JPH0658376B2 - 集積半導体デバイスとその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスとその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

米国特許第4,472,239号および第4,478,077号に開示され
たデバイスは、種々の応用に適した包括的な構造および
流量センサーを含む。これらの初期の設計は特に小流量
における高感度流量センサーを提供する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、大流量に対しては、先に開示された設計
の比較的繊細な構造は高速の空気流によつて破壊されや
すい。更に応用例によつては、半導体デバイスのより小
さい面積にセンサーを設けることが望まれる。

本発明は、これらの問題を解決する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は半導体デバイスとその製造方法からなる。半導
体デバイスは、半導体の結晶構造に対して所定の方向を
もつ第１の表面を有する半導体基板からなる。ここで使
用される半導体基板は、（１００）面と［１１０］方向
を有する（１００）シリコン（Ｓｉ）であり、第１の表
面は、（１００）面とほぼ平行である。半導体基板は、
基板の第１の表面に形成されたくぼみをもつ。第１の表
面の少くとも一部は、薄膜材料層によつて被覆される。
薄膜材料層および電気素子からなるダイアフラムは、上
述のくぼみをほぼ覆うスロツトつきのダイアフラムであ
る。ダイアフラムは、デバイスの製造においてスロツト
上に与えられた異方性エツチング液がダイアフラムをア
ンダーカツトし、くぼみを形成するような寸法と方向を
もつたスロツトを有する。このスロットは、［１１０］
方向に対して零でない角度を有する。上記電気素子は、
ダイアフラムによつて支持されているので熱的にかつ物
理的に半導体基板から隔離されている。上記電子素子
は、くぼみ上でダイヤフラムによりほぼ支持されてお
り、スロットの両長辺に沿ってそれぞれ平行配置された
ヒータ抵抗素子と、これらのヒータ抵抗素子に対してス
ロットから離れた側に並設して配置されたセンサ抵抗素
子とを含む。

本発明は、更に半導体基板の第１の表面にエツチングさ
れたくぼみをほぼ覆う薄膜材料からなるスロツト付きダ
イアフラムを含む半導体デバイスを製造する方法を含
む。

その製造方法は、 半導体の結晶構造に対して所定の方向をもつ第１の表面
を有する半導体基板を用意し、 ダイアフラムが含まれる薄膜材料層を第１の表面上に形
成し、 薄膜材料層に設けられたスロツトを通して第１の表面の
一部を露出し、 ダイアフラムをアンダーカツトし、くぼみを形成するた
めに露出された表面部分に異方性エツチング液を与える
ステツプからなり、スロツトは、露出された表面部分上
に与えられた異方性エツチング液がダイアフラムをアン
ダーカツトし、くぼみを形成するような寸法と方向をも
つことを特徴とする。ここで使用される半導体基板は、
（１００）面と［１１０］方向を有する（１００）シリ
コン（Ｓｉ）であり、第１の表面は、（１００）面とほ
ぼ平行である。また、ここで形成されるスロットは、
［１１０］方向に対して零でない角度を有する。また、
上記電気素子は、くぼみ上でダイヤフラムによりほぼ支
持されており、スロットの両長辺に沿ってそれぞれ平行
配置されたヒータ抵抗素子と、これらのヒータ抵抗素子
に対してスロットから離れた側に並設して配置されたセ
ンサ抵抗素子とを含む。

〔実施例〕

本発明による構造は多様な応用面を有する。ここでは、
本発明に適合する流量センサーの実施例を用いて説明す
るが、本発明は流量センサーに限定されるものではな
い。

本発明による構造は、半導体基板にあるくぼみをほぼ覆
うスロツト付きダイアフラムによつて支持される静電
の、熱電のおよび／または電熱の素子を含むのが代表的
である。

第１図に示される本発明の実施例は、半導体の結晶構造
に対して所定の方向をもつ第１の表面３６を有する半導
体基板２０からなる集積半導体デバイスを含む。半導体
基板２０は、基板の第１の表面３６に形成されたくぼみ
３０をもつ。本発明は、更に第１の表面３６の少くと
も、一部を覆う薄膜材料層２９を含む。本発明は、更に
薄膜材料層２９および後述する静電の、熱電の、または
電熱の素子２２，２４，および２６をもつダイアフラム
手段３２を含む。ダイアフラム手段３２は、くぼみ３０
をほぼ覆うスロツト付きダイアフラム３２を形成する。
スロツト付きダイアフラム３２は、デバイスの製造にお
いて、スロツト８２上に与えられた異方性エツチング液
がダイアフラム３２をアンダーカツトし、くぼみ３０を
形成するような寸法と方向をもつスロツトを有する。静
電の、熱電の、または電熱の素子は、ダイアフラム３２
によつてほぼ支持されているので、半導体基板２０から
熱的にかつ物理的に隔離されている。

実施例においては、本発明は基板２０の第１の表面３６
に形成されたくぼみ３０をもつ半導体基板２０を含む。
半導体基板２０は（100）面と〔110〕方向をもつ（10
0）Siからなり、（100）面にほぼ平行な第１の表面３６
をもつ。実施例においては、更に第１の表面の少くとも
一部を覆う薄膜材料層２９を含む。実施例は、更に薄膜
材料層２９および後述する静電の、熱電の、または電熱
の素子２２，２４および２６をもつダイアフラム手段３
２を含む。ダイアフラム手段３２は、くぼみ３０をほぼ
覆うスロツト付きダイアフラム３２からなる。スロツト
付きダイアフラム３２は、〔110〕方向に対し、零でな
い角度たとえば、ほぼ４５度の角度１１２の方を向いた
くぼみのほぼ中央でくぼみ３０を横切つているスロツト
８２をもつ。静電の、熱電の、または電熱の素子２２，
２４および２６は、第２図によく示されるように、ダイ
アフラム３２で支持されているので、半導体基板から熱
的かつ物理的に隔離されている。

以下に更に記述するように、本発明は流量センサーとし
て構成するように適応できる。このような構成では薄膜
ヒータ２６がダイアフラム３２によつてくぼみ３０の上
に支持されている。実施例では、ヒータ２６の半分づつ
が、それぞれスロツト８２の各長辺側で各スロット８２
に対して対称的に配置されている。実施例は、更にダイ
アフラム３２によつて支持される一対の薄膜センサー２
２，２４を含む。薄膜熱センサー２２，２４はそれぞれ
ヒータ２６の、すなわちヒータ２６に対してスロット８
２から離れた側に配置されている。

本発明は、更に半導体２０の第１の表面３６にエツチン
グされたくぼみ３０を覆う薄膜材料２９からなるスロツ
ト付きダイアフラム３２を有するスロツト付きダイアフ
ラム半導体デバイスの製造方法を含む。この方法は、半
導体の結晶構造に関して所定の方向をもつ第１の表面３
６を有する半導体基板２０を用意するステツプを含む。
この方法は、更にダイアフラム３２を含む薄膜材料層２
９を第１の表面３６上に形成することを含む。第１の表
面３６の一部は、スロツト８２を通して薄膜材料層２９
内に露出している。スロツト８２は、露出された表面部
分上に与えられた異方性エツチング液がダイアフラム３
２をアンダーカツトし、くぼみ３０を形成するような寸
法と方向を有する。この方法は、更に露出された表面部
分上に異方性エツチング液を与え、ダイアフラム３２を
アンダーカツトし、くぼみ３０をつくることを含む。

より望ましい本発明の実施方法は、（100）面と〔110〕
方向をもつ（100）Siからなり、（100）面にほぼ平行な
第１の表面３６をもつ半導体基板２０を用意することを
含む。この方法は、更にダイアフラム３２を含む薄膜材
料層を第１の表面上に形成することを含む。第１の表面
３６の一部は、スロツト８２を通して薄膜材料層内に露
出している。スロツト８２は、〔110〕方向にほぼ４５
°の方向を有する。スロツト８２は、スロツトに沿つて
測定したときくぼみ３０の最大幅を決定するような長さ
を有する。露出された表面部分上に異方性エツチング液
を与え、ダイアフラム３２をアンダーカツトし、くぼみ
３０をつくる。

更に望ましい第１Ａ図に示される本発明の実施例では、
くぼみ３０は４個のほぼ直角な境界縁111，113からなる
ほぼ正方形の形状で第１の表面３６と接している。各境
界縁111，113は〔110〕方向にほぼ平行あるいは直角で
ある。この実施例では、スロツト付きダイアフラム３２
は〔110〕方向にほぼ４５°の角度１１２をもつ線８３
上に位置する第１および第２のスロツト82A，82Bからな
る。第１および第２のスロツト82A，82Bは、線８３に沿
つて測定したときくぼみ３０の最大幅の位置に、それぞ
れ第１の端部200A，200Bをもつ。第１および第２のスロ
ツト82A，82Bは、線８３に沿つて測定したときくぼみ３
０の最大幅を横切る距離の一部のみに限定されるように
それぞれ第２の端部202A，202Bをもつ。更に本実施例
は、〔110〕方向にほぼ平行または直角の方向をもつ第
３，第４，第５および第６のスロツト82C，82D，82Eお
よび82Fを含む。これら第３，第４，第５および第６の
スロツトのそれぞれは、４個の境界縁111，113のほぼ中
央に配置されている。第３，第４，第５および第６のス
ロツト82C，82D，82Eおよび82Fは、後述するように異方
性エツチング液が６個のスロツトの上に与えられたとき
ダイアフラム３２をアンダーカツトするに充分な長さを
もつ。

流量センサーとして構成する場合には、本実施例は、更
にダイアフラム３２によつてくぼみ３０上に支持される
薄膜ヒータ２６を含む。ヒータ２６のほぼ半分は、それ
ぞれ線８３を挟んでスロット８２Ａ，８２Ｂの各長辺側
に配置されている。本実施例では、一対の薄膜熱センサ
ー２２，２４が、ダイアフラム３２によつて支持され、
ヒータ２６の両側にスロット８２Ａ，８２Ｂに対して対
称的にそれぞれ配置されている。

この実施例の半導体デバイスの製造方法は、第１の表面
３６の第１および第２の部分を第１および第２のスロツ
ト82A，82Bを通して薄膜材料層２９に露出させることを
含む。第１および第２のスロツト82A，82Bは、〔110〕
方向にほぼ４５°の角度で線８３上に配置される。第１
および第２のスロツト82A，82Bは、線８３に沿つて測定
したときくぼみ３０の最大幅の位置に、それぞれ第１の
端部200A，200Bをもつ。第１および第２のスロツト82
A，82Bは、線８３に沿つて測定したときくぼみ３０の最
大幅を横切る距離の一部のみに限定されるようにそれぞ
れ第２の端部202A，202Bをもつ。第１の表面３６の第
３，第４，第５および第６の部分は、薄膜材料層２９の
第３，第４，第５および第６のスロツト82C，82D，82E
および82Fを通して露出される。第３，第４，第５およ
び第６のスロツト82C，82D，82Eおよび82Fは、〔110〕
方向にほぼ平行または直角の方向をもち、それぞれが４
個の境界縁111，113のそれぞれのほぼ中央に位置してい
る。第３，第４，第５および第６のスロツトのそれぞれ
は、異方性エツチング液が、６個のスロツトの上に与え
られたとき、ダイアフラム３２をアンダーカツトするに
充分な長さをもつ。異方性エツチング液は、露出した表
面部分に与えられ、ダイアフラム３２をアンダーカツト
し、くぼみ３０をつくる。

基板２０は精密エツチング技術に対する適応性と電子チ
ツプの製造容易性の理由から、半導体特にSiの基板であ
ることが望ましい。

本発明による流量センサーの望ましい実施例は、薄膜熱
センサ抵抗素子として機能する２個の同等の温度検出抵
抗グリツド（以下センサーグリツドと略記する）２２，
２４と薄膜ヒータ抵抗素子として機能する中央に位置す
るヒータ抵抗グリツド（以下ヒータグリツドと略記す
る）２６を含む。センサー２２，２４およびヒータ２６
の各グリツドはNi８０％、鉄２０％の成分をもつパーマ
ロイであることが望ましい。センサーとヒータの各グリ
ツドは、誘電体例えば窒化シリコンなどの薄膜層２８，
２９によりカプセル封じされ、薄膜ダイアフラムを形成
する。

本発明により製造される半導体デバイスの実施例は、更
にダイアフラム３２と半導体基板２０の間に正確な形
状，寸法の空間３０を含む。この空間３０でダイヤフラ
ム３２のそれぞれの側に空気の領域を持たせるようにす
る。このようにダイヤフラムの両側を空気の領域とする
ことはSi表面３６の上にダイヤフラムを形成させて、次
にSi基板のダイヤフラム３２の下に正確な形状，寸法の
空間３０をエツチングすることによつて達成される。

第１図の実施例では、スロツト８２は、窒化層２９をカ
ツトして、第１の表面３６の一部を露出させるスロツト
８２は、非常に狭く例えば５μｍである。異方性エツチ
ングは、ほぼ直角な境界縁１１１，１１３によつて区切
られた正方形のくぼみ３０の形状にSiを除去する。境界
縁１１１は、〔110〕方向にほぼ平行であり、境界縁１
１３は、〔110〕方向にほぼ直角である。したがって、
スロット８２の両長辺側にほぼ直角三角形状であってか
つこれらの三角形の長辺がスロット８２の長辺と平行で
あって残りの二辺がほぼ直角であるような、スロット８
２に対して対称的に配置された２つの三角形からなる形
状を持ったくぼみ３０が形成されることになる。この場
合、スロット８２の長辺は、［１１０］方向に対して零
でない角度で寸法と方向が定められている。スロツト８
２の幅は、極めて狭く例えば５μｍにできるが、より広
いスロツトはエツチングによる生成物をより速く拡散除
去することを可能にする。

第１Ａ図に示される実施例では、第１図のスロツト８２
は、ダイアフラム３２の左右の側を連結する窒化シリコ
ンの支持用薄膜層２８，２９の幅広部で、２個の短いス
ロツト８２Ａ，８２Ｂに分けられている。この連結は、
窒化シリコンの支持薄膜の強度を増し、ダイアフラム３
２のより影響を受け易い中央部の下へ空気流が侵入する
ことを防止する。そのため、第１Ａ図の実施例は第１図
の実施例よりも高速流に対する応用においてより強度が
大きい。しかしながら、スロツト８２Ａ，８２Ｂ自体で
は、所望の全ダイアフラム３２を異方性エツチング形成
することが難しい。なぜならば、スロツト８２Ａ，８２
Ｂからつくられるであろうそれぞれに対応するエツチン
グくぼみは、第１Ｂ図にそれぞれ点線２０４Ａ，２０４
Ｂで示される、これらスロツトの近傍に制限されるから
である。それゆえ、境界縁１１１，１１３上のほぼ中央
位置に、スロツト８２Ｃ，８２Ｄ，８２Ｅおよび８２Ｆ
を形成する。これらのスロツトは、これらのスロツトを
通して形成されるくぼみが、スロツト８２Ａ，８２Ｂを
通して形成されるくぼみと若干オーバラツプするように
充分な長さをもつことが必要である。

第１段階で、スロツト８２Ａ，８２Ｂに隣接して点線２
０４Ａ，２０４Ｂで示される局部的くぼみがエツチング
で形成される。第２段階では、点線２０４Ａで区切られ
ていたくぼみが、点線２０６Ａで区切られるより大きい
くぼみに拡大される。同様に点線２０４Ｂで区切られて
いたくぼみが、点線２０６Ａによつて区切られたくぼみ
にオーバラツプして、点線２０６Ｂよつて区切られるよ
り大きいくぼみに拡大される。第３のエツチング段階
で、領域２０８がエツチングされ第１図に示されると同
様な形状、寸法をもつ正方形のくぼみになる。

スロツト８２Ｃ，８２Ｄ，８２Ｅおよび８２Ｆは、スロ
ツト８２Ａ，８２Ｂより狭く、例えば３μｍにもでき
る。なぜならば、ダイアフラム下の空間への異方性エツ
チング液の拡散滲透は、スロツト８２Ａ，８２Ｂによつ
て十分に行われ、スロツト８２Ｃ，８２Ｄ，８２Ｅおよ
び８２Ｆによる附加的な拡散滲透は、専らエツチングプ
ロセスを促進するのみであるからである。

〔動作〕

空気の流速センサとしての本発明のセンサの動作を第１
図を参照して説明する。

ヒータ抵抗グリツド２６は基板２０の温度より１００〜
２００℃高い一定の平均温度で動作する。基板２０の温
度は周囲を流れる空気の温度とほぼ等しい。

第１図の実施例では、センサグリツド22，24はヒータグ
リツド２６に対し、正確に対称に配置されているので、
空気が静止している場合それらの温度は、等しくその抵
抗値にも差がない。したがつて、センサグリツド２２，
２４を流れる0.1〜1.0mAの微小電流による電圧の差が生
じない。

空気が流れる場合、上流にあるセンサグリツド２２から
ヒータグリツド２６の方へ熱が輸送されるのでセンサグ
リツド２２は冷却される。一方、ヒータグリツド２６か
ら、下流にあるセンサグリツド２４の方へ熱が輸送され
るのでセンサグリツド２４は加熱される。その結果、セ
ンサグリツド２２，２４の抵抗値に差が生じ、したがつ
て電圧の差が生じる。この差により空気の流速の測定が
できる。代表的な電圧の差は流速４５７ｍ／min（1500f
t／min）で0.1Ｖである。

本動作例では、センサグリツド２２，２４は上述の流れ
の条件下で温度分布変化が検出できるように定電流で駆
動されるが、他の駆動モードも可能である。

ヒータ、センサ素子構造の熱容量が極めて小さく、シリ
コン基板で支持される窒化シリコン連結手段の熱絶縁が
極めてよいので、本流速センサの応答時間は極めて短く
応答時定数0.005秒が測定されている。その結果、セン
サ素子２２，２４は空気流速の変化に極めて速く応答す
ることができる。

本センサの実施例において、周囲温度は半導体基板２０
に熱的に埋め込まれた参照抵抗３８により監視される。
参照抵抗３８は、グリツド２２，２４および２６と同様
に形成され、代表的には誘電体層２８，２９によりカプ
セル封じされ、表面３６に形成されたパーマロイグリツ
ドである。誘電体層２８，２９の合計の厚さは0.8μと
非常に薄いので比較的良い熱伝導とグリツド２２，２
４，２６および３８と層に直角方向の熱の輸送を可能に
する。したがつて、基板２０の表面３６に直接にカプセ
ル封じ用の誘電体で取りつけられた参照抵抗３８は基板
の温度を容易に監視できる。ヒータグリツド２６が周囲
温度より２００℃引き上げられても、半導体基板の温度
は周囲温度の0.5℃以内に留まる。したがつて、参照抵
抗３８は周囲温度に極めて近い基板の温度に極めて近い
温度を監視することにより周囲空気流の温度を監視する
ことができる。

上述の如く、本センサの動作例では、ヒータグリツド２
６は周囲温度より一定温度高く、センサグリツド２２，
２４は定電流で動作され、センサグリツド２２，２４の
温度変化は抵抗変化として検出される。

第４図は、これらの機能を果す回路であり、ヒータグリ
ツド２６の温度を制御するヒータ制御回路部とセンサグ
リツド２２，２４の抵抗値の差に比例する出力電圧を出
力する検出回路部とからなる。ヒータ制御回路はホイー
トストンブリツジ４６を用いてヒータグリツド２６の温
度を参照抵抗３８によつて検出される周囲温度より一定
温度上昇させ維持する。ホイートストンブリツジ４６
は、その第１枝にヒータ抵抗２６および抵抗４０を、そ
の第２枝に抵抗４２、参照抵抗３８および抵抗４４を含
む。増幅器５０からなる誤差積分器がホイートストンブ
リツジ４６へかゝる電圧を変化させ、その結果としてヒ
ータ抵抗２６で消費される電力を変化させることによ
り、ブリツジ４６の平衡を保つ。下流センサ２４と上流
センサ２２の抵抗値の差を検出する回路は、増幅器７２
を含む定電流源５２と増幅器６８，７０を含む差動増幅
器５４を含む。定電流源は、第１枝に２個の高抵抗５
６，５８をもち、第２枝に零調整用ポテンシオメータ６
０と、２個のセンサ抵抗２２，２４をもつホイートスト
ンブリツジを駆動する。差動増幅器５４の利得はポテン
シオメータ６２によつて調整される。出力６４は２個の
センサ抵抗２２，２４の抵抗値の差に比例する電圧であ
る。増幅器50，66および７２は、それぞれLM324の１／
４からなる。増幅器６８，７０は、それぞれOP-10の1/2
からなる。上流のセンサ抵抗２２の内側部７６は、ヒー
タグリツド２６の側部７８に極めて接近（例えば５〜１
０μ）している。このような距離の空気温度は、流速ゼ
ロの場合、ヒータグリツド２６の側部７８の温度に極め
て近い。センサグリツド２２，２４がほぼ１００μの幅
をもつので、センサグリツド２２の外側部８０はヒータ
グリツド２６の側部７８から約１００μ離れている。こ
のような距離の空気温度は、流速ゼロの場合、ヒータグ
リツド２６の温度よりも周囲空気流の温度および基板２
０の温度により近い。それ故、センサグリツド２２の外
側部８０は、低流速の空気流によつて基板２０の限界温
度の近くに容易に冷却され、一方センサグリツド２２の
内側領域は、ヒータグリツド２６に熱的に緊密に結合さ
れて、周囲空気流の限界温度に近づく前に、高速の空気
流速に容易に応答する。したがつて空気流速の場合に対
する各センサグリツド（ヒータグリツド側７６から５〜
１００μの距離にわたつて配置されている）の温度変化
の合成の合成効果は広い流速レンジにわたつて、上流側
のセンサグリツドの抵抗値の温度に対する応答曲線の増
分をほぼ一定に保つことである。

第１図に示される如く、領域８２（および領域８２Ａ〜
８２Ｆ）の窒化シリコン層が以下に述べるエツチングを
容易にするためにカツトされる。

引出線９２を含む幾何学的な寸法は、熱伝導対称性を確
保するために対称的であることが望ましい。引出線９２
は、前述の回路１３にセンサ素子２２，２４，２６およ
び３８を電気的に接続するためにパド領域（pad area）
９０に接続されている。

１例では、素子２２，２４は１２００Ω、素子２６は５
２０Ωの抵抗値をもつている。この例ではセンサグリツ
ド２２，２４は、幅約１００μ、長さ約１７５μであ
る。前述の如くセンサグリツド２２，２４のヒータグリ
ツド２６に近い側部は５〜１０μの近距離にある。すな
わち、センサグリツド２２の側部７６はヒータグリツド
２６の側部７８から５〜１０μ離れ、センサグリツド２
４の側部８４は、ヒータグリツド２６の側部８６から同
様に５〜１０μ離れている。本応用例の寸法は実際のデ
バイスで用いられたものであるが、これに限定されるも
のではない。これらのパラメータは、応用毎に実質的に
変えることができる。

本センサの製造プロセスの実施例は次のステツプからな
る。

窒化シリコン層２９が形成される表面３６をもつ（10
0）シリコンウエーハ２０を用意する。代表的には低圧
ガス放出における標準のスパツタリング法により4000Å
の層２９を付着させる。次いで窒化シリコン層２９の上
に、厚さ８００Åのニツケル８０％、鉄２０％からなる
パーマロイ層をスパツタリングで付着させる。適当なフ
オトマスク、フオトレジストおよびエツチング液を用い
てパーマロイ素子２２，２４，２６および３８がパター
ン化される。

次いで、厚さ4000Åの窒化シリコンの第２の層２８をパ
ーマロイを完全に被覆するようにスパツタリングで付着
させる。これは抵抗素子の酸化を防止するためである。
次いで、スロツトつきダイアフラム３２を形成するよう
に、窒化シリコンを貫通して、（100）シリコン表面ま
で開孔部８２および８２Ａ〜８２Ｆをエツチングする。
開孔部８２および８２Ａ〜８２Ｆの相対的寸法は、主と
して設計上の選択の問題である。

窒化シリコンにほとんど影響を与えない異方性のエツチ
ング液を用いて、制御された方法で、ダイアフラム３２
の下側からシリコンを取り除く。エツチング液としては
ＫＯＨ−イソプロピルアルコールが適当である。エツチ
ングされたくぼみ３０の斜面は、エツチング液に侵され
にくい（111）および他の結晶面によつて境界がつくら
れる。

くぼみの底部はエツチング液に侵され易い（100）面で
あるがエツチング時間の調節により、指定された部材か
らの距離（例えば１２５μ）に形成することができる。
弗素をドーピングした層などによるシリコンエツチスト
ツプを用いてくぼみの深さを制御することができるが、
本センサの製造には、このようなエツチストツプは、必
ずしも必要としない。エツチング時間の調節によつてく
ぼみ３０の深さは約３μまたは２％の精度まで制御可能
である。この精度で、ダイアフラム３２を囲む空間の熱
伝導および空気流れ応答の正確な再現性を得ることがで
きる。

第３図には、例えば第４図に示される回路を集積する領
域１１６を示す。

実施例におけるダイアフラム３２は、厚さ0.8〜1.2μｍ
が代表的である。

代表的なパーマロイ素子２２，２４，２６および３８
は、厚さ約８００Å（範囲としては８００〜１６００
Å）、成分ニツケル８０％鉄２０％、室温（例えば２０
〜２５℃）における抵抗値200〜2000Ωである。パーマ
ロイ素子が４００℃まで上昇すると抵抗値は約３倍にな
る。パーマロイグリツドの線幅約５μ、線間距離約５μ
である。

くぼみ３０は部材３２，３４と半導体基板２０の間の間
隔すなわち深さは１２５μであるが、２５〜２５０μ
（0.001〜0.010インチ）の範囲で容易に変更し得る。半
導体基板の代表的な厚さは0.20mm（0.008インチ）であ
る。

ヒータ素子２６の代表的な動作温度は、１００〜２００
℃であり、好ましい周囲温度より約１６０℃高い温度で
ある。２５℃で抵抗値２００〜１０００Ωをもつヒータ
素子は、好都合な数Ｖの電圧と２〜５mAの電流で、好ま
しい動作温度となる電力消費量を得ることができる。

当業者は、この特許請求の範囲内において他の実施例を
工夫することができるので、本発明は、特許請求の範囲
のみによつて限定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明による流速センサの実施例を
示す。第４図は、流速センサを動作させる回路を示す。 ２０：半導体基板 ２２，２４：センサーグリツド ２６：ヒータグリツド ２９：薄膜材料層 ３０：くぼみ ３２：ダイアフラム ３６：第１の表面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の表面を有し、この第１の表面に形成
   されたくぼみを持つ半導体基板と、 前記第１の表面の少なくとも一部を覆う薄膜材料層と、 この薄膜材料層と電気素子とを含み、かつ前記くぼみを
   ほぼ覆うダイヤフラムを形成するダイヤフラム手段とか
   らなり、 前記半導体基板は、（１００）面と［１１０］方向を有
   する（１００）シリコンからなり、この半導体基板の前
   記第１の表面は、前記（１００）面とほぼ平行であり、 前記ダイヤフラムは、スロットを有し、このスロット
   は、デバイスの製造において、異方性エッチング液がこ
   のダイヤフラムのスロットを介して前記ダイヤフラムの
   下の前記半導体基板をアンダーカットし、これにより前
   記スロットの両長辺側にほぼ直角三角形状であってかつ
   これらの三角形の長辺がスロットの長辺と平行であって
   残りの二辺がほぼ直角であるような対称的に配置された
   ２つの三角形からなる形状を持った前記くぼみを形成す
   るように、［１１０］方向に対して零でない角度で寸法
   と方向が定められており、 前記電気素子は、前記くぼみ上で前記ダイヤフラムによ
   りほぼ支持されて前記スロットの両長辺に沿ってそれぞ
   れ平行配置されたヒータ抵抗素子と、前記ヒータ抵抗素
   子に対して前記スロットから離れた側に並設して配置さ
   れたセンサ抵抗素子とを含み、これにより前記半導体基
   板から熱的かつ物理的にほぼ隔離されている ことを特徴とする集積半導体デバイス。
2. 【請求項２】半導体基板の第１の表面にエッチングによ
   り形成されたくぼみをほぼ覆う薄膜材料からなるスロッ
   ト付ダイヤフラムを備えた集積半導体デバイスを製造す
   る方法であって、 （１００）面と［１１０］方向を有する（１００）シリ
   コンからなり、前記第１の表面が前記（１００）面とほ
   ぼ平行な半導体基板を用意し、 ダイヤフラムを構成する薄膜絶縁材料層を前記第１の表
   面上に形成し、 この薄膜絶縁層上にヒータ素子と抵抗素子の対からなる
   電気素子を形成し、 前記薄膜材料層に設けられかつ前記ヒータ素子と抵抗素
   子の対の間に設けられかつ［１１０］方向に対してゼロ
   でない角度に方向付けられたスロットを通して前記第１
   の表面のある領域を露出し、 前記スロットを介して露出された前記第１の表面部分に
   異方性エッチング液を与えて前記ダイヤフラムの下の半
   導体基板をアンダーカットし、これにより前記スロット
   の両長辺側にほぼ直角三角形状であってかつこれらの三
   角形の長辺がスロットの長辺と平行であって残りの二辺
   がほぼ直角であるような対称的に配置された２つの三角
   形からなる形状を持った前記くぼみを形成し、 前記電気素子は、前記くぼみ上で前記ダイヤフラムによ
   りほぼ支持されて前記スロットの両長辺に沿ってそれぞ
   れ平行配置されたヒータ抵抗素子と、前記ヒータ抵抗素
   子に対して前記スロットから離れた側に並設して配置さ
   れたセンサ抵抗素子とを含み、これにより前記半導体基
   板から熱的かつ物理的にほぼ隔離されている ことを特徴とする集積半導体デバイスの製造方法。