(57)【要約】【課題】測温抵抗体の抵抗値温度係数を簡便な測定で決定できる熱型素子を提供する。【解決手段】熱型素子１０は、検出用の第１測温抵抗体３と、温度係数測定用の第２測温抵抗体５と、ダイオード７とを備えている。第１測温抵抗体３は半導体基板１に形成された空洞部１ａ上に架橋して配置されている。第２測温抵抗体５は空洞部１ａとは異なる位置で半導体基板１上に配置されている。第２測温抵抗体５は第１測温抵抗体３の抵抗値温度係数と同一の抵抗値温度係数をもっている。ダイオード７は半導体基板１に形成されたＰ型領域７ｐ＋とＮ型領域７ｎで形成されている。ダイオード７は第２測温抵抗体５の下方に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成された空洞上に架橋して配置された検出用の第１測温抵抗体と、
前記空洞とは異なる位置で前記半導体基板上に配置され、前記第１測温抵抗体の抵抗値温度係数と同一の抵抗値温度係数をもつ温度係数測定用の第２測温抵抗体と、
前記第２測温抵抗体の下方の前記半導体基板に形成されたＰ型領域とＮ型領域からなるダイオードと、を備えた熱型素子。
【請求項２】
前記第２測温抵抗体は、前記第１測温抵抗体と同一の構造をもち、
前記第１測温抵抗体と前記第２測温抵抗体は、同一工程で同時に形成されたものであって、構造及び抵抗値温度係数が同一になる程度の距離で配置されている請求項１に記載の熱型素子。
【請求項３】
前記ＰＮ接合ダイオードの電位をとるための配線は、前記測温抵抗体と同一工程で同時に且つ同一材料で形成されている請求項１又は２に記載の熱型素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の熱型素子を用い、
同一構造をもつ複数の前記熱型素子について前記第１測温抵抗体の抵抗値温度係数を決定するために、
いずれかの前記熱型素子の前記ダイオードの順方向抵抗値温度係数を測定するダイオード温度係数測定工程と、
他の前記熱型素子の前記第２測温抵抗体に所定範囲内で電流を変化させて供給して前記第２測温抵抗体を発熱させたときの前記ダイオードの順方向抵抗値変化及び前記第２測温抵抗体の抵抗値変化を測定する抵抗値測定工程と、
前記第２測温抵抗体の抵抗値変化と、前記ダイオードの順方向抵抗値変化及び前記ダイオードの温度係数によって計算できる前記第２測温抵抗体の温度変化とに基づいて前記第２測温抵抗体の抵抗値温度係数を計算し、その温度係数を前記第１測温抵抗体の抵抗値温度係数とする測温抵抗体温度係数決定工程と、を含む熱型素子における測温抵抗体の温度係数の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱型素子及び熱型素子における測温抵抗体の温度係数の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）などの半導体集積回路素子の製造は、半導体装置メーカの販売する生産設備を導入することによって、参入障壁が低くなりつつある。これにより、生産拠点はグローバル化している。また、素子の価格は非常に安価なものになっている。
【０００３】
また、半導体集積回路製造工程を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により、大量生産で特性のそろったＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）に組み込まれたセンサが数多く生産されている。
【０００４】
現在のＭＥＭＳセンサの生産設備の主流は、ＩＣやＬＳＩの生産設備の流用をしている。しかし、ＭＥＭＳセンサの製造工程には、従来の半導体集積回路製造工程には無い、センサで得られる反応量を物理量へ変換するために、センサの反応量の基準となる計量標準に対応させた目盛り付けの校正工程が必要である。
【０００５】
通常、半導体装置メーカには、大量のＭＥＭＳセンサを校正するための自動システムはない。したがって、独特の生産技術の開発が必要とされ、新規の多大な投資が必要となる。このように、ＭＥＭＳセンサは簡単にいつでもどこでも生産できるものではない。ＭＥＭＳセンサの製造にはメーカの参入条件が限られることになるので、ＭＥＭＳセンサの価格は高額であり、ＭＥＭＳセンサの普及拡大への抑制になっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＥＭＳセンサとして、温度センサや湿度センサなどの熱を扱う測温抵抗体を備えた熱型素子がある（例えば特許文献１，２，３を参照。）。このような熱型素子を用いた雰囲気計として湿度計がある。湿度計の原理について簡単に説明する。
【０００７】
一般に、気体の熱伝導率を利用した湿度計は応答性が優れ、しかも信頼性が高いことが知られている。等方性物体内の所定断面の上下面を通り法線方向に単位時間に流れる熱量は、法線方向の温度傾斜と断面積に比例するが、この比例定数が熱伝導率である。気体の熱伝導率は定圧比熱の関数であり、且つ定圧比熱は気体分子量の関数である。したがって、空気だけの場合と、空気中に分子量の異なるガス成分や水分が含まれている場合とでは熱伝導率が異なる。気体の熱伝導率の違いを利用した湿度計は、加熱された抵抗体から雰囲気中に放熱される放熱量の差によって生ずる抵抗体の抵抗値変化量から湿度を求めるものである。
【０００８】
図５は、従来の熱型素子を説明するための概略的な平面図及び断面図である。図５において、断面図は平面図のＸ−Ｘ位置での断面を示している。
半導体基板１０１に凹部からなる空洞部１０１ａが形成されている。空洞部１０１ａ上に架橋して配置された測温抵抗体１０３が設けられている。測温抵抗体１０３の両端には電流供給用の電極１０３Ｉａ，１０３Ｉｂが設けられている。測温抵抗体１０３は、電極１０３Ｉａ，１０３Ｉｂの間で分岐された電圧測定用の配線及び電極１０３Ｖａ，１０３Ｖｂを備えている。
【０００９】
測温抵抗体１０３は、所定の大きさの電流が供給されることによって過熱される。測温抵抗体１０３の周辺雰囲気の湿度が異なると、加熱された測温抵抗体１０３から周辺雰囲気中に放熱される熱量が異なるので、測温抵抗体１０３の抵抗値は、周辺雰囲気中の湿度に応じて変化する。したがって、測温抵抗体１０３の抵抗値を測定することにより、周辺雰囲気の湿度を求めることができる。
【００１０】
特許文献１に開示された雰囲気計は、雰囲気中において加熱される測温抵抗体１０３の抵抗値の変化に基づいて雰囲気中の所定気体を検知するものである。
図６は、湿度計において測温抵抗体１０３に供給される電流の波形図の例を説明するための図である。
【００１１】
測温抵抗体１０３には、測温抵抗体１０３の抵抗変化が雰囲気温度のみに影響される低温度で加熱される低温駆動（時間ｔ１から時間ｔ２）と、測温抵抗体１０３の抵抗変化が雰囲気の温度及び所定気体に感応する高温度で加熱される低温駆動時する高温駆動（時間ｔ２から時間ｔ３）で、電力が供給される。
【００１２】
例えば、時間ｔ１から時間ｔ２において、測温抵抗体１０３に波高値２ｍＡ（ミリアンペア）、パルス幅５０ｍｓ（ミリ秒）の小パルス電流が測温抵抗体１０３に印加される。また、時間ｔ２から時間ｔ３において、波高値８ｍＡ、パルス幅５０ｍｓの大パルス電流が測温抵抗体１０３に印加される。時間ｔ３から時間ｔ４に到る休止時間は１００ｍｓである。時間ｔ１から時間ｔ４を１セットとして、測温抵抗体１０３に小パルス電流と大パルス電流の印加が繰り返される。
【００１３】
図７は、湿度計における絶対湿度と出力電圧の関係の例を示す図である。横軸は湿度を示し、縦軸は測温抵抗体１０３の出力電圧を示す。
【００１４】
図７から、絶対湿度に対する測温抵抗体１０３の出力電圧は温度依存性があることがわかる。そこで、湿度計は、図７に示された計測値をテーブルとして記憶媒体に保管し、検出値を温度に対応した演算をした上で湿度として出力する。
【００１５】
従来技術の湿度計において、測温抵抗体１０３を含む熱型素子の製造ばらつきによる影響を除外して、湿度精度を少しでも良くするためには、個々の熱型素子について、記憶媒体に保存するためのテーブルを取得する作業、つまり校正が必要とされている。
【００１６】
熱型素子の校正作業は、一般に、測温抵抗体１０３の抵抗値測定などを行なって初期不良除去をした後に、恒温槽に熱型素子を入れて、測温抵抗体１０３の温度特性を測定し、次に温度と湿度の条件を変えながら温度と湿度に対する測温抵抗体１０３の出力を求めたテーブルを作成する。このように、個々の熱型素子について必要な情報を取得しても良いが、校正にかかる時間を短縮するための有効な方法として、基準テーブルを事前に用意しておき、測温抵抗体１０３の温度特性に応じて温度補正するという方法がある。
【００１７】
図８は、測温抵抗体として用いられる白金の抵抗値の温度特性（ＴＣＲ、Temperature Coefficient of Resistance）を説明するための図である。横軸は温度を示し、縦軸は抵抗値を示す。
【００１８】
一般に、金属は温度にほぼ比例して電気抵抗が増加する、いわゆる正の温度係数をもっている。中でも白金は、他の金属に比べて抵抗値温度係数が大きく、その温度係数の直線性がよく、さらに広い温度範囲で良好な温度係数の直線性をもつ特徴がある。なお、日本において、白金だけが測温抵抗体として規格化されている（日本工業規格  ＪＩＳ  Ｃ１６０４−１９９７）。
【００１９】
半導体ウェハにスパッタ法で白金を薄膜形成した後、エッチング技術によって測温抵抗体を形成する場合、白金の成膜時の厚みばらつきやエッチング時の寸法ばらつきによって、ある温度での抵抗値がばらつくことがある。また、白金からなる測温抵抗体の温度係数は、成膜される白金の下地、白金成膜時の熱処理温度、成膜後の熱処理温度、連続通電によるマイグレーションなどよってばらつくことがある。
【００２０】
測温抵抗体を備えた熱型素子において、測温抵抗体の出力電圧の補正を行なうために、測温抵抗体の抵抗について正確な温度係数が要求される。測温抵抗体の抵抗値温度係数について、より高精度な測定を行なうためには、熱型素子の周囲環境を一定温度に制御できる恒温槽が必要である。例えば、測温抵抗体の抵抗値温度係数の測定には、オイルバス等の恒温環境からなる温度標準を備えた大規模な設備が必要とされる。
【００２１】
また、恒温槽を所定の一定温度にするには長時間がかかる。例えば、恒温槽の運転が開始されたとき、恒温槽の温度が設定温度に対して１０℃以上の温度差をもつならば２時間以上の安定時間が確保される。また、恒温槽の温度と設定温度との差が１℃未満のときでも、も３０分の安定時間が確保される。そして、恒温槽の運転開始から１２時間経過しても恒温槽の温度が設定温度範囲内、例えば設定温度の±０.１℃にならない場合は、測定が中止される。
【００２２】
熱型素子の測温抵抗体の温度係数を求めるために、例えば、５〜８０℃までの温度範囲において１５℃刻みで、測温抵抗体の抵抗値が測定される。この測定には１２時間以上の時間が必要である。この測定時間を短縮するために、測定温度を２点としてもよいが、この場合、測定時のばらつきの影響を受けやすくなるという問題がある。
【００２３】
このようにして得られた温度と抵抗値との関係について、一次近似よって温度係数が求められる。この温度係数は、雰囲気計の動作時にヒーターとしての測温抵抗体を発熱させて設定された温度まで昇温させるために、測温抵抗体の抵抗値を設定する際に使用される。
【００２４】
上述のように、測温抵抗体を備えた熱型素子の校正情報を得る作業は、温度標準が一定の安定した温度環境を作るために長時間がかかるのでコストがかかる。雰囲気計における熱型素子以外の素子が簡単な電送装置や光学装置で迅速に設定が完了するのに比べ、熱型素子は、大量生産の製造工程で、大量に取り扱うのにボトルネックとなっている。したがって、雰囲気計のコストの削減は難しい。
【００２５】
例えば、校正されていない雰囲気計の価格に対して、校正されている雰囲気計の価格は数倍ないし数十倍の価格になっている。特に精度の高いものほど、生産時に精度の高い校正が行なわれ、そのために費用と時間が要されている。
【００２６】
また、高精度の校正を行なうために広範囲に温度標準を設け、数百度程度の高温度の高温槽を用いた場合には、熱型素子だけでなく、熱型素子に接続するコネクタや配線の耐熱性が要求される。コネクタや配線は長時間の耐熱性が低いので、高温度を要する校正は困難であるという問題があった。
【００２７】
本発明は、測温抵抗体の抵抗値温度係数を簡便な測定で決定できる熱型素子及び熱型素子における測温抵抗体の温度係数の決定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明にかかる熱型素子は、半導体基板に形成された空洞上に架橋して配置された検出用の第１測温抵抗体と、上記空洞とは異なる位置で上記半導体基板上に配置され、上記第１測温抵抗体と同一の構造及び抵抗値温度係数をもつ温度係数測定用の第２測温抵抗体と、上記第２測温抵抗体の下方の上記半導体基板に形成されたＰ型領域とＮ型領域からなるダイオードと、を備えたものである。
【００２９】
本発明にかかる熱型素子における測温抵抗体の温度係数の決定方法は、本発明の熱型素子を用い、同一構造をもつ複数の上記熱型素子について上記第１測温抵抗体の抵抗値温度係数を決定するために以下の工程を含む。いずれかの上記熱型素子の上記ダイオードの順方向抵抗値温度係数を測定するダイオード温度係数測定工程と、他の上記熱型素子の上記第２測温抵抗体に所定範囲内で電流を変化させて供給して上記第２測温抵抗体を発熱させたときの上記ダイオードの順方向抵抗値変化及び上記第２測温抵抗体の抵抗値変化を測定する抵抗値測定工程と、上記第２測温抵抗体の抵抗値変化と、上記ダイオードの順方向抵抗値変化及び上記ダイオードの温度係数によって計算できる上記第２測温抵抗体の温度変化とに基づいて上記第２測温抵抗体の抵抗値温度係数を計算し、その温度係数を上記第１測温抵抗体の抵抗値温度係数とする測温抵抗体温度係数決定工程。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の熱型素子における測温抵抗体の温度係数の決定方法は、本発明の熱型素子を用い、第１測温抵抗体と同一の構造及び抵抗値温度係数をもつ第２測温抵抗体を、その抵抗値及び第２測温抵抗体下のダイオードの順方向抵抗値を測定しつつ発熱させる（抵抗値測定工程）。ダイオードの順方向抵抗値温度係数は予め測定（ダイオード温度係数測定工程）されて既知なので、第２測温抵抗体の抵抗値変化と、ダイオードの順方向抵抗値変化及びダイオードの温度係数によって計算できる第２測温抵抗体の温度変化とに基づいて、第２測温抵抗体の抵抗値温度係数を計算できる。第２測温抵抗体は検出用の第１測温抵抗体と同一の抵抗値温度係数をもっているので、計算された第２測温抵抗体の抵抗値温度係数を第１測温抵抗体の抵抗値温度係数とすることができる（測温抵抗体温度係数決定工程）。
このように、本発明の熱型素子及び熱型素子における測温抵抗体の温度係数の決定方法は測温抵抗体の抵抗値温度係数を簡便な測定で決定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の熱型素子の一実施例を説明するための概略的な平面図及び断面図である。
【図２】ＰＮ接合ダイオードの順方向抵抗値の温度特性を説明するための図である。
【図３】本発明の熱型素子における測温抵抗体の抵抗値温度係数の決定方法の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の熱型素子の他の実施例を説明するための概略的な平面図及び断面図である。
【図５】従来の熱型素子を説明するための概略的な平面図及び断面図である。
【図６】湿度計において測温抵抗体に供給される電流の波形図の例を説明するための図である。
【図７】湿度計における絶対湿度と出力電圧の関係の例を示す図である。
【図８】測温抵抗体として用いられる白金の抵抗値の温度特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の熱型素子の一実施例を説明するための概略的な平面図及び断面図である。図１において、断面図は平面図のＡ−Ａ位置での断面を示している。
【００３３】
熱型素子１０は半導体基板１を備えている。半導体基板１に凹部からなる空洞部１ａが形成されている。空洞部１ａ上に架橋して配置された第１測温抵抗体３が設けられている。第１測温抵抗体３の両端には電流供給用の電極３Ｉａ，３Ｉｂが設けられている。第１測温抵抗体３は、電極３Ｉａ，３Ｉｂの間で分岐された電圧測定用の配線及び電極３Ｖａ，３Ｖｂを備えている。
【００３４】
半導体基板１上に、空洞１ａとは異なる位置で第２測温抵抗体５が設けられている。第２測温抵抗体５は、第１測温抵抗体３と同一の形状、寸法及び材料で形成されている。これにより、第１測温抵抗体３と第２測温抵抗体５は同一の構造及び抵抗値温度係数をもつ。第２測温抵抗体５は、第１測温抵抗体３の電極３Ｉａ，３Ｉｂ，３Ｖａ，３Ｖｂと同様に、電極５Ｉａ，５Ｉｂ，５Ｖａ，５Ｖｂを備えている。
【００３５】
第１測温抵抗体３と第２測温抵抗体５は、同一工程で同時に形成されたものであって、構造及び抵抗値温度係数が同一になる程度の距離で配置されている。例えば、第１測温抵抗体３と第２測温抵抗体５が互いに大きく離れた位置に配置されていると、半導体装置製造工程における成膜工程や写真製版工程、エッチング工程などにおいて、第１測温抵抗体３と第２測温抵抗体５とで構成材料の膜質や寸法などに微小な差異が生じることがある。この差異は測温抵抗体３，５の抵抗値温度係数に影響する。そこで、この実施例では、測温抵抗体３，５は、構造及び抵抗値温度係数が同一になる程度の距離で配置されている。
【００３６】
第２測温抵抗体５の下方の半導体基板１にＰ型領域７ｐ＋とＮ型領域７ｎからなるダイオード７が形成されている。ダイオード７は、Ｎ型領域７ｎの電位をとるためのＮ型領域７ｎ＋も備えている。Ｎ型領域７ｎ＋はＮ型領域７ｎよりも濃いＮ型不純物で形成されている。
【００３７】
半導体基板１上には、Ｐ型領域７ｐ＋の電位をとるための配線及び電極７Ｖａと、Ｎ型領域７ｎ＋の電位をとるための配線及び電極５Ｖｂも設けられている。配線及び電極７Ｖａ，７Ｖｂは測温抵抗体３，５と同一工程で同時に且つ同一材料で形成されたものである。これにより、ダイオード７の電位をとるために別途配線及び電極を形成するための工程を設ける必要がなくなる。
【００３８】
第１測温抵抗体３と第２測温抵抗体５の材料及び構造の一例について説明する。
測温抵抗体３，５は例えば白金で形成されている。その白金は高周波スパッタリング法によって形成されたものである。その白金の厚みは例えば０.３〜１.０μｍ（マイクロメートル）である。その白金はドライエッチング法によって配線形状にパターニングされる。
【００３９】
また、測温抵抗体３，５を構成する白金（Ｐｔ）は絶縁膜によって保護されている。その保護絶縁膜は、例えば、五酸化タンタル膜（Ｔａ2Ｏ5）、酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）が積層された膜によって形成されている。また、その保護絶縁膜は、測温抵抗体３，５を構成する白金の上層と下層とで、保護絶縁膜の構造と膜厚が対称になるように、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法又はスパッタリング法によって形成される。例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｐｔ、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＳｉＮの順に絶縁膜及び白金が積層される。
【００４０】
ダイオード７の電位をとるための配線及び電極７Ｖａ，７Ｖｂも、測温抵抗体３，５と同じ構成で形成されている。ただし、Ｐ型領域７ｐ＋及びＮ型領域７ｎ＋上の一部分で配線及び電極７Ｖａ，７Ｖｂを構成する白金の下の保護絶縁膜が除去されている。これにより、Ｐ型領域７ｐ＋と配線及び電極７Ｖａは電気的に接続され、Ｎ型領域７ｎ＋と配線及び電極７Ｖｂは電気的に接続されている。
【００４１】
半導体基板１の一例について説明する。
半導体基板１は、例えば結晶方位が（１００）のＰ型シリコン基板で形成されている。空洞部１ａの深さは例えば５０〜３００μｍである。空洞部１ａは例えば異方性のウエットエッチング法によって形成されたものである。エッチング液として、例えば公知の異方性エッチング液であるＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液や、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液、ヒドラジン水溶液（６４ｍｏｌ％、液温９０〜１１０℃）などが使用される。
【００４２】
ダイオード７の一例について説明する。
ダイオード７は、Ｐ型領域７ｐ＋とＮ型領域７ｎで形成されたＰＮ接合ダイオードである。ダイオード７は、ＩＣ製造工程やＬＳＩ製造工程など、通常の半導体装置製造工程によって形成される。一例として、基板抵抗が２０Ω・ｃｍのＰ型シリコン基板１に、レジストをマスクとしてリンをイオン注入し、レジスト除去後に１１５０℃で熱処理を行なってＮ型領域７ｎを形成する。
【００４３】
コンタクトホール底部で金属配線とオーミック接続を行なうためのＮ型領域７ｎ＋を形成するために、レジストをマスクとして砒素をイオン注入する。レジスト除去後、Ｎ型領域７ｎの形成位置と重なる位置に、レジストをマスクとしてボロンをイオン注入する。レジスト除去後、９５０℃の熱処理を行なって注入イオンを活性化させてＰ型領域７ｐ＋とＮ型領域７ｎ＋を形成する。
【００４４】
図２は、ＰＮ接合ダイオードの順方向抵抗値の温度特性を説明するための図である。横軸は温度を示し、縦軸は抵抗値を示す。
【００４５】
ＰＮ接合ダイオードは、抵抗値が温度にほぼ比例して減少する、いわゆる負の温度係数をもっている。理想的なＰＮ接合ダイオードの順方向電流Ｉｄは以下の式（１）で表すことができる。
【００４６】
Ｉｄ＝Ｉｓ×Ａ×（ｅqVd/kT−１）・・・（１）
ただし、Ｉｓは飽和電流、Ａは理想定数、ｑは電荷素量、Ｖｄは順方向電圧、ｋはボルツマン係数、Ｔは絶対温度である。
【００４７】
通常の半導体装置製造工程で製造されたＰＮ接合ダイオードにおいて、ＰＮ接合ダイオードの順方向抵抗値の温度特性は寸法などのばらつきの影響を受けにくい。したがって、ダイオード７が形成された同一構造の複数の熱型素子１０において、ダイオード７の順方向抵抗値温度係数のばらつきは小さい。
【００４８】
次に、本発明の熱型素子における測温抵抗体の抵抗値温度係数の決定方法の一実施例を説明する。
図３はこの実施例を説明するためのフローチャートである。なお、本発明の抵抗値温度係数決定方法は、熱型素子を雰囲気計に組み立てた後に実施されてもよいし、組み立てる前、例えばウェハ状態で実施されてもよい。この実施例は、ウェハ状態で実施される例を説明する。図１も参照してこの実施例を説明する。
【００４９】
（ステップＳ１１）１つ又は複数の熱型素子１０が形成された１枚のウェハについて、恒温槽を用いてダイオード７の順方向抵抗値を測定する。測定には配線及び電極７Ｖａ，７Ｖｂが用いられる。これにより、ダイオード７について、温度変化と順方向抵抗値変化との関係を得る。
【００５０】
（ステップＳ１２）得られたダイオード７の温度変化と順方向抵抗値変化との関係に基づいて、ダイオード７の温度係数を取得する。恒温槽を用いた測定は終了される。
【００５１】
（ステップＳ２１）上記ステップＳ１１で用いられたウェハに形成された熱型素子１０と同一の構造の熱型素子が形成されている他のウェハについて、第２測温抵抗体５の抵抗値とダイオード７の順方向抵抗値とを測定する。このとき、第２測温抵抗体５に所定範囲内で電流を変化させて供給する。ここで、供給する電流値の範囲には例えばゼロも含まれる。供給する電流値は２点以上であれば何点であってもよい。
【００５２】
例えば、第２測温抵抗体５の抵抗値とダイオード７の抵抗値について、第２測温抵抗体５に電流を供給する前（供給電流ゼロ）と、第２測温抵抗体５に所定の電流を供給して第２測温抵抗体５を発熱させた後の２点で測定を行なう。これにより、第２測温抵抗体５の抵抗値変化とダイオード７の抵抗値変化の情報を得る。なお、抵抗値測定には、電極５Ｉａ，５Ｉｂと配線及び電極７Ｖａ，７Ｖｂが用いられる。
【００５３】
（ステップＳ２２）同一構造の複数の熱型素子１０において、ダイオード７の順方向抵抗値温度係数のばらつきは小さいので、このウェハにおけるダイオード７と上記ステップＳ１１で用いられたダイオード７において、順方向抵抗値温度係数は同一であるとみなすことができる。上記ステップＳ１２で得られたダイオード７の抵抗値温度係数と、上記ステップＳ２１で得られたダイオード７の抵抗値変化に基づいて、ダイオード７の温度変化を計算する。
【００５４】
（ステップＳ２３）ダイオード７は第２測温抵抗体５の下に配置されているので、上記ステップＳ２２で得られたダイオード７の温度変化は、第２測温抵抗体５の温度変化とみなすことができる。ダイオード７の温度変化と第２測温抵抗体５の抵抗値変化に基づいて、第２測温抵抗体５の抵抗値温度係数を計算する。
【００５５】
（ステップＳ２４）熱型素子１０において、第２測温抵抗体５と第１測温抵抗体３は同一の抵抗値温度係数もつ。したがって、上記ステップＳ２３で得られた第２測温抵抗体５の抵抗値温度係数を第１測温抵抗体３の抵抗値温度係数とみなすことができる。このようにして、第１測温抵抗体３の抵抗値温度係数が決定される。
【００５６】
このように、この実施例は、恒温槽を用いることなく、多数の上記他のウェハについて第１測温抵抗体３の抵抗値温度係数を決定することができる。測温抵抗体の抵抗値温度係数を簡便な測定で決定できる。
【００５７】
図１に示された熱型素子１０において、ダイオード７の電位をとるため配線及び電極７Ｖａ，７Ｖｂは、測温抵抗体３，５と同時に形成されたものであるが、ダイオード７の電位をとるため配線及び電極は測温抵抗体３，５の形成工程とは別途設けられた工程によって形成されたものであってもよい。
【００５８】
図４は、本発明の熱型素子の他の実施例を説明するための概略的な平面図及び断面図である。図４において、断面図は平面図のＢ−Ｂ位置での断面を示している。また、図４において、図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００５９】
この実施例の熱型素子１０において、図１に示された熱型素子と比較して、ダイオード７の電位をとるため配線及び電極７Ｖａ，７Ｖｂが形成されていない。また、半導体基板１の上面にＢＰＳＧ（Boro-phospho silicate glass）膜などの層間絶縁膜９が形成されている。層間絶縁膜９は空洞部１ａ上に開口部９ａを備えている。
【００６０】
第１測温抵抗体３について、空洞部１ａ上に架橋されていない部分、すなわち電極３Ｉａ，３Ｉｂ部分と配線及び電極３Ｖａ，３Ｖｂの一部分は層間絶縁膜９で覆われている。第２測温抵抗体５は層間絶縁膜９で覆われている。
【００６１】
層間絶縁膜９の所定の位置に複数のコンタクトホールが形成されている。コンタクトホールは、第１測温抵抗体３の電極３Ｉａ，３Ｉｂ上、配線及び電極３Ｖａ，３Ｖｂの電極部分上、第２測温抵抗体５の電極５Ｉａ，５Ｉｂ上、配線及び電極５Ｖａ，５Ｖｂの電極部分上、並びにダイオード７のＰ型領域７ｐ＋上及びＮ型領域７ｎ＋上に形成されている。
【００６２】
コンタクトホール内及び層間絶縁膜上９に金属材料からなる配線及び電極が形成されている。第１測温抵抗体３の電極３Ｉａ，３Ｉｂに対応して電極３Ｉａ１，３Ｉｂ１が形成されている。配線及び電極３Ｖａ，３Ｖｂの電極部分に対応して電極３Ｖａ１，３Ｖｂ１が形成されている。第２測温抵抗体５の電極５Ｉａ，５Ｉｂに対応して電極５Ｉａ１，５Ｉｂ１が形成されている。配線及び電極５Ｖａ，５Ｖｂの電極部分に対応して電極５Ｖａ１，５Ｖｂ１が形成されている。ダイオード７のＰ型領域７ｐに対応して配線及び電極７Ｖａ１が形成されている。ダイオード７のＮ型領域７ｎ＋に対応して配線及び電極７Ｖｂ１が形成されている。
【００６３】
層間絶縁膜９上に保護膜（図示は省略）が形成されている。その保護膜には、電極３Ｉａ１，３Ｉｂ１，３Ｖａ１，３Ｖｂ１，５Ｉａ１，５Ｉｂ１，５Ｖａ１，５Ｖｂ１、並びに配線及び電極７Ｖａ１，７Ｖｂ１の上にパッド開口部が形成されている。また、その保護膜には、開口部９ａに対応する開口部も形成されている。
【００６４】
ダイオード７の電位は配線及び電極７Ｖａ１，７Ｖｂ１を介して取得される。また、測温抵抗体３，５の電位は電極３Ｉａ１，３Ｉｂ１，３Ｖａ１，３Ｖｂ１，５Ｉａ１，５Ｉｂ１，５Ｖａ１，５Ｖｂ１を介して取得される。
このように、ダイオード７の電位をとるため配線及び電極は測温抵抗体３，５の形成工程とは別途設けられた工程によって形成されたものであってもよい。
【００６５】
なお、第２測温抵抗体５の配線及び電極５Ｖａ，５Ｖｂの電位をとるためのコンタクトホール及び電極５Ｖａ１，５Ｖｂ１は形成されていなくてもよい。
【００６６】
以上、本発明の実施例が説明されたが、上記実施例で示された寸法、材料、配置、形状等は一例であり、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００６７】
例えば、熱型素子１０において、空洞部１ａは半導体基板１を貫通して形成されていてもよい。
また、本発明の熱型素子において、半導体基板は、結晶方位が（１００）のＰ型シリコン基板に限定されず、他の半導体基板であってもよい。
【００６８】
また、熱型素子１０の第２測温抵抗体５は配線及び電極５Ｖａ，５Ｖｂを備えているが、第１測温抵抗体３と第２測温抵抗体５とで抵抗値温度係数が同一になるならば、配線及び電極５Ｖａ，５Ｖｂは形成されていなくてもよい。
【００６９】
また、本発明の熱型素子における第１測温抵抗体及び第２測温抵抗体の材料及び構造は、上記実施例に示された第１測温抵抗体３及び第２測温抵抗体５の材料及び構造に限定されず、測温抵抗体として機能する材料及び構造であればどのような材料及び構造であってもよい。
【００７０】
また、本発明の熱型素子における測温抵抗体の抵抗値温度係数の決定方法についての上記実施例は、ダイオード７の順方向抵抗値温度係数を測定するためにウェハを用いているが、本発明はこれに限定されない。ダイオードの順方向抵抗値温度係数の測定は、ウェハから切り出された熱型素子の状態で行なわれてもよいし、熱型素子が搭載された雰囲気計の状態で行なわれてもよい。また、第２測温抵抗体の抵抗値及びダイオードの抵抗値の測定は、ウェハから切り出された熱型素子の状態で行なわれてもよいし、熱型素子が搭載された雰囲気計の状態で行なわれてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  半導体基板
１ａ  空洞部
３  第１測温抵抗体
５  第２測温抵抗体
７  ダイオード
７ｐ＋  Ｐ型領域
７ｎ  Ｎ型領域
１０  熱型素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特許第２８８９９０９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７８１４２号公報
【特許文献３】特許第４５５８６４７号公報
【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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