KR100683321B1

KR100683321B1 - 센서 소자 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR100683321B1
Application number: KR1020027000540A
Authority: KR
Inventors: 야스다나오키; 후카미다쓰야; 다구치모토히사; 가와노유지
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2007-02-15
Also published as: EP1284412A1; WO2001088482A1; EP1284412A4; KR20020019523A; JP3941505B2; US6732583B1

Abstract

본 발명은 센서 기판 및 상기 센서 기판에 지지된 감지 부위를 포함하며, 상기 센서 기판과 감지 부위 사이에 수지막이 개재되어 있는 센서 소자를 제공하는 것이다. 상기 수지막은 센서 소자의 제조 공정 온도 또는 사용 온도에 대하여 내열성이 있고, 3차원 구조를 갖는 하지의 피복성이 우수하여 그의 표면을 평탄하게 할 수 있고, 감지 부위에 주는 응력이 낮고 또한 저온에서 형성가능하므로, 제조 과정에서도 감지 부위에 주는 악영향을 방지할 수 있다.

Description

센서 소자 및 그의 제조방법{SENSOR ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 센서 소자에 관한 것이며, 특히 일정 면적의 센서 면을 갖는 자기 저항 센서, 공기 유동 센서, 가속도 센서, 압력 센서, 요 레이트(yaw rate) 센서, 영상 센서 등의 센서에 관한 것이다.

종래부터, 차량의 주행 제어용 센서 소자에는 가속도 센서, 요 레이트 센서, 압력 센서, 공기 유동 센서, 자기 저항 센서 등이 사용되어 왔다. 그 중에서도, 가솔린 유량을 검출하기 위한 공기 유동 센서는 예를 들어 저항 배선을 매설한 감지 부위를 가솔린 함유 가스의 유로에 접촉시킴으로써 발생하는 감지 부위의 온도 변동을 저항 배선의 저항 변화로 검출함으로써 가솔린 함유 가스의 유량을 검지하도록 구성되어 있으며, 감지 부위는 이를 지지하는 실리콘 질화막 등의 무기 재료를 포함하는 하부 지지막 상에 형성되어 있다. 무기 재료는 통상적으로 스퍼터링법, CVD법, 증착법에 의해 형성되기 때문에, 마이크론 단위의 표면 조도(粗度) 또는 막 조성 등의 막질이 성막 장치 또는 성막 조건에 의해 미묘하게 변화한다. 이러한 막질의 차이로 인해, 센서 특성(예컨대 감도)에 수%의 격차가 나타나고, 안정된 센서 특성을 재현성있게 얻는 것이 곤란하였다. 또한, 상기 감지 부위와 무기 재료의 응력차로 인해, 센서 특성의 열화가 발생하거나, 감지 부위를 구성하는 저항 배선 또는 인접하는 제어 회로 상의 배선 부위 이동이 발생하는 문제가 있었다. 특히, 저항 배선 등의 배선을 감지 부위로 사용한 센서의 경우, 이러한 배선에 사용되는 구성 재료에 따라서, 하지 재료와의 밀착성이 현저하게 불량하여, 예를 들어 센서 소자를 수지로 밀봉하는 경우 열적, 기계적 변형으로 배선의 위치 이동을 초래하는 문제가 있었다.

한편, 자기 저항 센서는 자기 금속 세선으로 제조된 감지 부위를 갖고, 자성 금속의 자기 저항 효과를 이용하여 자기의 크기 또는 방향의 변화를 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 감지 부위는, 예를 들어 일본 특허공개공보 제 93-183145호에서 기술하고 있는 바와 같이 기판 상에 형성된 무기 재료를 포함하는 하지 절연막 상에 형성되어 있거나, 또는 예를 들어 일본 특허공개공보 제 98-270775호에서 기술하고 있는 바와 같이 유리 기판 상에 직접 형성되어 있다. 그로 인해 상기 공기 유동 센서의 경우와 마찬가지로 센서 특성의 격차, 배선 등의 위치 이동의 문제가 있었다.

또한, 종래의 자기 저항 센서는, 제어 회로 상에 감지 부위 및 서지 전류(surge current)로부터 보호하는 서지 저항(surge resistance)을 적층화한 센서 소자의 소형화를 시도하였지만, 제어 회로의 최표면에는 층간 절연막으로서 실리콘 질화막 등의 무기 재료가 설치되어 있기 때문에, 층간 절연막의 표면에는 제어 회로의 요철이 남아 감지 부위를 그 표면에 적층시킬 수 없고 제어 회로와 감지 부위를 동일 평면에 형성시킬 필요가 있어서, 센서 소자의 면적이 커진다는 문제점이 있었다. 또한, 가령 감지 부위와 제어 회로를 적층시킨 경우에도, 감지 부위는 평탄면 상에 형성시켜야 하지만, 층간 절연막의 표면은 평탄면이 아니기 때문에, 감지 부위를 형성할 수 있는 영역이 한정되고, 센서 소자의 면적이 커지게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 상황에 대응하기 위한 것이며, 특히 표면의 평탄성이 우수하고, 감지 부위에 대한 응력이 낮고, 또한 저온에서 형성될 수 있어서, 제조 과정에서도 감지 부위에 악영향을 주지 않는 수지막 상에 감지 부위를 형성시킨 센서 소자를 제공하기 위한 것이다.

발명의 요약

본 발명에 따르면, 센서 기판, 및 상기 센서 기판에 지지된 감지 부위를 포함하며, 상기 센서 기판과 감지 부위 사이에 수지막이 개재되어 있는 센서 소자가 제공된다.

본 발명에 사용하는 수지막은 센서 소자의 제조 공정 온도 또는 사용 온도에 대하여 높은 내열성이 있고, 3차원 구조를 갖는 하지의 피복성이 우수하여 그의 표면을 평탄하게 할 수 있고, 더욱이 하지 또는 감지 부위와의 밀착성이 우수하다. 또한, 저응력성이므로 후막화가 가능하고, 또한 높은 내환경성을 구비하고 있다.

도 1(도 1a 내지 도 1g)은 본 발명에 따른 자기 저항 센서의 구조 및 그의 제조방법의 일례를 설명하는 단면도이다.

도 2(도 2a 내지 도 2f)는 본 발명에 따른 자기 저항 센서의 구조 및 그의 제조방법의 다른 예를 설명하는 단면도이다.

도 3(도 3a 및 도 3b)은 본 발명에 따른 실시예 1의 공기 유동 센서의 구조를 설명하는 것으로, 도 3a는 평면도이며 도3b는 도3a의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

본 발명의 센서 소자는 가속도 센서, 요 레이트 센서, 압력 센서, 자기 저항 센서, 영상 센서 등의 각종 센서에서의 감지 부위가 수지막 상에 형성된 것이다. 또한, 감지 부위 뿐만 아니라, 인접한 기판 또는 주변 회로를 포함하여 수지막 상에 형성된 구조라도 좋다.

상기 수지막은 실리콘계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 폴리이미드 실리콘계 중합체, 폴리아릴렌 에테르계 중합체, 비스벤조사이클로부텐계 중합체, 폴리퀴놀린계 중합체, 퍼플루오로탄화수소계 중합체, 불화탄소계 중합체, 방향족 탄화수소계 중합체중 임의의 경화막이다.

상기 수지는 200℃ 이상의 내열성을 갖고, 고순도로 합성이 가능하다.

상기 실리콘계 중합체에서는, 1,000 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하기 화학식 1의 실리콘계 중합체, 또는 1,000 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하기 화학식 2의 실리콘계 중합체를 사용하는 것이 바람직하고, 이들은 각각 혼합물이더라도 좋다. 상기 실리콘계 중합체는 열처리시의 탈가스가 적기 때문에, 센서 소자 또는 그의 제어 회로 등을 오염시킬 가능성이 적다. 특히, 사다리꼴형 구조를 갖는 하기 화학식 2의 실리콘계 중합체는, 하기 화학식 1의 실리콘계 중합체에 비하여 강직한 구조를 갖기 때문에, 경화후의 내열성이 우수하고, 막 형성시의 응력도 낮으며, 또한 더욱 높은 내압성을 갖고 있다. 또한, 열처리시의 반응이 말단기(R₃, R₄, R₅및 R₆)에서 일어나기 때문에, 열처리시의 탈가스가 더욱 적다.

상기 식에서,

R₁, R₂ 및 R₃은 아릴기, 수소 원자, 지방족 알킬기, 수산기, 트리알킬실릴기 또는 불포화 결합을 갖는 관능기로서, 동일하거나 상이할 수 있고,

l, m 및 n은 0 이상의 정수이다.

상기 식에서,

R₁및 R₂는 아릴기, 수소 원자, 지방족 알킬기 또는 불포화 결합을 갖는 관능기로서, 동일하거나 상이할 수 있고,

R₃, R₄, R₅ 및 R₆은 수소 원자, 아릴기, 지방족 알킬기, 트리알킬실리기 또는 불포화 결합을 갖는 관능기로서, 동일하거나 상이할 수 있고,

n은 정수이다.

이러한 실리콘계 중합체에서는, 자외광 등의 빛에 의해 가교되어 경화된 것이 포함되고, 그의 바람직한 예로는 상기 화학식 1에서의 R₁, R₂, R₃의 치환기중 1% 이상이 불포화 결합을 갖는 관능기인 것을 들 수 있고, 또한 상기 화학식 2에서 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ 및 R₆의 치환기중 1% 이상이 불포화 결합을 갖는 관능기인 것을 들 수 있다. 불포화 결합을 갖는 관능기는 수지 분자끼리 가교 반응 또는 라디칼 반응에 의해 가교되기 위한 반응기이며, 알케닐기, 알킬아크릴로일기, 알킬메타크릴로일기 또는 스티릴기 등이 바람직하나, 이로써 한정되지 않는다. 이러한 불포화 결합을 갖는 관능기는 단독으로 도입되어도 좋고, 2종류 이상이 혼합되어 도입되어도 좋다. 이러한 광가교성 실리콘 중합체는 단독 또는 감광성 가교제, 광중합 개시제, 광증감제와 조합시킴으로써 빛을 구동력으로 하여 저온에서 경화 반응을 진행시킬 수 있고, 수지막의 아래쪽에 형성되어 있는 제어 회로 등에 소요되는 온도를 저감시킬 수 있다는 점, 또는 레지스트를 사용하지 않고 자기 패터닝을 할 수 있다는 점에서 센서 소자 제조상에서의 이점을 구비하고 있다.

본 발명의 실리콘계 수지는 상기 화학식 1 및/또는 화학식 2로 나타내는 실리콘계 중합체의 용액, 소위 니스를 도포한 후, 가열 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 이러한 실리콘계 중합체의 용액으로는 알콜계, 케톤계, 에테르계, 할로겐계, 에스테르계, 벤젠계, 알콕시벤젠계, 환상 케톤계의 용제 용액이 적합하다. 상기 실리콘 중합체의 용액 중에는, 감지 부위의 표면과의 접착성을 향상시키기 위한 실란 커플링제, 경화막의 밀도를 향상시키기 위한 중합성 단량체 또는 중합 개시제, 가교제, 증강제, 또는 보존 안정성을 향상시키기 위한 중합 금지제 등이 첨가되어도 좋다. 특히 광가교성 실리콘계 중합체를 사용하는 경우에는, 상기와 같은 감광성 가교제, 광중합 개시제, 광증감제 등이 첨가되어도 좋다. 감광성 가교제 또는 광중합 개시제는 라디칼 반응 또는 가교 반응에 의한 막 경화를 야기하기 위한 첨가제이고, 감광성 가교제로서는 방향족 아자이드 화합물, 방향족 비스아자이드 화합물, 아미노퀴논 디아자이드 화합물, 방향족 디아조 화합물 또는 유기 할로겐 화합물 등의 광조사에 의해 라디칼 활성종을 생성하는 감광성 화합물을 들 수 있고, 광중합 개시제로서는 카보닐 화합물, 디카보닐 화합물, 아세토페논, 벤조인 에테르, 아실포스핀 옥사이드, 티옥산톤, 아미노카보닐 화합물, 질소 함유 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 상기 첨가물을 함유하는 상기 화학식 2의 실리콘계 중합체는 일본 특허공개공보 제 98-319597호에 기재되어 있고, 그것을 사용할 수 있다.

경화 처리 온도는 중합체 종류 또는 감지 부위의 내열 온도, 또는 보호막 형성 전의 센서 소자 자체의 내열 온도 등에 의해 달라지나, 통상적으로 100℃ 내지 400℃가 적합하고, 특히, 상기 광가교성 중합체를 사용하는 경우, 100℃ 내지 250℃의 비교적 저온에서 경화 처리를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 센서 소자의 감지 부위의 아래쪽에 형성되는 수지막은 상기 중합체 중에서 100,000 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체의 경화막인 것을 특징으로 하는 것이다. 중량 평균 분자량이 낮은 수지는 융점을 가지므로 융점 부근의 온도에서 열처리하는 경우 높은 유동성(재유동성)을 나타낸다. 따라서 중합체 용액을 도포한 후, 융점 부근의 온도(즉, 중합체의 용융 온도 내지 경화 온도)에서 열처리함으로써, 중합체막이 용융 유동하여 기판 상의 단차에 대한 매혈성(埋穴性)이 향상되어, 감지 부위의 하지면을 더욱 평활한 상태로 되도록 하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 재유동성을 갖는 중합체라면, 중량 평균 분자량은 얼마라도 상관없으나, 특히 100,000 이하인 중합체가 높은 재유동성을 나타내므로 바람직하다.

감지 부위 아래쪽에 수지막을 형성할 때, 한 번의 피복으로도 그 막 두께가 두꺼운 경우에는 평탄도는 높게 되지만, 동종의 중합체인 2종류 이상의 중합체를 포함하는 니스를 다층 도포함으로써 더욱 평탄도를 향상시킬 수 있다.

특히 상기 2종류 이상의 중합체로서는, 중량 평균 분자량이 100,000를 초과하는 초고분자량의 중합체 및 중량 평균 분자량이 100,000 이하인 중합체 양자를 사용함으로써 더욱 평탄도를 향상시킬 수 있다. 즉, 중량 평균 분자량이 낮은 중합체는 상기와 같이 융점을 갖고 유동성(재유동성)이 높으므로, 기판 상의 단차에 대한 매혈성을 향상시켜 더욱 평활한 상태를 만들 수 있다.

한편, 중량 평균 분자량이 높은 초고분자량 중합체는 융점을 갖지 않는 것이 대부분으로, 열처리시의 유동성이 낮고 단차 피복성이 양호하여, 수지막 형성후에 단차가 남아도 단차를 잘 커버하여 피복할 뿐만 아니라 구형부를 매끄럽게 할 수 있다. 따라서 위와 같이 성질이 다른 중합체를 병용함으로써, 단차 부분을 더욱 평탄한 상태로 할 수 있다. 또한, 재유동성을 갖지 않는 중합체라면, 중량 평균 분자량은 얼마라도 상관없으나, 특히 100,000을 초과하는 초고분자량의 중합체가 낮은 재유동성을 나타내므로 바람직하다.

100,000을 초과하는 초고분자량의 중합체로서는, 예를 들어 상기 화학식 1의 측쇄의 치환기(R₁, R₂ 및 R₃) 중에서 20% 이상에 아릴기를 도입한 것, 또는 상기 화학식 2의 측쇄의 치환기(R₁ 및 R₂) 중에서 20% 이상에 아릴기를 도입한 것을 사용함으로써 내균열성이 향상되어, 1㎛를 초과하는 후막 형성이 가능하게 된다.

이러한 중량 평균 분자량이 다른 2종류의 중합체를 포함하는 수지막의 형성시에는, 어느 쪽을 먼저 형성시켜도 평탄도를 향상시키는 것이 가능하지만, 저분자량의 중합체를 포함하는 수지막은 내균열성이 낮고 후막 형성이 곤란하므로, 고분 자량의 중합체를 포함하는 수지막을 먼저 형성시켜 단차를 다소 감소시킨 후, 저분자량의 중합체를 포함하는 수지막을 균열 발생 한계 이하의 후막으로 형성하는 쪽이 더욱 평탄도를 향상시킬 수 있어 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 센서 소자를 설명한다.

도 1g는 본 발명에 따르는 자기 저항 센서의 일례를 설명하는 단면도이다. 자기 저항 센서의 제어 회로(2)가 표면에 형성된 센서 기판(1)과, 세선(6)으로 구성된 감지 부위 사이에 수지막(3)이 개재된다. 제어 회로(2)는 통상 바이폴러 IC에 의해 구성되고, 센서 기판(1)의 표면측에 형성된 하층 배선(2a), PSG 등을 포함하는 하층 절연막(2b), 하층 절연막(2b) 상에 형성된 상층 배선(2c), 이들 표면에 스퍼터링법 또는 CVD법에 의해 형성된 무기막(실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등)을 포함하는 층간 절연막(2d) 등으로 구성된다. 상기 제어 회로(2) 상에는 수지막(3)이 형성되고, 상기 수지막(3) 상에 자기 저항 효과를 나타내는 자성 금속을 포함하는 세선(6)이 형성된다. 상기 세선(6)은 근접한 다수의 배선 패턴를 포함하는 미세 배선 패턴을 갖는다. 또한, 서지 전류에 대한 전원 및 트랜지스터의 보호를 위한 AlSi를 포함하는 서지 저항(7)도 상기 수지막(3) 상에 형성된다. 세선(6)과 제어 회로의 상층 배선(2c), 서지 저항(7)과 제어 회로의 상층 배선(2c)은 접속 금속(8)에 의해 접속된다. 이들의 표면에는 스퍼터링법 또는 CVD법으로 형성된 무기막(실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등)을 포함하는 패시베이션막(9)이 형성된다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따르는 자기 저항 센서의 제조방법의 일례를 설명하는 단면도이다.

우선, 센서 기판(1)의 표면측에 통상의 바이폴러 IC의 제조 공정에 의해 제어 회로(2)를 형성한다(도 1a).

상기 제어 회로(2) 상에, 실리콘계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 폴리이미드 실리콘계 중합체, 폴리아릴렌 에테르계 중합체, 비스벤조사이클로부텐계 중합체, 폴리퀴놀린계 중합체, 방향족 탄화수소계 중합체 또는 상기 화학식 1 및/또는 화학식 2로 나타내는 실리콘계 중합체를 알콜계, 케톤계, 에테르계, 할로겐계, 에스테르계, 벤젠계, 알콕시벤젠계, 환상 케톤계 등의 용제에 용해시킨 니스를 10nm 내지 50㎛의 막 두께로 도포하고, 핫 플레이트 상에서 100℃ 내지 400℃로 열처리를 수행하여, 수지막(3)을 제어 회로(2) 상에 형성한다(도 1b).

다음에, 수지막(3) 표면에 막 두께가 100nm 내지 20㎛인 i선용 포지티브 레지스트(4)를 도포하고(도 1c), 제어 회로(2)의 상층 배선(2c)의 컨택트부, 본딩 패드(도시되지 않음) 또는 다이싱 라인(도시되지 않음) 등을 노출시키기 위한 컨택트 홀 패턴을 갖는 마스크(5)를 사용하여, 위쪽으로부터 자외광(i선)을 조사하고, 콘택트 홀부의 i선용 포지티브 레지스트(4)를 노광시킨다(도 1d).

다음에, 노광후 베이킹을 수행한 후에, 현상 처리를 수행하여 원하는 패턴을 갖는 i선용 포지티브 레지스트(4)의 패턴이 수득된다(도 1e).

상기 i선용 포지티브 레지스트(4)의 패턴을 마스크로서 사용하고 반응성 이온 에칭 장치 또는 이온 빔 에칭 장치를 사용하여 수지막(3) 및 층간 절연막(2d)을 연속적으로 건식 에칭법에 의해 제거하여 컨택트 홀을 수득한다. 반응성 이온 에 칭으로 사용하는 에칭용 가스는 수지막(3)을 에칭할 수 있는 가스종이라면 특별히 한정되지 않지만, CF₄, CHF₃, C₄F₈, N₂, H₂, Ar, O₂ 등을 포함하는 혼합 가스가 바람직하게 사용될 수 있다. 이와 같이, 수지막(3)의 제거를 건식 에칭법에 의해 수행하여 수지막(3)과 층간 절연막(2d)을 연속적으로 제거할 수 있기 때문에, 공정의 간략화가 가능하다.

다음으로, 수지막(3) 상의 i선용 포지티브 레지스트(4)를 습식 제거, 또는 반응성 이온 에칭 장치, 이온 빔 에칭 장치, 애슁 장치 등을 사용하여 제거하고, 오븐 또는 핫 플레이트를 사용하여 100℃ 내지 450℃로 포스트 베이킹을 수행함으로써 수지막(3)의 경화를 수행한다. 이와 같이, 목적하는 부분이 개구되고, 표면이 평탄화된 수지막(3)이 수득된다(도 1f).

상기 수지막(3) 상에 세선(6) 및 서지 저항(7)을 형성시킨다. 세선(6) 및 서지 저항(7)은 수지막(3)에 설치된 개구부를 사이에 두고 각각 제어 회로(2)의 상층 배선(2c)의 컨택트부 등과 접속 금속(8)에 의해 접속된다. 최후에 상기 세선(6) 및 서지 저항(7)을 보호하는 실리콘 질화막 등으로부터 제조되는 패시베이션막(9)을 형성시킴으로써 자기 저항 센서가 수득된다(도 1g).

상기 자기 저항 센서는 그의 감지 부위를 상기 수지막(3) 상에 형성시킴으로써 센서 특성의 열화, 또는 세선(6) 또는 서지 저항(7) 등의 위치 이동을 방지할 수 있고, 더욱이 제어 회로(2)의 상층 배선(2c) 등의 위치 이동도 방지할 수 있다. 또한, 상기 수지막(3)은 큰 절연 내압을 가지므로, 제어 회로(2) 상에 감지 부위를 형성시키는 경우 제어 회로(2)에 기인한 전계에 의해 센서 특성의 열화를 방지할 수 있고, 또한 제어 회로(2) 상에 서지 저항(7)을 형성하는 경우 서지 저항(7)에 기인한 전계에 의한 제어 회로(2)의 오동작을 방지할 수 있다. 상기 수지막(3)은 잔류 응력이 낮을 뿐만 아니라 완충 작용을 가져서, 센서 소자 전체를 밀봉 수지로 밀봉하는 경우에 밀봉 수지로부터의 응력을 완충하여 세선(6) 또는 서지 저항(7) 등의 위치 이동이나 이로 인한 센서 소자의 오작동을 방지할 수 있다. 또한, 센서 소자의 제조 공정에 견디는 내열성을 갖고 내환경성이 우수하므로 제어 회로(2)의 보호막으로서도 유효하다. 더욱이, 프레셔 쿠커 테스트(pressure cooker test)에 의한 센서 특성 평가에서도 특성상의 이상이 인지되지 않는다.

또한, 수지막(3)으로서 실리콘계 수지막을 사용하는 경우에는, 상기 층간 절연막(2d)은 실리콘계 수지막과의 접착성을 더욱 향상시키기 때문에 그의 표면에 수산기를 많이 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 수지막(3)으로서는, 상기 화학식 1의 R₁, R₂ 및 R₃의 측쇄의 치환기의 전부가 수소 원자 또는 지방족 알킬기인 실리콘계 중합체, 또는 상기 화학식 2의 R₁ 및 R₂의 전부가 수소 원자 또는 지방족 알킬기인 실리콘계 중합체를 포함하는 수지막을 사용함으로써, 수지막(3)의 평탄성이 향상되고, 수지막(3)과 감지 부위와의 상용성이 좋게 되어 센서 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 수소 원자, 메틸기, 에틸기가 바람직하다.

또한, 수지막(3)으로서는, 상기 화학식 2의 R₃ 내지 R₆의 말단 치환기의 전부가 수소 원자인 실리콘계 중합체를 포함하는 수지막을 사용함으로써, 하지막과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

또한, 1㎛ 이상의 후막을 형성하는 경우, 화학식 1에서 R₁, R₂ 및 R₃중 20% 이상이, 화학식 2에서 R₁ 및 R₂중 20% 이상이 페닐기 등의 아릴기인 것이 바람직하고, 실리콘계 중합체의 중량 평균 분자량을 50,000 이상으로 하는 경우, 후막일 때의 내균열성이 향상되기 때문에 바람직하다.

또한, 중량 평균 분자량이 100,000 이하인 중합체는 융점을 갖기 때문에 그의 니스를 도포후에 융점 부근(즉 중합체의 용융 온도 이상 경화 온도 미만)에서 열처리함으로써 중합체막은 단차가 낮은 방향으로 용융 유동(재유동)하여, 혈부를 수지막으로 효율적으로 메울 수 있어, 감지 부위를 형성하는 하지면을 더욱 평탄한 상태가 되게 할 수 있다. 특히 1,000 내지 10,000의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체는 재유동성이 비상하게 높으므로, 바람직하게 사용할 수 있다. 다만, 도포막 두께가 단차와 동등하거나 얇은 경우에는 단차의 구형 형상이 남아버리는 경우가 있다.

한편, 중량 평균 분자량이 100,000을 초과하는 중합체는 융점을 갖지 않는 경우가 많으므로, 열처리시의 유동성(재유동성)이 낮아서 매혈성이 불량하지만, 단차 피복성이 양호하고, 또한 단차의 구형 형상을 매끄럽게 할 수 있다. 수지막(3) 상에 형성된 세선(6) 또는 서지 저항(7) 등의 배선이 하지의 구형 형상에 의해 단선될 우려가 있는 경우에는 상기 초고분자량의 중합체를 포함하는 수지막을 사용하면 효과가 크다.

또한, 수지막을 한 번 피복하여 제어 회로(2)의 단차를 충분히 메울 수 없는 경우에는, 후막으로 도포하거나 다층 피복함으로써 개선할 수 있다. 다층 피복의 경우, 동일한 니스를 사용하여 수행하여도 좋고, 점도가 다른 니스, 또는 다른 중합체로 구성된 니스를 사용하여 수행하여도 상관없다. 다만, 다층 피복시에 하지의 수지막과 혼합되지 않도록 성막할 때마다 포스트 베이킹을 수행하거나 하지의 수지막이 용해되지 않는 용매로 조정되는 니스를 사용할 필요가 있다.

다층 피복의 경우, 상기 재유동성이 높은 중량 평균 분자량이 100,000 이하인 중합체와 재유동성이 낮은 중량 평균 분자량이 100,000을 초과하는 중합체를 병용한다면, 단차부를 더욱 평탄화할 수 있다.

즉, 우선 재유동성이 놓고 매혈성이 양호한 중량 평균 분자량이 낮은 중합체를 포함하는 수지막을 형성함으로써 단차의 구형부의 형상은 남지만 단차 부분을 어느 정도 수지막으로 메울 수 있다. 다음으로 그의 표면에 단차 피복성이 양호한 중량 평균 분자량이 높은 중합체를 포함하는 수지막을 적층시킴으로써 구형부를 매끄럽게 하고, 추가로 잔존 단차를 메움으로써 평탄한 상태가 되게 할 수 있다.

또한, 중량 평균 분자량이 낮은 중합체를 포함하는 수지막과 중량 평균 분자량이 높은 중합체를 포함하는 수지막의 형성 순서는 어느 쪽이어도 좋지만, 중량 평균 분자량이 낮은 중합체를 포함하는 수지막은 내균열성이 불량하고 후막 형성이 곤란하므로, 중량 평균 분자량이 높은 중합체를 포함하는 수지막을 먼저 형성하여 단차를 다소 감소시키고 중량 평균 분자량이 낮은 중합체를 포함하는 수지막을 균열 발생 한계 이하의 후막으로 형성하는 방법에 의해 평탄도가 향상된다.

또한, 상기 센서 소자는 센서라면 한정되지 않지만, 특히 자기 저항 센서, 공기 유동 센서, 가속도 센서, 압력 센서, 요 레이트 센서, 영상 센서가 센서 소자로서 사용된다.

또한, 제어 회로(2)가 표면에 형성된 센서 기판 상에 수지막을 형성하는 대신에, 수지막을 표면에 절연막이 형성된 센서 기판 상에 형성하여도 좋고, 또한 유리 기판 또는 실리콘 기판 등을 포함하는 센서 기판 상에 직접 형성해도 좋다. 이러한 경우에도 그의 수지막 상에 감지 부위가 형성된다.

또한, 상기 센서 소자의 감지 부위(세선(6))는, 센서 종류에 따라 다르지만, Au, Al, Ag, Bi, Ce, Cr, Cu, Co, C, Fe, Hf, In, Mo, Mg, Ni, Nb, Pb, Pt, Si, Sn, Ti, Ta, V, W, Zn, Zr 등의 금속, 또는 상기 금속을 포함하는 합금, 산화물, 질화물, 규화물, 황화물, 탄화물, 불화물 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 합금으로서는 Al-Cu, Al-Si, Cu-Cr, Cu-Ni, Ni-Cr, Ni-Fe, Al-Si-Cu, Ni-Cr-Si, Al-Sc, Co-Cr 등, 산화물로서는 Al₂O₃, CeO₂, CuO, Fe₂O₃, HfO₂, MgO, Nb₂O₅, SiO, SiO₂, TiO, TiO₂, Ta₂O₅, ZrO₂ 등, 질화물로서는 AlN, Cr₂N, Si₃N₄, TiN, ZrN 등, 규화물로서는 CrSi₂, MoSi_2.5, WSi₂, WSi_0.4 등, 황화물로서는 ZnS, 탄화물로서는 SiC, TiC, WC 등, 불화물로서는 MgF₂ 등을 사용할 수 있으나, 상기에 한정되지 않고, 센서 소자를 제조하는데 필요한 재료라면 무엇이라도 좋다.

또한, 상기 니스를 도포하기 전에 제어 회로(2)의 표면을 실란 커플링제를 함유하는 용액 등으로 처리하여, 제어 회로(2)와 수지막의 밀착성을 강화시켜도 좋다.

또한, 상기 니스를 도포한 후에 수지막(2)의 표면을 헥사메틸렌디실라잔 등으로 처리하여, i선용 포지티브 레지스트(4)와 수지막(3)의 밀착성을 강화시켜도 좋다. 또한, 패턴 형상을 높은 정밀도로 수행하기 위해 i선용 포지티브 레지스트(4) 상에 반사 방지막을 형성하여도 좋다.

또한, 상기 설명에서는 i선용 포지티브 레지스트(4)를 사용하였지만, 원하는 패턴 형성이 가능하다면, 포지티브 레지스트 또는 네거티브 레지스트중 어느 쪽이라도 좋고, 또한 g선용, i선용, KrF 엑시머용, ArF 엑시머용중 임의의 것이라도 좋다.

또한, 수지막(3)을 현상하기 전에 i선용 포지티브 레지스트(4)의 패턴 전면에 자외선을 조사하여 가교 밀도를 상승시키고, 해당 수지막 전용의 현상액 또는 린스액에 대한 내성을 향상시켜도 좋다.

또한, 수지막(3)과 층간 절연막(2d)을 연속적으로 건식 에칭하는 방법 대신에 수지막(3)을 현상 처리함으로써 제거하고, 층간 절연막(2d)을 건식 에칭에 의해 제거하여도 좋다. 현상 처리는 수지막 전용의 현상액으로 침적 현상 또는 스핀 현상을 행한 후에 수지막 전용의 린스액으로 세정함으로써 수행한다.

또한, 산소를 함유하는 에칭용 가스를 사용한 반응성 이온 에칭으로 패턴 형성을 수행하는 경우, 또는 i선용 포지티브 레지스트(4)의 제거를 애슁 장치를 사용하여 수행하는 경우에, 저압 조건 및 저전력 조건으로 수행하면 수지막(3)의 표면층의 산화를 저감할 수 있다. 특히 1Torr 이하의 저압 조건 및 1kW 이하의 저전력 조건으로 수지막(3)의 표면의 산화를 더욱 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 예에서는, 표면에 층간 절연막(2d)이 형성된 제어 회로(2) 상에 수지막(3)을 형성하여, 특히 응력 완충막, 평탄화막으로서 기능하도록 하지만, 상기 중합체는 고순도이어서 상기 중합체를 포함하는 수지막(3)을 표면에 층간 절연막(2d)이 형성되지 않은 제어 회로(2) 상에 직접 형성하면, 응력 완충막 및 평탄화막의 기능 이외에 보호막의 기능도 갖게 할 수 있다. 이러한 경우, 수지막(3)은 회전 도포로 수지막(3)을 형성하기 때문에 플라즈마 조사에 의한 제어 회로(2)의 방사선 손상도 회피할 수 있다.

또한, 층간 절연막(2d)은 수지막(3)과의 접착성을 더욱 향상시키기 위해서 표면에 수산기를 다량 함유하는 것이 바람직하다.

도 2f는 본 발명에 따르는 자기 저항 센서의 다른 예를 설명하는 단면도이다. 상기 자기 저항 센서는 제어 회로(2)가 표면에 형성된 센서 기판(1), 및 세선(6)에 의해 구성된 감지 부위와의 사이에 광경화된 수지막(13)이 개재되어 있다. 그 이외의 구성은 도 1과 동일하다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따르는 자기 저항 센서의 제조방법의 다른 예를 설명하는 단면도이다. 상기 자기 저항 센서의 제조 방법이 상술된 방법과 다른 것은, 광가교성 중합체를 용제에 용해시키고, 또한 광가교제 또는 광중합제를 첨가한 것을 사용한다는 점이다. 이와 같은 광가교성 중합체로서는 예를 들어 폴리이미드계 중합체, 실리콘계 중합체 등을 사용할 수 있고, 실리콘계 중합체를 포함하는 수지막의 패턴 형성 방법은 예를 들어 일본 특허공개공보 제 98-319597호에 기재되어 있다.

우선, 상기 방법과 동일하게, 제어 회로(2)가 표면에 형성된 센서 기판(1) 상에 광가교성 중합체의 니스를 도포한 후, 100℃ 내지 250℃에서 열처리한다(도 2a 및 도 2b). 다음으로, 원하는 패턴을 갖는 마스크(15)를 사용하여 위쪽으로부터 조사하여 노광시키고, 빛에 조사되지 않은 부분의 수지막을 현상 처리로 제거하고, 100℃ 내지 450℃에서 포스트 베이킹을 행하여 수지막의 경화를 수행한다. 이와 같이 목적하는 부분이 개구된 평탄화된 수지막(13)이 수득된다(도 2c 및 도 2d).

상기 수지막(13) 상에 상기 방법과 동일하게 제어 회로(2)의 층간 절연막(2d)의 제거, 세선(6), 서지 저항(7), 접속 금속(8), 패시베이션막(9)의 형성을 수행하고, 광경화된 수지막(13) 상에 감지 부위를 형성시켜 자기 저항 센서를 수득한다(도 2e 및 도 2f).

또한, 상기와 같은 수지막을 평탄화하기 위해 다층을 형성하는 것이 효과적이다. 이러한 경우, 다층의 모든 층이 광경화성 중합체를 포함하는 수지막이 될 필요는 없지만, 적어도 최상층의 수지막은 광경화성 중합체를 포함하는 수지막일 필요가 있다. 이때, 이 광경화성 중합체를 포함하는 수지막을 마스크로서 사용하여 하층의 수지막 및 층간 절연막을 연속적으로 건식 에칭함으로써 제거하는 것이 바람직하다.

감광성 가교제 또는 광중합 개시제는 통상적으로 빛을 구동력으로 하는 반응을 야기하기 위해 첨가되는 것이지만, 열처리에 의해 분해되어 경화 반응이 일어난다. 해당 중합체는 센서 소자 상에 형성되기 때문에, 소성 온도 조건이 직접적으로 센서 특성에 악영향을 미치지만, 고분자량화된 것은 열경화하지 않아도 500℃의 내열성이 있고, 그의 첨가물을 넣음으로써, 막 형성시의 소성 온도를 낮게 할 수 있고, 센서 소자의 내열 한계 온도 이하의 온도로 소성하는 것이 가능해진다. 더욱이, 이렇게 첨가제를 넣는 것으로써 감광성을 발현하여 수지막에 패턴을 전사할 필요가 있는 경우, 원하는 패턴을 갖는 마스크를 통해 직접 자외선을 조사한 후에, 현상함으로써 패턴 형성하는 것이 가능하다. 이로 인해, 레지스트 패턴 형성 공정을 생략할 수 있어서 단시간으로 그것도 안정되게 패턴을 전사할 수 있고, 공정의 간략화, 저비용화에 기여할 수 있다.

실시예 1

도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 공기 유동 센서의 구조를 설명하는 것으로, 도 3a는 평면도이며 도 3b는 도 3a의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

본 발명에 따르는 공기 유동 센서는 하부 지지막(32)이 표면에 형성된 실리콘 기판(31)과 지그재그 모양의 미세 배선 패턴을 포함하는 금속선(33)에 의해 구성된 감지 부위와의 사이에 수지막(34)이 개재되어 있다. 상기 금속선(33)의 양단에는 전기 저항치의 변화를 검출하는 본딩 패드(35)가 접속되어 설치된다. 상기 금속선(33), 수지막(34)의 표면에는 상부 지지막(36)이 형성된다. 또한, 실리콘 기판(31)의 감지 부위의 아래쪽에는 요부(凹部)(37)가 설치된다.

공기 유동 센서는 통전 가열된 금속선(33)이 요부(37)를 통과하는 기체의 유속에 의존하여 잃은 열량을, 전기 저항치의 변화에 따라 기체의 유속을 검지하는 것이다.

공기 유동 센서의 제조방법에 대해 설명한다. 우선, 약 300㎛ 두께의 실리콘 기판(31)의 표면측에 스퍼터링 장치에 의해 형성된 실리콘 질화막을 포함하는 하부 지지막(31)을 형성하였다.

다음에 하부 지지막(32) 상에 수지막(34)으로서 폴리이미드계 수지막의 패턴 형성을 이하의 방법으로 수행하였다.

우선, N-메틸피롤리돈 등의 유기 용매에 용해시킨 폴리이미드계 중합체의 니스(日立化成社 제조, PIZ-1400)를 실리콘 질화막을 포함하는 하부 지지막(32)의 표면에 매분 3000회의 속도로 회전 도포하고, 핫 플레이트 상에서 120℃에서 1분간 열처리하여 건조시켜 표면처리하였다. 다시, 오븐 중에서 350℃에서 1시간 포스트 베이킹을 수행하여 완전히 경화시킴으로써, 약 2㎛ 막 두께의 폴리이미드계 수지막(34)을 형성하였다.

폴리이미드계 수지막(34) 상에 i선용 포지티브 레지스트를 막 두께가 약 5㎛가 되도록 회전 도포하고, 통상의 포토리소그래피를 수행하여, 원하는 다이싱 라인을 개구하기 위한 i선용 포지티브 레지스트 패턴을 수득하였다.

다음으로, 상기 i선용 포지티브 레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 i선용 포지티브 레지스트로 보호되지 않는 부분의 폴리이미드계 수지막을 건식 에칭법에 의해 제거하였다.

건식 에칭은 반응성 이온 에칭 장치를 사용하고, 건식 에칭용 가스로는 C₄H₈/O₂의 혼합비가 3/7인 가스를 사용하여 수행하였다. 또한, i선용 포지티브 레지스트를 산소 플라즈마로 애슁 제거하여 목적하는 부분이 개구된 폴리이미드계 수지막(34)을 수득하였다.

상기 폴리이미드계 수지막(34)을 형성한 후, 폴리이미드계 수지막(34) 상에 온도 센서가 될 Pt를 포함하는 금속선(33), 본딩 패드(35), 실리콘 질화막을 포함하는 상부 지지막(36)의 순서로 형성하였다. 그 다음에, 금속선(33) 바로 아래의 실리콘 기판(31)을 습식 에칭법에 의해 제거하여 요부(37)를 형성하였다. 최후에, 본딩 패드(35)와 리드 프레임(도시되지 않음)을 본딩 와이어(도시되지 않음)에 접속시켰다.

공기 유동 센서에서는 통전시킨 Pt를 포함하는 금속선(33)은 외기 온도보다 100℃ 정도 높은 온도로 가열되고, 기류의 흐름의 세기에 의존하여 Pt를 포함하는 금속선(33)은 열을 빼앗겨 온도가 낮아진다. Pt를 포함하는 금속선(33)은 그 온도에 의해 저항치가 변화하기 때문에 빼앗긴 열량을 전기적으로 검지할 수 있다. 빼앗긴 열량과 기류의 흐름의 세기는 1 대 1로 대응하기 때문에 기체의 흐름을 알 수 있다.

무기막 상에 감지 부위가 형성된 공기 유동 센서에서는, 센서 특성의 편차가 크고 금속선의 위치 이동으로 인해 센서 특성이 열화된다는 문제점이 있었으나, 수지막 상에 감지 부위를 형성함으로써 이러한 문제점은 해소될 수 있고, 내구 시험도 실용 수준이었다.

실시예 2

도 1중 (g)는 본 발명에 따르는 실시예 2의 자기 저항 센서의 구조를 설명하는 단면도이다. 바이폴러 IC에 의해 구성된 제어 회로(2)의 층간 절연막(2d)의 표면에, 수지막(3)으로서 실리콘계 수지막의 형성을 이하의 방법으로 수행하였다.

우선, 상기 화학식 1의 측쇄 R₁, R₂, R₃가 모두 메틸기이고, 중량 평균 분자량이 5,000인 실리콘계 중합체를 메탄올에 20중량%가 되도록 용해시킨 니스(a); 상기 화학식 2의 측쇄 R₁, R₂중에 10몰%가 아릴기이고, 나머지가 페닐기이며, R₃, R₄, R₅, R₆가 수소 원자(수산기)이고, 중량 평균 분자량이 200,000인 실리콘계 중합체를 메톡시벤젠에 10중량%가 되도록 용해시키고, 추가로 상기 중합체에 대해 0.5중량%의 γ-아미노프로필트리메톡시실란을 첨가한 니스(b)를 조정한다.

니스(b)를 층간 절연막(2d)의 표면에 매분 2500회전의 속도로 회전 도포하고, 핫 플레이트 상에서 250℃에서 5분간 열처리하여 경화시켰다. 막 두께 1.3㎛의 실리콘계 수지막을 형성하였다. 단차 피복성은 양호하지만, 충분히 평탄화되지 않고, 또한 1.2㎛의 단차가 남아 있었다.

다음에, 니스(a)를 상기 실리콘계 수지막 표면에 매분 2500회전의 속도로 회전 도포하고, 핫 플레이트 상에서 상기 실리콘계 중합체의 융점 부근의 120℃ 내지 200℃에서 열처리를 수행하여 실리콘계 중합체를 재유동시켰다. 이로 인해, 실리콘계 중합체는 단차 부분으로 유동하여 단차를 거의 없앨 수 있었다.

다음에, 질소 분위기하의 오븐 중에서 350℃에서 1시간 포스트 베이킹을 수행하여 완전히 경화시켰다.

다음에, 그 표면에, i선용 포지티브 레지스트를 약 5㎛ 막 두께가 되도록 회전 도포하고 통상의 포토리소그래피를 수행하여 컨택트 홀 또는 다이싱 라인 등의 원하는 패턴을 갖는 레지스트 층을 수득하였다.

다음에, i선용 포지티브 레지스트(4)로 보호되지 않는 부분의 수지막을 건식 에칭법으로 제거하였다. 건식 에칭법은 실리콘계 수지막에 영향이 없는 방법이라면 특별히 한정되지 않으나, 반응성 이온 에칭법 또는 이온 빔 에칭법이 바람직하게 사용될 수 있다. 이번에는, 반응성 이온 에칭을 사용하고, 건식 에칭용 가스는 CF₄/O₂의 혼합비가 8/2인 가스를 사용하여 수행하였다. 추가로, i선용 포지티브 레지스트(4)를 산소 플라즈마로 애슁 제거하여, 수지막(3)의 패터닝이 완료되었다.

상기 수지막(3) 상에 자기 저항 효과를 나타내는 자성 금속의 세선(6) 및 AlSi를 포함하는 서지 저항(7)의 형성, 세선(5) 및 서지 저항(6)과 제어 회로(2)의 상층 배선(2c)의 컨택트부 등을 접속하는 접속 금속(8)을 형성하는 것을 수행하고, 최후로 상기 세선(6) 및 서지 저항(7)을 보호하는 실리콘 질화막 등을 포함하는 패시베이션막(9)의 형성을 수행하였다.

센서 특성 평가 및 내구 시험을 수행할 때, 평탄한 기판 상에서 제조된 경우 동등하거나 그 이상의 센서 특성 및 내구성이 얻어졌다. 이와 같이 제어 회로 상 에 감지 부위 및 서지 저항을 형성한 결과, 칩 크기를 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 센서 소자의 패턴 형상을 칩의 크기의 범위 내에서 임의로 설계할 수 있다. 또한, 적층된 서지 저항에 발생하는 전계에 의해 제어 회로의 오동작, 센서 특성의 열화는 검출되지 않고, 평탄화 막재료의 절연 내압이 충분히 높다는 것이 실증될 수 있었다. 이와 같이, 감지 부위와 서지 저항을 제어 회로 상에 동시에 적층함으로써 센서 소자를 대폭적으로 축소시킬 수 있었다.

또한, 자성 금속을 포함하는 세선(6) 및 서지 저항(7)의 위치 이동에 의해 발생하는 센서 특성의 열화도 나타나지 않았다.

실시예 3

도 2f는 본 발명에 따르는 실시예 3의 자기 저항 센서의 구조를 설명하는 단면도이다. 바이폴러 IC에 의해 구성된 제어 회로(2)의 층간 절연막(2d)의 표면에, 수지막(13)으로서 실리콘계 수지막과 광경화된 실리콘계 수지막의 다층막의 형성을 이하의 방법으로 수행하였다.

우선, 상기 화학식 2의 측쇄 R₁ 및 R₂가 모두 메틸기이고, 말단의 R₃ 내지 R₆이 수소기이며 중량 평균 분자량이 50,000인 실리콘계 중합체를 메탄올에 15중량%가 되도록 용해시킨 니스(a), 및 상기 화학식 2의 측쇄 R₁, R₂중에 20몰%가 메타크릴로일 프로필기이고, 나머지가 페닐기이며, 말탄의 R₃ 내지 R₆이 메틸기이고 중량 평균 분자량이 300,000인 실리콘계 중합체를 메톡시벤젠에 10중량%가 되도록 용해시키고, 추가로 상기 중합체에 대하여 5중량%의 2,6-비스(4'-아자이드벤잘) 메틸사 이클로헥사논을 첨가한 니스(b), γ-(아크릴록시프로필) 트리메톡시실란을 1중량% 함유하는 수용액(c)을 조정하였다.

최대 단차가 2.5㎛인 패턴을 갖는 제어 회로를 형성한 기판 상에, 밀착성을 강화시키기 위한 수용액(c)을 매분 2000회전의 속도로 회전 도포하고, 핫 플레이트 상에서 110℃에서 2분간 열처리를 수행한 후, 니스(a)를 매분 2000회전의 속도로 회전 도포하고 핫 플레이트 상에서 상기 실리콘계 중합체의 융점 부근의 120℃에서 5분간 열처리를 수행하여 수지막을 재유동시키고, 추가로 오븐에 375℃에서 1시간 포스트 베이킹하여 1.2㎛의 막 두께의 1층째의 실리콘계 수지막을 형성하였다. 매혈성이 양호한 정도로 평탄화시켰으나, 단차의 가장자리 부분의 구형 형상이 남아 있었다. 다음에, 상기 막상에 니스(b)를 약 3㎛ 막두께가 되도록 매분 3000회전의 속도로 회전 도포하고, 핫 플레이트 상에서 135℃에서 열처리를 수행하여 2층째의 실리콘계 수지막을 형성하였다. 2층 피복함으로써, 단차는 초기의 10% 이하가 되었다. 게다가, 컨택트 홀 또는 다이싱 라인 등의 원하는 패턴을 갖는 포토마스크를 통해서, 초고압 수은 전구를 광원으로 하는 자외선을 500mJ/cm²의 출력으로 밀착 노광하였다.

이어서, 메톡시벤젠/크실렌=1/4(체적비)의 현상액으로, 노광되지 않은 부분을 용해 제거하고, 크실렌으로 세정함으로써, 실리콘계 수지막의 패터닝을 완료하였다. 그 다음에 오븐 중에서 질소 분위기하, 250℃에서 1시간 포스트 베이킹을 수행하여 완전히 경화시킴으로써 2층째의 실리콘계 수지막의 패턴을 형성하였다.

다음에, 상기 실리콘계 수지막의 패턴을 마스크로서 사용하여, 1층째의 실리콘계 수지막 및 층간 절영막을 건식 에칭법으로 연속적으로 제거하였다. 건식 에칭법은 실리콘계 수지막에 영향이 없는 방법이라면 특별히 한정되지 않으나, 반응성 이온 에칭법 또는 이온 빔 에칭법이 바람직하게 사용될 수 있다. 이번에는 반응성 이온 에칭법을 사용하고, 건식 에칭용 가스는 CF₄/O₂/Ar의 혼합비가 5/3/2인 가스를 사용하여 수행하였다. 이와 같은 방법으로, 2층 구조의 수지막의 패턴 형성을 완료하였다.

다음에 상기 수지막(13) 상에 실시예 2와 동일하게, 세선(6), 서지 저항(7), 접속 금속(8), 패시베이션막(9)을 형성하여 자기 저항 센서 소자를 제조하였다.

상기 자기 저항 센서 소자의 센서 특성 및 그의 내구 시험을 수행할 때, 평탄한 기판 상에서 제조된 경우에는 동등하거나 그 이상의 센서 특성 및 내구성이 얻어졌다. 이와 같이 실시예 3에서는 실시예 2와 동일한 효과가 얻어질 수 있을 뿐만 아니라, 레지스트 패턴 형성 공정을 생략할 수 있어서 공정의 간략화, 저비용화에 기여할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르는 센서 소자는 센서 소자의 신뢰성 향상을 도모하는데 적합하고, 예를 들어 자기 저항 센서, 공기 유동 센서, 가속도 센서, 압력 센서, 요 레이트 센서, 영상 센서에 사용하기 적합하다.

Claims

센서 기판;

상기 센서 기판 상에 배치된 자기 저항 센서용 제어 회로;

상기 제어 회로 상에 배치되고, 100,000 초과의 중량 평균 분자량을 갖는 실리콘계 중합체를 포함하는 중합체 경화막의 층 및 100,000 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 실리콘계 중합체를 포함하는 중합체 경화막의 층을 포함하는 상이한 경화성 중합체의 복수의 경화된 중합체 층을 포함하는 수지막; 및

상기 수지막 상에 배치되고 미세 배선 패턴을 갖는 감지 부위를 포함하는

자기 저항 센서.
센서 기판 상에 열경화성 중합체를 포함하는 용액을 도포하여 경화성 중합체막을 형성하는 단계,

상기 경화성 중합체막을 열경화성 중합체의 용융 온도 이상 경화 온도 미만의 온도로 가열하여 상기 경화성 중합체막이 센서 기판 상에서 유동되도록 하는 단계,

상기 경화성 중합체막을 경화 온도 이상의 온도로 가열하여, 경화성 중합체를 경화시켜 수지막을 형성하는 단계, 및

상기 수지막 상에 센서 소자를 형성하는 단계를 포함하는, 센서 소자의 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 열경화성 중합체가 실리콘계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 폴리이미드 실리콘계 중합체, 폴리아릴렌 에테르계 중합체, 비스벤조사이클로부텐계 중합체, 폴리퀴놀린계 중합체, 퍼플루오로탄화수소계 중합체, 불화탄소계 중합체 및 방향족 탄화수소계 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 센서 소자의 제조방법.
실리콘 기판;

상기 실리콘 기판 상의 지지막;

상기 지지막 상의 수지막; 및

상기 수지막 상의 미세 배선 패턴을 포함하는 감지 부위를 포함하는

공기 유동 센서.
제 4 항에 있어서,

상기 수지막이 실리콘계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 폴리이미드 실리콘계 중합체, 폴리아릴렌 에테르계 중합체, 비스벤조사이클로부텐계 중합체, 폴리퀴놀린계 중합체, 퍼플루오로탄화수소계 중합체, 불화탄소 중합체 및 방향족 탄화수소 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 경화성 중합체의 중합체 경화막인 공기 유동 센서.
제 5 항에 있어서,

경화성 중합체가 광경화성 중합체인 공기 유동 센서.
제 5 항에 있어서,

수지막이 복수의 층을 포함하고, 각 층이 서로 상이한 경화성 중합체의 중합체 경화막을 포함하는 공기 유동 센서.
제 7 항에 있어서,

상기 각 층이 각각 분자량이 다른 경화성 중합체의 경화막을 포함하는 공기 유동 센서.
제 8 항에 있어서,

상기 층들이 100,000 초과의 중량 평균 분자량을 갖는 실리콘계 중합체를 포함하는 중합체 경화막의 층 및 100,000 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 실리콘계 중합체를 포함하는 중합체 경화막의 층을 포함하는 공기 유동 센서.
제 7 항에 있어서,

상기 층들의 최상층이 광경화성 중합체의 중합체 경화막을 포함하는 공기 유동 센서.
제 4 항에 있어서,

수지막이 1,000 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하기 화학식 1의 실리콘계 중합체의 경화막인 공기 유동 센서:

화학식 1

상기 식에서,

R₁, R₂ 및 R₃은 아릴기, 수소 원자, 지방족 알킬기, 수산기, 트리알킬실릴기, 및 불포화 결합을 갖는 관능기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 동일하거나 상이할 수 있고,

l, m 및 n은 0 이상의 정수이다.
제 4 항에 있어서,

수지막이 1,000 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 하기 화학식 2의 실리콘계 중합체의 경화막인 공기 유동 센서:

화학식 2

상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 아릴기, 수소 원자, 지방족 알킬기, 및 불포화 결합을 갖는 관능기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 동일하거나 상이할 수 있고,

R₃, R₄, R₅ 및 R₆은 수소 원자, 아릴기, 지방족 알킬기, 트리알킬실릴기, 및 불포화 결합을 갖는 관능기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 동일하거나 상이할 수 있고,

n은 1 이상의 정수이다.
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