(57)【要約】  【課題】  隣接する素子構造間の熱絶縁を改良した半導体ヒータを提供する。  【解決手段】  加熱素子（１６）とベース（１１）との間に可密閉エア・ギャップ（１４）を形成することにより、半導体ヒータ（１０）の熱絶縁を改善する。加熱素子（１６）上に最上層（１７）を形成し、エア・ギャップ（１４）を密閉することにより、可密閉エア・ギャップ（１４）を大気圧または真空のいずれかにすることができる。半導体ヒータ（１０）は、それを覆う抵抗層（１８）の抵抗率を調節するための熱源としての用途を含む、様々な用途において使用することができる。半導体ヒータ（１０）の実施例は、化学センサ（２０）も含む。加熱素子（２６）からの熱を用いて、上に配された化学物質検出物層（２８）を最適な温度に維持する。本発明の実施例は、インク・ジェット・プリンタにおけるように、ウエル（５５）内の流体を加熱する変換器（４０）も含む。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（１０）であって：
半導体物質の第１層（１２）；
前記半導体物質の第１層（１２）を覆う、半導体物質の第１の抵抗層（１６）であって、前記半導体物質の第１層（１２）と前記半導体物質の第１の抵抗層（１６）との間に、可密閉エア・ギャップ（１４）が存在し、該可密閉エア・ギャップ（１４）によって前記半導体物質の第１層（１２）から熱的に絶縁されている、前記半導体物質の第１の抵抗層（１６）；
前記半導体物質の第１層（１２）を覆う誘電体層（１７）であって、該誘電体層（１７）の一部は前記半導体物質の第１の抵抗層（１６）の上に直接接して形成されており、更に、前記誘電体層（１７）は前記可密閉エア・ギャップ（１４）を密閉することによって前記可密閉エア・ギャップ（１４）の真空を維持するもの；および
前記誘電体層（１７）の上に直接接して形成された第２の抵抗層（１８）；
を具備することを特徴とする半導体素子（１０）。
【請求項２】
半導体素子（１０）の形成方法であって：
表面を有するベース（１１）を用意する段階；
前記ベースの表面上に犠牲層を形成する段階；
前記犠牲層を覆うように、抵抗性物質の第１層（１６）を形成する段階；
前記犠牲層の少なくとも一部を除去し、前記抵抗性物質の第１層（１６）と前記ベース（１１）との間にエア・ギャップ（１４）を形成する段階； 
前記抵抗性物質の第１層（１６）と前記ベース（１１）との間の前記エア・ギャップ（１４）を密閉して前記エア・ギャップ（１４）の真空を維持するために、前記抵抗性物質の第１層（１６）上に直接かつ前記ベース（１１）を覆うように最上層（１７）を形成する段階；および
前記最上層（１７）の上に直接接して抵抗性物質の第２層（１８）を形成する段階；
を具備することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に半導体素子に関し、更に特定すれば、ヒータとして用いられる半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の用途の中には、回路内の抵抗素子の固有抵抗（resistivity）を調節して、当該回路の応答を特定の用途に合わせることを必要とする場合がある。タングステン・シリサイドのような物質の固有抵抗を調節するための既知の方法に、タングステン・シリサイドの下に加熱素子を形成するというものがある。加熱素子は、通常、２層の二酸化シリコン絶縁体に狭持されたポリシリコン層から成る。こうしてポリシリコン層に電流を通過させると、熱を発生し、タングステン・シリサイドをアニールする。アニールによってタングステン・シリサイドの化学量論特性(stoichiometric properties)が変化し、これによってタングステン・シリサイド層の固有抵抗が低下するのである。
【特許文献１】特開平６−１２７００４号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０８７６２号公報
【特許文献３】特開平２−１６７７５７号公報
【特許文献４】特開昭６０−６４７８号公報
【特許文献５】特開平９−１１９９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のプロセスに伴う問題の１つに、加熱素子はタングステン・シリサイド層だけでなく、加熱素子の大きな半径内にある全てを加熱してしまうことがあげられる。二酸化シリコン層またはシリコン基板による熱絶縁では、どうみても不十分である。タングステン・シリサイド層をアニールするには、５００℃ないし１１００℃の温度が必要とされる。この既知の加熱素子には周辺領域への熱損失があるために、当該加熱素子に近接して構築可能な構造の組成が制限される。また、この方法は、タングステン・シリサイド層と周囲の構造群(mass)との双方を加熱するため、大量の電力消費を必要とする。
【０００４】
高温を必要とすること、および周囲の領域に熱エネルギが失われることのために、プロセス・フローにおいてこのアニーリング・プロセスを実施できる位置が制約を受けることになる。半導体業界で用いられている金属相互接続部の殆どは、４８０℃以上に加熱することができない。このために、加熱素子の使用が、あらゆる金属相互接続層の堆積より前のプロセス・フローの部分に限定される。
【０００５】
周囲の領域に熱エネルギが失われることも、この技法を縮尺(scale)できる範囲を制限することになる。この既知の加熱素子のシュリンクは、ヒータを形成するのに用いられる物質の熱伝導率によって制限されるのであって、既知の加熱素子のパターニングに用いられるフォトリソグラフイ・プロセスによるのではない。その結果、素子の幾何学的形状の縮小が更に進んでも、このプロセスは一般的に縮尺が不可能である。
【０００６】
以上のことから、隣接する素子構造からの熱絶縁を改良した加熱素子を提供できれば、有利であることが認められよう。この加熱素子は、その所望の機能を実行するために必要な電力が少なくて済み、しかも縮小する素子の幾何学的形状に伴って縮尺可能であれば、更に有利であろう。更にまた、この加熱素子が、化学センサやサーマル・インク・ジェット・プリンタ(thermal ink jet printer)のような他の用途に使用できれば、一層有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は隣接する素子構造間の熱絶縁を改良した半導体ヒータを提供する。即ち、加熱素子とベースとの間に可密閉エア・ギャップを形成することにより、半導体ヒータの熱絶縁を改善する。加熱素子上に最上層を形成し、可密閉エア・ギャップを密閉することにより、可密閉エア・ギャップを大気圧または真空のいずれかにすることができる。半導体ヒータは、それを覆う抵抗層の抵抗率を調節するための熱源等、様々な用途において使用することができる。半導体ヒータの実施例は化学センサ、インク・ジェット・プリンタにおけるようにウエル内の流体を加熱する変換器を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、形成基板であるベースに対する熱絶縁を改良した半導体ヒータを提供することが認められよう。熱絶縁は、加熱素子とベースとの間の可密閉エア・ギャップによって与えられる。本発明は、既知のヒータに対して、５００パーセントもの熱絶縁の改善をもたらすので、半導体ヒータの消費電力の低減が図られ、他のヒータでは実現不可能な種々の用途にも使用可能となる。熱絶縁の改善により、熱に敏感な構造でも半導体ヒータに更に近接して形成できるようになるので、半導体ヒータを使用する半導体回路の集積密度(packing density)も高めることができる。また、本発明は、既知のヒータよりも少ない処理工程で製造することができる。これは、集積密度の向上とあいまって、半導体ヒータを組み込む用途の全体的な製造コストを低減させることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明による半導体素子、ヒータ、即ち、半導体ヒータ１０の拡大断面図である。半導体ヒータ１０は、最上層１７と接触する流体または物質に熱を与え、その一方、半導体ヒータ１０が形成されているベース１１からは本質的に熱絶縁されるように設計されている。半導体ヒータ１０における熱絶縁は、加熱素子１６とベース１１または半導体物質層１２との間の可密閉エア・ギャップ(sealable air gap)１４によって与えられる。半導体物質１２の存在はオプションであり、これについては以下で簡単に述べる。可密閉エア・ギャップ１４は、可密閉エア・ギャップ１４内の圧力が１mtorrないし７６０torrの真空となるように、形成することができる。この真空圧力は、半導体ヒータ１０の熱絶縁性を既知のヒータよりも５００パーセント高めるという、予期せぬ改良をもたらした。これまで、従来のヒータは、二酸化シリコン層のような２枚の誘電体層の間にポリシリコン層を堆積することによって形成していた。これら誘電体層の熱絶縁性は、空気に比較すると劣っているので、ポリシリコン層は加熱されると、誘電体層は、ヒータ周囲の領域に熱エネルギを伝導させてしまうことになる。半導体における応用の中には、ヒータが長時間にわたって５００℃ないし１０００℃の熱を発生することを必要とする場合もある。隣接領域への熱伝導によって、この熱が半導体業界で用いられている多くの構造に損傷を与える可能性がある。しかしながら、本発明では、可密閉エア・ギャップ１４を形成することにより、加熱素子１６を周囲のあらゆる構造から熱的に絶縁している。
【００１０】
半導体ヒータ１０を作成するためのプロセスにおいて以下で述べるが、本発明は、可密閉エア・ギャップ１４の形成を、その他の既知の構造に必要なプロセス工程よりも少ない工数で行う。ヒータを形成するための他の既知の方法は、加速度計と設計が類似している構造を用いる。典型的に、このようなヒータは懸垂状加熱素子を有し、これがヒータ周囲の環境に露出される場合や、されない場合がある。かかる構造は、複雑な連続堆積工程を必要とし、加熱素子を形成するためにエッチング段階を必要とし、加熱素子を適正に懸垂し支持させている。この困難さおよびプロセス工程数のために、かかるヒータ構造の形成は、高価なものとなる。
【００１１】
次に、半導体ヒータ１０の形成方法について説明する。図２は、図１に示す完成した構造を製造する際の初期段階における、半導体ヒータ１０の拡大断面図である。まず、ベース１１を用意する。これは、半導体基板または絶縁基板であることが好ましいが、以下に続くプロセス条件に耐え得る物質であればいずれでもよい。ベース１１が、可密閉エア・ギャップ１４を形成する際に用いられるウェット・エッチングに対して抵抗力がない場合、ベース１１を覆う半導体物質層１２を形成することを必要とする場合もある。この犠牲エッチング・バリア層１２は、典型的に、厚さが１００オングストロームないし１０，０００オングストロームであり、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）またはプラズマ・エンハンス化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスのいずれかを用いて、窒化シリコンで形成することが好ましい。ＬＰＣＶＤプロセスは、７００℃ないし９５０℃でアンモニアとジクロロシラン（dichlorosilane）とを化合し、ＰＥＣＶＤ蒸着は、同じ反応体を３００℃ないし６００℃で使用することができる。
【００１２】
犠牲層１３は、好ましくはホスホシリケート・ガラス（ＰＳＧ：phosphosilicate glass）から成り、この堆積には、３００℃ないし８００℃でテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ：tetraethylorthosilicate）とホスフインとのＬＰＣＶＤ反応、または２５０℃ないし５００℃で同一の化学物質のＰＥＣＶＤ反応を用いる。通常、犠牲層１３は厚さが１，０００オングストロームないし５０，０００オングストロームであり、１パーセントないし１２パーセントのドーパント濃度にドープされ、後にウェット・エッチングで犠牲層１３を除去する際の迅速化を図っている。尚、犠牲層１３は、ドープされない二酸化シリコン、あるいは硼素または硼素と燐との組み合わせのような他の種でドープされた二酸化シリコンでも形成可能であることは理解されよう。次に、典型的な厚さが１μｍのフォトレジスト層を用いて、犠牲層１３の部分を露出させる。次に、フッ素を基にしたイオンを用いた反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）を用いて、犠牲層１３の露出部分を除去する。あるいは、犠牲層１３は、フッ化水素酸から成るウェット・エッチング溶液を用いてエッチングすることも可能である。次に硫酸と過酸化水素のウェット・エッチングを用いてフォトレジスト層を除去する。
【００１３】
加熱素子１６を形成するには、シリコン、ポリシリコン、エピタキシャル・シリコン、アモルファス・シリコン、またはフロート・ゾーン・シリコン(float-zone silicon)のような抵抗性物質層を、５００オングストロームないし５０，０００オングストロームの厚さに、犠牲層１３の残りの部分および犠牲エッチング・バリア層１２の上に堆積する。例えば、シリコン、ポリシリコン、またはアモルファス・シリコンの層を形成するには、５００℃ないし８００℃におけるＬＰＣＶＤ反応または３００℃ないし５００℃におけるＰＥＣＶＤ反応のいずれかにおいて、シランの分解を用いることができる。加熱素子１６を形成するために用いる抵抗性物質は、加熱素子１６が約１０オームないし１０メガオームの抵抗を有するように、ホスフインを用いて現場でドープすることが好ましい。また、抵抗性物質は、堆積の後に、ホスフイン雰囲気におけるアニールによってドープすることも可能であることは理解されよう。次に、フォトレジストの第２層にパターニングを行い、抵抗性物質の部分を露出させる。次いで、塩素またはフッ素を基にしたイオンを用いたＲＩＥエッチングを行って、加熱素子１６の部分を規定する。このエッチングで、犠牲層１３の縁部付近に定着領域（anchor region）１９を形成し、加熱素子１６および上に位置するあらゆる層に対する支持を与える。
【００１４】
再び図１に戻って、第２フォトレジスト層を除去した後に、犠牲層１３の残りの部分を除去し、可密閉エア・ギャップ１４を形成する。フッ化水素酸の緩衝液（buffered solution）を用いたウェット・エッチングを行えば、犠牲層１３を効果的に除去することができる。フッ化水素酸は、犠牲エッチング・バリア層１２および加熱素子１６に対して高い選択性を有する。次に、加熱素子１６および犠牲エッチング・バリア層１２上に封止最上層１７を形成して、エア・ギャップ１４を密閉する。好ましくは、最上層１７は、厚さが約５００オングストロームないし７５，０００オングストロームの誘電体層である。最上層１７は、窒化シリコンのような物質で形成され、低圧および低温ＰＥＣＶＤプロセスを用いて堆積される。堆積の間、可密閉エア・ギャップ１４は、ＰＥＣＶＤ反応チャンバと同じ低圧条件にあるので、半導体ヒータ１０が形成されたとき、真空状態を保持する可密閉エア・ギャップ１４を形成することができる。
【００１５】
半導体ヒータ１０を動作させるには、電流を加熱素子１６に流す。加熱素子１６は抵抗性物質で形成されているので、電流からのエネルギは熱エネルギに変換される。加熱素子１６は最上層１７と物理的に接触しているので、この熱エネルギは最上層１７の内側から、最上層１７の外側に伝導する。定着領域１９に、またはその付近に、加熱素子１６への電気的接続部（図示せず）を設け、ベース１１への熱伝導を最少に抑える。
【００１６】
次に図３に移る。図３は、種々の形状のヒータ間に印加した電圧（ボルト）の関数として、温度（摂氏）で示したグラフである。線６０は、２層の二酸化シリコン層間に狭持されたポリシリコン線から成る既知の加熱素子で得られる温度を表わす。線６１は、可密閉エア・ギャップ１４が通常の大気圧であることを除き、本発明にしたがって形成された半導体素子１０の挙動を表わす。線６２は、可密閉エア・ギャップ１４が真空圧状態にある、本発明による半導体ヒータ１０の挙動を表わす。
【００１７】
線６３は、シリコンの融点を示し、図３からわかるように、真空エア・ギャップ１４を有する半導体ヒータ１０を用いた場合にこの温度に達するのに必要なエネルギは、大気圧にあるエア・ギャップを有する半導体ヒータまたはエア・ギャップを有さない既知のヒータよりも少なくて済む。例えば、７．５ボルトでは、本発明の半導体ヒータ１０はほぼ摂氏１，４００度に達する。しかしながら、この同一電圧で、可密閉エア・ギャップ１４が大気圧のヒータは摂氏６２５度に達し、既知のヒータは約摂氏２５０度に達するに過ぎない。半導体素子１０を既知のヒータと比較すると、各ヒータに同一の電圧量を用いた場合に、加熱能力に５００パーセントの上昇が見られる。熱絶縁および熱損失の減少のために、本発明の半導体ヒータ１０は、大幅に高い温度を発生することができる。また、半導体ヒータ１０は、大幅に低い電圧で、既知のヒータと同一温度を発生することも可能である。このため、半導体ヒータ１０は、低電圧ではあるが高温を必要とする用途には理想的である。オームの法則を考えると、本発明の半導体ヒータ１０が用いる電圧が５０％減少すれば、半導体ヒータ１０の電力消費は４分の１に減少する。
【００１８】
半導体ヒータ１０は、流体、気体等、この半導体ヒータ１０と接触する物質、または半導体ヒータ１０を覆って形成される物質に応じて、種々の用途において使用することができる。ここで再び図１を参照して、半導体ヒータ１０の第１の応用例を示す。半導体ヒータ１０の特定の用法の１つに、最上層１７上に形成された抵抗１８の固有抵抗を調整する場合のように、半導体ヒータ１０に接触する物質の固有抵抗を調整するためにアニーリング温度（annealing temperature）を発生ということがあげられる。この構造は、最終組み立てプロセスの一部として使用し、抵抗１８の抵抗値を修正することによって、回路の性能を調節することができる。抵抗１８を形成するには、最上層１７上に第２抵抗性物質（図示せず）を形成する。必要な固有抵抗に応じて、第２抵抗性物質の形成には、タングステン・シリサイド、チタン・シリサイド、モリプデン・シリサイド、クローム・シリサイド、コバルト・シリサイド、またはタンタル・シリサイドのような種々の物質を用いることができる。この形成には、蒸着、スパッタリング、またはＬＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤを使用した堆積が使用される。次に、第２抵抗性物質に選択的にパターニング、およびエッチングを行い、所望の寸法を有する抵抗１８を形成する。
【００１９】
最上層１７上に残る抵抗１８の部分は、最上層１７によって、加熱素子１６に熱的に結合されている。したがって、電流が加熱素子１６を通過すると、その結果得られる熱が抵抗１８をアニールし、その固有抵抗を調節する。例えば、抵抗１８がタングステン・シリサイド層で形成されている場合、半導体ヒータ１０からの５００℃ないし１，１００℃の熱によって、タングステン・シリサイドの化学量論特性が変化する。これが、タングステン・シリサイドの固有抵抗を調節し、抵抗１８の抵抗値を変化することになる。半導体ヒータ１０は、隣接する回路構造（図示せず）への熱損失を最少に抑えるので、相補金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）素子のような他の構造に近接して、半導体ヒータ１０を形成することが可能となる。
【００２０】
対照的に、２層の二酸化シリコン層間に狭持されたポリシリコン層から成る既知のヒータは、非常に大量の熱エネルギを下地の基板に失う。例えば、この既知のヒータを用いてタングステン・シリサイド層を８００℃に加熱した場合、このヒータから１００ミクロンのところにある隣接する基板は５００℃に加熱される。この温度は、半径１００ミクロンの範囲内にある全ての隣接するアルミニウム金属線またはその他の構造を損傷または溶融するのに十分である。
【００２１】
従来のヒータとは異なり、本発明は熱絶縁を改善したので、隣接する構造の加熱は最少に抑えられている。上述の例の説明を続けると、加熱素子１０を用いて最上層１７上のタングステン・シリサイド層を８００℃に加熱した場合、半導体ヒータ１０から１００ミクロンの所にあるベース１１の部分の温度は、１００℃に達するに過ぎない。したがって、隣接する構造に損傷を与える危険性は非常に少ないので、半導体ヒータ１０は、ＣＭＯＳプロセス・フローの中に統合することができ、アルミニウムの金属相互接続線を形成した後でも、アニール工程を実施することが可能となる。また、半導体ヒータ１０の熱絶縁性のために、半導体ヒータ１０は、上述の既知のヒータのように、隣接する構造の接近度には限定されないので、本発明はより小さな素子の幾何学的形状にも調整可能である。
【００２２】
次に図４に移ると、本発明の半導体ヒータの第２の応用例が示されている。半導体ヒータ１０は、雰囲気３２において化学物質の存在を検出するための化学センサ２０を形成する際、その一部として使用することもできる。化学センサ２０は、ベース２１から加熱素子２６を熱的に絶縁する、可密閉エア・ギャップ２４を含む。犠牲エッチング・バリア層２２をベース２１上に形成し、化学センサ２０の製造プロセスの問、ベース２１を保護してもよい。加熱素子２６の上に最上層２７を形成し、エア・ギャップ２４を密閉する。
【００２３】
次に、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、または蒸着技法によって、化学的感応物質（chemically sensitive material）２８を最上層２７上に形成する。この物質は、フォトレジスト層および適切なエッチャントを用いて、選択的にパターニングを行うことができる。化学的感応物質２８は、特定の化学物質と接触すると、化学的感応物質２８はその固有抵抗を変化させるという特性を有する。この化学的検出特性を有する物質には、酸化錫、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化インディウム、酸化ニオブ、および化合物ＬａＣｒＯ３が含まれる。しかも、これらの物質の中には、適当な温度にあるときにのみこの化学的検出特性を有するものがある。これによって、本発明の実施例は、所定の化学物質の存在を検出する用途には理想的なものとなる。
【００２４】
例えば、酸化錫のＣＶＤ堆積を用いて化学的感応物質２８を形成した場合、化学センサ２０は、一酸化炭素の存在を検出するために使用することができる。加熱素子２６を用いて、化学的感応物質２８の層を９５℃ないし８００℃の温度に加熱する。ほんの少量の一酸化炭素が雰囲気３２に入るだけで、酸化錫の一部がこの一酸化炭素と反応する。これによって、化学的感応物質２８の固有抵抗が変化し、一酸化炭素の存在を示す。雰囲気３２は浸透性のある蓋３１で規定されているので、化学センサ２０で検出すべき化学物質は蓋３１を通過することができる。化学センサ２０はベース２１への熱損失を最少に抑えつつ化学感応物質２８を加熱することができるので、本発明は、既知の化学センサよりも消費電力が少ない化学センサ２０を提供する。
【００２５】
次に図５に移ると、本発明の半導体ヒータの第３の応用例が示されている。上述と同一のプロセスを用いて半導体ヒータ１０を形成すれば、変換器４０を形成することができる。変換器４０は、図１の半導体ヒータ１０の部分を含み、これが流体５２のウエル５５に結合されており、加熱素子４６を用いて流体５２を加熱する構造となっている。変換器４０は、加熱素子４６が可密閉エア・ギャップ４４によってベース４１から熱的に絶縁されるように形成されている。ベース４１の上に犠牲エッチング・バリア層４２を形成し、変換器４０の製造プロセスの間、ベース４１を保護してもよい。最上層４７を加熱素子４６の上に形成し、エア・ギャップ４４を密閉する。
【００２６】
次に、ポリイミドまたはホスホシリケート・ガラスから成るボンディング層４９を、最上層４７上に形成する。次いで、ボンディング層４９に選択的なパターニングを行い、エッチングして最上層４７の部分を露出させる。最上層４７およびその他のヒータのあらゆる素子を保護するために、ボンディング層４９および最上層４７の露出部分の上に、スパッタリング、ＣＶＤ堆積、ＰＥＣＶＤ堆積、または蒸着によって、バリア物質層４８を形成する。バリア物質層４８は、パラディウムまたはタンタルのような、いずれかの保護物質で構成することができる。次に、バリア物質層４８に選択的なパターニングおよびエッチングを行い、露出された最上層４７上の部分だけを残す。尚、ボンディング層４９およびバリア物質層４８は、逆の順序でも配置可能であることは理解されよう。次に、当技術では一般的に既知の技法を用いて、ボンディング領域５０において、シリコン基板５１をボンディング層４９に接合することによって、ウエル５５を形成する。かかる技法は、１９８６年７月２２日に、Hawkins et al.に特許された、米国特許番号第４，６０１，７７７号に記載されている。
【００２７】
加熱素子４６によって発生された熱は、流体５２を局所的に沸騰させる。この局所的沸騰によって、ウエル５５内に核形成蒸気圧(nucleation vapor pressure)が生じ、矢印５３で示す方向に、流体５２の一部をウエル５５から開口を通じて押し出させる。流体５２には、サーマル・インク、フォトリプログラフィック・インク(photoreprographic ink)、医薬品、燃料等が可能であることは理解されよう。したがって、変換器４０は、インク・ジェット・プリンタ、複写機、または医療システムにおける薬物分配のように、流体を分配するために種々の用途に使用可能である。変換器４０は、ベース４１への熱損失を最少に抑えて流体を加熱することができるので、本発明は既知の変換器よりも消費電力が少ない変換器４０を提供することができる。
【００２８】
以上の説明から、本発明は、形成基板であるベース１１に対する熱絶縁を改良した半導体ヒータ１０を提供することが認められよう。熱絶縁は、加熱素子１６とベース１１との間の可密閉エア・ギャップ１４によって与えられる。本発明は、既知のヒータに対して、５００パーセントもの熱絶縁の改善をもたらすので、半導体ヒータ１０の消費電力の低減が図られ、他のヒータでは実現不可能な種々の用途にも使用可能となる。熱絶縁の改善により、熱に敏感な構造でも半導体ヒータ１０に更に近接して形成できるようになるので、半導体ヒータ１０を使用する半導体回路の集積密度(packing density)も高めることができる。また、本発明は、既知のヒータよりも少ない処理工程で製造することができる。これは、集積密度の向上とあいまって、半導体ヒータ１０を組み込む用途の全体的な製造コストを低減させることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
半導体ヒータは、それを覆う抵抗層の抵抗率を調節するための熱源等、様々な用途において使用することができる。半導体ヒータの実施例は化学センサ、インク・ジェット・プリンタにおけるようにウエル内の流体を加熱する変換器を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一製造段階における本発明によるヒータを示す拡大断面図。
【図２】一製造段階における本発明によるヒータを示す拡大断面図。
【図３】種々のヒータについて電圧の関数として発生された温度を比較するグラフ。
【図４】本発明の第２実施例による化学センサの一部として用いられたヒータを示す拡大断面図。
【図５】本発明の第３実施例によるインク・ジェット・プリンタの一部として用いられたヒータを示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０  半導体ヒータ
１１  ベース
１２  犠牲エッチング・バリア層
１３  犠牲層
１４  可密閉エア・ギャップ
１６  加熱素子
１７  最上層
１８  抵抗
２０  化学センサ
２１  ベース
２２  犠牲エッチング・バリア層
２４  可密閉エア・ギャップ
２６  加熱素子
２７  最上層
２８  化学的感応物質
３１  蓋
４０  変換器
４２  犠牲エッチング・バリア層
４４  可密閉エア・ギャップ
４６  加熱素子
４７  最上層
４８  バリア物質層
４９  ボンディング層
５０  ボンディング領域
５１  シリコン基板
５２  流体
５５  ウエル
【図１】
2006024937.tif 000003
【図２】
2006024937.tif 000004
【図３】
2006024937.tif 000005
【図４】
2006024937.tif 000006
【図５】
2006024937.tif 000007