JPH05264563A - センサ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造時における電極（金属膜）の剥離やセン
サの破損を防止する。 【構成】 シリコン基板１の上下面に絶縁層２、絶縁層
７を形成し、絶縁層２の表面に流量検出回路導体３、
４、５を形成し、各回路導体３、４、５の表面に絶縁層
６を形成し、絶縁層６を一部除去した部分に電極パッド
９を形成し、絶縁層６及び電極パッド９の表面に保護膜
１０を形成した後、シリコン基板１に空洞部８を形成
し、最後に保護膜１０を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱容量を抑えるため
に、空洞部上に形成された薄膜部分を有するセンサを製
造する場合に好適なセンサ装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特公平３−５２０２８号公
報記載の如く、流量センサの製造方法が提供されてい
る。該公報記載の製造方法では、シリコン基板に窒化シ
リコン層をスパッタリングにより形成し、該絶縁膜とし
ての窒化シリコン層表面にパーマロイ層をスパッタリン
グにより形成し、該パーマロイ層表面に窒化シリコン層
をスパッタリングにより形成し、最後に、異方性エッチ
ングにより、前記各層の下のシリコン基板の一部を除去
して熱絶縁用の空洞部を形成することにより、熱容量を
抑えるための薄膜部分を有するセンサ装置としての流量
センサを製造する。この場合、空洞部を形成する際に、
流量計測用の外部回路と接続するための電極（金属膜）
を露出状態とするようになっている。他方、シリコン基
板に窒化シリコン層をスパッタリングにより形成し、こ
の段階でシリコン基板に異方性エッチングにより空洞部
を形成して窒化シリコン層の薄膜部分を一旦形成した
後、この窒化シリコン層の薄膜部分に前述したようなパ
ーマロイ層等の各層を形成すると共に、電極（金属膜）
を形成することにより、センサ装置を製造する方法も公
知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た如くの従来技術においては下記のような問題があっ
た。前者のセンサ製造方法では、異方性エッチングによ
りシリコン基板に空洞部を形成する際に、エッチング液
（水酸化カリウム液）等に浸しておく時間が長くなる
と、電極（金属膜）が剥離し易くなるという問題が発生
する。他方、後者のセンサ製造方法では、空洞部を形成
した後で電極（金属膜）のパターンを形成する際に、空
洞部上に形成された窒化シリコン層等からなる薄膜セン
サ部分が破損し易く、この結果センサが破損し易くなる
という問題が発生する。

【０００４】本発明は前記課題を解決するもので、製造
時における電極（金属膜）の剥離やセンサの破損を防止
したセンサ装置の製造方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、基板上に計測対象流体を加熱する加熱手
段を有する薄膜のセンサ部を形成し、該センサ部下方の
基板には該センサ部を熱的に絶縁するための空間部を形
成すると共に、前記基板には前記センサ部を前記基板外
の外部回路と電気的に接続するための電極を形成してな
るセンサ装置の製造方法において、基板上に計測対象流
体を加熱する加熱手段を有する薄膜のセンサ部を形成す
ると共に、前記センサ部を前記基板外の外部回路と電気
的に接続するための電極を形成する工程と、該薄膜のセ
ンサ部及び電極の表面を保護するための保護膜を形成す
る工程と、該センサ部下方の基板に該センサ部を熱的に
絶縁するための空間部を形成するために前記基板の所定
面を露出させるように前記保護膜の一部を除去する工程
と、前記基板の所定面にエッチングを施し前記空間部を
形成する工程と、前記保護膜の薄膜のセンサ部及び電極
の表面を覆っている残り部分を除去する工程と、からな
ることを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明によれば、基板上に計測対象流体を加熱
する加熱手段を有する薄膜のセンサ部、及び該センサ部
を基板外の外部回路と電気的に接続するための電極を形
成した後、一旦薄膜のセンサ部及び電極の表面を保護す
るための保護膜を基板に形成し、センサ部下方の基板に
該センサ部を熱的に絶縁するための空間部を形成するた
めに前記基板の所定面を露出させるように前記保護膜の
一部を除去し、それからエッチングを行って基板に空間
部を形成し、最後に前記保護膜を除去するから、電極の
剥離やセンサの破損を生じさせることがなく、センサ装
置を完全な状態で製造することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係るセンサ装置の製造方法を
適用してなる実施例を図面に基づいて説明する。図１は
本実施例の流量センサの斜視図であり、該流量センサ
は、シリコン基板１と、絶縁層２と、流量検出回路導体
３、４、５と、絶縁層６と、絶縁層７と、空洞部８とか
ら大略構成されている。この場合、前記流量検出回路導
体３、４、５には、流量測定用の外部回路（図示略）と
接続するための電極パッド９が配設されている。

【０００８】前記流量センサの詳細構成を説明すると、
シリコン基板１の表面には絶縁層２が形成されており、
該絶縁層２の表面には、上流側の感温抵抗体としての流
量検出回路導体３、ヒータ（発熱体）としての流量検出
回路導体４、下流側の感温抵抗体としての流量検出回路
導体５が、流体の流れ方向（矢印Ｘ方向）に対し上流側
から下流側へ向けて順次形成されている。また、前記流
量検出回路導体３、４、５の表面には絶縁層６が被覆形
成される一方、シリコン基板１の下面には絶縁層７が形
成されている。更に、流量検出回路導体３、４、５の裏
側には、シリコン基板１を部分的に除去することによ
り、絶縁層２を裏側へ露出状態とさせる空洞部８が形成
されている。すなわち、この空洞部８上部分の流量検出
回路導体３，４，５及び絶縁層２，６がセンサ部となっ
ている。この場合、前記絶縁層７は、シリコン基板１に
空洞部８をエッチングによって形成するために形成する
ようになっている。そして、本流量センサは、センサ裏
面側が流路を形成する管の内面等に位置するように、且
つ、センサ表面側を流体が矢印Ｘ方向へ流れるように装
着されるようになっている。

【０００９】次に、上記の如く構成した本実施例の流量
センサの製造工程を図２に基づき説明する。

【００１０】工程１：所望の板厚のシリコン基板１を用
意する。 工程２：シリコン基板１の上面及び下面に、スパッタ
法、プラズマＣＶＤ法等により絶縁層（窒化シリコン）
を形成し、上面の絶縁層を前記絶縁層２とする一方、下
面の絶縁層を前記絶縁層７とする。該絶縁層７は、後述
の工程８でシリコン基板１に空洞部８を形成するために
設けるものである。 工程３：絶縁層２の表面に、流量検出回路導体（上流側
感温抵抗体）３、流量検出回路導体（ヒータ）４、流量
検出回路導体（下流側感温抵抗体）５となる金属膜を蒸
着し、これら各回路導体をフォトリソグラフィにより所
望の形状に形成する。該金属膜としてはＮｉ、Ｎｉ−Ｆ
ｅ、Ｐｔ等を使用し、真空蒸着法、スパッタ法等により
成膜する。 工程４：流量検出回路導体３、４、５の表面に、スパッ
タ法、プラズマＣＶＤ法等により絶縁層６を形成する。 工程５：流量検出回路導体３、４、５と外部回路（図示
略）とを接続するために、絶縁層６の一部を除去し、流
量検出回路導体３、４、５の一部（金属膜の表面）を露
出状態とする。また、後述の工程８でシリコン基板１に
空洞部８を形成する前工程として、シリコン基板１の下
面の絶縁層７の一部を除去し、該シリコン基板１の一部
下面（すなわち、流量回路検出用導体３、４、５下側対
応のシリコン基板１の面）を露出状態とする。 工程６：絶縁層６の一部を除去した露出部分に、リフト
オフ法により電極パッド９としての金属膜を所望の形状
に形成する。該電極パッド９としては主にＡｕを使用す
るが、Ａｕ自体は下地としての密着性が低いため、Ａｕ
の下側にＣｒ、Ｔｉ等の金属膜を中間層として形成す
る。 工程７：絶縁層６及び電極パッド９の表面に、後述の工
程８でシリコン基板１に空洞部８を形成する際の絶縁層
６及び電極パッド９を保護するために、保護膜１０（絶
縁層）を形成する。 工程８：工程５で形成してある絶縁層７の露出部分か
ら、エッチング液として水酸化カリウム液を使用した異
方性エッチングによりシリコン基板１を部分的に除去す
ることにより、上述した絶縁層２を裏側へ露出状態とさ
せる空洞部８を形成する。 工程９：絶縁層６及び電極パッド９の表面の保護膜１０
を、バッファードふっ酸を使用して除去し、電極パッド
９の金属膜を露出状態とする。この後、電極パッド９に
ワイヤボンディングによりリード線を接続し、該リード
線を介して外部回路（図示略）と接続する。

【００１１】以上、上記の工程１〜工程９により本実施
例の流量センサが製造される。即ち、本実施例のセンサ
製造方法によれば、シリコン基板１の上下面に絶縁層
２、絶縁層７を形成し、絶縁層２の表面に流量検出回路
導体３、４、５を形成し、各流量検出回路導体３、４、
５の表面に絶縁層６を形成し、絶縁層６を一部除去した
部分に電極パッド９を形成し、絶縁層６及び電極パッド
９の表面に保護膜１０を形成した後、シリコン基板１に
空洞部８を形成し、最後に保護膜１０を除去するため、
電極パッド９の剥離やセンサの破損を生じさせることな
く、流量センサを完全な状態で製造することができる。

【００１２】この場合、上記工程８の異方性エッチング
時において、水酸化カリウム液はシリコン基板１を完全
にエッチングし、絶縁層２、絶縁層６、絶縁層７は殆ど
エッチングしないが、異方性エッチングの時間が長くな
ると、従来ならば電極パッド９の下層の絶縁層６が除去
され電極パッド（金属膜）９の剥離が生ずる。しかしな
がら、本実施例では、異方性エッチングを行う前に保護
膜１０で絶縁層６及び電極パッド９の表面を覆うため、
電極パッド９の界面側への水酸化カリウム液の侵入を確
実に防止でき、これにより、電極パッド９の剥離を防止
することができる。また、従来の如く空洞部の形成後に
金属膜のパターンを形成する製造方法のように、絶縁層
が破損し易く従ってセンサが破損し易くなる不具合を防
止することができる。なお、本実施例では、基板１の下
側面からエッチングにより空洞部８を形成した構成のセ
ンサ装置の製造方法を例に説明したが、基板１の流量検
出回路導体３、４、５等を形成した基板１の上面側より
該基板１に有底の凹部からなる空洞部８を形成した構成
のセンサ装置の製造方法にも適用できるものであること
は言うまでもない。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記の効果を奏することができる。 基板の流量検出回路導体表面の絶縁層及び電極の表面
を保護膜で被覆した後、異方性エッチングにより基板に
空洞部を形成するため、電極側への異方性エッチング液
の侵入を防止でき、これにより電極の剥離を防止するこ
とができる。 また、基板に空洞部を形成した後、保護膜除去用のエ
ッチング液により保護膜を除去するため、パターニング
が不要となると共に、基板の流量検出回路導体表面に形
成した絶縁層の破損を防止でき、これによりセンサ装置
の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の流量センサの斜視図である。

【図２】本実施例の流量センサの製造工程を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ 絶縁層 ３、４、５ 流量検出回路導体 ６、７ 絶縁層 ８ 空洞部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に計測対象流体を加熱する加熱手段
   を有する薄膜のセンサ部を形成し、該センサ部下方の基
   板には該センサ部を熱的に絶縁するための空間部を形成
   すると共に、前記基板には前記センサ部を前記基板外の
   外部回路と電気的に接続するための電極を形成してなる
   センサ装置の製造方法において、 基板上に計測対象流体を加熱する加熱手段を有する薄膜
   のセンサ部を形成すると共に、前記センサ部を前記基板
   外の外部回路と電気的に接続するための電極を形成する
   工程と、該薄膜のセンサ部及び電極の表面を保護するた
   めの保護膜を形成する工程と、該センサ部下方の基板に
   該センサ部を熱的に絶縁するための空間部を形成するた
   めに前記基板の所定面を露出させるように前記保護膜の
   一部を除去する工程と、前記基板の所定面にエッチング
   を施し前記空間部を形成する工程と、前記保護膜の薄膜
   のセンサ部及び電極の表面を覆っている残り部分を除去
   する工程と、からなることを特徴とするセンサ装置の製
   造方法。