(57)【要約】【課題】同一の基板上に形成された流量検出部と制御回路部とを有し、流量検出部の破損を防止し、制御回路部の特性の変動を防止することができる流量センサを提供する。【解決手段】流量センサ１は、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された絶縁体部ＩＰ１と、絶縁体部ＩＰ１上に形成された絶縁体部ＩＰ２と、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された絶縁体部ＩＰ３と、絶縁体部ＩＰ３上に形成された絶縁体部ＩＰ４と、を有する。絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ３は、酸化シリコンからなり、絶縁体部ＩＰ２および絶縁体部ＩＰ４は、窒化シリコンからなる。絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも大きい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１主面の第１領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に形成され、流体の流量を検出する流量検出部と、
前記半導体基板の前記第１主面の第２領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に形成され、前記流量検出部を制御する制御回路部と、
を備え、
前記流量検出部は、
前記第１領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に形成された第１絶縁体部と、
前記第１絶縁体部と接触するように形成された発熱抵抗体と、
前記第１絶縁体部上に形成された第２絶縁体部と、
を有し、
前記制御回路部は、
前記第２領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に形成された第３絶縁体部と、
前記第３絶縁体部内に形成され、前記発熱抵抗体を制御する回路と、
前記第３絶縁体部上に形成された第４絶縁体部と、
を有し、
前記第１絶縁体部および前記第３絶縁体部は、酸化シリコンからなり、
前記第２絶縁体部および前記第４絶縁体部は、窒化シリコンからなり、
前記第１絶縁体部の厚さに対する前記第２絶縁体部の厚さの比は、前記第３絶縁体部の厚さに対する前記第４絶縁体部の厚さの比よりも大きい、流量センサ。
【請求項２】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記第２絶縁体部は、引っ張り応力を有し、
前記第１絶縁体部、前記第３絶縁体部および前記第４絶縁体部は、前記第２絶縁体部の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有する、流量センサ。
【請求項３】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記第２絶縁体部の厚さは、前記第４絶縁体部の厚さよりも厚い、流量センサ。
【請求項４】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記第３絶縁体部は、前記第１絶縁体部と同層に形成され、
前記第１絶縁体部の厚さは、前記第３絶縁体部の厚さよりも薄く、
前記第２絶縁体部は、前記第１絶縁体部上から、前記第４絶縁体部の前記第１領域側の端部上にかけて形成されている、流量センサ。
【請求項５】
請求項４記載の流量センサにおいて、
前記半導体基板の前記第２主面から前記半導体基板を貫通して前記第１絶縁体部に達する孔部を有し、
前記孔部は、平面視において、前記第１絶縁体部が形成された領域内に形成されている、流量センサ。
【請求項６】
請求項４記載の流量センサにおいて、
前記第２領域で、前記第４絶縁体部および前記第２絶縁体部を覆うように形成された樹脂部を有し、
前記樹脂部の前記第１領域側の端部は、前記第４絶縁体部上に形成された部分の前記第２絶縁体部上に位置する、流量センサ。
【請求項７】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記第１絶縁体部の厚さと前記第２絶縁体部の厚さとの和は、前記第３絶縁体部の厚さと前記第４絶縁体部の厚さとの和よりも小さい、流量センサ。
【請求項８】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記第２絶縁体部は、
前記第１絶縁体部上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜と、
からなり、
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜上に、前記第４絶縁体部と同層に形成されており、
前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、窒化シリコンからなる、流量センサ。
【請求項９】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記第４絶縁体部は、前記第２絶縁体部と同層に形成されており、
前記第４絶縁体部の厚さは、前記第２絶縁体部の厚さよりも薄い、流量センサ。
【請求項１０】
請求項４記載の流量センサにおいて、
前記第４絶縁体部上に形成された第３絶縁膜を有し、
前記第３絶縁膜は、酸化シリコンからなり、
前記第２絶縁体部は、前記第１絶縁体部上から、前記第３絶縁膜の前記第１領域側の端部上にかけて形成されている、流量センサ。
【請求項１１】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記第３絶縁体部内に形成され、前記発熱抵抗体と前記回路とを電気的に接続する配線と、
前記第３絶縁体部内に形成され、前記回路と電気的に接続された電極と、
前記第４絶縁体部、および、前記電極上に位置する部分の前記第３絶縁体部を貫通して、前記電極に達する開口部と、
を有し、
前記開口部に露出した前記電極は、前記流量センサの外部と電気的に接続される、流量センサ。
【請求項１２】
（ａ）第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有する半導体基板を準備する工程、
（ｂ）前記半導体基板の前記第１主面の第１領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に、流体の流量を検出する流量検出部を形成する工程、
（ｃ）前記半導体基板の前記第１主面の第２領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に、前記流量検出部を制御する制御回路部を形成する工程、
を備え、
前記（ｂ）工程は、
（ｄ）前記第１領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に、第１絶縁体部を形成する工程、
（ｅ）前記第１絶縁体部と接触するように、発熱抵抗体を形成する工程、
（ｆ）前記第１絶縁体部上に、第２絶縁体部を形成する工程、
を有し、
前記（ｃ）工程は、
（ｇ）前記第２領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に、第３絶縁体部を形成する工程、
（ｈ）前記第３絶縁体部内に、前記発熱抵抗体を制御する回路を形成する工程、
（ｉ）前記第３絶縁体部上に、第４絶縁体部を形成する工程、
を有し、
前記第１絶縁体部および前記第３絶縁体部は、酸化シリコンからなり、
前記第２絶縁体部および前記第４絶縁体部は、窒化シリコンからなり、
前記第１絶縁体部の厚さに対する前記第２絶縁体部の厚さの比は、前記第３絶縁体部の厚さに対する前記第４絶縁体部の厚さの比よりも大きい、流量センサの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の流量センサの製造方法において、
前記（ｄ）工程は、
（ｄ１）前記第１領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に、前記第３絶縁体部と同層に、前記第１絶縁体部を形成する工程、
（ｄ２）前記第１絶縁体部をエッチングすることにより、前記第１絶縁体部の厚さを、前記第３絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含み、
前記（ｆ）工程は、
（ｆ１）前記第１絶縁体部上に、第１絶縁膜を形成する工程、
（ｆ２）前記第１絶縁膜上に、第２絶縁膜を形成することにより、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とからなる前記第２絶縁体部を形成する工程、
を含み、
前記（ｆ２）工程では、前記第１絶縁膜上に、前記第４絶縁体部と同層に、前記第２絶縁膜を形成し、
前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、窒化シリコンからなる、流量センサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の流量センサの製造方法において、
前記（ｄ）工程は、
（ｄ３）前記第１領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に、前記第３絶縁体部と同層に、前記第１絶縁体部を形成する工程、
（ｄ４）前記第１絶縁体部をエッチングすることにより、前記第１絶縁体部の厚さを、前記第３絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含み、
前記（ｉ）工程は、
（ｉ１）前記第３絶縁体部上に、前記第２絶縁体部と同層に、前記第４絶縁体部を形成する工程、
（ｉ２）前記第４絶縁体部をエッチングすることにより、前記４絶縁体部の厚さを、前記第２絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含む、流量センサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の流量センサの製造方法において、
前記（ｄ）工程は、
（ｄ５）前記第１領域で、前記半導体基板の前記第１主面上に、前記第３絶縁体部と同層に、前記第１絶縁体部を形成する工程、
（ｄ６）前記第１絶縁体部上に、前記第４絶縁体部と同層に、第３絶縁膜を形成する工程、
（ｄ７）前記第３絶縁膜をエッチングして除去する工程、
（ｄ８）前記第３絶縁膜が除去された部分の前記第１絶縁体部をエッチングすることにより、前記第１絶縁体部の厚さを、前記第３絶縁体部の厚さよりも薄くする工程、
を含む、流量センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量センサに関し、発熱抵抗体を用いる流量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車などの内燃機関の電子制御燃料噴射装置には、吸入空気量を測定する空気流量計が設けられている。そして、このような空気流量計に用いられる流体流量センサとしては、発熱抵抗体を用いる熱式流体流量センサが、質量空気量を直接検知できることから、主流となってきている。
【０００３】
この中では、半導体を用いた微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems；ＭＥＭＳ）技術により製造された熱式流体流量センサ、すなわちエアフローセンサが、製造コストを低減でき、低電力で駆動できることから、注目されてきた。
【０００４】
このような熱式流体流量センサである流量センサとして、発熱抵抗体を含み、流体の流量を検出する流量検出部と、トランジスタなどからなる回路を含み、流量検出部を制御する制御回路部とが、互いに異なる基板上に形成されたものがある。このような場合、流量検出部が形成された流量検出基板と、制御回路部が形成された制御回路基板とを、ワイヤボンディングなどの方法により電気的に接続する必要がある。そのため、部品数が増加し、流量検出基板と制御回路基板とを組み立てる組立工程後に検査工程を追加して行うことにより製造工程の工程数が増加し、組立工程において不良が発生することにより歩留まりが低下するおそれがあり、製造コストが増加する。
【０００５】
一方、熱式流体流量センサである流量センサとして、流量検出部と、制御回路部と、が同一の基板上に形成されたものがある。このような場合、流量検出基板と制御回路基板とを、ワイヤボンディングなどの方法により電気的に接続する必要がない。そのため、部品数を減少させることができる。
【０００６】
特表２００４−５１８１１９号公報（特許文献１）には、マイクロメカニカルフローセンサにおいて、半導体基板上に、測定素子と、回路とが集積され、測定素子が、半導体基板の開口部または凹部上の膜上に設けられる技術が、開示されている。
【０００７】
特開２０１２−２０２７８６号公報（特許文献２）には、熱式センサにおいて、半導体基板の上方に設けられた第１積層膜上に設けられ、発熱抵抗体を含む検出部と、半導体基板上に設けられ、発熱抵抗体を制御する制御回路を有する回路部と、を有する技術が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００４−５１８１１９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した、同一の基板上に形成された流量検出部と制御回路部とを有する流量センサにおいて、流量検出部が圧縮応力を有することがある。このような場合、流量検出部が撓みやすくなるので、流量検出部が破損するおそれがある。
【００１０】
一方、流量検出部が引っ張り応力を有する場合には、流量検出部は撓みにくく、流量検出部が破損するおそれは少ない。ところが、流量検出部が引っ張り応力を有する場合には、制御回路部が引っ張り応力を有することがある。このような場合、制御回路部に含まれるトランジスタのトランジスタ特性、または、配線の抵抗特性が変動することなどにより、制御回路部の特性が変動するおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明は、同一の基板上に形成された流量検出部と制御回路部とを有し、流量検出部の破損を防止し、制御回路部の特性の変動を防止することができる流量センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
代表的な実施の形態による流量センサは、半導体基板の第１主面の第１領域で、半導体基板の第１主面上に形成され、流体の流量を検出する流量検出部と、半導体基板の第１主面の第２領域で、半導体基板の第１主面上に形成され、流量検出部を制御する制御回路部と、を備える。流量検出部は、第１領域で、半導体基板の第１主面上に形成された第１絶縁体部と、第１絶縁体部と接触するように形成された発熱抵抗体と、第１絶縁体部上に形成された第２絶縁体部と、を有する。制御回路部は、第２領域で、半導体基板の第１主面上に形成された第３絶縁体部と、第３絶縁体部内に形成され、発熱抵抗体を制御する回路と、第３絶縁体部上に形成された第４絶縁体部と、を有する。第１絶縁体部および第３絶縁体部は、酸化シリコンからなり、第２絶縁体部および第４絶縁体部は、窒化シリコンからなる。第１絶縁体部の厚さに対する第２絶縁体部の厚さの比は、第３絶縁体部の厚さに対する第４絶縁体部の厚さの比よりも大きい。
【００１３】
また、代表的な実施の形態による流量センサの製造方法は、半導体基板の第１主面の第１領域で、半導体基板の第１主面上に、流体の流量を検出する流量検出部を形成する工程と、半導体基板の第１主面の第２領域で、半導体基板の第１主面上に、流量検出部を制御する制御回路部を形成する工程と、を備える。流量検出部を形成する工程は、第１領域で、半導体基板の第１主面上に、第１絶縁体部を形成する工程と、第１絶縁体部と接触するように、発熱抵抗体を形成する工程と、第１絶縁体部上に、第２絶縁体部を形成する工程と、を有する。制御回路部を形成する工程は、第２領域で、半導体基板の第１主面上に、第３絶縁体部を形成する工程と、第３絶縁体部内に、発熱抵抗体を制御する回路を形成する工程と、第３絶縁体部上に、第４絶縁体部を形成する工程と、を有する。第１絶縁体部および第３絶縁体部は、酸化シリコンからなり、第２絶縁体部および第４絶縁体部は、窒化シリコンからなる。第１絶縁体部の厚さに対する第２絶縁体部の厚さの比は、第３絶縁体部の厚さに対する第４絶縁体部の厚さの比よりも大きい。
【発明の効果】
【００１４】
代表的な実施の形態によれば、同一の基板上に形成された流量検出部と制御回路部とを有する流量センサにおいて、流量検出部の破損を防止し、制御回路部の特性の変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１の流量センサの一例を示す要部平面図である。
【図２】実施の形態１の流量センサの要部断面図である。
【図３】実施の形態１の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。
【図４】実施の形態１の流量センサが実装された空気流量計の概略配置図である。
【図５】実施の形態１の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図６】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図７】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図８】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図９】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１０】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１１】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１２】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１３】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１４】実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１５】実施の形態２の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。
【図１６】実施の形態２の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図１７】実施の形態２の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１８】実施の形態２の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図１９】実施の形態３の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。
【図２０】実施の形態３の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。
【図２１】実施の形態３の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【図２２】実施の形態３の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１７】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１８】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２０】
さらに、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。
【００２１】
また、以下の実施の形態において、Ａ〜Ｂとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態である流量センサを、図面を参照して説明する。本実施の形態の流量センサは、発熱抵抗体を用いて流体の流量を検出する熱式流体流量センサである。
【００２３】
＜流量センサ＞
図１は、実施の形態１の流量センサの一例を示す要部平面図である。図２は、実施の形態１の流量センサの要部断面図である。図３は、実施の形態１の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。図２および図３は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２４】
図１および図２に示すように、流量センサ１は、リードフレーム２と、センサチップ３と、ボンディングワイヤ４と、モールド樹脂５と、を有する。
【００２５】
リードフレーム２は、搭載部２ａと、外部端子２ｂとを有する。搭載部２ａには、センサチップ３が搭載されている。外部端子２ｂは、ボンディングワイヤ４により、センサチップ３と電気的に接続されている。搭載部２ａと、外部端子２ｂとを含め、リードフレーム２は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる。
【００２６】
図１〜図３に示すように、センサチップ３は、半導体基板６と、流量検出部７と、制御回路部８と、を有する。
【００２７】
半導体基板６は、一方の主面としての表面６ａと、表面６ａと反対側の、他方の主面としての裏面６ｂと、を有する。半導体基板６は、例えば単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる。半導体基板６は、半導体基板６の裏面６ｂがリードフレーム２の搭載部２ａと対向した状態で、搭載部２ａ上に搭載されている。
【００２８】
半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ１、および、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上には、例えば酸化シリコンからなる素子分離膜としての絶縁膜１１が形成されている。領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁膜１１上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１２が形成されている。領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１２上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１３が形成されている。領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１３上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１４が形成されている。領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１４上には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜１５が形成されている。領域ＡＲ２で、絶縁膜１５上には、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜１６が形成されている。
【００２９】
なお、平面視において、領域ＡＲ２は、領域ＡＲ１の一方の側に配置されていてもよく、領域ＡＲ１の一方の側と他方の側を含めた両側に配置されていてもよく、領域ＡＲ１の外周を囲むように配置されていてもよい。また、本願明細書では、平面視において、とは、半導体基板６の表面６ａに垂直な方向から視た場合を意味する。
【００３０】
流量検出部７は、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、空気などの流体の流量を検出する。流量検出部７は、絶縁体部ＩＰ１と、発熱抵抗体１７と、絶縁体部ＩＰ２と、を有する。
【００３１】
絶縁体部ＩＰ１は、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されている。絶縁体部ＩＰ１は、例えば、絶縁膜１１ａと、層間絶縁膜１２ａと、層間絶縁膜１３ａと、を含む。絶縁膜１１ａは、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された部分の絶縁膜１１からなる。層間絶縁膜１２ａは、絶縁膜１１ａ上に形成された部分の層間絶縁膜１２からなる。層間絶縁膜１３ａは、層間絶縁膜１２ａ上に形成された部分の層間絶縁膜１３からなる。
【００３２】
発熱抵抗体１７は、絶縁体部ＩＰ１と接触するように形成されている。発熱抵抗体１７は、発熱抵抗体１７が発熱することにより、絶縁体部ＩＰ１を室温よりも高い温度に加熱する。したがって、発熱抵抗体１７は、絶縁体部ＩＰ１と熱的に接触するように形成されているだけでもよい。
【００３３】
好適には、発熱抵抗体１７は、例えば多結晶シリコンからなり、絶縁膜１１上に形成されており、層間絶縁膜１２は、発熱抵抗体１７を覆うように、絶縁膜１１上に形成されている。すなわち、例えば多結晶シリコンからなる発熱抵抗体１７は、後述する制御回路部８の、例えば多結晶シリコンからなるゲート電極２７の導体膜２７ａと同層に形成された導体膜２７ａからなる。これにより、発熱抵抗体１７と、ゲート電極２７とを、同一の工程により形成することができる。
【００３４】
なお、図１において、二点鎖線で示すように、流量検出部７は、上流側測温抵抗体１８と、下流側測温抵抗体１９と、を有してもよい。上流側測温抵抗体１８および下流側測温抵抗体１９も、発熱抵抗体１７と同様に、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１と接触するように形成されている。好適には、上流側測温抵抗体１８および下流側測温抵抗体１９は、例えば多結晶シリコンからなり、絶縁膜１１上に形成されており、層間絶縁膜１２は、上流側測温抵抗体１８および下流側測温抵抗体１９を覆うように、絶縁膜１１上に形成されている。
【００３５】
領域ＡＲ１で、絶縁膜１６、絶縁膜１５および層間絶縁膜１４には、絶縁膜１６、絶縁膜１５および層間絶縁膜１４を貫通して層間絶縁膜１３に達する開口部ＯＰ１が形成されている。
【００３６】
絶縁体部ＩＰ１は、領域ＡＲ１で、形成されている。すなわち、絶縁体部ＩＰ１は、開口部ＯＰ１が形成された領域内に、配置されている。したがって、絶縁膜１１ａは、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁膜１１からなる。層間絶縁膜１２ａは、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜１２からなる。層間絶縁膜１３ａは、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜１３からなる。言い換えれば、層間絶縁膜１３ａは、開口部ＯＰ１の底部に露出した部分の層間絶縁膜１３からなる。
【００３７】
領域ＡＲ１で、開口部ＯＰ１の内壁には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜２０が形成されている。
【００３８】
絶縁体部ＩＰ２は、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１上に形成されている。絶縁体部ＩＰ２は、絶縁膜２０を含む。絶縁膜２０は、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１３ａ上に形成されている。
【００３９】
本実施の形態１では、センサチップ３は、孔部ＴＨ１を有する。孔部ＴＨ１は、領域ＡＲ１で、半導体基板６の裏面６ｂから半導体基板６を貫通して絶縁体部ＩＰ１、すなわち流量検出部７に達する。孔部ＴＨ１の上底部として、絶縁体部ＩＰ１と、絶縁体部ＩＰ２と、からなるダイヤフラム構造ＤＦ１が形成され、流量検出部７は、このダイヤフラム構造ＤＦ１からなる。これにより、流量検出部７の熱容量を、小さくすることができ、発熱抵抗体１７が発熱することにより、室温よりも高い温度に加熱された絶縁体部ＩＰ１の温度が、図２を用いて後述する溝部ＴＲ１を流れる空気などの流体の流量に応じて変化する際の温度変化を、精度よく測定することができる。
【００４０】
制御回路部８は、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、流量検出部７を制御する。制御回路部８は、絶縁体部ＩＰ３と、制御回路ＣＲ１と、絶縁体部ＩＰ４と、を有する。
【００４１】
絶縁体部ＩＰ３は、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されている。絶縁体部ＩＰ３は、例えば、絶縁膜１１ｂと、層間絶縁膜１２ｂと、層間絶縁膜１３ｂと、層間絶縁膜１４ｂと、を含む。
【００４２】
絶縁膜１１ｂは、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された部分の絶縁膜１１からなる。すなわち、絶縁膜１１ｂは、絶縁膜１１ａと同層に形成されている。層間絶縁膜１２ｂは、絶縁膜１１ｂ上に形成された部分の層間絶縁膜１２からなる。すなわち、層間絶縁膜１２ｂは、層間絶縁膜１２ａと同層に形成されている。層間絶縁膜１３ｂは、層間絶縁膜１２ｂ上に形成された部分の層間絶縁膜１３からなる。すなわち、層間絶縁膜１３ｂは、層間絶縁膜１３ａと同層に形成されている。したがって、絶縁体部ＩＰ３は、絶縁体部ＩＰ１と同層に形成されている。また、層間絶縁膜１４ｂは、層間絶縁膜１３ｂ上に形成された部分の層間絶縁膜１４からなる。
【００４３】
なお、絶縁膜１１ｂは、絶縁膜１１ａと同層に形成されていなくてもよく、層間絶縁膜１２ｂは、層間絶縁膜１２ａと同層に形成されていなくてもよく、層間絶縁膜１３ｂは、層間絶縁膜１３ａと同層に形成されていなくてもよい。すなわち、絶縁体部ＩＰ３は、絶縁体部ＩＰ１と同層に形成されていなくてもよい。
【００４４】
制御回路ＣＲ１は、領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ３に覆われるように形成されているか、絶縁体部ＩＰ３内に形成されている。制御回路ＣＲ１は、例えば、トランジスタＴｒと、プラグ２１と、配線２２と、プラグ２３と、配線２４と、を含む。
【００４５】
トランジスタＴｒは、素子分離膜としての絶縁膜１１ｂにより区画された領域で、半導体基板６の表面６ａに形成されたＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）からなる。トランジスタＴｒは、拡散層２５と、ゲート絶縁膜２６と、ゲート電極２７と、拡散層２８と、を有する。拡散層２５は、半導体基板６の表面６ａ側に形成されている。ゲート絶縁膜２６は、拡散層２５上に形成されている。ゲート絶縁膜２６は、例えば酸化シリコンからなる。ゲート電極２７は、ゲート絶縁膜２６上に形成されている。ゲート電極２７は、例えば多結晶シリコンからなる。拡散層２８は、ゲート電極２７を挟んで両側に位置する拡散層２５の上層部に、ゲート電極２７と整合して形成されている。拡散層２８は、ソース領域またはドレイン領域として機能する。
【００４６】
拡散層２５は、例えばホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物またはリン（Ｐ）もしくはヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物が導入されたシリコンからなる。拡散層２８は、例えばリン（Ｐ）もしくはヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物またはホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物が導入され、拡散層２５の導電型と反対の導電型を有するシリコンからなる。
【００４７】
プラグ２１は、層間絶縁膜１２ｂを貫通して、例えばトランジスタＴｒの拡散層２８と電気的に接続されている。配線２２は、層間絶縁膜１２ｂ上に形成されており、プラグ２１と電気的に接続されている。層間絶縁膜１３ｂは、配線２２を覆うように、層間絶縁膜１２ｂ上に形成されている。プラグ２３は、層間絶縁膜１３ｂを貫通して、配線２２と電気的に接続されている。配線２４は、層間絶縁膜１３ｂ上に形成されており、プラグ２３と電気的に接続されている。層間絶縁膜１４ｂは、配線２４を覆うように、層間絶縁膜１３ｂ上に形成されている。プラグ２１およびプラグ２３は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜とタングステン（Ｗ）膜との積層膜からなる。配線２２および配線２４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金膜からなる。配線２２および配線２４の厚さを、例えば４００〜８００ｎｍ程度とすることができる。また、例えば図３に示す配線２２ａは、発熱抵抗体１７と制御回路ＣＲ１とを、電気的に接続する。
【００４８】
絶縁体部ＩＰ４は、領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ３上に形成されている。絶縁体部ＩＰ４は、絶縁膜１５ｂを含む。絶縁膜１５ｂは、領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１４ｂ上に形成された部分の絶縁膜１５からなり、領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ３上に形成された部分の絶縁膜１５からなる。
【００４９】
本実施の形態１では、センサチップ３は、電極としての電極パッド２９を有する。電極パッド２９は、領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１３ｂ上に、配線２４と同層に形成されている。電極パッド２９は、例えばプラグ２３と電気的に接続されることにより、制御回路部８の制御回路ＣＲ１と電気的に接続されている。電極パッド２９は、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金膜からなる。
【００５０】
領域ＡＲ２で、絶縁膜１６、絶縁膜１５および層間絶縁膜１４には、絶縁膜１６、絶縁膜１５および層間絶縁膜１４を貫通して電極パッド２９に達する開口部ＯＰ２が形成されている。すなわち、開口部ＯＰ２は、絶縁体部ＩＰ４、および、電極パッド２９上に位置する部分の絶縁体部ＩＰ３を貫通して、電極パッド２９に達する。開口部ＯＰ２の底部には、電極パッド２９が露出している。
【００５１】
電極パッド２９には、ボンディングワイヤ４の一端が接続されており、ボンディングワイヤ４の他端は、リードフレーム２の外部端子２ｂと接続されている。したがって、ボンディングワイヤ４は、電極パッド２９と、リードフレーム２の外部端子２ｂとを接続する。また、リードフレーム２の外部端子２ｂは、流量センサ１の外部と電気的に接続される。したがって、電極パッド２９は、ボンディングワイヤ４およびリードフレーム２の外部端子２ｂを介して、流量センサ１の外部と電気的に接続される。
【００５２】
このようにしてリードフレーム２と電気的に接続されたセンサチップ３、および、リードフレーム２は、樹脂部としてのモールド樹脂５を用いた樹脂モールドにより封止されている。なお、平面視において、孔部ＴＨ１と重なるように配置された部分のリードフレーム２、すなわち搭載部２ａには、孔部ＴＨ２が形成されており、孔部ＴＨ１は、孔部ＴＨ２を介して，流量センサ１の外部と連通している。
【００５３】
領域ＡＲ２では、センサチップ３の表面を覆うように、モールド樹脂５が形成されている。領域ＡＲ２では、モールド樹脂５は、絶縁膜１６上に形成されている。すなわち、領域ＡＲ２では、モールド樹脂５は、絶縁体部ＩＰ４上に、絶縁膜１６を介して形成されており、絶縁膜１６および絶縁体部ＩＰ４を覆うように、形成されている。
【００５４】
好適には、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１は、絶縁体部ＩＰ１と同層に形成された絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３よりも薄く、領域ＡＲ１で、開口部ＯＰ１が形成されているが、領域ＡＲ２を含めて、領域ＡＲ１の外部の領域では、開口部ＯＰ１が形成されていない。そして、絶縁膜２０は、領域ＡＲ１の外部の領域で、絶縁膜１５の領域ＡＲ１側の端部上に、絶縁膜１６を介して形成されている。すなわち、絶縁体部ＩＰ２は、絶縁体部ＩＰ１上から、絶縁体部ＩＰ４の領域ＡＲ１側の端部上にかけて、直接または絶縁膜１６を介して、連続的に形成されている。これにより、制御回路部８を覆うようにモールド樹脂５を形成するために、モールド成型用金型５１（後述する図１４参照）の空気流路用凸部５４（後述する図１４参照）をセンサチップ３に接触させる際に、空気流路用凸部５４（後述する図１４参照）が流量検出部７に接触することを防止することができる。
【００５５】
そして、孔部ＴＨ１が、平面視において、領域ＡＲ１内、すなわち、絶縁体部ＩＰ１が形成された領域内に形成されている場合、絶縁体部ＩＰ１の領域ＡＲ２側の端部が、孔部ＴＨ１の形成された領域の外部に位置することになるので、上記した接触の防止の効果が大きくなる。
【００５６】
あるいは、モールド樹脂５が、絶縁体部ＩＰ４および絶縁体部ＩＰ２を覆うように、形成されている場合には、好適には、モールド樹脂５の領域ＡＲ１側の端部は、絶縁体部ＩＰ４上に絶縁膜１６を介して形成された部分の絶縁体部ＩＰ２上に位置する。このような場合、絶縁体部ＩＰ４から露出した部分の絶縁膜１６および絶縁体部ＩＰ３が、さらに、モールド樹脂５に覆われることになるので、上記した接触の防止の効果に加え、制御回路ＣＲ１の配線２４などの腐食を防止する効果を有する。
【００５７】
一方、領域ＡＲ１では、センサチップ３を覆うモールド樹脂５の表面には、溝部ＴＲ１が形成されており、流量検出部７が露出している。流量センサ１は、室温よりも高い温度に加熱された絶縁体部ＩＰ１の温度が、溝部ＴＲ１を方向ＤＲ１（図１参照）に流れる空気などの流体の流量に応じて変化する際の温度変化を、測定することにより、流体の流量を検出する。
【００５８】
なお、平面視において、領域ＡＲ２で、センサチップ３の裏面およびリードフレーム２を覆うように、モールド樹脂５が形成されている。また、平面視において、領域ＡＲ１で、センサチップ３の裏面およびリードフレーム２を覆うモールド樹脂５には、溝部ＴＲ２が形成されており、溝部ＴＲ２の上底部には、平面視において、孔部ＴＨ１と重なるように配置された部分の搭載部２ａが露出している。前述したように、平面視において、孔部ＴＨ１と重なるように配置された部分の搭載部２ａには、孔部ＴＨ２が形成されており、孔部ＴＨ１は、孔部ＴＨ２を介して，流量センサ１の外部と連通している。
【００５９】
本実施の形態１では、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも大きい。
【００６０】
例えば窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ２を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ２が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、例えば窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ４を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ４が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【００６１】
また、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ１を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ１が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。さらに、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ３を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ３が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【００６２】
したがって、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比が、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも大きい場合には、例えば絶縁体部ＩＰ３と絶縁体部ＩＰ４との積層体が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、例えば絶縁体部ＩＰ３と絶縁体部ＩＰ４との積層体が、絶縁体部ＩＰ１と絶縁体部ＩＰ２との積層体の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。これにより、流量検出部７が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。または、制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【００６３】
好適には、絶縁体部ＩＰ２は、引っ張り応力を有する。また、絶縁体部ＩＰ１、絶縁体部ＩＰ３および絶縁体部ＩＰ４は、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有する。
【００６４】
好適には、絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２は、絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４よりも厚い。これにより、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比を、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも、容易に大きくすることができる。
【００６５】
また、好適には、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１と絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２との和は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３と絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４との和よりも小さい。これにより、少なくとも、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１は、絶縁体部ＩＰ１と同層に形成された絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３よりも薄くすることができる。
【００６６】
なお、領域ＡＲ２のうち、素子分離膜としての絶縁膜１１ｂで区画された領域内における絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３を厚さＴＰ３１とすると、さらに好適には、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３１に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも大きい。これにより、流量検出部７が、引っ張り応力を有するように、さらに容易に調整することができる。また、制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、さらに容易に調整することができる。
【００６７】
また、本実施の形態１では、絶縁膜１６の厚さは、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３、および、絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４に比べて小さいので、絶縁膜１６が圧縮応力を有する場合でも、絶縁膜１６の圧縮応力の影響は、小さい。
【００６８】
＜空気流量計＞
図４は、実施の形態１の流量センサが実装された空気流量計の概略配置図である。図４は、実施の形態１の流量センサが、自動車などの内燃機関の吸気通路としての空気通路に取り付けられた場合の配置を示す。
【００６９】
図４に示すように、空気流量計３１は、流量センサ１と、支持体３２と、連結部３３と、を有する。支持体３２は、流量センサ１を支持する。連結部３３は、流量センサ１のリードフレーム２の外部端子２ｂを、支持体３２を介して外部と電気的に接続する。流量センサ１は、空気通路３４の内部に設けられた副通路３５の内部に配置される。吸気空気は、内燃機関の条件によって、図４の矢印で示された空気流の方向ＤＲ１、またはこれとは逆の方向に流れる。
【００７０】
＜流量センサの製造工程＞
図５は、実施の形態１の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図６〜図１４は、実施の形態１の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【００７１】
まず、半導体基板６を準備する（図５のステップＳ１１）。このステップＳ１１の工程では、図６に示すように、一方の主面としての表面６ａと、表面６ａと反対側の、他方の主面としての裏面６ｂと、を有する半導体基板６を準備する。半導体基板６は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる。
【００７２】
次に、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ３を形成する（図５のステップＳ１２）。このステップＳ１２の工程では、図６〜図９に示すように、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に絶縁体部ＩＰ１を形成し、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１と同層に、絶縁体部ＩＰ３を形成する。このステップＳ１２の工程では、発熱抵抗体１７を、絶縁体部ＩＰ１と接触するように形成し、絶縁体部ＩＰ３内に、発熱抵抗体１７を制御する制御回路ＣＲ１を形成する。なお、絶縁体部ＩＰ３を、絶縁体部ＩＰ１と同層に形成しなくてもよい。
【００７３】
まず、図６に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に、素子分離膜として、酸化シリコンからなる絶縁膜４１を形成する。
【００７４】
まず、半導体基板６を高温の炉体中で熱酸化処理することにより、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａに、酸化シリコンからなる絶縁膜４１を形成する。このとき、半導体基板６の裏面６ｂにも、酸化シリコンからなる絶縁膜４１が形成される。次に、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａに形成された絶縁膜４１を覆うように、低圧熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて、窒化シリコンからなる絶縁膜４２を形成する。このとき、半導体基板６の裏面６ｂでも、絶縁膜４１を覆うように、窒化シリコンからなる絶縁膜４２が形成される。
【００７５】
次に、図６に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、絶縁膜４２および絶縁膜４１のパターニングを行う。これにより、領域ＡＲ２の一部で、半導体基板６の表面６ａに形成された絶縁膜４２および絶縁膜４１を残し、領域ＡＲ２の他の部分、および、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａに形成された絶縁膜４２および絶縁膜４１を除去する。次に、半導体基板６を高温の炉体中で熱酸化処理することにより、領域ＡＲ２の他の部分、および、領域ＡＲ１であって、絶縁膜４２および絶縁膜４１が除去された部分の半導体基板６の表面６ａ上に、素子分離膜として、酸化シリコンからなる絶縁膜１１を形成する。絶縁膜１１は、圧縮応力を有する。絶縁膜１１は、例えば絶縁膜４１などに比べて厚い。絶縁膜１１の厚さは、例えば２００〜５００ｎｍ程度である。また、絶縁膜１１を、例えば１００ＭＰａ程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
【００７６】
なお、絶縁膜４２および絶縁膜４１に覆われた部分の半導体基板６の表面６ａおよび裏面６ｂには、絶縁膜１１は形成されない。すなわち、絶縁膜４２および絶縁膜４１は、領域ＡＲ２の他の部分、および、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に、選択的に絶縁膜１１を形成するためのマスクとして用いられる。また、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された部分の絶縁膜１１を、絶縁膜１１ａと称し、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された部分の絶縁膜１１を、絶縁膜１１ｂと称する。
【００７７】
次に、図７に示すように、平面視において、領域ＡＲ１と重なるように、絶縁膜１１上に、発熱抵抗体１７を形成し、領域ＡＲ２で、トランジスタＴｒを形成する。
【００７８】
まず、図７に示すように、絶縁膜１１を形成するためのマスクとして用いられた絶縁膜４２および絶縁膜４１を除去する。次に、イオン注入法を用いて、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａに、ホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物またはリン（Ｐ）もしくはヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物を導入する。これにより、領域ＡＲ２の一部であって、絶縁膜１１が形成されていない部分の半導体基板６の表面６ａに、拡散層２５を形成する。拡散層２５は、ｐ型またはｎ型の導電型を有するシリコンからなる。
【００７９】
次に、図７に示すように、半導体基板６を高温の炉体中で熱処理することにより、領域ＡＲ２で、拡散層２５上に、酸化シリコンからなる絶縁膜２６ａを形成する。次に、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁膜１１上および絶縁膜２６ａ上に、例えば多結晶シリコンからなる導体膜２７ａを形成する。次に、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、導体膜２７ａおよび絶縁膜２６ａのパターニングを行う。これにより、平面視において、領域ＡＲ１と重なるように、導体膜２７ａからなる発熱抵抗体１７を形成し、領域ＡＲ２で、導体膜２７ａからなるゲート電極２７、および、絶縁膜２６ａからなるゲート絶縁膜２６を形成する。発熱抵抗体１７は、流量検出部７（後述する図１１参照）を形成する。
【００８０】
なお、流量検出部７に含まれる発熱抵抗体１７に要求される抵抗特性、および、制御回路部８に含まれるトランジスタＴｒに要求されるトランジスタ特性によっても異なるが、ゲート絶縁膜２６の厚さは、例えば５〜５０ｎｍ程度であり、ゲート電極２７および発熱抵抗体１７の厚さは、例えば１００〜３００ｎｍ程度である。
【００８１】
次に、図７に示すように、イオン注入法を用いて、領域ＡＲ２で、ゲート電極２７を挟んで両側に位置する拡散層２５の上層部に、例えばリン（Ｐ）もしくはヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物またはホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物、すなわち拡散層２５の導電型と反対の導電型の不純物を導入する。これにより、領域ＡＲ２の一部であって、絶縁膜１１が形成されていない部分の半導体基板６の表面６ａに、拡散層２８を形成する。すなわち、拡散層２８は、ゲート電極２７を挟んで両側に位置する拡散層２５の上層部に、ゲート電極２７と整合して形成される。拡散層２８は、ソース領域またはドレイン領域として機能する。拡散層２８は、拡散層２５の導電型と反対の導電型を有するシリコンからなる。これにより、拡散層２５と、ゲート絶縁膜２６と、ゲート電極２７と、拡散層２８と、を有するトランジスタＴｒが形成される。トランジスタＴｒは、制御回路部８（後述する図１０参照）を形成する。図７に示す例では、複数のトランジスタＴｒが形成される。
【００８２】
なお、複数のトランジスタＴｒの各々に要求されるトランジスタ特性を変える場合は、拡散層２５または拡散層２８に導入される不純物の不純物濃度、ゲート絶縁膜２６の厚さ、ゲート電極２７の材料を変更しながら、図７を用いて説明したトランジスタの製造工程を繰り返す。これにより、互いに異なるトランジスタ特性を有する複数のトランジスタＴｒを形成することができる。
【００８３】
次に、図８に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁膜１１上または半導体基板６の表面６ａ上に、層間絶縁膜１２を形成し、形成された層間絶縁膜１２の上面を平坦化する。
【００８４】
この層間絶縁膜１２を形成する工程では、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１２を、例えばプラズマＣＶＤ法により、または、ＴＥＯＳ（Tetra Ethoxy Silane）を原料とし、プラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、形成することができる。あるいは、層間絶縁膜１２として、例えばホウ素（Ｂ）またはリン（Ｐ）を含む層間絶縁膜１２を形成することができる。層間絶縁膜１２の厚さを、例えば５００〜１０００ｎｍ程度とすることができる。また、層間絶縁膜１２を、例えば１００ＭＰａ程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
【００８５】
また、形成された層間絶縁膜１２の上面を平坦化する工程では、形成された層間絶縁膜１２の上面を、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法またはエッチバック法により、平坦化することができる。
【００８６】
このようにして、平坦化された層間絶縁膜１２を形成することにより、図８に示すように、領域ＡＲ１で、発熱抵抗体１７の一部を覆うように、絶縁膜１１ａ上に、層間絶縁膜１２からなる層間絶縁膜１２ａが形成される。また、領域ＡＲ２で、発熱抵抗体１７の他の部分を覆うように、絶縁膜１１ｂ上に、層間絶縁膜１２ａと同層に、層間絶縁膜１２からなる層間絶縁膜１２ｂが形成される。さらに、領域ＡＲ２で、トランジスタＴｒを覆うように、半導体基板６の表面６ａ上に、層間絶縁膜１２ａと同層に、層間絶縁膜１２からなる層間絶縁膜１２ｂが形成される。
【００８７】
次に、図８に示すように、プラグ２１を形成する。このプラグ２１を形成する工程では、領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１２に、層間絶縁膜１２を貫通して、発熱抵抗体１７、トランジスタＴｒのゲート電極２７、および、ソース領域またはドレイン領域として機能する拡散層２８の各々に達する複数のコンタクト孔を形成する。次に、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜を、複数のコンタクト孔の各々の内壁に、スパッタ法またはＣＶＤ法により形成する。次に、例えばタングステン（Ｗ）膜を、複数のコンタクト孔の各々を埋め込むように、形成する。これにより、複数のコンタクト孔の各々の内部は、例えばタングステン膜および窒化チタン膜からなる金属膜２１ａにより埋め込まれる。次に、コンタクト孔の外部に位置する部分の金属膜２１ａを、エッチバック法またはＣＭＰ法により除去する。
【００８８】
これにより、領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１２に、金属膜２１ａからなり、層間絶縁膜１２を貫通して、発熱抵抗体１７、トランジスタＴｒのゲート電極２７、および、ソース領域またはドレイン領域として機能する拡散層２８の各々に達するプラグ２１が形成される。
【００８９】
次に、図８に示すように、配線２２を形成する。この配線２２を形成する工程では、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１２上に、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金膜からなる導体膜２２ｂを形成する。導体膜２２ｂの厚さを、例えば４００〜８００ｎｍ程度とすることができる。
【００９０】
なお、導体膜２２ｂを形成する前に、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスにより、層間絶縁膜１２の上面を、スパッタエッチングしてもよい。これにより、コンタクト孔内に埋め込まれた金属膜２１ａからなるプラグ２１と、導体膜２２ｂとを、電気的に低抵抗で接触させることができる。
【００９１】
あるいは、例えばアルミニウム合金膜を形成する前に、例えば窒化チタン膜などのバリア金属膜を形成することにより、バリア金属膜と、バリア金属膜上のアルミニウム合金膜との２層からなる積層膜としての導体膜２２ｂを形成してもよい。または、バリア金属膜と、バリア金属膜上のアルミニウム合金膜とに加え、アルミニウム合金膜上に例えば窒化チタン膜などのバリア金属膜をさらにもう１層形成することにより、３層からなる積層膜としての導体膜２２ｂを形成してもよい。これらの方法により、プラグ２１と、導体膜２２ｂとを、さらに確実に電気的に低抵抗で接触させることができる。
【００９２】
なお、バリア金属膜の厚さは、２００ｎｍ以下であることが望ましい。また、バリア金属膜として窒化チタン膜を例示したが、バリア金属膜として、チタンタングステン（ＴｉＷ）膜、チタン（Ｔｉ）膜、または、チタンタングステン膜とチタン膜との積層膜を用いることができる。
【００９３】
なお、本実施の形態１では、発熱抵抗体１７が、ゲート電極２７と同層に形成され、多結晶シリコンからなる場合を例示して説明した。しかし、発熱抵抗体１７が、例えばゲート電極２７とは異なる層に形成されてもよい。
【００９４】
また、発熱抵抗体１７が、アルファタンタル（α-Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、クロム（Ｃｒ）またはジルコニウム（Ｚｒ）を主成分とする金属膜からなるものであってもよい。あるいは、発熱抵抗体１７が、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）または窒化タングステン（ＷＮ）などの金属窒化化合物からなるものであってもよい。あるいは、発熱抵抗体１７が、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ)、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ）またはニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）などの金属シリサイド化合物からなるものであってもよい。
【００９５】
次に、フォトリソグラフィ法、および、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いて、導体膜２２ｂをパターニングする。これにより、図８に示すように、導体膜２２ｂからなる配線２２を形成する。
【００９６】
次に、図９に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、配線２２を覆うように、層間絶縁膜１２上に、層間絶縁膜１３を形成し、形成された層間絶縁膜１３の上面を平坦化する。
【００９７】
この層間絶縁膜１３を形成する工程では、層間絶縁膜１２を形成する工程と同様に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１３を、例えばプラズマＣＶＤ法により、または、ＴＥＯＳを原料とし、プラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、形成することができる。層間絶縁膜１３の厚さを、例えば５００〜１０００ｎｍ程度とすることができる。また、層間絶縁膜１３を、例えば１００ＭＰａ程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
【００９８】
また、形成された層間絶縁膜１３の上面を平坦化する工程では、層間絶縁膜１２の上面を平坦化する工程と同様に、形成された層間絶縁膜１３の上面を、ＣＭＰ法またはエッチバック法により、平坦化することができる。
【００９９】
このようにして、平坦化された層間絶縁膜１３を形成することにより、図９に示すように、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１２ａ上に、層間絶縁膜１３からなる層間絶縁膜１３ａが形成される。また、領域ＡＲ２で、配線２２を覆うように、層間絶縁膜１２ｂ上に、層間絶縁膜１３ａと同層に、層間絶縁膜１３からなる層間絶縁膜１３ｂが形成される。
【０１００】
次に、図９に示すように、プラグ２３を形成する。このプラグ２３を形成する工程では、領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１３に、層間絶縁膜１３を貫通して、配線２２に達するプラグ２３を形成する。このプラグ２３を形成する工程は、プラグ２１を形成する工程と同様にすることができる。
【０１０１】
次に、図９に示すように、配線２４を形成する。この配線２４を形成する工程は、配線２２を形成する工程と同様に、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１３上に、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金膜からなる導体膜２４ａを形成した後、フォトリソグラフィ法、および、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いて、導体膜２４ａをパターニングする。導体膜２４ａの厚さを、例えば４００〜８００ｎｍ程度とすることができる。これにより、図９に示すように、導体膜２４ａからなる配線２４を形成する。
【０１０２】
なお、このとき、導体膜２４ａからなる電極パッド２９が形成される。また、トランジスタＴｒ、プラグ２１、配線２２、プラグ２３および配線２４を含む制御回路ＣＲ１が形成される。
【０１０３】
次に、図９に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、配線２４を覆うように、層間絶縁膜１３上に、層間絶縁膜１４を形成し、形成された層間絶縁膜１４の上面を平坦化する。
【０１０４】
この層間絶縁膜１４を形成する工程では、層間絶縁膜１２を形成する工程と同様に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１４を、例えばプラズマＣＶＤ法により、または、ＴＥＯＳを原料とし、プラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、形成することができる。層間絶縁膜１４の厚さを、例えば３００〜１０００ｎｍ程度とすることができる。また、層間絶縁膜１４を、例えば１００ＭＰａ程度の圧縮応力を有する膜とすることができる。
【０１０５】
また、形成された層間絶縁膜１４の上面を平坦化する工程では、層間絶縁膜１２の上面を平坦化する工程と同様に、形成された層間絶縁膜１４の上面を、ＣＭＰ法またはエッチバック法により、平坦化することができる。
【０１０６】
このようにして、平坦化された層間絶縁膜１４を形成することにより、図９に示すように、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１３ａ上に、層間絶縁膜１４からなる層間絶縁膜１４ａが形成される。また、領域ＡＲ２で、配線２４を覆うように、層間絶縁膜１３ｂ上に、層間絶縁膜１４ａと同層に、層間絶縁膜１４からなる層間絶縁膜１４ｂが形成される。
【０１０７】
絶縁膜１１を形成する工程から、層間絶縁膜１４を形成する工程までの工程を行うことにより、領域ＡＲ１で、絶縁膜１１ａと、層間絶縁膜１２ａと、層間絶縁膜１３ａと、層間絶縁膜１４ａと、を含む絶縁体部ＩＰ１が形成される。絶縁膜１１ａは、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された部分の絶縁膜１１からなる。層間絶縁膜１２ａは、絶縁膜１１ａ上に形成された部分の層間絶縁膜１２からなる。層間絶縁膜１３ａは、層間絶縁膜１２ａ上に形成された部分の層間絶縁膜１３からなる。層間絶縁膜１４ａは、層間絶縁膜１３ａ上に形成された部分の層間絶縁膜１４からなる。
【０１０８】
また、領域ＡＲ２で、絶縁膜１１ｂと、層間絶縁膜１２ｂと、層間絶縁膜１３ｂと、層間絶縁膜１４ｂと、を含む絶縁体部ＩＰ３が形成される。絶縁膜１１ｂは、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成された部分の絶縁膜１１からなる。層間絶縁膜１２ｂは、絶縁膜１１ｂ上に形成された部分の層間絶縁膜１２からなる。層間絶縁膜１３ｂは、層間絶縁膜１２ｂ上に形成された部分の層間絶縁膜１３からなる。層間絶縁膜１４ｂは、層間絶縁膜１３ｂ上に形成された部分の層間絶縁膜１４からなる。
【０１０９】
絶縁膜１１ｂは、絶縁膜１１ａと同層に形成される。層間絶縁膜１２ｂは、層間絶縁膜１２ａと同層に形成される。層間絶縁膜１３ｂは、層間絶縁膜１３ａと同層に形成される。したがって、絶縁体部ＩＰ３は、絶縁体部ＩＰ１と同層に形成される。
【０１１０】
なお、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１と同層に絶縁体部ＩＰ３を形成する工程は、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１を形成する工程と同一の工程により、行ってもよい。あるいは、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１と同層に絶縁体部ＩＰ３を形成する工程は、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１を形成する工程と異なる工程により、行ってもよい。
【０１１１】
次に、絶縁膜１５を形成する（図５のステップＳ１３）。このステップＳ１３の工程では、図１０に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ１上、および、絶縁体部ＩＰ３上に、絶縁膜１５を形成する。具体的には、例えばプラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、層間絶縁膜１４上に、窒化シリコンからなる絶縁膜１５を形成することができる。絶縁膜１５は、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４ａ上に形成され、領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１４ｂ上に形成される。
【０１１２】
このとき、領域ＡＲ２で、絶縁膜１５ｂを含む絶縁体部ＩＰ４が形成される。絶縁膜１５ｂは、層間絶縁膜１４ｂ上、すなわち、絶縁体部ＩＰ３上に形成された部分の絶縁膜１５からなる。また、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ３と、制御回路ＣＲ１と、絶縁体部ＩＰ４と、を有する制御回路部８が、形成される。すなわち、制御回路部８を形成する工程は、絶縁体部ＩＰ３を形成する工程と、制御回路ＣＲ１を形成する工程と、絶縁体部ＩＰ４を形成する工程と、を有する。
【０１１３】
一方、領域ＡＲ１では、絶縁体部ＩＰ１上に、絶縁膜１５ｂを含む絶縁体部ＩＰ４と同層に、絶縁膜１５が形成される。
【０１１４】
例えばバイアス電圧または原料ガスの流量を調整し、絶縁膜１５を成膜する際の成膜速度を調整することにより、例えば１００ＭＰａ程度の圧縮応力を有する絶縁膜１５を形成することができる。また、絶縁膜１５の厚さを、例えば６００〜１０００ｎｍ程度とすることができる。
【０１１５】
これにより、センサチップ３をモールド樹脂５（図２参照）により封止する際に、モールド樹脂５中のフィラーによるトランジスタＴｒに損傷が与えられることを防止または抑制し、モールド樹脂５の応力により配線２４または配線２２に損傷が与えられることを防止または抑制することができる。あるいは、モールド樹脂５を透過した外部の水分により配線２４または配線２２が腐食することを防止または抑制することができる。
【０１１６】
次に、絶縁膜１６を形成する（図５のステップＳ１４）。このステップＳ１４の工程では、図１０に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁膜１５上に、絶縁膜１６を形成する。具体的には、例えばプラズマＣＶＤ法により、または、ＴＥＯＳを原料とし、プラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる絶縁膜１６を、形成することができる。絶縁膜１６は、後述する図１１を用いて説明する工程を行って、窒化シリコンからなる絶縁膜２０をパターニングする際に、絶縁膜２０のエッチングストッパとして機能する。また、絶縁膜１６の厚さを、例えば１００〜５００ｎｍ程度とすることができる。
【０１１７】
次に、開口部ＯＰ１を形成する（図５のステップＳ１５）。このステップＳ１５の工程では、図１０に示すように、領域ＡＲ１で、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、絶縁膜１６、絶縁膜１５および層間絶縁膜１４をパターニングする。まず、領域ＡＲ１で、絶縁膜１６をエッチングして除去する。次に、領域ＡＲ１で、絶縁膜１６が除去された部分の絶縁膜１５をエッチングして除去する。次に、領域ＡＲ１で、絶縁膜１５が除去された部分の層間絶縁膜１４、すなわち層間絶縁膜１４ａをエッチングして除去する。これにより、図１０に示すように、領域ＡＲ１で、絶縁膜１６、絶縁膜１５および層間絶縁膜１４を貫通して層間絶縁膜１３に達する開口部ＯＰ１を形成する。
【０１１８】
このようにして開口部ＯＰ１を形成することにより、絶縁体部ＩＰ１は、絶縁膜１１ａ、層間絶縁膜１２ａおよび層間絶縁膜１３ａを含むが、層間絶縁膜１４ａを含まないものとなる。したがって、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１が、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３よりも薄くなる。そのため、絶縁体部ＩＰ１の圧縮応力が、絶縁体部ＩＰ２の圧縮応力よりも小さくなるように、調整することができる。
【０１１９】
また、このとき、絶縁膜１１ａは、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁膜１１からなる。層間絶縁膜１２ａは、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜１２からなる。層間絶縁膜１３ａは、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分の層間絶縁膜１３からなる。言い換えれば、層間絶縁膜１３ａは、開口部ＯＰ１の底部に露出した部分の層間絶縁膜１３からなる。
【０１２０】
なお、図１０に示すように、領域ＡＲ２で、絶縁膜１６、絶縁膜１５および層間絶縁膜１４を貫通して電極パッド２９に達する開口部ＯＰ２を形成する。開口部ＯＰ２は、絶縁体部ＩＰ４、および、電極パッド２９上に位置する部分の絶縁体部ＩＰ３を貫通して、電極パッド２９に達する。そして、電極パッド２９は、開口部ＯＰ２の底部に露出する。
【０１２１】
次に、絶縁膜２０を形成する（図５のステップＳ１６）。このステップＳ１６の工程では、図１１に示すように、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１上に、絶縁膜２０を形成する。
【０１２２】
まず、図１１に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ１上、および、絶縁膜１６上に、絶縁膜２０を形成する。具体的には、例えばプラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、絶縁体部ＩＰ１上、および、絶縁膜１６上に、窒化シリコンからなる絶縁膜２０を形成することができる。絶縁膜２０は、領域ＡＲ１において開口部ＯＰ１の底部に露出した部分の絶縁体部ＩＰ１上から、領域ＡＲ２における絶縁膜１６上にかけて、連続的に形成される。
【０１２３】
例えばバイアス電圧または原料ガスの流量を調整し、絶縁膜２０を成膜する際の成膜速度を調整することにより、例えば２００ＭＰａ程度の引っ張り応力を有する絶縁膜２０を形成することができる。また、絶縁膜２０の厚さを、例えば８００〜２０００ｎｍ程度とすることができる。
【０１２４】
次に、図１１に示すように、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁膜２０をパターニングする。これにより、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１上に形成された部分の絶縁膜２０、および、領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ４の領域ＡＲ１側の端部上に絶縁膜１６を介して形成された部分の絶縁膜２０を残し、それ以外の部分の絶縁膜２０を除去する。
【０１２５】
このとき、領域ＡＲ１で、絶縁膜２０を含む絶縁体部ＩＰ２が形成される。また、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１と、発熱抵抗体１７と、絶縁体部ＩＰ２と、を有する流量検出部７が、形成される。すなわち、流量検出部７を形成する工程は、絶縁体部ＩＰ１を形成する工程と、発熱抵抗体１７を形成する工程と、絶縁体部ＩＰ２を形成する工程と、を有する。
【０１２６】
なお、絶縁膜２０は、領域ＡＲ１における絶縁体部ＩＰ１上から、領域ＡＲ２における絶縁体部ＩＰ４の領域ＡＲ１側の端部上にかけて、直接または絶縁膜１６を介して連続的に形成される。
【０１２７】
このように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、窒化シリコンからなる絶縁膜１５を形成した後、領域ＡＲ１で、絶縁膜１５を除去して絶縁膜２０を形成することにより、流量検出部７および制御回路部８のいずれの上層部にも、窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ２および絶縁体部ＩＰ４のいずれかが形成される。したがって、例えば流量検出部７と、制御回路部８との境界部などで、制御回路ＣＲ１の配線２４などが腐食することを防止または抑制することができる。
【０１２８】
また、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁膜１５および絶縁膜１６を順次形成した後、領域ＡＲ１で、絶縁膜１５を除去して絶縁膜２０を形成することにより、領域ＡＲ２で、窒化シリコンからなる絶縁膜２０をエッチングする際に、酸化シリコンからなる絶縁膜１６がエッチングストッパとして機能するため、加工精度を向上させることができる。
【０１２９】
窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ２を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ２が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ４を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ４が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。これにより、流量検出部７が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【０１３０】
好適には、絶縁体部ＩＰ２は、引っ張り応力を有する。また、絶縁体部ＩＰ１、絶縁体部ＩＰ３および絶縁体部ＩＰ４は、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有する。
【０１３１】
次に、孔部ＴＨ１を形成する（図５のステップＳ１７）。このステップＳ１７では、図１２に示すように、平面視において、領域ＡＲ１のうち、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分で、半導体基板６に、孔部ＴＨ１を形成する。
【０１３２】
まず、図１２に示すように、半導体基板６の裏面６ｂに、絶縁膜４３を形成する。例えばＴＥＯＳを原料とし、プラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる絶縁膜４３を形成することができる。あるいは、プラズマを用いた低温ＣＶＤ法により、窒化シリコンからなる絶縁膜４３を形成することができる。
【０１３３】
次に、図１２に示すように、領域ＡＲ１のうち、半導体基板６の裏面６ｂに形成された絶縁膜４３の表面に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜からなるレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に位置する部分で、レジスト膜を貫通して絶縁膜４３に達する開口部を有する。次に、レジストパターンの開口部に露出した部分の絶縁膜４３を、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により除去する。次に、残された絶縁膜４３をマスクとして用いて、半導体基板６をウェットエッチング法によりエッチングすることにより、半導体基板６の裏面６ｂから半導体基板６を貫通して絶縁体部ＩＰ１に達する孔部ＴＨ１を形成する。具体的には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）もしくは水酸化テトラメチルアンモニウム（Tetramethylammonium hydroxide；ＴＭＡＨ）、または、水酸化カリウムもしくはＴＭＡＨを主成分とする水溶液を用いたウェットエッチング法により、孔部ＴＨ１を形成する。これにより、孔部ＴＨ１の上底部には、絶縁体部ＩＰ１と、絶縁体部ＩＰ２とからなるダイヤフラム構造ＤＦ１が形成される。
【０１３４】
好適には、孔部ＴＨ１は、領域ＡＲ１のうち、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に、形成されている。これにより、後述する図１４を用いて説明するように、センサチップ３をモールド樹脂５（図２参照）により封止する際に、孔部ＴＨ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁膜２０に空気流路用凸部５４が接触することを防止することができる。そのため、センサチップ３をモールド樹脂５（図２参照）により封止する際に、孔部ＴＨ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部ＩＰ１または絶縁体部ＩＰ２が破損することを防止することができる。
【０１３５】
絶縁膜４３は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜であってもよい。また、絶縁膜２０のパターニングが終了した段階で、水酸化カリウムまたはＴＭＡＨによりウェットエッチングされない膜が半導体基板６の裏面６ｂに形成されている場合には、半導体基板６の裏面６ｂに絶縁膜４３を形成せずに、孔部ＴＨ１を形成することもできる。
【０１３６】
また、孔部ＴＨ１がウェットエッチングにより形成された場合、半導体基板６の裏面６ｂにおける孔部ＴＨ１の面積は、半導体基板６の表面６ａにおける孔部ＴＨ１の面積よりも、広くなる。このような場合には、孔部ＴＨ１が形成された領域とは、孔部ＴＨ１の上底部、すなわち半導体基板６の表面６ａにおいて孔部ＴＨ１が形成された領域を意味する。
【０１３７】
このようにして、図１２に示すように、半導体基板６と、流量検出部７と、制御回路部８と、を有する、センサチップ３が形成される。なお、以後の工程において、絶縁膜４３は、除去されてもよく、除去されなくてもよいので、絶縁膜４３が除去されない場合でも、絶縁膜４３の図示を省略する。
【０１３８】
次に、センサチップ３をリードフレーム２に搭載する（図５のステップＳ１８）。このステップＳ１８の工程では、図１３に示すように、センサチップ３をリードフレーム２に搭載し、センサチップ３をボンディングワイヤ４により外部端子２ｂと電気的に接続する。
【０１３９】
次に、センサチップ３を封止する（図５のステップＳ１９）。このステップＳ１９の工程では、図１４に示すように、センサチップ３を、モールド成型用金型５１を用いた樹脂モールドにより封止する。モールド成型用金型５１は、モールド成型用空間５２と、モールド樹脂流入口５３と、空気流路用凸部５４と、凸部５５と、を有する。モールド成型用空間５２の内部に、センサチップ３およびリードフレーム２を配置する。そして、モールド樹脂流入口５３からモールド成型用空間５２の内部に樹脂を充填する。これにより、センサチップ３およびリードフレーム２を、モールド樹脂５（図２参照）を用いた樹脂モールドにより封止する。
【０１４０】
図１４に示すように、空気流路用凸部５４は、センサチップ３およびリードフレーム２がモールド成型用空間５２の内部に配置されたとき、空気流路用凸部５４が流量検出部７に接触するように、配置されている。これにより、モールド樹脂流入口５３からモールド成型用空間５２の内部にモールド樹脂５（図２参照）を充填する際に、流量検出部７とモールド成型用金型５１との間にモールド樹脂５が流れ込まないようにすることができる。そのため、図２に示したように、流量検出部７上に位置する部分のモールド樹脂５に、モールド樹脂５を貫通して流量検出部７に達する溝部ＴＲ１が形成され、流量検出部７は、溝部ＴＲ１の底部に露出する。したがって、溝部ＴＲ１に沿って空気が流れやすくなり、流量検出部７の周辺で、空気の流れが乱されないようにすることができる。
【０１４１】
また、流量検出部７のうちダイヤフラム構造ＤＦ１を形成する部分、すなわち、絶縁体部ＩＰ２にモールド樹脂５（図２参照）が付着すると、例えば流量検出部７の熱容量が大きくなることなどにより、空気などの流体の流量を精度よく検出できないおそれがある。そのため、絶縁体部ＩＰ４の領域ＡＲ１側の端部上に位置する部分の絶縁膜１６上に形成された部分の絶縁体部ＩＰ２には、空気流路用凸部５４が密着するが、開口部ＯＰ１の底部に露出した部分の絶縁体部ＩＰ１上に位置する部分の絶縁体部ＩＰ２には、空気流路用凸部５４が接触しないように、センサチップ３が配置される。これにより、開口部ＯＰ１の底部に露出した部分の絶縁体部ＩＰ１上に位置する部分の絶縁体部ＩＰ２にモールド樹脂５が付着することを防止することができ、空気などの流体の流量を精度よく検出することができる。
【０１４２】
ただし、平面視において、孔部ＴＨ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部ＩＰ２に、空気流路用凸部５４が接触すると、孔部ＴＨ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部ＩＰ１または絶縁体部ＩＰ２が破損するおそれがある。本実施の形態１では、好適には、孔部ＴＨ１は、平面視において、開口部ＯＰ１が形成された領域内に形成されている。また、前述したように、開口部ＯＰ１の底部に露出した部分の絶縁体部ＩＰ１上に位置する部分の絶縁膜２０には、空気流路用凸部５４が接触しないように、センサチップ３が配置される。これにより、孔部ＴＨ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部ＩＰ２に、空気流路用凸部５４が接触することを防止することができ、孔部ＴＨ１が形成された領域内に位置する部分の絶縁体部ＩＰ１または絶縁体部ＩＰ２が破損することを防止することができる。
【０１４３】
凸部５５は、流量検出部７、センサチップ３およびリードフレーム２を挟んで空気流路用凸部５４と反対側に配置されている。凸部５５は、センサチップ３およびリードフレーム２がモールド成型用空間５２の内部に配置されたとき、流量検出部７の下方に位置する部分のリードフレーム２に凸部５５が接触するように、配置されている。これにより、流量検出部７、半導体基板６およびリードフレーム２が、空気流路用凸部５４と凸部５５とにより、上下から挟まれるため、空気流路用凸部５４を、絶縁体部ＩＰ４の領域ＡＲ１側の端部上に位置する部分の絶縁膜１６上に形成された部分の絶縁体部ＩＰ２に、確実に密着させることができる。
【０１４４】
＜流量検出部および制御回路部における絶縁体部の内部応力＞
単結晶シリコンからなる半導体基板上に形成された酸化シリコン膜は、例えば酸化シリコンの熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数よりも小さいことなどにより、通常、圧縮応力を有する。したがって、流量検出部７が、酸化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ１を有する場合、流量検出部７は、圧縮応力を有することがある。
【０１４５】
流量検出部７が、圧縮応力を有する場合、流量検出部７が撓みやすくなるので、流量検出部７が破損するおそれがある。また、流量検出部７が形成された領域内で半導体基板６に孔部ＴＨ１が形成されている場合には、流量検出部７がさらに撓みやすくなり、流量検出部７が破損するおそれがさらに高くなる。
【０１４６】
一方、流量検出部７が引っ張り応力を有する場合には、流量検出部７は撓みにくく、流量検出部７が破損するおそれは少ない。また、流量検出部７が形成された領域内で半導体基板６に孔部ＴＨ１が形成されている場合でも、流量検出部７は撓みにくく、流量検出部７が破損するおそれは少ない。
【０１４７】
ところが、流量検出部７が引っ張り応力を有する場合には、制御回路部８が引っ張り応力を有することがある。制御回路部８が引っ張り応力を有する場合、トランジスタＴｒのトランジスタ特性、または、配線２４などの抵抗特性が変動することなどにより、制御回路部８の電気的特性が変動するおそれがある。
【０１４８】
制御回路部８を覆うように形成されたモールド樹脂５は、通常、引っ張り応力を有するが、制御回路部８が引っ張り応力を有する場合、制御回路部８における引っ張り応力はモールド樹脂５により相殺されず、制御回路部８における内部応力の絶対値が大きくなる。このように、制御回路部８における内部応力の絶対値が大きくなると、トランジスタＴｒのトランジスタ特性、または、配線２４などの抵抗特性が変動することなどにより、制御回路部８の電気的特性が変動するおそれがある。
【０１４９】
上記特許文献１に記載された技術では、膜上に測定素子が設けられているその膜を緊張させるために、伸長性コーティングが設けられるが、その伸長性コーティングは、回路の能動電子部品の少なくとも一部を覆わない。そのため、例えば流量検出部と、制御回路部との境界部など、伸長性コーティングが設けられる領域と、伸長性コーティングが設けられない領域との境界において配線が腐食するなどして、流量センサの信頼性が低下するおそれがある。
【０１５０】
また、上記特許文献１に記載された技術では、制御回路部８を覆うようにモールド樹脂５を形成する場合、流量検出部７にモールド樹脂５が流入しないように、モールド成型用金型５１の空気流路用凸部５４を流量検出部７に接触させる際に、流量検出部７にクラックが発生するなど、流量検出部７が破損するおそれがある。そのため、流量センサの製造時の歩留まりが低下するか、または、流量センサの信頼性が低下するおそれがある。
【０１５１】
なお、上記特許文献２に記載された技術では、検出部が設けられた領域における酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜の厚さの比は、回路部が設けられた領域における酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜の厚さの比よりも大きくない。
【０１５２】
＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
本実施の形態１の流量センサ１では、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも大きい。
【０１５３】
前述したように、単結晶シリコンからなる半導体基板上に形成された酸化シリコン膜は、通常、圧縮応力を有する。一方、単結晶シリコンからなる半導体基板上に形成された窒化シリコン膜は、窒化シリコン膜を成膜する際の成膜条件を調整することにより、窒化シリコン膜の内部応力が引っ張り応力または圧縮応力になるように、調整することができる。
【０１５４】
したがって、窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ２を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ２が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ４を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ４が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【０１５５】
これにより、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ２を含む流量検出部７が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。そのため、流量検出部７が撓みにくくなり、流量検出部７が破損することを防止または抑制することができる。また、領域ＡＲ１で、半導体基板６に孔部ＴＨ１が形成されている場合でも、流量検出部７は撓みにくくなり、流量検出部７の破損を防止または抑制することができる。
【０１５６】
一方、領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ２および絶縁体部ＩＰ４を含む制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。このように、制御回路部８が圧縮応力を有する場合には、制御回路部８を覆うように形成されたモールド樹脂５が引っ張り応力を有するため、制御回路部８の圧縮応力が相殺され、制御回路部８の内部応力の絶対値が小さくなる。また、制御回路部８の内部応力の絶対値が小さいため、制御回路部８の電気的特性の変動を防止または抑制することができる。
【０１５７】
また、本実施の形態１の流量センサでは、流量検出部７および制御回路部８のいずれの上層部にも、窒化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ２および絶縁体部ＩＰ４のいずれかが形成されている。したがって、上記特許文献１に記載された技術に比べ、例えば流量検出部７と、制御回路部８との境界部などで、制御回路ＣＲ１の配線２４などが腐食することを防止または抑制することができ、流量センサの信頼性を向上させることができる。
【０１５８】
あるいは、本実施の形態１の流量センサでは、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１は、絶縁体部ＩＰ１と同層に形成された絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３よりも薄く、領域ＡＲ１で、開口部ＯＰ１が形成されているが、領域ＡＲ２を含めて、領域ＡＲ１の外部の領域では、開口部ＯＰ１が形成されていない。そして、絶縁体部ＩＰ２は、絶縁体部ＩＰ１上から、絶縁体部ＩＰ４の領域ＡＲ１側の端部上にかけて、直接または絶縁膜１６を介して、連続的に形成されている。
【０１５９】
これにより、制御回路部８を覆うようにモールド樹脂５を形成するために、流量検出部７にモールド樹脂５が流入しないように、モールド成型用金型５１の空気流路用凸部５４をセンサチップ３に接触させる際に、上記特許文献１に記載された技術に比べ、空気流路用凸部５４が流量検出部７に接触することを防止することができる。そのため、流量検出部７におけるクラックの発生、または、流量検出部７の破損を防止することができ、流量センサの製造時の歩留まりを向上させ、流量センサの信頼性を向上させることができる。
【０１６０】
好適には、モールド樹脂５の領域ＡＲ１側の端部が、絶縁体部ＩＰ４上に絶縁膜１６を介して形成された部分の絶縁体部ＩＰ２上に位置する。この場合、絶縁体部ＩＰ４から露出した部分の絶縁膜１６および絶縁体部ＩＰ３が、さらに、モールド樹脂５に覆われることになるので、上記した接触の防止の効果に加え、制御回路ＣＲ１の配線２４などの腐食を防止する効果が大きくなる。
【０１６１】
（実施の形態２）
実施の形態１の流量センサでは、絶縁膜１５を形成した後、絶縁膜２０を形成するため、絶縁膜１５と絶縁膜２０とが重なる部分では、絶縁膜２０は、絶縁膜１５よりも上方に形成されていた。一方、実施の形態２の流量センサでは、絶縁膜２０を形成した後、絶縁膜１５を形成するため、絶縁膜１５と絶縁膜２０とが重なる部分では、絶縁膜１５は、絶縁膜２０よりも上方に形成されている。
【０１６２】
本実施の形態２の流量センサのうち、センサチップ３以外の各要素、および、センサチップ３のうち、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ２、ならびに、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ２よりも下方に位置する各要素については、実施の形態１の流量センサにおける各要素と共通である。したがって、実施の形態１の流量センサの各要素と共通の要素については、実施の形態１の流量センサにおける符号と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６３】
＜流量センサ＞
図１５は、実施の形態２の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。図１５に示すように、センサチップ３は、半導体基板６と、流量検出部７と、制御回路部８と、を有する。
【０１６４】
本実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、半導体基板６の表面６ａ上には、絶縁膜１１、層間絶縁膜１２、層間絶縁膜１３、層間絶縁膜１４および絶縁膜１５が形成されている。
【０１６５】
本実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、流量検出部７は、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、絶縁体部ＩＰ１と、発熱抵抗体１７と、絶縁体部ＩＰ２と、を有する。
【０１６６】
絶縁体部ＩＰ１は、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、例えば、絶縁膜１１ａと、層間絶縁膜１２ａと、層間絶縁膜１３ａと、を含む。領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４には、層間絶縁膜１４を貫通して層間絶縁膜１３ａに達する開口部ＯＰ１が形成されている。また、絶縁体部ＩＰ１は、領域ＡＲ１で形成されており、開口部ＯＰ１が形成された領域内に、配置されている。また、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１上には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜２０が形成されている。
【０１６７】
一方、本実施の形態２では、実施の形態１と異なり、絶縁膜１６（図３参照）は形成されていない。また、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜１５は、領域ＡＲ１では、絶縁膜２０上に形成されている。
【０１６８】
絶縁体部ＩＰ２は、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１上に形成されている。絶縁体部ＩＰ２は、絶縁膜２０と、絶縁膜２０上に形成された絶縁膜１５ａを含む。絶縁膜１５ａは、絶縁膜２０上に形成された部分の絶縁膜１５からなる。
【０１６９】
本実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、制御回路部８は、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、絶縁体部ＩＰ３と、制御回路ＣＲ１と、絶縁体部ＩＰ４と、を有する。
【０１７０】
絶縁体部ＩＰ３は、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、例えば、絶縁膜１１ｂと、層間絶縁膜１２ｂと、層間絶縁膜１３ｂと、層間絶縁膜１４ｂと、を含む。
【０１７１】
絶縁体部ＩＰ４は、領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ３上に形成されている。絶縁体部ＩＰ４は、絶縁膜１５ｂを含む。絶縁膜１５ｂは、領域ＡＲ２で、層間絶縁膜１４ｂ上に形成された部分の絶縁膜１５からなる。
【０１７２】
本実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも大きい。
【０１７３】
絶縁体部ＩＰ２は、絶縁膜２０と、絶縁膜１５ａと、を含む。しかし、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜２０を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁膜２０が引っ張り応力を有するように、調整することができる。同様に、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜１５ａを成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁膜１５ａが、絶縁体部ＩＰ３の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【０１７４】
したがって、例えば絶縁膜２０の厚さと絶縁膜１５ａの厚さとを調整するか、または、絶縁膜２０の内部応力と絶縁膜１５ａの内部応力とを調整することにより、絶縁体部ＩＰ２が引っ張り応力を有し、絶縁体部ＩＰ４が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【０１７５】
また、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ１を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ１が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。さらに、例えば酸化シリコンからなる絶縁体部ＩＰ３を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁体部ＩＰ３が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【０１７６】
したがって、本実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、流量検出部７が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【０１７７】
本実施の形態２における絶縁体部ＩＰ２の厚さを、実施の形態１における絶縁体部ＩＰ２の厚さよりも厚くすることができる。したがって、本実施の形態２では、実施の形態１に比べ、絶縁体部ＩＰ２が空気に含まれる酸化窒素（ＮＯｘ）ガスなどにより腐食することを、容易に防止または抑制することができ、信頼性を容易に向上させることができる。
【０１７８】
なお、本実施の形態２では、絶縁体部ＩＰ４に含まれる絶縁膜１５ｂと同層に形成された絶縁膜１５ａが、絶縁体部ＩＰ２に含まれる。そのため、絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４は、絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２よりも大きくなる。
【０１７９】
このような場合、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１が、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３と等しくても、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも十分大きくなる。したがって、本実施の形態２では、実施の形態１と異なり、開口部ＯＰ１が形成されなくてもよい。
【０１８０】
＜流量センサの製造工程＞
図１６は、実施の形態２の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図１７および図１８は、実施の形態２の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【０１８１】
本実施の形態２でも、実施の形態１で図６〜図９に示した工程と同様の工程（図１６のステップＳ１１およびステップＳ１２）を行って、半導体基板６を準備し、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ３を形成する。
【０１８２】
次に、本実施の形態２では、実施の形態１と異なり、開口部ＯＰ１を形成する（図１６のステップＳ２３）。このステップＳ２３の工程では、図１７に示すように、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、領域ＡＲ１において、層間絶縁膜１４をパターニングする。すなわち、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４をエッチングして除去する。これにより、図１７に示すように、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４を貫通して層間絶縁膜１３に達する開口部ＯＰ１を形成する。
【０１８３】
このようにして開口部ＯＰ１を形成することにより、絶縁体部ＩＰ１は、絶縁膜１１ａ、層間絶縁膜１２ａおよび層間絶縁膜１３ａを含むが、層間絶縁膜１４ａを含まないものとなる。すなわち、開口部ＯＰ１を形成することにより、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１を、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３よりも薄くすることになる。そのため、絶縁体部ＩＰ１の圧縮応力が、絶縁体部ＩＰ３の圧縮応力よりも小さくなるように、調整することができる。
【０１８４】
次に、絶縁膜２０を形成する（図１６のステップＳ２４）。このステップＳ２４の工程では、実施の形態１で図１１を用いて説明した工程（図５のステップＳ１６）と同様の工程を行って、図１７に示すように、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１上に、絶縁膜２０を形成する。
【０１８５】
次に、絶縁膜１５を形成する（図１６のステップＳ２５）。このステップＳ２５の工程では、実施の形態１で図１０を用いて説明した工程（図５のステップＳ１３）と同様の工程を行って、図１８に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁膜２０上および層間絶縁膜１４上に、絶縁膜１５を形成する。
【０１８６】
このとき、領域ＡＲ１で、絶縁膜２０と、絶縁膜１５ａとを含む絶縁体部ＩＰ２が形成される。絶縁膜１５ａは、絶縁膜２０上に形成された部分の絶縁膜１５からなる。また、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１と、発熱抵抗体１７と、絶縁体部ＩＰ２と、を有する流量検出部７が、形成される。
【０１８７】
一方、領域ＡＲ２で、絶縁膜１５ｂを含む絶縁体部ＩＰ４が形成される。絶縁膜１５ｂは、層間絶縁膜１４ｂ上、すなわち、絶縁体部ＩＰ３上に形成された部分の絶縁膜１５からなる。また、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ３と、制御回路ＣＲ１と、絶縁体部ＩＰ４と、を有する制御回路部８が、形成される。
【０１８８】
その後、実施の形態１で図１２〜図１４を用いて説明した工程と同様の工程（図１６のステップＳ１７〜ステップＳ１９）を行って、本実施の形態２の流量センサが形成される。
【０１８９】
前述した実施の形態１の流量センサの製造工程では、窒化シリコンからなる絶縁膜１５を形成した後、窒化シリコンからなる絶縁膜２０を形成してパターニングする。そのため、絶縁膜１５を形成した後、絶縁膜２０を形成する前に、絶縁膜２０のエッチングストッパとして、酸化シリコンからなる絶縁膜１６を形成する必要がある。
【０１９０】
一方、本実施の形態２の流量センサの製造工程では、絶縁膜１５を形成する前に、絶縁膜２０を形成してパターニングする。この場合、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１４がエッチングストッパとして機能するため、絶縁膜１６を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。
【０１９１】
なお、前述したように、本実施の形態２では、実施の形態１と異なり、開口部ＯＰ１を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を、削減することができる。
【０１９２】
＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
本実施の形態２の流量センサも、実施の形態１の流量センサが有する特徴と同様の特徴を有する。したがって、本実施の形態２の流量センサも、実施の形態１の流量センサが有する効果と同様の効果を有する。
【０１９３】
それに加えて、本実施の形態２では、絶縁体部ＩＰ２の厚さを、実施の形態１における絶縁体部ＩＰ２の厚さよりも厚くすることができるので、実施の形態１に比べ、絶縁体部ＩＰ２がＮＯｘガスなどにより腐食することを、容易に防止または抑制することができ、流量センサの信頼性を容易に向上させることができる。
【０１９４】
また、本実施の形態２では、実施の形態１に比べ、絶縁膜１６を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。また、開口部ＯＰ１を形成する必要がなく、流量センサの製造工程の工程数を、削減することができる。
【０１９５】
（実施の形態３）
実施の形態１の流量センサでは、絶縁体部ＩＰ４は、絶縁体部ＩＰ２の絶縁膜２０と異なる絶縁膜１５ｂを含んでいた。一方、実施の形態３の流量センサでは、絶縁体部ＩＰ４は、絶縁体部ＩＰ２の絶縁膜２０ａと同層に形成された絶縁膜２０ｂを含んでおり、絶縁膜２０ａの厚さは、絶縁膜２０ｂの厚さよりも厚い。
【０１９６】
本実施の形態３の流量センサのうち、センサチップ３以外の各要素、および、センサチップ３のうち、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ２、ならびに、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ２よりも下方に位置する各要素については、実施の形態１の流量センサにおける各要素と共通である。したがって、実施の形態１の流量センサの各要素と共通の要素については、実施の形態１の流量センサにおける符号と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１９７】
＜流量センサ＞
図１９は、実施の形態３の流量センサにおけるセンサチップの要部断面図である。図１９に示すように、センサチップ３は、半導体基板６と、流量検出部７と、制御回路部８と、を有する。
【０１９８】
本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、半導体基板６の表面６ａ上には、絶縁膜１１、層間絶縁膜１２、層間絶縁膜１３および層間絶縁膜１４が形成されている。
【０１９９】
本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、流量検出部７は、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、絶縁体部ＩＰ１と、発熱抵抗体１７と、絶縁体部ＩＰ２と、を有する。絶縁体部ＩＰ１は、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、例えば、絶縁膜１１ａと、層間絶縁膜１２ａとを含む。
【０２００】
一方、本実施の形態３では、実施の形態１と異なり、絶縁膜１５（図２参照）および絶縁膜１６（図２参照）は形成されていない。また、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４および層間絶縁膜１３には、層間絶縁膜１４および層間絶縁膜１３を貫通して層間絶縁膜１２ａに達する開口部ＯＰ１が形成されている。また、絶縁体部ＩＰ１は、領域ＡＲ１で形成されており、開口部ＯＰ１が形成された領域内に、配置されている。
【０２０１】
また、領域ＡＲ１で、絶縁体部ＩＰ１上には、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜２０が、形成されている。絶縁体部ＩＰ２は、絶縁膜２０ａを含む。絶縁膜２０ａは、絶縁体部ＩＰ１上に形成された部分の絶縁膜２０からなる。
【０２０２】
本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、制御回路部８は、半導体基板６の表面６ａの領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、絶縁体部ＩＰ３と、制御回路ＣＲ１と、絶縁体部ＩＰ４と、を有する。絶縁体部ＩＰ３は、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に形成されており、例えば、絶縁膜１１ｂと、層間絶縁膜１２ｂと、層間絶縁膜１３ｂと、層間絶縁膜１４ｂと、を含む。
【０２０３】
一方、本実施の形態３では、実施の形態１と異なり、絶縁体部ＩＰ４は、絶縁膜２０ｂを含む。絶縁膜２０ｂは、領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ３上に形成された部分の絶縁膜２０からなる。すなわち、絶縁膜２０ｂは、絶縁膜２０ａと同層に形成されている。これにより、絶縁膜２０ｂを、絶縁膜２０ａを形成する工程と同一の工程により、形成することができる。また、絶縁膜２０ａの厚さＴＰ２は、絶縁膜２０ｂの厚さＴＰ４よりも厚い。
【０２０４】
本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも大きい。
【０２０５】
本実施の形態３では、実施の形態１と異なり、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜２０を成膜する際の成膜条件を調整することにより、絶縁膜２０ａ、および、絶縁膜２０ａと同層に形成される絶縁膜２０ｂが引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、絶縁膜２０ａの厚さＴＰ２が、絶縁膜２０ｂの厚さＴＰ４よりも厚い。したがって、絶縁体部ＩＰ２が引っ張り応力を有するように、調整することができ、絶縁体部ＩＰ４が、絶縁体部ＩＰ２の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するように、調整することができる。
【０２０６】
したがって、本実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、流量検出部７が、引っ張り応力を有するように、調整することができる。また、制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力を有するか、または、圧縮応力を有するように、調整することができる。
【０２０７】
本実施の形態３では、絶縁体部ＩＰ２に含まれる絶縁膜２０ａと同層に形成された絶縁膜２０ｂが、絶縁体部ＩＰ４に含まれる。そのため、絶縁体部ＩＰ２が引っ張り応力を有する場合、絶縁体部ＩＰ４も引っ張り応力を有する。
【０２０８】
しかし、本実施の形態３では、実施の形態１と異なり、図１９に示すように、開口部ＯＰ１は、層間絶縁膜１４および層間絶縁膜１３を貫通して層間絶縁膜１２ａに達する。すなわち、本実施の形態３では、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３の比が、実施の形態１に比べ、さらに大きくなる。このような場合、制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有するように、容易に調整することができる。
【０２０９】
なお、例えば絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２と、絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４との差が十分大きい場合には、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ２の厚さＴＰ２の比は、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３に対する絶縁体部ＩＰ４の厚さＴＰ４の比よりも十分大きくなる。このような場合には、開口部ＯＰ１は、層間絶縁膜１４を貫通して層間絶縁膜１３に達するだけでよく、開口部ＯＰ１が、層間絶縁膜１３を貫通して層間絶縁膜１２に達しなくてもよい。
【０２１０】
＜流量センサの製造工程＞
図２０は、実施の形態３の流量センサの製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図２１および図２２は、実施の形態３の流量センサの製造工程中の要部断面図である。
【０２１１】
本実施の形態３でも、実施の形態１で図６〜図９に示した工程と同様の工程（図２０のステップＳ１１およびステップＳ１２）を行って、半導体基板６を準備し、絶縁体部ＩＰ１および絶縁体部ＩＰ３を形成する。
【０２１２】
次に、本実施の形態３では、実施の形態１と異なり、開口部ＯＰ１を形成する（図２０のステップＳ３３）。このステップＳ３３の工程では、図２１に示すように、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、領域ＡＲ１において、層間絶縁膜１４および層間絶縁膜１３をパターニングする。まず、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４をエッチングして除去する。次に、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４が除去された部分の層間絶縁膜１３をエッチングして除去する。これにより、図２１に示すように、領域ＡＲ１で、層間絶縁膜１４および層間絶縁膜１３を貫通して層間絶縁膜１２に達する開口部ＯＰ１を形成する。
【０２１３】
このようにして開口部ＯＰ１を形成することにより、絶縁体部ＩＰ１は、絶縁膜１１ａおよび層間絶縁膜１２ａを含むが、層間絶縁膜１３ａ（図３参照）および層間絶縁膜１４ａ（図９参照）を含まないものとなる。すなわち、開口部ＯＰ１を形成することにより、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１を、絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３よりも薄くすることになる。そのため、絶縁体部ＩＰ１の圧縮応力が、絶縁体部ＩＰ３の圧縮応力よりも小さくなるように、調整することができる。
【０２１４】
次に、絶縁膜２０を形成する（図２０のステップＳ３４）。このステップＳ３４の工程では、実施の形態１で図１１を用いて説明した工程（図５のステップＳ１６）の一部の工程と同様の工程を行って、図２１に示すように、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２で、絶縁体部ＩＰ１上および絶縁体部ＩＰ３上に、絶縁膜２０を形成する。
【０２１５】
次に、絶縁膜２０をエッチングする（図２０のステップＳ３５）。このステップＳ３５の工程では、図２２に示すように、領域ＡＲ２で、絶縁膜２０をエッチングする。このとき、領域ＡＲ２で、絶縁膜２０をハーフエッチングする。これにより、図２１に示すように、領域ＡＲ１で、残された絶縁膜２０からなる絶縁膜２０ａが形成され、領域ＡＲ２で、領域ＡＲ１における絶縁膜２０ａの厚さＴＰ２よりも薄い厚さＴＰ４を有する絶縁膜２０ｂが形成される。
【０２１６】
このとき、領域ＡＲ１で、絶縁膜２０ａを含む絶縁体部ＩＰ２が形成される。また、領域ＡＲ１で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ１と、発熱抵抗体１７と、絶縁体部ＩＰ２と、を有する流量検出部７が、形成される。
【０２１７】
一方、領域ＡＲ２で、絶縁膜２０ｂを含む絶縁体部ＩＰ４が形成される。また、領域ＡＲ２で、半導体基板６の表面６ａ上に、絶縁体部ＩＰ３と、制御回路ＣＲ１と、絶縁体部ＩＰ４と、を有する制御回路部８が、形成される。
【０２１８】
その後、実施の形態１で図１２〜図１４を用いて説明した工程と同様の工程（図２０のステップＳ１７〜ステップＳ１９）を行って、本実施の形態３の流量センサが形成される。
【０２１９】
本実施の形態３の流量センサの製造工程では、絶縁膜２０ｂを、絶縁膜２０ａを形成する工程と同一の工程により、形成することができる。また、本実施の形態３の流量センサの製造工程では、絶縁膜１５（図３参照）および絶縁膜１６（図３参照）を形成しない。そのため、本実施の形態３では、実施の形態１に比べ、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。
【０２２０】
＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
本実施の形態３の流量センサも、実施の形態１の流量センサが有する特徴と同様の特徴を有する。したがって、本実施の形態３の流量センサも、実施の形態１の流量センサが有する効果と同様の効果を有する。
【０２２１】
本実施の形態３では、絶縁体部ＩＰ２が引っ張り応力を有する場合、絶縁体部ＩＰ４も引っ張り応力を有する。しかし、絶縁体部ＩＰ１の厚さＴＰ１に対する絶縁体部ＩＰ３の厚さＴＰ３の比を大きくすることにより、制御回路部８が、流量検出部７の引っ張り応力よりも小さい引っ張り応力、または、圧縮応力を有するように、容易に調整することができる。
【０２２２】
また、本実施の形態３の流量センサの製造工程では、絶縁膜２０ｂを、絶縁膜２０ａを形成する工程と同一の工程により、形成することができ、絶縁膜１５（図３参照）および絶縁膜１６（図３参照）を形成しない。そのため、本実施の形態３では、実施の形態１に比べ、流量センサの製造工程の工程数を削減することができる。
【０２２３】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２２４】
本発明は、流量センサに適用して有効である。
【符号の説明】
【０２２５】
１  流量センサ
２  リードフレーム
２ａ  搭載部
２ｂ  外部端子
３  センサチップ
４  ボンディングワイヤ
５  モールド樹脂
６  半導体基板
６ａ  表面
６ｂ  裏面
７  流量検出部
８  制御回路部
１１、１１ａ、１１ｂ  絶縁膜
１２、１２ａ、１２ｂ、１３、１３ａ、１３ｂ、１４、１４ａ、１４ｂ  層間絶縁膜
１５、１５ａ、１５ｂ、１６、２０、２０ａ、２０ｂ、２６ａ  絶縁膜
１７  発熱抵抗体
１８  上流側測温抵抗体
１９  下流側測温抵抗体
２１、２３  プラグ
２１ａ  金属膜
２２、２２ａ、２４  配線
２２ｂ、２４ａ、２７ａ  導体膜
２５、２８  拡散層
２６  ゲート絶縁膜
２７  ゲート電極
２９  電極パッド
３１  空気流量計
３２  支持体
３３  連結部
３４  空気通路
３５  副通路
４１〜４３  絶縁膜
５１  モールド成型用金型
５２  モールド成型用空間
５３  モールド樹脂流入口
５４  空気流路用凸部
５５  凸部
ＡＲ１、ＡＲ２  領域
ＣＲ１  制御回路
ＤＦ１  ダイヤフラム構造
ＤＲ１  方向
ＩＰ１〜ＩＰ４  絶縁体部
ＯＰ１、ＯＰ２  開口部
ＴＨ１、ＴＨ２  孔部
ＴＰ１〜ＴＰ３、ＴＰ３１、ＴＰ４  厚さ
Ｔｒ  トランジスタ
ＴＲ１、ＴＲ２  溝部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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