(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に温度依存性の金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜をスパッタエッチング法によりパターニングして感熱部を形成する工程と、
このパターニング工程後に前記絶縁性基板に堀とこの堀を架橋していて前記感熱部が設けられている梁とを形成する工程と、を含んでなり、
前記スパッタエッチング法によるエッチングはサイドエッチングが停止するまで継続することを特徴とするマイクロブリッジセンサの製造方法。
【請求項２】
前記パターニング工程は、前記スパッタエッチング法によるエッチング時間をジャストエッチング時間の２倍以上として行なうことを特徴とする請求項１に記載のマイクロブリッジセンサの製造方法。
【請求項３】
前記パターニング工程は、パターニングするためのマスク寸法を設計値より太く作成することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロブリッジセンサの製造方法。
【請求項４】
前記パターニング工程は、パターニングするためのマスク寸法を設計値よりほぼ１μｍ太く作成することを特徴とする請求項３に記載のマイクロブリッジセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロブリッジセンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロブリッジセンサは、エッチング技術により、Ｓｉ等の数ミリ角の小基板に堀部を形成し、この堀部の上部に微少な梁を架橋し、この梁の上に感熱部を薄膜抵抗体で形成しているもので、感熱部の熱容量を低減せしめ、基板および基板支持体への熱損を小さくするようにしており、流速計、流量計などとして用いられている（特公平７−９５０７６号公報、特開昭６１−２３７２６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、マイクロブリッジセンサを製造するにあたり、感熱部となる薄膜抵抗体の抵抗値にばらつきが生じてしまうという不具合があった。この抵抗値のばらつきはマイクロブリッジセンサの精度を決定する要因となり、また、抵抗値のばらつきは製品の歩留りを低下させて製造コストを引き上げてしまう。さらに、薄膜抵抗体をエッチングするときに、配線幅の細りが発生し、その細り方もランダムであることから、設計値どおりの抵抗値が得られないという不具合もある。
【０００４】
この発明の目的は、感熱部となる抵抗値のバラツキが小さく、設計値どおりの抵抗値がえられるマイクロブリッジセンサの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、絶縁性基板上に温度依存性の金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜をスパッタエッチング法によりパターニングして感熱部を形成する工程と、このパターニング工程後に前記絶縁性基板に堀とこの堀を架橋していて前記感熱部が設けられている梁とを形成する工程と、を含んでなり、前記スパッタエッチング法によるエッチングはサイドエッチングが停止するまで継続することを特徴とする。
【０００６】
したがって、サイドエッチングが停止するまでエッチングの時間を長くすることで感熱部の抵抗値を安定させることができる。すなわち、スパッタエチング法によりパターニングする金属薄膜は、エッチングとともにサイドエッチングが発生する。サイドエッチングはジャストエッチング時間経過後も進行しており、そのサイドエッチング量により感熱部の抵抗値が大きく変化する。スパッタエッチングは、スパッタリング装置の電源の反射波やプラズマ状態、基板の表面状態などによりエッチングレートが刻々と変化するため、時間管理を行なっても目標とする抵抗値におさえることが困難である。金属薄膜は、一般に１０００Å〜３０００Åの厚みとされ、この厚み（エッチングされて隙間となる）にプラズマが斜め方向から進入することでオーバーエッチングが発生するが、ある一定の距離に達するとプラズマが入り込めなくなってサイドエッチングは停止する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、パターニング工程は、スパッタエッチング法によるエッチング時間をジャストエッチング時間の２倍以上として行なうことを特徴とする。
【０００８】
したがって、スパッタエッチング法によるエッチング時間をジャストエッチング時間の２倍以上とすることにより、サイドエッチングが停止するまでエッチングを行なうことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、パターニング工程は、パターニングするためのマスク寸法を設計値より太く作成することを特徴とする。
【００１０】
したがって、設計値より感温部の抵抗値が低くなるのを防止し、感温部の抵抗値を設計値どおりにすることが可能となる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、パターニング工程は、パターニングするためのマスク寸法を設計値よりほぼ１μｍ太く作成することを特徴とする。
【００１２】
したがって、設計値より感温部の抵抗値が低くなるのを防止し、感温部の抵抗値を設計値どおりにすることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施の形態にかかるマイクロブリッジセンサ１の平面図である。
【００１４】
図１に示すように、Ｓｉ基板２上に堀３と、この堀３上に架橋された梁４とが形成され、梁４の上には金属薄膜で形成された抵抗値が同じ薄膜抵抗体の感温部５，６が形成されている。感温部５，６にはボンディングパット７，７，７，７が接続されている。
【００１５】
マイクロブリッジセンサ１の動作は次のようなものである。２つの感温部５，６は一定の温度（例えば、室温＋６０℃）になるように電流値を制御して通電する。流体が矢印８の方から流れてくると感温部５は冷却される。一方、感温部６は感温部５の熱が流体により伝播されて暖められる。感温部５，６は一定の温度となるように電流が調整されるので、感温部５の電流値は高くなり感温部６の電流値は低くなる。感温部５の電流値と感温部６の電流値の差により流体の流速、ひいては流量を求めることができる。
【００１６】
図２は、この発明の一実施の形態にかかるマイクロブリッジセンサの製造方法につき段階を追って説明する断面図である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、裏面に酸化膜１１を施したＳｉ基板２の表面にスパッタ真空成膜法によって支持体となる絶縁膜１２を１μｍ形成し、そのうえに薄膜抵抗体となる金属薄膜１３を２０００Å形成し、さらにそのうえに金属薄膜１３をパターンニングする際のマスク材となる絶縁膜１４を２０００Å形成する。この例では絶縁膜１２、１４としてＴａ２Ｏ５、金属薄膜１３としてＰｔを用いる。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術により絶縁膜１４のパターニングを行なった後に、絶縁膜１４をマスクとしてバックスパッタにより金属薄膜１３のエッチングを行なう。パターニングのときの線幅は５μｍである。
【００１９】
この後、図２（ｃ）に示すように、パッシベーション膜１５をスパッタ真空成膜法により形成する。この例では、パッシベーション膜１５としてＴａ２Ｏ５により３０００Å形成する。
【００２０】
続いて、図２（ｄ）に示すように、パッシベーション膜１５、絶縁膜１２のパターニングにより、堀３の形成用の窓１６とボンディングパット７の窓明けを行なう。
【００２１】
最後に、図２（ｅ）に示すように、ＫＯＨ水溶液でＳｉ異方性エッチングにより堀３を形成する。
【００２２】
金属薄膜１３のスパッタエッチングを行なう場合のエッチング条件は、この例では、ＲＦパワー８００Ｗ，Ａｒガス流量５ｃｃｍ，圧力５Ｅ−４ｔｏｒｒ、エッチングレートは５０Å／ｍｉｎである。金属薄膜１３の厚さは２０００Åでエッチングレートは５０Å／ｍｉｎであるから、この前者を後者で除算した時間であるジャストエッチング時間は４０分であり、この例ではエッチング時間をジャストエッチング時間の２倍の８０分とした。
【００２３】
図３、図４は、エッチング時間を変化させたときの感温部５，６の配線の線幅および抵抗値についての変化を示すグラフである。図３、図４からわかるように、エッチング時間を長くしていくことにより線幅および抵抗値が変化するが、一定時間を経過するとその変化がなくなって安定することがわかる。その一定時間は、ジャストエッチング時間の倍である８０分である。これは、この一定時間が経過するとサイドエッチングが停止するからである。
【００２４】
また、感温部５，６の配線の線幅は、絶縁膜１４のパターニング後では５μｍ、スパッタエッチング後では４μｍであり、オ−バーエッチングにより片側０．５μｍ分サイドエッチングされていることがわかる。このことから、スパッタエッチングすることにより設計値よりも抵抗値が低くなることになる。このことから、マスク設計の際にパターン線幅を例えばこの例のように１μｍ太くすることで感温部５，６の配線の抵抗値を設計値どおりとできることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、サイドエッチングが停止するまでエッチングの時間を長くすることで感熱部の抵抗値を安定させることができる。すなわち、スパッタエッチング法によりパターニングする金属薄膜は、エッチングとともにサイドエッチングが発生する。サイドエッチングはジャストエッチング時間経過後も進行しており、そのサイドエッチング量により感熱部の抵抗値が大きく変化する。スパッタエッチングは、スパッタリング装置の電源の反射波やプラズマ状態、基板の表面状態などによりエッチングレートが刻々と変化するため、時間管理を行なっても目標とする抵抗値におさえることが困難である。金属薄膜は、一般に１０００Å〜３０００Åの厚みとされ、この厚み（エッチングされて隙間となる）にプラズマが斜め方向から進入することでオーバーエッチングが発生するが、ある一定の距離に達するとプラズマが入り込めなくなってサイドエッチングは停止する。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、スパッタエッチング法によるエッチング時間をジャストエッチング時間の２倍以上とすることにより、サイドエッチングが停止するまでエッチングを行なうことができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、設計値より感温部の抵抗値が低くなるのを防止し、感温部の抵抗値を設計値どおりにすることが可能となる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、設計値より感温部の抵抗値が低くなるのを防止し、感温部の抵抗値を設計値どおりにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態にかかるマイクロブリッジセンサの平面図である。
【図２】この発明の一実施の形態にかかるマイクロブリッジセンサの製造方法につき段階を追って説明する断面図である。
【図３】前記マイクロブリッジセンサの製造方法に関し感温部の配線の線幅とエッチング時間との関係を示すグラフである。
【図４】前記マイクロブリッジセンサの製造方法に関し感温部の配線の抵抗値とエッチング時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１      マイクロブリッジセンサ
２      絶縁性基板
５      感熱部
６      感熱部
１２    絶縁膜
１３    金属薄膜
１４    絶縁膜
【図１】
0003734626.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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