JPH07106296A - 半導体フローセンサ及びその製造方法 - Google Patents
半導体フローセンサ及びその製造方法Info
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- JPH07106296A JPH07106296A JP5243175A JP24317593A JPH07106296A JP H07106296 A JPH07106296 A JP H07106296A JP 5243175 A JP5243175 A JP 5243175A JP 24317593 A JP24317593 A JP 24317593A JP H07106296 A JPH07106296 A JP H07106296A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体フローセンサにおいて、シリコン基板
と同一材で分離層及び抵抗体層を形成することにより半
導体フローセンサの構造強度を向上し、更に加熱処理等
により感度、応答性等のフローセンサの特性を向上する
ことが出来得る半導体フローセンサを提供する。 【構成】 Ｐ形層のシリコン（１００）基板１０に熱拡
散法、エピタキシャル成長法及びイオン打込み法のいず
れか一方でＮ形の分離層４１及びＰ＋形の抵抗体層３５
を順次形成あるいは順次積層して、半導体フローセンサ
の構造強度を向上し、かつ抵抗体層３５をヒーター２
０、測温抵抗体３０及びエッチマスク４０にパターニン
グして、シリコン（１００）基板１０及び分離層４１に
エッチホール１１を設けることでヒーター２０及び測温
抵抗体３０とシリコン（１００）基板とを熱的及び電気
的に絶縁して、気体の流量あるいは流速を測定する。
と同一材で分離層及び抵抗体層を形成することにより半
導体フローセンサの構造強度を向上し、更に加熱処理等
により感度、応答性等のフローセンサの特性を向上する
ことが出来得る半導体フローセンサを提供する。 【構成】 Ｐ形層のシリコン（１００）基板１０に熱拡
散法、エピタキシャル成長法及びイオン打込み法のいず
れか一方でＮ形の分離層４１及びＰ＋形の抵抗体層３５
を順次形成あるいは順次積層して、半導体フローセンサ
の構造強度を向上し、かつ抵抗体層３５をヒーター２
０、測温抵抗体３０及びエッチマスク４０にパターニン
グして、シリコン（１００）基板１０及び分離層４１に
エッチホール１１を設けることでヒーター２０及び測温
抵抗体３０とシリコン（１００）基板とを熱的及び電気
的に絶縁して、気体の流量あるいは流速を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体流量あるいは気体
流速の測定に用いられる半導体フローセンサの改良に関
するものである。
流速の測定に用いられる半導体フローセンサの改良に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開昭６１ー８８５３２号公報
に示された従来の半導体フローセンサの構成について以
下に説明する（周知につき図示せず）。同フローセンサ
では、基板表面が（１００）の面方位を有するシリコン
基板を用い、このシリコン（１００）基板上に絶縁構造
膜としてスパッタリング法でＳｉ3Ｎ4の薄膜を形成して
いる。そして、Ｓｉ3Ｎ4の薄膜上に抵抗体層としてパー
マロイ層をスパッタリング法で付着し、１つのヒーター
とヒーターをはさむ２つの測温抵抗体とに抵抗体をパタ
ーニングしている。続いて、このヒーター及び測温抵抗
体の酸化を防止するために、ヒーター及び測温抵抗体上
にスパッタリング法でＳｉ3Ｎ4の薄膜を付着している。
尚、このヒーターはヒーターの温度を制御するヒーター
制御回路に接続され、２つの測温抵抗体は２つの測温抵
抗体の抵抗値の差に比例した電圧を出力するブリッジ回
路に接続されている。次に、ヒーター及び測温抵抗体を
含有するＳｉ3Ｎ4の薄膜の熱容量を低減し、かつシリコ
ン（１００）基板から熱的に隔離するために、異方性エ
ッチングによりＳｉ3Ｎ4の薄膜をダイアフラムに加工
し、このダイアフラムの中央部、すなわちヒーター及び
測温抵抗体の主配線部を含有するＳｉ3Ｎ4の薄膜の部分
と重なる部分のシリコン（１００）基板をアンダーカッ
トしてシリコン（１００）基板にエッチホールを設けて
いる。また、ダイアフラムの端部、すなわちヒーター及
び測温抵抗体の電極を含有するＳｉ3Ｎ4の薄膜の部分は
エッチホールの外周のシリコン（１００）基板上で、シ
リコン（１００）基板により支持されている。従来の半
導体フローセンサは、以上の構成で抵抗体からシリコン
（１００）基板への熱的影響を低減して、気体の流れに
よる熱不均衡を検知し、気体流量あるいは気体流速を測
定している。
に示された従来の半導体フローセンサの構成について以
下に説明する（周知につき図示せず）。同フローセンサ
では、基板表面が（１００）の面方位を有するシリコン
基板を用い、このシリコン（１００）基板上に絶縁構造
膜としてスパッタリング法でＳｉ3Ｎ4の薄膜を形成して
いる。そして、Ｓｉ3Ｎ4の薄膜上に抵抗体層としてパー
マロイ層をスパッタリング法で付着し、１つのヒーター
とヒーターをはさむ２つの測温抵抗体とに抵抗体をパタ
ーニングしている。続いて、このヒーター及び測温抵抗
体の酸化を防止するために、ヒーター及び測温抵抗体上
にスパッタリング法でＳｉ3Ｎ4の薄膜を付着している。
尚、このヒーターはヒーターの温度を制御するヒーター
制御回路に接続され、２つの測温抵抗体は２つの測温抵
抗体の抵抗値の差に比例した電圧を出力するブリッジ回
路に接続されている。次に、ヒーター及び測温抵抗体を
含有するＳｉ3Ｎ4の薄膜の熱容量を低減し、かつシリコ
ン（１００）基板から熱的に隔離するために、異方性エ
ッチングによりＳｉ3Ｎ4の薄膜をダイアフラムに加工
し、このダイアフラムの中央部、すなわちヒーター及び
測温抵抗体の主配線部を含有するＳｉ3Ｎ4の薄膜の部分
と重なる部分のシリコン（１００）基板をアンダーカッ
トしてシリコン（１００）基板にエッチホールを設けて
いる。また、ダイアフラムの端部、すなわちヒーター及
び測温抵抗体の電極を含有するＳｉ3Ｎ4の薄膜の部分は
エッチホールの外周のシリコン（１００）基板上で、シ
リコン（１００）基板により支持されている。従来の半
導体フローセンサは、以上の構成で抵抗体からシリコン
（１００）基板への熱的影響を低減して、気体の流れに
よる熱不均衡を検知し、気体流量あるいは気体流速を測
定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の半
導体フローセンサは、絶縁構造膜は、結晶質のシリコン
基板に較べて構造強度の小さい非晶質のＳｉ3Ｎ4等の薄
膜で形成されているので、絶縁構造膜とシリコン基板と
が一体となった状態での加工工程、例えばエッチホール
を設ける異方性エッチング工程などの時に、あるいは半
導体フローセンサの動作時に絶縁構造膜が構造破壊して
半導体フローセンサが破損する恐れがあった。そして、
従来の半導体フローセンサに熱酸化などの加熱処理を施
した場合、半導体フローセンサの層構造で熱膨張特性の
相違による熱歪が生じて半導体フローセンサを破損する
恐れがあり、感度、応答性等のフローセンサの特性を向
上することが出来なかった。
導体フローセンサは、絶縁構造膜は、結晶質のシリコン
基板に較べて構造強度の小さい非晶質のＳｉ3Ｎ4等の薄
膜で形成されているので、絶縁構造膜とシリコン基板と
が一体となった状態での加工工程、例えばエッチホール
を設ける異方性エッチング工程などの時に、あるいは半
導体フローセンサの動作時に絶縁構造膜が構造破壊して
半導体フローセンサが破損する恐れがあった。そして、
従来の半導体フローセンサに熱酸化などの加熱処理を施
した場合、半導体フローセンサの層構造で熱膨張特性の
相違による熱歪が生じて半導体フローセンサを破損する
恐れがあり、感度、応答性等のフローセンサの特性を向
上することが出来なかった。
【０００４】さらに、Ｓｉ3Ｎ4等の従来の絶縁構造膜の
製膜では、上述のスパッタリング法以外にＬＳＩ製造分
野で多用されている熱ＣＶＤ法も用いられている。しか
し、この熱ＣＶＤ法による絶縁構造膜の製膜は、ＰＶＤ
法（物理蒸着法）であるスパッタリング法に較べて効率
よく行なえるが、上述の絶縁構造膜の構造強度の不足と
いう問題点以外に絶縁構造膜の製膜条件の最適化が非常
に難しいという問題点があった。つまり、ＳｉＨ4、Ｓ
ｉＨ2Ｃｌ2等の半導体材料ガスをアンモニアの存在下で
７００−９００℃に保たれたシリコン基板上で熱分解し
て行う熱ＣＶＤ法では、Ｓｉ3Ｎ4を製膜する際に製膜温
度が、例えば８００℃以下の場合では半導体材料ガスの
反応が不完全となり、形成されるＳｉ3Ｎ4の絶縁構造膜
は化学的安定性の低いものとなる。そして、この不安定
なＳｉ3Ｎ4の絶縁構造膜は、後工程の異方性エッチング
の際にシリコン基板とともにエッチングされて、絶縁構
造膜として機能しない恐れがあった。又、製膜温度が８
００℃を越えた場合には、上述の熱膨張特性の相違によ
る熱歪に比例して残留応力が大きくなり、Ｓｉ3Ｎ4の絶
縁構造膜が構造破壊する恐れがあった。尚、この残留応
力によるＳｉ3Ｎ4の絶縁構造膜の構造破壊に対しては、
Ｓｉ3Ｎ4の代りにＳｉ3Ｎ4に酸素を付加したシリコンオ
キシナイトライドの使用、又はシリコンリッチな化学量
論比を持つシリコンリッチ膜の使用、あるいはＳｉＯ2
などとの異なる応力を有する薄膜との多層化も検討され
ているが、いずれの場合も製膜条件の最適化が難しくか
つフローセンサの製造工程を煩雑なものにするという問
題点があった。
製膜では、上述のスパッタリング法以外にＬＳＩ製造分
野で多用されている熱ＣＶＤ法も用いられている。しか
し、この熱ＣＶＤ法による絶縁構造膜の製膜は、ＰＶＤ
法（物理蒸着法）であるスパッタリング法に較べて効率
よく行なえるが、上述の絶縁構造膜の構造強度の不足と
いう問題点以外に絶縁構造膜の製膜条件の最適化が非常
に難しいという問題点があった。つまり、ＳｉＨ4、Ｓ
ｉＨ2Ｃｌ2等の半導体材料ガスをアンモニアの存在下で
７００−９００℃に保たれたシリコン基板上で熱分解し
て行う熱ＣＶＤ法では、Ｓｉ3Ｎ4を製膜する際に製膜温
度が、例えば８００℃以下の場合では半導体材料ガスの
反応が不完全となり、形成されるＳｉ3Ｎ4の絶縁構造膜
は化学的安定性の低いものとなる。そして、この不安定
なＳｉ3Ｎ4の絶縁構造膜は、後工程の異方性エッチング
の際にシリコン基板とともにエッチングされて、絶縁構
造膜として機能しない恐れがあった。又、製膜温度が８
００℃を越えた場合には、上述の熱膨張特性の相違によ
る熱歪に比例して残留応力が大きくなり、Ｓｉ3Ｎ4の絶
縁構造膜が構造破壊する恐れがあった。尚、この残留応
力によるＳｉ3Ｎ4の絶縁構造膜の構造破壊に対しては、
Ｓｉ3Ｎ4の代りにＳｉ3Ｎ4に酸素を付加したシリコンオ
キシナイトライドの使用、又はシリコンリッチな化学量
論比を持つシリコンリッチ膜の使用、あるいはＳｉＯ2
などとの異なる応力を有する薄膜との多層化も検討され
ているが、いずれの場合も製膜条件の最適化が難しくか
つフローセンサの製造工程を煩雑なものにするという問
題点があった。
【０００５】又、パーマロイ層あるいは白金、チタン等
で形成された従来の抵抗体層では、比抵抗が小さいので
接続される測定回路の負担を軽減するために、抵抗体層
を極端に薄膜化、微細パターン化して抵抗値を上げるこ
とが必要であった。さらに、従来の抵抗体層では、抵抗
温度係数もそれほど大きくないのでフローセンサの感度
を向上するために、測定回路を複雑なものとする必要が
あった。又、パーマロイ層等で形成した抵抗体層は、絶
縁構造膜に覆われるので測定回路に接続する際に、絶縁
構造膜にコンタクトホールを設ける工程が必要であっ
た。尚、ＬＳＩ製造分野で使われているドープドポリシ
リコンを抵抗体層として用いることも検討されている
が、ドープドポリシリコンは異方性エッチングによりエ
ッチングされるので、保護膜等によるドープドポリシリ
コンのパッシベーション形成工程を別に設ける必要があ
り、フローセンサの製造工程を煩雑なものにするという
問題点があった。この発明は以上のような問題点を解決
するためになされたものであり、半導体フローセンサの
構造強度を高めて、加熱処理等による感度、応答性等の
フローセンサの特性を向上することが出来き、かつ製造
工程を簡略して信頼性を向上出来得る半導体フローセン
サを得ることを目的としている。
で形成された従来の抵抗体層では、比抵抗が小さいので
接続される測定回路の負担を軽減するために、抵抗体層
を極端に薄膜化、微細パターン化して抵抗値を上げるこ
とが必要であった。さらに、従来の抵抗体層では、抵抗
温度係数もそれほど大きくないのでフローセンサの感度
を向上するために、測定回路を複雑なものとする必要が
あった。又、パーマロイ層等で形成した抵抗体層は、絶
縁構造膜に覆われるので測定回路に接続する際に、絶縁
構造膜にコンタクトホールを設ける工程が必要であっ
た。尚、ＬＳＩ製造分野で使われているドープドポリシ
リコンを抵抗体層として用いることも検討されている
が、ドープドポリシリコンは異方性エッチングによりエ
ッチングされるので、保護膜等によるドープドポリシリ
コンのパッシベーション形成工程を別に設ける必要があ
り、フローセンサの製造工程を煩雑なものにするという
問題点があった。この発明は以上のような問題点を解決
するためになされたものであり、半導体フローセンサの
構造強度を高めて、加熱処理等による感度、応答性等の
フローセンサの特性を向上することが出来き、かつ製造
工程を簡略して信頼性を向上出来得る半導体フローセン
サを得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の半導体
フローセンサは、Ｐ形のシリコン基板、前記シリコン基
板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオン打込み
法のうちいずれか一方によりＮ形に形成された分離層、
前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成さ
れ、ブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ
部を支持するブリッジ支持部とで構成される第１、第２
及び第３の抵抗体と、エッチマスクとを有する抵抗体
層、前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支
持部上で形成された電極、前記シリコン基板と前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部とを遊離す
るように前記シリコン基板及び前記分離層に設けたエッ
チホール、を具備したことを特徴とする。請求項２の発
明の半導体フローセンサは、Ｐ形のシリコン基板、前記
シリコン基板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイ
オン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成さ
れたエッチストップ層、前記エッチストップ層上でエピ
タキシャル成長法によりＮ形に形成された分離層、前記
分離層に熱拡散法エピタキシャル成長法及びイオン打込
み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成され、ブリ
ッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ部を支持
するブリッジ支持部とで構成される第１、第２及び第３
の抵抗体と、エッチマスクとを有する抵抗体層、前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部上で形
成された電極、前記エッチストップ層と前記第１、第２
及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部とを遊離するように
前記分離層に設けたエッチホール、を具備したことを特
徴とする。請求項３の発明の半導体フローセンサは、請
求項２に記載したものにおいてさらに、前記第１、第２
及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部が異方性エッチ
ングによるアンダーカット構造を有することを特徴とす
る。請求項４の発明の半導体フローセンサは、請求項１
及び請求項２に記載したものにおいてさらに、前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部が熱酸化及
び酸化膜除去により熱容量を低減されたことを特徴とす
る。請求項５の発明の半導体フローセンサは、請求項１
及び請求項２に記載したものにおいてさらに、前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部が熱酸化に
より抵抗値を増大されたことを特徴とする。請求項６の
発明の半導体フローセンサは、請求項１に記載したもの
においてさらに、前記シリコン基板、前記分離層、及び
前記抵抗体層上に熱酸化及び熱窒化のうちいずれか一方
により形成されたセンサ保護膜を設けたことを特徴とす
る。請求項７の発明の半導体フローセンサは、請求項２
に記載したものにおいてさらに、前記エッチストップ
層、前記分離層、及び前記抵抗体層上に熱酸化及び熱窒
化のうちいずれか一方により形成されたセンサ保護膜を
設けたことを特徴とする。
フローセンサは、Ｐ形のシリコン基板、前記シリコン基
板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオン打込み
法のうちいずれか一方によりＮ形に形成された分離層、
前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成さ
れ、ブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ
部を支持するブリッジ支持部とで構成される第１、第２
及び第３の抵抗体と、エッチマスクとを有する抵抗体
層、前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支
持部上で形成された電極、前記シリコン基板と前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部とを遊離す
るように前記シリコン基板及び前記分離層に設けたエッ
チホール、を具備したことを特徴とする。請求項２の発
明の半導体フローセンサは、Ｐ形のシリコン基板、前記
シリコン基板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイ
オン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成さ
れたエッチストップ層、前記エッチストップ層上でエピ
タキシャル成長法によりＮ形に形成された分離層、前記
分離層に熱拡散法エピタキシャル成長法及びイオン打込
み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成され、ブリ
ッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ部を支持
するブリッジ支持部とで構成される第１、第２及び第３
の抵抗体と、エッチマスクとを有する抵抗体層、前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部上で形
成された電極、前記エッチストップ層と前記第１、第２
及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部とを遊離するように
前記分離層に設けたエッチホール、を具備したことを特
徴とする。請求項３の発明の半導体フローセンサは、請
求項２に記載したものにおいてさらに、前記第１、第２
及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部が異方性エッチ
ングによるアンダーカット構造を有することを特徴とす
る。請求項４の発明の半導体フローセンサは、請求項１
及び請求項２に記載したものにおいてさらに、前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部が熱酸化及
び酸化膜除去により熱容量を低減されたことを特徴とす
る。請求項５の発明の半導体フローセンサは、請求項１
及び請求項２に記載したものにおいてさらに、前記第
１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部が熱酸化に
より抵抗値を増大されたことを特徴とする。請求項６の
発明の半導体フローセンサは、請求項１に記載したもの
においてさらに、前記シリコン基板、前記分離層、及び
前記抵抗体層上に熱酸化及び熱窒化のうちいずれか一方
により形成されたセンサ保護膜を設けたことを特徴とす
る。請求項７の発明の半導体フローセンサは、請求項２
に記載したものにおいてさらに、前記エッチストップ
層、前記分離層、及び前記抵抗体層上に熱酸化及び熱窒
化のうちいずれか一方により形成されたセンサ保護膜を
設けたことを特徴とする。
【０００７】請求項８の発明の半導体フローセンサの製
造方法は、Ｐ形のシリコン基板に熱拡散法、エピタキシ
ャル成長法及びイオン打込み法のうちいずれか一方によ
りＮ形の分離層を形成する工程、前記分離層に熱拡散
法、エピタキシャル成長法及びイオン打込み法のうちい
ずれか一方によりＰ＋形の抵抗体層を形成する工程、前
記抵抗体層上に電極層を形成する工程、前記電極層を電
極にパターニングするパターニング工程、前記抵抗体層
をブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ部
を支持するブリッジ支持部とで構成される第１、第２及
び第３の抵抗体と、エッチマスクとにパターニングする
パターニング工程、前記シリコン基板と前記分離層とに
エッチホールを形成し、前記シリコン基板と前記第１、
第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部とを遊離する異
方性エッチング工程、を具備したことを特徴とする。請
求項９の発明の半導体フローセンサの製造方法は、Ｐ形
のシリコン基板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及び
イオン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形のエッ
チストップ層を形成する工程、前記Ｐ形エッチストップ
層上にエピタキシャル成長法によりＮ形の分離層を形成
する工程、前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長
法及びイオン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形
の抵抗体層を形成する工程、前記抵抗体層上に電極層を
形成する工程、前記電極層を電極にパターニングするパ
ターニング工程、前記抵抗体層をブリッジ部と前記ブリ
ッジ部の両端で前記ブリッジ部を支持するブリッジ支持
部とで構成される第１、第２及び第３の抵抗体と、エッ
チマスクとにパターニングするパターニング工程、前記
シリコン基板と前記分離層とにエッチホールを形成し、
前記シリコン基板と前記第１、第２及び第３の抵抗体の
前記ブリッジ部とを遊離する異方性エッチング工程、を
具備したことを特徴とする。請求項１０の発明の半導体
フローセンサの製造方法は、請求項９に記載したものに
おいてさらに、前記異方性エッチング工程において、前
記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部と
重なる前記分離層をエッチングして前記ブリッジ支持部
にアンダーカット構造を設けたことを特徴とする。請求
項１１の発明の半導体フローセンサの製造方法は、請求
項８及び請求項９に記載したものにおいてさらに、前記
異方性エッチング工程後に、熱酸化及び酸化膜除去によ
り前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部の
熱容量を低減する熱容量低減工程を設けたことを特徴と
する。請求項１２の発明の半導体フローセンサの製造方
法は、請求項８及び請求項９に記載したものにおいてさ
らに、前記異方性エッチング工程後に、熱酸化により前
記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部の抵抗
値を増大する抵抗値増大工程を設けたことを特徴とす
る。請求項１３の発明の半導体フローセンサの製造方法
は、請求項８に記載したものにおいてさらに、前記異方
性エッチング工程後に、熱酸化及び熱窒化のうちいずれ
か一方により前記シリコン基板、前記分離層、及び前記
抵抗体層上にセンサ保護膜を形成するセンサ保護膜形成
工程を設けたことを特徴とする。請求項１４の発明の半
導体フローセンサの製造方法は、請求項９に記載したも
のにおいてさらに、前記異方性エッチング工程後に、熱
酸化及び熱窒化のうちいずれか一方により前記エッチス
トップ層、前記分離層、及び前記抵抗体層上にセンサ保
護膜を形成するセンサ保護膜形成工程を設けたことを特
徴とする。
造方法は、Ｐ形のシリコン基板に熱拡散法、エピタキシ
ャル成長法及びイオン打込み法のうちいずれか一方によ
りＮ形の分離層を形成する工程、前記分離層に熱拡散
法、エピタキシャル成長法及びイオン打込み法のうちい
ずれか一方によりＰ＋形の抵抗体層を形成する工程、前
記抵抗体層上に電極層を形成する工程、前記電極層を電
極にパターニングするパターニング工程、前記抵抗体層
をブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ部
を支持するブリッジ支持部とで構成される第１、第２及
び第３の抵抗体と、エッチマスクとにパターニングする
パターニング工程、前記シリコン基板と前記分離層とに
エッチホールを形成し、前記シリコン基板と前記第１、
第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部とを遊離する異
方性エッチング工程、を具備したことを特徴とする。請
求項９の発明の半導体フローセンサの製造方法は、Ｐ形
のシリコン基板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及び
イオン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形のエッ
チストップ層を形成する工程、前記Ｐ形エッチストップ
層上にエピタキシャル成長法によりＮ形の分離層を形成
する工程、前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長
法及びイオン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形
の抵抗体層を形成する工程、前記抵抗体層上に電極層を
形成する工程、前記電極層を電極にパターニングするパ
ターニング工程、前記抵抗体層をブリッジ部と前記ブリ
ッジ部の両端で前記ブリッジ部を支持するブリッジ支持
部とで構成される第１、第２及び第３の抵抗体と、エッ
チマスクとにパターニングするパターニング工程、前記
シリコン基板と前記分離層とにエッチホールを形成し、
前記シリコン基板と前記第１、第２及び第３の抵抗体の
前記ブリッジ部とを遊離する異方性エッチング工程、を
具備したことを特徴とする。請求項１０の発明の半導体
フローセンサの製造方法は、請求項９に記載したものに
おいてさらに、前記異方性エッチング工程において、前
記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部と
重なる前記分離層をエッチングして前記ブリッジ支持部
にアンダーカット構造を設けたことを特徴とする。請求
項１１の発明の半導体フローセンサの製造方法は、請求
項８及び請求項９に記載したものにおいてさらに、前記
異方性エッチング工程後に、熱酸化及び酸化膜除去によ
り前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部の
熱容量を低減する熱容量低減工程を設けたことを特徴と
する。請求項１２の発明の半導体フローセンサの製造方
法は、請求項８及び請求項９に記載したものにおいてさ
らに、前記異方性エッチング工程後に、熱酸化により前
記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ部の抵抗
値を増大する抵抗値増大工程を設けたことを特徴とす
る。請求項１３の発明の半導体フローセンサの製造方法
は、請求項８に記載したものにおいてさらに、前記異方
性エッチング工程後に、熱酸化及び熱窒化のうちいずれ
か一方により前記シリコン基板、前記分離層、及び前記
抵抗体層上にセンサ保護膜を形成するセンサ保護膜形成
工程を設けたことを特徴とする。請求項１４の発明の半
導体フローセンサの製造方法は、請求項９に記載したも
のにおいてさらに、前記異方性エッチング工程後に、熱
酸化及び熱窒化のうちいずれか一方により前記エッチス
トップ層、前記分離層、及び前記抵抗体層上にセンサ保
護膜を形成するセンサ保護膜形成工程を設けたことを特
徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１及び請求項８の発明に係る半導体フロ
ーセンサは、熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＮ形の分離層をＰ
形のシリコン基板に形成しかつＰ＋形の抵抗体層を分離
層に形成するので、半導体フローセンサの構造強度を高
めて、かつ製造工程を簡略にする。又、抵抗体層がＰ形
層及びＮ形層に較べて異方性エッチングの深さ方向での
速度（以下 "エッチングレート"と略称する）の極めて
遅いＰ＋形層で形成しているので、エッチホール上でヒ
ーターブリッジ部及び測温抵抗体ブリッジ部をそれぞれ
両端のヒーターブリッジ支持部及び測温抵抗体ブリッジ
支持部により自己支持して、シリコン基板とヒーターブ
リッジ部及び測温抵抗体ブリッジ部とを遊離する。さら
に、熱酸化などの加熱処理を施すことで層構造での熱歪
をほとんど生じずに感度、応答性等のフローセンサの特
性を向上する。請求項２及び請求項９の発明に係る半導
体フローセンサは、Ｐ形のシリコン基板とＮ形の分離層
との間に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオン打
込み法のうちいずれか一方で形成するエッチストップ層
を設けることで、エッチホールを分離層にのみ異方性エ
ッチングにより正確な寸法で形成する。請求項３及び請
求項１０の発明に係る半導体フローセンサは、ヒーター
ブリッジ支持部及び測温抵抗体ブリッジ支持部と重なる
分離層をエッチングすることで、分離層の熱容量を大幅
に小さくして抵抗体層とシリコン基板とを著しく熱的に
絶縁する。請求項４及び請求項１１の発明に係る半導体
フローセンサは、熱酸化により形成される酸化膜を除去
することでヒーターブリッジ部及び測温抵抗体ブリッジ
部の厚みを薄くし、ヒーターブリッジ部及び測温抵抗体
ブリッジ部の熱容量を低減してフローセンサの特性を向
上する。請求項５及び請求項１２の発明に係る半導体フ
ローセンサは、ヒーターブリッジ部及び測温抵抗体ブリ
ッジ部を熱酸化することで、半導体フローセンサの構造
強度をほとんど弱めずにヒーターブリッジ部及び測温抵
抗体ブリッジ部の抵抗値を増大してフローセンサの特性
を向上する。請求項６及び請求項１３の発明に係る半導
体フローセンサは、熱酸化及び熱窒化のうちいずれか一
方によりセンサ保護膜をシリコン基板、分離層及び抵抗
体層の表面上に形成することで、シリコン基板、分離層
及び抵抗体層を外気と遮断して長期間にわたって化学的
に安定させる。請求項７及び請求項１４の発明に係る半
導体フローセンサは、熱酸化及び熱窒化のうちいずれか
一方によりセンサ保護膜をエッチストップ層、分離層及
び抵抗体層の表面上に形成することで、シリコン基板、
分離層及び抵抗体層を外気と遮断して長期間にわたって
化学的に安定させる。
ーセンサは、熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＮ形の分離層をＰ
形のシリコン基板に形成しかつＰ＋形の抵抗体層を分離
層に形成するので、半導体フローセンサの構造強度を高
めて、かつ製造工程を簡略にする。又、抵抗体層がＰ形
層及びＮ形層に較べて異方性エッチングの深さ方向での
速度（以下 "エッチングレート"と略称する）の極めて
遅いＰ＋形層で形成しているので、エッチホール上でヒ
ーターブリッジ部及び測温抵抗体ブリッジ部をそれぞれ
両端のヒーターブリッジ支持部及び測温抵抗体ブリッジ
支持部により自己支持して、シリコン基板とヒーターブ
リッジ部及び測温抵抗体ブリッジ部とを遊離する。さら
に、熱酸化などの加熱処理を施すことで層構造での熱歪
をほとんど生じずに感度、応答性等のフローセンサの特
性を向上する。請求項２及び請求項９の発明に係る半導
体フローセンサは、Ｐ形のシリコン基板とＮ形の分離層
との間に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオン打
込み法のうちいずれか一方で形成するエッチストップ層
を設けることで、エッチホールを分離層にのみ異方性エ
ッチングにより正確な寸法で形成する。請求項３及び請
求項１０の発明に係る半導体フローセンサは、ヒーター
ブリッジ支持部及び測温抵抗体ブリッジ支持部と重なる
分離層をエッチングすることで、分離層の熱容量を大幅
に小さくして抵抗体層とシリコン基板とを著しく熱的に
絶縁する。請求項４及び請求項１１の発明に係る半導体
フローセンサは、熱酸化により形成される酸化膜を除去
することでヒーターブリッジ部及び測温抵抗体ブリッジ
部の厚みを薄くし、ヒーターブリッジ部及び測温抵抗体
ブリッジ部の熱容量を低減してフローセンサの特性を向
上する。請求項５及び請求項１２の発明に係る半導体フ
ローセンサは、ヒーターブリッジ部及び測温抵抗体ブリ
ッジ部を熱酸化することで、半導体フローセンサの構造
強度をほとんど弱めずにヒーターブリッジ部及び測温抵
抗体ブリッジ部の抵抗値を増大してフローセンサの特性
を向上する。請求項６及び請求項１３の発明に係る半導
体フローセンサは、熱酸化及び熱窒化のうちいずれか一
方によりセンサ保護膜をシリコン基板、分離層及び抵抗
体層の表面上に形成することで、シリコン基板、分離層
及び抵抗体層を外気と遮断して長期間にわたって化学的
に安定させる。請求項７及び請求項１４の発明に係る半
導体フローセンサは、熱酸化及び熱窒化のうちいずれか
一方によりセンサ保護膜をエッチストップ層、分離層及
び抵抗体層の表面上に形成することで、シリコン基板、
分離層及び抵抗体層を外気と遮断して長期間にわたって
化学的に安定させる。
【０００９】
［実施例１］この発明に係る半導体フローセンサの実施
例１を、図１、図２を用いて説明する。図１は半導体フ
ローセンサの構成を示す上面図、図２は、図１上に示さ
れたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を半導体フローセ
ンサの製造工程別に示す説明図である。尚、図１上に示
されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線は、シリコン（１０
０）基板１０の＜１１０＞方向と平行であり、かつＡ−
Ａ’線は矩形形状のヒーターブリッジ支持部２１の中心
及び矩形形状の測温抵抗体ブリッジ支持部３１の中心を
通っている。図１において、半導体フローセンサの基板
は従来例のものと同じく、基板表面が面方位（１００）
を有するシリコン（１００）基板１０を用い、１つのヒ
ーター２０とヒーター２０をはさむ２つの測温抵抗体３
０とを分離層４１を介してシリコン（１００）基板１０
上に配置している。尚、シリコン（１００）基板１０の
異方性エッチングを効率よく行なうために、例えばボロ
ン（Ｂ）ドープによるシリコン（１００）基板１０の場
合は基板の表面濃度が１０17／ｃｍ2以下であることが
望ましい。ここで、図２を用いて半導体フローセンサが
完成するまでの各製造工程におけるＡ−Ａ’線及びＢ−
Ｂ’線の断面を説明する。
例１を、図１、図２を用いて説明する。図１は半導体フ
ローセンサの構成を示す上面図、図２は、図１上に示さ
れたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を半導体フローセ
ンサの製造工程別に示す説明図である。尚、図１上に示
されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線は、シリコン（１０
０）基板１０の＜１１０＞方向と平行であり、かつＡ−
Ａ’線は矩形形状のヒーターブリッジ支持部２１の中心
及び矩形形状の測温抵抗体ブリッジ支持部３１の中心を
通っている。図１において、半導体フローセンサの基板
は従来例のものと同じく、基板表面が面方位（１００）
を有するシリコン（１００）基板１０を用い、１つのヒ
ーター２０とヒーター２０をはさむ２つの測温抵抗体３
０とを分離層４１を介してシリコン（１００）基板１０
上に配置している。尚、シリコン（１００）基板１０の
異方性エッチングを効率よく行なうために、例えばボロ
ン（Ｂ）ドープによるシリコン（１００）基板１０の場
合は基板の表面濃度が１０17／ｃｍ2以下であることが
望ましい。ここで、図２を用いて半導体フローセンサが
完成するまでの各製造工程におけるＡ−Ａ’線及びＢ−
Ｂ’線の断面を説明する。
【００１０】まず、図２（ａ）は、Ｎ形拡散層形成工程
後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、分離層４
１が熱拡散法によりシリコン（１００）基板１０に基板
表面から所定の深さで形成されている。このＮ形拡散層
の分離層４１は、シリコン（１００）基板１０上にＰＳ
Ｇ膜（リンガラス膜）を形成して、ＰＳＧ膜を拡散源と
して固相拡散を行うことで得られる。又、分離層４１の
表面からの深さは、シリコン（１００）基板１０とヒー
ター２０及び測温抵抗体３０とを電気的に完全に絶縁す
るために１０μｍ程度以上必要となる。本実施例におい
ては、まず、表面濃度が１０16／ｃｍ2程度のボロンド
ープによるＰ形のシリコン基板の基板表面上にＰＳＧ膜
を形成した。このＰＳＧ膜の製膜ではＳｉＨ4、ＰＨ3及
びＯ2を材料ガスとして用い、それぞれ１００ｃｍ3、２
０ｃｍ3及び２００ｃｍ3の流量でかつ反応温度４３０
℃、反応圧力３０torrの堆積条件でＬＰＣＶＤ法（減圧
ＣＶＤ法）を行ない、ＰＳＧ膜をシリコン（１００）基
板１０の基板表面上に１５０ｎｍ形成した。続いて、窒
素雰囲気下温度１０５０℃で熱拡散法を４８時間行なっ
て、シリコン（１００）基板１０の基板表面から約１７
μｍの深さを有する分離層４１を形成した。その後、分
離層４１の表面上のＰＳＧ膜は不要となるので、ＢＨＦ
（Bufferd HF：フッ酸緩衝液）を用いて除去した。
後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、分離層４
１が熱拡散法によりシリコン（１００）基板１０に基板
表面から所定の深さで形成されている。このＮ形拡散層
の分離層４１は、シリコン（１００）基板１０上にＰＳ
Ｇ膜（リンガラス膜）を形成して、ＰＳＧ膜を拡散源と
して固相拡散を行うことで得られる。又、分離層４１の
表面からの深さは、シリコン（１００）基板１０とヒー
ター２０及び測温抵抗体３０とを電気的に完全に絶縁す
るために１０μｍ程度以上必要となる。本実施例におい
ては、まず、表面濃度が１０16／ｃｍ2程度のボロンド
ープによるＰ形のシリコン基板の基板表面上にＰＳＧ膜
を形成した。このＰＳＧ膜の製膜ではＳｉＨ4、ＰＨ3及
びＯ2を材料ガスとして用い、それぞれ１００ｃｍ3、２
０ｃｍ3及び２００ｃｍ3の流量でかつ反応温度４３０
℃、反応圧力３０torrの堆積条件でＬＰＣＶＤ法（減圧
ＣＶＤ法）を行ない、ＰＳＧ膜をシリコン（１００）基
板１０の基板表面上に１５０ｎｍ形成した。続いて、窒
素雰囲気下温度１０５０℃で熱拡散法を４８時間行なっ
て、シリコン（１００）基板１０の基板表面から約１７
μｍの深さを有する分離層４１を形成した。その後、分
離層４１の表面上のＰＳＧ膜は不要となるので、ＢＨＦ
（Bufferd HF：フッ酸緩衝液）を用いて除去した。
【００１１】次に、図２（ｂ）は、Ｐ＋形拡散層形成工
程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、抵抗体
層３５が熱拡散法により分離層４１の表面から所定の深
さで形成されている。このＰ＋形拡散層の抵抗体層３５
は、分離層４１の表面上にＢＳＧ膜（ホウケイ酸ガラス
膜）を形成して、ＢＳＧ膜を拡散源として固相拡散を行
なうことで、分離層４１の表面から所定の深さを有する
前工程で形成したＮ形拡散層の分離層４１の一部をＰ＋
形層に置換して形成する。又、抵抗体層３５は、後工程
のパターニングによりヒーター２０、測温抵抗体３０及
びエッチマスク４０に分割されるが、さらに、その後で
のエッチホール１１形成のための異方性エッチング工程
の際に、エッチングされないような高濃度な拡散状態が
要求される。すなわち、ボロンドープの抵抗体層３５で
は、拡散状態は１０19／ｃｍ3以上必要となる。又、抵
抗体層３５の表面からの深さは、ヒーター２０及び測温
抵抗体３０の熱容量を抑えるために数μｍ程度のものが
望ましい。本実施例においては、まず、ＢＳＧ膜の製膜
ではＳｉＨ4、Ｂ2Ｈ6及びＯ2を材料ガスとして用い、そ
れぞれ１００ｃｍ3、６０ｃｍ3及び２００ｃｍ3の流量
でかつ反応温度４３０℃、反応圧力３０torrの堆積条件
でＬＰＣＶＤ法を行ない、ＢＳＧ膜を分離層４１の表面
上に５０ｎｍ形成した。続いて、窒素雰囲気下温度１０
５０℃で熱拡散法を４時間行なって、分離層４１の表面
から約３μｍの深さを有する抵抗体層３５を形成した。
尚、分離層４１の膜厚は約１４μｍとなるが、シリコン
（１００）基板１０とヒーター２０及び測温抵抗体３０
とを電気的な絶縁には、充分なものである。又、抵抗体
層３５表面上のＢＳＧ膜は不要となるので、エッチング
ガスとしてＣＦ4、１００ｃｍ3とＯ2、１０ｃｍ3を用い
たＲＩＥ（Reactive IonEtching）を高周波電源出力２
００Ｗ及び圧力５torrの条件で１分間行なって、ＢＳＧ
膜を完全に除去した。尚、上記熱拡散法によるＮ形層及
びＰ＋形層の形成では、市販されているＳＯＧ（Spin O
n Glass）をシリコン（１００）基板１０表面上に塗布
して固相拡散してもよい。又、イオン打込み法によって
Ｎ形の分離層４１及びＰ＋形の抵抗体層３５あるいは後
述のエッチストップ層６０をシリコン（１００）基板１
０に形成してもよい。その場合の各工程での断面図は、
熱拡散法の場合を示す図２のものと実質同一となるので
省略する。
程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、抵抗体
層３５が熱拡散法により分離層４１の表面から所定の深
さで形成されている。このＰ＋形拡散層の抵抗体層３５
は、分離層４１の表面上にＢＳＧ膜（ホウケイ酸ガラス
膜）を形成して、ＢＳＧ膜を拡散源として固相拡散を行
なうことで、分離層４１の表面から所定の深さを有する
前工程で形成したＮ形拡散層の分離層４１の一部をＰ＋
形層に置換して形成する。又、抵抗体層３５は、後工程
のパターニングによりヒーター２０、測温抵抗体３０及
びエッチマスク４０に分割されるが、さらに、その後で
のエッチホール１１形成のための異方性エッチング工程
の際に、エッチングされないような高濃度な拡散状態が
要求される。すなわち、ボロンドープの抵抗体層３５で
は、拡散状態は１０19／ｃｍ3以上必要となる。又、抵
抗体層３５の表面からの深さは、ヒーター２０及び測温
抵抗体３０の熱容量を抑えるために数μｍ程度のものが
望ましい。本実施例においては、まず、ＢＳＧ膜の製膜
ではＳｉＨ4、Ｂ2Ｈ6及びＯ2を材料ガスとして用い、そ
れぞれ１００ｃｍ3、６０ｃｍ3及び２００ｃｍ3の流量
でかつ反応温度４３０℃、反応圧力３０torrの堆積条件
でＬＰＣＶＤ法を行ない、ＢＳＧ膜を分離層４１の表面
上に５０ｎｍ形成した。続いて、窒素雰囲気下温度１０
５０℃で熱拡散法を４時間行なって、分離層４１の表面
から約３μｍの深さを有する抵抗体層３５を形成した。
尚、分離層４１の膜厚は約１４μｍとなるが、シリコン
（１００）基板１０とヒーター２０及び測温抵抗体３０
とを電気的な絶縁には、充分なものである。又、抵抗体
層３５表面上のＢＳＧ膜は不要となるので、エッチング
ガスとしてＣＦ4、１００ｃｍ3とＯ2、１０ｃｍ3を用い
たＲＩＥ（Reactive IonEtching）を高周波電源出力２
００Ｗ及び圧力５torrの条件で１分間行なって、ＢＳＧ
膜を完全に除去した。尚、上記熱拡散法によるＮ形層及
びＰ＋形層の形成では、市販されているＳＯＧ（Spin O
n Glass）をシリコン（１００）基板１０表面上に塗布
して固相拡散してもよい。又、イオン打込み法によって
Ｎ形の分離層４１及びＰ＋形の抵抗体層３５あるいは後
述のエッチストップ層６０をシリコン（１００）基板１
０に形成してもよい。その場合の各工程での断面図は、
熱拡散法の場合を示す図２のものと実質同一となるので
省略する。
【００１２】次に、図２（ｃ）は、電極層７０形成工程
後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、電極層７
０が蒸着法あるいはスパッタリング法により抵抗体層３
５表面上に形成されている。この電極層７０は、後工程
の異方性エッチングを考慮して化学的安定性の高い金、
白金等の貴金属を使用するのが望ましい。本実施例にお
いては、ＥＢ蒸着法を用いて白金の電極層７０を抵抗体
層３５の表面上に約１００ｎｍ形成した。尚、以上の工
程までは、シリコン（１００）基板１０の表面全体を熱
拡散法などにより処理しているので、半導体フローセン
サのＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面は同じものであ
る。
後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、電極層７
０が蒸着法あるいはスパッタリング法により抵抗体層３
５表面上に形成されている。この電極層７０は、後工程
の異方性エッチングを考慮して化学的安定性の高い金、
白金等の貴金属を使用するのが望ましい。本実施例にお
いては、ＥＢ蒸着法を用いて白金の電極層７０を抵抗体
層３５の表面上に約１００ｎｍ形成した。尚、以上の工
程までは、シリコン（１００）基板１０の表面全体を熱
拡散法などにより処理しているので、半導体フローセン
サのＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面は同じものであ
る。
【００１３】続いて、図２（ｄ）は、電極層７０パター
ニング工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であ
り、電極５０がフォトリソグラフィーにより電極層７０
からパターニングされている。本実施例においては、フ
ォトレジストにノボラック系ポジレジストを用い、また
エッチャントに７０℃に加熱した王水を用いて電極５０
以外の白金の電極層７０を選択的にエッチングして、電
極５０をパターニングした。
ニング工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であ
り、電極５０がフォトリソグラフィーにより電極層７０
からパターニングされている。本実施例においては、フ
ォトレジストにノボラック系ポジレジストを用い、また
エッチャントに７０℃に加熱した王水を用いて電極５０
以外の白金の電極層７０を選択的にエッチングして、電
極５０をパターニングした。
【００１４】次に、図２（ｅ）は、Ｐ＋形拡散層パター
ニング工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であ
り、ヒーター２０、測温抵抗体３０及びエッチマスク４
０がフォトリソグラフィーによりそれぞれ抵抗体層３５
からパターニングされている。ここで、図１に戻って、
ヒーター２０はヒーターブリッジ部２２と両端のヒータ
ーブリッジ支持部２１とで構成され、同様に、測温抵抗
体３０は測温抵抗体ブリッジ部３２と両端の測温抵抗体
ブリッジ支持部３１とで構成されている。又、ヒーター
２０及び２つの測温抵抗体３０は、２つの測温抵抗体３
０がヒーター２０をはさむようにシリコン（１００）基
板１０の＜１１０＞方向に沿って互いに平行に配置され
ている。尚、フローセンサの感度を向上するためには、
ヒーター２０及び２つの測温抵抗体３０の熱容量を小さ
くし互いに近づけて配置することが重要となる。又、従
来例と同じように、ヒーター２０は両端のヒーターブリ
ッジ支持部２１上の電極５０を介してヒーターの温度を
制御するヒーター制御回路に接続され、２つの測温抵抗
体３０はそれぞれの両端の測温抵抗体ブリッジ支持部３
１上の電極５０を介して２つの測温抵抗体の抵抗値の差
に比例した電圧を出力するブリッジ回路に接続されてい
る。（図示せず）尚、エッチマスク４０は後工程の異方
性エッチング工程でエッチングのマスクとして機能す
る。
ニング工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であ
り、ヒーター２０、測温抵抗体３０及びエッチマスク４
０がフォトリソグラフィーによりそれぞれ抵抗体層３５
からパターニングされている。ここで、図１に戻って、
ヒーター２０はヒーターブリッジ部２２と両端のヒータ
ーブリッジ支持部２１とで構成され、同様に、測温抵抗
体３０は測温抵抗体ブリッジ部３２と両端の測温抵抗体
ブリッジ支持部３１とで構成されている。又、ヒーター
２０及び２つの測温抵抗体３０は、２つの測温抵抗体３
０がヒーター２０をはさむようにシリコン（１００）基
板１０の＜１１０＞方向に沿って互いに平行に配置され
ている。尚、フローセンサの感度を向上するためには、
ヒーター２０及び２つの測温抵抗体３０の熱容量を小さ
くし互いに近づけて配置することが重要となる。又、従
来例と同じように、ヒーター２０は両端のヒーターブリ
ッジ支持部２１上の電極５０を介してヒーターの温度を
制御するヒーター制御回路に接続され、２つの測温抵抗
体３０はそれぞれの両端の測温抵抗体ブリッジ支持部３
１上の電極５０を介して２つの測温抵抗体の抵抗値の差
に比例した電圧を出力するブリッジ回路に接続されてい
る。（図示せず）尚、エッチマスク４０は後工程の異方
性エッチング工程でエッチングのマスクとして機能す
る。
【００１５】さらに、ヒーターブリッジ支持部２１及び
測温抵抗体ブリッジ支持部３１は、それぞれの全てのエ
ッジ部分がシリコン（１００）基板１０の＜１１０＞方
向あるいは＜１１（バー）０＞方向のいずれか一方と平
行となるように分離層４１上で矩形形状に構成し、又、
ヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２
は、それぞれの全てのエッジ部分がシリコン（１００）
基板１０の＜１１０＞方向及び＜１１（バー）０＞方向
と平行にならないように分離層４１上でのこぎり刃状に
構成している。そして、エッチマスク４０の全てのエッ
ジ部分は、ヒーターブリッジ支持部２１及び測温抵抗体
ブリッジ支持部３１と同様にシリコン（１００）基板１
０の＜１１０＞方向あるいは＜１１（バー）０＞方向の
いずれか一方と平行となるように分離層４１上に構成し
ている。尚、このヒーター２０、測温抵抗体３０及びエ
ッチマスク４０のエッジ部分の方向性の相違により、ヒ
ーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２が
後工程の異方性エツチング工程の際に分離層４１から遊
離されて、ヒーターブリッジ支持部２１及び測温抵抗体
ブリッジ支持部３１にそれぞれ支持される。（詳細は後
述）
測温抵抗体ブリッジ支持部３１は、それぞれの全てのエ
ッジ部分がシリコン（１００）基板１０の＜１１０＞方
向あるいは＜１１（バー）０＞方向のいずれか一方と平
行となるように分離層４１上で矩形形状に構成し、又、
ヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２
は、それぞれの全てのエッジ部分がシリコン（１００）
基板１０の＜１１０＞方向及び＜１１（バー）０＞方向
と平行にならないように分離層４１上でのこぎり刃状に
構成している。そして、エッチマスク４０の全てのエッ
ジ部分は、ヒーターブリッジ支持部２１及び測温抵抗体
ブリッジ支持部３１と同様にシリコン（１００）基板１
０の＜１１０＞方向あるいは＜１１（バー）０＞方向の
いずれか一方と平行となるように分離層４１上に構成し
ている。尚、このヒーター２０、測温抵抗体３０及びエ
ッチマスク４０のエッジ部分の方向性の相違により、ヒ
ーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２が
後工程の異方性エツチング工程の際に分離層４１から遊
離されて、ヒーターブリッジ支持部２１及び測温抵抗体
ブリッジ支持部３１にそれぞれ支持される。（詳細は後
述）
【００１６】尚、本実施例におけるＰ＋形拡散層パター
ニングにおいては、エッチングガスとしてＣＦ4、１０
０ｃｍ3とＯ2、１０ｃｍ3を用いたＲＩＥを高周波電源
出力５００Ｗ及び圧力５torrの条件で２５分間行なっ
た。そして、ヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブ
リッジ部３２の寸法が、それぞれ長さ４００×幅２００
μｍ程度及び長さ４００×幅１００μｍ程度のものを形
成し、ヒーターブリッジ部２２と測温抵抗体ブリッジ部
３２との最短の間隔を数１０μｍ程度とした。
ニングにおいては、エッチングガスとしてＣＦ4、１０
０ｃｍ3とＯ2、１０ｃｍ3を用いたＲＩＥを高周波電源
出力５００Ｗ及び圧力５torrの条件で２５分間行なっ
た。そして、ヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブ
リッジ部３２の寸法が、それぞれ長さ４００×幅２００
μｍ程度及び長さ４００×幅１００μｍ程度のものを形
成し、ヒーターブリッジ部２２と測温抵抗体ブリッジ部
３２との最短の間隔を数１０μｍ程度とした。
【００１７】次に、図２（ｆ）は、異方性エツチング工
程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、エッチ
ホール１１が分離層４１及びシリコン（１００）基板１
０に形成されている。このエッチホール１１は、ある種
のエッチャント、例えばＥＰＷ溶液、ＫＯＨ溶液等に対
して、Ｐ＋形のシリコン結晶がＮ形及びＰ形のシリコン
結晶に較べて非常に難溶性であること、かつシリコン結
晶が結晶の面方位によりエッチングレートがそれぞれ異
なるというシリコン結晶の異方性を用いて形成してい
る。そして、主発熱部のヒーターブリッジ部２２及び測
温抵抗体ブリッジ部３２を分離層４１から遊離してい
る。本実施例においては、エッチャントとしてエチレン
ジアミン、７５ｃｍ3に対し、ピロカテコール２４ｇ及
び水１２ｃｍ3を添加したＥＰＷ溶液を用い、エッチン
グ温度１１５℃で２時間のエッチングを行なった。そし
て、抵抗体層３５の表面から深さが１７０μｍを有する
エッチホール１１が形成され、ヒーターブリッジ部２２
及び測温抵抗体ブリッジ部３２が、分離層４１から遊離
してヒーターブリッジ支持部２１及び測温抵抗体ブリッ
ジ支持部３１にそれぞれ自己支持される。
程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であり、エッチ
ホール１１が分離層４１及びシリコン（１００）基板１
０に形成されている。このエッチホール１１は、ある種
のエッチャント、例えばＥＰＷ溶液、ＫＯＨ溶液等に対
して、Ｐ＋形のシリコン結晶がＮ形及びＰ形のシリコン
結晶に較べて非常に難溶性であること、かつシリコン結
晶が結晶の面方位によりエッチングレートがそれぞれ異
なるというシリコン結晶の異方性を用いて形成してい
る。そして、主発熱部のヒーターブリッジ部２２及び測
温抵抗体ブリッジ部３２を分離層４１から遊離してい
る。本実施例においては、エッチャントとしてエチレン
ジアミン、７５ｃｍ3に対し、ピロカテコール２４ｇ及
び水１２ｃｍ3を添加したＥＰＷ溶液を用い、エッチン
グ温度１１５℃で２時間のエッチングを行なった。そし
て、抵抗体層３５の表面から深さが１７０μｍを有する
エッチホール１１が形成され、ヒーターブリッジ部２２
及び測温抵抗体ブリッジ部３２が、分離層４１から遊離
してヒーターブリッジ支持部２１及び測温抵抗体ブリッ
ジ支持部３１にそれぞれ自己支持される。
【００１８】ここで、図１に戻って、本実施例における
公知のシリコン結晶の異方性について簡単に説明する。
まず、本実施例では、シリコン結晶の表面が（１００）
の面方位であるので、エッチングレートの小さい（１１
１）の面方位は＜１１０＞方向あるいは＜１１（バー）
０＞方向と平行な直線を端辺とし図面上約５５度の角度
で下向きに広がっている。そして、ヒーター２０、測温
抵抗体３０及びエッチマスク４０のエッジ部分がシリコ
ン（１００）基板１０の＜１１０＞方向あるいは＜１１
（バー）０＞方向のいずれか一方と平行である場合、す
なわちヒーターブリッジ支持部２１、測温抵抗体ブリッ
ジ支持部３１及びエッチマスク４０では、そのエッジ部
分が（１１１）の面方位の端辺と一致して（１１１）の
面方位に沿って斜め下にエッチングが進行する。逆に、
ヒーター２０及び測温抵抗体３０のエッジ部分がシリコ
ン（１００）基板１０の＜１１０＞方向及び＜１１（バ
ー）０＞方向と平行でない場合、すなわちヒーターブリ
ッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２では、そのエ
ッジ部分が（１１１）の面方位の端辺と一致していない
ので、エッチングの進行過程で（１１１）の面方位が出
現せずにヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッ
ジ部３２と分離層４１とを遊離する。
公知のシリコン結晶の異方性について簡単に説明する。
まず、本実施例では、シリコン結晶の表面が（１００）
の面方位であるので、エッチングレートの小さい（１１
１）の面方位は＜１１０＞方向あるいは＜１１（バー）
０＞方向と平行な直線を端辺とし図面上約５５度の角度
で下向きに広がっている。そして、ヒーター２０、測温
抵抗体３０及びエッチマスク４０のエッジ部分がシリコ
ン（１００）基板１０の＜１１０＞方向あるいは＜１１
（バー）０＞方向のいずれか一方と平行である場合、す
なわちヒーターブリッジ支持部２１、測温抵抗体ブリッ
ジ支持部３１及びエッチマスク４０では、そのエッジ部
分が（１１１）の面方位の端辺と一致して（１１１）の
面方位に沿って斜め下にエッチングが進行する。逆に、
ヒーター２０及び測温抵抗体３０のエッジ部分がシリコ
ン（１００）基板１０の＜１１０＞方向及び＜１１（バ
ー）０＞方向と平行でない場合、すなわちヒーターブリ
ッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２では、そのエ
ッジ部分が（１１１）の面方位の端辺と一致していない
ので、エッチングの進行過程で（１１１）の面方位が出
現せずにヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッ
ジ部３２と分離層４１とを遊離する。
【００１９】以上の工程で本実施例の半導体フローセン
サは製作されるが、シリコン（１００）基板１０上で抵
抗体層３５と分離層４１とを形成しているので、製造工
程が簡略化されて、かつ各層間の熱歪が著しく低減され
た構造強度の大きい半導体フローセンサが得られる。
尚、本実施例によるフローセンサの特性を簡単に述べる
と、測温抵抗体ブリッジ部３２の抵抗値は数百Ωとな
り、２５℃〜１００℃におけるサーミスタ常数（Ｂ）は
１５００となって、測定回路上必要充分な抵抗値と温度
抵抗変化を得ることが出来た。又、抵抗体層３５とシリ
コン（１００）基板１０との絶縁破壊電圧は約７０Ｖで
あり、ヒーター２０及び測温抵抗体３０への入力電圧に
対して余裕のあるものであった。さらに、気体流速が５
ｃｍ／ｓｅｃ以下の場合でも充分な感度を得ることが出
来た。
サは製作されるが、シリコン（１００）基板１０上で抵
抗体層３５と分離層４１とを形成しているので、製造工
程が簡略化されて、かつ各層間の熱歪が著しく低減され
た構造強度の大きい半導体フローセンサが得られる。
尚、本実施例によるフローセンサの特性を簡単に述べる
と、測温抵抗体ブリッジ部３２の抵抗値は数百Ωとな
り、２５℃〜１００℃におけるサーミスタ常数（Ｂ）は
１５００となって、測定回路上必要充分な抵抗値と温度
抵抗変化を得ることが出来た。又、抵抗体層３５とシリ
コン（１００）基板１０との絶縁破壊電圧は約７０Ｖで
あり、ヒーター２０及び測温抵抗体３０への入力電圧に
対して余裕のあるものであった。さらに、気体流速が５
ｃｍ／ｓｅｃ以下の場合でも充分な感度を得ることが出
来た。
【００２０】［実施例２］この発明に係る半導体フロー
センサの実施例２を、図３、図４を用いて説明する。図
３は半導体フローセンサの構成を示す上面図、図４は、
図３上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を半
導体フローセンサの製造工程別に示す説明図である。
尚、図３上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線は、実
施例１のものと同様にシリコン（１００）基板１０の＜
１１０＞方向と平行であり、かつＡ−Ａ’線は矩形形状
のヒーターブリッジ支持部２１の中心及び矩形形状の測
温抵抗体ブリッジ支持部３１の中心を通っている。又、
シリコン（１００）基板１０も実施例１と同じボロンド
ープによるＰ形のものを用いる。まず、図４（ａ）は、
Ｐ＋形拡散層形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の
断面であり、エッチストップ層６０が熱拡散法によりシ
リコン（１００）基板１０に基板表面から所定の深さで
形成されている。このＰ＋形拡散層のエッチストップ層
６０は、実施例１での抵抗体層３５と同様の熱拡散法で
形成するので説明を省略する。
センサの実施例２を、図３、図４を用いて説明する。図
３は半導体フローセンサの構成を示す上面図、図４は、
図３上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を半
導体フローセンサの製造工程別に示す説明図である。
尚、図３上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線は、実
施例１のものと同様にシリコン（１００）基板１０の＜
１１０＞方向と平行であり、かつＡ−Ａ’線は矩形形状
のヒーターブリッジ支持部２１の中心及び矩形形状の測
温抵抗体ブリッジ支持部３１の中心を通っている。又、
シリコン（１００）基板１０も実施例１と同じボロンド
ープによるＰ形のものを用いる。まず、図４（ａ）は、
Ｐ＋形拡散層形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の
断面であり、エッチストップ層６０が熱拡散法によりシ
リコン（１００）基板１０に基板表面から所定の深さで
形成されている。このＰ＋形拡散層のエッチストップ層
６０は、実施例１での抵抗体層３５と同様の熱拡散法で
形成するので説明を省略する。
【００２１】次に、図４（ｂ）は、Ｎ形エピタキシャル
層形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であ
り、分離層４１がエピタキシャル成長法によりエッチス
トップ層６０上にその表面から所定の厚さで形成されて
いる。本実施例においては、Ｎ2、ＳｉＨ2Ｃｌ2及びＰ
Ｈ3を材料ガスとして用い、それぞれ１００００ｃｍ3、
１０ｃｍ3及び０．２ｃｍ3の流量でかつ常圧下反応温度
１０００℃の条件でバレル型エピタキシャル成長装置に
より、分離層４１をエッチストップ層６０の表面上に１
００μｍ形成した。続いて、図４（ｃ）は、Ｐ＋形エピ
タキシャル層形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の
断面であり、抵抗体層３５がエピタキシャル成長法によ
り分離層４１上にその表面から所定の厚さで形成されて
いる。本実施例においては、上述のＮ形エピタキシャル
層形成工程の終了後に材料ガスのみＢ2Ｈ6、０．５ｃｍ
3に変更し、引き続いてバレル型エピタキシャル成長装
置により、抵抗体層３５を分離層４１の基板表面上に約
３μｍ形成した。尚、図４（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）及び
（ｇ）に示す半導体フローセンサの製造工程は、実施例
１と全く同一なのでそれらの構成及び形成方法等の説明
は省略する。本実施例においては、エッチストップ層６
０が、異方性エッチングによるエッチホール１１の深さ
寸法をより正確に形成し、かつエッチストップ層６０上
に順次必要な膜厚の分離層４１及び抵抗体層３５を形成
するので、フローセンサの特性が全く均一的なものを得
ることが出来る。又、エッチストップ層６０上の分離層
４１及び抵抗体層３５の膜厚が簡単に変更できるので、
半導体フローセンサの絶縁破壊電圧等の特性を容易に変
更できる。
層形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面であ
り、分離層４１がエピタキシャル成長法によりエッチス
トップ層６０上にその表面から所定の厚さで形成されて
いる。本実施例においては、Ｎ2、ＳｉＨ2Ｃｌ2及びＰ
Ｈ3を材料ガスとして用い、それぞれ１００００ｃｍ3、
１０ｃｍ3及び０．２ｃｍ3の流量でかつ常圧下反応温度
１０００℃の条件でバレル型エピタキシャル成長装置に
より、分離層４１をエッチストップ層６０の表面上に１
００μｍ形成した。続いて、図４（ｃ）は、Ｐ＋形エピ
タキシャル層形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の
断面であり、抵抗体層３５がエピタキシャル成長法によ
り分離層４１上にその表面から所定の厚さで形成されて
いる。本実施例においては、上述のＮ形エピタキシャル
層形成工程の終了後に材料ガスのみＢ2Ｈ6、０．５ｃｍ
3に変更し、引き続いてバレル型エピタキシャル成長装
置により、抵抗体層３５を分離層４１の基板表面上に約
３μｍ形成した。尚、図４（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）及び
（ｇ）に示す半導体フローセンサの製造工程は、実施例
１と全く同一なのでそれらの構成及び形成方法等の説明
は省略する。本実施例においては、エッチストップ層６
０が、異方性エッチングによるエッチホール１１の深さ
寸法をより正確に形成し、かつエッチストップ層６０上
に順次必要な膜厚の分離層４１及び抵抗体層３５を形成
するので、フローセンサの特性が全く均一的なものを得
ることが出来る。又、エッチストップ層６０上の分離層
４１及び抵抗体層３５の膜厚が簡単に変更できるので、
半導体フローセンサの絶縁破壊電圧等の特性を容易に変
更できる。
【００２２】［実施例３］この発明に係る半導体フロー
センサの実施例３を、図５、図６を用いて説明する。図
５は半導体フローセンサの構成を示す上面図、図６は、
図５上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を半
導体フローセンサの製造工程別に示す説明図である。
尚、図５上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線は、実
施例１のものと同様にシリコン（１００）基板１０の＜
１１０＞方向と平行であり、かつＡ−Ａ’線は矩形形状
のヒーターブリッジ支持部２１の中心及び矩形形状の測
温抵抗体ブリッジ支持部３１の中心を通っている。又、
本実施例は実施例２から図６（ｆ）に示すＰ＋形エピタ
キシャル層形成工程でのヒーターブリッジ支持部２１及
び測温抵抗体ブリッジ支持部３１のパターニングのみ異
なるので、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び
（ｅ）に示す半導体フローセンサの製造工程での構成及
び形成方法等の説明は省略する。
センサの実施例３を、図５、図６を用いて説明する。図
５は半導体フローセンサの構成を示す上面図、図６は、
図５上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を半
導体フローセンサの製造工程別に示す説明図である。
尚、図５上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線は、実
施例１のものと同様にシリコン（１００）基板１０の＜
１１０＞方向と平行であり、かつＡ−Ａ’線は矩形形状
のヒーターブリッジ支持部２１の中心及び矩形形状の測
温抵抗体ブリッジ支持部３１の中心を通っている。又、
本実施例は実施例２から図６（ｆ）に示すＰ＋形エピタ
キシャル層形成工程でのヒーターブリッジ支持部２１及
び測温抵抗体ブリッジ支持部３１のパターニングのみ異
なるので、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び
（ｅ）に示す半導体フローセンサの製造工程での構成及
び形成方法等の説明は省略する。
【００２３】図６において、本実施例では、ヒーターブ
リッジ支持部２１及び測温抵抗体ブリッジ部３１のパタ
ーニングの際にそれらのエッジ部分をシリコン（１０
０）基板１０の＜１１０＞方向及び＜１１（バー）０＞
方向と平行にならないように、ヒーターブリッジ支持部
２１及び測温抵抗体ブリッジ支持部３１を矩形形状に形
成している。このヒーターブリッジ支持部２１及び測温
抵抗体ブリッジ支持部３１の配置により、図６（ｇ）に
示す異方性エッチング工程において、各ブリッジ支持部
と重なる分離層４１がエッチングされる。この分離層４
１のアンダーカット量は、シリコン（１００）基板１０
がエッチストップ層６０により保護されるので、エッチ
ング時間を調整することで容易に変更出来る。又、この
アンダーカットにより各ブリッジ支持部とシリコン（１
００）基板１０との接触面積を減らすことが出来るの
で、ヒーター２０及び測温抵抗体３０で発生する熱がシ
リコン（１００）基板１０に対してほとんど伝わらず
に、感度、応答性等のフローセンサの特性が一段と向上
する。
リッジ支持部２１及び測温抵抗体ブリッジ部３１のパタ
ーニングの際にそれらのエッジ部分をシリコン（１０
０）基板１０の＜１１０＞方向及び＜１１（バー）０＞
方向と平行にならないように、ヒーターブリッジ支持部
２１及び測温抵抗体ブリッジ支持部３１を矩形形状に形
成している。このヒーターブリッジ支持部２１及び測温
抵抗体ブリッジ支持部３１の配置により、図６（ｇ）に
示す異方性エッチング工程において、各ブリッジ支持部
と重なる分離層４１がエッチングされる。この分離層４
１のアンダーカット量は、シリコン（１００）基板１０
がエッチストップ層６０により保護されるので、エッチ
ング時間を調整することで容易に変更出来る。又、この
アンダーカットにより各ブリッジ支持部とシリコン（１
００）基板１０との接触面積を減らすことが出来るの
で、ヒーター２０及び測温抵抗体３０で発生する熱がシ
リコン（１００）基板１０に対してほとんど伝わらず
に、感度、応答性等のフローセンサの特性が一段と向上
する。
【００２４】［実施例４］続いて、この発明に係る半導
体フローセンサの実施例４を説明する。本実施例は、上
述の実施例１、２及び３に示すいずれかの半導体フロー
センサに以下の熱酸化処理を施して形成される酸化膜を
除去することで、ヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗
体ブリッジ部３２の厚みを薄くし各ブリッジ部の熱容量
を低減している。まず、熱酸化処理による酸化膜の製膜
では、水蒸気分圧７６０mmＨｇ、１０００℃の条件で４
０分間のスチーム酸化を行ない、半導体フローセンサの
表面上に約０．５μｍの酸化膜を形成した。次に、ＢＨ
Ｆによる酸化膜の除去を行なって、酸化膜とともに表面
を約０．８μｍ削りおとした。その結果、ヒーターブリ
ッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の熱容量を数
分の一に減らすことが出来た。さらに、ヒーターブリッ
ジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の断面積が減少
するので、それらの抵抗値が数倍に増加した。このヒー
ターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の熱
容量の低減及び抵抗値の増加により、フローセンサの感
度、応答性等の特性を著しく向上し、測定回路の負担を
軽減することが出来る。
体フローセンサの実施例４を説明する。本実施例は、上
述の実施例１、２及び３に示すいずれかの半導体フロー
センサに以下の熱酸化処理を施して形成される酸化膜を
除去することで、ヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗
体ブリッジ部３２の厚みを薄くし各ブリッジ部の熱容量
を低減している。まず、熱酸化処理による酸化膜の製膜
では、水蒸気分圧７６０mmＨｇ、１０００℃の条件で４
０分間のスチーム酸化を行ない、半導体フローセンサの
表面上に約０．５μｍの酸化膜を形成した。次に、ＢＨ
Ｆによる酸化膜の除去を行なって、酸化膜とともに表面
を約０．８μｍ削りおとした。その結果、ヒーターブリ
ッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の熱容量を数
分の一に減らすことが出来た。さらに、ヒーターブリッ
ジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の断面積が減少
するので、それらの抵抗値が数倍に増加した。このヒー
ターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の熱
容量の低減及び抵抗値の増加により、フローセンサの感
度、応答性等の特性を著しく向上し、測定回路の負担を
軽減することが出来る。
【００２５】［実施例５］続いて、この発明に係る半導
体フローセンサの実施例５を説明する。本実施例は、上
述の実施例１、２及び３に示すいずれかの半導体フロー
センサに以下の熱酸化処理を施して形成される酸化膜を
除去することで、半導体フローセンサの構造強度をほと
んど弱めずにヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブ
リッジ部３２の抵抗値を増加している。まず、熱酸化処
理による酸化膜の製膜では、空気中１０５０℃の条件で
３時間の熱酸化を行ない、半導体フローセンサの表面上
に約０．１μｍの酸化膜を形成した。次に、ＢＨＦによ
る酸化膜の除去を行なって、酸化膜とともに表面を約
０．１５μｍ削りおとした。その結果、ヒーターブリッ
ジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の抵抗値を約２
５％増加することが出来た。本実施例は、各ブリッジ部
の膜厚をほとんど変化せずに各ブリッジ部内のボロンを
酸化膜中に再拡散して、抵抗値を増加して測定回路の負
担を軽減している。
体フローセンサの実施例５を説明する。本実施例は、上
述の実施例１、２及び３に示すいずれかの半導体フロー
センサに以下の熱酸化処理を施して形成される酸化膜を
除去することで、半導体フローセンサの構造強度をほと
んど弱めずにヒーターブリッジ部２２及び測温抵抗体ブ
リッジ部３２の抵抗値を増加している。まず、熱酸化処
理による酸化膜の製膜では、空気中１０５０℃の条件で
３時間の熱酸化を行ない、半導体フローセンサの表面上
に約０．１μｍの酸化膜を形成した。次に、ＢＨＦによ
る酸化膜の除去を行なって、酸化膜とともに表面を約
０．１５μｍ削りおとした。その結果、ヒーターブリッ
ジ部２２及び測温抵抗体ブリッジ部３２の抵抗値を約２
５％増加することが出来た。本実施例は、各ブリッジ部
の膜厚をほとんど変化せずに各ブリッジ部内のボロンを
酸化膜中に再拡散して、抵抗値を増加して測定回路の負
担を軽減している。
【００２６】［実施例６］この発明に係る半導体フロー
センサの実施例６を、図７を用いて説明する。図７は図
３に示された半導体フローセンサにセンサ保護膜８０形
成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面図である。
図７において、センサ保護膜８０がエッチストップ層６
０、分離層４１及び抵抗体層３５の表面上に形成されて
いる。尚、センサ保護膜８０形成工程までの半導体フロ
ーセンサの構成及び形成方法等の説明は実施例２に示す
ものと全く同一なので省略する。このセンサ保護膜８０
は測定気体等によるフローセンサの特性の低下を防止す
るものであるが、本実施例においては、実施例２に示す
半導体フローセンサをアンモニア雰囲気下１０００℃で
１０時間の条件で熱窒化してＳｉ3Ｎ4を数ｎｍ形成し
た。尚、このＳｉ3Ｎ4のセンサ保護膜８０は、白金の電
極５０に対しては形成されないのでコンタクトホールを
設ける工程は不要となる。このセンサ保護膜８０が、半
導体フローセンサが化学活性の強い塩素ガス、臭素ガス
等を長期間測定する場合でもフローセンサの特性を変化
せずに安定させて、信頼性の高い半導体フローセンサが
得られる。尚、アンモニアを用いたプラズマ窒化法でも
よい。さらに、測定する気体によっては、上述の実施例
４及び５に示した直接に熱酸化する方法でも良い。又、
実施例２以外の半導体フローセンサに対しても以上のセ
ンサ保護膜８０の製膜方法で、センサ保護膜８０をフロ
ーセンサの表面上に形成しても問題は生じない。
センサの実施例６を、図７を用いて説明する。図７は図
３に示された半導体フローセンサにセンサ保護膜８０形
成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面図である。
図７において、センサ保護膜８０がエッチストップ層６
０、分離層４１及び抵抗体層３５の表面上に形成されて
いる。尚、センサ保護膜８０形成工程までの半導体フロ
ーセンサの構成及び形成方法等の説明は実施例２に示す
ものと全く同一なので省略する。このセンサ保護膜８０
は測定気体等によるフローセンサの特性の低下を防止す
るものであるが、本実施例においては、実施例２に示す
半導体フローセンサをアンモニア雰囲気下１０００℃で
１０時間の条件で熱窒化してＳｉ3Ｎ4を数ｎｍ形成し
た。尚、このＳｉ3Ｎ4のセンサ保護膜８０は、白金の電
極５０に対しては形成されないのでコンタクトホールを
設ける工程は不要となる。このセンサ保護膜８０が、半
導体フローセンサが化学活性の強い塩素ガス、臭素ガス
等を長期間測定する場合でもフローセンサの特性を変化
せずに安定させて、信頼性の高い半導体フローセンサが
得られる。尚、アンモニアを用いたプラズマ窒化法でも
よい。さらに、測定する気体によっては、上述の実施例
４及び５に示した直接に熱酸化する方法でも良い。又、
実施例２以外の半導体フローセンサに対しても以上のセ
ンサ保護膜８０の製膜方法で、センサ保護膜８０をフロ
ーセンサの表面上に形成しても問題は生じない。
【００２７】
【発明の効果】この発明によれば、半導体フローセンサ
のシリコン基板をエッチストップ層、分離層及び抵抗体
層を順次形成し、又はシリコン基板上にエッチストップ
層、分離層及び抵抗体層を順次積層しているので、製造
工程が簡略であるにもかかわらず構造強度の高い半導体
フローセンサが得られる。さらに、熱酸化処理等を施す
ことにより感度、応答性等の半導体フローセンサの特性
を一段と向上することが可能となり、かつ半導体フロー
センサの表面に熱酸化あるいは熱窒化してセンサ保護膜
を形成できるので、信頼性の高い半導体フローセンサを
製作することが出来る。
のシリコン基板をエッチストップ層、分離層及び抵抗体
層を順次形成し、又はシリコン基板上にエッチストップ
層、分離層及び抵抗体層を順次積層しているので、製造
工程が簡略であるにもかかわらず構造強度の高い半導体
フローセンサが得られる。さらに、熱酸化処理等を施す
ことにより感度、応答性等の半導体フローセンサの特性
を一段と向上することが可能となり、かつ半導体フロー
センサの表面に熱酸化あるいは熱窒化してセンサ保護膜
を形成できるので、信頼性の高い半導体フローセンサを
製作することが出来る。
【図１】この発明の実施例１に係る半導体フローセンサ
の構成を示す上面図。
の構成を示す上面図。
【図２】この発明の実施例１に係る半導体フローセンサ
の図１上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を
半導体フローセンサの製造工程別に示す説明図。
の図１上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を
半導体フローセンサの製造工程別に示す説明図。
【図３】この発明の実施例２に係る半導体フローセンサ
の構成を示す上面図。
の構成を示す上面図。
【図４】この発明の実施例２に係る半導体フローセンサ
の図３上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を
半導体フローセンサの製造工程別に示す説明図。
の図３上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を
半導体フローセンサの製造工程別に示す説明図。
【図５】この発明の実施例３に係る半導体フローセンサ
の構成を示す上面図。
の構成を示す上面図。
【図６】この発明の実施例３に係る半導体フローセンサ
の図５上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を
半導体フローセンサの製造工程別に示す説明図。
の図５上に示されたＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線の断面を
半導体フローセンサの製造工程別に示す説明図。
【図７】この発明の実施例６に係る半導体フローセンサ
のセンサ保護膜８０形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−
Ｂ’線の断面図。
のセンサ保護膜８０形成工程後のＡ−Ａ’線及びＢ−
Ｂ’線の断面図。
１０ シリコン（１００）基板 １１ エッチホール ２０ ヒーター ２１ ヒーターブリッジ支持部 ２２ ヒーターブリッジ部 ３０ 測温抵抗体 ３１ 測温抵抗体ブリッジ支持部 ３２ 測温抵抗体ブリッジ部 ３５ 抵抗体層 ４０ エッチマスク ４１ 分離層 ５０ 電極 ６０ エッチストップ層 ７０ 電極層 ８０ センサ保護膜
Claims (14)
- 【請求項１】 Ｐ形のシリコン基板、 前記シリコン基板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及
びイオン打込み法のうちいずれか一方によりＮ形に形成
された分離層、 前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成さ
れ、ブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ
部を支持するブリッジ支持部とで構成される第１、第２
及び第３の抵抗体と、エッチマスクとを有する抵抗体
層、 前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部
上で形成された電極、 前記シリコン基板と前記第１、第２及び第３の抵抗体の
前記ブリッジ部とを遊離するように前記シリコン基板及
び前記分離層に設けたエッチホール、 を具備する半導体フローセンサ。 - 【請求項２】 Ｐ形のシリコン基板、 前記シリコン基板に熱拡散法、エピタキシャル成長法及
びイオン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形
成されたエッチストップ層、 前記エッチストップ層上でエピタキシャル成長法により
Ｎ形に形成された分離層、 前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形に形成さ
れ、ブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前記ブリッジ
部を支持するブリッジ支持部とで構成される第１、第２
及び第３の抵抗体と、エッチマスクとを有する抵抗体
層、 前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部
上で形成された電極、 前記エッチストップ層と前記第１、第２及び第３の抵抗
体の前記ブリッジ部とを遊離するように前記分離層に設
けたエッチホール、 を具備する半導体フローセンサ。 - 【請求項３】 前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記
ブリッジ支持部が異方性エッチングによるアンダーカッ
ト構造を有することを特徴とする請求項２記載の半導体
フローセンサ。 - 【請求項４】 前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記
ブリッジ部が熱酸化及び酸化膜除去により熱容量を低減
されたことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の半
導体フローセンサ。 - 【請求項５】 前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記
ブリッジ部が熱酸化により抵抗値を増大されたことを特
徴とする請求項１及び請求項２記載の半導体フローセン
サ。 - 【請求項６】 前記シリコン基板、前記分離層、及び前
記抵抗体層上に熱酸化及び熱窒化のうちいずれか一方に
より形成されたセンサ保護膜を設けたことを特徴とする
請求項１記載の半導体フローセンサ。 - 【請求項７】 前記エッチストップ層、前記分離層、及
び前記抵抗体層上に熱酸化及び熱窒化のうちいずれか一
方により形成されたセンサ保護膜を設けたことを特徴と
する請求項２記載の半導体フローセンサ。 - 【請求項８】 Ｐ形のシリコン基板に熱拡散法、エピタ
キシャル成長法及びイオン打込み法のうちいずれか一方
によりＮ形の分離層を形成する工程、 前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形の抵抗体層
を形成する工程、 前記抵抗体層上に電極層を形成する工程、 前記電極層を電極にパターニングするパターニング工
程、 前記抵抗体層をブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前
記ブリッジ部を支持するブリッジ支持部とで構成される
第１、第２及び第３の抵抗体と、エッチマスクとにパタ
ーニングするパターニング工程、 前記シリコン基板と前記分離層とにエッチホールを形成
し、前記シリコン基板と前記第１、第２及び第３の抵抗
体の前記ブリッジ部とを遊離する異方性エッチング工
程、 を具備する半導体フローセンサの製造方法。 - 【請求項９】 Ｐ形のシリコン基板に熱拡散法、エピタ
キシャル成長法及びイオン打込み法のうちいずれか一方
によりＰ＋形のエッチストップ層を形成する工程、 前記Ｐ形エッチストップ層上にエピタキシャル成長法に
よりＮ形の分離層を形成する工程、 前記分離層に熱拡散法、エピタキシャル成長法及びイオ
ン打込み法のうちいずれか一方によりＰ＋形の抵抗体層
を形成する工程、 前記抵抗体層上に電極層を形成する工程、 前記電極層を電極にパターニングするパターニング工
程、 前記抵抗体層をブリッジ部と前記ブリッジ部の両端で前
記ブリッジ部を支持するブリッジ支持部とで構成される
第１、第２及び第３の抵抗体と、エッチマスクとにパタ
ーニングするパターニング工程、 前記シリコン基板と前記分離層とにエッチホールを形成
し、前記シリコン基板と前記第１、第２及び第３の抵抗
体の前記ブリッジ部とを遊離する異方性エッチング工
程、 を具備する半導体フローセンサの製造方法。 - 【請求項１０】 前記異方性エッチング工程において、
前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッジ支持部
と重なる前記分離層をエッチングして前記ブリッジ支持
部にアンダーカット構造を設けたことを特徴とする請求
項９記載の半導体フローセンサの製造方法。 - 【請求項１１】 前記異方性エッチング工程後に、熱酸
化及び酸化膜除去により前記第１、第２及び第３の抵抗
体の前記ブリッジ部の熱容量を低減する熱容量低減工程
を設けたことを特徴とする請求項８及び請求項９記載の
半導体フローセンサの製造方法。 - 【請求項１２】 前記異方性エッチング工程後に、熱酸
化により前記第１、第２及び第３の抵抗体の前記ブリッ
ジ部の抵抗値を増大する抵抗値増大工程を設けたことを
特徴とする請求項８及び請求項９記載の半導体フローセ
ンサの製造方法。 - 【請求項１３】 前記異方性エッチング工程後に、熱酸
化及び熱窒化のうちいずれか一方により前記シリコン基
板、前記分離層、及び前記抵抗体層上にセンサ保護膜を
形成するセンサ保護膜形成工程を設けたことを特徴とす
る請求項８記載の半導体フローセンサの製造方法。 - 【請求項１４】 前記異方性エッチング工程後に、熱酸
化及び熱窒化のうちいずれか一方により前記エッチスト
ップ層、前記分離層、及び前記抵抗体層上にセンサ保護
膜を形成するセンサ保護膜形成工程を設けたことを特徴
とする請求項９記載の半導体フローセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5243175A JPH07106296A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体フローセンサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5243175A JPH07106296A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体フローセンサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106296A true JPH07106296A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17099939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5243175A Pending JPH07106296A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体フローセンサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106296A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09113323A (ja) * | 1995-10-18 | 1997-05-02 | Sanken Electric Co Ltd | 流体の流れ検出装置 |
| JP2001194201A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Denso Corp | センサ及びその製造方法 |
| JP2002243516A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Denso Corp | 薄膜部を有するセンサの製造方法 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP5243175A patent/JPH07106296A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09113323A (ja) * | 1995-10-18 | 1997-05-02 | Sanken Electric Co Ltd | 流体の流れ検出装置 |
| JP2001194201A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Denso Corp | センサ及びその製造方法 |
| JP2002243516A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Denso Corp | 薄膜部を有するセンサの製造方法 |
| JP4639487B2 (ja) * | 2001-02-13 | 2011-02-23 | 株式会社デンソー | 薄膜部を有するセンサの製造方法 |
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