JPH10206205A - マイクロブリッジセンサの製造方法 - Google Patents

マイクロブリッジセンサの製造方法

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JPH10206205A
JPH10206205A JP9009057A JP905797A JPH10206205A JP H10206205 A JPH10206205 A JP H10206205A JP 9009057 A JP9009057 A JP 9009057A JP 905797 A JP905797 A JP 905797A JP H10206205 A JPH10206205 A JP H10206205A
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JP
Japan
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film
thin film
filler
sensor
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JP9009057A
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English (en)
Inventor
Junichi Azumi
純一 安住
Takayuki Yamaguchi
隆行 山口
Morimasa Uenishi
盛聖 上西
Yukito Sato
幸人 佐藤
Hiroyoshi Shoji
浩義 庄子
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Ricoh Seiki Co Ltd
Ricoh Elemex Corp
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Seiki Co Ltd
Ricoh Elemex Corp
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 橋絡部上の薄膜センサ部の破壊を防止し、製
造工程を少なくすることができるマイクロブリッジセン
サの製造方法を提供する。 【解決手段】 マイクロブリッジセンサの製造に際し、
基板の切断を、凹部に充填物を充填した状態で行うこと
により、橋絡部上の薄膜センサ部の破壊を防止する。こ
の場合、凹部の形成と凹部への充填物の充填とを基板の
表面に薄膜センサ部を形成した後に行うことにより、充
填物を凹部に充填した後にその充填物の表面を研磨する
工程を省略することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロブリッジ
センサの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来のマイクロブリッジセンサ
は、薄膜技術及び異方性エッチング技術により基板上で
薄膜橋架構造として形成されているもので、これにはフ
ローセンサ、温度センサ、ガスセンサ等がある。このよ
うな熱収支を利用するセンサでは、発熱部や検出部を微
小化・薄膜化することによって、高感度化・高速度化・
低消費電力化が可能となる等の多くの優れた特徴を有し
ている。
【0003】そして、特開平5−264564号公報に
記載されているように、このようなセンサ装置の製造方
法として、基板の表面に凹部を形成する工程と、この工
程により形成された凹部に溶解可能又は気化可能な充填
物を充填する工程と、充填物上に薄膜センサ部を形成す
る工程と、基板を複数のチップの単位に切断する工程
と、凹部から充填物を除去する工程とよりなる製造方法
がある。
【0004】熱収支を利用するマイクロブリッジセンサ
においては、薄膜センサ部の熱が凹部内にこもることに
よる感度低下を避けるために凹部を深くする必要があ
る。特開平5−264564号公報に記載された発明で
は、基板を切断するときに薄膜センサ部が破壊されない
ように、凹部に充填物を充填し、基板を切断してから充
填物を除去している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−26456
4号公報に記載された方法は、凹部に充填物を充填する
場合に、充填物が基板の表面から盛り上がるように充填
した後に、充填部の表面を研磨する工程を設けている。
これにより、薄膜センサ部を基板の表面と一致する面内
に形成することができるが、充填物を研磨する余分な工
程を必要とするため、工程が複雑化し製造コストが高く
なる問題がある。
【0006】本発明は、基板の表面と一致する正確な面
内に薄膜センサ部を形成することができ、さらに、工程
数を少なくし得るマイクロブリッジセンサの製造方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
基板の表面に薄膜センサ部を形成する工程と、前記薄膜
センサ部が位置する橋絡部を残して前記基板の表面に凹
部を形成する工程と、溶解可能又は気化可能な充填物を
前記凹部に充填する工程と、前記基板を複数のチップに
切断する工程と、前記凹部から前記充填物を除去する工
程とよりなる。請求項2記載の発明では、基板はシリコ
ンウエハを用いた。
【0008】従って、基板の切断は、凹部に充填物を充
填した状態で行うようにしたので、橋絡部上の薄膜セン
サ部の破壊が防止される。この場合、凹部の形成と凹部
への充填物の充填とは基板の表面に薄膜センサ部を形成
した後に行うようにしたので、充填物を凹部に充填した
後にその充填物の表面を研磨する工程を省略することが
可能となり、しかも基板の表面と同一面内に薄膜センサ
部が正確に形成される。
【0009】請求項3記載の発明は、橋絡部のたもとに
結晶面{111}が生ずるような方向に橋絡部を配置し
た。
【0010】従って、橋絡部のたもとに対応する凹部の
側面のおけるアンダーカットの発生が抑制される。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。まず、図1に基本的な製造工程図を示
す。工程1では、基板の表面に薄膜センサ部を形成す
る。工程2では、基板に橋絡部を残して凹部を形成す
る。工程3では、凹部に充填物を充填する。工程4で
は、基板を複数のチップ単位に切断する。工程5では、
凹部内の充填物を除去する。工程6では、切断したチッ
プをダイボンディングにより実装面に固定し、薄膜セン
サ部と外部回路とを接続するワイヤボンディングを行
う。
【0012】このように、基板の切断は、凹部に充填物
を充填した状態で行うようにしたので、橋絡部上の薄膜
センサ部の破壊を防止することができる。この場合、凹
部の形成と凹部への充填物の充填とは基板の表面に薄膜
センサ部を形成した後に行うようにしたので、充填物を
凹部に充填した後にその充填物の表面を研磨する工程を
省略することができ、しかも基板の表面と同一面内に薄
膜センサ部を正確に形成することができる。
【0013】次に、図2ないし図5に基づいて詳細に説
明する。図2は具体的な製造工程図、図3はマイクロブ
リッジセンサの製造過程を示す断面図、図4はマイクロ
ブリッジセンサの平面図、図5は橋絡部の拡大断面図で
ある。
【0014】図1で示す工程1は、図2に示すように工
程1−1,1−2,1−3,1−4,1−5に細分化さ
れる。すなわち、工程1−1では、図3(a)に示すよ
うに、基板としてシリコンウエハ1が用いられる。この
シリコンウエハ1の裏面には、異方性エッチング工程に
おいてシリコンウエハ1が裏面からエッチングされるの
を防ぐためにSiO2膜2が1μm程度形成されている。そ
して、このシリコンウエハ1の表面にTa2O5 等の絶縁膜
3を形成する。絶縁膜3は電子ビーム蒸着法又はスパッ
タリング法等により約1.5μm成膜する。
【0015】工程1−2では、図3(b)に示すように
抵抗体膜4を成膜し、その上にエッチングマスクとして
Ta2O5 膜5を形成する。抵抗体膜4はPtを電子ビーム蒸
着法又はスパッタリング法により1200Å程度の厚さ
に成膜する。Ta2O5 膜5の厚さは約1000Åである。
【0016】工程1−3では、図3(c)に示すように
抵抗体膜4及びTa2O5 膜5をパターン化する。すなわ
ち、Ta2O5 膜5に対しフォトリソ、エッチングを行い、
そのTa2O5 膜5をもって発熱体膜4のエッチングを行
い、対をなす二本の発熱体(pt)6,7と、これらの発
熱体6,7に連続するボンディングパッド6a,6b,
7a,7bと、シリコンウエハ1の角部に位置するガス
温度測温体(Pt)8(図4参照)と、このガス温度測温
体8に連続するボンディングパッド8a,8bとのパタ
ーンを形成する。発熱体6,7とボンディングパッド6
a,6b,7a,7bとの接続状態、ガス温度測温体
(Pt)8とボンディングパッド8a,8bとの接続状態
は図4に示す通りである。
【0017】工程1−4では、図3(d)に示すよう
に、発熱体6,7、ボンディングパッド6a,6b,7
a,7b、ガス温度測温体(Pt)8、ボンディングパッ
ド8a,8bを含めてシリコンウエハ1の表面にパッシ
ベーション膜(保護膜)9を約2000Åの厚さをもっ
て成膜する。このパッシベーション膜9は、本実施の形
態ではTa2O5 膜であるが、これに限られるものではな
く、例えば、SiO2,Si3N4AlN 等の膜であってもよい。
特にAlN の場合、その熱伝導率が200W/(m・K)
と高いので、パッシベーション膜9やその下層の絶縁膜
3として優れたものとなる。
【0018】工程1−5では、図3(e)に示すよう
に、パッシベーション膜9及び絶縁膜3をパターン加工
する。すなわち、シリコンウエハ1の表面にフォトマス
ク(図示せず)を配置し、パッシベーション膜9及び絶
縁膜3の所望の一部をエッチングすることにより、ボン
ディングパッド6a,6b,7a,7b,8a,8bの
中央部を露出するとともに、シリコンウエハ1の表面の
一部を露出する。
【0019】ここまでの工程により、シリコンウエハ1
の表面には二組の薄膜センサ部Sが形成される。この二
組の薄膜センサ部Sはシリコンウエハ1を切断すること
により一つのチップ単位に分離される。その切断につい
ては後で述べるが、図4は分離された薄膜センサ部Sを
示す。
【0020】工程2では、図3(f)に示すように橋絡
部11を残して凹部10を形成する。この場合、前工程
においてシリコンウエハ1上の絶縁膜3をエッチングに
より除去した部分からシリコンウエハ1を異方性エッチ
ングをすることにより凹部10と橋絡部11とが形成さ
れる。この橋絡部11は薄膜センサ部Sのうちの対をな
す発熱体6,7とその下層の絶縁膜3とにより形成され
る。なお、異方性エッチングは、KOH(水酸化ナトリ
ウム)等のアルカリ溶液によるエッチング速度がシリコ
ンウエハ1の結晶方向により異なる特徴を利用して行
う。エッチング液はKOH以外に、ヒドラジン、TMA
H(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)等を用い
ることが可能である。
【0021】工程3では、図3(g)に示すように凹部
10に充填物12を充填する。充填物12は、フォトレ
ジストやポリイミド等のように、溶解又は気化により除
去可能な材料であれば用いることができる。
【0022】工程4では、図3(h)に示すようにシリ
コンウエハ1を切断することによりチップ13,14の
単位に切断する。この切断は例えばダイシングソーを用
いて行う。
【0023】工程5では、図3(i)に示すように凹部
10内の充填物12を除去する。充填物12が例えばフ
ォトレジストである場合、アセトン等の有機溶剤又は硫
酸等の無機溶剤を用いて除去することができる。或い
は、酸素を用いたレジスト灰化処理を行うことでレジス
トを気化除去することができる。なお、充填物12を溶
解により除去する場合は、シリコンウエハ1及びシリコ
ンウエハ1上の各薄膜が溶解しない除去液、或いはシリ
コンウエハ1や薄膜の溶解速度が充填物12の溶解速度
より著しく遅くすることができる除去液を使用すること
が望ましい。
【0024】工程6では、チップ13,14を実装基板
(図示せず)にダイボンディングにより固着するととも
に、ボンディングパッド6a,6b,7a,7b,8
a,8bと外部回路(図示せず)とをワイヤにより接続
するワイヤボンディングを行う。なお、図3(i)は、
図4におけるA−A線部での断面図である。
【0025】本実施の形態におけるマイクロブリッジセ
ンサはフローセンサの例である。図4に矢印を流量測定
の対象となる流体の流れる方向とすると、このフローセ
ンサは流体の流れに対して発熱体6が上流側に、発熱体
7が下流側に位置するように配置して用いる。これらの
発熱体6,7は通電により発熱するが、上流側の発熱体
6よりも下流側の発熱体7の温度の方が高くなる。この
温度差を抵抗値変化の差、つまり定電流駆動における電
圧変化の差として検出することにより、流体の流速(又
は流量)を測定することができる。
【0026】ところで、フローセンサの製造に際して、
シリコンウエハ1の切断は、凹部10及び薄膜センサ部
Sの各薄膜の隙間に充填物12を充填した状態で行うの
で、橋絡部11上の薄膜センサ部Sの破壊を防止するこ
とができる。この場合、凹部10の形成と凹部10への
充填物12の充填は、シリコンウエハ1の表面に薄膜セ
ンサ部Sを形成した後に行うようにしたので、充填物1
2を凹部10に充填した後にその充填物12の表面を研
磨する工程を省略することができ、しかもシリコンウエ
ハ1の表面と同一面内に薄膜センサ部Sを正確に形成す
ることができる。
【0027】次に、異方性エッチングによる凹部10の
形成方法について詳述する。シリコンウエハ1のような
半導体基板は一般に結晶面方向により原子密度が異なる
ため、アルカリ溶液を用いたエッチングでは結晶面方向
でエッチングの速度が異なる。その速度の大小の関係
は、 {100}>{110}≫{111} であり、{111}面は極めてエッチング速度が遅いこ
とが知られている。
【0028】半導体基板としては(100)基板、(1
10)基板、(111)基板がある。(100)基板は
[100]方向に結晶軸をもつ表面からなる基板、(1
10)基板は[110]方向に結晶軸をもつ表面からな
る基板、(111)基板は[111]方向に結晶軸をも
つ表面からなる基板である。(111)基板は基板表面
が(111)面となっているためエッチングは殆ど進ま
ず、本発明のようなマイクロブリッジセンサに使用する
には適さない。
【0029】そこで、半導体基板として(100)基板
1、(110)基板1を用い凹部10を形成する場合に
ついて説明する。図6(a)(b)は(110)基板1
を異方性エッチングした場合の断面図である。(11
0)基板1を用い、その(110)面の深さ方向に凹部
10を形成する場合、半導体基板表面に対して略90°
の角度をもって{111}面を形成することができる
(同図(a))。また、半導体基板表面に対して略略3
5.3°の角度をもって{111}面を形成することが
できる(同図(b))。
【0030】図6(c)は(100)基板1を異方性エ
ッチングした場合の断面図である。(100)基板1を
用い、その(100)面の深さ方向に凹部10を形成す
る場合、半導体基板表面に対して略54.7°の角度を
もって{111}面を形成することができる。
【0031】このように、(100)基板1、(11
0)基板1を用いてそれぞれ上記のような方向に橋絡部
11を形成することで、橋絡部11のたもとに{11
1}面を形成することができる。また、(100)基板
1、(110)基板1を数100μmの深さのエッチン
グを行った場合でも、{111}面は極めてエッチング
速度が遅いことから、数μm程度のエッチングしかされ
ない。これにより、橋絡部11のたもとに対応する凹部
10の側面のおけるアンダーカットの発生を抑制するこ
とができる。この結果、凹部10への充填物12の充填
に際し、橋絡部11の破損を防止し、製造時の歩留まり
を向上させることができる。
【0032】
【発明の効果】請求項1及び2記載の発明によれば、マ
イクロブリッジセンサの製造に際し、基板の切断は、凹
部に充填物を充填した状態で行うようにしたので、橋絡
部上の薄膜センサ部の破壊を防止することができる。こ
の場合、凹部の形成と凹部への充填物の充填とは基板の
表面に薄膜センサ部を形成した後に行うようにしたの
で、充填物を凹部に充填した後にその充填物の表面を研
磨する工程を省略することができ、しかも基板の表面と
同一面内に薄膜センサ部を正確に形成することができ
る。
【0033】請求項3記載の発明によれば、橋絡部のた
もとに結晶面{111}が生ずるような方向に橋絡部を
配置したので、橋絡部のたもとに対応する凹部の側面の
おけるアンダーカットの発生を抑制することができる。
これにより、凹部への充填物の充填に際し、橋絡部の破
損を防止し、製造時の歩留まりを向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態における基本的な製造工
程図である。
【図2】具体的な製造工程図である。
【図3】マイクロブリッジセンサの製造過程を示す断面
図である。
【図4】マイクロブリッジセンサの平面図である。
【図5】橋絡部の拡大断面図である。
【図6】基板をエッチングした場合の断面図である。
【符号の説明】
1 基板、シリコンウエハ 10 凹部 11 橋絡部 12 充填物 13,14 チップ S 薄膜センサ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 隆行 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 上西 盛聖 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐藤 幸人 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 庄子 浩義 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面に薄膜センサ部を形成する工
    程と、前記薄膜センサ部が位置する橋絡部を残して前記
    基板の表面に凹部を形成する工程と、溶解可能又は気化
    可能な充填物を前記凹部に充填する工程と、前記基板を
    複数のチップに切断する工程と、前記凹部から前記充填
    物を除去する工程とよりなることを特徴とするマイクロ
    ブリッジセンサの製造方法。
  2. 【請求項2】 基板はシリコンウエハを用いたことを特
    徴とする請求項1記載のマイクロブリッジセンサの製造
    方法。
  3. 【請求項3】 橋絡部のたもとに結晶面{111}が生
    ずるような方向に橋絡部を配置したことを特徴とする請
    求項2記載のマイクロブリッジセンサの製造方法。
JP9009057A 1997-01-22 1997-01-22 マイクロブリッジセンサの製造方法 Pending JPH10206205A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005321294A (ja) * 2004-05-10 2005-11-17 Mitsubishi Electric Corp 感熱式流量検出素子の製造方法
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