(57)【要約】【課題】薄膜構造部の膜強度の低下を防止することができると共に、薄膜構造部に覆われた空洞部への汚染物質等の侵入を防止する。【解決手段】シリコン基板１０は、一面１１側に形成されると共に空洞部１４とシリコン基板１０の外部とを繋ぐための孔部１５を有している。この孔部１５は、一面１１において、薄膜構造部３１の上部を流れるであろう流体の向きに対して直交するように延設されている。これによると、空洞部１４を覆う薄膜構造部３１に開口部を設けていないので、薄膜構造部３１の膜強度の低下を防止することができる。また、孔部１５の開口部がシリコン基板１０の一側面１２に露出し、流体は孔部１５の開口部に直接当たらないので、当該一側面１２の面方向に流れる流体が孔部１５に入りにくくなる。したがって、孔部１５を通じて空洞部１４への汚染物質や水滴の侵入を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１１）とこの一面（１１）側に形成された空洞部（１４）とを有する基板（１０）と、
前記基板（１０）の一面（１１）に形成され、前記空洞部（１４）を覆う部分に薄膜構造部（３１）を有する薄膜部（３０）と、を備えた半導体装置であって、
前記基板（１０）は、前記一面（１１）側に形成されると共に前記空洞部（１４）と前記基板（１０）の外部とを繋ぐための孔部（１５）を有し、
前記孔部（１５）は、前記一面（１１）において、前記薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して傾けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板（１０）は、前記流体の向きに対して平行に配置されると共に前記一面（１１）に垂直な一側面（１２）を有し、
前記孔部（１５）は、前記空洞部（１４）と前記一側面（１２）とを繋ぐように前記基板（１０）の一面（１１）側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記孔部（１５）は前記基板（１０）の一面（１１）側に複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板（１０）は、前記流体の向きに平行に配置されると共に前記一面（１１）に垂直な一側面（１２）と、この一側面（１２）の反対側の他側面（１３）と、を有し、
前記薄膜部（３０）は、前記薄膜構造部（３１）と前記基板（１０）の他側面（１３）側とを繋ぐ配線パターン（４１〜４６）と、前記配線パターン（４１〜４６）のうち前記他側面（１３）側の上に形成されたパッド（４７〜５２）と、前記薄膜構造部（３１）と前記パッド（４７〜５２）との間に配置されると共に当該薄膜部（３０）を貫通した開口部（５９）とを有し、
前記孔部（１５）は、前記空洞部（１４）と前記開口部（５９）とを繋ぐように前記基板（１０）の一面（１１）側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記薄膜部（３０）は、前記開口部（５９）を複数有し、
前記孔部（１５）は、前記空洞部（１４）と前記複数の開口部（５９）とを繋ぐように前記基板（１０）の一面（１１）側に複数形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記孔部（１５）は、当該孔部（１５）の経路上に前記空洞部（１４）よりも体積が小さいバッファ部（１６）を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記薄膜部（３０）は、前記バッファ部（１６）を覆う部分にバッファ部用発熱抵抗体（６２）を有していることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記薄膜部（３０）は、前記孔部（１５）を覆う部分に孔部用発熱抵抗体（６１）を有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記孔部（１５）は、前記一面（１１）において、前記薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して直交するように前記基板（１０）の一面（１１）側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記薄膜構造部（３１）は、当該薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の流量を検出するように構成されたものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
一面（１１）とこの一面（１１）側に形成された空洞部（１４）とを有する基板（１０）と、
前記基板（１０）の一面（１１）に形成され、前記空洞部（１４）を覆う部分に薄膜構造部（３１）を有する薄膜部（３０）と、を備え、
前記基板（１０）は、前記一面（１１）側に形成されると共に前記空洞部（１４）と前記基板（１０）の外部とを繋ぐための孔部（１５）を有する半導体装置の製造方法であって、
前記基板（１０）を用意し、前記基板（１０）の一面（１１）側に前記空洞部（１４）を形成する工程と、
前記基板（１０）の一面（１１）において、前記薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して傾斜するように、前記基板（１０）の一面（１１）に前記孔部（１５）を形成する工程と、
前記空洞部（１４）および前記孔部（１５）が形成された前記基板（１０）の一面（１１）に、前記空洞部（１４）を覆う部分に前記薄膜構造部（３１）を有する前記薄膜部（３０）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記基板（１０）を用意する工程では、前記基板（１０）として、前記流体の向きに平行に配置されると共に前記一面（１１）に垂直な一側面（１２）を有するものを用意し、
前記孔部（１５）を形成する工程では、前記空洞部（１４）と前記一側面（１２）とを繋ぐように前記基板（１０）の一面（１１）側に前記孔部（１５）を形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記孔部（１５）を形成する工程では、前記孔部（１５）を前記基板（１０）の一面（１１）側に複数形成することを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記基板（１０）を用意する工程では、前記基板（１０）として、前記流体の向きに平行に配置されると共に前記一面（１１）に垂直な一側面（１２）と、この一側面（１２）の反対側の他側面（１３）と、を有するものを用意し、
前記孔部（１５）を形成する工程では、前記空洞部（１４）から前記他側面（１３）側に伸びる前記孔部（１５）を前記基板（１０）の一面（１１）側に形成し、
前記薄膜部（３０）を形成する工程では、前記薄膜構造部（３１）と前記基板（１０）の他側面（１３）側とを繋ぐ配線パターン（４１〜４６）を形成する工程と、前記配線パターン（４１〜４６）のうち前記他側面（１３）側の上にパッド（４７〜５２）を形成する工程と、前記薄膜構造部（３１）と前記パッド（４７〜５２）との間に配置されると共に当該薄膜部（３０）を貫通して前記孔部（１５）に繋がる開口部（５９）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記孔部（１５）を形成する工程では、当該孔部（１５）を前記基板（１０）の一面（１１）側に複数形成し、
前記薄膜部（３０）を形成する工程では、前記複数の孔部（１５）と外部とをそれぞれ繋ぐように前記薄膜部（３０）に前記開口部（５９）を複数形成することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記孔部（１５）を形成する工程では、前記孔部（１５）として、当該孔部（１５）の経路上に前記空洞部（１４）よりも体積が小さいバッファ部（１６）を有するものを形成することを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記薄膜部（３０）を形成する工程では、前記バッファ部（１６）を覆う部分にバッファ部用発熱抵抗体（６２）を形成することを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記薄膜部（３０）を形成する工程では、前記孔部（１５）を覆う部分に孔部用発熱抵抗体（６１）を形成することを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記孔部（１５）を形成する工程では、前記一面（１１）において、前記薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して直交するように前記孔部（１５）を前記基板（１０）の一面（１１）側に形成することを特徴とする請求項１１ないし１８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記薄膜部（３０）を形成する工程では、前記空洞部（１４）を覆う前記薄膜構造部（３１）として、当該薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の流量を検出するように構成したものを形成することを特徴とする請求項１１ないし１９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜構造部を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空洞が形成された第１の犠牲層の上に、この空洞を覆う下側の層が形成され、この下側の層の上に上側の層が形成された構成エレメントが、例えば特許文献１で提案されている。
【０００３】
上側の層には、当該上側の層を貫通した開口が設けられている。下側の層にも、当該下側の層を貫通した開口が設けられている。また、各開口は上側の層と下側の層との間に形成された入口通路と繋がっている。
【０００４】
そして、上記の空洞は、各層の各開口および入口通路を通じて第１の犠牲層がエッチングされたことにより形成されたものである。これにより、空洞を閉じる上側の層および下側の層の一部が薄膜構造部であるダイヤフラムとして機能する。また、各層の各開口はダイヤフラムのほぼ中央に位置することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４６６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、各層の各開口はダイヤフラムのほぼ中央に位置するので、各開口に応力が集中するために、ダイヤフラムの膜強度が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、ダイヤフラムの膜強度を確保するために各開口を完全に塞ぐことが考えられる。しかし、ダイヤフラムにより空洞の内外が異なる環境になるので、ダイヤフラムが晒される環境温度や気圧などによりダイヤフラムが変形し、ダイヤフラムの特性が変化してしまう。このため、各開口を塞ぐことはできず、各開口を介して空洞に汚染物質や水滴が侵入してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、薄膜構造部の膜強度の低下を防止することができると共に、薄膜構造部に覆われた空洞部への汚染物質等の侵入を防止することができる構造を備えた半導体装置を提供することを第１の目的とする。また、当該構造を備えた半導体装置の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１１）とこの一面（１１）側に形成された空洞部（１４）とを有する基板（１０）と、基板（１０）の一面（１１）に形成され、空洞部（１４）を覆う部分に薄膜構造部（３１）を有する薄膜部（３０）と、を備えた半導体装置であって、基板（１０）は、一面（１１）側に形成されると共に空洞部（１４）と基板（１０）の外部とを繋ぐための孔部（１５）を有し、孔部（１５）は、一面（１１）において、薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して傾けられていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、空洞部（１４）と外部とを繋ぐための孔部（１５）は薄膜部（３０）ではなく基板（１０）に設けられており、薄膜部（３０）のうち空洞部（１４）を覆う薄膜構造部（３１）には空洞部（１４）と外部とを繋ぐ開口部が設けられていないので、薄膜構造部（３１）の膜強度の低下を防止することができる。
【００１１】
また、孔部（１５）が流体の向きに対して傾けられているので、流体が孔部（１５）に入りにくくなる。したがって、孔部（１５）に繋がった空洞部（１４）に対する、流体に含まれる汚染物質や水滴の侵入を防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、基板（１０）は、流体の向きに対して平行に配置されると共に一面（１１）に垂直な一側面（１２）を有し、孔部（１５）は、空洞部（１４）と一側面（１２）とを繋ぐように基板（１０）の一面（１１）側に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
これによると、孔部（１５）は基板（１０）の一側面（１２）に開口するので、当該開口に流体が直接当たらない。したがって、孔部（１５）への汚染物質等の侵入を防ぐことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、孔部（１５）は基板（１０）の一面（１１）側に複数設けられていることを特徴とする。
【００１５】
これによると、基板（１０）の外部と空洞部（１４）との間を流れる流体の経路が増えるので、外部から空洞部（１４）に流体が流れ易くなり、空洞部（１４）から外部に流体が流れ易くなる。したがって、空洞部（１４）の外部の環境温度や気圧等の変化に対する空洞部（１４）の追従性の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、基板（１０）は、流体の向きに平行に配置されると共に一面（１１）に垂直な一側面（１２）と、この一側面（１２）の反対側の他側面（１３）と、を有し、薄膜部（３０）は、薄膜構造部（３１）と基板（１０）の他側面（１３）側とを繋ぐ配線パターン（４１〜４６）と、配線パターン（４１〜４６）のうち他側面（１３）側の上に形成されたパッド（４７〜５２）と、薄膜構造部（３１）とパッド（４７〜５２）との間に配置されると共に当該薄膜部（３０）を貫通した開口部（５９）とを有し、孔部（１５）は、空洞部（１４）と開口部（５９）とを繋ぐように基板（１０）の一面（１１）側に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
これによると、開口部（５９）は、薄膜部（３０）の上部を流れる流体の向きに対して垂直に開口するので、当該開口に流体が直接当たらない。したがって、孔部（１５）への汚染物質等の侵入を防ぐことができる。
【００１８】
また、基板（１０）のうちパッド（４７〜５２）側（他側面（１３）側）は電気的接続のためにケース等に固定される。このため、パッド（４７〜５２）側を流れる流体の流れが遅く、流体と一緒に流れてくる汚染物質や水滴が少ない。したがって、空洞部（１４）への汚染物質等の侵入の防止をより確実なものとすることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、薄膜部（３０）は、開口部（５９）を複数有し、孔部（１５）は、空洞部（１４）と複数の開口部（５９）とを繋ぐように基板（１０）の一面（１１）側に複数形成されていることを特徴とする。
【００２０】
これによると、基板（１０）の外部と空洞部（１４）との間を流れる流体の経路が増えるので、外部から空洞部（１４）に流体が流れ易くなり、空洞部（１４）から外部に流体が流れ易くなる。したがって、空洞部（１４）の外部の環境温度や気圧等の変化に対する空洞部（１４）の追従性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、開口部（５９）は流体の流れが遅くて汚染物質が少ないパッド（４７〜５２）側に位置しているので、空洞部（１４）への汚染物質等の侵入の防止をより確実なものとすることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、孔部（１５）は、当該孔部（１５）の経路上に空洞部（１４）よりも体積が小さいバッファ部（１６）を有していることを特徴とする。
【００２３】
これによると、孔部（１５）に侵入した流体は、一度、バッファ部（１６）に流れ込むので、流体に含まれる汚染物質や水滴を当該バッファ部（１６）に留めることができる。したがって、空洞部（１４）への汚染物質等の侵入を確実に防止することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明では、薄膜部（３０）は、バッファ部（１６）を覆う部分にバッファ部用発熱抵抗体（６２）を有していることを特徴とする。
【００２５】
これによると、バッファ部用発熱抵抗体（６２）によりバッファ部（１６）の空間が加熱されるので、バッファ部（１６）の壁面への汚染物質等の付着を防止でき、かつ、壁面に付着した汚染物質等を蒸発させることができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明では、薄膜部（３０）は、孔部（１５）を覆う部分に孔部用発熱抵抗体（６１）を有していることを特徴とする。
【００２７】
これによると、孔部用発熱抵抗体（６１）により孔部（１５）の空間が加熱されるので、孔部（１５）の壁面への汚染物質等の付着を防止でき、かつ、壁面に付着した汚染物質等を蒸発させることができる。これにより、孔部（１５）の詰まりを防止できる。
【００２８】
請求項９に記載の発明では、孔部（１５）は、前記一面（１１）において、薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して直交するように基板（１０）の一面（１１）側に設けられていることを特徴とする。
【００２９】
これによると、流体の流れる向きと孔部（１５）とは直交するので、流体が孔部（１５）に直接当たらない。したがって、孔部（１５）に対する汚染物質や水滴の侵入を防ぐことができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明では、薄膜構造部（３１）は、当該薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の流量を検出するように構成されたものであることを特徴とする。これによると、空洞部（１４）に汚染物質等が入り込まない流量を検出するセンサを実現させることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明では、基板（１０）を用意し、基板（１０）の一面（１１）側に空洞部（１４）を形成する工程と、基板（１０）の一面（１１）において、薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して傾斜するように、基板（１０）の一面（１１）に孔部（１５）を形成する工程と、空洞部（１４）および孔部（１５）が形成された基板（１０）の一面（１１）に、空洞部（１４）を覆う部分に薄膜構造部（３１）を有する薄膜部（３０）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００３２】
これによると、薄膜部（３０）に開口部分を設けずに薄膜部（３０）で空洞部（１４）を覆っているので、当該空洞部（１４）を覆う薄膜構造部（３１）の膜強度の低下を防止した構造を得ることができる。
【００３３】
また、流体の向きに対して孔部（１５）を傾けて形成しているので、流体が孔部（１５）に入りにくくなる。したがって、孔部（１５）に繋がった空洞部（１４）に対して汚染物質や水滴の侵入を防止できる構造を得ることができる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明では、基板（１０）を用意する工程では、基板（１０）として、流体の向きに平行に配置されると共に一面（１１）に垂直な一側面（１２）を有するものを用意し、孔部（１５）を形成する工程では、空洞部（１４）と一側面（１２）とを繋ぐように基板（１０）の一面（１１）側に孔部（１５）を形成することを特徴とする。
【００３５】
これによると、孔部（１５）の開口を基板（１０）の一側面（１２）に形成するので、当該開口に流体が直接当たらない構造を得ることができる。したがって、孔部（１５）への汚染物質等の侵入を防ぐことができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明では、孔部（１５）を形成する工程では、孔部（１５）を基板（１０）の一面（１１）側に複数形成することを特徴とする。
【００３７】
これによると、基板（１０）の外部と空洞部（１４）との間を流れる流体の経路を複数形成しているので、外部から空洞部（１４）に流体が流れ易く、空洞部（１４）から外部に流体が流れ易い構造が得られる。したがって、空洞部（１４）の外部の環境温度や気圧等の変化に対する空洞部（１４）の追従性が向上する構造を得ることができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明では、基板（１０）を用意する工程では、基板（１０）として、流体の向きに平行に配置されると共に一面（１１）に垂直な一側面（１２）と、この一側面（１２）の反対側の他側面（１３）と、を有するものを用意し、孔部（１５）を形成する工程では、空洞部（１４）から他側面（１３）側に伸びる孔部（１５）を基板（１０）の一面（１１）側に形成し、薄膜部（３０）を形成する工程では、薄膜構造部（３１）と基板（１０）の他側面（１３）側とを繋ぐ配線パターン（４１〜４６）を形成する工程と、配線パターン（４１〜４６）のうち他側面（１３）側の上にパッド（４７〜５２）を形成する工程と、薄膜構造部（３１）とパッド（４７〜５２）との間に配置されると共に当該薄膜部（３０）を貫通して孔部（１５）に繋がる開口部（５９）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００３９】
これによると、薄膜部（３０）の上部を流れる流体の向きに対して垂直に開口する開口部（５９）を形成しているので、当該開口に流体が直接当たらない。したがって、孔部（１５）への汚染物質等の侵入を防ぐことができる構造を得ることができる。
【００４０】
また、基板（１０）のうち他側面（１３）側にパッド（４７〜５２）を形成しているので、当該他側面（１３）側は電気的接続のためにケース等に固定される構造となる。このため、パッド（４７〜５２）側を流れる流体の流れが遅く、流体と一緒に流れてくる汚染物質や水滴が少ないので、空洞部（１４）への汚染物質等の侵入の防止をより確実にする構造を得ることができる。
【００４１】
請求項１５に記載の発明では、孔部（１５）を形成する工程では、当該孔部（１５）を基板（１０）の一面（１１）側に複数形成し、薄膜部（３０）を形成する工程では、複数の孔部（１５）と外部とをそれぞれ繋ぐように薄膜部（３０）に開口部（５９）を複数形成することを特徴とする。
【００４２】
これによると、基板（１０）の外部と空洞部（１４）との間を流れる流体の経路を複数形成しているので、外部から空洞部（１４）に流体が流れ易く、空洞部（１４）から外部に流体が流れ易い構造が得られる。したがって、空洞部（１４）の外部の環境温度や気圧等の変化に対する空洞部（１４）の追従性が向上する構造を得ることができる。
【００４３】
また、流体の流れが遅くて汚染物質が少ないパッド（４７〜５２）側に開口部（５９）を形成しているので、空洞部（１４）への汚染物質等の侵入の防止をより確実にすることができる構造を得ることができる。
【００４４】
請求項１６に記載の発明では、孔部（１５）を形成する工程では、孔部（１５）として、当該孔部（１５）の経路上に空洞部（１４）よりも体積が小さいバッファ部（１６）を有するものを形成することを特徴とする。
【００４５】
これによると、孔部（１５）に侵入した流体がバッファ部（１６）に流れ込むことになるので、流体に含まれる汚染物質や水滴を当該バッファ部（１６）に留まる。したがって、空洞部（１４）への汚染物質等の侵入を確実に防止できる構造を得ることができる。
【００４６】
請求項１７に記載の発明では、薄膜部（３０）を形成する工程では、バッファ部（１６）を覆う部分にバッファ部用発熱抵抗体（６２）を形成することを特徴とする。
【００４７】
これによると、バッファ部用発熱抵抗体（６２）によりバッファ部（１６）の空間を加熱できる構造となるので、バッファ部（１６）の壁面への汚染物質等の付着を防止でき、かつ、壁面に付着した汚染物質等を蒸発させる構造を得ることができる。
【００４８】
請求項１８に記載の発明では、薄膜部（３０）を形成する工程では、孔部（１５）を覆う部分に孔部用発熱抵抗体（６１）を形成することを特徴とする。
【００４９】
これによると、孔部用発熱抵抗体（６１）により孔部（１５）の空間を加熱できる構造となるので、孔部（１５）の壁面への汚染物質等の付着を防止でき、かつ、壁面に付着した汚染物質等を蒸発させる構造を得ることができる。これにより、孔部（１５）の詰まりを防止できる構造が得られる。
【００５０】
請求項１９に記載の発明では、孔部（１５）を形成する工程では、一面（１１）において、薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の向きに対して直交するように孔部（１５）を基板（１０）の一面（１１）側に形成することを特徴とする。
【００５１】
これによると、流体の流れる向きと孔部（１５）とを直交させるので、流体が孔部（１５）に直接当たらない構造が得られる。したがって、孔部（１５）に対する汚染物質や水滴の侵入を防ぐ構造を得ることができる。
【００５２】
請求項２０に記載の発明では、薄膜部（３０）を形成する工程では、空洞部（１４）を覆う薄膜構造部（３１）として、当該薄膜構造部（３１）の上部を流れるであろう流体の流量を検出するように構成したものを形成することを特徴とする。これによると、空洞部（１４）に汚染物質等が入り込まない流量を検出するセンサを製造することができる。
【００５３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置としての熱式流量センサの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】熱式流量センサの製造工程を示した図である。
【図４】マスク材をパターニングしたときのシリコン基板の一面側の平面図である。
【図５】図３に続く製造工程を示した図である。
【図６】図５に続く製造工程を示した図である。
【図７】図６に続く製造工程を示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る熱式流量センサの平面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る熱式流量センサの平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る熱式流量センサの平面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る熱式流量センサの平面図である。
【図１２】他の実施形態に係る熱式流量センサの平面図である。
【図１３】他の実施形態に係る熱式流量センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００５６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される半導体装置は、例えば、熱式流量センサである。この熱式流量センサは、例えばエンジンに閉じこめられる吸入空気量を検出するために用いられるものである。
【００５７】
図１は、本実施形態に係る半導体装置としての熱式流量センサ１の平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００５８】
図２に示されるように、熱式流量センサ１は、シリコン基板１０と、このシリコン基板１０の上に形成された薄膜部３０とを備えている。
【００５９】
シリコン基板１０は、熱式流量センサ１の基台となるベース基板である。シリコン基板１０は、一面１１と、この一面１１に垂直な一側面１２と、この一側面１２の反対側の他側面１３と、を有している。シリコン基板１０の板厚は、例えば４００μｍ〜６００μｍである。
【００６０】
シリコン基板１０の一面１１は四角形状をなしている。シリコン基板１０の一側面１２および他側面１３は、当該四角形状の短辺から延設された面である。一側面１２および他側面１３は、図１中の白抜き矢印方向の流体の向きに対して平行に配置される面である。
【００６１】
また、シリコン基板１０は、一面１１の一部が凹むように形成された空洞部１４を有している。空洞部１４の深さは例えば５０μｍ程度である。この空洞部１４は、シリコン基板１０の一面１１のうち一側面１２側に形成されている。
【００６２】
さらに、シリコン基板１０は、一面１１側に形成されると共に空洞部１４とシリコン基板１０（熱式流量センサ１）の外部とを繋ぐための孔部１５を有している。本実施形態では、孔部１５はシリコン基板１０の一側面１２と空洞部１４との間に形成され、空洞部１４の一辺の中央から一側面１２側に直線状に延設されている。孔部１５は、空洞部１４と同様に、シリコン基板１０の一面１１の一部が凹むように形成されている。孔部１５の深さは例えば５μｍであり、空洞部１４よりも浅くなっている。孔部１５の幅は例えば５μｍ〜１００μｍである。
【００６３】
薄膜部３０は、シリコン基板１０の一面１１の上に形成され、空洞部１４を覆う部分に薄膜構造部３１を有するものである。薄膜部３０は、第１絶縁膜３２、第２絶縁膜３３、導体層３４、第３絶縁膜３５、および第４絶縁膜３６を有している。
【００６４】
第１絶縁膜３２は、例えばＣＶＤ法により形成されたＬＰ−ＳｉＮ等の膜である。この第１絶縁膜３２は引張り応力を有する膜であり、膜厚は例えば０．１μｍ〜０．４５μｍである。
【００６５】
第２絶縁膜３３は、第１絶縁膜３２の上に形成されたＳｉＯ２等の膜である。この第２絶縁膜３３の膜厚は例えば０．０１μｍ〜０．５μｍである。
【００６６】
導体層３４は、流体の流量を検出するためのセンシング部となる部分や配線等がパターニングされた層である。導体層３４は例えばシリコン層に不純物を熱拡散させたことによって形成された層であり、厚さは例えば０．２μｍ〜２μｍである。
【００６７】
導体層３４は、図１に示されるように、発熱抵抗体兼測温抵抗体としてのヒータ３７、３８、流体温度抵抗体としての温度計３９、４０、および引き出し配線部としての配線パターン４１〜４６として構成されるようにパターニングされている。
【００６８】
第３絶縁膜３５は、導体層３４を覆うと共に第２絶縁膜３３の上に形成されたＢＰＳＧ等の膜である。そして、導体層３４は、第３絶縁膜３５の所定部位に形成されたコンタクトホールを通じて、アルミニウムなどで構成されたパッド４７〜５２に電気的に接続されている。
【００６９】
第４絶縁膜３６は、第３絶縁膜３５の上に形成されたＳｉＮ等の膜であり、熱式流量センサ１の表面を保護する保護膜である。第４絶縁膜３６には、パッド４７〜５２が露出する開口部が形成されている。この開口部を通じてパッド４７〜５２に対してワイヤ５３〜５８がボンディングされることで、熱式流量センサ１の外部に備えられる図示しない制御回路に電気的に接続されるようになっている。
【００７０】
そして、薄膜構造部３１は、薄膜部３０のうち空洞部１４を覆う部分に形成された第１絶縁膜３２、第２絶縁膜３３、導体層３４のうちのヒータ３７、３８の部分、第３絶縁膜３５、および第４絶縁膜３６により構成された部分により構成されている。すなわち、薄膜構造部３１は、空洞部１４の存在により薄膜部３０の一部がメンブレンやダイヤフラムとなった部分であり、当該薄膜構造部３１の上部を流れるであろう流体の流量を検出するように構成されたものである。薄膜構造部３１の寸法は、例えば１ｍｍ□である。
【００７１】
このような構造を備えた熱式流量センサ１では、孔部１５は、シリコン基板１０の一面１１の面方向において、薄膜構造部３１の上部を流れるであろう流体の向きに対して傾けられている。本実施形態では、孔部１５は、図１中の白抜き矢印方向の流体の向きに対して直交するようにシリコン基板１０の一面１１側に設けられている。
【００７２】
具体的には、孔部１５は、一側面１２の面方向に対して直交すると共に、空洞部１４の一辺の中央と一側面１２とを繋ぐように、シリコン基板１０の一面１１側に設けられている。これよると、シリコン基板１０の一側面１２は、流体の流れに対して平行に配置されるので、孔部１５の延設方向は当該流体の流れに対して直交して位置すると言える。
【００７３】
以上が、本実施形態に係る熱式流量センサ１の全体構成である。この熱式流量センサ１は、図示しないケースの収容部に収容される。そして、図１に示されるように、熱式流量センサ１のうち発熱抵抗体や流体温度抵抗体としてのヒータ３７、３８等が形成された側は、流体が流れる流路に露出する部分となる。一方、パッド４７〜５２にワイヤ５３〜５８が接続された後、パッド４７〜５２等を保護する保護領域は図示しない保護材により覆われる。これにより、熱式流量センサ１のうちシリコン基板１０の他側面１３側は流路から分離される。
【００７４】
次に、図１および図２に示される熱式流量センサ１の製造方法について、図３〜図７を参照して説明する。なお、以下に示す熱式流量センサ１の製造は、ウェハレベルで行う。もちろん、個々に熱式流量センサ１を製造しても良い。
【００７５】
図３は、シリコン基板１０を用意し、シリコン基板１０の一面１１側に空洞部１４および孔部１５を形成する工程を示した図である。
【００７６】
まず、図３（ａ）に示す工程では、ベースとなるシリコン基板１０を用意する。シリコン基板１０としては、一面１１と、流体の向きに平行に配置されると共に一面１１に垂直な一側面１２と、この一側面１２の反対側の他側面１３と、を有するものを用意する。
【００７７】
また、このシリコン基板１０の一面１１にＳｉＮやＳｉＯ２等のマスク材７０を形成する。例えば、マスク材７０として、プラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮの場合、厚さは０．２μｍ〜１μｍ程度となる。そして、通常のフォトエッチング加工を行うことによりマスク材７０をパターンニングする。
【００７８】
図４は、マスク材７０をパターニングしたときのシリコン基板１０の一面１１側の平面図である。この図に示されるように、マスク材７０のうち空洞部１４と孔部１５とに対応した部分のみを除去する。言い換えると、シリコン基板１０の一面１１のうち、空洞部１４および孔部１５が形成される部分がマスク材７０から露出するようにマスク材７０をパターニングする。
【００７９】
図３（ｂ）に示す工程では、シリコン基板１０の一面１１側をＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）により異方性エッチングして空洞部１４と孔部１５とを形成する。つまり、ウェットエッチングにより空洞部１４および孔部１５を形成する。
【００８０】
また、本工程では、孔部１５を形成するに際し、薄膜構造部３１の上部を流れるであろう流体の向きに対して傾斜するように、シリコン基板１０の一面１１に孔部１５を形成する。本実施形態では、上述のように、当該流体の向きに対して直交するように孔部１５をシリコン基板１０の一面１１側に形成する。シリコン基板１０の一側面１２の面方向が流体の向きに対して平行に配置されるので、孔部１５の延設方向が一側面１２の面方向に対して直交するように、また、空洞部１４と一側面１２とを繋ぐようにシリコン基板１０の一面１１側に孔部１５を形成する。
【００８１】
図３（ｃ）に示す工程では、マスク材７０を燐酸などのウェットエッチングまたはドライエッチングで除去する。
【００８２】
なお、上記では、ウェットエッチングにより空洞部１４や孔部１５を形成しているが、ドライエッチングにより空洞部１４と孔部１５とを形成しても良い。その場合は、空洞部１４と孔部１５とがほぼ同じ深さになる。また、図３に示す各工程では、空洞部１４と孔部１５とを同じ工程で形成しているが、空洞部１４と孔部１５とを別々の工程で形成しても良い。
【００８３】
図５は、シリコン基板１０の一面１１の上に薄膜部３０を形成するための部材を形成する工程を示した図である。図５に示す工程では、まず、ボンド基板としてのシリコン基板７１を用意し、このシリコン基板７１の表裏面に熱酸化等を施すことによりＳｉＯ２等の第２絶縁膜３３を０．０１μｍ〜０．５μｍ程度の厚さで形成する。
【００８４】
続いて、減圧（ＬＰ）−ＣＶＤ法により第２絶縁膜３３の上にＳｉＮ等の第１絶縁膜３２を０．１μｍ〜０．５μｍ程度の厚さで形成する。この第１絶縁膜３２は引張り応力を有し、薄膜構造部３１の一部（メンブレン）になったときに挫屈を防止する役目を担う。
【００８５】
図６は、シリコン基板１０の上に薄膜部３０および薄膜構造部３１を形成していく工程の一部を示した図である。図６（ａ）に示す工程では、ベース基板であるシリコン基板１０の一面１１に図５に示す工程で得られたものを貼り合せる。これにより、空洞部１４および孔部１５が第１絶縁膜３２により覆われる。
【００８６】
なお、必要に応じて、貼り合せの前にシリコン基板１０の一面１１を洗浄する工程を入れたり、貼り合せの後に熱処理工程を行っても良い。また、図３（ｃ）に示す工程でベース基板としてのシリコン基板１０の少なくとも一面１１にＳｉＯ２等の絶縁膜を形成してから貼り合せても良い。このようにすることによってパーティクル起因のボイドを低減することができる。
【００８７】
図６（ｂ）に示す工程では、ボンド基板としてのシリコン基板７１のうちベース基板としてのシリコン基板１０が貼り合わされた側とは反対側を研削・研磨して厚さを０．５μｍ〜２μｍ程度にする。研削・研磨後のシリコン基板７１の層が後の工程で導体層３４になる。
【００８８】
このようにシリコン基板７１を薄くする場合、図５に示す工程でシリコン基板７１に水素をイオン注入しておき、本工程で貼り合わせた後に水素のイオン注入深さでシリコン基板７１を割るスマートカット法を用いても良い。
【００８９】
図６（ｃ）に示す工程では、研削・研磨したシリコン基板７１を所望の抵抗値にするために、ドナー不純物（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ）やアクセプタ不純物（Ｂ、Ａｌ）をイオン注入してドーピングする。不純物濃度としては、例えば１×１０１９／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３である。これにより、研削・研磨したシリコン基板７１から導体層３４を形成する。
【００９０】
このとき、必要に応じて、ＳＯＩ層表面を酸化した後にイオン注入する。ＳＯＩ層とは、シリコン基板１０／第１絶縁膜３２および第２絶縁膜３３／シリコン基板７１により構成された層である。また、必要に応じて、イオン注入後にアニールを実施し、ドーピングされた不純物の拡散と電気的な活性化を行う。これは、後の熱処理で拡散と電気的な活性化が不十分の場合に行う。
【００９１】
なお、イオン注入による不純物ドーピング以外に、リンデポなどのイオン注入を用いないドーピング法を用いても良いし、ＳＯＩ原石の状態から所望の抵抗値になるように不純物をドーピングしておいても良い。
【００９２】
図７は、図６に続く製造工程を示した図である。図７（ａ）に示す工程では、導体層３４をエッチングして、発熱抵抗体兼測温抵抗体としてのヒータ３７、３８、流体温度抵抗体としての温度計３９、４０、および引き出し配線部としての配線パターン４１〜４６を形成する。この後、パターニングされた導体層３４を必要に応じて熱酸化しても良い。
【００９３】
図７（ｂ）に示す工程では、パターニングされた導体層３４を覆うように第２絶縁膜３３の上にＣＶＤ法によりＢＰＳＧ等の第３絶縁膜３５を形成し、熱処理する。これにより導体層３４の段差を平滑化できる。なお、第３絶縁膜３５としてＢＰＳＧ以外の酸化膜でも良い。
【００９４】
また、スクライブ部に位置する第２絶縁膜３３をエッチングにより除去し、第３絶縁膜３５の所定部位から配線パターン４１〜４６の一部が露出するように第３絶縁膜３５の一部をエッチングにより除去する。ここで、スクライブ部とは、ウェハに複数形成された各構造を分離するためのスペースであり、図２に示される断面図において、第４絶縁膜３６からシリコン基板１０の一面１１側が露出する部分に相当する。
【００９５】
図７（ｃ）に示す工程では、第３絶縁膜３５から露出した配線パターン４１〜４６を覆うようにアルミニウムの層を形成し、この層をエッチングしてパッド４７〜５２を形成する。なお、この層を引き出し配線として用いても良い。
【００９６】
この後、プラズマＣＶＤ法により、第３絶縁膜３５の上にＳｉＮ等の第４絶縁膜３６を形成し、パッド４７〜５２とスクライブ部のシリコン基板１０が露出するように第４絶縁膜３６および第１絶縁膜３２をドライエッチングして除去する。これにより、孔部１５が外部と繋がる。また、空洞部１４を覆う薄膜構造部３１が得られる。
【００９７】
そして、ウェハをダイシングカットして個々の熱式流量センサ１に分割することにより、図１および図２に示された構造の熱式流量センサ１が完成する。
【００９８】
次に、上記のように製造された熱式流量センサ１で流体の流量を検出する作動について説明する。まず、ヒータ３７、３８は、図示しない制御回路によって駆動され、例えば温度計３９、４０で測定される環境温度よりも２００℃高い温度となるように制御される。
【００９９】
具体的には、制御回路からワイヤ５４、５５、パッド４８、４９、および配線パターン４２、４３を通じてヒータ３７に電流が流されると共に、ワイヤ５６、５７、パッド５０、５１、および配線パターン４４、４５を通じてヒータ３８に電流が流される。これにより、所定の線幅で構成された各ヒータ３７、３８が加熱される。
【０１００】
環境温度の測定は各温度計３９、４０の抵抗値が環境温度に応じて変動するので、温度計３９の抵抗値変化に伴う電流量変化がワイヤ５３、５４やパッド４７、４８および配線パターン４１、４２を通じて、また、温度計４０の抵抗値変化に伴う電流量変化がワイヤ５７、５８やパッド５１、５２および配線パターン４５、４６を通じて、それぞれ制御回路に入力されることになる。これにより、制御回路側で、各温度計３９、４０それぞれの位置の温度が検出される。
【０１０１】
したがって、制御回路側で、各温度計３９、４０で検出される環境温度よりも２００℃高い温度となるように、各ヒータ３７、３８に流す電流量がフィードバック制御される。
【０１０２】
そして、図１中の白抜き矢印方向から流体として空気が流れてくるとする。ここで、上述したように、加熱されたヒータ３７、３８は空気が流れることにより、熱を奪われて温度が下がるが、空気の流れの下流側のヒータ３８は、上流側のヒータ３７を通過するときに加熱された空気が下流側のヒータ３８に接するために、熱が少ししか奪われず、温度の下がりは小さい。そして、このように各ヒータ３７、３８の熱の奪われ方は、空気の流量に応じたものとなる。
【０１０３】
したがって、制御回路は、ヒータ３７およびヒータ３８が常に環境温度よりも２００℃高い温度になるように各ヒータ３７、３８への通電量をそれぞれ大きくし、それらの通電量に基づいて、空気の流量および流れの方向を検出することが可能となる。
【０１０４】
そして、上述のように、シリコン基板１０の一面１１側には、空洞部１４と一側面１２側とを繋ぐように孔部１５を形成している。薄膜構造部３１が流体の流れによって撓むと、空洞部１４の媒体が孔部１５を介して空洞部１４に出入りする。しかしながら、薄膜部３０に開口部分を設けずに薄膜部３０（薄膜構造部３１）で空洞部１４を覆っているので、当該空洞部１４を覆う薄膜構造部３１の膜強度が低下することはない。
【０１０５】
また、孔部１５は、図１中の白抜き矢印方向に流れる流体の向きに対して傾けて形成されているので、流体が孔部１５に入りにくくなる。具体的に、本実施形態では、流体の向きと孔部１５の延設方向とが直交しているので、一側面１２に開口する孔部１５の開口方向が流体の向きと直交する。このため、孔部１５の開口部分に流体が直接当たることがないので、孔部１５に繋がった空洞部１４に対して汚染物質や水滴が侵入しにくくなる。
【０１０６】
以上説明したように、本実施形態では、シリコン基板１０の一面１１に空洞部１４および孔部１５を設け、薄膜部３０で空洞部１４を覆う構造となっていることが特徴となっている。このように、空洞部１４と外部とを繋ぐための孔部１５をシリコン基板１０に設け、空洞部１４を覆う薄膜構造部３１に開口部を設けていないので、薄膜構造部３１の膜強度の低下を防止することができる。
【０１０７】
また、孔部１５を流体の向きに対して傾けていることが特徴となっている。特に、流体の向きと孔部１５の延設方向とが直交するように、シリコン基板１０に孔部１５を設けている。すなわち、シリコン基板１０の一側面１２の面方向と流体の向きとが平行になっている。これにより、孔部１５の開口部がシリコン基板１０の一側面１２に露出するので、流体は孔部１５の開口部に直接当たらず、当該一側面１２の面方向に流れる流体が孔部１５に入りにくくなる。したがって、孔部１５への汚染物質や水滴の侵入を防ぐことができ、ひいては空洞部１４に対する汚染物質や水滴の侵入を防止することができる。
【０１０８】
そして、本実施形態のように、流体の流量を検出するように薄膜構造部３１を構成しているので、熱式流量センサ１は汚染物質や水滴等に晒されやすい環境に置かれるが、上記のようにシリコン基板１０が孔部１５を備えたものとすることで、空洞部１４に汚染物質等が入り込まないセンサを実現させることができる。
【０１０９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、シリコン基板１０が特許請求の範囲の基板に対応する。
【０１１０】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第１実施形態では、シリコン基板１０の一側面１２と空洞部１４との間に孔部１５を設けていたが、本実施形態では、シリコン基板１０の他側面１３と空洞部１４との間に孔部１５を設けたことが特徴となっている。
【０１１１】
図８は、本実施形態に係る熱式流量センサ１の平面図である。この図に示されるように、孔部１５は、空洞部１４からシリコン基板１０の他側面１３側に延設されている。
【０１１２】
また、上述のように、薄膜部３０には、薄膜構造部３１とシリコン基板１０の他側面１３側とを繋ぐ配線パターン４１〜４６が形成されている。そして、各配線パターン４１〜４６のうち他側面１３側の上にはパッド４７〜５２が形成されている。
【０１１３】
このような薄膜部３０は、薄膜構造部３１とパッド４７〜５２（シリコン基板１０の他側面１３）との間に配置されると共に当該薄膜部３０を貫通した開口部５９を有している。薄膜部３０において開口部５９が形成された部分では、配線パターン４３、４４は導体層３４が開口部５９の外周に沿って（開口部５９を避けるように）パターニングされたものである。したがって、「薄膜部３０を貫通する」とは、第１〜第４絶縁膜３２、３３、３５、３６を貫通した状態を言う。開口部５９の寸法は、例えば５μｍ□〜１００μｍ□である。
【０１１４】
開口部５９は、図８に示されるように、熱式流量センサ１のうち流路に露出する部分に位置している。すなわち、熱式流量センサ１のうちパッド４７〜５２やワイヤ５３〜５８が保護材で覆われる保護領域よりも空洞部１４側に位置している。
【０１１５】
そして、孔部１５は、空洞部１４から他側面１３側に伸びている。具体的には、空洞部１４と開口部５９とを繋ぐように、シリコン基板１０の一面１１側に設けられている。これにより、空洞部１４は、孔部１５と開口部５９とを介して外部と繋がっている。
【０１１６】
このような構造は以下のように形成される。まず、図３（ａ）に示す工程において、シリコン基板１０上に形成したマスク材７０を、図８に示される破線のように開口する。すなわち、マスク材７０のうち空洞部１４から他側面１３側に伸びる開口部と空洞部１４に対応した開口部を設ける。
【０１１７】
この後、図３（ｂ）〜図６（ｃ）に示す工程を行い、図７（ａ）に示す工程において、導体層３４のうち開口部５９が形成される部分が取り除かれるように導体層３４をパターニングする。
【０１１８】
そして、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示す工程を行い、第４絶縁膜３６を形成した後、薄膜部３０のうち開口部５９の形成予定場所に位置する第１〜第４絶縁膜３２、３３、３５、３６を貫通させて開口部５９を形成する。こうして、図８に示される熱式流量センサ１が完成する。
【０１１９】
以上説明したように、本実施形態では、薄膜部３０のうちパッド４７〜５２側に開口部５９を設け、孔部１５を空洞部１４と開口部５９とを繋ぐようにシリコン基板１０の一面１１側に形成したことが特徴となっている。
【０１２０】
これによると、開口部５９は、薄膜部３０の表面に開口し、当該開口方向は図８中の白抜き矢印方向に流れる流体の向きに対して直交する。つまり、第１実施形態では孔部１５の開口部がシリコン基板１０の一側面１２に開口しており、流体の向きに対して直交していたが、これと同じ状態となる。このため、開口部５９の開口部分に流体が直接当たらないので、孔部１５への汚染物質等の侵入を防ぐことができる。
【０１２１】
また、本実施形態では、開口部５９はシリコン基板１０のうちパッド４７〜５２側（他側面１３側）に位置している。そして、熱式流量センサ１の他側面１３は保護材で覆われるため、保護材側は一側面１２側よりも流体の流れが遅く、流体と一緒に流れてくる汚染物質や水滴が少ないので、空洞部１４への汚染物質等の侵入の防止をより確実なものとすることができる。
【０１２２】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図９は、本実施形態に係る熱式流量センサ１の平面図である。この図に示されるように、孔部１５は、バッファ部１６を有している。バッファ部１６は、孔部１５の経路上に、つまり空洞部１４と一側面１２との間に設けられており、空洞部１４よりも体積が小さくなっている。バッファ部１６の寸法は、例えば１０μｍ□〜３００μｍ□である。
【０１２３】
本実施形態では、バッファ部１６は、空洞部１４よりも浅くなっている。なお、バッファ部１６を形成するためのエッチングの種類によっては、孔部１５とバッファ部１６と空洞部１４とがそれぞれ同じ深さになるが、それぞれ幅が異なる。このように、バッファ部１６は孔部１５や空洞部１４と同じ深さでも良い。
【０１２４】
また、薄膜部３０のうち、バッファ部１６を覆う部分には、導体層３４の一部である被覆部６０が残されている。これにより、バッファ部１６上の薄膜部３０の膜強度が高くなる。
【０１２５】
このようなバッファ部１６を形成するためには、例えば、図３（ａ）に示す工程において、マスク材７０のうち被覆部６０に該当する部分を開口し、図３（ｂ）に示す工程でシリコン基板１０の一面１１側をエッチングする。これにより、孔部１５の経路上に、空洞部１４よりも体積が小さいバッファ部１６を形成することができる。
【０１２６】
孔部１５の経路上にバッファ部１６が設けられていることにより、熱式流量センサ１の外部から孔部１５に入る流体は一度バッファ部１６に流れ込む。これにより、バッファ部１６に流れ込んだ流体の流速が落ちるので、流体に含まれていた汚染物質や水滴等の重いものがバッファ部１６の底に溜まっていく。
【０１２７】
また、バッファ部１６から空洞部１４に進むためにはバッファ部１６と空洞部１４との間の孔部１５を通過しなければならないが、バッファ部１６は孔部１５よりも深いため、バッファ部１６の壁面が堤防となる。このため、汚染物質等はバッファ部１６と孔部１５との段差に遮られ、空洞部１４側に進むことができない。このようにして汚染物質等がバッファ部１６に留まるので、空洞部１４への汚染物質等の侵入を確実に防止することができる。
【０１２８】
上記では、第１実施形態で示された孔部１５がバッファ部１６を有するものについて説明したが、第２実施形態で示された孔部１５にバッファ部１６を設けることもできる。この場合も、汚染物質等はバッファ部１６に留まるので、空洞部１４への汚染物質等の侵入を確実に防止できる。
【０１２９】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１０は、本実施形態に係る熱式流量センサ１の平面図である。この図に示されるように、配線パターン４２〜４５は、孔部１５を覆う部分に孔部用発熱抵抗体６１をそれぞれ有している。
【０１３０】
各孔部用発熱抵抗体６１は、配線パターン４２、４３の接続部および配線パターン４４、４５の接続部の一部がそれぞれ細くさせられた部分である。一般的に、抵抗体の電流経路の幅が狭くなると、幅が狭くなった部分に電流が集中するので、幅が狭くなった部分が発熱抵抗体となって機能する。これを利用して、各孔部用発熱抵抗体６１は、配線パターン４２、４３の接続部および配線パターン４４、４５の接続部の一部が部分的に狭くパターニングされたことにより形成されたものである。また、各孔部用発熱抵抗体６１は、孔部１５の出口付近つまり一側面１２に位置している。
【０１３１】
このような孔部用発熱抵抗体６１は、図７（ｂ）に示す工程において、導体層３４から配線パターン４１〜４６をパターニングすることにより形成できる。孔部用発熱抵抗体６１を形成するための別工程も不要である。
【０１３２】
なお、図１０では、孔部用発熱抵抗体６１を配線パターン４２、４３の接続部の一部および配線パターン４４、４５の接続部の一部として構成しているが、配線パターン４２〜４５とは独立したパターンでも良い。この場合でも、図７（ｂ）に示す工程で導体層３４から所望のパターンを形成するだけであるので、つまり孔部用発熱抵抗体６１と配線パターン４１〜４６等とを同時に形成できるので、別工程を追加せずに孔部用発熱抵抗体６１を形成することが可能である。
【０１３３】
以上のように、薄膜部３０に孔部１５を覆う孔部用発熱抵抗体６１を設けることにより、孔部１５の空間が孔部用発熱抵抗体６１によって加熱される。これにより、孔部１５の壁面への汚染物質等の付着を防止することができる。また、壁面に付着した汚染物質等の蒸発させることができる。したがって、孔部１５の詰まりを防止できる。
【０１３４】
上記では、第１実施形態に示された孔部１５に対応する孔部用発熱抵抗体６１について説明したが、第２実施形態で示された孔部１５に対応する孔部用発熱抵抗体６１を設けることもできる。この場合、配線パターン４３、４４の一部を部分的に狭くパターニングすることで孔部用発熱抵抗体６１を設けることができる。
【０１３５】
（第５実施形態）
本実施形態では、第３、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１１は、本実施形態に係る熱式流量センサ１の平面図である。この図に示されるように、配線パターン４２〜４５は孔部１５を覆う部分に孔部用発熱抵抗体６１をそれぞれ有し、さらに、配線パターン４３、４４はバッファ部１６を覆う部分にバッファ部用発熱抵抗体６２をそれぞれ有している。
【０１３６】
バッファ部用発熱抵抗体６２は、孔部用発熱抵抗体６１と同様に、配線パターン４２、４３の接続部および配線パターン４４、４５の接続部の一部が部分的にそれぞれ狭くパターニングされたことにより形成されたものである。もちろん、バッファ部用発熱抵抗体６２は、配線パターン４２〜４５と独立したパターンでも良い。また、バッファ部用発熱抵抗体６２は、孔部用発熱抵抗体６１の形成と同様に、導体層３４をパターニングする際に同時に形成できる。
【０１３７】
これにより、バッファ部１６の空間がバッファ部用発熱抵抗体６２によって加熱されるので、バッファ部１６の壁面への汚染物質等の付着を防止でき、かつ、壁面に付着した汚染物質等を蒸発させることができる。
【０１３８】
本実施形態では、孔部用発熱抵抗体６１およびバッファ部用発熱抵抗体６２の両方が設けられているので、孔部１５の壁面およびバッファ部１６の壁面への汚染物質等の付着防止の効果を高めることができる。
【０１３９】
一方、上記では、孔部１５がバッファ部１６を有しているものにおいて、薄膜部３０が孔部用発熱抵抗体６１とバッファ部用発熱抵抗体６２との両方を有するものについて説明した。しかしながら、薄膜部３０がバッファ部用発熱抵抗体６２のみを有する構成でも良いし、孔部用発熱抵抗体６１のみを有する構成でも良い。
【０１４０】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、熱式流量センサ１を構成するベース基板としてシリコン基板１０を用いたが、これは一例を示すものであり、ガラスや金属等により構成された基板を用いても良い。
【０１４１】
上記各実施形態では、薄膜構造部３１の上部を流れるであろう流体の向きに対して直交するように孔部１５をシリコン基板１０の一面１１側に形成していたが、直交は一例であり、流体の向きに対して傾斜するようにシリコン基板１０の一面１１に孔部１５を形成しても良い。このように、流体の向きに対して孔部１５の延設方向が傾けられていれば、孔部１５の開口部分に流体が直接入りにくくなるので、空洞部１４への汚染物質等の侵入を防止できる。
【０１４２】
また、上記各実施形態では、空洞部１４の一辺の中央に孔部１５を接続していたが、孔部１５を当該一辺の端に接続することが好ましい。すなわち、薄膜構造部３１に圧力が印加されたときには薄膜構造部３１のエッジ（シリコン基板１０の一面１１と薄膜部３０との接合面の端）の中心付近に応力が集中する。したがって、薄膜構造部３１の四隅付近（例えば図１の破線で示された四角形状の空洞部１４の角部）から孔部１５を設けたほうが薄膜構造部３１に圧力が印加されたときに発生する応力が集中せず、薄膜構造部３１の膜強度の低下を防止できる。
【０１４３】
上記各実施形態では、シリコン基板１０に１つの孔部１５を設けたものについて示したが、孔部１５はシリコン基板１０の一面１１側に複数設けられていても良い。図１２は、シリコン基板１０の一側面１２と空洞部１４との間に２つの孔部１５を設けたときの熱式流量センサ１の平面図を示したものである。
【０１４４】
これによると、シリコン基板１０の外部と空洞部１４との間を流れる流体の経路が増えるので、外部から空洞部１４に流体が流れ易くなり、空洞部１４から外部に流体が流れ易くなる。例えば、一方の孔部１５は熱式流量センサ１の外部から空洞部１４に流体を流し込む役割を果たし、他方の孔部１５は空洞部１４から熱式流量センサ１の外部に流体を流し出す役割を果たす。このように、空洞部１４と外部との間で流体の量が増えるので、空洞部１４の外部の環境温度や気圧等の変化に対する空洞部１４の追従性の向上を図ることができる。
【０１４５】
孔部１５を複数設ける構造については、第２実施形態で示されたものにも適用することができる。図１３は、シリコン基板１０の一側面１２と空洞部１４との間、およびシリコン基板１０の他側面１３と空洞部１４との間に孔部１５をそれぞれ設けたときの熱式流量センサ１の平面図を示したものである。この場合、２つの孔部１５のうちの一方は、熱式流量センサ１のうち保護材で覆われる側に位置しているので、図１２に示されるものよりも、空洞部１４への汚染物質等の侵入防止の効果を高めることができる。
【０１４６】
また、孔部１５を複数設ける構造では、シリコン基板１０の他側面１３と空洞部１４との間に複数の孔部１５を設けても良い。このような構造では、薄膜部３０は開口部５９を複数有し、孔部１５は、空洞部１４と複数の開口部５９とを繋ぐようにシリコン基板１０の一面１１側に複数形成される。この場合、各開口部５９は熱式流量センサ１のうち保護材で覆われる側に位置しているので、図１３に示されるものよりも、空洞部１４への汚染物質等の侵入の防止をより確実なものとすることができる。
【０１４７】
図１２および図１３では、複数の孔部１５が設けられたものの例として２つの孔部１５が設けられてものを示しているが、もちろん、孔部１５の数は３つ以上でも良い。
【０１４８】
さらに、シリコン基板１０に複数の孔部１５を設けた場合でも、各孔部１５にバッファ部１６を設けても良いし、薄膜部３０に孔部用発熱抵抗体６１やバッファ部用発熱抵抗体６２を設けても良い。この場合、複数の孔部１５すべてにバッファ部１６を設けなくても良い。同様に、複数の孔部１５すべてに対応するように薄膜部３０に孔部用発熱抵抗体６１を設けなくても良いし、複数のバッファ部１６すべてに対応するようにバッファ部用発熱抵抗体６２を設けなくても良い。
【０１４９】
上記各実施形態では、薄膜構造部３１は流体の流量を検出するように構成されたものであったが、シリコン基板１０の一面１１側に空洞部１４および孔部１５を有し、空洞部１４を覆う薄膜部３０を備える半導体装置であれば、他の装置にも適用することができる。例えば、ガスに反応して電気信号が変化するセンシング素子をメンブレン上に有するガスセンサ、湿度によって電気信号が変化するセンシング素子をメンブレン上に有する湿度センサ、あるいは、赤外線量によって電気信号が変化するセンシング素子をメンブレン上に有する赤外線センサ等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１５０】
１０        シリコン基板
１１        シリコン基板の一面
１２        シリコン基板の一側面
１３        シリコン基板の他側面
１４        空洞部
１５        孔部
１６        バッファ部
３０        薄膜部
３１        薄膜構造部
４１〜４６  配線パターン
４７〜５２  パッド
５９        開口部
６１        孔部用発熱抵抗体
６２        バッファ部用発熱抵抗体
【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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