JP4967203B2

JP4967203B2 - 薄膜部を有するセンサの製造方法

Info

Publication number: JP4967203B2
Application number: JP2001221695A
Authority: JP
Inventors: 杉浦　　真紀子; 弘幸和戸; 敏雅山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003035581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜部を有するセンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜部を有するセンサには、薄膜部において金属配線を形成し、この金属配線における物性値の変化により物理量等をセンシングするようになっているものがある。
【０００３】
例えば、熱式あるいは感熱式エアーフローセンサ（以下、単にフローセンサという。）では、基板上に白金等からなる金属配線によってヒータや温度計が形成されており、薄膜部表面のガス流れによるヒータの放熱量を温度計で検出し、流量を検出するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなエアフローセンサでは、感度向上、低消費電力化のために、ヒータ部分は薄膜構造（ブリッジ、メンブレン）となっている。このように薄膜構造とすると、その部分の強度が低下して破壊しやすくなるという問題がある。この強度低下の要因の発生メカニズムについて図９に基づいて説明する。図９はセンサの薄膜部の製造手順を示す工程図である。
【０００５】
まず、基板（図示せず）上に、第１の絶縁膜１０１を形成し、その上に金属膜としてＴｉ密着層１０２を介してＰｔ膜１０３を成膜する（図９（ａ））。次に、アニール処理を行った後に、金属膜１０２、１０３上にレジスト１０４を形成する（図９（ｂ））。このアニール処理により、Ｔｉ粒１０２はＰｔ膜１０３内に拡散する。
【０００６】
次に、イオンミリングにより、レジスト１０４を用いて金属膜１０２、１０３をパターニングして金属配線１０５を形成する（図９（ｃ））。このとき、ミリング時に第１の絶縁膜１０１が大きく削れて、第１の絶縁膜１０１のテーパ角度が大きくなり、金属配線１０５と第１の絶縁膜１０１との段差部１０１ａが形成されてしまう。また、イオンミリングによるＴｉ粒のミリング速度はＰｔより遅いため、Ｔｉ粒１０２の形状が金属配線１０５のテーパ面に残る。
【０００７】
また、Ｔｉ粒１０２が存在していた部位ではエッチング速度が遅くなるので、下地の第１の絶縁膜１０１にＴｉ粒の１０２の形状が反映されて、第１の絶縁膜１０１表面に凹凸（エッチング残さ）１０１ｂが形成されることとなる。さらに、エッチング時間が短いと場所によってはＰｔ／Ｔｉ粒が残り、これによっても凹凸が発生することとなる。
【０００８】
次に、第１の絶縁膜１０１および金属配線１０５上に第２の絶縁膜１０６を形成する（図９（ｄ））。この第２の絶縁膜１０６には、第１の絶縁膜１０１に形成された段差１０１ａや金属配線１０５のテーパ面に形成された凹凸により、クラック（す）１０６ａ、１０６ｂが発生する。さらに、第１の絶縁膜１０１表面に形成された凹凸１０１ｂにより、薄膜構造部表面に凹凸が形成される。
【０００９】
このようなクラックや凹凸が薄膜部に形成されると、その部位が破壊しやすくなり、機械的な強度が不足するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、薄膜部を有するセンサの製造方法において、薄膜部の強度を確保することが可能なセンサ製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、薄膜部（１０）を有し、薄膜部（１０）に第１の絶縁膜（２２）と第２の絶縁膜（２５）とが備えられているとともに、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に２種の金属材料を含む金属配線（３、５）が配置されているセンサの製造方法であって、第１の絶縁膜上に金属配線を構成する金属膜（２３）を形成する金属膜形成工程と、金属膜形成工程の後に、金属膜の粒径が大きくなる熱処理を行う熱処理工程と、熱処理工程の後に、金属膜をイオンミリングによってエッチングすることにより金属配線を形成するエッチング工程と、エッチング工程の後に、金属配線上に第２の絶縁膜を形成する第２の絶縁膜形成工程とを有し、エッチング工程では、イオンミリングにおけるイオン入射角を金属配線に対して傾斜させ、イオンミリングによるイオン入射時に、第１の絶縁膜および金属膜を、これらの面方向に垂直な回転軸を中心に回転させ、エッチング工程において、金属膜上にレジスト（２４）を形成した後、レジストを加熱により液状化させ、表面張力によりレジストのうち金属膜との界面の端部をテーパ状にし、レジストをマスクとして金属膜をエッチングすることを特徴としている。
【００１５】
このように金属膜に対してイオン入射角を傾斜させることで、金属配線の端部において、第１の絶縁膜の削れを抑制することができるので、第１の絶縁膜のテーパ角度を小さくすることができる。この結果、金属配線の端部における第１の絶縁膜の段差を小さくすることができ、金属配線の端部で発生する第２の絶縁膜のクラック発生を抑制することができる。これにより薄膜部の強度を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明のように、イオン入射角を２０°〜６０°の範囲内とすることが、金属配線の端部における第１の絶縁膜のテーパ角度を小さくするために望ましい。
【００１７】
また、本発明では、イオンミリングによるイオン入射時に、第１の絶縁膜および金属膜を、これらの面方向に垂直な回転軸を中心に回転させることを特徴としている。これにより、イオンミリング時にイオン入射角を傾斜させた場合であっても、金属膜や第１の絶縁膜のテーパ角度を入射イオンの向きによらず、均一にすることができる。
【００１８】
また、本発明では、エッチング工程において、金属膜上にレジスト（２４）を形成した後、レジストのうち金属膜との界面の端部をテーパ状にし、レジストをマスクとして金属膜をエッチングすることを特徴としている。
【００１９】
これにより、イオン入射角を斜めにした場合に、エッチングイオンがレジストに当たって、金属膜のエッチングしたい部分がテーパ状にエッチングできなることを防止できる。また、テーパエッチングしたい膜とレジストとの間に設ける補助層が不要となる。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。本第１実施形態では、本発明をフローセンサに適用している。図１は、本第１実施形態に係るフローセンサＳ１の斜視図であり、図２はこのフローセンサＳ１の断面図であって、図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。
【００３６】
図１に示すように基板１の裏面から空洞部６が設けられ、ダイアフラム部２が形成されている。基板１は、単結晶シリコン等で形成された半導体基板より構成されている。
【００３７】
図２に示す様に、基板１には、一面（図中の上面）から他面（図中の下面）へと貫通する空洞部１ａが形成されている。基板１の一面上には、空洞部１ａの開口部を覆うように、下部絶縁膜２１、２２が形成されている。この下部絶縁膜２１、２２は、絶縁性のシリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）等により構成することができ、本例では、下側から第１のシリコン窒化膜２１、第１のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）２２が順次積層形成されてなるものである。
【００３８】
第１のシリコン酸化膜２２の上には、流体温度計３、測温体（流量検出体）４、ヒータ（発熱体）５が形成されている。これらの部材３〜５は、金属抵抗膜として構成される。本第１実施形態では、金属抵抗膜としてＰｔ／Ｔｉ積層膜を用いている。第１のシリコン酸化膜２２の上にＴｉ密着層を介してＰｔ膜が成膜され、Ｐｔ／Ｔｉ積層膜がパターニングされて、配線部３〜５が構成される。本例では各抵抗膜３〜５は平面蛇行形状にパターニングされている。
【００３９】
流体温度計３、測温体４およびヒータ５は、本例では、流体の流れの方向（図１中の白抜き矢印）に対し、上流側からその順で配置されている。流体温度計３は、流体の温度を検出するもので、ヒータ５の熱がその温度検出に影響を及ぼさないようにヒータ５から十分離隔した位置に配設されている。ヒータ５は、流体温度計３で検出された温度より一定温度高い基準温度になるように、図示しない制御回路によって制御される。
【００４０】
これら抵抗膜３〜５および第１のシリコン酸化膜２２の上には、上部絶縁膜２５、２６が形成されている。この上部絶縁膜２５、２６は、下部絶縁膜２１、２２と同様に、絶縁性のシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等により構成することができ、本例では、下側から第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜）２５、第２のシリコン窒化膜２６が順次積層形成されてなるものである。
【００４１】
また、図１に示すように、上記各抵抗膜３〜５は、基板１の端部まで引き回されており、その引き回し終端には、金やアルミ等よりなるパッド部７が形成されている。そして、このパッド部７を介してワイヤボンディング等により、各抵抗膜３〜５は上記制御回路等に電気的に接続されるようになっている。これらパッド部７は、上部絶縁膜２５、２６に形成された図示しない開口部を介して各抵抗膜３〜５に電気的に接続されている。
【００４２】
こうして、本第１実施形態では、基板１の上に、下部絶縁膜２１、２２、抵抗膜３〜５、上部絶縁膜２５、２６が順次積層形成されている。そして、基板１の空洞部１ａ上においては、上記測温体４およびヒータ５が第１のシリコン酸化膜２２と第２のシリコン酸化膜２５とに挟まれて積層された薄膜部としてのメンブレン（薄膜構造部）１０が形成されている。
【００４３】
このようなフローセンサＳ１では、流体温度計３から得られる流体温度よりも一定温度高い温度になるようにヒータ５を駆動する。そして、流体が流れることにより、図１の白抜き矢印で示す順流においては、測温体４は熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆方向である逆流では熱が運ばれて温度が上がるため、この測温体４と流体温度計３との温度差から流体の流量および流れ方向を検出するものである。このとき、流体温度計３および測温体４を形成している金属配線の抵抗値変動から温度を測定（検出）している。
【００４４】
次に、上記構成のフローセンサＳ１の製造方法について図３に基づいて説明する。図３は、メンブレン１０のうち任意の金属配線（ヒータまたは測温体）３、５における断面図である。なお、図３では図１で示した基板１の図示を省略している。
〔図３（ａ）に示す工程〕
まず、図１で示す基板１を用意し、この基板１上にプラズマＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）法または減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）法等により第１のシリコン窒化膜２１を成膜し、その上に、ＰＥ−ＣＶＤ法等により第１のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）２２を成膜する。
【００４５】
次に、第１のシリコン酸化膜２２上に抵抗膜３〜５の材料としての金属膜（Ｔｉ膜、Ｐｔ膜）２３を蒸着法やスパッタ法により順次堆積させる（金属膜形成工程）。まず、密着層としてのＴｉ膜を成膜し、次にＰｔ膜を成膜する。その後、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３におけるＰｔ、Ｔｉの粒径が大きくなるように熱処理（アニール処理）を行う。この熱処理により、Ｐｔ／Ｔｉの抵抗温度係数（ＴＣＲ）を高めることができ、フローセンサの感度を向上させることができる。
【００４６】
次に、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３上に、ヒータ３、流体温度計４、測温計５の形状となるようにレジスト２４を塗布する。その後、ポストベークを通常の温度（１００℃〜１４０℃）よりも高い温度で行う。具体的には、ポストベークを１４０℃〜１８０℃で３０分程度行う。レジスト２４は１８０℃程度で硬化し、エッチング後の剥離性が悪化するため、ポストベーク温度は１８０℃以下であることが望ましい。
【００４７】
この結果、レジスト２４が液状化して表面張力によりなだらかなテーパ形状となり、レジスト２４端部におけるＰｔ／Ｔｉ膜２３の表面とレジスト２４表面との角度が小さくなる。なお、レジスト２４をテーパ化する方法としては、ポストベーク温度を高くする他に、露光時にフォーカスをずらす方法（デフォーカス露光）を用いることもできる。
〔図３（ｂ）に示す工程〕
次に、レジスト２４をマスクとしてＰｔ／Ｔｉ膜２３をエッチングする（エッチング工程）。本第１実施形態では、エッチングをフォトリソグラフィ法を用いたイオンミリングにより行っている。このとき、本第１実施形態では、イオンミリングのイオン入射角度を、第１のシリコン酸化膜２２、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３に対して垂直ではなく、傾斜させるように構成している。このイオン入射角について図４に基づいて説明する。
【００４８】
図４は、イオンミリングにおけるイオン入射角とエッチングレート（選択比）との関係を示している。図中黒丸がＰｔのエッチングレートを示し、黒三角がＴｉのエッチングレートを示している。ここでいう、入射角とは、対象物に対する垂直方向からの角度である。
【００４９】
図４に示すように、ＰｔおよびＴｉのエッチングレートは、イオン入射角に依存している。本第１実施形態では、イオンミリングにおけるイオン入射角を、ＰｔとＴｉの選択比が同程度によるように設定している。具体的には、イオン入射角を２０°〜６０°の範囲内としている。
【００５０】
これにより、ＰｔのエッチングレートとＴｉのエッチングレートとの差を小さくすることができ、Ｐｔのエッチング速度とＴｉのエッチング速度を近づけることができる。従って、イオンミリングによるＰｔ／Ｔｉ膜２３のエッチング時に、Ｔｉ粒が金属配線３、５のテーパ面に残ることを抑制でき、金属配線３、５のテーパ面に形成される凹凸を減少させることができる。
【００５１】
また、Ｐｔ／Ｔｉ膜に対してイオン入射角を傾斜させることで、金属配線３、５端部において、第１のシリコン酸化膜２２の削れを抑制することができるので、第１のシリコン酸化膜２２のテーパ角度を小さくすることができる。このシリコン酸化膜２２のテーパ角度を小さくするためにも、イオン入射角が２０°〜６０°の範囲内であることが望ましい。
【００５２】
上記のように、イオンミリング時にイオン入射角を傾斜させた場合には、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３や第１のシリコン酸化膜２２のテーパ角度が入射イオンの向きによって変わらないこととなるので、本第１実施形態では、イオンミリング時に基板１を、これらの面方向に垂直な回転軸を中心に回転させている。
【００５３】
また、イオン入射角を斜めにすると、入射角によってはエッチングイオンがレジスト２４に当たって、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３のエッチングしたい部分がテーパ状にエッチングできない場合がある。通常は、テーパエッチングしたい膜２３とレジスト２４との間に補助層を設けることで対処しているが、本第１実施形態では、上記のようにレジスト２４の端部をテーパ化することで、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３のテーパエッチングを可能としている。これにより、補助層が不要となり工程を簡略化できる。
〔図３（ｃ）に示す工程〕
次に、金属配線３、５および第１のシリコン酸化膜２２上に、ＰＥ−ＣＶＤ法等により第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜）２５を成膜した後、このシリコン酸化膜２５の上に、プラズマＣＶＤ法または減圧ＣＶＤ法等により第２のシリコン窒化膜２６を成膜する（第２の絶縁膜形成工程）。
【００５４】
その後、図示していないが、上記パッド部７の形成のために上部絶縁膜２５、２６に開口を形成し、蒸着やスパッタ等によりパッド部７を形成する。
【００５５】
以上のように、本第１実施形態によれば、エッチング工程におけるイオンミリング時のイオン入射角度を、ＰｔとＴｉのエッチングレートが同程度になるようにすることで、Ｔｉ粒によって金属配線３、５のテーパ面に形成される凹凸を低減することができる。これにより、金属配線３、５のテーパ面における第２のシリコン酸化膜２５のクラック発生を抑制することができる。これにより薄膜構造部１０の強度を向上させることができる。
【００５６】
また、エッチング工程におけるイオンミリング時のイオン入射角度を傾斜させることで、金属配線３、５端部における第１のシリコン酸化膜２２の削れを抑制することができるので、第１のシリコン酸化膜２２のテーパ角度を小さくすることができる。これにより、金属配線３、５端部における第１のシリコン酸化膜２２の段差を小さくすることができ、金属配線端部で発生する第２のシリコン酸化膜２５のクラック発生を抑制することができる。これにより薄膜構造部１０の強度を向上させることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図５、図６に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態に比較して、Ｔｉ粒の影響により第１のシリコン酸化膜２２上に形成される凹凸（エッチング残さ）を除去する凹凸低減用エッチング工程を行う点が異なるものである。上記第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
本第２実施形態におけるフローセンサＳ１の製造方法について図５に基づいて説明する。図５は、メンブレン部１０のうち任意の金属配線（ヒータまたは測温体）３、５における断面図である。なお、図５では図１で示した基板１の図示を省略している。
〔図５（ａ）に示す工程〕
この工程は、上記第１実施形態で図３（ａ）に基づいて説明した下部絶縁膜２１、２２、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３、レジスト２４の形成と同様であるので説明を省略する。
〔図５（ｂ）に示す工程〕
次に、レジスト２４をマスクとしてＰｔ／Ｔｉ膜２３をエッチングする。本第２実施形態では、エッチングをフォトリソグラフィ法を用いたイオンミリングにより行っている。このとき、本第１実施形態では、イオンミリングのイオン入射角度を、第１のシリコン酸化膜２２、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３に対して垂直としている。図５（ｂ）に示すように、イオンミリングを実行してＰｔ／Ｔｉ膜２３をエッチングして金属配線３、５を形成した後には、第１のシリコン酸化膜２２上に凹凸（エッチング残さ）２２ａが形成されている。
〔図５（ｃ）に示す工程〕
次に、第１のシリコン酸化膜２２に形成された凹凸２２ａを低減する凹凸低減用エッチング工程を行う。具体的には、イオンミリングを継続してオーバエッチングを行い、第１のシリコン酸化膜２２の表面を削る。オーバエッチングは、第１のシリコン酸化膜２２上の凹凸２２ａが残らない程度であって、凹凸２２ａが薄膜構造部１０の耐圧低下に起因しない程度に行う。このオーバエッチングによる第１のシリコン酸化膜２２の削れ量Ａについて図６に基づいて説明する。
【００５９】
図６は、オーバエッチング時間と単位面積当たりの残さ数との関係を示している。Ｐｔ／Ｔｉ膜２３の厚さは、例えば２８０ｎｍである。図６によれば、第１のシリコン酸化膜２２の削れ量ＡがＰｔ／Ｔｉ膜厚（２８０ｎｍ）Ｂの約３０％程度（８０ｎｍ）以上となったときに、第１のシリコン酸化膜２２表面の残さ数が薄膜構造部１０の耐圧に影響を及ばさない程度になる。従って、オーバエッチングによる第１のシリコン酸化膜２２の削れ量Ａの下限値を、Ｐｔ／Ｔｉ膜厚Ｂの３０％とすることができる。
【００６０】
オーバエッチングによる第１のシリコン酸化膜２２の削れ量Ａの上限値は、第２のシリコン酸化膜２５の膜厚Ｃにより決定される。具体的には、削れ量Ａの上限値＝第２のシリコン酸化膜２５の膜厚Ｃ−Ｐｔ／Ｔｉ膜厚Ｂとなる。すなわち、第１のシリコン酸化膜２２の削れ量ＡとＰｔ／Ｔｉ膜厚Ｂとの合計が第２のシリコン酸化膜２５の膜厚Ｃを超える場合には、第２のシリコン酸化膜２５によりＰｔ／Ｔｉ膜からなる金属配線３、５を覆うことが困難になるからである。また、第１のシリコン酸化膜２２の削れ量Ａの上限値は、第１のシリコン酸化膜２２の膜厚より小さくなければならない。
〔図５（ｄ）に示す工程〕
この工程は、上記第１実施形態で図３（ｃ）に基づいて説明した上部絶縁膜２５、２６の形成と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
以上のように、本第２実施形態によれば、エッチング工程におけるイオンミリングで第１の絶縁膜２２を、ミリング残さが残らない程度にオーバエッチングすることにより、薄膜構造部１０表面に凹凸が形成されることを抑制することができる。これにより薄膜構造部１０の強度を向上させることができる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態は、上記第２実施形態に比較して、第１のシリコン酸化膜２２の凹凸低減用エッチング工程の内容が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６３】
上記第２実施形態では、図５（ｂ）に基づいて説明したように、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３をエッチングする際にイオンミリングのイオン入射角度をＰｔ／Ｔｉ膜２３に対して垂直としたが、本第３実施形態でのＰｔ／Ｔｉ膜２３エッチング時におけるイオン入射角は、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３に対して垂直でもよく、傾斜していてもよい。
【００６４】
次に、第１のシリコン酸化膜２２の凹凸軽減用エッチング工程を行う。凹凸軽減用エッチング工程として、本第３実施形態ではシリコン酸化膜２２のエッチングレートの速い条件でエッチングを行う。シリコン酸化膜２２のエッチングレートの速い条件の具体例について、イオン入射角とエッチングレートとの関係を示す図４に基づいて説明する。
【００６５】
図４中白抜き菱形は酸化シリコンを示している。図４に示すように、イオン入射角が３０°以上の場合に、酸化シリコンのエッチングレートが充分速くなっていることが分かる。従って、第１のシリコン酸化膜２２のオーバエッチングを行う際に、イオンミリングのイオン入射角を３０°以上とすることが望ましい。
【００６６】
本第３実施形態の凹凸低減エッチングによる第１のシリコン酸化膜２２の削れ量は、上記第２実施形態と同様に金属膜厚Ｂの３０％を下限値とし、第２のシリコン酸化膜２５の膜厚Ｃから金属膜厚Ｂを引いた値が上限値となる。
【００６７】
以上の本第３実施形態によっても、第１の絶縁膜２２に形成される凹凸２２ａを低減させることができ、薄膜構造部１０表面に凹凸が形成されることを抑制することができる。これにより薄膜構造部１０の強度を向上させることができる。
【００６８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本第４実施形態は、上記第２実施形態に比較して、上記第３実施形態と同様に第１のシリコン酸化膜２２の凹凸低減用エッチング工程の内容が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
本第４実施形態においても上記第３実施形態と同様に、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３をエッチングする際にイオンミリングのイオン入射角度は、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３に対して垂直でもよく、傾斜していてもよい。
【００７０】
次に、第１のシリコン酸化膜２２の凹凸軽減用エッチング工程を行う。凹凸軽減用エッチング工程として、本第４実施形態では等方性のエッチングを行う。このように等方性エッチングを行った場合には、異方性エッチングを行う場合に比較して、第１のシリコン酸化膜２２表面をよりなめらかにすることができる。
【００７１】
等方性エッチングとしては、例えばエッチング液にフッ酸（ＨＦ）を用いたウェットエッチングを行うことができる。さらにウェットエッチングに限らず、ＣＦ₄ガス等を用いた等方性のドライエッチングを行ってもよい。
【００７２】
本第４実施形態の凹凸低減エッチングによる第１のシリコン酸化膜２２の削れ量は、上記第２実施形態と同様に金属膜厚Ｂの３０％を下限値とし、第２のシリコン酸化膜２５の膜厚Ｃから金属膜厚Ｂを引いた値が上限値となる。
【００７３】
以上の本第４実施形態によっても、第１の絶縁膜２２に形成される凹凸２２ａを低減させることができ、薄膜構造部１０表面に凹凸が形成されることを抑制することができる。これにより薄膜構造部１０の強度を向上させることができる。
【００７４】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本第５実施形態は、上記各実施形態に比較して、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３のＰｔ／Ｔｉ粒径を大きくするための熱処理工程（アニール）を行う時期が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７５】
上記各実施形態では、Ｐｔ／Ｔｉ粒径を大きくするための熱処理工程を、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３の成膜後であってレジスト２４の形成前に行ったが、本第５実施形態では、第２のシリコン酸化膜２５の形成後に上記熱処理を行うように構成している。
【００７６】
この結果、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３のイオンミリング時には、Ｐｔ薄膜内へのＴｉの拡散が起こらない状態でミリングを行うことができる。これにより、Ｐｔ／Ｔｉ膜２３では、イオンミリングによりエッチングを行う際に、部分的にエッチングの進み具合の違う部位がなくなり、第１のシリコン酸化膜２２の表面に形成される凹凸２２ａを低減させることができる。
【００７７】
以上の本第５実施形態によっても、薄膜構造部１０表面に凹凸が形成されることを抑制することができる。これにより薄膜構造部１０の強度を向上させることができる。
【００７８】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本第６実施形態は、上記各実施形態に比較して、金属膜２３のうち酸化膜に対する密着層としてＴｉ以外の金属材料を用いる点が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７９】
上記各実施形態では、金属膜２３を構成する材料としてＰｔの他に、シリコン酸化膜に対する密着層としてＴｉを用いた。ＴｉはＰｔとミリングレートが異なり、また、アニール時にＰｔ膜内に拡散、凝集するという特質を持っており、これらの原因によりＰｔ／Ｔｉ膜のミリング時に部分的にエッチングの進み具合が異なる結果となる。
【００８０】
そこで、本第６実施形態では、Ｐｔを含む金属膜２３における密着層として、シリコン酸化膜と密着性があり、かつ、Ｐｔとミリングレートが同程度の材料からなる膜を用いている。このような膜としては、例えばＡｌからなる膜を用いることができる。
【００８１】
また、Ｐｔを含む金属膜２３における密着層として、シリコン酸化膜と密着性があり、かつ、アニール時にＰｔ膜内に拡散、凝集しない材料からなる膜を用いることもできる。
【００８２】
上記条件を満たす密着層を用いることで、Ｐｔを含む金属膜２３のミリング時に、部分的にエッチングの進み具合が異なる部位がなくなり、第１のシリコン酸化膜２２表面に形成される凹凸２２ａを低減させることができる。
【００８３】
以上の本第６実施形態によっても、薄膜構造部１０表面に凹凸が形成されることを抑制することができる。これにより薄膜構造部１０の強度を向上させることができる。
【００８４】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態を図７、図８に基づいて説明する。本第７実施形態では、薄膜構造部（メンブレン）１０を構成する絶縁膜の表面粗さを規定している。上記各実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
図７は、薄膜構造部１０を構成する絶縁膜２１、２２、２５、２６の断面構成を示し、図８は薄膜構造部１０を構成する絶縁膜２１、２２、２５、２６の表面粗さ（凹凸の高さ）Ｅと耐圧との関係を示している。なお、ここでいう絶縁膜２１、２２、２５、２６の表面粗さＥは、薄膜構造部１０のうち金属膜２３が形成されていない部分であって絶縁膜２１、２２、２５、２６のみから構成されている部分の凹凸の高さのことであり、複数の凹凸高さのうち最大値を用いている。
【００８６】
図８中の実線は、絶縁膜２１、２２、２５、２６の膜厚Ｄが１．３μｍの場合を示している。また、実線の下側の破線は実線で示す膜厚の０．７５倍である場合を示し、実線の上側の破線は実線で示す膜厚の１．５倍である場合を示している。
【００８７】
図８に示すように、絶縁膜２１、２２、２５、２６の膜厚Ｄが１．３μｍに対して絶縁膜の表面粗さＥが５０ｎｍ以下であると、薄膜構造部１０が充分な耐圧を確保できることが分かる。この充分な耐圧を確保できる絶縁膜の表面粗さＥは、絶縁膜２１、２２、２５、２６の膜厚Ｄに依存している。具体的には図８に示すように、絶縁膜２１、２２、２５、２６の膜厚Ｄが０．７５倍の場合には、表面粗さＥを２０ｎｍ以下にすることが望ましい。すなわち、絶縁膜の膜厚Ｄが薄くなれば表面粗さＥを小さくする必要があり、絶縁膜の膜厚Ｄが厚くなれば表面粗さＥを大きくできる。
【００８８】
絶縁膜の表面粗さＥが絶縁膜２１、２２、２５、２６の膜厚Ｄに対して１０％以内であれば、薄膜構造部１０の耐圧は実用上充分なものとなる。従って、絶縁膜の表面粗さＥを絶縁膜の膜厚Ｄに対して１０％以内に制御することで薄膜構造部１０の機械的強度が確保できる。絶縁膜の表面粗さを制御するために、各膜の成膜条件を適切な条件で行うことができる。
【００８９】
この表面粗さＥはできるだけ小さい方が望ましい。このため、薄膜構造部１０の耐圧をより充分なものとするために、例えば絶縁膜の膜厚Ｄが１．３μｍの場合には絶縁膜の表面粗さＥを５０ｎｍ以下とすることがより望ましい。すなわち、絶縁膜の表面粗さＥを絶縁膜の膜厚Ｄの４％以内とすることがより望ましい。
【００９０】
また、薄膜構成部１０を構成するすべての絶縁膜２１、２２、２５、２６の各表面粗さを、各絶縁膜２１、２２、２５、２６の膜厚の１０％以内に制御することが望ましい。
【００９１】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では本発明のセンサ製造方法をフローセンサに適用したが、これに限らず、薄膜部を有し、この薄膜部に金属配線が形成されているセンサ一般に対して本発明を適用することができる。例えば、赤外線センサ、湿度センサ、ガスセンサ等に適用することができる。また、薄膜がダイアフラム状でなくとも、基板の凹部の開口部に薄膜部を配置するようなブリッジ状の薄膜部を有するセンサにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】上記第１実施形態のフローセンサの斜視図である。
【図２】図１のフローセンサのＡ−Ａ断面図である
【図３】上記第１実施形態の薄膜部の製造工程図である。
【図４】イオンミリングのイオン入射角とエッチングレートとの関係を示す特性図である。
【図５】上記第２実施形態の薄膜部の製造工程図である。
【図６】オーバエッチング時間と第１のシリコン酸化膜表面のエッチング残さ数との関係を示す特性図である。
【図７】上記第７実施形態の薄膜構造部を構成する絶縁膜の概略断面図である。
【図８】上記第７実施形態の薄膜構成部の表面粗さと耐圧との関係を示す特性図である。
【図９】従来の薄膜部における問題点を示す工程図である。
【符号の説明】
Ｓ１…フローセンサ、１…基板、３…流体温度計、４…測温体、５…ヒータ、２１…第１のシリコン窒化膜、２２…第１のシリコン酸化膜、２３…金属膜、２４…レジスト、２５…第２のシリコン酸化膜、２６…第２のシリコン窒化膜。

Claims

薄膜部（１０）を有し、前記薄膜部（１０）に第１の絶縁膜（２２）と第２の絶縁膜（２５）とが備えられているとともに、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜との間に２種の金属材料を含む金属配線（３、５）が配置されているセンサの製造方法であって、
前記第１の絶縁膜上に前記金属配線を構成する金属膜（２３）を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜形成工程の後に、前記金属膜の粒径が大きくなる熱処理を行う熱処理工程と、
前記熱処理工程の後に、前記金属膜をイオンミリングによってエッチングすることにより前記金属配線を形成するエッチング工程と、
前記エッチング工程の後に、前記金属配線上に前記第２の絶縁膜を形成する第２の絶縁膜形成工程とを有し、
前記エッチング工程では、前記イオンミリングにおけるイオン入射角を前記金属配線に対して傾斜させ、
前記イオンミリングによるイオン入射時に、前記第１の絶縁膜および前記金属膜を、これらの面方向に垂直な回転軸を中心に回転させ、
前記エッチング工程において、前記金属膜上にレジスト（２４）を形成した後、前記レジストを加熱により液状化させ、表面張力により前記レジストのうち前記金属膜との界面の端部をテーパ状にし、前記レジストをマスクとして前記金属膜をエッチングすることを特徴とする薄膜部を有するセンサの製造方法。
前記２種類の金属材料の一方は白金であり他方はチタンであり、前記イオンミリングのイオン入射角度は２０°〜６０°の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜部を有するセンサの製造方法。