JPS6188532A - 集積半導体デバイスとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスとその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

米国特許第４，４７２，２３９号および第４，４７８，
０７７号に開示さｆＮだデバイスは２種々の応用に適し
た包括的な構造および流量センサーを含む。これらの初
期の設計は９に小流量における高感度流量センサーを提
供する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、大流量に対しては、先に開示さｎｙｃ設
計の比較的繊細な構造は高速の空気流によって破壊さｎ
やすい。更に応用例によっては、半導体デバイス　のよ
り小さい面積にセンサーを設けることが望まｎる。

本発明は、こｎらの問題を解決する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は半導体デノ々イスとその製造方法力１らなる。

半導体デバイスに、半導体の結晶構造に対【７て所定の
方向をもつ第１の表面を有する半導体基板からなる。半
導体基板は１票板の第１の表面に形成さｆＬπ〈ぼみを
もつ。第１の表面の少くとも一部は、薄り材料層によっ
て被覆さｎる。薄膜材料／４および電気素子からなるダ
イアフラムは、上述のくぼみをほぼ覆うスロットつきの
ダイアフラムである。ダイアクラムけ、デバイスの製造
におい′〔スロット上に与えらｔ″Ｌ７を異方性エツチ
ング液がダイアフラムをアンダーカットし、くぼみ金形
匠するような寸法と方向をもったスロットを有する。上
記電気素子に、ダイアフラムによって支持さｆているの
で熱的にかつ物理的に半導体基板から隔離されている、 本発明は、更に半導体基板の第１の表面にエツチングさ
ｔ″Ｌπくぼみをほぼ覆う薄膜材料からなるスロット付
きダイアフラムを含む半導体デバイス全製造する方法を
含む。

その製造方法は。

半導体の結晶構造に対して所定の方向をもつ第１の表面
？有する半導体基板を用意（７゜ダイアフラムが含まｎ
る薄膜材料ＨＩ全第１の表面上に形成し。

薄膜材料層に設けらｆ′Ｌ７′ｃスロットを辿して第１
の表面の一部を露出し、 ダイアフラムをアンダーカットし、くぼみ？形成するた
めに露出さｆｉ穴衣表面部分異方性エツチング液を与え
るステップからなり、スロットは。

露出さｆ′Ｌ友表面部分上に与えられた異方性エツチン
グ液がダイアフラムをアンダーカットし、くぼみを形成
するような寸法と方向全もっことを特徴とする。

〔実施例〕

本発明による構造に多様な応用面を有する。ここでは１
本発明に適せする＃ｆ景センサーの実施例を用いて説明
するが１本発明は流量センサーに限定さｎるものではな
い。

本発明による構造は、半導体基板にあるくぼみをほぼσ
つスロット付きダイアフラムによって支持される静電の
、Ｐ、電のおよび／またけ電熱の素子を含むのが代表的
である。

本発明は、半導体の結晶構造に対して所定の方向をもつ
第１の表面３６を有する半導体基板２０からなる集積半
導体デバイスを含む。半導体基板２０は、基板の第１の
表面３６に形成さ１女くぼみ３０をもつ。本発明に、更
に第１の表面３６の少くとも、一部ケ覆う薄膜材料層２
９を含む。本発明は、更にＮ摸材料層２９および後述す
る静電の、熱電の、または電熱の素子２２　、２４　、
および２６ケもつダイアフラム手段３２を含む。ダイア
フラム手段３２は、くぼみ３０ケはぼ覆うスロット付き
ダイアフラム３２を形成する。スロット例きダイアフラ
ム３２汀、デバイスの製造シτおいて、スロット８２上
に与えらｎ７２：異方性エツチング液がダイアフラム３
２をアンダーカットし、くに〔み３０を形成するような
寸法と方向をもつスロットを有する。静電の、熱電σ）
、ｉ友は電熱の素子は、ダイアフラム３２によってほぼ
支持さｆているので、半導体基板２０から熱的にかつ物
理的Ｖこ隔離されている。

実施例においては６本発明は基板２０の第１の表面３６
に形原さｆ′Ｌｆｃ＜はみ３０ケもつ半導体基板２０を
含む。半導体基板２０は（１００Ｊ　　’ｎ’と〔１１
０１方向全もつ（Ｉ　ＯＯ〕別からなり、（１００）面
にほぼ平行な第五の表面３６をもつ。実施例においては
、更に第１の表面の少くとも一部全径う薄膜材料Ｎ２９
を含む。実施例は、更に薄膜材料層２９および後述する
静電の、熱電の、または電熱の素子２２．２４および２
６をもつダイアフラム手段３２を含む。ダイアフラム手
段３２１”ｆ、＜ぼみ３０をほぼ覆うスロット付きダイ
アフラム３２からなる。スロット付きダイアフラム３２
ば。

Ｃ＋＋ｏｌ方同に対し、はぼ４５°の角変１１２の方向
全もち、くぼみのほぼ中央でくぼみ３０を横切っている
スロット８２をもつ。静電の、熱電の。

ま罠は電熱の素子は、ダイアフラム３２で支持されてい
るので、半導体基板から熱的かつ物理的に隔離されてい
る、 以下に更に記述するように１本発明は流量センサーとし
て構成するように適応できる。このような構成では薄ｌ
ｌαヒータ２６がダイアフラム３２ムτよってくぼみ３
０の上に支持されている、実施例では、ヒータ２６の半
分づつが、そｎぞハスロット８２の各側に配置されてい
る、実施例は、更Ｃ・ζダイアフラム３２によって支持
さｎる一対の’ＲＷ熱センサー２２．２４を含む。薄膜
熱センサ−２２，２４はそｎぞｉ１ヒータ２６の反対側
に配置されている。

本発明は、更に半導体２０の第１の表面３６にエツチン
グさｆ′したくぼみ３０全覆う薄膜材料２９からなるス
ロット付きダイアフラム３２を有するスロット付きダイ
アフラム半導体デバイスの製造ブｌ法を含む。この方法
は、半導体の結晶構造に関Ｌ７て所定の方向をもつ＠ｌ
の表面３６を有する半導体基板２０を用意するステップ
を含む。この方法は、更にダイアフラム３２を含む薄膜
材料１層２９ケ第１の表面３６上に形成すること？含む
。第１の表面３６の一部は、スロット８２を通１〜で薄
膜材料層２９内に露出している。スロット８２は。

露出さｆ１７ｃ１７ム分上に与えらｆ′Ｌπ異方性異方
性エツチング液アフラム３２をアンダーカットし。

くほみ３０全形成するような寸法と方向を有する。

この方法は、更に露出さｆ′Ｌだ表面部分上に異方性エ
ツチング液を与え、ダイアフラム３２をアンダーカット
し、〈ぼみ３０’（ｒ一つくることを含む。

より望ましい本発明の実施方法は、（１００）面と（１
１０）方向をもつ（１００）Ｓｉからなり、（１（１０
〕面にはｔ丁平行な第１の表面３６をもつ半導体基板２
０を用意することを含む。この方法は、更にダイアフラ
ム３２全含む薄膜材料層を第１の表面上に形成すること
を含む。第１の表面３６の一部汀。

スロット８２全通（−で薄膜材料層内に露出している。

スロワｈ　８２ｆｌ、　　［１１０）方向Ｇてほぼ４５
°の方向を有する。スロット８２は、スロットに沿って
測定したときくぼみ３０の最大幅全決定するような長さ
を有する。露出さｆ′Ｌ友表面部分上に異方性エツチン
グ液を与え、ダイアフラム３２（ｉｌ−アンダーカット
し、くぼみ３０につくる。

更に望ましい本発明の実施例では、くぼみ３０は４個の
ほぼ直角な境界縁Ｉｌｌ、１１３　　からｌるほぼ正方
形の形状で第１の表面３６と接している６各境界線１１
１．１１：３け、［１１０〕方向にほぼ平行あるいは直
角である。この実施例では、スロット付きダイアフラム
３２は［２０）方向に１９ぼ４５°の角変１１２をもつ
＃１ＩｑＢ上に位置する第１および第２のスロットＦ１
２Ａ、８２Ｒからなる、、第１および第２のスロット８
２へ、８２Ｂ　は、糾８３に沿って測定したときくぼみ
３０の最大幅の位置１７１ｍ、そｎぞｆ１０４１のｉ−
９部２００Ａ、２０ＱＢｋ　もつ。

第１および第２のスロットＲ２Ａ、８２Ｒ１’ｊ、線８
３に沿って測定したときぐ／″Ｘみ３０の最大幅全決定
る距離の一部のみに延長されるようにそ九ぞ：／”Ｌ　
第２の端部２０２Ａ、２０２Ｂ’！ｙもつ。更（て本実
施例は。

［１１０］方向にほぼ平行または直角の方ＩＥｉｌＪ　
′ｊＫ：もつ第３．第４．第５および第６のスロワ）８
２０゜８：２１Ｆ、８２Ｂおよび８２Ｆ’Ｔｈ含む。こ
ｎら’Ａ　３　＋　’：４’ｙ４、第５および第６のス
ロットのそｎぞｎ：Ｔ１，４個の境界縁１１１，１１３
のほぼ中央に配；？！′されている、第３．第４．第５
および第６のスロット８２０．８２１１．８２ＦＪおよ
び８２Ｆは、後述する二うに異方炸エツチング液が６個
のスロットの上に与えらｎ７（ときダイアフラム３２を
アンダーカットするに充分な長さをもつ。

流布センサーとして構Ｄｙする場合には１本実施例ｒａ
、ｖｒにダイアフラム３２によってくほみ３０上に支持
さｎる薄膜ヒータ２６を含む。ヒ〜り２６のほぼ半分は
、それぞｆＬ線８３の各側に配置さｆている。本実加例
では、一対の薄膜熱センサ−２２，２４が、ダイアフラ
ム３２によって支持さｎ、ヒータ２６の両側にそｎぞれ
配置されている。

この実施例の半導体デバイスの製造方法は、第１の表面
３６の第１および第２の部分を第１および第２のスロッ
ト８２へ、８２Ｒ’ｉ通して薄膜材料層２９に露出させ
ること全含む６第１および第２のスロット８２Ａ、８２
Ｂは、［ｌＪＯ］方向にほぼ４５°の角度で線８３上に
配置さｎる。第１および第２のスロット８２Ａ、８２Ｂ
ｉ”ｊ、線８３に沿って測定したときくぼみ３０の最大
幅の位置に、そｎぞｆｉ第１　（７）端ＶＡ２００　Ａ
　、　２００　Ｂをもつ。第１および第２のスロット８
２へ、８２Ｂは、線ｓ３に沿つて沖１定し穴ときくぼみ
３０の最大中を横切る距艶　　□の一部のみに延長さｎ
るようにそｎぞ′ｎ第２の端１２０２４，２０２Ｒをも
つ。笛Ｉの表面３６の第３゜第４．第５および第６の部
分け、薄膜材料層２９の第３．第４．第５および第６の
スロット８２０゜８２　ｎ　、　８２　Ｆ、および８２
Ｆ’？通して露出される。第３、第４１第５および第６
のスロットＦ１２Ｃ，８２ｎ。

８２ＢおよびＦｔ２Ｆは、［１１０］方向にほぼ平行ま
穴は直角の方向をもち、そｎぞｎが４個の境界縁Ｉ１１
，１１３のそれぞｒのほぼ中央に位置している。

第３．第４．第５および第６のスロットのそｎぞｎは、
Ｊ方性エツチング液が、６個のスロットの上に与えられ
たとき、ダイアフラム３２をアンダーカットするに充分
な長さ全もつ。異方性エツチング／Ｉ！け、露出１−た
表面部分に与λ−らｎ１ダイアフラム３２をアンダーカ
ットし、くぼみ３０をつくる。

基板２０は精密エツチング技術に対する適応法と電子チ
ップの製造容易性の理由から、半導体物１ｃｓｉの基板
であることが望ましい。

本発明による流量センサーの望ましい実施例は、薄摸熱
センサーと［〜で９峻する２個の口等り）温度検出抵抗
グリッド（以下センザーグリツＦと略記−ｒる）２２．
２４と薄膜ヒータとして接部する中央に位置するヒータ
抵抗グリツ）−′（以下ヒータグリッドと略記する）２
Ｇを含む。センサー２２゜２４およびヒータ２６の各グ
リッドはＮｉ８Ｑ’Ｚ。

鉄２０％の成分をもつパーマロイであることが望ましい
。センサーとヒータの各グリッドは、誘電体例えば窒ｆ
ヒシリコンなどのＲ摸層２Ｆｌ　、２９によりカプセル
封じさｎ、薄膜ダイアフラムを形成する。

本発明に工り製造される半導体デバイスの笑み５例は、
更にダイアフラム３２と半導体基板２０の１’１４ｊ　
［正確な形状１寸法の空間：３０？含む。このを１田３
０は、ダイアフラム３２のそれぞれのツ１１に空間ケも
つ。ダイアフラム３２のそれぞれの側に効果的に空間會
配値することは、Ｓｉ表面３ｂ上に構造全組立て、次い
でダイアフラム３２の下のＳｉ蟇根板２０正確な形状、
寸法の空間３０ケエツチングすることに工って達成され
る。

第１図の実施例では、スロット８２け、窒化層２９をカ
ットして、第１の表面、３６の一部ケｆル出させるスロ
ット８２け、非常に狭く例えば５μｍである。異方性エ
ツチングは、はぼ直角な境界線ｔｘｔ、ｔｔ：（ｖｃ、
、ｃって区切られた正方形のくぼみ：う０の形状にＳｉ
を除去する。境界線１１１け、［１１０］方回にほぼ平
行であり、境界縁１１；うけ、［１１０〕方向＆こほぼ
直角である。スロット８２の幅は、極めて狭く例えば５
μｍにできるが、工り広ｌ７１２ｃＩソトはエツチング
［よる生成物ケより速く拡散除去すること全可能にする
。

第１Ａ図に示される実施例でけ、第１図のスロット８２
け、ダイアフラム：う２の左右の側音連結する窒化シリ
コンの支持用ｉｓ　ＩＩＱ層２８．２９の幅広部で、２
個の短いスロット８２Ａ、１３２８に分けられている。

この連結は、窒化シリコンの支持薄膜の強度全増し、ダ
イアフラム３２のより影響？受は易い中央部の下へ空気
流が浸入することを防止する。そのため、第１八し１の
実施例は第１図の実癩例工りも高速流に対する応用にお
いてＬｌつｇ１度が大きい。しカニしながら、スロット
８２Ａ。

８２Ｂ自体では、所望の全ダイアフラム３２ケ異方性エ
ツチング形成することが雌かしい、なぜならば、スロッ
ト８２Ａ、８２８刀）らっくられるであろうそれぞれに
対応するエツチングくぼみは、第１Ｂ図にそれぞれ点綴
２０４Ａ、２０４Ｂで示される、これらスロットの近傍
に制限される〃）らである。それゆえ、境界線１１１，
１１３上のほぼ中央位置に、スロット８２０．８２Ｄ、
８２Ｂお工び８２ＦｋＷ）ｂＸする。これらのスロット
は、これらのスロットを通して形成されるくぼみが、ス
ロワｌ−８２Ａ　、８２Ｂ’ｉ曲してノに成される（ぼ
みと若干オーパラシブする工うに光分な長さ？もつこと
が必要である。

第１段階で、スロット８２Ａ、８２Ｂに防少シて点線２
０４Ａ、２０４Ｂで示される局部的くぼみがエツチング
で形成される、第２段階では１点線２０４　Ａで区切ら
れていたくぼみが、点線２０６Ａで区切られるＬす大き
いくぼみに拡大される。

同様に点線２０４Ｂで区切られていたくぼみηへ点丞１
（２０６Ａｖｃ工って区切られた（ぼみにオーパラシブ
して、点線２０６Ｂに工っで区切られる工り大きいくぼ
みに拡大される。第３のエツチング段階で、領域２０８
がエツチングされ第１［１ｆｌｌＣ示されると同様な形
状、寸法？もつ正方形のくぼみにな机 スロット８２０．８２　Ｄ　、　８２　ＥおＬび８２Ｆ
け、スロット８２Ａ、８２Ｂ工り狭く、例えば；３μ＋
ｎにもできる。なぜならば、ダイアフラム下の空間への
異方性エツチング液の拡散滲うけ、スロワ）８２Ａ、８
２Ｂに工っで十分に行わｎ１スσツト８２０．８２Ｄ　
、８２Ｅお工び８２Ｆによる附加的な拡散番透け、専ら
エツチングプロセスを促進するのみである刀）らである
。

〔動作〕

空気の流速センサとしての本発明のセンサの動作會第１
図？参胛して説明する。

ヒータ抵抗７９７戸２６は基板２０の温度工す１００〜
２００℃高い一定の平均温度で動作する。

基板２０の温度は周囲？流れる空気の温度とほぼ等しい
。

第１図の実施例では、センサグリソ）−′２２，２４け
ヒータグリツｒ２６に対し、正確に対称に配置これてい
るので、空気が静止している場合それらの温度は、等し
くその抵抗値にも差がな（ハ。したがって、センサグリ
ツ戸２２．２４ケ流れる０１〜１．０　ｍＡ　の微小電
流による１に圧の差が生じない。

空気が流れる場合、上流にあるセンサグリンｒ２２から
ヒータグリツｒ２６の方へ熱が輸送されるのでセンサグ
９７戸２２け冷却される。一方、ヒータグリツＰ２６刀
≧ら、下流にあるセンサグリソ１′２４の方へ熱が輸送
されるのでセンサグリソｒ２４け加熱される。その結果
、センサグリソｔ２２．２４の抵抗値に差が生じ、シ′
ｆ′Ｃ，かって電圧の差が生じる。この差に−Ｌり空気
の流速のＪｌ、！定ができる。代表的な電圧の差は流速
４５７　ｍ／ｍｉ　ｎ（１５００ｆｔ／ｍｉｎ　）で（
）１ｖである。

本動作例では、センサグリソ＋１２．：ｚｎ上述の流れ
の東件下で温度分布度ずヒが検出できるように定電流で
駆動されるが、他の駆動モーｔも可能である。

ヒータ、センサ孝子構造の熱容紮カニ極ぬて小ζく、シ
リコン基板で支持さｎる窒化シリコン連結手段の熱絶縁
が極めて工いので、本流ｔセンサの応答時間は外めて短
く応答時定数Ｉ１．　ＯＯ５秒が６１１１足されて力る
。その結果、センサ素子２２　、２４け空７流速の変化
に極めて沖〈応答することができる。

木センサｔ７）　”４極例に訃いて、周囲温Ｊ、Ｉｌｌ
　ｆ止子じ１シ（ζ基板２０に熱的に埋め込寸れたｔ号
照抵抗：３８に：り監イ兄される。参ｌ沼抵抗：３８に
士、グリッドゝ２２゜２４お工び２６と同様に形成され
、代表的には誘電体Ｆ４２８．２９にエリカプセル封じ
され、表面３６に形成されたノぐ−マロイブ１１ツｒで
ある。誘電体％２８．２９の合計の厚さけ０８μと非常
に薄いので比較的良い熱伝導とブリツｙ２２，２４゜２
６および３８と層に直角方向の熱の輸送を可能にする。

したがって、基板２０の表面３６に直接にカプセル封じ
用の誘電体で収りつけられた参照抵抗３８は基板の＠度
を容易に監視できる。ヒータブリツＰ２６が周囲篇＃よ
り２００℃引き上げられても、半導体基板の温度は周囲
温度の０５℃以内に留する。したがって、参照抵抗３８
Ｆｉ周囲温度に極めて近い基板の温度に俸めて近い幌度
を監視することＶＣＬり周囲空気流の温度全監視するこ
とができる。

上述の如く、本センサの動作例では、ヒータブリツＰ２
６は周囲温度エリ一定温度高く、センサグリツＰ２２，
２４け定電流で動作され、センサグリツ戸２２．２４の
温度変化は抵抗変化として検出される。

駆４図は、これらの９訃を果す回路であり、ヒータブリ
ツ）２６の温度を制御するヒータ制御回路部とセンサグ
リツ１′２２．２４の抵抗値の差に比例する出力型Ｅｔ
−出力する検出回路部と７）為らなる。ヒータ制御回路
はホイートストンブリッジ４６を用いてヒータブリツ）
′２６の温度ケ参照抵抗：つ８によって検出される制囲
温伎エリ一定湛度上昇させ維持する。ホイートストンブ
リッジ４６け、その８ｇ１枝にヒータ抵抗２６お工び抵
抗４０？、その第２枝に抵抗４２、参照抵抗３８お工び
抵抗４４を含む。増幅器５０からなる誤差積分器がホイ
ートストンブリッジ４６へ刀）＼る電圧を変化させ、そ
の結果としてヒータ抵抗２６で消費される電カケ変化さ
せることに工り、ブリツー）４６の平衡を保つ。下流セ
ンサ２４と上流センサ２２の抵抗値の箆？検出する回路
は、増幅器７２？含む定電流源５２と増幅器６８．７０
’ｚ含む差動増、陥器５４を含む。定電流源は、第１技
に２個の高抵仇５６゜５８をもち、第２枝に零越整用ボ
テンノオメータ６０と、２個のセンサ抵抗２２．２４に
もつホイートストンブリッジを駆動する。差動増幅器５
４の利得はポテンシオメータ６２ＶＣ工って調整される
。出力６４け２個のセンサ抵抗２２．２４の抵抗値の差
に比例する電圧である。増幅器５０．６６お工び７２け
、それぞれＬＭ３２４の１／４刀為らなる。増幅器６８
．７０ｆｌ、それぞれＯＰ　−１０ノ１／２刀為らなる
。上流のセンサ抵抗２２の内側部７６け、ヒータブリツ
Ｐ２６の側部７８に極めて接近（例えば５〜１０μ）し
ている。この工うな距１？ｆ［の空気温度は、流速ゼロ
の場合、ヒータブリツ２２６の側部７８の温度に極めて
近論。センサグリッ戸２２．２４がほぼ１００μの幅？
もつので、センサグリツＰ２２の外１部１１１部８ｏけ
ヒータグリッ戸２６の９１（１部７８から約１００μ離
れている。この工う々距離の空気温度に、流速ゼｃｙ（
Ｄ場合、ヒータブリツＰ２６の温度工りも周囲空気流の
温度訃工び基板２０の温度ＶｃＬり近い。それ故、セン
サグリツ）′２２の外側部８０け、低流速の空気流ＶＣ
よって基板２０の限界温度の近くに容易に冷却され、一
方センサブリッＰ２２の内１１１１１領域は、ヒータブ
リツＰ２６に熱的に緊密に結合されて、周囲空気流の限
界温度に近づく＠に、高速の空２流速に容易に応答する
。し友がって空気流速の場合に対する各センサグリツｒ
（ヒータブリツ）’　ＩＩＩＩ　７６２．ら５〜１００
μの距ｇ１にわたって配置されている）の温度変化の合
成の合成効果は広い流速レンジにわたって、上流側のセ
ンサグリツＰの抵ＶＴ、値の温度に対する応答曲線の増
分ケはぼ一定に保つことである。

第１図に示される如く、領域８２（および領域８２Ａ〜
８２　Ｆ　）’の窒化ノリコン層が以下に述べるエッチ
ングケ容易にするためにカットされる。

引出線９２を含む幾何学的な寸法は％熱伝導対称１’ｌ
Ｅｋ確保するために対称的であることが望ましい。引出
線９２け、前述の回路１３にセンサぶ子２２．２４．２
６お工び３８ケ電気的に接続するためにパＰ領域（ｐａ
ｄ　ａｒｅａ　）　　９０に接続されている。

１例では、素子２２．２４は１２００Ω、素子２６け５
２０Ωの抵抗値をもっている。このレリでけセンサグリ
ツｙ２２．ｚ４け、幅約１００μ、長さ約１７５μであ
る。前述の如くセンサグリツｆ２２．２４のヒータブリ
ツＰ２６に近め側部は５〜１０μの近距離にある。すな
わち、センサグリツＰ２２の側部７６はヒータブリツ）
′２６の側！７８１）ら５〜１０μ離れ、センサグリツ
Ｐ２４の側部８４け、ヒータブリツ１′２６の側部８６
刀１ら同様［５〜ｌＯμ離れている７本応甲例の寸法に
実際のデノ々イスで用論られたものであるが、これに限
定されるものではない。これらの）ぞラメータは、応用
毎に実質的に変えることができる。

本センサの製造プロセスの実施例は次のステップ刀）ら
なる。

％ＨｔＳシリコン層２９が形成される表面３６ケもつ（
ｌＯＯ）ノリコンウェーハ２０を用意する０代表的Ｖｃ
は低圧ガス放出における標漁のスパッタリング法に工り
４００ＯＡの層２９を付着させる。次いで窒化シリコン
啼２９の上に、厚さ８００人のニッケル８０％、鉄２０
％刀）らなるノぐ−マロイ層？スパッタリングで付着さ
せる。適当なフォトマスク、フォトレジストお工びエツ
チングＮ’？用いてパーマロイ素子２２．２４．２６訃
工び３８のノぞターン化される。

層２８？ノξ−マロイゲ完全に被偵する工うにスノぞツ
タリングで付着させる。これは抵抗素子の酸化を防止す
るためである６次めで、スロットつきダイアフラム３２
？形成する工うに、窒化シリコンを貫通して、（１００
）７１．１コン表面まで開孔部８２お工び８２Ａ〜８２
Ｆ−にエツチングする。開孔部８２ｂ！び８２Ａ〜８２
Ｆの相対的寸法は、主として設計上の選択の問題である
。

窒化シリコンにほとんど影響を与えない異方性のエツチ
ング液？用いて、制御された方法で、ダイアフラム３２
の下側ρ）らシリコンｔｙり除く。

エツチング液としてはＫＯ）（−イソプロピルアルコー
ルが適当である。エツチングされたくぼみ３０の斜面は
、エツチング液に浸されにくい（１１１）訃工び他の結
晶面ＶＣＬつて境界がつくられる。

くぼみの底部はエツチング液１ｃ侵され易い（ＩＯＣ）
）面であるがエツチング時間の調節により、指定された
部材〃≧らの距１１ｉ（例えば１２５μ）に形成するこ
とができる。弗素全２−ピングした層などによるシリコ
ンエッチストッフヲ用りてくぼみの深さを制御すること
ができるが、本センサの製造には、この工うなエッチス
トップは、必ずしも必要としない。エツチング時間の調
節に工ってくぼみ３０の深さは約３μ捷たは２％の精度
までル１］御可卵である。この精度で、ダイアフラム３
２を囲む空間の熱伝導訃工び空気流れ応答の正確な再現
性？得ることができる。

第３図には、例えば第４図に示される回路？集積する領
埴１１６を示す。

実施例ｉＣおけるダイアフラム３２は、厚さ０，８〜１
．２μｍが代表的である。

代表的なノぞ−マａイ素子２２．２４．２６および３８
は、厚さ約８００ＡＣ範囲としてけ８００〜１６００Ａ
）、既発ニッケル８０％鉄２０％、室温（例えば２０〜
２５℃）における抵抗値２００〜２０００Ωである。ノ
ぐ一マロイ素子が４００℃まで上昇すると抵抗値は約３
倍になる。ノξ−マロイブリツＰの線幅約５μ、線間距
離約５μである。

〈ぼみ３０Ｆｉ部材３２　、：（４と半導体基板２０の
間の間隔すなわち深さは１２５μであるが、２５〜２５
０μ（０，００１〜ｎ、ｏｉｏインチ）の範囲で容易に
変更し得る。半導体基板の代表的な厚さけ篭１．２０　
ｔａ　（１）、　００８インチ）である。

ヒータ素子２６の代表的な動作ｒ温度は、１００〜２０
０℃であり、好ましい周囲温既工り約１６０℃高い温度
である。２５℃で抵抗値２００〜１００００？もつヒー
タ素子Ｆｉ、好都合な数ｖの電圧と２〜５　ｍＡの電流
で、好ましい動作温ｊよとなる電力消費量を得ることが
できる。

当業者は、この特許請求の範囲内において池の実施例を
工夫することができるσノで、末完０口け、特許請求の
範囲のみによって限定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明にＬる加速センサの実施例ケ
示す。第４図は、流速センサケ！１１１＋作させる回路
ケ示す。 ２０：半導体基板 ２２．２４：センサーブリツＰ ２６：ヒータブリツＰ ２９：薄模材料層 ３０：ｌ了み ３２：ダイアフラム ３６：第１の表面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体の結晶構造に対して所定の方向をもつ第１
   の表面をもち、該第１の表面に形成されたくぼみをもつ
   半導体基板と、上記第１の表面の少くとも一部を覆う薄
   膜材料層、および薄膜材料層および電気素子（ｓｔａｔ
   ｉｃ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｅｌｅｍｅｎｔ）を含み、上記
   くぼみをほぼ覆うスロット付きダイアフラムを形成する
   ダイアフラム手段と、からなり、該スロット付きダイア
   フラムは、デバイスの製造においてスロット上に与えら
   れた異方性エッチング液が該スロット付きダイアフラム
   をアンダーカットし、上記くぼみを形成するような寸法
   と方向をもつたスロットを有し、上記電気素子は、上記
   スロット付きダイアフラムによりほぼ支持されているの
   で、上記半導体基板から熱的にかつ物理的にほぼ隔離さ
   れている、ことを特徴とする集積半導体デバイス。
2. （２）半導体基板の第１の表面にエッチングされたくぼ
   みをほぼ覆う薄膜材料からなるスロット付きダイアフラ
   ムを含む集積半導体デバイスを製造する方法であつて、
   半導体の結晶構造に対して所定の方向をもつ第１の表面
   を有する半導体基板を用意し、ダイアフラムが含まれる
   薄膜材料層を上記第１の表面上に形成し、上記薄膜材料
   層に設けられたスロットを通して上記第１の表面の一部
   を露出し、上記ダイアフラムをアンダーカツトし、上記
   くぼみを形成するために露出された表面部分に異方性エ
   ッチング液を与えるステップからなり、上記スロットは
   、露出された表面部分上に与えられた上記異方性エッチ
   ング液が上記ダイアフラムをアンダーカットし、くぼみ
   を形成するような寸法と方向をもつことを特徴とする集
   積半導体デバイスの製造方法。