(57)【要約】【課題】小型化可能であり、製造工程を簡略化できる流量センサを提供する。【解決手段】流量センサ１は、基板２と、基板２の表面２ａ上に形成され、流体を通すための流体流路７１を構成する流路構成膜７と、基板２の表面２ａに配置され、流体流路７１を通る流体の流量を検出するセンシング部３とを有する。流路構成膜７は、パターニングされた膜であり、凹部７ａを有する。流体流路７１は、凹部７ａと基板２とによって囲まれた領域によって、流体を導入するための開口部である第１開口部７１ａおよび流体を外部に排出するための開口部である第２開口部７１ｂを有する構成とされる。流量センサ１の製造においては、半導体プロセスにおいてウェハ２００に流体流路７１を形成して流量センサ１を単一ウェハ上に作り上げるボトムアップ式製法技術によって製造でき、複数の流量センサ１を同時に加工可能となる。【選択図】図１
2015175723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（２ａ）を有する基板（２）と、
被検出体である流体を導入するための開口部である第１開口部（７１ａ）および前記流体を外部に排出するための開口部である第２開口部（７１ｂ）を有する構成とされた、前記第１開口部から導入された前記流体を通すための流路である流体流路（７１）と、
前記基板の表面に配置されて、前記流体流路を通る前記流体の流量を検出するセンシング部（３）と、を有する構成とされた流量センサの製造方法であって、
複数の前記流量センサの前記基板を構成する部材として、表面（２００ａ）を有する板状のウェハ（２００）を用意し、前記ウェハの表面において、複数の前記流量センサそれぞれに対応した複数の前記センシング部を配置する第１工程と、
前記第１工程ののちに、
前記ウェハの表面のうち、複数の前記流量センサに対応する複数の前記流体流路が形成される部分に第１膜（２０１）を形成すると共に、前記第１膜のうち前記第１開口部に相当する部分および前記第２開口部に相当する部分を外部に露出させつつ、前記ウェハと共に前記第１膜を覆い囲むように、前記ウェハの表面に配置された膜である第２膜（２０２）を形成する第２工程と、
前記第２工程ののちに、
前記第１膜を除去することで、前記ウェハと前記第２膜とによって囲まれた領域において、前記第１開口部および前記第２開口部を有する前記流体流路を形成する第３工程と、
前記第３工程の後に、
前記ウェハをダイシングして個片化することで複数の前記流量センサを得る第４工程と、を有することを特徴とする流量センサの製造方法。
【請求項２】
前記第２工程では、
前記ウェハの表面上に、前記第１膜の形成材料を成膜したのち、前記第１膜の形成材料をエッチングによりパターニングして、複数の前記流量センサそれぞれに対応した複数の前記流体流路が形成される部分に前記第１膜を形成し、そののちに、前記第１膜の表面を含む前記ウェハの上に前記第２膜の形成材料を成膜したのち、前記第２膜の形成材料をエッチングによりパターニングして前記第１膜のうち前記第１開口部に相当する部分および前記第２開口部に相当する部分を外部に露出させることを特徴とする請求項１に記載の流量センサの製造方法。
【請求項３】
前記第２工程では、
前記ウェハの表面上に、前記第１膜および前記第２膜の形成材料としてのネガ型のフォトレジストを成膜したのち、前記フォトレジストのうち前記第１膜に相当する部分を露光せずに前記第２膜に相当する部分を露光することで、前記フォトレジストによって複数の前記流量センサそれぞれに対応した複数の前記流体流路が形成される部分に前記第１膜を形成すると共に前記第２膜を形成し、前記第１膜のうち前記第１開口部に相当する部分および前記第２開口部に相当する部分を外部に露出させることを特徴とする請求項１に記載の流量センサの製造方法。
【請求項４】
前記流体流路のおける前記ウェハの表面に対する法線の方向の高さである流路深さを５０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流量センサの製造方法。
【請求項５】
基板（２）と、
前記基板の表面上にパターニングされた膜で構成され、凹部（７ａ）を有し、該凹部と前記基板とによって囲まれた領域によって、被検出体である流体を導入するための開口部である第１開口部（７１ａ）および前記流体を外部に排出するための開口部である第２開口部（７１ｂ）を有する構成とされた流体流路（７１）を構成する流路構成膜（７）と、
前記基板の表面に配置され、前記流体流路を通る前記流体の流量を検出するセンシング部（３）と、を有することを特徴とする流量センサ。
【請求項６】
前記流体流路が、前記流体の向きを変えることで慣性の働きにより前記流体に含まれた異物を前記流体から分離するためのバイパス流路部（７２）を有する構成とされており、
前記センシング部が、前記バイパス流路部を通る前記流体の流量を検出する構成とされていることを特徴とする請求項５に記載の流量センサ。
【請求項７】
複数の前記センシング部を有し、
前記流体流路が、前記流路構成膜によって前記複数のセンシング部のそれぞれに構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の流量センサ。
【請求項８】
前記流体流路における前記基板の表面に対する法線の方向の高さである流路深さが５０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体である流体を通すための流体流路と、流体流路を通る流体の流量を検出するセンシング部とを有する構成とされた流量センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検出体である流体を通すための流体流路と、流体流路を通る流体の流量を検出するセンシング部とを有する構成とされた流量センサが知られている。
【０００３】
この種の流量センサとしては、特許文献１に記載の流量センサが提案されている。この流量センサは、シリコン基板（以下、第１シリコン基板という）の下面にガラス基板が貼り合わせられ、さらに、このガラス基板の下面に別のシリコン基板（以下、第２シリコン基板という）が貼り合わされた構成とされている。そして、この流量センサは、第１シリコン基板の上面において絶縁膜を介してセンシング部が設けられた構成とされている。ガラス基板には、該ガラス基板の厚さ方向において貫通する孔が該厚さ方向に垂直な方向に伸びるように形成されている。この流量センサでは、このガラス基板に形成された孔が第１シリコン基板や第２シリコン基板によって囲まれることで形成される内部領域を流体流路の基本部分としている。また、第２シリコン基板には、第２シリコン基板の厚さ方向において貫通する孔が２つ形成されており、この２つの孔は、それぞれ、上記したガラス基板に形成された孔（流体流路の基本部分）に連通すると共に、外部に連通している。この流量センサでは、この２つの孔のうち一方が、被検出体である流体を導入するための開口部を含む部分とされ、他方が、流体を外部に排出するための開口部を含む部分とされている。以上のように、特許文献１に記載の流量センサは、３枚の基板（ガラス基板、第１シリコン基板、第２シリコン基板）を貼り合わせる構成とされることにより流体流路を形成するものである。
【０００４】
この流量センサは、以下のように製造される。まず、ガラス基板を用意し、このガラス基板に長音波加工やレーザ加工によって流体流路となる孔を形成する。なお、この孔の厚さは、０．３ｍｍ〜１ｍｍである。次に、このガラス基板の上面に第１シリコン基板を陽極接合により貼り合わせる。次に、第１シリコン基板が１００μｍ程度の厚さになるまで、エッチングもしくは研磨を行う。次に、異方性エッチングや超音波加工、レーザ加工などによって孔を開設した第２シリコン基板を用意し、ガラス基板の下面に第２シリコン基板を陽極接合により貼り合わせる。次に、第１シリコン基板の上面にセンシング部を形成する。こうして、特許文献１に記載の流量センサは製造される。以上のように、この製造方法では、流体流路を形成するための３枚の基板について、それぞれ別個の製造工程において別個に加工を施したのちに、これら３枚の基板を貼り合わせることで、流量センサが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３３２４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、特許文献１に記載の製造方法では、流体流路を形成するための３枚の基板について、それぞれ別個の製造工程において別個に加工を施したのちに、これら３枚の基板を貼り合わせることで、流量センサを製造している。このように、この製造方法に係る流量センサでは、３枚の基板を貼り合せた構成とされるため、流量センサを構成する部材として多くの部材が必要となると共に、流量センサの体積が大きいものとなってしまう。また、この製造方法では、３枚の基板について、それぞれ別個の製造工程において別個に加工を施すため、製造工程が多くなってしまう。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、被検出体である流体を通すための流体流路と、流体流路を通る流体の流量を検出するセンシング部とを有する構成とされた流量センサにおいて、小型化可能であり、製造工程を簡略化できる流量センサ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、表面（２ａ）を有する基板（２）と、被検出体である流体を導入するための開口部である第１開口部（７１ａ）および流体を外部に排出するための開口部である第２開口部（７１ｂ）を有する構成とされた、第１開口部から導入された流体を通すための流路である流体流路（７１）と、基板の表面に配置されて、流体流路を通る流体の流量を検出するセンシング部（３）と、を有する構成とされた流量センサの製造方法であって、以下の特徴を有する。
【０００９】
すなわち、複数の流量センサの基板を構成する部材として、表面（２００ａ）を有する板状のウェハ（２００）を用意し、ウェハの表面において、複数の流量センサそれぞれに対応した複数のセンシング部を配置する第１工程と、第１工程ののちに、ウェハの表面のうち、複数の流量センサに対応する複数の流体流路が形成される部分に第１膜（２０１）を形成すると共に、第１膜のうち第１開口部に相当する部分および第２開口部に相当する部分を外部に露出させつつ、ウェハと共に第１膜を覆い囲むように、ウェハの表面に配置された膜である第２膜（２０２）を形成する第２工程と、第２工程ののちに、第１膜を除去することで、ウェハと第２膜とによって囲まれた領域において、第１開口部および第２開口部を有する流体流路を形成する第３工程と、第３工程の後に、ウェハをダイシングして個片化することで複数の流量センサを得る第４工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
このため、半導体プロセスによって複数の流量センサについて同時に加工を行うことが可能となる。よって、上記した従来技術のように複数の部材についてそれぞれ別個の製造工程において別個に加工することなく、同時に複数の流量センサを製造することができる。
【００１１】
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】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る流量センサ１の平面構成を示す図である。
【図２】図１に示す流量センサ１のII−II’断面構成を示す図である。
【図３】流体流路７１の流路深さを横軸とし、空気が流体流路７１内を流れる際のレイノルズ数Ｒｅを縦軸として、流体流路７１の流路深さとレイノルズ数Ｒｅとの関係を示した図である。
【図４】図３に示す図の一部について縦軸を拡大して示した図である。
【図５】図１に示す流量センサ１の製造工程中のワークの断面構成を示した図である。
【図６】図１に示す流量センサ１の製造方法の第１工程のワークの平面構成を示した図である。
【図７】図１に示す流量センサ１の製造方法の第２工程におけるワークの平面構成を示した図である。
【図８】図１に示す流量センサ１の製造方法の第２工程におけるワークの平面構成を示した図である。
【図１０】図１に示す流量センサ１の製造方法の第２工程におけるワークの平面構成を示した図である。
【図９】第２実施形態で説明する流量センサ１の製造方法におけるワークの断面構成を示した図である。
【図１１】他の実施形態に係る流量センサ１の平面構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す流量センサ１のXII−XII’断面構成を示す図である。
【図１３】別の他の実施形態に係る流量センサ１の平面構成を示す図である。
【図１４】図１３に示す流量センサ１のXXIV−XIV’断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、同一符号を付して説明を行う。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る流量センサ１について図１〜図９を参照して説明する。        
【００１５】
まず、第１実施形態に係る流量センサ１の構成について、図１〜図４を参照して、以下で説明する。流量センサ１は、流体の流量を検出する流量計であり、ここでは一例として熱式流量計とされている。流量センサ１は、用途が限定されるものではないが、例えば、自動車に搭載され自動車用エンジンの吸入空気量や排気量などを測定するエアフロメータ（熱式流量計）として用いられる。
【００１６】
図１、図２に示すように、流量センサ１は、基板２と、流体の流量を検出するセンシング部３と、センシング部３が検出した流量信号を演算処理する電気回路部４と、基板２および電気回路部４を搭載するリードフレーム５と、モールド樹脂６とを有する。そして、流量センサ１は、基板２の表面２ａに形成されていると共に、被検出体である流体を通すための流体流路７１を構成する流路構成膜７を有する。
【００１７】
基板２は、シリコン半導体などで構成された板状のチップである。図１、図２に示すように、基板２は、表面２ａを有し、基板２の表面２ａには、アルミ、白金などの金属やイオン注入により部分的にドーピングされたシリコンなどで構成された３つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂ、８が形成されている。具体的には、流体流路７１内において、流体の流れの上流側に薄膜抵抗体３ａ、下流側に薄膜抵抗体３ｂが形成されており、薄膜抵抗体３ａと薄膜抵抗体３ｂとの間の中間位置に薄膜抵抗体８が形成されている。また、基板２の表面２ａ上には、流体流路７１を構成するための流路構成膜７が形成されている。
【００１８】
図２に示すように、基板２の一端側２１ａにおける表面２ａとは反対側の裏面２ｂには、凹部２１ｃが形成されており、この凹部２１ｃが形成されていることにより、基板２の表面２ａ側には、凹部２１ｃの底部をなす薄肉部２１ｄが構成されている。凹部２１ｃは、シリコンの異方性エッチングなどにより形成される。
【００１９】
図２に示すように、３つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂ、８は、それぞれ、基板２の表面２ａに配置された異なる電極対９（９ａ、９ｂ）、１０（１０ａ、１０ｂ）、１１（１１ａ、１１ｂ）を介して、ボンディングワイヤ１３によって電気回路部４と電気的に接続される。３つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂ、８は、それぞれ、薄肉部２１ｄの上まで延設されている。３つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂ、８は、それぞれ、シリコン窒化膜などの保護膜によって被覆された構成とされている。薄膜抵抗体３ａおよび３ｂは、それぞれ、図示しないブリッジ回路の一部を構成しており、温度センサとして機能するセンシング部３として構成されている。また、薄膜抵抗体８は、温度センサである２つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂが検出する温度の差を大きくするためのヒータ（発熱体）として構成されている。なお、電極対９〜１１は、金などで構成されている。
【００２０】
本実施形態に係る流量センサ１では、流体流路７１内を流体が通ると、センシング部３上の温度分布が変化し、ヒータである薄膜抵抗体８よりも上流側に配置された薄膜抵抗体３ａが冷却されると共に、下流側に配置された薄膜抵抗体３ｂがヒータ（薄膜抵抗体８）の熱によって加熱される。このとき、２つの温度センサ（薄膜抵抗体３ａ、３ｂ）が検出する温度の温度差によって生じる抵抗値変化を電気信号として出力することで、流体の流量を検出する。
【００２１】
なお、上記したように、本実施形態に係る流量センサ１では、３つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂ、８が、基板２のうち熱容量の小さい部分である薄肉部２１ｄの上まで延設された構成とされているため、ヒータ（薄膜抵抗体８）が発する熱などの熱が基板２の内部に篭り難くなる。これにより、本実施形態に係る流量センサ１では、流体の流量変化による熱応答性が良好であり、流量センサ１の検出感度が高くなる。
【００２２】
なお、基板２は、一端側２１ａと反対側の他端側２１ｂにおいて、リードフレーム５に対して、導電性あるいは電気絶縁性の接着剤を介してリードフレーム５に接着されて固定されている。
【００２３】
本実施形態に係る流量センサ１では、流体が流体流路７１を流れたときに、２つの温度センサ（薄膜抵抗体３ａ、３ｂ）の間に流体の流量に対応した温度差が生じ、これによって、ブリッジ回路の平衡が変化して電気的変化が生じることとなる。この流量センサ１では、この電気的変化を流体の流量に対応した電気信号として得ることで、基板２の表面２ａの上方を流れる流体の流量を検出する。
【００２４】
電気回路部４は、２つの温度センサ（薄膜抵抗体３ａ、３ｂ）が検出した電気信号を演算処理する電気回路を有する回路チップである。電気回路部４は、外部出力用接続端子１５に接続されたボンディングワイヤ１４を介して外部と電気的に接続されており、これにより、電気回路部４によって演算処理された結果として得られる電気信号が外部へ出力される。電気回路部４は、例えば、２つの温度センサ（薄膜抵抗体３ａ、３ｂ）が検出した電気信号が示す流量信号と、予め所定の流量が設定された設定流量信号とを比較する演算処理を行い、その結果としての信号を外部に出力する。図１、図２に示すように、電気回路部４は、リードフレーム５に搭載されて支持されている。
【００２５】
リードフレーム５は、Ｃｕや４２アロイなどの導電性に優れた金属よりなるもので、エッチングやプレスなどにより形成されたものである。図１、図２に示すように、リードフレーム５は、基板２および電気回路部４を搭載して支持している。
【００２６】
流路構成膜７は、パターニングされた膜であり、ここでは一例として、耐環境性の高い材料であるポリシリコンで構成されている。このため、本実施形態に係る流量センサ１は、高温、高湿、もしくは腐食し易い環境などの苛酷な環境における使用にも耐えることができる。図２に示すように、流路構成膜７は、凹部７ａを有し、凹部７ａと基板２とによって囲まれた領域によって、流体を通すための流路である流体流路７１を構成する。
流体流路７１は、被検出体である流体を導入するための開口部である第１開口部７１ａおよび流体を外部に排出するための開口部である第２開口部７１ｂを有する構成とされている。すなわち、本実施形態に係る流量センサ１では、第１開口部７１ａから導入された流体が、流体流路７１内を通って、第２開口部７１ｂから外部に排出される。
【００２７】
ここで、図２に示すように、本実施形態に係る流量センサ１では、流体流路７１における基板２の表面２ａに対する法線の方向（図２における紙面の上下方向）の高さである流路深さ（図２中の矢印Ｙ２を参照）が５０μｍ以下とされている。上記の流路深さが５０μｍ以下とされている理由を図３、図４を参照して以下に示す。なお、図３、図４に示すレイノルズ数Ｒｅは、流体の慣性力と粘性力との比で定義される一般に使われる数値である。ここでは、２０℃、１ａｔｍの環境にて、密度が１．２０５［ｋｇ／ｍ３］、粘性係数が１．８２×１０−５の［Ｐａ・ｓ］流体（空気）について算出している。また、図３、図４中のＶは、流体流路７１内を通る流体（空気）の平均流速を示す。
【００２８】
レイノルズ数Ｒｅの値が小さいと流体が層流になり易く、大きいと乱流になり易いため、流量センサ１においては、流体の流量を高精度に検出するために、流体が層流となることが望ましく、すなわち、レイノルズ数Ｒｅが小さくなることが好ましい。ここで、図３、図４に示すように、流体流路７１内を通る流体（空気）の平均流速が１ｍ［メートル］／ｓ［秒］、３ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、１００ｍ／ｓのいずれの場合であっても、流体流路７１の流路深さが増加されるほどレイノルズ数Ｒｅが大きくなる。
【００２９】
また、流体（空気）の平均流速が１ｍ／ｓ、３ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、１００ｍ／ｓのいずれの場合であっても、流体流路７１の流路深さが増加されるほど、図３、図４中のレイノルズ数Ｒｅを示す曲線の接線の傾きが大きくなる。すなわち、流体流路７１の流路深さが増加されるほど、流体（空気）の平均流速の増加量に対するレイノルズ数Ｒｅの増加量が大きくなる。図３、図４に示すように、流体流路７１の流路深さが５０μｍを超えた所定値に達した場合（図３、図４中のＰ１、Ｐ３、Ｐ１０、Ｐ３０、Ｐ１００を参照）にレイノルズ数Ｒｅを示す曲線それぞれの接線の傾きが飽和する。そして、流体流路７１の流路深さが上記所定値を超える場合では、それぞれの曲線において、接線の傾きは大きく変化せずに略一定となり、すなわち、流体流路７１の流路深さが増加されると大きくレイノルズ数Ｒｅが増加される。以上説明したように、流体（空気）の平均流速に関わらず、レイノルズ数Ｒｅは、流体流路７１の流路深さが５０μｍを超えた所定値に達した場合に最も増加し易く、大きくなり易い。よって、流体（空気）の平均流速に関わらず、流体流路７１の流路深さが５０μｍ以下であれば、レイノルズ数Ｒｅを小さくすることができるため、本実施形態に係る流量センサ１では、流路深さが５０μｍ以下とされている。
【００３０】
なお、図２に示すように、本実施形態に係る流量センサ１では、流体流路７１における基板２の表面２ａに平行な直線の方向（図２における紙面の左右方向）の長さである流路幅が、薄肉部２１ｄにおける基板２の表面２ａに平行な直線の方向の長さよりも長くしてある。これにより、流体流路７１内を通る流体が広範囲の薄肉部２１ｄに検出され易くなり、流量センサ１の検出精度が高くなる。
【００３１】
また、図１、図２に示すように、本実施形態に係る流量センサ１では、基板２の表面２ａ上を流れる流体の流れを整えるための整流板１２が設けられている。整流板１２は、一面１２ｃを有する板形状の底部１２ａと底部１２ａの一面１２ｃにおいて、一面１２ｃに略垂直な方向に立設された壁部１２ｂを有する構成とされている。図１に示すように、整流板１２は、底部１２ａの一面１２ｃが基板２の裏面２ｂと対向するように配置されており、基板２の表面２ａに対する法線の方向（図１の紙面に対する法線の方向）から見て、一端側２１ａの部分に対向する周囲の全周に亘って配置されている。また、図２に示すように、整流板１２は、基板２の表面２ａに平行な直線の方向（例えば、図２の紙面に対する法線の方向）から見て、基板２の裏面２ｂから表面２ａまでの領域に位置するように構成されている。なお、整流板１２の底部１２ａはリードフレーム５と接続されている。
【００３２】
ここで、流体を図１、図２中の矢印Ｙ１の向きに流すために流体を第１開口部７１ａに通そうとすると、流体が基板２の表面２ａより下（図２の紙面の下）の領域（例えば、凹部２１ｃの辺りなど）に流れ、乱流が発生し、センシング部３の温度分布を掻乱するため、流量センサ１の検出精度が低くなってしまう。しかしながら、本実施形態に係る流量センサ１では、上記の整流板１２を設けられたことで、流体が基板２の表面２ａより下（図２の紙面の下）の領域に行かずに第１開口部７１ａに向かうように整流される。このため、本実施形態に係る流量センサ１では、流体が効率良く第１開口部７１ａに集められ、検出精度が高くなる。
【００３３】
モールド樹脂６は、エポキシ樹脂などよりなるものであり、金型を用いたトランスファーモールド法などにより成形される。図１、図２に示すように、モールド樹脂６は、基板２の他端側２１ｂの部分、電気回路部４、リードフレーム５の大部分、および整流板１２の底部１２ａの一部などを封止している。
【００３４】
以上、本実施形態に係る流量センサ１の構成について説明した。次に、本実施形態に係る流量センサ１の製造方法について図５〜図９を参照して説明する。なお、図５の各図（図５（ａ）〜図５（ｇ））は、製造工程中におけるウェハ２００のうち１つの流量センサ１に相当する部分のみを示してある。なお、図５（ａ）は図６のＶａ−Ｖａ’断面、図５（ｃ）は図７のＶｃ−Ｖｃ’断面、図５（ｅ）は図８のＶｅ−Ｖｅ’断面、図５（ｇ）は図９のＶｇ−Ｖｇ’断面に相当している。
【００３５】
流量センサ１は、基本的には、一般的なＩＣの製造工程と同様の工程を経て製造される。すなわち、流量センサ１は、前工程（ウェハ２００上にＩＣ回路を作り込む工程）と前工程を経て完成したウェハ２００についてダイシング、マウントなどの加工等を行う後工程を経て製造される。したがって、ここでは本実施形態に係る流量センサ１の製造方法のうち特徴的部分のみを詳しく説明する。
【００３６】
本実施形態に係る流量センサ１の製造方法は、以下の第１〜４工程を有することを特徴とする。なお、第１〜３工程は上記の前工程に含まれる工程であって、第４工程は上記の後工程に含まれる工程である。
【００３７】
第１工程では、まず、図５（ａ）に示すように、複数の流量センサ１の基板２を構成する部材として、基板２の表面２ａに相当する表面２００ａを有する板状のウェハ２００を用意する。ここでは、シリコン半導体で構成されたウェハ２００を採用している。
【００３８】
そして、ウェハ２００の表面２００ａにおいて、複数の流量センサ１それぞれに対応した複数のセンシング部３および薄膜抵抗体８を配置する。具体的には、本実施形態に係る製造方法では、図５（ａ）、図６に示すように、ウェハ２００の表面２００ａにおいて、アルミ、白金などの金属やイオン注入により部分的にドーピングされたシリコンなどで構成された２つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂを、複数の流量センサ１それぞれに対応した複数形成されるようにパターニングすると共に、薄膜抵抗体８を同時にパターニングする。こうして、ウェハ２００の表面２００ａにおいて、複数の流量センサ１それぞれに対応した複数のセンシング部３としての２つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂ、ヒータとしての薄膜抵抗体８を配置する。
【００３９】
また、図５（ａ）、図６に示すように、ウェハ２００の表面２００ａにおいて、複数の電極対９、１０、１１を配置する。電極対９〜１１は、それぞれ、金などで構成されるパッドである。
【００４０】
このようにして第１工程を行い、その後、第２工程を行う。具体的には、図５（ｂ）に示すように、ウェハ２００の表面２００ａ上に、第１膜２０１の形成材料を成膜する。こののち、図５（ｃ）、図７に示すように、第１膜２０１の形成材料をエッチングによりパターニングして、複数の流量センサ１それぞれに対応した複数の流体流路７１が形成される部分に第１膜２０１を形成する。第１膜２０１の形成材料は、例えばシリコン酸化膜などによって成膜され、ここでは、二酸化シリコンをプラズマＣＶＤで成膜している。
【００４１】
そののちに、図５（ｄ）に示すように、第１膜２０１の表面を含むウェハ２００の上に第２膜２０２の形成材料を成膜する。そして、図５（ｅ）、図８に示すように、第２膜２０２の形成材料をエッチングによりパターニングして第１膜２０１のうち第１開口部７１ａに相当する部分および第２開口部７１ｂに相当する部分を外部に露出させる。第２膜２０２の形成材料は、例えばポリシリコン膜などによって成膜される。
【００４２】
このようにして第２工程を行い、その後、第３工程を行う。具体的には、図５（ｆ）に示すように、第２膜２０２に対して第１膜２０１の選択比の大きなエッチング材料を用いて、第２膜２０２がエッチングされないようにしつつ第１膜２０１をエッチングする。これにより第１膜２０１を除去することで、ウェハ２００と第２膜２０２とによって囲まれた領域において、第１開口部７１ａおよび第２開口部７１ｂを有する流体流路７１を形成する。こののち、図５（ｇ）に示すように、ウェハ２００をエッチングすることにより、ウェハ２００の表面２００ａとは反対側の裏面２００ｂにおいて、凹部２１ｃを形成する。なお、エッチング材料として、基板２に対して第１膜２０１の選択比の大きなものを用いることにも留意すべきである。
【００４３】
このように、本実施形態に係る製造方法では、凹部２１ｃを形成することにより構成される薄肉部２１が割れ易いことを考慮して、上記第１、２工程を経て、第３工程において、第１膜２０１を除去したのちに、凹部２１ｃを形成する。
【００４４】
なお、従来技術のような超音波加工やレーザ加工などの機械加工によっては、流路深さが５０μｍ以下の小さい流体流路７１を形成するのは困難である。しかしながら、本実施形態に係る製造方法では、上記したような前工程、すなわち半導体プロセスにおいて流体流路７１を形成するため、容易に、流路深さが５０μｍ以下の小さい流体流路７１を形成することができる。
【００４５】
このようにして第３工程を行い、その後、第４工程を行う。具体的には、まず、ウェハ２００をダイシングして個片化することで、図５（ｇ）、図９に示すワークを複数得る。次に、これら複数のワークについて、それぞれ、接着剤を介してリードフレーム５に接着する。また、電気回路部４をリードフレーム５に搭載する。また、ボンディングワイヤ１３によって、３つの薄膜抵抗体３ａ、３ｂ、８を、それぞれ、基板２の表面２ａに配置された異なる電極対９、１０、１１を介して、電気回路部４と電気的に接続する。そして、モールド樹脂６による封止を行う。以上の工程を経て、複数の流量センサ１が完成する。以上説明したような本製造方法は、前工程、すなわち半導体プロセスにおいてウェハ２００に流体流路７１を形成して流量センサ１を単一ウェハ上に作り上げるボトムアップ式製造技術に属するものである。
【００４６】
以上、本実施形態に係る流量センサ１の製造方法について説明した。次に、上記で説明した本実施形態に係る流量センサ１の構成および製造方法による作用効果について説明する。
【００４７】
上記で説明したように、本実施形態に係る流量センサ１は、以下の構成とされる。すなわち、流量センサ１は、基板２と、基板２の表面２ａ上に形成され、流体を通すための流路である流体流路７１を構成する流路構成膜７と、基板２の表面２ａに配置され、流体流路７１を通る流体の流量を検出するセンシング部３とを有する構成とされる。流路構成膜７は、パターニングされた膜であり、凹部７ａを有する。流体流路７１は、凹部７ａと基板２とによって囲まれた領域によって、流体を導入するための開口部である第１開口部７１ａおよび流体を外部に排出するための開口部である第２開口部７１ｂを有する構成とされる。
【００４８】
このように、本実施形態に係る流量センサ１では、１枚の基板２の表面２ａ上に流路構成膜７が形成された構成とされるため、流量センサ１の小型化が可能となる。また、本実施形態に係る流量センサ１の製造においては、上記したように、半導体プロセスにおいてウェハ２００に流体流路７１を形成して流量センサ１を単一ウェハ上に作り上げるボトムアップ式製法技術によって製造することができる。このため、半導体プロセスによって複数の流量センサ１について同時に加工を行うことが可能となる。よって、本実施形態に係る流量センサ１の製造においては、上記した従来技術のように複数の部材についてそれぞれ別個の製造工程において別個に加工することなく、同時に複数の流量センサ１を製造することができる。これにより、本実施形態に係る流量センサ１では、従来よりも製造工程を簡略化することができる。
【００４９】
上記で説明したように、本実施形態に係る製造方法は、表面２ａを有する基板２と、第１開口部７１ａおよび第２開口部７１ｂを有する構成とされた流体流路７１と、センシング部３とを有する流量センサの製造方法であって、以下の特徴を有する。すなわち、本実施形態に係る製造方法では、第１工程として、まず、複数の流量センサ１の基板２を構成する部材として、表面２００ａを有する板状のウェハ２００を用意する。そして、ウェハ２００の表面２００ａにおいて、複数の流量センサ１それぞれに対応した複数のセンシング部３を配置する。第１工程ののちの第２工程として、ウェハ２００の表面２００ａのうち、複数の流量センサ１に対応する複数の流体流路７１が形成される部分に第１膜２０１を形成する。また、第１膜２０１のうち第１開口部７１ａに相当する部分および第２開口部７１ｂに相当する部分を外部に露出させつつ、ウェハ２００と共に第１膜２０１を覆い囲むように、ウェハ２００の表面２００ａに配置された第２膜２０２を形成する。第２工程ののちの第３工程として、第１膜２０１を除去することで、ウェハ２００と第２膜２０２とによって囲まれた領域において、第１開口部７１ａおよび第２開口部７１ｂを有する流体流路７１を形成する。そして、第３工程ののちの第４工程として、ウェハ２００をダイシングして個片化することで複数の流量センサ１を得ている。
【００５０】
このため、半導体プロセスによって複数の流量センサ１について同時に加工を行うことが可能となる。よって、本実施形態に係る流量センサ１の製造においては、上記した従来技術のように複数の部材についてそれぞれ別個の製造工程において別個に加工することなく、同時に複数の流量センサ１を製造することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図１０を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に係る流量センサ１に対して、流路構成膜７の材質を変更すると共に、第１実施形態における製造方法の第２工程を変更したものである。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは基本的には異なる部分のみを説明する。なお、図１０の各図（図１０（ａ）〜図１０（ｃ））は、製造工程中におけるウェハ２００のうち１つの流量センサ１に相当する部分のみを示してある。
【００５２】
第１実施形態に係る流量センサ１では、流路構成膜７をポリシリコンで構成していたが、本実施形態では、流路構成膜７をネガ型のフォトレジストで構成している。ネガ型のフォトレジストは、一般的に用いられているものであって、光によって溶解性が変化する組成物のうち、露光されると現像液に対して溶解性が低下し、現像後に露光部分が残ることとなるものである。
【００５３】
そして、第１実施形態のおける製造方法の第２工程では、まず、図１０（ａ）に示すように、ウェハ２００の表面２００ａ上に、第１膜２０１および第２膜２０２の形成材料としてのネガ型のフォトレジストを成膜する。
【００５４】
そののち、フォトレジストのうち第１膜２０１に相当する部分を露光せずに第２膜２０２に相当する部分を露光する。具体的には、ウェハ２００の表面２００ａに対する法線の方向（図１０（ｂ）の紙面の上下方向。以下、単に上下方向という）から見て、フォトレジストにおいて、複数の流量センサ１に対応する複数の流体流路７１が形成される部分（以下、レジスト流路部分という）については、上下方向の途中までの部分のみを露光する。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、ウェハ２００の表面２００ａから遠い側を露光せずに近い側を露光する。また、レジスト流路部分の両側に位置する周辺部分（以下、レジスト流路周辺部分という）については、厚み分全域を露光する。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、レジスト流路周辺部分のうちのウェハ２００の表面２００ａから遠い側の一面より近い側の一面までの全部を露光する。このとき、ウェハ２００の表面２００ａに対する法線の方向から見て、レジスト流路部分がフォトレジストの一端から該一端と反対側の他端まで形成されるようにする。つまり、フォトレジストの両端面において、レジスト流路部分を露出させる。
【００５５】
なお、フォトレジストにおいて上下方向の途中までの部分のみを露光する方法としては、例えば、光の一部を遮るためのスリット部もしくは半透過部を有するマスクを用いることができる。すなわち、光を全部遮る部分、光が全く遮らない部分、および光の一部を遮る部分を有するマスクを用いる。そして、マスクのうちフォトレジストにおける第１膜２０１とする部分と対応する部分を光の一部を遮る部分とし、それ以外の部分を光が全く遮らない部分とする。これにより、第１膜２０１とする部分においては減光されて、フォトレジストのうちの上下方向の途中までしか露光されず、それ以外の部分においてはフォトレジストの上下方向の全域が露光されるようにできる。
【００５６】
上記で説明したようにフォトレジストを露光することで、レジスト流路部分のうちウェハ２００の表面２００ａから近い側の露光されていない部分を第１膜２０１とする。また、レジスト流路部分のうちウェハ２００の表面２００ａから遠い側の露光された部分およびレジスト流路周辺部分を第２膜２０２とする。
【００５７】
これにより、フォトレジストによって複数の流量センサ１それぞれに対応した複数の流体流路７１が形成される部分に第１膜２０１を形成すると共に、その第１膜２０１を覆うように第２膜２０２を形成することができる。そして、第１膜２０１のうち第１開口部７１ａに相当する部分および第２開口部７１ｂに相当する部分を外部に露出させることができる。
【００５８】
また、第３工程では、図１０（ｃ）に示すように、フォトレジストのうち露光されていない部分である第１膜２０１を現像液によって溶かす。これにより、ウェハ２００と第２膜２０２とによって囲まれた領域において、第１開口部７１ａおよび第２開口部７１ｂを有する流体流路７１を形成する。
【００５９】
以上説明したように、フォトレジストを用いて第１膜２０１および第２膜２０２を構成することもできる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６１】
例えば、図１１、図１２に示すように、第１実施形態に係る流量センサ１において、流体流路７１を、流体の向きを変えることで慣性の働きにより流体に含まれた異物を流体から分離するためのバイパス流路部７２を有する構成としてもよい。具体的には、流体流路７１を直線状の主通路に対してそれから分岐したバイパス流路部７２を備えるようにし、異物が含まれた流体が主通路を通過する際に異物を慣性によって直線状に移動させ、バイパス流路部７２に入り込まないようにする。流体の一部は、圧力差によりセンシング部３に導かれる。これにより、バイパス流路部７２に流体のみが導かれ、異物がセンシング部３側に移動させられないようにすることが可能となる。したがって、異物がセンシング部に衝突し難くなり、センシング部３が破損する等の不具合が生じ難くなる。なお、バイパス流路部７２へは、主通路に対して所定の比率で流体が流れることになるため、バイパス流路部７２を通る流体の流量をセンシング部３で検出することで、流体流路７１に流れる流体の全体流量を検出可能である。
【００６２】
また、図１３、図１４に示すように、第１実施形態に係る流量センサ１において、複数のセンシング部３が設けられ、流体流路７１が流路構成膜７によって複数のセンシング部３のそれぞれに設けられるように構成してもよい。この場合、複数のセンシング部３のそれぞれに構成された流体流路７１において、それぞれ流体を通すことで同時に複数の流体の流量を検出することができる。なお、このとき、各流体流路に同じ種類の流体を通してもよいし、流体流路ごとに異なる種類の流体を通してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
２          基板
３ａ、３ｂ  薄膜抵抗体
７          流路構成膜
７１        流体流路
７１ａ      第１開口部
７１ｂ      第２開口部
７２        バイパス流路部
８          薄膜抵抗体
１２        整流板
２００      ウェハ
【図１】
2015175723.tif 000003
【図２】
2015175723.tif 000004
【図３】
2015175723.tif 000005
【図４】
2015175723.tif 000006
【図５】
2015175723.tif 000007
【図６】
2015175723.tif 000008
【図７】
2015175723.tif 000009
【図８】
2015175723.tif 000010
【図９】
2015175723.tif 000011
【図１０】
2015175723.tif 000012
【図１１】
2015175723.tif 000013
【図１２】
2015175723.tif 000014
【図１３】
2015175723.tif 000015
【図１４】
2015175723.tif 000016