JP5176882B2 - 熱式フローセンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(第1の実施の形態)
図1は、熱式フローセンサにおけるセンサチップの概略構成を示す上面視平面図である。図1においては、便宜上、ヒータよりも上部に位置する第1絶縁膜などの絶縁膜については省略している。また、図1に示す白抜き矢印は、通常時における流体の流れ方向を示している。図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。なお、以下においては、支持基板(SOI基板)の厚さ方向を単に厚さ方向と示し、該厚さ方向に略垂直な方向を単に垂直方向と示すものとする。
次に、本発明の第2実施形態を、図5及び図6に基づいて説明する。図5は、第2実施形態に係る熱式フローセンサにおけるセンサチップの概略構成を示す断面図であり、第1実施形態に示した図2に対応している。図6は、熱式フローセンサにおけるセンサチップの製造方法を示す断面図であり、ストッパ形成工程を示している。
次に、本発明の第3実施形態を、図7及び図8に基づいて説明する。図7は、第3実施形態に係る熱式フローセンサにおけるセンサチップの概略構成を示す断面図であり、第1実施形態に示した図2に対応している。図8は、図7に示すセンサチップの製造方法を示す工程別の断面図であり、(a)は基板準備工程、(b)はヒータ形成工程、(c)は空隙形成工程を示している。なお、各図は、図2に対応している。
11・・・支持基板
12・・・半導体層
13・・・シリコン酸化膜
14・・・第1絶縁膜
15,15a,15b・・・ヒータ
19・・・空隙
20・・・孔部
100・・・熱式フローセンサ
Claims (12)
- 空隙を覆うように基板の表面上に形成された第1絶縁膜における前記空隙上の部位にヒータが配置され、前記ヒータと前記基板とが前記空隙によって熱的に分離された熱式フローセンサであって、
前記基板は、シリコンからなる支持基板と半導体層との間に、シリコン酸化膜を含む絶縁層が介在されたSOI基板の前記支持基板であり、
前記空隙は、前記基板としての前記支持基板をエッチングストッパとして、前記シリコン酸化膜の少なくとも一部が前記基板の厚さ方向に貫通除去されてなり、
前記ヒータは、前記半導体層からなり、
前記第1絶縁膜は、前記シリコン酸化膜とは異なる材料からなり、前記空隙を覆うように前記基板の表面上に配置されていることを特徴とする熱式フローセンサ。 - 前記第1絶縁膜は、前記ヒータを保護する絶縁材料からなり、前記ヒータを覆うように前記絶縁層上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱式フローセンサ。
- 前記第1絶縁膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項2に記載の熱式フローセンサ。
- 前記第1絶縁膜上には第2絶縁膜が配置され、
前記第2絶縁膜により、前記空隙が閉じた空間とされていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の熱式フローセンサ。 - 前記絶縁層として、前記シリコン酸化膜とはエッチングレートの異なる絶縁材料からなり、前記厚さ方向に略垂直な方向において、前記空隙に隣接しつつ前記空隙を取り囲むように環状に形成されたエッチングストッパ膜を含むことを特徴とする請求項2〜4いずれか1項に記載の熱式フローセンサ。
- 前記絶縁層として、前記シリコン酸化膜とともに、該シリコン酸化膜よりも前記半導体層側に配置されたシリコン窒化膜を含み、
前記シリコン窒化膜は、前記第1絶縁膜として、前記空隙との対向面である前記ヒータの下面に接して、前記基板の表面上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱式フローセンサ。 - 前記第1絶縁膜上には、前記ヒータを保護する絶縁材料からなる第2絶縁膜が、前記ヒータを覆うように積層配置され、
前記第2絶縁膜により、前記空隙が閉じた空間とされていることを特徴とする請求項6に記載の熱式フローセンサ。 - 空隙を覆うように基板の表面上に形成された第1絶縁膜における前記空隙上の部位にヒータが配置され、前記ヒータと前記基板とが前記空隙によって熱的に分離された熱式フローセンサの製造方法であって、
シリコンからなる支持基板と半導体層との間に、シリコン酸化膜を含む絶縁層が介在されたSOI基板を準備し、前記半導体層をパターニングして前記ヒータを形成するヒータ形成工程と、
前記ヒータの上面及び側面を覆うように、前記絶縁層上に前記第1絶縁膜を成膜する第1絶縁膜形成工程と、
前記第1絶縁膜に形成した貫通孔を介して、前記基板としての前記支持基板をエッチングストッパとしつつ前記シリコン酸化膜の少なくとも一部を貫通除去し、前記空隙を形成する空隙形成工程と、を備えることを特徴とする熱式フローセンサの製造方法。 - 前記空隙の形成後、前記基板の表面上に、前記第1絶縁膜を覆うように第2絶縁膜を成膜し、該第2絶縁膜により、前記貫通孔における前記空隙とは反対側の一端を閉塞する第2絶縁膜形成工程を備えることを特徴とする請求項8に記載の熱式フローセンサの製造方法。
- 前記ヒータの形成後であって前記第1絶縁膜の形成前に、前記シリコン酸化膜における前記ヒータの下部領域を残すように、前記シリコン酸化膜の一部を貫通除去し、除去してなる凹部内に前記シリコン酸化膜とはエッチングレートの異なる絶縁材料を埋め込んで、前記下部領域を取り囲む環状のエッチングストッパ膜を形成するストッパ形成工程を備え、
前記空隙形成工程において、前記支持基板及び前記エッチングストッパ膜をエッチングストッパとすることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の熱式フローセンサの製造方法。 - 空隙を覆うように基板の表面上に形成された第1絶縁膜における前記空隙上の部位にヒータが配置され、前記ヒータと前記基板とが前記空隙によって熱的に分離された熱式フローセンサの製造方法であって、
シリコンからなる支持基板と半導体層との間に、シリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜よりも前記半導体層側に配置されたシリコン窒化膜とを含む絶縁層を介在させてなるSOI基板を準備し、前記半導体層をパターニングして前記ヒータを形成するヒータ形成工程と、
前記第1絶縁膜としての前記シリコン窒化膜に形成した貫通孔を介して、前記基板としての前記支持基板をエッチングストッパとしつつ前記シリコン酸化膜の少なくとも一部を貫通除去し、前記空隙を形成する空隙形成工程と、を備えることを特徴とする熱式フローセンサの製造方法。 - 前記空隙の形成後、前記基板の表面上に、前記第1絶縁膜を覆うように前記ヒータを保護する絶縁材料からなる第2絶縁膜を成膜し、該第2絶縁膜により、前記貫通孔における前記空隙とは反対側の一端を閉塞する第2絶縁膜形成工程を備えることを特徴とする請求項11に記載の熱式フローセンサの製造方法。
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