(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜部にクラックが生ずることを抑制できる微小構造体を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳヒータは、半導体基板１の一部を薄膜化してなる薄膜部２と、薄膜部２に形成され、アルカリ液を用いた異方性エッチングにより前記薄膜部２を形成する際に必要な開口部４と、開口部４の周囲であって、薄膜部２の表面又は裏面の少なくとも一方に形成され、開口部４の外周部に熱による応力が加わった際に、その応力を緩和するための金属膜５とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一部を薄膜化してなる薄膜部と、
前記薄膜部に形成された開口部と、
前記開口部の周囲であって、前記薄膜部の表面又は裏面の少なくとも一方に形成された金属膜と
を有することを特徴とする微小構造体。
【請求項２】
前記金属膜は、少なくとも一部が前記開口部に接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微小構造体。
【請求項３】
前記金属膜は、前記開口部の全周囲に接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微小構造体。
【請求項４】
前記金属膜は、少なくとも一部が前記開口部から所定の間隔だけ離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の微小構造体。
【請求項５】
前記金属膜は、前記薄膜部に形成された複数の開口部のうち、少なくとも一部の開口部の周囲に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の微小構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜部を有する微小構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、シリコン基板の一部を、厚さが薄いメンブレン層とすることが記載されている。また、この特許文献１には、メンブレン層を支持するメンブレン支持層が、メンブレン層の一部に形成されていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０３７０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したメンブレン層を有するデバイスにおいては、熱を利用した赤外線光源素子や熱式流量センサなどがある。この種のデバイスは、熱感度や発熱効率を向上するために一部を薄くすることがなされている。しかし、メンブレン層が半導体材料となっている場合には、製造工程や使用中に応力集中が発生することがある。この応力集中は、薄膜部にクラックを生じさせる恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、薄膜部にクラックが生ずることを抑制できる微小構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る微小構造体は、半導体基板の一部を薄膜化してなる薄膜部と、前記薄膜部に形成された開口部と、前記開口部の周囲であって、前記薄膜部の表面又は裏面の少なくとも一方に形成された金属膜とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る微小構造体は、上記第１の態様の微小構造体であって、前記金属膜は、少なくとも一部が前記開口部に接して形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の態様に係る微小構造体は、上記第１の態様の微小構造体であって、前記金属膜は、前記開口部の全周囲に接して形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の態様に係る微小構造体は、上記第１乃至第３の何れかの態様の微小構造体であって、前記金属膜は、少なくとも一部が前記開口部から所定の間隔だけ離れた位置に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の態様に係る微小構造体は、上記第１乃至第４の何れかの態様の微小構造体であって、前記金属膜は、前記薄膜部に形成された複数の開口部のうち、少なくとも一部の開口部の周囲に形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、開口部の周囲に金属膜を形成したので、開口部の周囲における薄膜部の強度を高めることができ、薄膜部にクラックが生ずることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＭＥＭＳヒータの構成を示す上面図である。
【図２】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータの構成を示す上面図である。
【図３】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータの構成を示す図であり、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は薄膜部の断面図である。
【図４】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータにおいて、開口部の全周囲に金属膜を形成した状態を示す上面図である。
【図５】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータにおいて、開口部から離れた位置に金属膜を形成した状態を示す上面図である。
【図６】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータにおいて、開口部の一部に金属膜を形成した状態を示す上面図である。
【図７】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータにおいて、全ての開口部に金属膜を形成した状態を示す上面図である。
【図８】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータにおいて、一部の開口部に金属膜を形成した状態を示す上面図である。
【図９】本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータにおける半導体基板を示す断面図であり、（ａ）が薄膜部から異方性エッチングを開始した状態、（ｂ）は薄膜部の裏面から異方性エッチングを開始した状態、（ｃ）が両面から異方性エッチングを開始した状態、である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の微小構造体は、後述するヒータのみならず、例えば熱式流量センサ、赤外線光源素子、気体流量センサ、温度センサ、湿度センサ、ガスセンサなどの熱を利用する素子に適用することができるものである。
【００１４】
本発明が適用される対象となる得るＭＥＭＳヒータは、例えば図１に示すように構成されている。図１は、ＭＥＭＳヒータの上面を示す。図２は、図１のＭＥＭＳヒータに対して金属膜５を設けた本発明の実施形態として示すＭＥＭＳヒータの上面を示す。図３（ａ）は、ＭＥＭＳヒータ全体の断面を示す。図３（ｂ）はＭＥＭＳヒータにおける薄膜部２のＡ−Ａ線（図２参照）の断面図である。
【００１５】
ＭＥＭＳヒータは、半導体基板１の一部を薄膜化してなる薄膜部２を有する。この薄膜部２は、シリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜といった材料からなる。本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、半導体基板１の表面から異方性エッチングを施して、薄膜部２を残している。なお、薄膜部２は、例えば厚み５μｍ以下の薄膜メンブレンであってもよい。
【００１６】
ＭＥＭＳヒータは、半導体基板１上の薄膜部２に、ヒータ回路３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が形成されている。ヒータ回路３は、所定の抵抗率を有する導電材料からなる。ヒータ回路３は、当該導電材料が薄膜形成技術によって薄膜部２を含む表面に形成されている。このヒータ回路３は、給電端子３ａ、３ｂと回路パターン３ｃとを含む。給電端子３ａ、３ｂは、半導体基板１のうち、薄膜部２となっていない部分の表面に形成されている。回路パターン３ｃは、薄膜部２上に、複数回の折り返し形状として形成されている。ヒータ回路３は、その動作時に、給電端子３ａ、３ｂ間に所定の電圧が印加される。これにより、回路パターン３ｃは発熱する。なお、ヒータ回路３は、半導体基板１に積層された２層構造の絶縁層の間に形成されていてもよい。
【００１７】
このＭＥＭＳヒータは、薄膜部２に形成された開口部４を有する。この開口部４は、半導体基板１に薄膜部２を形成するためにアルカリ溶液による異方性エッチングを行うためのものである。すなわち、開口部４は、エッチング時に必要な開口部である。なお、開口部４は、複数であることが望ましいが一つであってもよい。各開口部４の外周形状は、その端部が曲線状となっている。なお、開口部４の形状は、任意のものであればよく、略楕円形状となっていてもよい。
【００１８】
各開口部４の開口部の周囲には、図２に示すように、金属膜５が形成されている。この金属膜５は、図３（ａ）に示すように薄膜部２の表面のみに形成されている。ただし、金属膜５は、薄膜部２の表面又は裏面の少なくとも一方、又は、双方に形成されていてもよい。
【００１９】
金属膜５の材料としては、延性があるものがあればよい。金属膜５の材料は例えばヒータと同じ白金を使用可能である。これにより、開口部４の外周部に熱による応力が加わっても、金属膜５によってその応力を緩和できる。
【００２０】
金属膜５の膜厚としては、例えば０．１μｍ程度であってもよい。なお、金属膜５の膜厚が０．１μｍであっても開口部４の周囲からクラックを抑制するよう薄膜部２の強度を高めることができる。なお、図３（ｂ）には、金属膜５が回路パターン３ｃと同等の膜厚である一例を示している。
【００２１】
金属膜５は、図２乃至図４に示すように、開口部４の全周囲に接して形成されている。また、金属膜５は、図５に示すように、少なくとも一部が開口部４から所定の薄膜部２ａの間隔だけ離れた位置に形成されていてもよい。さらに、金属膜５は、図６に示すように、少なくとも一部が開口部４に接して形成されていてもよい。なお、図６に示した一部の開口部４に接する金属膜５は、図５に示すように、開口部４から離れて形成してもよい。
【００２２】
金属膜５は、薄膜部２に複数の開口部４のうち、少なくとも一部の開口部４の周囲に形成されていればよい。例えば図７に示すように、全ての開口部４について金属膜５を形成してもよい。金属膜５は、図８に示すように、複数の開口部４のうち一部の開口部４ａに金属膜５を形成し、その他の開口部４ｂには金属膜５を形成しなくてもよい。例えば図２に示すような回路パターン３ｃを形成した場合には、当該回路パターン３ｃの近傍の金属膜５に開口部４を形成してもよい。また、金属膜５は、薄膜部２において熱応力が印加されやすい箇所の開口部４にのみ設けてもよい。
【００２３】
以上のように、このＭＥＭＳヒータによれば、開口部４の周囲に金属膜５を形成したので、開口部４の周囲における薄膜部２の強度を高めることができる。したがって、このＭＥＭＳヒータによれば、デバイス素子の製造過程やデバイス素子の使用中に応力集中などにより薄膜部２にクラックが生ずることを抑制できる。これにより、ＭＥＭＳヒータによれば、クラックを起点に薄膜部２が破損することを抑制できる。
【００２４】
なお、上述したＭＥＭＳヒータは、図９（ａ）のように薄膜部２の有る面から異方性エッチングを開始して作成されたものであってもよい。また、ＭＥＭＳヒータは、図９（ｂ）のように薄膜部２の反対側の面から異方性エッチングを開始して作成されたものであってもよい。さらにＭＥＭＳヒータは、図９（ｃ）のように両面から半導体基板１に異方性エッチングを開始して作成してもよい。
【００２５】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１  半導体基板
２  薄膜部
４  開口部
５  金属膜
【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】
2014151407.tif 000009
【図８】
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【図９】
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