(57)【要約】【課題】発熱配線部の配置位置による制約を回避しつつ、底面を有する形状の空洞部を形成するためのマイクロヒータ製造方法を提供すること、および、そのような製造方法で製造されるマイクロヒータを備える質量流量センサを提供する。【解決手段】マイクロヒータ１１の製造方法においては、薄膜発熱部４９の犠牲層形成領域１７において複数のスリット１９が分散して配置されるため、犠牲層３１のエッチングが犠牲層３１の全体においてほぼ均等に進行するとともに、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分についても全体においてほぼ均等にエッチングが進行する。このようにシリコン基板１３のエッチングが進むことで、エッチングにより形成されるキャビティ２５の形状を底面が平らな形状にすることができるとともに、キャビティ２５の深さ寸法を小さくすることができる。【選択図】図３
2008070153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部を有する半導体基板と、前記空洞部の少なくとも一部を覆う膜状の発熱部と、を有するマイクロヒータの製造方法であって、
前記半導体基板の板面に犠牲層を積層形成する犠牲層形成工程と、
前記犠牲層が形成された前記半導体基板の板面に、下側膜と上側膜との間に発熱配線部が配置される構成の前記発熱部を形成する発熱部形成工程と、
前記発熱部の表面から前記上側膜および前記下側膜を介して前記犠牲層まで貫通する開口部を複数形成する開口部形成工程と、
前記開口部からエッチング液を注入して、前記犠牲層および前記半導体基板の一部をエッチングすることで、前記空洞部を形成するエッチング工程と、
を有しており、
前記開口部形成工程では、前記発熱部のうち前記犠牲層に積層される犠牲層形成領域を、前記犠牲層形成領域の外周を含む周縁領域、前記犠牲層形成領域の中心点を含む中央領域、前記周縁領域と前記中央領域とに挟まれる中間部領域に区分したときに、前記周縁領域、前記中央領域、前記中間部領域のそれぞれに少なくとも１個の前記開口部を形成すること、
を特徴とするマイクロヒータ製造方法。
【請求項２】
前記犠牲層形成領域における前記中心点から前記外周までの距離を１０と定めたときに、
前記犠牲層形成領域における前記外周からの距離が３であり、かつ前記中心点からの距離が７となる点の集合を第１内周境界線として定めて、
前記犠牲層形成領域における前記外周からの距離が７であり、かつ前記中心点からの距離が３となる点の集合を第２内周境界線として定めた場合に、
前記周縁領域は、前記犠牲層形成領域の外周と前記第１内周境界線とに囲まれる領域であり、
前記中央領域は、前記第２内周境界線に囲まれる領域であり、
前記中間部領域は、前記第１内周境界線と前記第２内周境界線とに囲まれる領域であること、
を特徴とする請求項１に記載のマイクロヒータ製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層形成領域の外周から前記開口部までの最短距離は、４０［μｍ］以下であること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロヒータ製造方法。
【請求項４】
前記複数の開口部どうしの間隔は、６０［μｍ］以下であること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のマイクロヒータ製造方法。
【請求項５】
前記複数の開口部における開口面積を合計した合計開口面積は、前記犠牲層形成領域の面積に対する割合が１３％以上であること、
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のマイクロヒータ製造方法。
【請求項６】
空洞部を有する半導体基板と前記空洞部の少なくとも一部を覆う膜状の発熱部とを有するマイクロヒータと、測温抵抗体と、を備える質量流量センサであって、
前記マイクロヒータは、前記請求項１から請求項５のいずれかのマイクロヒータ製造方法により製造されたこと、
を特徴とする質量流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、  空洞部を有する半導体基板と、前記空洞部の少なくとも一部を覆う膜状の発熱部と、を有するマイクロヒータの製造方法、およびマイクロヒータと測温抵抗体とを備える質量流量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空洞部を有する半導体基板と、空洞部の少なくとも一部を覆う膜状の発熱部と、を有するマイクロヒータが知られている。
そして、マイクロヒータの製造方法としては、半導体基板（例えば、シリコン基板）の上に犠牲層を設けておき、犠牲層の上に膜状の発熱部を積層し、発熱部のうち犠牲層形成領域の周縁部分に開口部（スリット）を形成し、開口部からエッチング液を注入し、犠牲層および半導体基板の一部をエッチングすることで、半導体基板に空洞部を形成する手法が知られている（非特許文献１，特許文献１，特許文献２）。
【０００３】
また、犠牲層を用いないマイクロヒータ製造方法としては、半導体基板の上に膜状の発熱部を積層したあと、空洞部の形状および半導体基板の面方位（エッチング方向）を考慮して複数の開口部の配置位置を決定し、各開口部から注入されるエッチング液によりエッチングされる複数の領域を繋げることにより、半導体基板に空洞部を形成する製造方法が提案されている（特許文献３）。
【０００４】
なお、マイクロヒータを利用するものとしては、例えば、マイクロヒータおよび測温抵抗体を備える質量流量センサが知られている（特許文献４）。
【非特許文献１】ＩＥＤＭ１９８６  ページ１８４−１８７「マイクロダイヤフラム圧力センサ」豊田中央研究所  杉山著（Ｆｉｇ１，Ｆｉｇ３）
【特許文献１】特許第２７５７２５９号公報（第３図）
【特許文献２】特開２００２−２６００７号公報（図５）
【特許文献３】特許第２６０２１１７号公報（図２，図３など）
【特許文献４】特開２００１−２７２２６０号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のうち犠牲層を用いるマイクロヒータ製造方法では、空洞部が底面を有しないピラミッド形状（四角錐形状）となり（特許文献２の図５など）、空洞部の深さ寸法が大きくなるため、シリコン基板の強度低下を招く虞があり、シリコン基板として厚さ寸法を大きく確保する必要があるという問題がある。
【０００６】
つまり、発熱部における開口部の形成位置が、犠牲層形成領域の周縁部分であることから、犠牲層のエッチングは、犠牲層の周縁部分から中心点に向かって徐々に進行することになる。犠牲層のエッチングがこのように進行するために、半導体基板のうち犠牲層が積層される部分でのエッチングの進行状態も同様の状況となることから、半導体基板における深さ方向へのエッチングも進むことになり、空洞部の深さ寸法が大きくなってしまうのである。
【０００７】
なお、犠牲層を用いるマイクロヒータ製造方法においては、犠牲層のエッチング工程と、半導体基板のエッチング工程（空洞部の形成工程）とを別に実行することで、空洞部の深さ寸法を小さくすることは可能である。つまり、犠牲層のエッチングを実施して空間部（犠牲層が除去されて形成される空間）を形成した後、その空間部に半導体基板用のエッチング液を注入することで、半導体基板のうち空間部に面する領域については、ほぼ均等にエッチングを進行させることができる。この結果、半導体基板に対して、深さ寸法の小さい空洞部を形成することが可能となる。
【０００８】
しかし、この手法を採る場合には、エッチング工程を２回実施することが必要となるため、作業工数が大きくなり手間が増大するという問題がある。
これに対して、空洞部の形状および半導体基板の面方位（エッチング方向）を考慮して複数の開口部の配置位置を決定するマイクロヒータ製造方法では、空洞部が底面を有する形状となるため、犠牲層を用いる製造方法に比べて、空洞部の深さ寸法を小さくすることができる。また、この方法であれば、エッチング工程が１回となるため、手間が増大するのを回避できる。
【０００９】
しかし、空洞部の形状および半導体基板の面方位（エッチング方向）を考慮して複数の開口部の配置位置を決定するマイクロヒータ製造方法では、発熱配線部（ヒータ配線部）の配置位置には開口部を設けることができない、という制約が生じてしまう。つまり、発熱配線部（ヒータ配線部）の配置位置との関係によって、複数の開口部の配置位置が制限されることがあり、必ずしも最適な位置に開口部を配置できない場合がある。そして、その結果、空洞部の深さ寸法が大きくなる場合がある。
【００１０】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、発熱配線部の配置位置による制約を回避しつつ、底面を有する形状の空洞部を形成するためのマイクロヒータ製造方法を提供すること、および、そのような製造方法で製造されるマイクロヒータを備える質量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】
【００１１】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明方法は、空洞部を有する半導体基板と、空洞部の少なくとも一部を覆う膜状の発熱部と、を有するマイクロヒータの製造方法であって、半導体基板の板面に犠牲層を積層形成する犠牲層形成工程と、犠牲層が形成された半導体基板の板面に、下側膜と上側膜との間に発熱配線部が配置される構成の発熱部を形成する発熱部形成工程と、発熱部の表面から上側膜および下側膜を介して犠牲層まで貫通する開口部を複数形成する開口部形成工程と、開口部からエッチング液を注入して、犠牲層および半導体基板の一部をエッチングすることで、空洞部を形成するエッチング工程と、を有しており、開口部形成工程では、発熱部のうち犠牲層に積層される犠牲層形成領域を、犠牲層形成領域の外周を含む周縁領域、犠牲層形成領域の中心点を含む中央領域、周縁領域と中央領域とに挟まれる中間部領域に区分したときに、周縁領域、中央領域、中間部領域のそれぞれに少なくとも１個の開口部を形成すること、を特徴とするマイクロヒータ製造方法である。
【００１２】
このマイクロヒータ製造方法では、犠牲層を設けた状態で犠牲層および半導体基板の一部についてエッチングを行うことから、犠牲層を用いず開口部（スリット）を複数形成して空洞部を形成する手法に比べて、開口部の形成位置を比較的自由に決定することができる。つまり、発熱配線部の配置位置による制約を回避しつつ、開口部の形成位置を決定することができる。
【００１３】
また、このマイクロヒータ製造方法では、開口部形成工程において、犠牲層形成領域に複数の開口部を形成するにあたり、犠牲層形成領域のうち周縁領域、中央領域、中間部領域のそれぞれに少なくとも１個の開口部を形成することに特徴がある。つまり、本発明方法では、発熱部における犠牲層形成領域のうち特定領域（例えば、周縁領域）のみに開口部を設けるのではなく、犠牲層形成領域の全体に分散するように複数の開口部を形成している。
【００１４】
このようにして複数の開口部が分散して形成された状態で、エッチング工程において、分散して配置された複数の開口部からエッチング液を注入すると、犠牲層のエッチングは、犠牲層の全体においてほぼ均等に進行することになる。
【００１５】
そして、犠牲層が除去されると、続いて、半導体基板のうち犠牲層が積層された部分のエッチングが行われる。このとき、犠牲層の全体がほぼ均等にエッチングされることから、半導体基板のうち犠牲層が積層された部分についても、ほぼ均等にエッチングが進行することになる。
【００１６】
このように半導体基板のエッチングがほぼ均等に進むことで、エッチングにより形成される空洞部の形状を、底面が平らな形状にすることができる。そして、底面が平らな形状の空洞部は、ピラミッド形状（四角錐形状）の空洞部に比べて、深さ寸法が小さくなる。
【００１７】
このため、このマイクロヒータ製造方法であれば、半導体基板の厚さ寸法が小さい（半導体基板が薄い）場合であっても、空洞部を形成するにあたり、空洞部が半導体基板を貫通して形成されるのを防止できる。
【００１８】
また、本発明のマイクロヒータ製造方法であれば、犠牲層のエッチングおよび半導体基板の一部（犠牲層が積層された部分）のエッチングを１回の工程で実行できることから、作業工数が増大するのを抑制できる。
【００１９】
さらに、本発明のマイクロヒータ製造方法であれば、半導体基板のうち犠牲層が積層された部分の全体について、ほぼ均等にエッチングが進行することから、空洞部の面積を増大した場合であっても、エッチングに要する時間が大幅に増加するのを抑制できる。つまり、面積の大きい空洞部を形成する場合であっても、作業時間が大幅に長くなるのを抑制することができる。
【００２０】
よって、本発明方法のマイクロヒータ製造方法によれば、発熱配線部の配置位置による制約を回避しつつ、底面を有する形状の空洞部を形成することができる。また、本発明方法のマイクロヒータ製造方法によれば、面積の大きい空洞部を形成する場合であっても、エッチングに要する作業時間が大幅に増大するのを回避することができる。
【００２１】
なお、犠牲層形成領域における周縁領域、中央領域、中間部領域の区分については、例えば、請求項２に記載のように、犠牲層形成領域における中心点から外周までの距離を１０と定めたときに、犠牲層形成領域における外周からの距離が３であり、かつ中心点からの距離が７となる点の集合を第１内周境界線として定めて、犠牲層形成領域における外周からの距離が７であり、かつ中心点からの距離が３となる点の集合を第２内周境界線として定めた場合に、周縁領域は、犠牲層形成領域の外周と第１内周境界線とに囲まれる領域であり、中央領域は、第２内周境界線に囲まれる領域であり、中間部領域は、第１内周境界線と第２内周境界線とに囲まれる領域である、というように定めることができる。
【００２２】
このようにして、周縁領域、中央領域、中間部領域をそれぞれ定義することで、犠牲層形成領域における各領域の配置位置（周縁領域、中央領域、中間部領域）を確実に分散させることができる。
【００２３】
これにより、複数の開口部を分散して配置することができ、エッチング工程で犠牲層をエッチングするにあたり、犠牲層の全体にわたりほぼ均等にエッチングを進行させることが可能となる。
【００２４】
ところで、犠牲層形成領域の外周から開口部までの最短距離が大きくなりすぎると、犠牲層のうち外周近傍部分のエッチングが大幅に遅れてしまい、犠牲層におけるエッチングの進行に偏りが生じる虞がある。
【００２５】
そこで、上述のマイクロヒータ製造方法においては、請求項３に記載のように、犠牲層形成領域の外周から開口部までの最短距離が４０［μｍ］以下である、という手法を採ることができる。
【００２６】
つまり、犠牲層形成領域の外周から開口部までの最短距離を上記のように規定することで、犠牲層のうち外周近傍部分についても適切にエッチングすることが可能となり、犠牲層におけるエッチングの進行に偏りが生じることを抑制できる。
【００２７】
これにより、半導体基板のエッチングについても適切に行うことができ、より確実に、平らな底面を有する空洞部を形成することができる。
また、後述する測定結果（図６）によれば、犠牲層形成領域の外周から開口部までの最短距離を４０［μｍ］以下に規定することで、マイクロヒータの製造における歩留まり（全製造個数における試験合格製品個数の割合）が８０％以上になることが判る。このことから、犠牲層形成領域の外周から開口部までの最短距離を上記のように定めることで、不良品（試験不合格製品）の発生率を低減でき、生産効率の向上を図ることができる。
【００２８】
次に、上述のマイクロヒータ製造方法においては、請求項４に記載のように、複数の開口部どうしの間隔は６０［μｍ］以下である、という手法を採ることができる。
つまり、開口部どうしの間隔を上記のように規定することで、犠牲層のうち開口部から離れた部分のエッチングが大幅に遅れるのを抑制でき、犠牲層におけるエッチングの進行に偏りが生じることを抑制できる。
【００２９】
これにより、半導体基板のエッチングについても適切に行うことができ、より確実に、平らな底面を有する空洞部を形成することができる。
また、後述する測定結果（図７）によれば、複数の開口部どうしの間隔を６０［μｍ］以下に規定することで、マイクロヒータの製造における歩留まり（全製造個数における試験合格製品個数の割合）が８０％以上になることが判る。このことから、複数の開口部どうしの間隔を上記のように定めることで、不良品（試験不合格製品）の発生率を低減でき、生産効率の向上を図ることができる。
【００３０】
次に、上述のマイクロヒータ製造方法においては、請求項５に記載のように、複数の開口部における開口面積を合計した合計開口面積は、犠牲層形成領域の面積に対する割合が１３％以上である、という手法を採ることができる。
【００３１】
つまり、犠牲層形成領域の面積に対する合計開口面積の割合を上記のように規定することで、エッチング工程の初期段階においても、犠牲層におけるエッチング液との接触面積を大きく確保することができる。
【００３２】
このように、エッチング工程の初期段階からエッチング液との接触面積を大きく確保することで、犠牲層におけるエッチングの進行に大きな偏りが生じることを抑制できる。
また、後述する測定結果（図８）によれば、犠牲層形成領域の面積に対する合計開口面積の割合を１３％以上に規定することで、マイクロヒータの製造における歩留まり（全製造個数における試験合格製品個数の割合）が８０％以上になることが判る。このことから、犠牲層形成領域の面積に対する合計開口面積の割合を上記のように定めることで、不良品（試験不合格製品）の発生率を低減でき、生産効率の向上を図ることができる。
【００３３】
次に、上記目的を達成するためになされた請求項６に記載の発明は、空洞部を有する半導体基板と空洞部の少なくとも一部を覆う膜状の発熱部とを有するマイクロヒータと、測温抵抗体と、を備える質量流量センサであって、マイクロヒータは、請求項１から請求項５のいずれかのマイクロヒータ製造方法により製造されたこと、を特徴とする質量流量センサである。
【００３４】
この質量流量センサに備えられるマイクロヒータは、上述のマイクロヒータ製造方法により製造されることから、この質量流量センサを製造する際にも、発熱配線部の配置位置による制約を回避しつつ、底面を有する形状の空洞部を形成することができる。
【００３５】
また、上述のマイクロヒータ製造方法を用いることから、面積の大きい空洞部を有する質量流量センサを製造する場合であっても、エッチングに要する作業時間が大幅に増大することを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明方法のマイクロヒータ製造方法により製造されたマイクロヒータ１１について、説明する。
図１に、マイクロヒータ１１の構成を説明するための模式平面図を示し、図２に、図１におけるマイクロヒータ１１のＡ−Ａ線切断部およびＢ−Ｂ線切断部におけるそれぞれの端面図を示す。
【００３７】
なお、本実施形態のマイクロヒータ１１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関の吸気路に設けられて、被測定流体である空気の質量流量を求める用途に用いることができる。
【００３８】
マイクロヒータ１１は、シリコンを主体とする半導体基板１３（以下、シリコン基板１３ともいう）と、白金（Ｐｔ）を主体とするヒータ配線部１５を有する膜状の発熱部４９（以下、薄膜発熱部４９ともいう）と、半導体基板１３の裏面に積層形成される裏面薄膜４７と、を備えて構成されている。
【００３９】
半導体基板１３は、薄膜発熱部４９が積層される側に、空洞部としてのキャビティ２５が形成されている。なお、キャビティ２５は、ピラミッド形状（四角錐形状）ではなく、底面を有する形状である。なお、図１においては、半導体基板１３は、薄膜発熱部４９の背面に配置されている。
【００４０】
薄膜発熱部４９は、白金（Ｐｔ）を主体とするヒータ配線部１５と、半導体基板１３に積層される下側膜４３（以下、下側薄膜４３ともいう）と、下側薄膜４３との間でヒータ配線部１５を挟み込む上側膜４５（以下、上側薄膜４５ともいう）と、ヒータ配線部１５に電気的に接続されるヒータリード部１６と、を備えている。
【００４１】
なお、図１では、薄膜発熱部４９のうちキャビティ２５に積層される領域（以下、犠牲層形成領域１７ともいう）を点線枠で示している。
また、薄膜発熱部４９には、表面からキャビティ２５に通じる開口部としてのスリット１９が複数形成されている。さらに、薄膜発熱部４９の表面には、ヒータリード部１６に電気的に接続されるとともに外部に露出する状態で形成されるコンタクト電極２１，２３が備えられている。
【００４２】
このように構成されたマイクロヒータ１１は、次のようにして、被測定流体である空気の質量流量を求める用途に利用することができる。
まず、マイクロヒータ１１を測定位置に配置し、外部機器からコンタクト電極２１，２３を介してヒータ配線部１５への通電を行うとともに、ヒータ配線部１５の温度が所定の目標温度となるように通電制御を行う。このとき、ヒータ配線部１５が被測定流体によって奪われる熱量は、被測定流体の質量流量が増加するほど大きくなる傾向があるため、ヒータ配線部１５を目標温度に制御するために必要な印加電圧（または、供給電力量）は、被測定流体の質量流量が増加するほど大きくなる。
【００４３】
つまり、ヒータ配線部１５に対する印加電圧（または、供給電力量）と被測定流体の質量流量との間には相関関係があることから、マイクロヒータ１１は、被測定流体である空気の質量流量を求める用途に利用することができる。
【００４４】
次に、マイクロヒータ１１の製造方法について説明する。
図３に、マイクロヒータ１１を製造する際の各工程の状態を表した説明図を示す。なお、図３では、各工程について、図１におけるマイクロヒータ１１のＡ−Ａ線切断部およびＢ−Ｂ線切断部におけるそれぞれの端面状態を表している。
【００４５】
まず、はじめに、シリコン基板１３の表面および裏面に対して、ＬＰ−ＣＶＤ法によりＰｏｌｙ−Ｓｉ膜３１，３２（ポリシリコン膜３１，３２）を成膜する工程を実施する。そして、シリコン基板１３の表面に形成されるＰｏｌｙ−Ｓｉ膜３１について、キャビティ２５の形成領域に一致するように、必要領域を残しつつ不要領域を除去することで、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３１の形状を整形（パターニング）する工程を実行する。これにより、シリコン基板１３の表面に、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３１からなる犠牲層３１が形成される（図３（Ａ）参照）。
【００４６】
次に、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３１，３２が形成されたシリコン基板１３の表面および裏面に対して、ＬＰ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜３３，３４を成膜する工程を実施する（図３（Ｂ））。こうして形成されるＳｉＮ膜３３は、引張り応力膜として備えられる。
【００４７】
続いて、ＳｉＮ膜３３が形成されたシリコン基板１３の表面に対して、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜３５ を成膜する工程を実施する（図３（Ｂ））。こうして形成されるＳｉＯ2膜３５ は、圧縮応力膜として備えられる。
【００４８】
次に、ＳｉＯ2膜３５ の上に、スパッタ法により白金（Ｐｔ）からなるヒータ配線部１５を形成する工程を実施する（図３（Ｃ））。このとき、ヒータ配線部１５の配線形状（配線パターン）は、ヒータ配線部１５の電気抵抗値が予め定められた設計値となるように定められている。また、このとき、ヒータ配線部１５に電気的に接続されるヒータリード部１６が、ヒータ配線部１５と同様に形成される。
【００４９】
続いて、ヒータ配線部１５を中心として上下方向（積層方向）の膜構成が対称となるように、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜３７ を成膜する工程を実施したあと、ＬＰ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜３９を成膜する工程を実施する。さらに、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）の手法により、ＳｉＯ2膜３７ およびＳｉＮ膜３９に対して、ヒータリード部１６に通じるコンタクトホール４１を形成する工程を実施する（図３（Ｄ））。
【００５０】
なお、このうち、ＳｉＮ膜３９，ＳｉＯ2膜３７ が上側薄膜４５に相当し、ＳｉＮ膜３３．ＳｉＯ2膜３５ が下側薄膜４３に相当し、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３２，ＳｉＮ膜３４が裏面薄膜４７に相当する。
【００５１】
次に、コンタクトホール４１に対して、スパッタ法により金（Ａｕ）等の金属材料からなるコンタクト電極２１、２３を形成する工程を実施する（図３（Ｅ））。
次に、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）の手法により、ＳｉＮ膜３３，ＳｉＯ2膜３５ ，ＳｉＯ2膜３７ およびＳｉＮ膜３９に対して、犠牲層３１（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３１）に通じるスリット１９を複数箇所に形成する工程を実施する（図３（Ｆ））。
【００５２】
このスリット形成工程（開口部形成工程）においては、犠牲層形成領域１７のうち周縁領域のみにスリット１９を形成するのではなく、犠牲層形成領域１７の全体に分散した状態となるように複数のスリット１９を形成する。
【００５３】
ここで、図４に、犠牲層形成領域１７における複数のスリット１９の形成位置を説明するための説明図を示す。
まず、犠牲層形成領域１７の領域区分を説明する。
【００５４】
犠牲層形成領域１７は、外周５１が四角形に形成されており、この犠牲層形成領域１７のうち、四角形における２つの対角線（図示省略）の交点を中心点５７として定める。
そして、外周５１からの距離が３であり、かつ中心点５７からの距離が７となる点の集合を、第１内周境界線５３として定める。なお、第１内周境界線５３は、実際のマイクロヒータ１１には存在しておらず、図４に示す第１内周境界線５３は、仮想的な線である。また、図４では、第１内周境界線５３のうち、スリット１９と重なる部分については、図示を省略している。
【００５５】
また、外周５１からの距離が７であり、かつ中心点５７からの距離が３となる点の集合を、第２内周境界線５５として定める。なお、第２内周境界線５５は、実際のマイクロヒータ１１には存在しておらず、図４に示す第２内周境界線５５は、仮想的な線である。
【００５６】
このような場合において、犠牲層形成領域１７のうち、外周５１と第１内周境界線５３とに囲まれる領域を周縁領域６１と定義し、中心点５７を含むとともに第２内周境界線５５に囲まれる領域を中央領域６５と定義し、第１内周境界線５３と第２内周境界線５５とに囲まれる領域を中間部領域６３と定義する。
【００５７】
図４に示すように、犠牲層形成領域１７においては、周縁領域６１、中央領域６５、中間部領域６３のそれぞれに少なくとも１個のスリット１９が形成されるように、複数のスリット１９が分散して形成されている。なお、スリット１９の形成位置は、単一の領域（周縁領域６１、中央領域６５、中間部領域６３）に完全に含まれる位置に限られることはなく、隣接する領域に重複する形成位置に設定することもできる。
【００５８】
そして、周縁領域６１および中間部領域６３に重複する形成位置に形成されたスリット１９は、周縁領域６１に重なる部分が周縁領域６１に形成されたスリット１９として機能するとともに、中間部領域６３に重なる部分が中間部領域６３に形成されたスリット１９として機能する。
【００５９】
つまり、本実施形態のマイクロヒータ製造方法においては、薄膜発熱部４９における犠牲層形成領域１７のうち特定領域（例えば、周縁領域）のみにスリット１９を設けるのではなく、犠牲層形成領域１７の全体に分散するように複数のスリット１９を形成している。
【００６０】
図３に戻り、スリット１９を形成した後は、異方性エッチング溶液（例えば、ＴＭＡＨ）を用いて、犠牲層３１をエッチングするとともに、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分をエッチングする工程を実行する（図３（Ｇ））。これにより、シリコン基板１３に空洞部としてのキャビティ２５を形成することができる。
【００６１】
このとき、薄膜発熱部４９の犠牲層形成領域１７において分散して配置された複数のスリット１９から異方性エッチング溶液が注入されるため、犠牲層３１のエッチングは、犠牲層３１の全体においてほぼ均等に進行することになる。このため、犠牲層３１がエッチングされてエッチング液がシリコン基板１３に達するときには、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分に対して、ほぼ均等にエッチング液が接触する状態となる。これにより、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分についても、この部分の全体においてほぼ均等にエッチングが進行することになる。
【００６２】
厳密に言うと、犠牲層３１のエッチングが終了した際には、シリコン基板１３の表面は多少エッチングされており、凹凸状になっている。しかし、凹部の深さが浅く、凸部のエッチングレートが凹部に比べて早いため、直ちに、シリコン基板１３の表面（空洞部としてのキャビティ２５の底面）の凹凸は平らになる。
【００６３】
このようにシリコン基板１３のエッチングが進むことで、エッチングにより形成されるキャビティ２５の形状を、底面が平らな形状にすることができる。そして、底面が平らな形状のキャビティ２５は、ピラミッド形状（四角錐形状）のキャビティに比べて、深さ寸法が小さくなる。
【００６４】
上述した各工程を有するマイクロヒータ製造方法を実施することで、マイクロヒータ１１を製造することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、薄膜発熱部４９の犠牲層形成領域１７において複数のスリット１９が分散して配置されるため、犠牲層３１のエッチングが犠牲層３１の全体においてほぼ均等に進行するとともに、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分についても全体においてほぼ均等にエッチングが進行する。
【００６５】
このようにシリコン基板１３のエッチングが進むことで、エッチングにより形成されるキャビティ２５の形状を底面が平らな形状にすることができるとともに、キャビティ２５の深さ寸法を小さくすることができる。
【００６６】
このため、本実施形態のマイクロヒータ製造方法であれば、キャビティ２５の面積（シリコン基板１３の板面に平行な面での面積）が大きい場合であっても、キャビティ２５の深さ寸法（シリコン基板１３の厚さ寸法）を小さくすることができるため、キャビティ２５がシリコン基板１３を貫通してしまうのを防止できる。なお、キャビティ２５が貫通すると、シリコン基板１３の機械的強度が低下する虞があるが、本実施形態のマイクロヒータ製造方法を用いることで、そのような強度低下を抑制できる。
【００６７】
なお、犠牲層３１を構成する材料は、等方性エッチングが可能である材料が好ましい。さらに、犠牲層３１を構成する材料は、半導体基板１３をエッチングする際に用いるエッチング液でエッチング可能である材料が好ましい。上記２つの条件を満たす材料としては、本実施形態のようにポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が挙げられる。
【００６８】
また、本実施形態のマイクロヒータ製造方法であれば、キャビティ２５の面積（シリコン基板の板面に平行な面での面積）が従来と同様の大きさである場合には、キャビティ２５の深さ寸法が従来よりも小さくなることから、従来のシリコン基板よりも厚さ寸法が小さい（薄い）シリコン基板を用いることが可能となる。これにより、マイクロヒータの小型化を図ることができるとともに、シリコン基板として用いる材料を削減することでコスト低減を図ることができる。
【００６９】
さらに、本実施形態のマイクロヒータ製造方法であれば、シリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分の全体について、ほぼ均等にエッチングが進行することから、キャビティの面積を増大した場合であっても、エッチングに要する時間が大幅に増加するのを抑制できる。つまり、面積の大きいキャビティを形成する場合であっても、作業時間が大幅に長くなるのを抑制することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態のマイクロヒータ製造方法では、犠牲層３１を設けた状態で犠牲層３１および半導体基板１３の一部についてエッチングを行うことから、犠牲層を用いず開口部（スリット１９）を複数形成して空洞部（キャビティ２５）を形成する手法に比べて、開口部（スリット１９）の形成位置を比較的自由に決定することができる。つまり、本実施形態のマイクロヒータ製造方法を用いることで、発熱配線部（ヒータ配線部１５）の配置位置による制約を回避しつつ、開口部（スリット１９）の形成位置を決定することができる。
【００７１】
また、本実施形態のマイクロヒータ製造方法によれば、エッチング工程を２回に分けることなく、面積の大きい空洞部を形成することができる。
よって、本実施形態のマイクロヒータ製造方法によれば、発熱配線部（ヒータ配線部１５）の配置位置による制約を回避しつつ、底面を有する形状の空洞部（キャビティ２５）を形成することができる。また、本実施形態のマイクロヒータ製造方法によれば、面積の大きい空洞部（キャビティ２５）を形成する場合であっても、エッチングに要する作業時間が大幅に増大するのを回避することができる。
【００７２】
なお、完成状態のマイクロヒータ１１においては、薄膜発熱部４９のうち犠牲層形成領域１７は、シリコン基板１３のキャビティ２５を覆う状態となり、ダイヤフラムとして備えられる。
【００７３】
次に、薄膜発熱部４９の犠牲層形成領域１７におけるスリット１９の形成状態と、マイクロヒータの歩留まり（全製造個数における試験合格製品個数の割合）との相関関係を調査するために実施した測定結果について説明する。
【００７４】
なお、スリット１９の形成状態として、「ダイヤフラム端部−スリット間距離」、「スリット間距離」、「スリットの開口率」の３項目に着目して、測定を実施した。
ここで、図５に、薄膜発熱部４９の犠牲層形成領域１７におけるスリット１９の形成状態を説明するための説明図を示す。
【００７５】
「ダイヤフラム端部−スリット間距離」は、犠牲層形成領域１７（ダイヤフラム）の外周（端部）からスリット１９までの最短寸法のことであり、図５に示す寸法Ｌ１，Ｌ３，Ｌ１１，Ｌ１３に相当する。また、「スリット間距離」は、スリット１９どうしの間隔寸法であり、図５に示す寸法Ｌ２，Ｌ１２に相当する。
【００７６】
さらに、「スリットの開口率」は、犠牲層形成領域１７におけるスリット１９の占有割合であり、具体的には、全てのスリット１９における開口面積を合計した合計開口面積を犠牲層形成領域１７の面積で除算した値で表すことができる。
【００７７】
なお、歩留まりについては、スリット１９の形成状態毎に、所定の検査個数（例えば、１００個）のマイクロヒータを用意し、予め定められた試験基準（例えば、ダイヤフラムが亀裂無く形成されているか否かを判定する。）に基づいてマイクロヒータの試験を行い、全検査個数に対する試験合格品個数の割合を歩留まりとして算出した。
【００７８】
まず、「ダイヤフラム端部−スリット間距離」と「歩留まり」との相関関係についての測定結果を、図６に示す。
図６に示すように、「ダイヤフラム端部−スリット間距離」が４０［μｍ］以下となる場合には、「歩留まり」が少なくとも８０％以上となることが判る。そして、マイクロヒータの製造における良好な生産効率を維持するためには、歩留まりを８０％以上確保することが望ましい。
【００７９】
よって、本発明方法のマイクロヒータ製造方法においては、犠牲層形成領域１７の外周からスリット１９（開口部）までの最短距離を４０［μｍ］以下に設定することで、良好な生産効率を維持することができる。
【００８０】
次に、「スリット間距離」と「歩留まり」との相関関係についての測定結果を、図７に示す。
図７に示すように、「スリット間距離」が６０［μｍ］以下となる場合には、「歩留まり」が少なくとも８０％以上となることが判る。
【００８１】
よって、本発明方法のマイクロヒータ製造方法においては、複数のスリット１９どうしの間隔を６０［μｍ］以下に設定することで、歩留まりを８０％以上確保することができ、良好な生産効率を維持することができる。
【００８２】
次に、「スリットの開口率」と「歩留まり」との相関関係についての測定結果を、図８に示す。
図８に示すように、「スリットの開口率」が１３［％］以上となる場合には、「歩留まり」が少なくとも８０％以上となることが判る。
【００８３】
よって、本発明方法のマイクロヒータ製造方法においては、複数のスリット１９における開口面積を合計した合計開口面積に関して、犠牲層形成領域１７の面積に対する割合を１３％以上に設定することで、歩留まりを８０％以上確保することができ、良好な生産効率を維持することができる。
【００８４】
なお、「スリットの開口率」が大きくなりすぎると、犠牲層形成領域１７（ダイヤフラム）の機械的強度が低下してしまうため、「スリットの開口率」は５０％以下に設定することが望ましい。
【００８５】
そして、上記実施形態においては、シリコン基板１３が特許請求の範囲における半導体基板に相当し、キャビティ２５が空洞部に相当し、スリット１９が開口部に相当する。
また、シリコン基板１３の表面にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜３１からなる犠牲層３１を形成する工程が、犠牲層形成工程に相当し、ＳｉＮ膜３３、ＳｉＯ2膜３５ 、ヒータ配線部１５、ＳｉＯ2膜３７ 、ＳｉＮ膜３９を形成する工程が発熱部形成工程に相当する。さらに、複数のスリット１９を形成する工程が開口部形成工程に相当し、犠牲層３１およびシリコン基板１３のうち犠牲層３１が積層された部分をエッチングする工程がエッチング工程に相当する。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることはない。
例えば、上記実施形態（以下、第１実施形態ともいう）では、発熱配線部（ヒータ配線部１５）を１個備えるマイクロヒータの製造方法について説明したが、複数（２個以上）の発熱配線部を備える構成のマイクロヒータについて、本発明方法を適用することも可能である。
【００８７】
また、測温抵抗体およびマイクロヒータを有する質量流量センサにおいて、本発明のマイクロヒータ製造方法を適用することも可能である。
そこで、第２実施形態として、マイクロヒータを備える質量流量センサについて説明する。図９は、質量流量センサ２の構成を説明するための模式平面図である。
【００８８】
質量流量センサ２は、半導体基板３０３、絶縁薄膜３０２、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２、第１測温抵抗体３２１、第２測温抵抗体３２２、電極３３１〜３３６を備える。
【００８９】
半導体基板３０３は、シリコン製の平板であり、図９においては、絶縁薄膜３０２の背面に配置されている。また、半導体基板３０３は、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２に位置する部位に、空洞部としてのキャビティ３０５が形成されている。
【００９０】
絶縁薄膜３０２は、半導体基板３０３に積層される下側薄膜と、外部に露出する状態で形成される上側薄膜と、を備えるとともに、下側薄膜と上側薄膜との間に第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２、第１測温抵抗体３２１、第２測温抵抗体３２２などの配線層を挟んだ状態で構成される積層膜である。
【００９１】
そして、下側薄膜は、半導体基板３０３を酸化することによって形成される熱酸化膜と、その上にＣＶＤによって形成された窒化硅素膜とによって構成されており、上側薄膜は、ＣＶＤによって形成された窒化硅素膜である。つまり、上側薄膜は、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２および第１測温抵抗体３２１、第２測温抵抗体３２２などの配線層を覆うように形成されており、被測定流体等による配線層の汚染や損傷を防ぐために備えられている。
【００９２】
また、絶縁薄膜３０２のうち裏面側の大部分は、半導体基板３０３と接しているが、キャビティ３０５に面する部位は露出しており、この領域はダイヤフラムとして備えられる。そして、絶縁薄膜３０２のうちこのダイヤフラム領域に、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２が配置されている。
【００９３】
第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２は、測定対象物（被測定流体）の流路における流通方向に沿って（換言すれば、一方が上流側、他方が下流側となるように）隣接して配置される。なお、図９においては、矢印Ｌ方向または矢印Ｒ方向が、流通方向となる。また、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２は、絶縁薄膜３０２のうちキャビティ３０５に面する部位（ダイヤフラム）に形成されることから、半導体基板３０３とは熱的に絶縁された状態で配置されている。
【００９４】
第１測温抵抗体３２１、第２測温抵抗体３２２は、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２に隣接して配置されており、これらは、測定対象物（被測定流体）の流路における流通方向に沿って一列に配置されている。なお、第１ヒータ配線部３１１に対応する測温抵抗体は、測定対象物（被測定流体）の流路における上流に位置する第１測温抵抗体３２１であり、第２ヒータ配線部３１２に対応する測温抵抗体は、測定対象物（被測定流体）の流路における下流に位置する第２測温抵抗体３２２である。
【００９５】
６個の電極３３１，３３２，３３３，３３４，３３５，３３６は、Ａｕ及びＣｒによって形成された積層膜であり、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２および第１測温抵抗体３２１、第２測温抵抗体３２２を、外部装置に接続するための電極として備えられている。また、図９に示すように、第１ヒータ配線部３１１および第１測温抵抗体３２１、並びに第２ヒータ配線部３１２および第２測温抵抗体３２２は、それぞれ一端が電極３３２、３３５によって接続されている。
【００９６】
そして、質量流量センサ２を備えて質量流量を計測する質量流量計測装置は、第１ヒータ配線部３１１および第１測温抵抗体３２１を組み合わせて構成されるブリッジ回路（図示省略）と、第２ヒータ配線部３１２および第２測温抵抗体３２２を組み合わせて構成されるブリッジ回路（図示省略）と、を備える。また、これらのブリッジ回路は、その出力をフィードバックする電源回路にそれぞれ個別に接続されている。
【００９７】
更に、質量流量計測装置は、２つの電源回路から出力される出力値の差分を演算して出力する差分出力回路が備えられている。
このような構成の質量流量計測装置は、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２の温度を制御するにあたり、それぞれ第１測温抵抗体３２１、第２測温抵抗体３２２によって測定された流体温度に対して常に一定の温度差となるように制御する。
【００９８】
そして、被測定流体が静止している場合は、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２を周囲温度（第１測温抵抗体３２１、第２測温抵抗体３２２によって測定された温度）に対して一定の温度差に保つために必要な電力が等しくなるため、各ブリッジ回路に印加される電圧も等しくなる。
【００９９】
さらに、被測定流体が図９に示すＲ方向に流れている場合は、被測定流体は、上流側の第１ヒータ配線部３１１の近傍を通過する際に、第１ヒータ配線部３１１によって加熱される。従って、第２ヒータ配線部３１２の近傍を通過する流体は、第１ヒータ配線部３１１を通過した時点より高温となっており、流体温度に対して第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２を一定温度差に保つために必要な電力は、上流側の第１ヒータ配線部３１１の方がより大きくなる。
【０１００】
この差は、各ブリッジに印加する電圧差（２つの電源回路から出力される出力値の差分）であり、差分出力回路から出力されることから、差分出力回路からの出力値に基づいて被測定流体の質量流量を測定することができる。
【０１０１】
また、被測定流体が図９に示すＬ方向に流れている場合は、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２の所要電力量、上記電圧差が逆となるほかは同様であるため、Ｒ方向の場合と同様に質量流量を求めることができる。
【０１０２】
そして、この質量流量センサ２は、絶縁薄膜３０２のうちキャビティ３０５に積層される領域（犠牲層形成領域。図９においては、キャビティ３０５として図示する領域に相当する。）に、複数のスリット３１９が形成されている。
【０１０３】
なお、複数のスリット３１９は、犠牲層形成領域において分散して配置されている。つまり、第１実施形態と同様の手法で、犠牲層形成領域を、周縁領域、中央領域、中間部領域に区分したときに、各領域に少なくとも１個のスリット３１９が配置されるように、複数のスリット３１９を形成している。
【０１０４】
そして、この質量流量センサ２の製造工程においては、半導体基板３０３に対してキャビティ３０５を形成するにあたり、第１実施形態と同様に、犠牲層（図示省略）を形成した上で、犠牲層および半導体基板３０３の一部をエッチングすることで、キャビティ３０５を形成する手法を採用している。
【０１０５】
つまり、この質量流量センサ２の製造工程においては、マイクロヒータに相当する部分（半導体基板３０３の一部、絶縁薄膜３０２の一部、第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２、キャビティ３０５に相当する領域）を製造するにあたり、本発明のマイクロヒータ製造方法を適用している。
【０１０６】
したがって、第２実施形態における質量流量センサの製造方法においては、第１実施形態と同様に、発熱配線部（第１ヒータ配線部３１１、第２ヒータ配線部３１２）の配置位置による制約を回避しつつ、底面を有する形状の空洞部（キャビティ３０５）を形成することができる。
【０１０７】
また、質量流量センサ２を製造する際に、本発明のマイクロヒータ製造方法を用いることで、面積の大きい空洞部（キャビティ３０５）を有する質量流量センサを製造する場合であっても、エッチングに要する作業時間が大幅に増大することを回避することができる。
【０１０８】
以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることはない。
たとえば、第１実施形態に示すマイクロヒータ１１おいて、ＳｉＮ膜３３，３４の密着性向上を図るためには、ＳｉＮ膜３３，３４を成膜する工程の前に、熱酸化膜を成膜する工程を実施しても良い。また、上述のマイクロヒータ製造方法においては、スリット１９の形成と、コンタクトホール４１の形成を、同一工程で実施しても良い。
【０１０９】
また、犠牲層形成領域１７の形状は、四角形に限られることはなく、任意の形状（多角形など）を採ることができる。そのような場合においても、四角形の場合と同様の手法で、中心点を特定するとともに、周縁領域、中央領域、中間部領域をそれぞれ定義し、複数の開口部（スリット）を形成することで、発熱配線部の配置位置による制約を回避しつつ、底面を有する形状の空洞部（キャビティ）を形成することができる。
【０１１０】
なお、異方性エッチングを利用して半導体基板（シリコン基板）をエッチングする場合、犠牲層形成領域の形状を多角形や円形に形成しても、半導体基板の面方位（エッチング方向）によって空洞部の形状が定まるため、エッチング終了時には空洞部の形状は四角形となり、空洞部が犠牲層形成領域とは異なる形状に形成される。そのため、多角形や円形の空洞部を形成することを目的として、犠牲層形成領域の形状を多角形や円形とした場合であっても、所望の空洞部形状が得られない虞があるため、空洞部の形状および犠牲層形成領域の形状は四角形とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】マイクロヒータを説明するための模式平面図である。
【図２】図１におけるマイクロヒータのＡ−Ａ線切断部およびＢ−Ｂ線切断部におけるそれぞれの端面図である。
【図３】マイクロヒータを製造する際の各工程の状態を表した説明図である。
【図４】犠牲層形成領域における複数のスリットの形成位置を説明するための説明図である。
【図５】発熱部の犠牲層形成領域におけるスリットの形成状態を説明するための説明図である。
【図６】「ダイヤフラム端部−スリット間距離」と「歩留まり」との相関関係についての測定結果である。
【図７】「スリット間距離」と「歩留まり」との相関関係についての測定結果である。
【図８】「スリットの開口率」と「歩留まり」との相関関係についての測定結果である。
【図９】質量流量センサを説明するための模式平面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
２…質量流量センサ、１１…マイクロヒータ、１３…半導体基板（シリコン基板）、１５…ヒータ配線部、１６…ヒータリード部、１７…犠牲層形成領域、１９…スリット、２１，２３…コンタクト電極、２５…キャビティ、３１…犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜）、４３…下側薄膜、４５…上側薄膜、４９…薄膜発熱部、５１…外周、５３…第１内周境界線、５５…第２内周境界線、５７…中心点、６１…周縁領域、６３…中間部領域、６５…中央領域、３０２…絶縁薄膜、３０３…半導体基板（シリコン基板）、３０５…キャビティ、３１１…第１ヒータ配線部、３１２…第２ヒータ配線部、３１９…スリット、３２１…第１測温抵抗体、３２２…第２測温抵抗体、３３１，３３２…電極。
【図１】
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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２】
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【図３】
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