JP5857032B2 - 熱式流量計 - Google Patents
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Description
基板2としては、単結晶ケイ素(Si)等の半導体基板を用いる。ベースとなる基板2の表面を、熱酸化やCVD法等により所定の厚さ約1μmの電気絶縁膜3aとなる二酸化ケイ素(SiO2)と窒化ケイ素(Si3N4)を形成する。
次に、抵抗体として用いる厚さ約1μmの多結晶ケイ素(Si)からなる半導体薄膜26をCVD法等により積層する。多結晶ケイ素(Si)半導体薄膜に不純物拡散を行い、所定の抵抗率となるように高濃度ドープ処理を行う。従来、この不純物の導入・拡散工程で、センサ素子を900℃〜1000℃程度の加熱炉に1時間以上投入する熱処理を行うことにより、半導体薄膜26の抵抗温度係数を向上させ、温度センサとして用いる抵抗体として良好な特性を得ていた。しかし、基板2上に半導体集積回路としてMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを予め形成している場合(図示なし)、900℃〜1000℃の熱処理を行ってしまうと、MOSトランジスタの特性変動(例えば、ソース、ドレイン領域の拡大)により、半導体集積回路に動作不良が発生してしまう。そのため、例えばゲート長が1μm程度のCMOSプロセスでは、900℃以下、数分程度まででMOSトランジスタの特性変動が起きない熱処理条件に制限しておく。したがって、本工程では半導体薄膜26は、不純物拡散が不十分であり、抵抗温度係数も低い状態にとどめておく。ここで、MOSトランジスタの特性変動が起きない熱処理条件とは、一律に決まるものではなく、半導体の微細化の程度等によって変化するものである。
ホトリソグラフィ技術によりレジストを所定の形状に形成した後、反応性イオンエッチング等の方法により、多結晶ケイ素(Si)半導体薄膜をパターニングすることで、所定の発熱抵抗体5,加熱温度センサ7,上流側温度センサ8a,8b,下流側温度センサ9a,9b,配線部30が得られる。
その後工程では、保護膜として電気絶縁膜3bを電気絶縁膜3aと同様に、二酸化ケイ素(SiO2)と窒化ケイ素(Si3N4)を約1ミクロン厚にCVD法等により形成する。
次に、外部回路との接続のための端子となる電極パッド部13が、電気絶縁膜3bの一部を除去した後、アルミニウム等の金属材料で形成される。
次に、単結晶ケイ素(Si)半導体基板2の裏面にエッチングのマスク材を所定の形状にパターニングし、水酸化カリウム(KOH)等のエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより空洞部を形成して、ダイアフラム4を形成する。
次に、電極パッド部13にプローブ28を接触させ、プローブ28を通して電源27から電流を供給する。配線部30は、発熱抵抗体5に電気的に接続しておく(図示なし)ことにより、電源27から供給した電流により発熱抵抗体5が加熱される。このとき、加熱温度センサ7,上流側温度センサ8a,8b,下流側温度センサ9a,9bが900℃以上、好ましくは1000℃程度で、60分以上加熱されるように、電源27の電流を調整する。
2 基板
3a,3b,3c 電気絶縁膜
4,31 ダイアフラム
5 発熱抵抗体
6 空気流
7 加熱温度センサ
8a,8b 上流側温度センサ
9a,9b 下流側温度センサ
10,11,12 感温抵抗体
13,35 電極パッド部
14 温度分布
15,17 増幅器
16 トランジスタ
18 吸気管路
19 ベース部材
20 吸気
21 副通路
22 回路基板
23 金線ボンディングワイヤー
24 端子
25 アルミボンディングワイヤー
26 半導体薄膜
27 電源
28 プローブ
30,30a〜n,34,38 配線部
33 熱処理用ヒータ
37 半導体集積回路
39 電流計
40 モールド材
41,43 リードフレーム
42 貫通孔
44 ボンディングワイヤー
45 電極パッド
Claims (3)
- 半導体基板上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に熱処理用のヒータを形成し、前記熱処理用のヒータよりも上層に発熱抵抗体及び測温抵抗体を形成する成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記熱処理用ヒータ、前記発熱抵抗体および前記測温抵抗体の下層に位置する前記半導体基板の一部を除去するダイアフラム形成工程と、
前記ダイアフラム形成工程の後に、前記熱処理用のヒータに通電をして加熱することにより、前記発熱抵抗体及び前記測温抵抗体の結晶粒径を成長させる結晶粒経成長工程と、
を備える熱式流量計の製造方法。
- 前記成膜工程で、前記半導体基板上に駆動・検出・信号処理を行う半導体トランジスからなる集積回路を設けることを特徴とする請求項1に記載の熱式流量計の製造方法。
- 前記結晶粒成長工程の後に、前記ダイアフラムが露出するように、前記半導体基板をモールド樹脂でモールドする射出成型工程と、を備える請求項1または2に記載の熱式流量計の製造方法。
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