness of the insulator portion IP2 can be made larger than the thickness of the insulator portion IP2 in the first embodiment, the insulator portion is compared with the first embodiment. It is possible to easily prevent or suppress IP2 from being corroded by NO x gas or the like, and it is possible to easily improve the reliability of the flow sensor.
また、本実施の形態2では、実施の形態1に比べ、絶縁膜16を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。また、開口部OP1を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を、削減することができる。
Further, in the second embodiment, it is not necessary to form the insulating
(実施の形態3)
実施の形態1の流量センサでは、絶縁体部IP4は、絶縁体部IP2の絶縁膜20と異なる絶縁膜15bを含んでいた。一方、実施の形態3の流量センサでは、絶縁体部IP4は、絶縁体部IP2の絶縁膜20aと同層に形成された絶縁膜20bを含んでおり、絶縁膜20aの厚さは、絶縁膜20bの厚さよりも厚い。
(Embodiment 3)
In the flow sensor of the first embodiment, the insulator part IP4 includes the insulating
本実施の形態3の流量センサのうち、センサチップ3以外の各要素、および、センサチップ3のうち、絶縁体部IP1および絶縁体部IP2、ならびに、絶縁体部IP1および絶縁体部IP2よりも下方に位置する各要素については、実施の形態1の流量センサにおける各要素と共通である。したがって、実施の形態1の流量センサの各要素と共通の要素については、実施の形態1の流量センサにおける符号と同一の符号を付し、その説明を省略する。
Of the flow rate sensor according to the third embodiment, each element other than the
<流量センサ>
図19は、実施の形態3の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。図19に示すように、センサチップ3は、半導体基板6と、流量検出部7と、制御回路部8と、を有する。
<Flow sensor>
FIG. 19 is a cross-sectional view of the main part of the sensor chip in the flow sensor according to the third embodiment. As shown in FIG. 19, the
本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、半導体基板6の表面6a上には、絶縁膜11、層間絶縁膜12、層間絶縁膜13および層間絶縁膜14が形成されている。
Also in the third embodiment, the insulating
本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、流量検出部7は、半導体基板6の表面6aの領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、絶縁体部IP1と、発熱抵抗体17と、絶縁体部IP2と、を有する。絶縁体部IP1は、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、例えば、絶縁膜11aと、層間絶縁膜12aとを含む。
Also in the third embodiment, similarly to the first embodiment, the flow
一方、本実施の形態3では、実施の形態1と異なり、絶縁膜15(図2参照)および絶縁膜16(図2参照)は形成されていない。また、領域AR1で、層間絶縁膜14および層間絶縁膜13には、層間絶縁膜14および層間絶縁膜13を貫通して層間絶縁膜12aに達する開口部OP1が形成されている。また、絶縁体部IP1は、領域AR1で形成されており、開口部OP1が形成された領域内に、配置されている。
On the other hand, in the third embodiment, unlike the first embodiment, the insulating film 15 (see FIG. 2) and the insulating film 16 (see FIG. 2) are not formed. In the region AR1, the
また、領域AR1で、絶縁体部IP1上には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜20が、形成されている。絶縁体部IP2は、絶縁膜20aを含む。絶縁膜20aは、絶縁体部IP1上に形成された部分の絶縁膜20からなる。
In the region AR1, an insulating
本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、制御回路部8は、半導体基板6の表面6aの領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、絶縁体部IP3と、制御回路CR1と、絶縁体部IP4と、を有する。絶縁体部IP3は、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に形成されており、例えば、絶縁膜11bと、層間絶縁膜12bと、層間絶縁膜13bと、層間絶縁膜14bと、を含む。
Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the
一方、本実施の形態3では、実施の形態1と異なり、絶縁体部IP4は、絶縁膜20bを含む。絶縁膜20bは、領域AR2で、絶縁体部IP3上に形成された部分の絶縁膜20からなる。すなわち、絶縁膜20bは、絶縁膜20aと同層に形成されている。これにより、絶縁膜20bを、絶縁膜20aを形成する工程と同一の工程により、形成することができる。また、絶縁膜20aの厚さTP2は、絶縁膜20bの厚さTP4よりも厚い。
On the other hand, in the third embodiment, unlike in the first embodiment, the insulator part IP4 includes an insulating
本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比は、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも大きい。 Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the ratio of the thickness TP2 of the insulator portion IP2 to the thickness TP1 of the insulator portion IP1 is the ratio of the insulator portion IP4 to the thickness TP3 of the insulator portion IP3. It is larger than the ratio of the thickness TP4.
本実施の形態3では、実施の形態1と異なり、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜20を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁膜20a、および、絶縁膜20aと同層に形成される絶縁膜20bが引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、絶縁膜20aの厚さTP2が、絶縁膜20bの厚さTP4よりも厚い。したがって、絶縁体部IP2が引っ張り応力を有するように、調整することができ、絶縁体部IP4が、絶縁体部IP2の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するように、調整することができる。
In the third embodiment, unlike the first embodiment, the insulating
したがって、本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、流量検出部7が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
Therefore, in the third embodiment, similarly to the first embodiment, the flow
本実施の形態3では、絶縁体部IP2に含まれる絶縁膜20aと同層に形成された絶縁膜20bが、絶縁体部IP4に含まれる。そのため、絶縁体部IP2が引っ張り応力を有する場合、絶縁体部IP4も引っ張り応力を有する。
In the third embodiment, the insulating
しかし、本実施の形態3では、実施の形態1と異なり、図19に示すように、開口部OP1は、層間絶縁膜14および層間絶縁膜13を貫通して層間絶縁膜12aに達する。すなわち、本実施の形態3では、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP3の厚さTP3の比が、実施の形態1に比べ、さらに大きくなる。このような場合、制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有するように、容易に調整することができる。
However, in the third embodiment, unlike the first embodiment, as shown in FIG. 19, the opening OP1 penetrates through the
なお、例えば絶縁体部IP2の厚さTP2と、絶縁体部IP4の厚さTP4との差が十分大きい場合には、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP2の厚さTP2の比は、絶縁体部IP3の厚さTP3に対する絶縁体部IP4の厚さTP4の比よりも十分大きくなる。このような場合には、開口部OP1は、層間絶縁膜14を貫通して層間絶縁膜13に達するだけでよく、開口部OP1が、層間絶縁膜13を貫通して層間絶縁膜12に達しなくてもよい。
For example, when the difference between the thickness TP2 of the insulator part IP2 and the thickness TP4 of the insulator part IP4 is sufficiently large, the ratio of the thickness TP2 of the insulator part IP2 to the thickness TP1 of the insulator part IP1 Is sufficiently larger than the ratio of the thickness TP4 of the insulator part IP4 to the thickness TP3 of the insulator part IP3. In such a case, the opening OP1 only needs to reach the
<流量センサの製造工程>
図20は、実施の形態3の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図21および図22は、実施の形態3の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
<Manufacturing process of flow sensor>
FIG. 20 is a manufacturing process flowchart showing a part of the manufacturing process of the flow sensor according to the third embodiment. 21 and 22 are cross-sectional views of main parts during the manufacturing process of the flow sensor according to the third embodiment.
本実施の形態3でも、実施の形態1で図6〜図9に示した工程と同様の工程(図20のステップS11およびステップS12)を行って、半導体基板6を準備し、絶縁体部IP1および絶縁体部IP3を形成する。
Also in the third embodiment, the same process (step S11 and step S12 in FIG. 20) as the process shown in FIGS. 6 to 9 in the first embodiment is performed to prepare the
次に、本実施の形態3では、実施の形態1と異なり、開口部OP1を形成する(図20のステップS33)。このステップS33の工程では、図21に示すように、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、領域AR1において、層間絶縁膜14および層間絶縁膜13をパターニングする。まず、領域AR1で、層間絶縁膜14をエッチングして除去する。次に、領域AR1で、層間絶縁膜14が除去された部分の層間絶縁膜13をエッチングして除去する。これにより、図21に示すように、領域AR1で、層間絶縁膜14および層間絶縁膜13を貫通して層間絶縁膜12に達する開口部OP1を形成する。
Next, in the third embodiment, unlike the first embodiment, the opening OP1 is formed (step S33 in FIG. 20). In the step S33, as shown in FIG. 21, the
このようにして開口部OP1を形成することにより、絶縁体部IP1は、絶縁膜11aおよび層間絶縁膜12aを含むが、層間絶縁膜13a(図3参照)および層間絶縁膜14a(図9参照)を含まないものとなる。すなわち、開口部OP1を形成することにより、絶縁体部IP1の厚さTP1を、絶縁体部IP3の厚さTP3よりも薄くすることになる。そのため、絶縁体部IP1の圧縮応力が、絶縁体部IP3の圧縮応力よりも小さくなるように、調整することができる。
By forming the opening OP1 in this way, the insulator part IP1 includes the insulating
次に、絶縁膜20を形成する(図20のステップS34)。このステップS34の工程では、実施の形態1で図11を用いて説明した工程(図5のステップS16)の一部の工程と同様の工程を行って、図21に示すように、領域AR1および領域AR2で、絶縁体部IP1上および絶縁体部IP3上に、絶縁膜20を形成する。
Next, the insulating
次に、絶縁膜20をエッチングする(図20のステップS35)。このステップS35の工程では、図22に示すように、領域AR2で、絶縁膜20をエッチングする。このとき、領域AR2で、絶縁膜20をハーフエッチングする。これにより、図21に示すように、領域AR1で、残された絶縁膜20からなる絶縁膜20aが形成され、領域AR2で、領域AR1における絶縁膜20aの厚さTP2よりも薄い厚さTP4を有する絶縁膜20bが形成される。
Next, the insulating
このとき、領域AR1で、絶縁膜20aを含む絶縁体部IP2が形成される。また、領域AR1で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP1と、発熱抵抗体17と、絶縁体部IP2と、を有する流量検出部7が、形成される。
At this time, the insulator part IP2 including the insulating
一方、領域AR2で、絶縁膜20bを含む絶縁体部IP4が形成される。また、領域AR2で、半導体基板6の表面6a上に、絶縁体部IP3と、制御回路CR1と、絶縁体部IP4と、を有する制御回路部8が、形成される。
On the other hand, the insulator part IP4 including the insulating
その後、実施の形態1で図12〜図14を用いて説明した工程と同様の工程(図20のステップS17〜ステップS19)を行って、本実施の形態3の流量センサが形成される。 Thereafter, the same processes (steps S17 to S19 in FIG. 20) as those described in the first embodiment with reference to FIGS. 12 to 14 are performed to form the flow sensor of the third embodiment.
本実施の形態3の流量センサの製造工程では、絶縁膜20bを、絶縁膜20aを形成する工程と同一の工程により、形成することができる。また、本実施の形態3の流量センサの製造工程では、絶縁膜15(図3参照)および絶縁膜16(図3参照)を形成しない。そのため、本実施の形態3では、実施の形態1に比べ、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。
In the manufacturing process of the flow sensor of the third embodiment, the insulating
<本実施の形態の主要な特徴と効果>
本実施の形態3の流量センサも、実施の形態1の流量センサが有する特徴と同様の特徴を有する。したがって、本実施の形態3の流量センサも、実施の形態1の流量センサが有する効果と同様の効果を有する。
<Main features and effects of the present embodiment>
The flow sensor of the third embodiment also has the same characteristics as the flow sensor of the first embodiment. Therefore, the flow sensor of the third embodiment also has the same effect as the flow sensor of the first embodiment.
本実施の形態3では、絶縁体部IP2が引っ張り応力を有する場合、絶縁体部IP4も引っ張り応力を有する。しかし、絶縁体部IP1の厚さTP1に対する絶縁体部IP3の厚さTP3の比を大きくすることにより、制御回路部8が、流量検出部7の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有するように、容易に調整することができる。
In the third embodiment, when the insulator part IP2 has tensile stress, the insulator part IP4 also has tensile stress. However, by increasing the ratio of the thickness TP3 of the insulator part IP3 to the thickness TP1 of the insulator part IP1, the
また、本実施の形態3の流量センサの製造工程では、絶縁膜20bを、絶縁膜20aを形成する工程と同一の工程により、形成することができ、絶縁膜15(図3参照)および絶縁膜16(図3参照)を形成しない。そのため、本実施の形態3では、実施の形態1に比べ、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。
Further, in the manufacturing process of the flow sensor of the third embodiment, the insulating
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、流量センサに適用して有効である。 The present invention is effective when applied to a flow sensor.
1 流量センサ
2 リードフレーム
2a 搭載部
2b 外部端子
3 センサチップ
4 ボンディングワイヤ
5 モールド樹脂
6 半導体基板
6a 表面
6b 裏面
7 流量検出部
8 制御回路部
11、11a、11b 絶縁膜
12、12a、12b、13、13a、13b、14、14a、14b 層間絶縁膜
15、15a、15b、16、20、20a、20b、26a 絶縁膜
17 発熱抵抗体
18 上流側測温抵抗体
19 下流側測温抵抗体
21、23 プラグ
21a 金属膜
22、22a、24 配線
22b、24a、27a 導体膜
25、28 拡散層
26 ゲート絶縁膜
27 ゲート電極
29 電極パッド
31 空気流量計
32 支持体
33 連結部
34 空気通路
35 副通路
41〜43 絶縁膜
51 モールド成型用金型
52 モールド成型用空間
53 モールド樹脂流入口
54 空気流路用凸部
55 凸部
AR1、AR2 領域
CR1 制御回路
DF1 ダイヤフラム構造
DR1 方向
IP1〜IP4 絶縁体部
OP1、OP2 開口部
TH1、TH2 孔部
TP1〜TP3、TP31、TP4 厚さ
Tr トランジスタ
TR1、TR2 溝部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記半導体基板の前記第1主面の第1領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に形成され、流体の流量を検出する流量検出部と、
前記半導体基板の前記第1主面の第2領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に形成され、前記流量検出部を制御する制御回路部と、
を備え、
前記流量検出部は、
前記第1領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に形成された第1絶縁体部と、
前記第1絶縁体部と接触するように形成された発熱抵抗体と、
前記第1絶縁体部上に形成された第2絶縁体部と、
を有し、
前記制御回路部は、
前記第2領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に形成された第3絶縁体部と、
前記第3絶縁体部内に形成され、前記発熱抵抗体を制御する回路と、
前記第3絶縁体部上に形成された第4絶縁体部と、
を有し、
前記第1絶縁体部および前記第3絶縁体部は、酸化シリコンからなり、
前記第2絶縁体部および前記第4絶縁体部は、窒化シリコンからなり、
前記第1絶縁体部の厚さに対する前記第2絶縁体部の厚さの比は、前記第3絶縁体部の厚さに対する前記第4絶縁体部の厚さの比よりも大きい、流量センサ。 A semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
A flow rate detection unit that is formed on the first main surface of the semiconductor substrate in a first region of the first main surface of the semiconductor substrate and detects a flow rate of fluid;
A control circuit unit that is formed on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region of the first main surface of the semiconductor substrate and controls the flow rate detection unit;
With
The flow rate detector
A first insulator portion formed on the first main surface of the semiconductor substrate in the first region;
A heating resistor formed in contact with the first insulator portion;
A second insulator portion formed on the first insulator portion;
Have
The control circuit unit is
A third insulator formed on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region;
A circuit that is formed in the third insulator portion and controls the heating resistor;
A fourth insulator portion formed on the third insulator portion;
Have
The first insulator part and the third insulator part are made of silicon oxide,
The second insulator part and the fourth insulator part are made of silicon nitride,
A flow rate sensor in which the ratio of the thickness of the second insulator part to the thickness of the first insulator part is larger than the ratio of the thickness of the fourth insulator part to the thickness of the third insulator part. .
前記第2絶縁体部は、引っ張り応力を有し、
前記第1絶縁体部、前記第3絶縁体部および前記第4絶縁体部は、前記第2絶縁体部の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有する、流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein
The second insulator part has a tensile stress,
The flow rate sensor, wherein the first insulator part, the third insulator part, and the fourth insulator part have a tensile stress or a compressive stress smaller than a tensile stress of the second insulator part.
前記第2絶縁体部の厚さは、前記第4絶縁体部の厚さよりも厚い、流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein
The flow rate sensor, wherein the second insulator part is thicker than the fourth insulator part.
前記第3絶縁体部は、前記第1絶縁体部と同層に形成され、
前記第1絶縁体部の厚さは、前記第3絶縁体部の厚さよりも薄く、
前記第2絶縁体部は、前記第1絶縁体部上から、前記第4絶縁体部の前記第1領域側の端部上にかけて形成されている、流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein
The third insulator part is formed in the same layer as the first insulator part,
The thickness of the first insulator portion is thinner than the thickness of the third insulator portion,
The flow rate sensor, wherein the second insulator part is formed from the first insulator part to an end of the fourth insulator part on the first region side.
前記半導体基板の前記第2主面から前記半導体基板を貫通して前記第1絶縁体部に達する孔部を有し、
前記孔部は、平面視において、前記第1絶縁体部が形成された領域内に形成されている、流量センサ。 The flow sensor according to claim 4, wherein
A hole extending from the second main surface of the semiconductor substrate to the first insulator through the semiconductor substrate;
The hole is a flow rate sensor formed in a region where the first insulator is formed in a plan view.
前記第2領域で、前記第4絶縁体部および前記第2絶縁体部を覆うように形成された樹脂部を有し、
前記樹脂部の前記第1領域側の端部は、前記第4絶縁体部上に形成された部分の前記第2絶縁体部上に位置する、流量センサ。 The flow sensor according to claim 4, wherein
A resin portion formed to cover the fourth insulator portion and the second insulator portion in the second region;
An end of the resin portion on the first region side is a flow rate sensor located on the second insulator portion of a portion formed on the fourth insulator portion.
前記第1絶縁体部の厚さと前記第2絶縁体部の厚さとの和は、前記第3絶縁体部の厚さと前記第4絶縁体部の厚さとの和よりも小さい、流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein
The sum of the thickness of the first insulator part and the thickness of the second insulator part is smaller than the sum of the thickness of the third insulator part and the thickness of the fourth insulator part.
前記第2絶縁体部は、
前記第1絶縁体部上に形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と、
からなり、
前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜上に、前記第4絶縁体部と同層に形成されており、
前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜は、窒化シリコンからなる、流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein
The second insulator part is
A first insulating film formed on the first insulator portion;
A second insulating film formed on the first insulating film;
Consists of
The second insulating film is formed on the first insulating film in the same layer as the fourth insulator part,
The flow rate sensor, wherein the first insulating film and the second insulating film are made of silicon nitride.
前記第4絶縁体部は、前記第2絶縁体部と同層に形成されており、
前記第4絶縁体部の厚さは、前記第2絶縁体部の厚さよりも薄い、流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein
The fourth insulator part is formed in the same layer as the second insulator part,
The flow rate sensor, wherein the fourth insulator part is thinner than the second insulator part.
前記第4絶縁体部上に形成された第3絶縁膜を有し、
前記第3絶縁膜は、酸化シリコンからなり、
前記第2絶縁体部は、前記第1絶縁体部上から、前記第3絶縁膜の前記第1領域側の端部上にかけて形成されている、流量センサ。 The flow sensor according to claim 4, wherein
A third insulating film formed on the fourth insulator portion;
The third insulating film is made of silicon oxide,
The flow rate sensor, wherein the second insulator portion is formed from the first insulator portion to an end portion of the third insulating film on the first region side.
前記第3絶縁体部内に形成され、前記発熱抵抗体と前記回路とを電気的に接続する配線と、
前記第3絶縁体部内に形成され、前記回路と電気的に接続された電極と、
前記第4絶縁体部、および、前記電極上に位置する部分の前記第3絶縁体部を貫通して、前記電極に達する開口部と、
を有し、
前記開口部に露出した前記電極は、前記流量センサの外部と電気的に接続される、流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein
A wiring formed in the third insulator portion and electrically connecting the heating resistor and the circuit;
An electrode formed in the third insulator portion and electrically connected to the circuit;
An opening that reaches the electrode through the fourth insulator and the third insulator of the portion located on the electrode;
Have
The electrode exposed at the opening is electrically connected to the outside of the flow sensor.
(b)前記半導体基板の前記第1主面の第1領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に、流体の流量を検出する流量検出部を形成する工程、
(c)前記半導体基板の前記第1主面の第2領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に、前記流量検出部を制御する制御回路部を形成する工程、
を備え、
前記(b)工程は、
(d)前記第1領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に、第1絶縁体部を形成する工程、
(e)前記第1絶縁体部と接触するように、発熱抵抗体を形成する工程、
(f)前記第1絶縁体部上に、第2絶縁体部を形成する工程、
を有し、
前記(c)工程は、
(g)前記第2領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に、第3絶縁体部を形成する工程、
(h)前記第3絶縁体部内に、前記発熱抵抗体を制御する回路を形成する工程、
(i)前記第3絶縁体部上に、第4絶縁体部を形成する工程、
を有し、
前記第1絶縁体部および前記第3絶縁体部は、酸化シリコンからなり、
前記第2絶縁体部および前記第4絶縁体部は、窒化シリコンからなり、
前記第1絶縁体部の厚さに対する前記第2絶縁体部の厚さの比は、前記第3絶縁体部の厚さに対する前記第4絶縁体部の厚さの比よりも大きい、流量センサの製造方法。 (A) preparing a semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
(B) forming a flow rate detection unit for detecting a flow rate of fluid on the first main surface of the semiconductor substrate in the first region of the first main surface of the semiconductor substrate;
(C) forming a control circuit unit for controlling the flow rate detection unit on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region of the first main surface of the semiconductor substrate;
With
The step (b)
(D) forming a first insulator portion on the first main surface of the semiconductor substrate in the first region;
(E) forming a heating resistor so as to be in contact with the first insulator portion;
(F) forming a second insulator portion on the first insulator portion;
Have
The step (c)
(G) forming a third insulator portion on the first main surface of the semiconductor substrate in the second region;
(H) forming a circuit for controlling the heating resistor in the third insulator portion;
(I) forming a fourth insulator part on the third insulator part;
Have
The first insulator part and the third insulator part are made of silicon oxide,
The second insulator part and the fourth insulator part are made of silicon nitride,
A flow rate sensor in which the ratio of the thickness of the second insulator part to the thickness of the first insulator part is larger than the ratio of the thickness of the fourth insulator part to the thickness of the third insulator part. Manufacturing method.
前記(d)工程は、
(d1)前記第1領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に、前記第3絶縁体部と同層に、前記第1絶縁体部を形成する工程、
(d2)前記第1絶縁体部をエッチングすることにより、前記第1絶縁体部の厚さを、前記第3絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含み、
前記(f)工程は、
(f1)前記第1絶縁体部上に、第1絶縁膜を形成する工程、
(f2)前記第1絶縁膜上に、第2絶縁膜を形成することにより、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜とからなる前記第2絶縁体部を形成する工程、
を含み、
前記(f2)工程では、前記第1絶縁膜上に、前記第4絶縁体部と同層に、前記第2絶縁膜を形成し、
前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜は、窒化シリコンからなる、流量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the flow sensor according to claim 12,
The step (d)
(D1) forming the first insulator portion in the same region as the third insulator portion on the first main surface of the semiconductor substrate in the first region;
(D2) a step of etching the first insulator portion to make the thickness of the first insulator portion thinner than the thickness of the third insulator portion;
Including
The step (f)
(F1) forming a first insulating film on the first insulator portion;
(F2) forming the second insulator portion including the first insulating film and the second insulating film by forming a second insulating film on the first insulating film;
Including
In the step (f2), the second insulating film is formed on the first insulating film in the same layer as the fourth insulator portion,
The method for manufacturing a flow sensor, wherein the first insulating film and the second insulating film are made of silicon nitride.
前記(d)工程は、
(d3)前記第1領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に、前記第3絶縁体部と同層に、前記第1絶縁体部を形成する工程、
(d4)前記第1絶縁体部をエッチングすることにより、前記第1絶縁体部の厚さを、前記第3絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含み、
前記(i)工程は、
(i1)前記第3絶縁体部上に、前記第2絶縁体部と同層に、前記第4絶縁体部を形成する工程、
(i2)前記第4絶縁体部をエッチングすることにより、前記4絶縁体部の厚さを、前記第2絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含む、流量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the flow sensor according to claim 12,
The step (d)
(D3) forming the first insulator portion in the same region as the third insulator portion on the first main surface of the semiconductor substrate in the first region;
(D4) a step of etching the first insulator portion to make the thickness of the first insulator portion thinner than the thickness of the third insulator portion;
Including
The step (i)
(I1) forming the fourth insulator part on the third insulator part in the same layer as the second insulator part;
(I2) a step of etching the fourth insulator part to make the thickness of the four insulator parts thinner than the thickness of the second insulator part;
A method for manufacturing a flow sensor, comprising:
前記(d)工程は、
(d5)前記第1領域で、前記半導体基板の前記第1主面上に、前記第3絶縁体部と同層に、前記第1絶縁体部を形成する工程、
(d6)前記第1絶縁体部上に、前記第4絶縁体部と同層に、第3絶縁膜を形成する工程、
(d7)前記第3絶縁膜をエッチングして除去する工程、
(d8)前記第3絶縁膜が除去された部分の前記第1絶縁体部をエッチングすることにより、前記第1絶縁体部の厚さを、前記第3絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含む、流量センサの製造方法。 In the manufacturing method of the flow sensor according to claim 12,
The step (d)
(D5) forming the first insulator portion in the same region as the third insulator portion on the first main surface of the semiconductor substrate in the first region;
(D6) forming a third insulating film on the first insulator portion in the same layer as the fourth insulator portion;
(D7) etching and removing the third insulating film;
(D8) The step of making the thickness of the first insulator portion thinner than the thickness of the third insulator portion by etching the first insulator portion in the portion where the third insulating film is removed. ,
A method for manufacturing a flow sensor, comprising:
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