(57)【要約】【課題】腐食剤を供給するエッチングホールの設置場所の自由度を向上させつつ、熱（分布）に対してより高い感度を有する検出装置を形成する技術を提供する。【解決手段】本発明は、単結晶半導体からなる基板の表面に、多結晶半導体からなる薄膜である犠牲層膜を形成する工程と、犠牲層膜の上に、検出素子としての機能を含む素子薄膜層を形成する工程と、素子薄膜層を部分的に腐食除去することで、該素子薄膜層を貫通し、系外と前記犠牲層膜の表面とを繋ぐ孔を形成する工程と、孔から腐食液を供給することで、前記犠牲層膜を等方的に腐食させて除去する工程と、さらに、前記犠牲層膜が除去された空間を介して腐食液を供給して前記基板を腐食させることで、前記基板に、前記素子薄膜層に対して開口する空洞を形成する工程と、を有する、検出素子の形成方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶半導体からなる基板の表面に、多結晶半導体からなる薄膜である犠牲層膜を形成する工程と、
前記犠牲層膜の上に、検出素子としての機能を含む素子薄膜層を形成する工程と、
前記素子薄膜層を部分的に腐食除去することで、該素子薄膜層を貫通し、系外と前記犠牲層膜の表面とを繋ぐ孔を形成する工程と、
前記孔から腐食液を供給することで、前記犠牲層膜を等方的に腐食させて除去する工程と、
さらに、前記犠牲層膜が除去された空間を介して腐食液を供給して前記基板を腐食させることで、前記基板に、前記素子薄膜層に対して開口する空洞を形成する工程と、
を有する、検出素子の形成方法。
【請求項２】
前記犠牲層膜が形成される工程は、
前記基板の表面に絶縁膜が形成される工程と、
前記絶縁膜の一部が除去される工程と、
前記絶縁膜が除去され前記基板が露出した露出部分の表面と、前記露出部分を囲む前記絶縁膜の縁の表面に前記犠牲層膜が形成される工程を含む、
請求項１に記載の検出素子の形成方法。
【請求項３】
前記検出素子は、
第一の温接点、及び第一の冷接点を有する第一の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第一熱電対列と、
第二の温接点、及び第二の冷接点を有する第二の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第二熱電対列と、を有し、
前記第一熱電対列と前記第二熱電対列とを、前記第一の温接点の列と前記第二の温接点の列とが直線状の電熱ヒータを挟んで対向するように配置することで形成された検出素子であり、
前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側に設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の検出素子の形成方法。
【請求項４】
前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側において、其々前記電熱ヒータを挟んで二箇所ずつ設けられることを特徴とする、請求項３に記載の検出素子の形成方法。
【請求項５】
前記孔は、さらに、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の少なくとも一部において、前記電熱ヒータを挟んで設けられることを特徴とする、請求項４に記載の検出素子の形成方法。
【請求項６】
前記孔の少なくとも一部は、微小な点状の微小孔の集合として形成されることを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の検出素子の形成方法。
【請求項７】
請求項１または２に記載の方法によって形成された検出素子を有する検出装置であって、
前記検出素子は、
第一の温接点、及び第一の冷接点を有する第一の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第一熱電対列と、
第二の温接点、及び第二の冷接点を有する第二の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第二熱電対列と、を有し、
前記第一熱電対列と前記第二熱電対列とを、前記第一の温接点の列と前記第二の温接点の列とが直線状の電熱ヒータを挟んで対向するように配置することで形成された検出素子であり、
前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側に設けられることを特徴とする、検出装置。
【請求項８】
前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側において、其々前記電熱ヒータを挟んで二箇所ずつ設けられることを特徴とする、請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記孔は、さらに、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の少なくとも一部において、前記電熱ヒータを挟んで設けられることを特徴とする、請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記孔の少なくとも一部は、微小な点状の微小孔の集合として形成されることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出素子の形成方法及び検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体からなる基板に、当該基板の表面に開口を有する空洞を形成し、さらに、基板表面における空洞の開口に対向するように検出素子が配置される検出装置が開示されている（例えば特許文献１―４）。また、基板の空洞の形成方法として、空洞となる基板の部分をシリコン酸化膜で形成し、当該シリコン酸化膜をエッチングにより腐食除去することによって空洞を形成する技術が開示されている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５３４１９３号公報
【特許文献２】特許第４７４２９７２号公報
【特許文献３】特許第４０５０８５７号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１５／００２０５８７号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ，ＶＯＬ．８，ＮＯ．１，ＭＡＲＣＨ  １９９９，Ａ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｆｌｏｗ  Ｓｈｅａｒ−Ｓｔｒｅｓｓ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１‐４に開示される基板の空洞を形成する方法として、基板表面の空洞の開口となる部分にエッチングホールを形成し、このエッチングホールから基板を腐食除去するための腐食剤を供給することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、基板が単結晶構造により形成される場合、腐食の進行に異方性があると考えられる。従って、腐食除去する領域の制御が困難で、所望の領域に空洞を設けるためにはエッチングホールの設置場所を厳密に検討する必要があると考えられる。
【０００７】
一方、非特許文献１に開示される空洞の作成方法の場合、エッチングホールを設けずに済む。しかしながら、このような空洞の作成方法の場合、空洞の深さは、酸化膜の膜厚に相当するものとなる。そうすると、空洞が浅く形成され、空洞内の熱は空洞の底部を介して基板へ移動してしまうため、本作成方法を熱（分布）の検出装置に適用し、検出素子が空洞の開口部分に配置される場合には、熱（分布）に対する感度が低下する不都合がある。
【０００８】
本発明者は、従来技術においては、腐食剤を供給するエッチングホールの設置場所の自由度が低くなり、あるいは、熱（分布）の検出装置における感度が低下することを見出した。
【０００９】
本発明は、一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、腐食剤を供給するエッチングホールの設置場所の自由度を向上させつつ、熱（分布）に対してより高い感度を有する検出装置を形成する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【００１１】
すなわち本発明の一側面に係る検出素子の形成方法は、単結晶半導体からなる基板の表面に、多結晶半導体からなる薄膜である犠牲層膜を形成する工程と、前記犠牲層膜の上に、検出素子としての機能を含む素子薄膜層を形成する工程と、前記素子薄膜層を部分的に腐食除去することで、該素子薄膜層を貫通し、系外と前記犠牲層膜の表面とを繋ぐ孔を形成する工程と、前記孔から腐食液を供給することで、前記犠牲層膜を等方的に腐食させて除去する工程と、さらに、前記犠牲層膜が除去された空間を介して腐食液を供給して前記基板を腐食させることで、前記基板に、前記素子薄膜層に対して開口する空洞を形成する工程と、を有する、検出素子の形成方法である。
【００１２】
当該方法によれば、所定の腐食液が孔へ供給される場合、所定の腐食液による犠牲層膜の腐食が進行する。また、犠牲層膜に浸透した所定の腐食液が基板へも浸透し、基板の腐食が進行する。よって、基板に設けられた空洞の開口の形状を、犠牲層膜の形状に合わせることが可能となる。そして、当該開口部分に熱電対が存在する検出素子が形成される。
【００１３】
また、当該方法によれば、腐食液を供給する孔の位置が何れの位置であっても、孔から供給された腐食液は犠牲層膜を腐食除去し、このように腐食除去された領域に基づいて、さらに基板を腐食除去することが可能となる。すなわち、上記の検出素子の形成方法によれば、孔の設置場所の自由度は向上する。その結果、当該方法によれば、検出素子の性能を向上させるために熱電対及び孔の設置場所を柔軟に変更することができる。
【００１４】
また、当該方法によれば、所定の腐食液を所定量以上入れることにより、基板の腐食が進行し、所定の膜厚以上の深さの空洞を形成することができる。よって、空洞の底を介して熱が基板へ移動することは抑制される。よって、熱の変化に対する熱電対の検出感度が低下することは抑制される。
【００１５】
また、当該方法によれば、基板の裏面側に開口が形成される場合と比較し、空洞の寸法のばらつきを抑制することができる。よって、熱の分布のばらつきは抑制され、熱電対の出力がばらつくことは抑制される。
【００１６】
また、当該方法によれば、基板の表側に空洞の開口を形成することができる。よって、基板の表側と裏側とが開口している空洞を有する基板よりも、剛性の高い基板を生成することができる。
【００１７】
上記一側面に係る検出素子の形成方法において、前記犠牲層膜が形成される工程は、前記基板の表面に絶縁膜が形成される工程と、前記絶縁膜の一部が除去される工程と、前記絶縁膜が除去され前記基板が露出した露出部分の表面と、前記露出部分を囲む前記絶縁膜の縁の表面に前記犠牲層膜が形成される工程を含んでもよい。
【００１８】
当該方法によれば、絶縁膜が除去された部分に設けられる犠牲層膜が腐食される。また、当該犠牲層膜の下方に位置する基板も腐食される。ここで、基板の腐食にばらつきが生じることが考えられる。しかしながら、このような場合であっても、絶縁膜が除去された部分を囲む絶縁膜の縁の表面に設けられた犠牲層膜の腐食は等方的に進行する。すなわち、基板の腐食がばらつくことにより空洞の寸法にばらつきが生じる場合であっても、空洞に露出する素子薄膜層の面積のばらつきは抑制される。よって、空洞内に分布する熱が膜を介して熱電対へ伝わる度合いのばらつきは抑制される。よって、熱電対の感度のばらつきは抑制される。
【００１９】
上記一側面に係る検出素子の形成方法において、前記検出素子は、第一の温接点、及び第一の冷接点を有する第一の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第一熱電対列と、第二の温接点、及び第二の冷接点を有する第二の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第二熱電対列と、を有し、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列とを、前記第一の温接点の列と前記第二の温接点の列とが直線状の電熱ヒータを挟んで対向するように配置することで形成された検出素子であり、前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側に設けられることを特徴としてもよい。
【００２０】
当該方法によれば、孔の存在により、素子薄膜層に含まれる熱が基板へ移動することは抑制される。よって、素子薄膜層の周辺に分布する熱量の低下は抑制される。よって、素子薄膜層の周辺を流体が流れる場合、流体の流速の変化に対する熱の分布の変化の感度は高まる。すなわち、熱電対の感度は高まる。
【００２１】
また、当該方法によれば、孔を１つの開口として配置することが可能である。すなわち、孔の大きさを拡大することは容易となる。よって、基板に空洞を形成するために、孔から基板を腐食させる所定の腐食液を入れる場合、所定の腐食液を多く入れることは容易に行うことができる。すなわち、腐食の進行は促進される。
【００２２】
また、当該方法によれば、素子薄膜層が基板の表側に露出するだけではなく、空洞の内部へも露出する。よって、外部環境の変化が素子薄膜層に伝わりやすくなる。よって、熱電対の感度が向上する。
【００２３】
また、当該方法によれば、孔を介して空洞の外側を流れる流体が空洞の内部へ流入する。よって、熱電対の周辺の熱の移動が促進される。よって、空洞の内部に流体が流入しない場合と比較して、熱の変化を検出する熱電対の感度は向上する。
【００２４】
また、当該方法によれば、孔の存在により系外と空洞とは通じている。よって、空洞の内部に流体が存在する場合、空洞が密閉されることにより、流体の特性が変化することは抑制される。よって、流体の特性が変化することにより、熱電対の検出結果が変化し、検出の正確性が低下することは抑制される。
【００２５】
また、当該方法によれば、電熱ヒータによる加熱により、電熱ヒータを中心として対称に熱の分布が生じる。そして、熱の分布が生じている場所に流体が流れる場合、当該熱の分布に変化が生じる。よって、流体が流れる場合と流れない場合とによって第一熱電対列及び第二熱電対列からの出力に差が生じる。すなわち、当該構成によれば、第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力の差に基づき流体の流量は算出可能となる。
【００２６】
また、当該方法によれば、電熱ヒータによって生成された熱が素子薄膜層を介して熱電対へ伝わる。よって、熱が空気を介して熱電対へ伝わる場合よりも分布する熱の変化に対する第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力の応答速度は向上する。
【００２７】
また、当該方法によれば、電熱ヒータによって生成された熱が素子薄膜層を介して熱電対へ伝わる。よって、空気を介して熱電対へ伝わる場合よりも熱電対へ伝わる熱量は多くなる。よって、第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力は大きくなり、第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力に含まれるノイズの影響は相対的に低減される。また、流体の流速が速く、熱が流体によって奪われやすい状態であっても、流体の流量は検出可能となる。
【００２８】
上記一側面に係る検出素子の形成方法において、前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側において、其々前記電熱ヒータを挟んで二箇所ずつ設けられることを特徴としてもよい。
【００２９】
当該方法によれば、素子薄膜層に含まれる熱が基板へ移動することは抑制される。よって、素子薄膜層の周辺に分布する熱量の低下は抑制される。よって、素子薄膜層の周辺を流体が流れる場合、流体の流速の変化に対する熱の分布の変化の感度は高まる。すなわち、熱電対の感度は高まる。
【００３０】
上記一側面に係る検出素子の形成方法において、前記孔は、さらに、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の少なくとも一部において、前記電熱ヒータを挟んで設けられることを特徴としてもよい。
【００３１】
当該方法によれば、電熱ヒータによって生じた熱が空気を介して移動する量が多くなる。よって、素子薄膜層の表面近傍を流れる流体の流速に対する熱電対の感度が高まる。
【００３２】
また、当該方法によれば、素子薄膜層の表面近傍を流体が流れる場合、素子薄膜層の表面近傍を流れる流体が孔を介して空洞の内部へ流入する量は増大する。よって、流体の流量が変化した場合の熱電対の周囲の熱の移動が促進される。すなわち、熱電対の感度は向上する。
【００３３】
上記一側面に係る検出素子の形成方法において、前記孔の少なくとも一部は、微小な点状の微小孔の集合として形成されることを特徴としてもよい。
【００３４】
当該方法によれば、微小孔の開孔面積の総和と同じ面積を有する１つの孔が開けられる場合と比較し、素子薄膜層の剛性は高められる。
【００３５】
上記一側面に係る検出素子の形成方法によって形成された検出素子を有する検出装置であって、前記検出素子は、第一の温接点、及び第一の冷接点を有する第一の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第一熱電対列と、第二の温接点、及び第二の冷接点を有する第二の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第二熱電対列と、を有し、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列とを、前記第一の温接点の列と前記第二の温接点の列とが直線状の電熱ヒータを挟んで対向するように配置することで形成された検出素子であり、前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側に設けられることを特徴としてもよい。
【００３６】
当該構成によれば、孔の存在により、素子薄膜層に含まれる熱が基板へ移動することは抑制される。よって、素子薄膜層の周辺に分布する熱量の低下は抑制される。よって、素子薄膜層の周辺を流体が流れる場合、流体の流速の変化に対する熱の分布の変化の感度は高まる。よって、熱電対の感度は高まる。
【００３７】
また、当該構成によれば、孔を１つの開口として配置することが可能である。すなわち、孔の大きさを拡大することは容易となる。よって、基板に空洞を形成するために、孔から基板を腐食させる所定の腐食液を入れる場合、所定の腐食液を多く入れることは容易に行うことができる。すなわち、腐食の進行は促進される。
【００３８】
また、当該構成によれば、素子薄膜層が基板の表側に露出するだけではなく、空洞の内部へも露出する。よって、外部環境の変化が素子薄膜層に伝わりやすくなる。よって、熱
電対の感度が向上する。
【００３９】
また、当該構成によれば、孔を介して空洞の外側を流れる流体が空洞の内部へ流入する。よって、熱電対の周辺の熱の移動が促進される。よって、空洞の内部に流体が流入しない場合と比較して、熱の変化を検出する熱電対の感度は向上する。
【００４０】
また、当該構成によれば、孔の存在により系外と空洞とは通じている。よって、空洞の内部に流体が存在する場合、空洞が密閉されることにより、流体の特性が変化することは抑制される。よって、流体の特性が変化することにより、熱電対の検出結果が変化し、検出の正確性が低下することは抑制される。
【００４１】
また、当該構成によれば、電熱ヒータによる加熱により、電熱ヒータを中心として対称に熱の分布が生じる。そして、熱の分布が生じている場所に流体が流れる場合、当該熱の分布に変化が生じる。よって、流体が流れる場合と流れない場合とによって第一熱電対列及び第二熱電対列からの出力に差が生じる。すなわち、当該構成によれば、第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力の差に基づき流体の流量は算出可能となる。
【００４２】
また、当該構成によれば、電熱ヒータによって生成された熱が素子薄膜層を介して熱電対へ伝わる。よって、熱が空気を介して熱電対へ伝わる場合よりも分布する熱の変化に対する第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力の応答速度は向上する。
【００４３】
また、当該構成によれば、電熱ヒータによって生成された熱が素子薄膜層を介して熱電対へ伝わる。よって、空気を介して熱電対へ伝わる場合よりも熱電対へ伝わる熱量は多くなる。よって、第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力は大きくなり、第一熱電対列の出力及び第二熱電対列の出力に含まれるノイズの影響は相対的に低減される。また、流体の流速が速く、熱が流体によって奪われやすい状態であっても、流体の流量は検出可能となる。
【００４４】
上記一側面に係る検出装置において、前記孔は、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側において、其々前記電熱ヒータを挟んで二箇所ずつ設けられることを特徴としてもよい。
【００４５】
当該構成によれば、素子薄膜層に含まれる熱が基板へ移動することは抑制される。よって、素子薄膜層の周辺に分布する熱量の低下は抑制される。よって、素子薄膜層の周辺を流体が流れる場合、流体の流速の変化に対する熱の分布の変化の感度は高まる。よって、熱電対の感度が高まる。
【００４６】
上記一側面に係る検出装置において、前記孔は、さらに、前記第一熱電対列と前記第二熱電対列が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の少なくとも一部において、前記電熱ヒータを挟んで設けられることを特徴としてもよい。
【００４７】
当該構成によれば、電熱ヒータによって生じた熱が空気を介して移動する量が多くなる。よって、素子薄膜層の表面近傍を流れる流体の流速に対する熱電対の感度が高まる。
【００４８】
また、当該構成によれば、素子薄膜層の表面近傍を流体が流れる場合、素子薄膜層の表面近傍を流れる流体が孔を介して空洞の内部へ流入する量は増大する。よって、流体の流量が変化した場合の熱電対の周囲の熱の移動が促進される。すなわち、熱電対の感度は向上する。
【００４９】
上記一側面に係る検出装置において、前記孔の少なくとも一部は、微小な点状の微小孔
の集合として形成されることを特徴としてもよい。
【００５０】
当該構成によれば、微小孔の開孔面積の総和と同じ面積を有する１つの孔が開けられる場合と比較し、素子薄膜層の剛性は高められる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、腐食剤を供給するエッチングホールの設置場所の自由度を向上させつつ、熱（分布）に対してより高い感度を有する検出装置を形成する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、実施形態に係る検出装置の概要の一例を模式的に例示する。
【図２】図２は、検出装置を用いた流量検出の原理を模式的に例示する。（Ａ）は、流体が流れていない場合の温度分布の一例を模式的に例示する。（Ｂ）は、流体が流れている場合の温度分布の一例を模式的に例示する。
【図３】図３は、実施形態に係る検出装置の形成方法の一例を例示するフローチャートである。
【図４】図４は、検出装置の形成方法の一工程を模式的に例示する。
【図５】図５は、検出装置の形成方法の一工程を模式的に例示する。
【図６】図６は、検出装置の形成方法の一工程を模式的に例示する。
【図７】図７は、検出装置の形成方法の一工程を模式的に例示する。
【図８】図８は、検出装置の形成方法の一工程を模式的に例示する。
【図９】図９は、検出装置の形成方法の一工程を模式的に例示する。
【図１０】図１０は、従来の検出装置の概要の一例を模式的に例示する。
【図１１】図１１は、基板にエッチングホールを設けた場合に形成される空洞の概要を模式的に例示する。（Ａ）は、エッチングホールが矩形である場合を示す。（Ｂ）はエッチングホールが楕円形である場合を示す。（Ｃ）は、エッチングホールがスリット状である場合を示す。
【図１２】図１２は、基板に複数のエッチングホールが設けられる場合に、形成される空洞の概要を模式的に例示する。
【図１３】図１３は、実施形態の変形例に係る検出装置の概要の一例を模式的に例示する。（Ａ）は、エッチングホールが、複数の小さな孔から形成される場合を示す。（Ｂ）は、エッチングホールが、複数の小さな孔から形成され、さらにそれらの孔の一部がヒータ２とサーモパイル３Ａ、３Ｂとの間に設けられる場合を示す。（Ｃ）は、ヒータとサーモパイルとの間に設けられるエッチングホールが、複数の小さな孔から形成される場合を示す。
【図１４】図１４は、実施形態の変形例に係る検出装置の概要の一例を模式的に例示する。（Ａ）は、検出装置の上面図の概要の一例を示す。（Ｂ）は、検出装置の断面図の一例として、（Ａ）におけるＡ―Ａ矢印断面図を示す。
【図１５】図１５は、空洞の上部に位置するシリコン酸化膜がフッ酸水溶液の腐食により除去された場合の検出装置の概要の一例を模式的に例示する。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
【００５４】
§１  構成例
【００５５】
図１は、本実施形態に係る検出装置１の概要の一例を模式的に例示する。図１は、検出装置１の上面図の概要の一例を示している。検出装置１は、中央部分にヒータ２を備える。また、検出装置１は、ヒータ２を中心として対称に設けられるサーモパイル３Ａ、３Ｂを備える。ここで、ヒータ２は、本発明の「電熱ヒータ」の一例である。サーモパイル３Ａ、３Ｂは、複数の熱電対が直列に接続されるものである。また、サーモパイル３Ａが本発明の「第一の熱電対列」、サーモパイル３Ｂが本発明の「第二の熱電対列」の夫々に対応する。サーモパイル３Ａ、３Ｂが並ぶ方向は、例えばヒータ２の近傍を流れる流体の流れる向きである。また、サーモパイル３Ａ、３Ｂは、夫々温接点５Ａ、５Ｂ、及び冷接点６Ａ、６Ｂを備える。ここで、温接点５Ａは、本発明の「第一の温接点」の一例である。また、冷接点６Ａは、本発明の「第一の冷接点」の一例である。また、温接点５Ｂは、本発明の「第二の温接点」の一例である。また、冷接点６Ｂは、本発明の「第二の冷接点」の一例である。
【００５６】
また、検出装置１は、ヒータ２及びサーモパイル３Ａ、３Ｂが配置される基板１０を備える。基板１０は、単結晶のシリコンにより形成される。また、基板１０は、空洞１１を有し、空洞１１の上部に開口１２を有する。空洞１１及び開口１２は、その中央部分を中心として基板１０の表面方向に対称な形状をしている。また、検出装置１は、シリコン酸化膜８、１３（後述する）、及びシリコン窒化膜９を備える。開口１２は、シリコン酸化膜８によって覆われ、シリコン酸化膜８の上にヒータ２及びサーモパイル３Ａ，３Ｂが形成される。また、シリコン酸化膜１３は、開口１２以外の基板１０の表面を覆う。シリコン窒化膜９は、ヒータ２、及びサーモパイル３Ａ、３Ｂを上面から覆う。また、検出装置１は、サーモパイル３Ａ及び３Ｂの側方であって、開口１２の縁に、シリコン酸化膜８及びシリコン窒化膜９を貫通し、系外と開口１２とを連通させるエッチングホール１４を備える。
【００５７】
ここで、ヒータ２は、開口１２の中央部分に配置される。そして、サーモパイル３Ａの温接点５Ａと冷接点６Ａとは、開口１２の縁を跨ぐように設けられる。すなわち、サーモパイル３Ａの温接点５Ａは、図１に示す上面視において開口１２の内側に配置され、サーモパイル３Ａの冷接点６Ａは、開口１２の外側に配置される。同様にして、サーモパイル３Ｂの温接点５Ｂと冷接点６Ｂとは、開口１２の縁を跨ぐように設けられる。すなわち、サーモパイル３Ｂの温接点５Ｂは、開口１２の内側に配置され、サーモパイル３Ｂの冷接点６Ｂは、開口１２の外側に配置される。
【００５８】
§２  流量測定原理
次に、検出装置１を用いた流量検出の原理を説明する。図２は、検出装置１を用いた流量検出の原理を模式的に例示する。図２（Ａ）は、流体が流れていない状態でヒータ２が通電している場合の温度分布の一例を模式的に例示する。一方、図２（Ｂ）は、流体が流れている状態でヒータ２を通電している場合の温度分布の一例を模式的に例示する。流体が流れていない場合、ヒータ２からの熱は、ヒータ２を中心として対称に拡散する。よって、温接点５Ａの温度と冷接点６Ａの温度との温度差と、温接点５Ｂの温度と冷接点６Ｂの温度との温度差とは同一となる。すなわち、サーモパイル３Ａの出力とサーモパイル３Ｂの出力との間には差は生じない。一方、流体が流れている場合、ヒータ２からの熱は、流体の流れの影響を受け、ヒータ２を中心として対称に広がらず、下流のサーモパイル３Ｂ側へ、より拡散していく。よって、温接点５Ａの温度と冷接点６Ａの温度との温度差と、温接点５Ｂの温度と冷接点６Ｂの温度との温度差とは異なる。すなわち、サーモパイル３Ａの出力とサーモパイル３Ｂの出力との間には差が生じる。また、流体の流量が多いほど、サーモパイル３Ａとサーモパイル３Ｂの出力の差は大きくなる。上記の流体の流量とサーモパイル３Ａと３Ｂの出力の差との関係は、例えば下記の数１のように表される。
【数１】
2020122752.tif 000003
ここで、ΔＶはサーモパイル３Ａの出力とサーモパイル３Ｂの出力との差、ＶＬはサーモパイル３Ｂの出力値、ＶＵはサーモパイル３Ａの出力値を表す。また、Ｒｆは流体の流速である。上記の式に基づき、サーモパイル３Ａ、３Ｂの出力から流体の流量は算出可能となる。
【００５９】
§３  検出装置１の形成方法
次に、本実施形態に係る検出装置１の形成方法を説明する。図３は、本実施形態に係る検出装置１の形成方法の一例を例示するフローチャートである。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
【００６０】
（ステップＳ１０１）
図４は、ステップＳ１０１における工程の概要の一例を模式的に例示する。ただし、図４は、検出装置１の片側を示す断面図の一例である。ステップＳ１０１では、基板１０を用意する。この基板１０は例えば、単結晶シリコンにより形成される。そして、シリコン酸化膜１３を基板１０の全面に成膜する。その後、シリコン酸化膜１３の所定の部分をフォトリソグラフィ、エッチングなどにより、除去する。ここで、シリコン酸化膜１３は、本発明の「素子薄膜層」の一例であり、本発明の「絶縁膜」の一例である。また、シリコン酸化膜１３が基板１０の全面に成膜されることは、本発明の「基板の表面に絶縁膜が形成される工程」の一例である。また、シリコン酸化膜１３の所定の部分を除去することは、本発明の「素子薄膜層を部分的に腐食除去」すること、及び本発明の「絶縁膜の一部が除去される工程」の一例である。
【００６１】
（ステップＳ１０２）
図５は、ステップＳ１０２における工程の概要の一例を模式的に例示する。ステップＳ１０２では、シリコン酸化膜１３を除去した部分に、ポリシリコン層１５（以降、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５という）を形成する。犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５は、シリコンの多結晶体を含む。犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５は、シリコン酸化膜１３を除去した部分を囲むシリコン酸化膜１３の表面部分１６まで延長して形成される。ここで、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５は、本発明の「犠牲層膜」の一例である。また、表面部分１６は、本発明の「露出部分を囲む絶縁膜の縁の表面」の一例である。また、ステップＳ１０２は、本発明の「単結晶半導体からなる基板の表面に、多結晶半導体からなる薄膜である犠牲層膜を形成する工程」の一例である。また、ステップＳ１０２は、本発明の「絶縁膜が除去され基板が露出した露出部分の表面と、露出部分を囲む絶縁膜の縁の表面に犠牲層膜が形成される工程」の一例である。
【００６２】
（ステップＳ１０３）
図６は、ステップＳ１０３における工程の概要の一例を模式的に例示する。ステップＳ１０３では、シリコン酸化膜８が基板１０を系外と絶縁させるために基板１０の上に形成される。また、シリコン酸化膜８の上には、ポリシリコン層７が形成される。そして、ヒータ２がポリシリコン層７の上に形成される。また、ポリシリコン層７の上にサーモパイル３Ａ、３Ｂが形成される。ここで、シリコン酸化膜８は、本発明の「素子薄膜層」を形成する膜の一例である。
【００６３】
（ステップＳ１０４）
図７は、ステップＳ１０４における工程の概要の一例を模式的に例示する。ステップＳ１０４では、ポリシリコン層７やその上に形成されるヒータ２及びサーモパイル３Ａ、３Ｂをシリコン酸化膜８、及びシリコン窒化膜９によって被覆する。また、シリコン酸化膜８、及びシリコン窒化膜９を貫通し、系外と犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５とを連通させるエッチングホール１４を設ける。ここで、シリコン窒化膜９は、本発明の「素子薄膜層」を形成する膜の一例である。また、エッチングホール１４は、本発明の「孔」の一例である。また、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４は、本発明の「犠牲層膜の上に、検出素子としての機能を含む素子薄膜層を形成する工程」の一例である。また、エッチングホール１４を設けることは、本発明の「素子薄膜層を貫通し、系外と犠牲層膜の表面とを繋ぐ孔を形成する工程」の一例である。
【００６４】
（ステップＳ１０５）
図８は、ステップＳ１０５における工程の概要の一例を模式的に例示する。ステップＳ１０５では、エッチングホール１４から犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５及び基板１０を腐食させる腐食液を供給する。腐食液は、例えばＴＭＡＨ(Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏ
ｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ)液である。ここで、ＴＭＡＨ液は、本発明の「所定の腐
食液」の一例である。
【００６５】
犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５は、シリコンの多結晶体を含むため、ＴＭＡＨ液によって腐食が等方的に進行する性質を有する。すなわち、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５は、基板１０の実装面方向に腐食が等方的に進行していく。また、ＴＭＡＨ液は、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５を介し、基板１０へも浸透する。そして、基板１０も腐食が進行する。
【００６６】
（ステップＳ１０６）
図９は、ステップＳ１０６における工程の概要の一例を模式的に例示する。ステップＳ１０６では、ＴＭＡＨ液の腐食は、ステップＳ１０２において、シリコン酸化膜１３を除去した部分を囲むシリコン酸化膜１３の表面部分１６の上に存在する犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５が腐食され、隙間１７が形成されるまで行われる。そして、基板１０が所望の深さまで腐食が進行し、基板１０に空洞１１が形成される。そして、ＴＭＡＨ液のエッチングホール１４からの供給は停止される。ここで、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７は、本発明の「孔から腐食液を供給することで、犠牲層膜を等方的に腐食させて除去する工程」の一例である。また、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７は、本発明の「前記犠牲層膜が除去された空間を介して腐食液を供給して前記基板を腐食させることで、前記基板に、前記素子薄膜層に対して開口する空洞を形成する工程」の一例である。
【００６７】
図１０は、従来の検出装置３０の形成工程によって形成された従来の検出装置３０の上面図の概要の一例を示している。従来の検出装置３０の形成工程では、基板１０Ａの上に犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５を設けない。また、従来の検出装置３０の形成工程では、エッチングホール３４は、シリコン酸化膜８、及びシリコン窒化膜９を貫通するように設けない。従来の検出装置３０では、エッチングホール３４を基板１０Ａに設ける。また、従来の検出装置３０では、基板１０Ａの中央部分にエッチングホール３４を複数備える。
【００６８】
図１１は、基板にエッチングホールを設け、エッチングホールからＴＭＡＨ液が入れられた場合に、形成される空洞の一例を示している。図１１（Ａ）は、エッチングホール１４Ｆが矩形である場合、図１１（Ｂ）はエッチングホール１４Ｆが楕円形である場合、図１１（Ｃ）は、エッチングホール１４Ｆがスリット状である場合を示している。図１１に示されるように、基板１０Ａが標準的なシリコン基板（（１００）基板、ＸＹ軸が＜１１０＞方向）である場合、エッチングホールのＸ軸方向の最大横幅とＹ軸方向の最大縦幅からなる矩形の空洞１１Ｇが形成される。
【００６９】
図１２は、基板１０Ａに複数のエッチングホール１４Ｇが設けられる場合に、形成される空洞１１Ｇの一例を示している。図１２に示されるように、複数のエッチングホール１４Ｇが設けられ、それぞれのエッチングホール１４ＧからＴＭＡＨ液が入れられた場合、エッチングホール１４Ｇ以上の大きさの空洞１１Ｇが作製可能となる。
【００７０】
つまり、図１１、及び図１２のように複数のエッチングホール３４から基板１０Ａを腐食させるための腐食液が入れられることにより、基板１０Ａの腐食が進行する。そして、基板１０Ａの中央部分に空洞４１が形成される。そして、基板表面上にヒータ２及びサーモパイル３Ａ、３Ｂが形成される。このような形成工程により従来の検出装置３０は形成される。
【００７１】
しかしながら、従来の腐食方法の場合、基板１０Ａは、腐食液によって腐食される場合に、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５よりも異方的に腐食される。よって、従来の腐食方法の場合、空洞４１及び開口４２の寸法にはばらつきが生じる。また、エッチングホールの位置、個数が適切に設定されない場合には、空洞４１及び開口４２を所望の形状・寸法とすることができなくなる。
【００７２】
［作用・効果］
上記の検出装置１の形成方法によれば、ＴＭＡＨ液がエッチングホール１４へ入れられる場合、ＴＭＡＨ液による犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５の腐食が進行する。また、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５に浸透したＴＭＡＨ液が基板１０へも浸透し、基板１０の腐食が進行する。よって、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５が設けられた部分が開口１２となる空洞１１が基板１０に形成される。そして、開口１２の部分にサーモパイル３Ａ、３Ｂが存在する検出装置１が形成される。
【００７３】
また、上記の検出装置１の形成方法によれば、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５はシリコンの多結晶体を含む。よって、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５の腐食は、等方的に進行する。換言すれば、ＴＭＡＨ液を供給するエッチングホール１４の位置が何れの位置であっても、エッチングホール１４から供給されたＴＭＡＨ液は犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５を腐食除去し、このように腐食除去された領域に基づいて、さらに基板１０を腐食除去することが可能となる。すなわち、上記の検出装置１の形成方法によれば、エッチングホールの設置場所の自由度は向上する。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂの設置場所の自由度も向上する。すなわち、当該方法によれば、検出装置１の性能を向上させるためにサーモパイル３Ａ、３Ｂ及びエッチングホール１４の設置場所を柔軟に変更することができる。
【００７４】
また、上記の検出装置１の形成方法によれば、ＴＭＡＨ液を入れる量に応じて基板１０の腐食が進行する。よって、所定の膜厚以上の深さの空洞１１を形成することができる。よって、空洞１１の底を介して熱が基板１０へ移動することは抑制される。よって、熱の変化に対するサーモパイル３Ａ、３Ｂの検出感度が低下することは抑制される。
【００７５】
また、上記の検出装置１の形成方法によれば、基板１０の裏面側に開口１２が形成される場合と比較し、空洞１１の寸法のばらつきを抑制することができる。よって、熱の分布のばらつきは抑制され、サーモパイル３Ａ、３Ｂの出力がばらつくことは抑制される。
【００７６】
また、上記の検出装置１の形成方法によれば、基板１０の表側に空洞１１の開口１２を形成することができる。よって、基板の表側と裏側とが開口している空洞を有する基板よりも、剛性の高い基板１０を生成することができる。
【００７７】
また、上記の検出装置１の形成方法によれば、シリコン酸化膜１３が除去された部分に設けられる犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５が腐食される。また、当該犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
層１５の下方に位置する基板１０も腐食される。ここで、基板１０の腐食にばらつきが生じることが考えられる。しかしながら、このような場合であっても、シリコン酸化膜１３が除去された部分を囲むシリコン酸化膜１３の縁の表面に設けられた犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５の腐食は等方的に進行する。そして、所定の隙間１７が形成される。すなわち、基板１０の腐食がばらつくことにより空洞１１の寸法にばらつきが生じる場合であっても、隙間１７の寸法のばらつきは抑制される。よって、空洞１１に露出するシリコン酸化膜８の面積のばらつきは抑制される。よって、空洞１１内に分布する熱がシリコン酸化膜８を介してサーモパイル３Ａ、３Ｂへ伝わる度合いのばらつきは抑制される。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂの感度のばらつきは抑制される。
【００７８】
また、上記の検出装置１によれば、ヒータ２による加熱により、ヒータ２を中心として対称に熱の分布が生じる。そして、例えばシリコン窒化膜９の表面近傍にサーモパイル３Ａからサーモパイル３Ｂへ向かって流体が流れる場合、当該熱の分布に変化が生じる。よって、流体が流れる場合と流れない場合とによってサーモパイル３Ａの出力とサーモパイル３Ｂの出力とに差が生じる。そして、上記の数１に基づき、流体の流量は算出可能となる。
【００７９】
また、上記の検出装置１によれば、エッチングホール１４の存在により、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９に含まれる熱が基板１０へ移動することは抑制される。よって、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の周辺に分布する熱量の低下は抑制される。よって、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の表面の近傍においてサーモパイル３Ａからサーモパイル３Ｂへ向かって流体が流れる場合、流体の流速の変化に対する熱の分布の変化の感度は高まる。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂの感度は向上する。また、流体の流速が速く、熱が流体によって奪われやすい状態であっても、流体の流量は検出可能となる。
【００８０】
また、上記の検出装置１によれば、サーモパイル３Ａ、３Ｂを覆うシリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９が基板１０の表側に露出するだけではなく、空洞１１へも露出する。よって、外部環境の変化がシリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９に伝わりやすくなる。また、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９に伝わった熱が基板１０へ逃げづらくなる。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂの感度が向上する。
【００８１】
また、上記の検出装置１によれば、エッチングホール１４を介して空洞１１の外側を流れる流体が空洞１１の内部へ流入する。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂの周辺の熱の移動が促進される。また、エッチングホール１４は、サーモパイル３Ａ及び３Ｂの側方であって、開口１２の縁に設けられている。すなわち、エッチングホール１４が設けられる場所は、ヒータ２やその他の部品などが存在しない場所であり、エッチングホール１４を１つの開口として大きく設けることが可能となる。よって、空洞１１の内部への流体の流入量を増大させることが容易となる。よって、空洞１１の内部に流体が流入しない場合と比較して、熱の分布の変化を検出するサーモパイル３Ａ、３Ｂの感度は向上する。また、エッチングホール１４の大きさが大きく設けられることにより、ＴＭＡＨ液を多く入れることは容易となる。よって、腐食の進行は促進される。
【００８２】
また、上記の検出装置１によれば、エッチングホール１４の存在により系外と空洞１１とは通じている。よって、空洞１１の内部に流体が存在する場合、空洞１１の内部が昇温されつつ密閉されることにより、流体の圧力などの特性が変化することは抑制される。よって、流体の特性が変化することにより、サーモパイル３Ａ、３Ｂへの熱の伝わりの度合いが変化することは抑制される。すなわち、サーモパイル３Ａ、３Ｂの検出結果が変化し、検出の正確性が低下することは抑制される。
【００８３】
また、上記の検出装置１によれば、エッチングホール１４がサーモパイル３Ａ、３Ｂの側方に設けられており、ヒータ２とサーモパイル３Ａ又は３Ｂとの間に設けられていない。よって、ヒータ２によって生成された熱が、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９を介してサーモパイル３Ａ、３Ｂへ伝わる。よって、熱が空気を介してサーモパイル３Ａ、３Ｂへ伝わる場合よりも分布する熱の変化に対するサーモパイル３Ａ、３Ｂの応答速度は向上する。
【００８４】
また、上記の検出装置１によれば、ヒータ２によって生成された熱がシリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９を介してサーモパイル３Ａ、３Ｂへ伝わる。よって、空気を介してサーモパイル３Ａ、３Ｂへ伝わる場合よりもサーモパイル３Ａ、３Ｂへ伝わる熱量は多くなる。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂの出力は大きくなり、サーモパイル３Ａ、３Ｂの出力に含まれるノイズの影響は相対的に低減される。また、流体の流速が速く、熱が流体によって奪われやすい状態である場合であっても、流体の流量は検出可能となる。
【００８５】
§４  変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
【００８６】
＜４．１＞
図１３は、本実施形態の変形例に係る検出装置の概要の一例を示している。図１３（Ａ）は、エッチングホール１４Ａが、複数の小さな孔から形成される検出装置１Ａの概要の一例を示している。そして、それら複数の小さな孔は、夫々略等しい間隔で設けられる。このような検出装置１Ａによれば、複数の孔の開孔面積の総和と同じある面積を有する１つのエッチングホールが開けられる場合と比較し、シリコン酸化膜８及びシリコン窒化膜９の剛性は高められる。
【００８７】
図１３（Ｂ）は、エッチングホール１４Ｂが、複数の小さな孔から形成され、さらにそれらの孔の一部がヒータ２とサーモパイル３Ａ、３Ｂとの間に設けられる検出装置１Ｂの概要の一例を示している。
【００８８】
このような検出装置１Ｂによれば、ヒータ２により生じた熱の空気を介して移動する量が大きくなる。よって、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の表面近傍を流れる流体の流速に対するサーモパイル３Ａ、３Ｂの感度が高まる。
【００８９】
また、このような検出装置１Ｂによれば、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の表面近傍を流体が流れる場合、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の表面近傍を流れる流体がエッチングホール１４Ｂを介して空洞１１の内部へ流入する量は増大する。よって、流体の流量が変化した場合のサーモパイル３Ａ、３Ｂの周囲の熱の移動が促進される。すなわち、サーモパイル３Ａ、３Ｂの感度の低下は抑制される。
【００９０】
図１３（Ｃ）は、ヒータ２とサーモパイル３Ａ、３Ｂとの間に設けられるエッチングホール１４Ｃが、複数の小さな孔から形成される検出装置１Ｃの概要の一例を示している。また、検出装置１Ｃは、エッチングホール１４Ｄが、サーモパイル３Ａ、３Ｂの側方に設けられ、開口１２の縁と連通し、１つの大きな孔から形成される部分を有する。
【００９１】
このような検出装置１Ｃは、検出装置１Ｂの構成に加え、サーモパイル３Ａ、３Ｂの側方に設けられるエッチングホールを大きな開口とした構成である。よって、基板１０に空
洞１１を形成するために、エッチングホール１４Ｄから基板１０を腐食させるＴＭＡＨ液を入れる場合、ＴＭＡＨ液を多く入れることができ、腐食の進行は促進される。
【００９２】
また、このような検出装置１Ｃによれば、エッチングホール１４Ｄの存在により、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９に含まれる熱が基板１０へ移動することは抑制される。よって、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の周辺に分布する熱量の低下は抑制される。よって、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の表面の近傍においてサーモパイル３Ａからサーモパイル３Ｂへ向かって流体が流れる場合であって、流体の流速が速く、熱が流体によって奪われやすい状態であっても、流体の流量は検出可能となる。
【００９３】
また、このような検出装置１Ｃによれば、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９の表面近傍を流体が流れる場合、エッチングホール１４Ｄを介して空洞１１の外側を流れる流体が空洞１１の内部へ流入する。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂの周辺の熱の移動が促進される。また、エッチングホール１４Ｄの大きさは拡大しやすく、空洞１１の内部への流体の流入量を増大させることが容易となる。よって、空洞１１の内部に流体が流入しない場合と比較して、熱の変化を検出するサーモパイル３Ａ、３Ｂの感度は向上する。
【００９４】
＜４．２＞
図１４は、本実施形態の変形例に係る検出装置の概要の一例を示している。図１４（Ａ）は、検出装置１Ｄの上面図の概要の一例を示している。そして、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）におけるＡ―Ａ矢印断面図を示している。検出装置１Ｄは、ヒータ２を備えていない。そして、検出装置１Ｄのエッチングホール１４Ｅは、サーモパイル３Ａ、３Ｂの側方に位置する部分であって、系外と開口１２の縁とが連通するように設けられる。また、エッチングホール１４Ｅは、スリット状に設けられる。
【００９５】
［作用・効果］
このような検出装置１Ｄによれば、系外からシリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９へ向けて赤外線が照射された場合、シリコン酸化膜８又はシリコン窒化膜９が赤外線のエネルギーを吸収することにより加熱され、温接点５Ａ又は温接点５Ｂの温度が上昇する。すなわち、このような検出装置１Ｄによれば、赤外線を検出することができる。また、エッチングホール１４Ｅがスリット状に設けられることにより、赤外線のエネルギーを吸収する部分が狭まることは抑制される。よって、感度の高い赤外線検出装置を形成することができる。
【００９６】
また、上記のような検出装置１Ｄによれば、シリコン窒化膜９の表面に、赤外線を吸収する膜がコーティングされてもよい。赤外線を吸収する膜は、例えば、窒化チタンや金によって形成される。このような検出装置１Ｄによれば、赤外線の吸収効率は向上する。
【００９７】
＜その他変形例＞
また、上記の実施形態や変形例における検出装置の形成工程において、空洞１１が完成した（ステップＳ１０６）後に、ステップＳ１０７として、エッチングホール１４からフッ酸水溶液が入れられることにより、空洞１１の上部に位置するシリコン酸化膜８が腐食されてもよい。図１５は、空洞１１の上部に位置するシリコン酸化膜８がフッ酸水溶液の腐食により除去された場合の検出装置の概要の一例を示している。このような工程を含む検出装置の形成工程によれば、空洞１１の上部に位置するシリコン酸化膜８が無くなる。よって、サーモパイル３Ａ、３Ｂを覆う膜が薄くなり、空洞１１中の熱がサーモパイル３Ａ、３Ｂを覆う膜を介してサーモパイル３Ａ、３Ｂへ移動する速さは増大する。よって、流体の流量の変化に対するサーモパイル３Ａ、３Ｂの出力の感度は向上する。
【００９８】
また、サーモパイル３Ａ、３Ｂが並べられる向きは、流体の流れる方向に限定されず、
例えば流体の流れる方向を遮る方向に並べられてもよい。
【００９９】
また、検出装置１の形成工程のステップＳ１０２において、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５は、シリコン酸化膜１３を除去した部分を囲むシリコン酸化膜１３の表面部分１６まで延長して形成されなくともよい。すなわち、隙間１７が形成されなくともよい。
【０１００】
また、エッチングホール１４の位置は、上記で例示した場所に限定されず、犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５及び基板１０を腐食可能な場所であればよい。
【０１０１】
また、検出装置１Ｄのエッチングホール１４Ｄは、スリット状でなくともよく、夫々略等しい間隔で設けられる複数の小さな孔から形成されてもよく、赤外線のエネルギーを吸収するシリコン窒化膜９の表面の面積が狭まることが抑制される形状であればよい。
【０１０２】
また、エッチングホール１４Ａ等を形成する複数の小さな孔は、シリコン酸化膜８及びシリコン窒化膜９の剛性が高められるように形成されていればよい。よって、当該複数の小さな孔は、等しい間隔で設けられていなくともよい。また、当該複数の小さな孔の径は同一でも異なっていてもよい。
【０１０３】
以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせる事ができる。
【０１０４】
なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜付記１＞
単結晶半導体からなる基板（１０）の表面に、多結晶半導体からなる薄膜である犠牲層膜（１５）を形成する工程と、
前記犠牲層膜（１５）の上に、検出素子としての機能を含む素子薄膜層（８、９、１３）を形成する工程と、
前記素子薄膜層（８、９、１３）を部分的に腐食除去することで、該素子薄膜層（８、９、１３）を貫通し、系外と前記犠牲層膜（１５）の表面とを繋ぐ孔（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ）を形成する工程と、
前記孔（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ）から腐食液を供給することで、前記犠牲層膜（１５）を等方的に腐食させて除去する工程と、
さらに、前記犠牲層膜（１５）が除去された空間を介して腐食液を供給して前記基板（１０）を腐食させることで、前記基板（１０）に、前記素子薄膜層（８、９、１３）に対して開口（１２）する空洞（１１）を形成する工程と、
を有する、検出素子の形成方法。
＜付記２＞
前記犠牲層膜（１５）が形成される工程は、
前記基板（１０）の表面に絶縁膜（１３）が形成される工程と、
前記絶縁膜（１３）の一部が除去される工程と、
前記絶縁膜（１３）が除去され前記基板（１０）が露出した露出部分の表面と、前記露出部分を囲む前記絶縁膜（１３）の縁の表面（１６）に前記犠牲層膜（１５）が形成される工程を含む、
付記１に記載の検出素子の形成方法。
＜付記３＞
前記検出素子は、
第一の温接点（５Ａ）、及び第一の冷接点（５Ｂ）を有する第一の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第一熱電対列（３Ａ）と、
第二の温接点（６Ａ）、及び第二の冷接点（６Ｂ）を有する第二の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第二熱電対列（３Ｂ）と、を有し、
前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）とを、前記第一の温接点（５Ａ）の列と前記第二の温接点（６Ａ）の列とが直線状の電熱ヒータ（２）を挟んで対向するように配置することで形成された検出素子であり、
前記孔（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｄ）は、前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側に設けられることを特徴とする、付記１または２に記載の検出素子の形成方法。
＜付記４＞
前記孔（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｄ）は、前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側において、其々前記電熱ヒータ（２）を挟んで二箇所ずつ設けられることを特徴とする、付記３に記載の検出素子の形成方法。
＜付記５＞
前記孔（１４Ｂ、１４Ｃ）は、さらに、前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の少なくとも一部において、前記電熱ヒータ（２）を挟んで設けられることを特徴とする、付記４に記載の検出素子の形成方法。
＜付記６＞
前記孔（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）の少なくとも一部は、微小な点状の微小孔の集合として形成されることを特徴とする、付記３から５のいずれか一項に記載の検出素子の形成方法。
＜付記７＞
付記１または２に記載の方法によって形成された検出素子を有する検出装置（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）であって、
前記検出素子は、
第一の温接点（５Ａ）、及び第一の冷接点（５Ｂ）を有する第一の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第一熱電対列（３Ａ）と、
第二の温接点（６Ａ）、及び第二の冷接点（６Ｂ）を有する第二の熱電対を直列に繋げて長手方向と垂直な方向に並べた第二熱電対列（３Ｂ）と、を有し、
前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）とを、前記第一の温接点（５Ａ）の列と前記第二の温接点（６Ａ）の列とが直線状の電熱ヒータ（２）を挟んで対向するように配置することで形成された検出素子であり、
前記孔（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｄ）は、前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側に設けられることを特徴とする、検出装置（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）。
＜付記８＞
前記孔（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｄ）は、前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の両側において、其々前記電熱ヒータ（２）を挟んで二箇所ずつ設けられることを特徴とする、付記７に記載の検出装置（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｄ）。
＜付記９＞
前記孔（１４Ｂ、１４Ｃ）は、さらに、前記第一熱電対列（３Ａ）と前記第二熱電対列（３Ｂ）が配置された領域の、前記第一の熱電対と前記第二の熱電対の並び方向の少なくとも一部において、前記電熱ヒータ（２）を挟んで設けられることを特徴とする、付記８に記載の検出装置（１Ｂ、１Ｃ）。
＜付記１０＞
前記孔（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）の少なくとも一部は、微小な点状の微小孔の集合として形成されることを特徴とする、付記７から９のいずれか一項に記載の検出装置（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）。
【符号の説明】
【０１０５】
１        ：検出装置
１Ａ      ：検出装置
１Ｂ      ：検出装置
１Ｃ      ：検出装置
１Ｄ      ：検出装置
２        ：ヒータ
３Ａ      ：サーモパイル
３Ｂ      ：サーモパイル
５Ａ      ：温接点
５Ｂ      ：温接点
６Ａ      ：冷接点
６Ｂ      ：冷接点
７        ：ポリシリコン層
８        ：シリコン酸化膜
９        ：シリコン窒化膜
１０      ：基板
１０Ａ    ：基板
１１      ：空洞
１１Ｇ    ：空洞
１２      ：開口
１３      ：シリコン酸化膜
１４      ：エッチングホール
１４Ａ    ：エッチングホール
１４Ｂ    ：エッチングホール
１４Ｃ    ：エッチングホール
１４Ｄ    ：エッチングホール
１４Ｅ    ：エッチングホール
１４Ｆ    ：エッチングホール
１４Ｇ    ：エッチングホール
１５      ：犠牲層Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層
１６      ：表面部分
１７      ：隙間
３０      ：検出装置
３４      ：エッチングホール
４１      ：空洞
４２      ：開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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