JPH08233765A - マイクロセンサ - Google Patents
マイクロセンサInfo
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- JPH08233765A JPH08233765A JP7041485A JP4148595A JPH08233765A JP H08233765 A JPH08233765 A JP H08233765A JP 7041485 A JP7041485 A JP 7041485A JP 4148595 A JP4148595 A JP 4148595A JP H08233765 A JPH08233765 A JP H08233765A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
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-
- G—PHYSICS
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- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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- G01F1/6845—Micromachined devices
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単結晶シリコン基板に異方性エッチングで形
成する空洞の底面に結晶欠陥に起因した凸部が残存せ
ず、単結晶シリコン基板の表面の薄膜が空洞上に突出し
ないマイクロセンサを得る。 【構成】 異方性エッチングでセンサ部２０の裏側に空
洞４０を形成する単結晶シリコン基板３９の表面を（１
１０）面とする。異方性エッチングを一時停止させる結
晶欠陥が単結晶シリコン基板３９に存在しても、その下
部にエッチングが進行して欠陥形状が除去されるので、
空洞４０が良好な形状に形成されてセンサ部２０の精度
が改善される。センサ部２０の両側で異方性エッチング
が外方に進行しないので、空洞４０上に薄膜２９が突出
せず、これに連続して形成されるセンサ部２０の強度が
良好である。
成する空洞の底面に結晶欠陥に起因した凸部が残存せ
ず、単結晶シリコン基板の表面の薄膜が空洞上に突出し
ないマイクロセンサを得る。 【構成】 異方性エッチングでセンサ部２０の裏側に空
洞４０を形成する単結晶シリコン基板３９の表面を（１
１０）面とする。異方性エッチングを一時停止させる結
晶欠陥が単結晶シリコン基板３９に存在しても、その下
部にエッチングが進行して欠陥形状が除去されるので、
空洞４０が良好な形状に形成されてセンサ部２０の精度
が改善される。センサ部２０の両側で異方性エッチング
が外方に進行しないので、空洞４０上に薄膜２９が突出
せず、これに連続して形成されるセンサ部２０の強度が
良好である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、裏側に空洞が位置する
薄膜状のセンサ部を単結晶シリコン基板の表面に形成し
たマイクロセンサに関する。
薄膜状のセンサ部を単結晶シリコン基板の表面に形成し
たマイクロセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、裏側に空洞が位置する薄膜状のセ
ンサ部を基板の表面に形成したマイクロセンサが実用化
されており、湿度センサ、ガスセンサ、流量センサ、な
どに利用されている。これらのセンサをマイクロセンサ
の従来例として以下に順次説明する。
ンサ部を基板の表面に形成したマイクロセンサが実用化
されており、湿度センサ、ガスセンサ、流量センサ、な
どに利用されている。これらのセンサをマイクロセンサ
の従来例として以下に順次説明する。
【０００３】まず、マイクロセンサの第一の従来例とし
て、湿度センサ１を図１４に基づいて以下に説明する。
単結晶シリコン基板２の表面に薄膜状のセンサ部３が形
成されており、このセンサ部３の裏側に空洞４が形成さ
れている。
て、湿度センサ１を図１４に基づいて以下に説明する。
単結晶シリコン基板２の表面に薄膜状のセンサ部３が形
成されており、このセンサ部３の裏側に空洞４が形成さ
れている。
【０００４】前記センサ部３は、前記空洞４上に形成さ
れた正方形の支持部５と、この支持部５上に形成された
ヒータ６とからなる。前記空洞４は、前記支持部５と中
心が同一の正方形状に形成されているが、前記支持部５
に対して“45°”だけ傾斜している。このため、前記支
持部５は、その四隅において架橋７により支持されてお
り、前記ヒータ６に接続された一対の電極８は、二つの
前記架橋７上に一つずつ形成されている。
れた正方形の支持部５と、この支持部５上に形成された
ヒータ６とからなる。前記空洞４は、前記支持部５と中
心が同一の正方形状に形成されているが、前記支持部５
に対して“45°”だけ傾斜している。このため、前記支
持部５は、その四隅において架橋７により支持されてお
り、前記ヒータ６に接続された一対の電極８は、二つの
前記架橋７上に一つずつ形成されている。
【０００５】このような構成において、湿度センサ１
は、例えば、エアーコンディショナーの内部に配置さ
れ、雰囲気の湿度の測定に利用される。このような湿度
センサ１で雰囲気の湿度を測定する場合、一対の電極８
に一定電圧を印加してヒータ６を発熱させ、このヒータ
６の電気抵抗を測定する。このような状態において、ヒ
ータ６は一定電圧により一定熱量を発生するが、雰囲気
の湿度が変動すると放熱の度合が変化する。すると、こ
のヒータ６の発熱温度が変化し、電気抵抗も変化するの
で、この抵抗変化により雰囲気の湿度が測定される。
は、例えば、エアーコンディショナーの内部に配置さ
れ、雰囲気の湿度の測定に利用される。このような湿度
センサ１で雰囲気の湿度を測定する場合、一対の電極８
に一定電圧を印加してヒータ６を発熱させ、このヒータ
６の電気抵抗を測定する。このような状態において、ヒ
ータ６は一定電圧により一定熱量を発生するが、雰囲気
の湿度が変動すると放熱の度合が変化する。すると、こ
のヒータ６の発熱温度が変化し、電気抵抗も変化するの
で、この抵抗変化により雰囲気の湿度が測定される。
【０００６】つぎに、マイクロセンサの第二の従来例と
して、ガスセンサ９を図１５に基づいて以下に説明す
る。まず、単結晶シリコン基板１０の表面に薄膜状のセ
ンサ部１１が形成されており、このセンサ部１１の裏側
に空洞１２が形成されている。前記センサ部１１は、前
記空洞１２上に形成された片持梁状の支持部１３と、こ
の支持部１３上に形成されたヒータ１４及びセンサ１５
とからなる。このセンサ１５は、酸化錫からなり、前記
ヒータ１４と前記センサ１５との電極１６，１７は、前
記単結晶シリコン基板１０の角部に位置している。
して、ガスセンサ９を図１５に基づいて以下に説明す
る。まず、単結晶シリコン基板１０の表面に薄膜状のセ
ンサ部１１が形成されており、このセンサ部１１の裏側
に空洞１２が形成されている。前記センサ部１１は、前
記空洞１２上に形成された片持梁状の支持部１３と、こ
の支持部１３上に形成されたヒータ１４及びセンサ１５
とからなる。このセンサ１５は、酸化錫からなり、前記
ヒータ１４と前記センサ１５との電極１６，１７は、前
記単結晶シリコン基板１０の角部に位置している。
【０００７】このような構成において、ガスセンサ９
は、ガス管の周囲などに配置され、ガス漏れの検知に利
用される。このようなガスセンサ９によりガスを検知す
る場合、ヒータ１４によりセンサ１５を常時加熱してお
き、センサ１５の電気抵抗の変化を監視する。このよう
な状態において、もしも雰囲気にガスが混入すると、加
熱された酸化錫からなるセンサ１５はガスを良好に吸着
し、電気抵抗が変化するので、この抵抗変化によりガス
の発生が検知される。
は、ガス管の周囲などに配置され、ガス漏れの検知に利
用される。このようなガスセンサ９によりガスを検知す
る場合、ヒータ１４によりセンサ１５を常時加熱してお
き、センサ１５の電気抵抗の変化を監視する。このよう
な状態において、もしも雰囲気にガスが混入すると、加
熱された酸化錫からなるセンサ１５はガスを良好に吸着
し、電気抵抗が変化するので、この抵抗変化によりガス
の発生が検知される。
【０００８】さらに、マイクロセンサの第三の従来例と
して、流量センサ１８を図１６に基づいて以下に説明す
る。まず、単結晶シリコン基板１９の表面に、薄膜状の
センサ部２０が形成されており、このセンサ部２０の裏
側に空洞２１が形成されている。前記センサ部２０は、
前記空洞２１上に形成された架橋構造の支持部２２と、
この支持部２２上に形成されたヒータ２３及びセンサ２
４，２５とからなる。
して、流量センサ１８を図１６に基づいて以下に説明す
る。まず、単結晶シリコン基板１９の表面に、薄膜状の
センサ部２０が形成されており、このセンサ部２０の裏
側に空洞２１が形成されている。前記センサ部２０は、
前記空洞２１上に形成された架橋構造の支持部２２と、
この支持部２２上に形成されたヒータ２３及びセンサ２
４，２５とからなる。
【０００９】前記空洞２１は、流体（図示せず）の流動
方向と平行なトンネル状に形成されており、前記支持部
２２は、流体の流動方向と直交する架橋構造として形成
されている。前記ヒータ２３と前記センサ２４，２５と
は、流体の流動方向と直角に細長く形成されており、流
体の流動方向において、前記センサ２４、前記ヒータ２
３、前記センサ２５の順番に配置されている。前記ヒー
タ２３と前記センサ２４，２５との電極２６〜２８は、
前記支持部２２の両側に位置している。
方向と平行なトンネル状に形成されており、前記支持部
２２は、流体の流動方向と直交する架橋構造として形成
されている。前記ヒータ２３と前記センサ２４，２５と
は、流体の流動方向と直角に細長く形成されており、流
体の流動方向において、前記センサ２４、前記ヒータ２
３、前記センサ２５の順番に配置されている。前記ヒー
タ２３と前記センサ２４，２５との電極２６〜２８は、
前記支持部２２の両側に位置している。
【００１０】このような構成において、流量センサ１８
は、例えば、流体である空気が流動する空調ダクトの内
部などに配置され、その流量の測定に利用される。この
ような流量センサ１８により流体の流量を測定する場
合、一定電圧の印加によりヒータ２３を発熱させ、セン
サ２４，２５の抵抗値の変化の比率を検出する。
は、例えば、流体である空気が流動する空調ダクトの内
部などに配置され、その流量の測定に利用される。この
ような流量センサ１８により流体の流量を測定する場
合、一定電圧の印加によりヒータ２３を発熱させ、セン
サ２４，２５の抵抗値の変化の比率を検出する。
【００１１】この時、流体が流動しないと、ヒータ２３
の発熱は周囲に静止した流体によりセンサ２４，２５に
均等に伝播されるため、センサ２４とセンサ２５とに温
度差が発生しない。このため、センサ２４，２５の抵抗
値の比率は変化しないので、検出回路により検出される
流体の流量や流速は“０”となる。
の発熱は周囲に静止した流体によりセンサ２４，２５に
均等に伝播されるため、センサ２４とセンサ２５とに温
度差が発生しない。このため、センサ２４，２５の抵抗
値の比率は変化しないので、検出回路により検出される
流体の流量や流速は“０”となる。
【００１２】一方、流体が流動すると、センサ２４は、
外部から流入する流体により冷却され、センサ２５は、
ヒータ２３から流動してくる流体により加熱される。こ
のため、センサ２４とセンサ２５とには、流体の流量に
対応した温度差が発生するので、この温度差に従ってセ
ンサ２４，２５の抵抗値の比率が変化することになり、
検出回路により流体の流量や流速が検出される。
外部から流入する流体により冷却され、センサ２５は、
ヒータ２３から流動してくる流体により加熱される。こ
のため、センサ２４とセンサ２５とには、流体の流量に
対応した温度差が発生するので、この温度差に従ってセ
ンサ２４，２５の抵抗値の比率が変化することになり、
検出回路により流体の流量や流速が検出される。
【００１３】上述のようなセンサ１，９，１８は、何れ
も空洞４，１２，２１によりセンサ部３，１１，２０を
薄膜状に周囲から遊離させることにより、そのセンサ部
３，１１，２０の熱容量を小さくして感度や応答性を向
上させている。なお、このようなセンサ部３，１１，２
０は、薄膜状に周囲から遊離していれば良いので、架橋
構造や片持梁構造の他、ダイアフラム構造として形成す
ることもできる。
も空洞４，１２，２１によりセンサ部３，１１，２０を
薄膜状に周囲から遊離させることにより、そのセンサ部
３，１１，２０の熱容量を小さくして感度や応答性を向
上させている。なお、このようなセンサ部３，１１，２
０は、薄膜状に周囲から遊離していれば良いので、架橋
構造や片持梁構造の他、ダイアフラム構造として形成す
ることもできる。
【００１４】このようなセンサ部３，１１，２０を空洞
４，１２，２１上に形成することは、単結晶シリコン基
板２，１０，１９の異方性エッチングにより実現されて
いる。単結晶シリコンは、（１００）（１１０）（１１
１）の結晶面を有するが、これらの結晶面に対するエッ
チングの進行速度は、 （１００）＞（１１０）≫（１１１） の関係にある。つまり、単結晶シリコンは結晶面の方向
によりエッチングの進行速度が相違するので、これを利
用することによりセンサ部３，１１，２０を遊離させる
空洞４，１２，２１を単結晶シリコン基板２，１０，１
９に形成することができる。
４，１２，２１上に形成することは、単結晶シリコン基
板２，１０，１９の異方性エッチングにより実現されて
いる。単結晶シリコンは、（１００）（１１０）（１１
１）の結晶面を有するが、これらの結晶面に対するエッ
チングの進行速度は、 （１００）＞（１１０）≫（１１１） の関係にある。つまり、単結晶シリコンは結晶面の方向
によりエッチングの進行速度が相違するので、これを利
用することによりセンサ部３，１１，２０を遊離させる
空洞４，１２，２１を単結晶シリコン基板２，１０，１
９に形成することができる。
【００１５】ここで、流量センサ１８を一例として、異
方性エッチングにより単結晶シリコン基板１９に空洞２
１を形成する方法を、図１６及び図１７に基づいて以下
に説明する。なお、以下では流量センサ１８を例示して
説明するが、他のセンサ１，９も同様である。
方性エッチングにより単結晶シリコン基板１９に空洞２
１を形成する方法を、図１６及び図１７に基づいて以下
に説明する。なお、以下では流量センサ１８を例示して
説明するが、他のセンサ１，９も同様である。
【００１６】まず、一個の正方形の単結晶シリコン基板
１９を用意し、その表面に絶縁性薄膜２９を成膜する。
この絶縁性薄膜２９をフォトリソグラフィーとエッチン
グとにより支持部２２の形状にパターニングし、単結晶
シリコン基板１９を空洞２１の開口形状に露出させる。
これをＫＯＨ溶液により異方性エッチングすると、支持
部２２の裏側に空洞２１が形成されて支持部２２が架橋
構造に残存する。なお、流量センサ１８等を実際に製作
する場合には、そのセンサ２５等を形成する工程が含ま
れる。
１９を用意し、その表面に絶縁性薄膜２９を成膜する。
この絶縁性薄膜２９をフォトリソグラフィーとエッチン
グとにより支持部２２の形状にパターニングし、単結晶
シリコン基板１９を空洞２１の開口形状に露出させる。
これをＫＯＨ溶液により異方性エッチングすると、支持
部２２の裏側に空洞２１が形成されて支持部２２が架橋
構造に残存する。なお、流量センサ１８等を実際に製作
する場合には、そのセンサ２５等を形成する工程が含ま
れる。
【００１７】上述のように単結晶シリコン基板１９に異
方性エッチングにより空洞２１を形成した場合、図１６
及び図１７に示すように、この空洞２１は一つの底面３
０と六つの斜面３１〜３６とに囲まれている。
方性エッチングにより空洞２１を形成した場合、図１６
及び図１７に示すように、この空洞２１は一つの底面３
０と六つの斜面３１〜３６とに囲まれている。
【００１８】この場合、流体の流動方向に交差する四つ
の斜面３３〜３６は、単結晶シリコン基板１９の（１１
１）面であり、この（１１１）面にはエッチングが殆ど
進行しない。つまり、この方向ではエッチングは絶縁性
薄膜２９の裏側に進行しないので、図１７（ｂ）に示す
ように、斜面３３〜３６は、絶縁性薄膜２９の開口に略
連続するように形成される。一方、流体の流動方向と平
行な二つの斜面３１，３２は、特定の結晶面を有しない
ため、エッチングは横方向に進行する。つまり、エッチ
ングは絶縁性薄膜２９の裏側にも進行するので、図１７
（ａ）に示すように、斜面３１，３２は、絶縁性薄膜２
９の裏面に位置するように形成される。
の斜面３３〜３６は、単結晶シリコン基板１９の（１１
１）面であり、この（１１１）面にはエッチングが殆ど
進行しない。つまり、この方向ではエッチングは絶縁性
薄膜２９の裏側に進行しないので、図１７（ｂ）に示す
ように、斜面３３〜３６は、絶縁性薄膜２９の開口に略
連続するように形成される。一方、流体の流動方向と平
行な二つの斜面３１，３２は、特定の結晶面を有しない
ため、エッチングは横方向に進行する。つまり、エッチ
ングは絶縁性薄膜２９の裏側にも進行するので、図１７
（ａ）に示すように、斜面３１，３２は、絶縁性薄膜２
９の裏面に位置するように形成される。
【００１９】なお、流量センサ１８の試作品において斜
面３１，３２の傾斜角“ａ”を測定したところ“45°”
であり、斜面３３〜３６の傾斜角“ｂ”を測定したとこ
ろ“54.7°”であった。また、斜面３１，３２が消失す
るまでエッチングを進行させ、空洞２１を四つの斜面３
３〜３６に囲まれた四角錐状に形成することも可能であ
る。
面３１，３２の傾斜角“ａ”を測定したところ“45°”
であり、斜面３３〜３６の傾斜角“ｂ”を測定したとこ
ろ“54.7°”であった。また、斜面３１，３２が消失す
るまでエッチングを進行させ、空洞２１を四つの斜面３
３〜３６に囲まれた四角錐状に形成することも可能であ
る。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、単結晶
シリコン基板１９の異方性エッチングにより薄膜状のセ
ンサ部２０の裏側に空洞２１を形成することができる。
シリコン基板１９の異方性エッチングにより薄膜状のセ
ンサ部２０の裏側に空洞２１を形成することができる。
【００２１】しかし、異方性エッチングにより単結晶シ
リコン基板１９に空洞２１を形成すると、図１８に示す
ように、その底面３０に四角錐状の凸部３７が残存する
ことがある。製造誤差のために単結晶シリコン基板１９
には結晶欠陥が存在するが、この結晶欠陥に起因して凸
部３７が発生することが判明している。
リコン基板１９に空洞２１を形成すると、図１８に示す
ように、その底面３０に四角錐状の凸部３７が残存する
ことがある。製造誤差のために単結晶シリコン基板１９
には結晶欠陥が存在するが、この結晶欠陥に起因して凸
部３７が発生することが判明している。
【００２２】つまり、単結晶シリコン基板１９を異方性
エッチングさせる場合、結晶欠陥が異方性エッチングを
停止させるため、結晶欠陥を頂点として（１１１）面で
ファセットされた四角錐が形成される。異方性エッチン
グにより結晶欠陥が除去されても、四角錐は頂点から各
面にエッチングされるので、ここに四角錐状の凸部３７
が形成される。
エッチングさせる場合、結晶欠陥が異方性エッチングを
停止させるため、結晶欠陥を頂点として（１１１）面で
ファセットされた四角錐が形成される。異方性エッチン
グにより結晶欠陥が除去されても、四角錐は頂点から各
面にエッチングされるので、ここに四角錐状の凸部３７
が形成される。
【００２３】このような凸部３７が各センサ１，９，１
８の空洞４，１２，２１に存在した場合、センサ部３，
１１，２０が有効に遊離しないために検出精度が低下す
る。特に、流量センサ１８は空洞２１を流動する流体に
乱流が発生するため、その検出精度が極度に低下する。
８の空洞４，１２，２１に存在した場合、センサ部３，
１１，２０が有効に遊離しないために検出精度が低下す
る。特に、流量センサ１８は空洞２１を流動する流体に
乱流が発生するため、その検出精度が極度に低下する。
【００２４】また、図１７（ａ）に示すように、斜面３
１，３２の位置では絶縁性薄膜２９の裏側まで異方性エ
ッチングが進行するため、この絶縁性薄膜２９は空洞２
１上に突出することになる。そして、各センサ１，９，
１８のセンサ部３，１１，２０は、空洞２１上に突出し
た絶縁性薄膜２９に連続して形成されるため、その機械
強度が低下している。また、このセンサ部３，１１，２
０の電極８，１６，１７，２６〜２８は、空洞２１上に
突出した絶縁性薄膜２９上にも形成する必要があるた
め、電極８，１６，１７，２６〜２８を良好に形成する
ことが困難である。
１，３２の位置では絶縁性薄膜２９の裏側まで異方性エ
ッチングが進行するため、この絶縁性薄膜２９は空洞２
１上に突出することになる。そして、各センサ１，９，
１８のセンサ部３，１１，２０は、空洞２１上に突出し
た絶縁性薄膜２９に連続して形成されるため、その機械
強度が低下している。また、このセンサ部３，１１，２
０の電極８，１６，１７，２６〜２８は、空洞２１上に
突出した絶縁性薄膜２９上にも形成する必要があるた
め、電極８，１６，１７，２６〜２８を良好に形成する
ことが困難である。
【００２５】前述のように、斜面３１，３２の傾斜角
“ａ”は“45°”であるため、絶縁性薄膜２９の突出量
“ｃ”は空洞２１の深さと同一である。センサ部３，１
１，２０を有効に機能させるためには、空洞２１を充分
な深さに形成する必要があるため、絶縁性薄膜２９の突
出量も増大する。
“ａ”は“45°”であるため、絶縁性薄膜２９の突出量
“ｃ”は空洞２１の深さと同一である。センサ部３，１
１，２０を有効に機能させるためには、空洞２１を充分
な深さに形成する必要があるため、絶縁性薄膜２９の突
出量も増大する。
【００２６】このような絶縁性薄膜２９の突出を軽減す
るためには、図１６に示すように、絶縁性薄膜２９の流
動と平行な辺の長さ“ｄ，ｅ”を短縮すれば良いが、こ
こを短縮すると熱損失が急激に増大して流量センサ１８
の感度が低下する。このため、絶縁性薄膜２９の流動と
平行な辺の長さ“ｄ，ｅ”は“0.3(mm)”以上とする必
要があり、この位置で絶縁性薄膜２９は空洞２１上に突
出することになる。
るためには、図１６に示すように、絶縁性薄膜２９の流
動と平行な辺の長さ“ｄ，ｅ”を短縮すれば良いが、こ
こを短縮すると熱損失が急激に増大して流量センサ１８
の感度が低下する。このため、絶縁性薄膜２９の流動と
平行な辺の長さ“ｄ，ｅ”は“0.3(mm)”以上とする必
要があり、この位置で絶縁性薄膜２９は空洞２１上に突
出することになる。
【００２７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
薄膜状のセンサ部を単結晶シリコン基板の表面に形成
し、この単結晶シリコン基板の前記センサ部の裏側に空
洞を異方性エッチングにより形成したマイクロセンサに
おいて、単結晶シリコン基板の表面を（１１０）面とし
た。
薄膜状のセンサ部を単結晶シリコン基板の表面に形成
し、この単結晶シリコン基板の前記センサ部の裏側に空
洞を異方性エッチングにより形成したマイクロセンサに
おいて、単結晶シリコン基板の表面を（１１０）面とし
た。
【００２８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、センサ部の長手方向を単結晶シリコン基板
の〈１００〉軸と略平行とした。
明において、センサ部の長手方向を単結晶シリコン基板
の〈１００〉軸と略平行とした。
【００２９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、センサ部の長手方向を単結晶シリコン基板
の〈１１１〉軸と略平行とした。
明において、センサ部の長手方向を単結晶シリコン基板
の〈１１１〉軸と略平行とした。
【００３０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、センサ部の長手方向と単結晶シリコン基板
の〈１００〉軸との内角を“35．26°”以下とした。
明において、センサ部の長手方向と単結晶シリコン基板
の〈１００〉軸との内角を“35．26°”以下とした。
【００３１】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、センサ部の長手方向と単結晶シリコン基板
の〈１１１〉軸との内角を“19．47°”以下とした。
明において、センサ部の長手方向と単結晶シリコン基板
の〈１１１〉軸との内角を“19．47°”以下とした。
【００３２】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発
明において、空洞の深さを“200(μm)”以上とした。
明において、空洞の深さを“200(μm)”以上とした。
【００３３】
【作用】請求項１記載の発明は、単結晶シリコン基板の
表面を（１１０）面としたので、この単結晶シリコン基
板に異方性エッチングにより空洞を形成する際、単結晶
シリコン基板にエッチングを停止させる結晶欠陥が存在
しても、この結晶欠陥は下部にエッチングが進行するの
で除去される。
表面を（１１０）面としたので、この単結晶シリコン基
板に異方性エッチングにより空洞を形成する際、単結晶
シリコン基板にエッチングを停止させる結晶欠陥が存在
しても、この結晶欠陥は下部にエッチングが進行するの
で除去される。
【００３４】請求項２記載の発明は、センサ部の長手方
向が単結晶シリコン基板の〈１００〉軸と略平行なの
で、センサ部の両側の位置では単結晶シリコン基板の表
面に形成した薄膜層の裏側に異方性エッチングが進行せ
ず、単結晶シリコン基板の表面に形成した薄膜層が空洞
上に突出することがなく、薄膜層に連続して形成するセ
ンサ部の機械強度が向上する。
向が単結晶シリコン基板の〈１００〉軸と略平行なの
で、センサ部の両側の位置では単結晶シリコン基板の表
面に形成した薄膜層の裏側に異方性エッチングが進行せ
ず、単結晶シリコン基板の表面に形成した薄膜層が空洞
上に突出することがなく、薄膜層に連続して形成するセ
ンサ部の機械強度が向上する。
【００３５】請求項３記載の発明は、センサ部の長手方
向が単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸と略平行なの
で、センサ部の両側の位置では単結晶シリコン基板の表
面に形成した薄膜層の裏側に異方性エッチングが進行せ
ず、単結晶シリコン基板の表面に形成した薄膜層が空洞
上に突出することがなく、薄膜層に連続して形成するセ
ンサ部の機械強度が向上する。
向が単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸と略平行なの
で、センサ部の両側の位置では単結晶シリコン基板の表
面に形成した薄膜層の裏側に異方性エッチングが進行せ
ず、単結晶シリコン基板の表面に形成した薄膜層が空洞
上に突出することがなく、薄膜層に連続して形成するセ
ンサ部の機械強度が向上する。
【００３６】請求項４記載の発明は、センサ部の長手方
向と単結晶シリコン基板の〈１００〉軸との内角が“3
5．26°”以下なので、センサ部の裏側に単結晶シリコ
ン基板の異方性エッチングが進行し、薄膜状のセンサ部
が空洞上に形成される。
向と単結晶シリコン基板の〈１００〉軸との内角が“3
5．26°”以下なので、センサ部の裏側に単結晶シリコ
ン基板の異方性エッチングが進行し、薄膜状のセンサ部
が空洞上に形成される。
【００３７】請求項５記載の発明は、センサ部の長手方
向と単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸との内角が“1
9．47°”以下なので、センサ部の裏側に単結晶シリコ
ン基板の異方性エッチングが進行し、薄膜状のセンサ部
が空洞上に形成される。
向と単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸との内角が“1
9．47°”以下なので、センサ部の裏側に単結晶シリコ
ン基板の異方性エッチングが進行し、薄膜状のセンサ部
が空洞上に形成される。
【００３８】請求項６記載の発明は、空洞の深さが“20
0(μm)”以上なので、センサ部は空洞の底面から良好に
遊離して感度が向上する。
0(μm)”以上なので、センサ部は空洞の底面から良好に
遊離して感度が向上する。
【００３９】
【実施例】本発明の第一の実施例を図１ないし図３に基
づいて以下に説明する。なお、本実施例でマイクロセン
サとして示す流量センサ３８に関し、第三の従来例とし
て前述した流量センサ１８と同一の部分は、同一の名称
及び符号を利用して詳細な説明は省略する。
づいて以下に説明する。なお、本実施例でマイクロセン
サとして示す流量センサ３８に関し、第三の従来例とし
て前述した流量センサ１８と同一の部分は、同一の名称
及び符号を利用して詳細な説明は省略する。
【００４０】まず、本実施例の流量センサ３８では、図
１に示すように、単結晶シリコン基板３９の表面に、薄
膜状のセンサ部２０が形成されており、このセンサ部２
０の裏側に空洞４０が形成されている。前記単結晶シリ
コン基板３９は、表面が（１１０）面であり、前記セン
サ部２０は、長手方向が前記単結晶シリコン基板３９の
〈１１１〉軸と平行となるよう形成されている。
１に示すように、単結晶シリコン基板３９の表面に、薄
膜状のセンサ部２０が形成されており、このセンサ部２
０の裏側に空洞４０が形成されている。前記単結晶シリ
コン基板３９は、表面が（１１０）面であり、前記セン
サ部２０は、長手方向が前記単結晶シリコン基板３９の
〈１１１〉軸と平行となるよう形成されている。
【００４１】前記空洞４０は、図１及び図２に示すよう
に、一つの底面４１と二つの斜面４２，４３と四つの垂
直面４４〜４７とに囲まれており、“200(μm)”以上の
深さに形成されている。図２に示すように、前記斜面４
２，４３の傾斜角“ｆ”は“35.26°”であるが、前記
垂直面４４〜４７の傾斜角“ｇ”は“90°”である。図
１に示すように、前記単結晶シリコン基板３９の〈１１
１〉軸と前記斜面４２，４３の上縁部との内角“ｈ”は
“ 35.26°”であり、〈１１１〉軸と前記垂直面４４，
４５の上縁部との内角“ｉ”は“ 19.47°”である。
に、一つの底面４１と二つの斜面４２，４３と四つの垂
直面４４〜４７とに囲まれており、“200(μm)”以上の
深さに形成されている。図２に示すように、前記斜面４
２，４３の傾斜角“ｆ”は“35.26°”であるが、前記
垂直面４４〜４７の傾斜角“ｇ”は“90°”である。図
１に示すように、前記単結晶シリコン基板３９の〈１１
１〉軸と前記斜面４２，４３の上縁部との内角“ｈ”は
“ 35.26°”であり、〈１１１〉軸と前記垂直面４４，
４５の上縁部との内角“ｉ”は“ 19.47°”である。
【００４２】このような構成において、本実施例の流量
センサ３８では、センサ部２０の裏側に空洞４０が単結
晶シリコン基板３９の異方性エッチングにより形成され
ているが、この単結晶シリコン基板３９は（１１０）面
が表面であるため、結晶欠陥に起因する凸部が空洞４０
の底面に発生することがない。しかも、センサ部２０の
長手方向が単結晶シリコン基板３９の〈１１１〉軸と平
行であるため、センサ部２０の両側で絶縁性薄膜２９が
空洞４０上に突出することもない。このことを、流量セ
ンサ３８の製作方法に基づいて以下に順次説明する。
センサ３８では、センサ部２０の裏側に空洞４０が単結
晶シリコン基板３９の異方性エッチングにより形成され
ているが、この単結晶シリコン基板３９は（１１０）面
が表面であるため、結晶欠陥に起因する凸部が空洞４０
の底面に発生することがない。しかも、センサ部２０の
長手方向が単結晶シリコン基板３９の〈１１１〉軸と平
行であるため、センサ部２０の両側で絶縁性薄膜２９が
空洞４０上に突出することもない。このことを、流量セ
ンサ３８の製作方法に基づいて以下に順次説明する。
【００４３】まず、表面が（１１０）面の単結晶シリコ
ン基板３９を用意し、その表面に層厚“1.0(μm)”のＳ
i Ｏ2 からなる絶縁性薄膜２９をスパッタリング法によ
り堆積させる。この絶縁性薄膜２９としては、例えば、
Ｓi3Ｎ4 やＴa2Ｏ5 等も利用可能であり、ＣＶＤ(Chemi
cal Vapor Deposition）法でも形成できる。この表面に
層厚“0.5(μm)”のＰt からなる金属薄膜をスパッタリ
ング法により堆積させるが、この金属薄膜としては、Ｎ
i Ｃr 等も利用可能であり、真空蒸着法やＣＶＤ法等で
も形成できる。
ン基板３９を用意し、その表面に層厚“1.0(μm)”のＳ
i Ｏ2 からなる絶縁性薄膜２９をスパッタリング法によ
り堆積させる。この絶縁性薄膜２９としては、例えば、
Ｓi3Ｎ4 やＴa2Ｏ5 等も利用可能であり、ＣＶＤ(Chemi
cal Vapor Deposition）法でも形成できる。この表面に
層厚“0.5(μm)”のＰt からなる金属薄膜をスパッタリ
ング法により堆積させるが、この金属薄膜としては、Ｎ
i Ｃr 等も利用可能であり、真空蒸着法やＣＶＤ法等で
も形成できる。
【００４４】つぎに、金属薄膜をフォトリソグラフィー
とエッチングとによりヒータ２３とセンサ２４，２５と
の形状にパターニングし、絶縁性薄膜２９をフォトリソ
グラフィーと異方性エッチングとにより支持部２２の形
状にパターニングする。すると、単結晶シリコン基板３
９が空洞４０の開口形状に露出するので、ＫＯＨの“5.
0(％）”溶液による異方性エッチングにより、支持部２
２の裏側に空洞４０を形成する。
とエッチングとによりヒータ２３とセンサ２４，２５と
の形状にパターニングし、絶縁性薄膜２９をフォトリソ
グラフィーと異方性エッチングとにより支持部２２の形
状にパターニングする。すると、単結晶シリコン基板３
９が空洞４０の開口形状に露出するので、ＫＯＨの“5.
0(％）”溶液による異方性エッチングにより、支持部２
２の裏側に空洞４０を形成する。
【００４５】この場合、空洞４０の底面４１は、単結晶
シリコン基板３９の（１１０）面であるために異方性エ
ッチングが急速に進行するが、空洞４０の外周の各面４
２〜４７は、単結晶シリコン基板３９の（１１１）面で
ある。このため、〈１１１〉軸との内角“ｈ”が“ 35.
26°”の斜面４２，４３の位置では、傾斜角“ｆ＝ 35.
26°”の方向に異方性エッチングが進行し、〈１１１〉
軸との内角“ｉ”が“19.47°”の垂直面４４〜４７の
位置では、傾斜角“ｇ＝90°”の方向に異方性エッチン
グが進行する。つまり、これらの各面４２〜４７は、異
方性エッチングが横方向には殆ど進行しないため、絶縁
性薄膜２９の開口に略連続するように形成される。
シリコン基板３９の（１１０）面であるために異方性エ
ッチングが急速に進行するが、空洞４０の外周の各面４
２〜４７は、単結晶シリコン基板３９の（１１１）面で
ある。このため、〈１１１〉軸との内角“ｈ”が“ 35.
26°”の斜面４２，４３の位置では、傾斜角“ｆ＝ 35.
26°”の方向に異方性エッチングが進行し、〈１１１〉
軸との内角“ｉ”が“19.47°”の垂直面４４〜４７の
位置では、傾斜角“ｇ＝90°”の方向に異方性エッチン
グが進行する。つまり、これらの各面４２〜４７は、異
方性エッチングが横方向には殆ど進行しないため、絶縁
性薄膜２９の開口に略連続するように形成される。
【００４６】このため、本実施例の流量センサ３８で
は、絶縁性薄膜２９が空洞４０上に突出しないので、セ
ンサ部２０の機械強度が良好であり、電極２６〜２８を
良好に形成することができる。絶縁性薄膜２９の突出を
懸念することなく空洞４０を充分な深さに形成すること
ができるので、センサ部２０を有効に機能させることが
できる。
は、絶縁性薄膜２９が空洞４０上に突出しないので、セ
ンサ部２０の機械強度が良好であり、電極２６〜２８を
良好に形成することができる。絶縁性薄膜２９の突出を
懸念することなく空洞４０を充分な深さに形成すること
ができるので、センサ部２０を有効に機能させることが
できる。
【００４７】特に、本実施例の流量センサ３８では、上
述のような異方性エッチングを“240(min)”まで実行す
ることにより、空洞４０を“200(μm)”の深さに形成す
る。このため、図３に示すように、ヒータ２３の温度上
昇率が良好であり、センサ部２０は、熱効率、消費電
力、特性、感度が良好である。
述のような異方性エッチングを“240(min)”まで実行す
ることにより、空洞４０を“200(μm)”の深さに形成す
る。このため、図３に示すように、ヒータ２３の温度上
昇率が良好であり、センサ部２０は、熱効率、消費電
力、特性、感度が良好である。
【００４８】しかも、本実施例の流量センサ３８では、
センサ部２０の長手方向が単結晶シリコン基板３９の
〈１１１〉軸と平行であるため、センサ部２０の両側に
は空洞４０の垂直面４６，４７が位置することになり、
センサ部２０が周囲から良好に遊離して有効に機能す
る。
センサ部２０の長手方向が単結晶シリコン基板３９の
〈１１１〉軸と平行であるため、センサ部２０の両側に
は空洞４０の垂直面４６，４７が位置することになり、
センサ部２０が周囲から良好に遊離して有効に機能す
る。
【００４９】さらに、本実施例の流量センサ３８は、絶
縁性薄膜２９の突出を軽減するために垂直面４６，４７
の上縁部の長さを短縮する必要もないので、熱損失の増
大が防止されて感度が良好である。このため、本実施例
の流量センサ３８は、垂直面４６，４７の上縁部の長さ
を“0.3(mm)”以上としてセンサ部２０の感度を改善し
ており、この場合でも絶縁性薄膜２９が空洞２１上に突
出することがない。
縁性薄膜２９の突出を軽減するために垂直面４６，４７
の上縁部の長さを短縮する必要もないので、熱損失の増
大が防止されて感度が良好である。このため、本実施例
の流量センサ３８は、垂直面４６，４７の上縁部の長さ
を“0.3(mm)”以上としてセンサ部２０の感度を改善し
ており、この場合でも絶縁性薄膜２９が空洞２１上に突
出することがない。
【００５０】なお、支持部２２の両側下部では、単結晶
シリコン基板３９に（１１１）面が出現しないので、エ
ッチングが横方向に進行する。このため、支持部２２の
裏側で単結晶シリコン基板３９はエッチングされるの
で、支持部２２が空洞４０上に架橋構造として形成され
る。
シリコン基板３９に（１１１）面が出現しないので、エ
ッチングが横方向に進行する。このため、支持部２２の
裏側で単結晶シリコン基板３９はエッチングされるの
で、支持部２２が空洞４０上に架橋構造として形成され
る。
【００５１】また、上述のような異方性エッチングを一
時停止させる結晶欠陥が単結晶シリコン基板３９に存在
した場合、この結晶欠陥の下部には（１１１）面が出現
する。この（１１１）面は微少ながらもエッチングされ
るので、結晶欠陥は下部が無くなって除去される。この
ため、結晶欠陥に起因した凸部が空洞４０の底面４１に
発生することがないので、センサ部２０を有効に遊離さ
せることができ、センサ部２０空洞２１を流動する流体
に乱流が発生することもないので、検出精度が良好であ
る。（１１０）面を有する四個の単結晶シリコンウエハ
ーから十個の流量センサ３８を試作したところ、空洞２
１に凸部が発生したものは“０”であった。
時停止させる結晶欠陥が単結晶シリコン基板３９に存在
した場合、この結晶欠陥の下部には（１１１）面が出現
する。この（１１１）面は微少ながらもエッチングされ
るので、結晶欠陥は下部が無くなって除去される。この
ため、結晶欠陥に起因した凸部が空洞４０の底面４１に
発生することがないので、センサ部２０を有効に遊離さ
せることができ、センサ部２０空洞２１を流動する流体
に乱流が発生することもないので、検出精度が良好であ
る。（１１０）面を有する四個の単結晶シリコンウエハ
ーから十個の流量センサ３８を試作したところ、空洞２
１に凸部が発生したものは“０”であった。
【００５２】本発明の第二の実施例を図４及び図５に基
づいて以下に説明する。なお、本実施例でマイクロセン
サとして示す流量センサ４８に関し、第一の実施例とし
て前述した流量センサ３８と同一の部分は、同一の名称
及び符号を利用して詳細な説明は省略する。
づいて以下に説明する。なお、本実施例でマイクロセン
サとして示す流量センサ４８に関し、第一の実施例とし
て前述した流量センサ３８と同一の部分は、同一の名称
及び符号を利用して詳細な説明は省略する。
【００５３】まず、本実施例の流量センサ４８では、図
４に示すように、（１１０）面が表面の単結晶シリコン
基板３９の空洞４９上に薄膜状のセンサ部２０が形成さ
れており、このセンサ部２０の長手方向が単結晶シリコ
ン基板３９の〈１００〉軸と平行である。
４に示すように、（１１０）面が表面の単結晶シリコン
基板３９の空洞４９上に薄膜状のセンサ部２０が形成さ
れており、このセンサ部２０の長手方向が単結晶シリコ
ン基板３９の〈１００〉軸と平行である。
【００５４】前記空洞４９は、図４及び図５に示すよう
に、一つの底面５０と四つの垂直面５１〜５４と二つの
斜面５５，５６とに囲まれており、“200(μm)”以上の
深さに形成されている。図５に示すように、前記斜面５
５，５６の傾斜角“ｆ”は“35.26°”であるが、前記
垂直面５１〜５４の傾斜角“ｇ”は“90°”である。ま
た、前記単結晶シリコン基板３９の〈１００〉軸と前記
垂直面５１〜５４の上縁部との内角“ｈ”は“ 35.26
°”である。
に、一つの底面５０と四つの垂直面５１〜５４と二つの
斜面５５，５６とに囲まれており、“200(μm)”以上の
深さに形成されている。図５に示すように、前記斜面５
５，５６の傾斜角“ｆ”は“35.26°”であるが、前記
垂直面５１〜５４の傾斜角“ｇ”は“90°”である。ま
た、前記単結晶シリコン基板３９の〈１００〉軸と前記
垂直面５１〜５４の上縁部との内角“ｈ”は“ 35.26
°”である。
【００５５】このような構成において、本実施例の流量
センサ４８は、第一の実施例として前述した流量センサ
３８と同様に、単結晶シリコン基板３９の（１１０）面
が表面である。このため、異方性エッチングにより形成
する空洞４９の底面に凸部が発生することがないので検
出精度が良好であり、センサ部２０の両側で絶縁性薄膜
２９が空洞４９上に突出することもないので機械強度も
良好である。
センサ４８は、第一の実施例として前述した流量センサ
３８と同様に、単結晶シリコン基板３９の（１１０）面
が表面である。このため、異方性エッチングにより形成
する空洞４９の底面に凸部が発生することがないので検
出精度が良好であり、センサ部２０の両側で絶縁性薄膜
２９が空洞４９上に突出することもないので機械強度も
良好である。
【００５６】この場合、空洞４９の外周の各面５１〜５
４は、単結晶シリコン基板３９の（１１１）面であるた
め、異方性エッチングは垂直面５１〜５４の位置では傾
斜角“ｇ＝90°”の方向に進行し、斜面５５，５６の位
置では傾斜角“ｆ＝ 35.26°”の方向に進行する。
４は、単結晶シリコン基板３９の（１１１）面であるた
め、異方性エッチングは垂直面５１〜５４の位置では傾
斜角“ｇ＝90°”の方向に進行し、斜面５５，５６の位
置では傾斜角“ｆ＝ 35.26°”の方向に進行する。
【００５７】また、本実施例の流量センサ４８は、セン
サ部２０の長手方向が単結晶シリコン基板３９の〈１０
０〉軸と平行であるため、センサ部２０の両側には空洞
４９の斜面５５，５６が位置する。このため、第一の実
施例の流量センサ３８に比較すると、センサ部２０が周
囲から遊離する度合が小さいので熱損失は増大するが、
空洞４９が流体の流動方向に対して左右対称に形成され
るので空力特性は良好である。
サ部２０の長手方向が単結晶シリコン基板３９の〈１０
０〉軸と平行であるため、センサ部２０の両側には空洞
４９の斜面５５，５６が位置する。このため、第一の実
施例の流量センサ３８に比較すると、センサ部２０が周
囲から遊離する度合が小さいので熱損失は増大するが、
空洞４９が流体の流動方向に対して左右対称に形成され
るので空力特性は良好である。
【００５８】なお、本実施例の流量センサ４８では、単
結晶シリコン基板３９の〈１００〉軸と空洞４９の垂直
面５１〜５４の上縁部との内角“ｈ”を“ 35.26°”と
することにより、この位置でも絶縁性薄膜２９が空洞４
９上に突出しないようにした。しかし、この位置で絶縁
性薄膜２９が空洞４９上に突出しても、これはセンサ部
２０の機械強度に影響しない。
結晶シリコン基板３９の〈１００〉軸と空洞４９の垂直
面５１〜５４の上縁部との内角“ｈ”を“ 35.26°”と
することにより、この位置でも絶縁性薄膜２９が空洞４
９上に突出しないようにした。しかし、この位置で絶縁
性薄膜２９が空洞４９上に突出しても、これはセンサ部
２０の機械強度に影響しない。
【００５９】そこで、図６に第二の実施例の一変形例と
して示す流量センサ５７のように、単結晶シリコン基板
３９の〈１００〉軸と絶縁性薄膜２９の開口縁部との内
角“ｍ”を“45°”とすることにより、この位置では絶
縁性薄膜２９を空洞４９上に突出させることも可能であ
る。同様に、図７に第一の実施例の一変形例として示す
流量センサ５８のように、センサ部２０の長手方向を単
結晶シリコン基板３９の〈１１１〉軸と平行に形成する
場合に、この〈１１１〉軸と絶縁性薄膜２９の開口縁部
との内角“ｍ”を“45°”とすることにより、この位置
では絶縁性薄膜２９を空洞４９上に突出させることも可
能である。
して示す流量センサ５７のように、単結晶シリコン基板
３９の〈１００〉軸と絶縁性薄膜２９の開口縁部との内
角“ｍ”を“45°”とすることにより、この位置では絶
縁性薄膜２９を空洞４９上に突出させることも可能であ
る。同様に、図７に第一の実施例の一変形例として示す
流量センサ５８のように、センサ部２０の長手方向を単
結晶シリコン基板３９の〈１１１〉軸と平行に形成する
場合に、この〈１１１〉軸と絶縁性薄膜２９の開口縁部
との内角“ｍ”を“45°”とすることにより、この位置
では絶縁性薄膜２９を空洞４９上に突出させることも可
能である。
【００６０】また、第二の実施例の流量センサ４８で
は、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコン基板３９
の〈１００〉軸と平行にすることにより、センサ部２０
の両側の位置で絶縁性薄膜２９が空洞４９上に突出しな
いようにして機械強度を改善することを例示したが、本
発明は上記実施例に限定されるものでもない。例えば、
図８に第二の実施例の他の変形例として示す流量センサ
５９のように、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコ
ン基板３９の〈１００〉軸に対して傾斜させることも可
能である。この場合、センサ部２０の両側の位置で絶縁
性薄膜２９が空洞４９上に突出するので機械強度は低下
するが、センサ部２０の長手方向と単結晶シリコン基板
３９の〈１００〉軸との内角“ｊ”“ｋ”が“35.26
°”以下であれば、単結晶シリコン基板３９の異方性エ
ッチングによりセンサ部２０を架橋構造に形成すること
は可能である。
は、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコン基板３９
の〈１００〉軸と平行にすることにより、センサ部２０
の両側の位置で絶縁性薄膜２９が空洞４９上に突出しな
いようにして機械強度を改善することを例示したが、本
発明は上記実施例に限定されるものでもない。例えば、
図８に第二の実施例の他の変形例として示す流量センサ
５９のように、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコ
ン基板３９の〈１００〉軸に対して傾斜させることも可
能である。この場合、センサ部２０の両側の位置で絶縁
性薄膜２９が空洞４９上に突出するので機械強度は低下
するが、センサ部２０の長手方向と単結晶シリコン基板
３９の〈１００〉軸との内角“ｊ”“ｋ”が“35.26
°”以下であれば、単結晶シリコン基板３９の異方性エ
ッチングによりセンサ部２０を架橋構造に形成すること
は可能である。
【００６１】同様に、第一の実施例の流量センサ３８で
は、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコン基板３９
の〈１１１〉軸と平行にすることにより、センサ部２０
の両側の位置で絶縁性薄膜２９が空洞４９上に突出しな
いようにして機械強度を改善することを例示したが、本
発明は上記実施例に限定されるものでもない。例えば、
図９に第一の実施例の他の変形例として示す流量センサ
６０のように、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコ
ン基板３９の〈１１１〉軸に対して傾斜させることも可
能である。この場合、センサ部２０の両側の位置で絶縁
性薄膜２９が空洞４０上に突出するので機械強度は低下
するが、センサ部２０の長手方向と単結晶シリコン基板
３９の〈１１１〉軸との内角“ｎ”“ｍ”が“ 19.47
°”以下であれば、単結晶シリコン基板３９の異方性エ
ッチングによりセンサ部２０を架橋構造に形成すること
は可能である。なお、実際には一方の内角“ｍ”は“ 3
5.26°”まで許容できる。
は、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコン基板３９
の〈１１１〉軸と平行にすることにより、センサ部２０
の両側の位置で絶縁性薄膜２９が空洞４９上に突出しな
いようにして機械強度を改善することを例示したが、本
発明は上記実施例に限定されるものでもない。例えば、
図９に第一の実施例の他の変形例として示す流量センサ
６０のように、センサ部２０の長手方向を単結晶シリコ
ン基板３９の〈１１１〉軸に対して傾斜させることも可
能である。この場合、センサ部２０の両側の位置で絶縁
性薄膜２９が空洞４０上に突出するので機械強度は低下
するが、センサ部２０の長手方向と単結晶シリコン基板
３９の〈１１１〉軸との内角“ｎ”“ｍ”が“ 19.47
°”以下であれば、単結晶シリコン基板３９の異方性エ
ッチングによりセンサ部２０を架橋構造に形成すること
は可能である。なお、実際には一方の内角“ｍ”は“ 3
5.26°”まで許容できる。
【００６２】また、上述した実施例や変形例の流量セン
サ３８等では、空洞４０等が単結晶シリコン基板３９の
上面に開口することを例示したが、例えば、上述のよう
に形成した流量センサ３８等の前縁部や後縁部を切断す
ることにより、図１０に示すように、空洞４０が前面に
開口した流量センサ６１や、空洞４０が後面に開口した
流量センサ６２や、空洞４０が前面と後面とに開口した
流量センサ６３なども実現できる。このようにすること
で、下記の表１に示すように、より良好に空洞４０の空
力特性が改善されるため、より高精度な流量センサ６１
〜６３を得ることができる。
サ３８等では、空洞４０等が単結晶シリコン基板３９の
上面に開口することを例示したが、例えば、上述のよう
に形成した流量センサ３８等の前縁部や後縁部を切断す
ることにより、図１０に示すように、空洞４０が前面に
開口した流量センサ６１や、空洞４０が後面に開口した
流量センサ６２や、空洞４０が前面と後面とに開口した
流量センサ６３なども実現できる。このようにすること
で、下記の表１に示すように、より良好に空洞４０の空
力特性が改善されるため、より高精度な流量センサ６１
〜６３を得ることができる。
【００６３】
【表１】
【００６４】さらに、上述した実施例や変形例では、支
持部２２上に一個のヒータ２３と二個のセンサ２４，２
５とを設けて流量センサ３８等を形成することを例示し
たが、本発明は上記実施例に限定されるものでもなく、
マイクロセンサとしてガスセンサや湿度センサや赤外線
センサなどを形成することが可能である。例えば、図１
１に示すように、ガスに反応する半導体からなるセンサ
１５とヒータ１４とを支持部２２上に設け、マイクロセ
ンサとしてガスセンサ６４を形成することも可能であ
る。
持部２２上に一個のヒータ２３と二個のセンサ２４，２
５とを設けて流量センサ３８等を形成することを例示し
たが、本発明は上記実施例に限定されるものでもなく、
マイクロセンサとしてガスセンサや湿度センサや赤外線
センサなどを形成することが可能である。例えば、図１
１に示すように、ガスに反応する半導体からなるセンサ
１５とヒータ１４とを支持部２２上に設け、マイクロセ
ンサとしてガスセンサ６４を形成することも可能であ
る。
【００６５】また、上述した実施例や変形例では、セン
サ部２０を架橋構造に形成することを例示したが、本発
明は上記実施例に限定されるものでもなく、これを片持
梁構造やダイアフラム構造に形成することも可能であ
る。例えば、図１２に示すように、片持梁構造の支持部
１１上にセンサ１５とヒータ１４とを支持部２２上に設
け、マイクロセンサとしてガスセンサ６５を形成するこ
とも可能である。さらに、図１３に示すように、流量セ
ンサ６６のセンサ２５を一個とすることも可能である。
サ部２０を架橋構造に形成することを例示したが、本発
明は上記実施例に限定されるものでもなく、これを片持
梁構造やダイアフラム構造に形成することも可能であ
る。例えば、図１２に示すように、片持梁構造の支持部
１１上にセンサ１５とヒータ１４とを支持部２２上に設
け、マイクロセンサとしてガスセンサ６５を形成するこ
とも可能である。さらに、図１３に示すように、流量セ
ンサ６６のセンサ２５を一個とすることも可能である。
【００６６】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、単結晶シリコン
基板の表面を（１１０）面としたことにより、異方性エ
ッチングを一時停止させる結晶欠陥に起因する凸部が空
洞の底面に発生することがないので、センサ部を空洞の
底面から良好に遊離させて有効に機能させることがで
き、センサ部の両側で異方性エッチングが単結晶シリコ
ン基板の表面の薄膜の裏側に進行しないので、この薄膜
に連続して形成されるセンサ部の機械強度の低下を防止
することができ、精度と強度とが良好なマイクロセンサ
を得ることができる。
基板の表面を（１１０）面としたことにより、異方性エ
ッチングを一時停止させる結晶欠陥に起因する凸部が空
洞の底面に発生することがないので、センサ部を空洞の
底面から良好に遊離させて有効に機能させることがで
き、センサ部の両側で異方性エッチングが単結晶シリコ
ン基板の表面の薄膜の裏側に進行しないので、この薄膜
に連続して形成されるセンサ部の機械強度の低下を防止
することができ、精度と強度とが良好なマイクロセンサ
を得ることができる。
【００６７】請求項２記載の発明は、センサ部の長手方
向を単結晶シリコン基板の〈１００〉軸と略平行とした
ことにより、センサ部の両側で異方性エッチングが単結
晶シリコン基板の表面から垂直に進行するので、この薄
膜に連続して形成されるセンサ部の機械強度の低下を防
止することができ、センサ部を空洞の両側の内面から良
好に遊離させて有効に機能させることができ、精度と強
度とが良好なマイクロセンサを得ることができる。
向を単結晶シリコン基板の〈１００〉軸と略平行とした
ことにより、センサ部の両側で異方性エッチングが単結
晶シリコン基板の表面から垂直に進行するので、この薄
膜に連続して形成されるセンサ部の機械強度の低下を防
止することができ、センサ部を空洞の両側の内面から良
好に遊離させて有効に機能させることができ、精度と強
度とが良好なマイクロセンサを得ることができる。
【００６８】請求項３記載の発明は、センサ部の長手方
向を単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸と略平行とした
ことにより、センサ部の両側で異方性エッチングが単結
晶シリコン基板の表面から垂直に進行するので、この薄
膜に連続して形成されるセンサ部の機械強度の低下を防
止することができ、空洞を左右対称に形成して空力特性
を改善することができるので、精度と強度とが良好なマ
イクロセンサを得ることができる。
向を単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸と略平行とした
ことにより、センサ部の両側で異方性エッチングが単結
晶シリコン基板の表面から垂直に進行するので、この薄
膜に連続して形成されるセンサ部の機械強度の低下を防
止することができ、空洞を左右対称に形成して空力特性
を改善することができるので、精度と強度とが良好なマ
イクロセンサを得ることができる。
【００６９】請求項４記載の発明は、センサ部の長手方
向と単結晶シリコン基板の〈１００〉軸との内角を“3
5．26°”以下としたことにより、センサ部の裏側に位
置する単結晶シリコン基板に異方性エッチングを進行さ
せることができるので、センサ部を空洞上に形成するこ
とができる。
向と単結晶シリコン基板の〈１００〉軸との内角を“3
5．26°”以下としたことにより、センサ部の裏側に位
置する単結晶シリコン基板に異方性エッチングを進行さ
せることができるので、センサ部を空洞上に形成するこ
とができる。
【００７０】請求項５記載の発明は、センサ部の長手方
向と単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸との内角を“1
9．47°”以下としたことにより、センサ部の裏側に位
置する単結晶シリコン基板に異方性エッチングを進行さ
せることができるので、センサ部を空洞上に形成するこ
とができる。
向と単結晶シリコン基板の〈１１１〉軸との内角を“1
9．47°”以下としたことにより、センサ部の裏側に位
置する単結晶シリコン基板に異方性エッチングを進行さ
せることができるので、センサ部を空洞上に形成するこ
とができる。
【００７１】請求項６記載の発明は、空洞の深さを“20
0(μm)”以上としたことにより、センサ部を空洞の底面
から良好に遊離させることができるので、特性的にセン
サ部の温度上昇率を大きくすることができ、その熱効率
や消費電力や特性や感度を向上させることができる。
0(μm)”以上としたことにより、センサ部を空洞の底面
から良好に遊離させることができるので、特性的にセン
サ部の温度上昇率を大きくすることができ、その熱効率
や消費電力や特性や感度を向上させることができる。
【図１】本発明のマイクロセンサの第一の実施例である
流量センサを示す平面図である。
流量センサを示す平面図である。
【図２】空洞の形状を示す断面図である。
【図３】空洞の深さとヒータの温度上昇率との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図４】マイクロセンサの第二の実施例である流量セン
サを示す平面図である。
サを示す平面図である。
【図５】空洞の形状を示す断面図である。
【図６】流量センサの一変形例を示す平面図である。
【図７】流量センサの他の変形例を示す平面図である。
【図８】流量センサの他の変形例を示す平面図である。
【図９】流量センサの他の変形例を示す平面図である。
【図１０】流量センサの他の変形例を示す縦断側面図で
ある。
ある。
【図１１】マイクロセンサであるガスセンサを示す平面
図である。
図である。
【図１２】ガスセンサの他の変形例を示す平面図であ
る。
る。
【図１３】流量センサの他の変形例を示す縦断側面図で
ある。
ある。
【図１４】マイクロセンサの第一の従来例である湿度セ
ンサを示す平面図である。
ンサを示す平面図である。
【図１５】マイクロセンサの第二の従来例であるガスセ
ンサを示す平面図である。
ンサを示す平面図である。
【図１６】マイクロセンサの第三の従来例である流量セ
ンサを示す平面図である。
ンサを示す平面図である。
【図１７】流量センサの空洞の形状を示す断面図であ
る。
る。
【図１８】空洞の底面に凸部が発生した状態を示す平面
図である。
図である。
３，１１，２０ センサ部 ５，１１，２２ 支持部 ３８，４８，５７〜６５ マイクロセンサ ３９ 単結晶シリコン基板 ４０，４９ 空洞
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｂ
Claims (6)
- 【請求項１】 薄膜状のセンサ部を単結晶シリコン基板
の表面に形成し、この単結晶シリコン基板の前記センサ
部の裏側に空洞を異方性エッチングにより形成したマイ
クロセンサにおいて、単結晶シリコン基板の表面を（１
１０）面としたことを特徴とするマイクロセンサ。 - 【請求項２】 センサ部の長手方向を単結晶シリコン基
板の〈１００〉軸と略平行としたことを特徴とする請求
項１記載のマイクロセンサ。 - 【請求項３】 センサ部の長手方向を単結晶シリコン基
板の〈１１１〉軸と略平行としたことを特徴とする請求
項１記載のマイクロセンサ。 - 【請求項４】 センサ部の長手方向と単結晶シリコン基
板の〈１００〉軸との内角を“35．26°”以下としたこ
とを特徴とする請求項１記載のマイクロセンサ。 - 【請求項５】 センサ部の長手方向と単結晶シリコン基
板の〈１１１〉軸との内角を“19．47°”以下としたこ
とを特徴とする請求項１記載のマイクロセンサ。 - 【請求項６】 空洞の深さを“200(μm)”以上としたこ
とを特徴とする請求項１記載のマイクロセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04148595A JP3482028B2 (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | マイクロセンサ |
| US08/613,447 US5793073A (en) | 1995-03-01 | 1996-03-01 | Semiconductor thin film sensor device with (110) plane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04148595A JP3482028B2 (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | マイクロセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233765A true JPH08233765A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3482028B2 JP3482028B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=12609661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04148595A Expired - Fee Related JP3482028B2 (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | マイクロセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5793073A (ja) |
| JP (1) | JP3482028B2 (ja) |
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| JP2006294716A (ja) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| WO2009001488A1 (ja) * | 2007-06-22 | 2008-12-31 | Panasonic Corporation | ダイアフラム構造及び音響センサ |
| JP2020522674A (ja) * | 2018-05-11 | 2020-07-30 | 合肥微納伝感技術有限公司Ｈｅｆｅｉ Ｍｉｃｒｏ Ｎａｎｏ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 片持ち梁型ガスセンサ、センサアレイ及びセンサの製造方法 |
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| US6686623B2 (en) | 1997-11-18 | 2004-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Nonvolatile memory and electronic apparatus |
| JPH11233769A (ja) | 1998-02-12 | 1999-08-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2000012864A (ja) | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| US6271101B1 (en) * | 1998-07-29 | 2001-08-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for production of SOI substrate and process for production of semiconductor device |
| JP4476390B2 (ja) * | 1998-09-04 | 2010-06-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US6171880B1 (en) * | 1999-06-14 | 2001-01-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Method of manufacture of convective accelerometers |
| US6972883B2 (en) * | 2002-02-15 | 2005-12-06 | Ricoh Company, Ltd. | Vibration mirror, optical scanning device, and image forming using the same, method for making the same, and method for scanning image |
| US6927412B2 (en) | 2002-11-21 | 2005-08-09 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
| JP2009260928A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-11-05 | Panasonic Corp | センサデバイス及びその製造方法 |
| JP2011525429A (ja) * | 2008-09-10 | 2011-09-22 | パナソニック株式会社 | Ｍｅｍｓデバイス及びその製造方法 |
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| US4682503A (en) * | 1986-05-16 | 1987-07-28 | Honeywell Inc. | Microscopic size, thermal conductivity type, air or gas absolute pressure sensor |
| US4975390A (en) * | 1986-12-18 | 1990-12-04 | Nippondenso Co. Ltd. | Method of fabricating a semiconductor pressure sensor |
| JP2696894B2 (ja) * | 1988-03-19 | 1998-01-14 | 株式会社デンソー | 半導体圧力センサ |
| US5155061A (en) * | 1991-06-03 | 1992-10-13 | Allied-Signal Inc. | Method for fabricating a silicon pressure sensor incorporating silicon-on-insulator structures |
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-
1995
- 1995-03-01 JP JP04148595A patent/JP3482028B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-01 US US08/613,447 patent/US5793073A/en not_active Expired - Lifetime
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| WO2009001488A1 (ja) * | 2007-06-22 | 2008-12-31 | Panasonic Corporation | ダイアフラム構造及び音響センサ |
| JP2009033698A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-02-12 | Panasonic Corp | ダイアフラム構造及び音響センサ |
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| JP2020522674A (ja) * | 2018-05-11 | 2020-07-30 | 合肥微納伝感技術有限公司Ｈｅｆｅｉ Ｍｉｃｒｏ Ｎａｎｏ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 片持ち梁型ガスセンサ、センサアレイ及びセンサの製造方法 |
Also Published As
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|---|---|
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