JPH10213470A - 薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサ - Google Patents
薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサInfo
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- JPH10213470A JPH10213470A JP1824397A JP1824397A JPH10213470A JP H10213470 A JPH10213470 A JP H10213470A JP 1824397 A JP1824397 A JP 1824397A JP 1824397 A JP1824397 A JP 1824397A JP H10213470 A JPH10213470 A JP H10213470A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/0083—Temperature control
- B81B7/0087—On-device systems and sensors for controlling, regulating or monitoring
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- G—PHYSICS
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 抵抗温度特性（ＴＣＲ）を高めるとともに、
ＴＣＲのバラツキを小さくする。 【解決手段】 基板１上の金属抵抗膜を、スパッタリン
グ法により結晶粒径が８００Å以上に定められた白金抵
抗膜６により形成する。その成膜条件として、０．５４
Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１０
０℃〜５００℃の範囲の基板１の温度との組合せを選択
するようにした。これにより、ＴＣＲを高めるととも
に、ＴＣＲのバラツキを小さくする。
ＴＣＲのバラツキを小さくする。 【解決手段】 基板１上の金属抵抗膜を、スパッタリン
グ法により結晶粒径が８００Å以上に定められた白金抵
抗膜６により形成する。その成膜条件として、０．５４
Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１０
０℃〜５００℃の範囲の基板１の温度との組合せを選択
するようにした。これにより、ＴＣＲを高めるととも
に、ＴＣＲのバラツキを小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜式抵抗体及び
その製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、
温度センサに関する。
その製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、
温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、絶縁された基板の表面に白金抵抗
膜を成膜し、この白金抵抗膜の抵抗温度特性（ＴＣＲ）
を利用して抵抗値変量を温度変量に変換するようにした
マイクロブリッジセンサとして、流量センサ、湿度セン
サ、ガスセンサ、温度センサ等がある。このようなセン
サの一例として、表面が絶縁された数ｍｍ角のシリコン
等の基板に凹部を形成し、この凹部の上部空間に白金抵
抗膜による発熱部を橋絡部として配置して形成すること
により、発熱部の発熱量を低く抑え、基板及びこの基板
を支持する基板支持体への熱損を小さくすることが種々
提案されている。例えば、流体の流量（又は流速）を測
定する方法としては、白金抵抗膜に電流を流して橋絡部
を熱し、この橋絡部と流体の温度とを一定にするために
白金抵抗膜に投入した電力の変化を基に流体の流量（又
は流速）を計測する方法がある。
膜を成膜し、この白金抵抗膜の抵抗温度特性（ＴＣＲ）
を利用して抵抗値変量を温度変量に変換するようにした
マイクロブリッジセンサとして、流量センサ、湿度セン
サ、ガスセンサ、温度センサ等がある。このようなセン
サの一例として、表面が絶縁された数ｍｍ角のシリコン
等の基板に凹部を形成し、この凹部の上部空間に白金抵
抗膜による発熱部を橋絡部として配置して形成すること
により、発熱部の発熱量を低く抑え、基板及びこの基板
を支持する基板支持体への熱損を小さくすることが種々
提案されている。例えば、流体の流量（又は流速）を測
定する方法としては、白金抵抗膜に電流を流して橋絡部
を熱し、この橋絡部と流体の温度とを一定にするために
白金抵抗膜に投入した電力の変化を基に流体の流量（又
は流速）を計測する方法がある。
【０００３】この種の公知文献としては、例えば、特開
昭６１−２３５７２６号公報がある。この公報のもの
は、半導体の各種処理のためにガス、医療用麻酔ガス、
分析装置のために用いられるガス等を測定するための流
量計であり、半導体本体と、この半導体本体に設けられ
た通路内に保持された第一の薄膜フローセンサと、半導
体本体に設けられた澱みガス通路内に保持された薄膜澱
みフローセンサと、第一のフローセンサに向かう通路の
入口のガス温度を維持するための本体温度センサとを有
している。
昭６１−２３５７２６号公報がある。この公報のもの
は、半導体の各種処理のためにガス、医療用麻酔ガス、
分析装置のために用いられるガス等を測定するための流
量計であり、半導体本体と、この半導体本体に設けられ
た通路内に保持された第一の薄膜フローセンサと、半導
体本体に設けられた澱みガス通路内に保持された薄膜澱
みフローセンサと、第一のフローセンサに向かう通路の
入口のガス温度を維持するための本体温度センサとを有
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、基板上に白金
抵抗膜を製作するにあたりＴＣＲにバラツキが発生する
問題がある。基板上に白金抵抗膜を形成した薄膜式抵抗
体は、その動作原理上ＴＣＲのバラツキに対して非常に
敏感で、各種センサの精度を決定する要因となり、ＴＣ
Ｒのバラツキによる歩留まりの低下は製造コストを引き
上げることとなる。
抵抗膜を製作するにあたりＴＣＲにバラツキが発生する
問題がある。基板上に白金抵抗膜を形成した薄膜式抵抗
体は、その動作原理上ＴＣＲのバラツキに対して非常に
敏感で、各種センサの精度を決定する要因となり、ＴＣ
Ｒのバラツキによる歩留まりの低下は製造コストを引き
上げることとなる。
【０００５】また、流量センサ、湿度センサ、ガスセン
サ等は室温より高い温度になるように白金抵抗膜からな
る発熱部を加熱している。そのため、長時間使用すると
マイグレーションが発生し、白金抵抗膜の抵抗値が変化
する現象が起こる。このように経時変化により抵抗値が
数％変化するとセンサとしての信頼性が失われる。
サ等は室温より高い温度になるように白金抵抗膜からな
る発熱部を加熱している。そのため、長時間使用すると
マイグレーションが発生し、白金抵抗膜の抵抗値が変化
する現象が起こる。このように経時変化により抵抗値が
数％変化するとセンサとしての信頼性が失われる。
【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、ＴＣＲが高く、ＴＣＲのバラツキが小さく、且
つ、経時変化に対して安定した薄膜式抵抗体及びその製
造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度セ
ンサを提供することを目的とする。
ので、ＴＣＲが高く、ＴＣＲのバラツキが小さく、且
つ、経時変化に対して安定した薄膜式抵抗体及びその製
造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度セ
ンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の薄膜式抵
抗体、請求項３記載の流量センサ、請求項４記載の湿度
センサ、請求項５記載のガスセンサ、請求項６記載の温
度センサは、基板上の金属抵抗膜が、スパッタリング法
により結晶粒径が８００Å以上に定められた白金抵抗膜
により形成されている。従って、白金抵抗膜の結晶粒径
とＴＣＲとは密接な関係をもっており、白金抵抗膜の結
晶粒径を８００Å以上に定めることにより、ＴＣＲを所
望の値以上に高めるとともに、ＴＣＲのバラツキを小さ
くすることが可能となる。
抗体、請求項３記載の流量センサ、請求項４記載の湿度
センサ、請求項５記載のガスセンサ、請求項６記載の温
度センサは、基板上の金属抵抗膜が、スパッタリング法
により結晶粒径が８００Å以上に定められた白金抵抗膜
により形成されている。従って、白金抵抗膜の結晶粒径
とＴＣＲとは密接な関係をもっており、白金抵抗膜の結
晶粒径を８００Å以上に定めることにより、ＴＣＲを所
望の値以上に高めるとともに、ＴＣＲのバラツキを小さ
くすることが可能となる。
【０００８】請求項２記載の薄膜式抵抗体の製造方法
は、基板の表面に白金抵抗膜をスパッタリング法によっ
て形成するときに、成膜条件として、０．５４Ｗ／cm2
〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１００℃〜５
００℃の範囲の基板の温度との組合せを選択することに
より、白金抵抗膜の結晶粒径及び抵抗温度係数を任意値
に設定するようにした。従って、ＴＣＲを所望の値以上
に高めるとともに、ＴＣＲのバラツキを小さくすること
が可能となる。
は、基板の表面に白金抵抗膜をスパッタリング法によっ
て形成するときに、成膜条件として、０．５４Ｗ／cm2
〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１００℃〜５
００℃の範囲の基板の温度との組合せを選択することに
より、白金抵抗膜の結晶粒径及び抵抗温度係数を任意値
に設定するようにした。従って、ＴＣＲを所望の値以上
に高めるとともに、ＴＣＲのバラツキを小さくすること
が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図１
ないし図６を参照して説明する。図１は薄膜式抵抗体の
製造過程を示す断面図、図２は流量センサの概略構成を
示す平面図である。以下、薄膜式抵抗体及び流量センサ
の構成を製造過程順に説明する。
ないし図６を参照して説明する。図１は薄膜式抵抗体の
製造過程を示す断面図、図２は流量センサの概略構成を
示す平面図である。以下、薄膜式抵抗体及び流量センサ
の構成を製造過程順に説明する。
【００１０】まず、図１（ａ）に示すように、基板とし
てはシリコン基板１が用いられる。このシリコン基板１
の裏面には異方性エッチング工程においてシリコン基板
１が裏面からエッチングされるのを防ぐために酸化膜２
を形成する。そして、このシリコン基板１の表面に絶縁
膜３、白金膜４、この白金膜４をパターニングする際の
マスク材となる絶縁体５を順次積層して形成する。
てはシリコン基板１が用いられる。このシリコン基板１
の裏面には異方性エッチング工程においてシリコン基板
１が裏面からエッチングされるのを防ぐために酸化膜２
を形成する。そして、このシリコン基板１の表面に絶縁
膜３、白金膜４、この白金膜４をパターニングする際の
マスク材となる絶縁体５を順次積層して形成する。
【００１１】本実施の形態では、絶縁膜３はTa2O5 を約
１．５μｍ成膜する。白金膜４は、結晶粒径が１５００
Åとなるように、ＲＦパワーを１．２Ｗ／cm2 、シリコ
ン基板１の温度を４００℃とする成膜条件でスパッタリ
ング法によって１２００Åの厚さに成膜する。絶縁体５
はTa2O5 を約２０００Åの厚さに成膜する。このような
絶縁膜３、白金膜４、絶縁体５の３層膜は連続して成膜
することが可能である。なお、ＲＦパワーとは、交流ス
パッタリング法において、ターゲットに高周波を印加し
てプラズマを発生させるときのパワー（ターゲットの単
位面積当りの印加電圧）を示すものである。
１．５μｍ成膜する。白金膜４は、結晶粒径が１５００
Åとなるように、ＲＦパワーを１．２Ｗ／cm2 、シリコ
ン基板１の温度を４００℃とする成膜条件でスパッタリ
ング法によって１２００Åの厚さに成膜する。絶縁体５
はTa2O5 を約２０００Åの厚さに成膜する。このような
絶縁膜３、白金膜４、絶縁体５の３層膜は連続して成膜
することが可能である。なお、ＲＦパワーとは、交流ス
パッタリング法において、ターゲットに高周波を印加し
てプラズマを発生させるときのパワー（ターゲットの単
位面積当りの印加電圧）を示すものである。
【００１２】次に、図１（ｂ）に示すように、白金膜４
及び絶縁体５をパターンニングする。すなわち、絶縁体
５に対しフォトリソ、エッチングを行い、絶縁体５をも
って白金膜４のエッチングを行い金属抵抗膜としての対
をなす二本の白金抵抗膜６と、これらの白金抵抗膜６に
連続するボンディングパッド６ａとのパターンを形成す
る。白金抵抗膜６とボンディングパッド６ａとの接続状
態は図４に示す通りである。
及び絶縁体５をパターンニングする。すなわち、絶縁体
５に対しフォトリソ、エッチングを行い、絶縁体５をも
って白金膜４のエッチングを行い金属抵抗膜としての対
をなす二本の白金抵抗膜６と、これらの白金抵抗膜６に
連続するボンディングパッド６ａとのパターンを形成す
る。白金抵抗膜６とボンディングパッド６ａとの接続状
態は図４に示す通りである。
【００１３】次に、図１（ｃ）に示すように、白金抵抗
膜６、ボンディングパッド６ａを含めてシリコン基板１
の表面にパッシベーション膜（Ta2O5 からなる保護膜）
７を約３０００Åの厚さをもって成膜する。
膜６、ボンディングパッド６ａを含めてシリコン基板１
の表面にパッシベーション膜（Ta2O5 からなる保護膜）
７を約３０００Åの厚さをもって成膜する。
【００１４】次に、図１（ｄ）に示すように、パッシベ
ーション膜７をパターンニングする。すなわち、シリコ
ン基板１の表面にフォトマスク（図示せず）を配置し、
パッシベーション膜７及び絶縁膜３の所望の一部をエッ
チングすることにより、ボンディングパッド６ａの中央
部を露出するとともに、シリコン基板１の表面の一部を
露出する。
ーション膜７をパターンニングする。すなわち、シリコ
ン基板１の表面にフォトマスク（図示せず）を配置し、
パッシベーション膜７及び絶縁膜３の所望の一部をエッ
チングすることにより、ボンディングパッド６ａの中央
部を露出するとともに、シリコン基板１の表面の一部を
露出する。
【００１５】次に、図１（ｅ）に示すように、橋絡部８
を残して凹部９を形成する。この場合、前工程において
シリコン基板１上の絶縁膜３をエッチングにより除去し
た部分からシリコン基板１を異方性エッチングをするこ
とにより凹部９が形成される。凹部９の上部空間に残る
橋絡部８は白金抵抗膜６とその下層の絶縁膜３とにより
形成される。異方性エッチングはＫＨＯ（水酸化ナトリ
ウム）水溶液により行われる。このような工程を経て薄
膜式抵抗体１０が形成される。
を残して凹部９を形成する。この場合、前工程において
シリコン基板１上の絶縁膜３をエッチングにより除去し
た部分からシリコン基板１を異方性エッチングをするこ
とにより凹部９が形成される。凹部９の上部空間に残る
橋絡部８は白金抵抗膜６とその下層の絶縁膜３とにより
形成される。異方性エッチングはＫＨＯ（水酸化ナトリ
ウム）水溶液により行われる。このような工程を経て薄
膜式抵抗体１０が形成される。
【００１６】そして、ボンディングパッド６ａと外部回
路（図示せず）とをワイヤにより接続するワイヤボンデ
ィングを行うことにより流量センサＳ１が形成される。
なお、図１（ｅ）は、図２におけるＡ−Ａ線部での断面
図である。
路（図示せず）とをワイヤにより接続するワイヤボンデ
ィングを行うことにより流量センサＳ１が形成される。
なお、図１（ｅ）は、図２におけるＡ−Ａ線部での断面
図である。
【００１７】このような流量センサＳ１では、図２にお
いて矢印を流量測定の対象となる流体の流れる方向とす
ると、対をなす白金抵抗膜６は通電により発熱するが、
上流側の白金抵抗膜６は流体に熱を奪われて温度が下が
るが、下流側の白金抵抗膜６は上流側の白金抵抗膜６の
熱が流体により伝搬されるために暖められる。一方、回
路側では上流、下流の白金抵抗膜６の温度が一定になる
ように電流を制御するので、上流側の白金抵抗膜６と下
流側の白金抵抗膜６とに流す電流の差により流体の流量
（又は流速）が求められる。
いて矢印を流量測定の対象となる流体の流れる方向とす
ると、対をなす白金抵抗膜６は通電により発熱するが、
上流側の白金抵抗膜６は流体に熱を奪われて温度が下が
るが、下流側の白金抵抗膜６は上流側の白金抵抗膜６の
熱が流体により伝搬されるために暖められる。一方、回
路側では上流、下流の白金抵抗膜６の温度が一定になる
ように電流を制御するので、上流側の白金抵抗膜６と下
流側の白金抵抗膜６とに流す電流の差により流体の流量
（又は流速）が求められる。
【００１８】ここで、白金抵抗膜６の結晶粒径とＴＣＲ
との関係を図３に示し、白金抵抗膜６の結晶粒径と白金
抵抗膜６の抵抗変化率との関係を図４に示す。これは実
験による結果である。図３で明らかなように、白金抵抗
膜６の結晶粒径とＴＣＲとは密接な関係をもっており、
白金抵抗膜６の結晶粒径を８００Å以上に定めることに
より、ＴＣＲを３２００（ｐｐｍ）以上に高めることが
できる。また、図４で明らかなように、白金抵抗膜６の
抵抗変化率（ＴＣＲのバラツキ）を約２％以下の小さな
値に抑えることができる。これは請求項１記載の発明に
対応する効果である。
との関係を図３に示し、白金抵抗膜６の結晶粒径と白金
抵抗膜６の抵抗変化率との関係を図４に示す。これは実
験による結果である。図３で明らかなように、白金抵抗
膜６の結晶粒径とＴＣＲとは密接な関係をもっており、
白金抵抗膜６の結晶粒径を８００Å以上に定めることに
より、ＴＣＲを３２００（ｐｐｍ）以上に高めることが
できる。また、図４で明らかなように、白金抵抗膜６の
抵抗変化率（ＴＣＲのバラツキ）を約２％以下の小さな
値に抑えることができる。これは請求項１記載の発明に
対応する効果である。
【００１９】さらに、白金抵抗膜６を成膜する成膜条件
と結晶粒径との関係を図５に示し、白金抵抗膜６を成膜
する成膜条件とＴＣＲとの関係を図６に示す。これも実
験による結果である。図５では、ＲＦパワーとシリコン
基板１の温度との成膜条件の組合せにより白金抵抗膜６
の結晶粒径が変化することが分かる。すなわち、シリコ
ン基板１の温度として５００℃又は４００℃を選択した
場合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／
cm2 の何の範囲を選択しても８００Å以上の結晶粒径を
得ることができる。シリコン基板１の温度として３００
℃を選択した場合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2
〜約２．５Ｗ／cm2 の範囲を選択することにより８００
Å以上の結晶粒径を得ることができる。シリコン基板１
の温度として２００℃を選択した場合には、ＲＦパワー
を０．５４Ｗ／cm2 〜約２．２Ｗ／cm2 の範囲を選択す
ることにより８００Å以上の結晶粒径を得ることができ
る。シリコン基板１の温度として１００℃を選択した場
合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜約１．６Ｗ／
cm2 の範囲を選択することにより８００Å以上の結晶粒
径を得ることができる。
と結晶粒径との関係を図５に示し、白金抵抗膜６を成膜
する成膜条件とＴＣＲとの関係を図６に示す。これも実
験による結果である。図５では、ＲＦパワーとシリコン
基板１の温度との成膜条件の組合せにより白金抵抗膜６
の結晶粒径が変化することが分かる。すなわち、シリコ
ン基板１の温度として５００℃又は４００℃を選択した
場合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／
cm2 の何の範囲を選択しても８００Å以上の結晶粒径を
得ることができる。シリコン基板１の温度として３００
℃を選択した場合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2
〜約２．５Ｗ／cm2 の範囲を選択することにより８００
Å以上の結晶粒径を得ることができる。シリコン基板１
の温度として２００℃を選択した場合には、ＲＦパワー
を０．５４Ｗ／cm2 〜約２．２Ｗ／cm2 の範囲を選択す
ることにより８００Å以上の結晶粒径を得ることができ
る。シリコン基板１の温度として１００℃を選択した場
合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜約１．６Ｗ／
cm2 の範囲を選択することにより８００Å以上の結晶粒
径を得ることができる。
【００２０】また、図６では、ＲＦパワーとシリコン基
板１の温度との成膜条件の組合せにより白金抵抗膜６の
ＴＣＲの値が変化することが分かる。すなわち、シリコ
ン基板１の温度として３００℃〜５００℃を選択した場
合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／cm
2 の何の範囲を選択してもＴＣＲを３２００（ｐｐｍ）
以上にすることができる。シリコン基板１の温度として
２００℃を選択した場合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ
／cm2 〜約２．４Ｗ／cm2 の範囲を選択することにより
ＴＣＲを３２００（ｐｐｍ）以上にすることができる。
シリコン基板１の温度として１００℃を選択した場合に
は、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜約１．６Ｗ／cm2
の範囲を選択することによりＴＣＲを３２００（ｐｐ
ｍ）以上にすることができる。
板１の温度との成膜条件の組合せにより白金抵抗膜６の
ＴＣＲの値が変化することが分かる。すなわち、シリコ
ン基板１の温度として３００℃〜５００℃を選択した場
合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／cm
2 の何の範囲を選択してもＴＣＲを３２００（ｐｐｍ）
以上にすることができる。シリコン基板１の温度として
２００℃を選択した場合には、ＲＦパワーを０．５４Ｗ
／cm2 〜約２．４Ｗ／cm2 の範囲を選択することにより
ＴＣＲを３２００（ｐｐｍ）以上にすることができる。
シリコン基板１の温度として１００℃を選択した場合に
は、ＲＦパワーを０．５４Ｗ／cm2 〜約１．６Ｗ／cm2
の範囲を選択することによりＴＣＲを３２００（ｐｐ
ｍ）以上にすることができる。
【００２１】このように、白金抵抗膜６をスパッタリン
グ法によって形成するときに、成膜条件として、０．５
４Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１
００℃〜５００℃の範囲のシリコン基板１の温度との組
合せを選択することにより、白金抵抗膜６の結晶粒径及
び抵抗温度係数を任意値に設定するようにした。従っ
て、ＴＣＲを所望の値以上に高めるとともに、ＴＣＲの
バラツキを小さくすることが可能となる。以上は請求項
２記載の発明に対応する効果である。
グ法によって形成するときに、成膜条件として、０．５
４Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１
００℃〜５００℃の範囲のシリコン基板１の温度との組
合せを選択することにより、白金抵抗膜６の結晶粒径及
び抵抗温度係数を任意値に設定するようにした。従っ
て、ＴＣＲを所望の値以上に高めるとともに、ＴＣＲの
バラツキを小さくすることが可能となる。以上は請求項
２記載の発明に対応する効果である。
【００２２】次に、本発明の実施の第二の形態を図７及
び図８を参照して説明する。本実施の形態及びこれに続
く実施の形態において、前実施の形態と同一部分は同一
符号を用い説明も省略する。本実施の形態では湿度セン
サの構成について説明する。図７は薄膜式抵抗体１１の
構成を示す平面図、図８は一部を断面にして二つの薄膜
式抵抗体１１ａ，１１ｂを具備する温度センサＳ２の概
略構成を示す側面図である。この場合、二つの薄膜式抵
抗体１１が前実施の形態における薄膜式抵抗体１０と異
なる点は、シリコン基板１上の白金抵抗膜６が一つであ
る点のみが異なり、その他の点は図１及び図２で示した
薄膜式抵抗体１０と同様であり、薄膜形成プロセス及び
凹部９の形成プロセスは図１で示したプロセスと同様で
ある。
び図８を参照して説明する。本実施の形態及びこれに続
く実施の形態において、前実施の形態と同一部分は同一
符号を用い説明も省略する。本実施の形態では湿度セン
サの構成について説明する。図７は薄膜式抵抗体１１の
構成を示す平面図、図８は一部を断面にして二つの薄膜
式抵抗体１１ａ，１１ｂを具備する温度センサＳ２の概
略構成を示す側面図である。この場合、二つの薄膜式抵
抗体１１が前実施の形態における薄膜式抵抗体１０と異
なる点は、シリコン基板１上の白金抵抗膜６が一つであ
る点のみが異なり、その他の点は図１及び図２で示した
薄膜式抵抗体１０と同様であり、薄膜形成プロセス及び
凹部９の形成プロセスは図１で示したプロセスと同様で
ある。
【００２３】湿度センサＳ２は湿度によって温度が変化
することにより湿度を求めるが、室温の変化により湿度
の測定値が変化することを防止するため、図８に示すよ
うに、一般的には二つの薄膜式抵抗体１１ａ，１１ｂを
実装基板１２に実装し、一方の薄膜式抵抗体１１ｂをケ
ーシング１３により密閉して不活性ガスを充填した雰囲
気内に置いている。二つの薄膜式抵抗体１１ａ，１１ｂ
は約４００℃になるように、また、湿度が零のときに薄
膜式抵抗体１１ａ，１１ｂの白金抵抗膜６への電流が等
しくなるように制御回路（図示せず）によりコントロー
ルされる。湿度を含むガスが存在すると、ケーシング１
３により密閉された薄膜式抵抗体１１ｂは影響を受けな
いが、他方の薄膜式抵抗体１１ａは湿度による放熱の違
いにより白金抵抗膜６への電流値が異なるため、薄膜式
抵抗体１１ａ，１１ｂの電流値の差により湿度が計測さ
れる。
することにより湿度を求めるが、室温の変化により湿度
の測定値が変化することを防止するため、図８に示すよ
うに、一般的には二つの薄膜式抵抗体１１ａ，１１ｂを
実装基板１２に実装し、一方の薄膜式抵抗体１１ｂをケ
ーシング１３により密閉して不活性ガスを充填した雰囲
気内に置いている。二つの薄膜式抵抗体１１ａ，１１ｂ
は約４００℃になるように、また、湿度が零のときに薄
膜式抵抗体１１ａ，１１ｂの白金抵抗膜６への電流が等
しくなるように制御回路（図示せず）によりコントロー
ルされる。湿度を含むガスが存在すると、ケーシング１
３により密閉された薄膜式抵抗体１１ｂは影響を受けな
いが、他方の薄膜式抵抗体１１ａは湿度による放熱の違
いにより白金抵抗膜６への電流値が異なるため、薄膜式
抵抗体１１ａ，１１ｂの電流値の差により湿度が計測さ
れる。
【００２４】次に、本発明の実施の第三の形態を図９及
び図１０を参照して説明する。本実施の形態ではガスセ
ンサの構成について説明する。図９は薄膜式抵抗体の製
造過程を示す断面図、図１０はガスセンサの概略構成を
示す平面図である。以下、ガスセンサの構成をその製造
過程順に説明する。
び図１０を参照して説明する。本実施の形態ではガスセ
ンサの構成について説明する。図９は薄膜式抵抗体の製
造過程を示す断面図、図１０はガスセンサの概略構成を
示す平面図である。以下、ガスセンサの構成をその製造
過程順に説明する。
【００２５】まず、図９（ａ）に示すように、このシリ
コン基板１の表面に絶縁膜３、白金膜４、この白金膜４
をパターニングする際のマスク材となる絶縁体５を順次
積層して形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、白
金膜４及び絶縁体５をパターンニングし、白金抵抗膜６
とこの白金抵抗膜６に連続するボンディングパッド６ａ
とのパターンを形成する。次に、図９（ｃ）に示すよう
に、白金抵抗膜６、ボンディングパッド６ａを含めてシ
リコン基板１の表面にパッシベーション膜７を成膜す
る。次に、図９（ｄ）に示すように、パッシベーション
膜７をパターンニングし、パッシベーション膜７及び絶
縁膜３の所望の一部をエッチングすることにより、ボン
ディングパッド６ａの中央部を露出するとともに、シリ
コン基板１の表面の一部を露出する。ここまでのプロセ
スは図１（ａ）〜（ｄ）に示す通りであるが、本実施の
形態では、このパターニング時に後述するガス検知用半
導体とのコンタクトホールを形成する。
コン基板１の表面に絶縁膜３、白金膜４、この白金膜４
をパターニングする際のマスク材となる絶縁体５を順次
積層して形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、白
金膜４及び絶縁体５をパターンニングし、白金抵抗膜６
とこの白金抵抗膜６に連続するボンディングパッド６ａ
とのパターンを形成する。次に、図９（ｃ）に示すよう
に、白金抵抗膜６、ボンディングパッド６ａを含めてシ
リコン基板１の表面にパッシベーション膜７を成膜す
る。次に、図９（ｄ）に示すように、パッシベーション
膜７をパターンニングし、パッシベーション膜７及び絶
縁膜３の所望の一部をエッチングすることにより、ボン
ディングパッド６ａの中央部を露出するとともに、シリ
コン基板１の表面の一部を露出する。ここまでのプロセ
スは図１（ａ）〜（ｄ）に示す通りであるが、本実施の
形態では、このパターニング時に後述するガス検知用半
導体とのコンタクトホールを形成する。
【００２６】そして、図９（ｅ）に示すように、橋絡部
８上の絶縁膜３上にガス検知用半導体電極１４とこれに
連続するボンディングパッド１４ａとを形成し、このガ
ス検知用半導体電極１４の上にガス検知用半導体１５を
形成する。このガス検知用半導体１５はＳｎＯ2 をＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor De-position）により１μｍ程形成
しパターニングする。
８上の絶縁膜３上にガス検知用半導体電極１４とこれに
連続するボンディングパッド１４ａとを形成し、このガ
ス検知用半導体電極１４の上にガス検知用半導体１５を
形成する。このガス検知用半導体１５はＳｎＯ2 をＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor De-position）により１μｍ程形成
しパターニングする。
【００２７】次に、図９（ｅ）に示すように、橋絡部８
を残して凹部９を形成する。この凹部９は図１（ｅ）に
おいて説明したように異方性エッチングにより行われる
このような工程を経て薄膜式抵抗体１６が形成される。
を残して凹部９を形成する。この凹部９は図１（ｅ）に
おいて説明したように異方性エッチングにより行われる
このような工程を経て薄膜式抵抗体１６が形成される。
【００２８】そして、ボンディングパッド６ａ，１４ａ
と外部回路（図示せず）とをワイヤにより接続するワイ
ヤボンディングを行うことによりガスセンサＳ３が形成
される。
と外部回路（図示せず）とをワイヤにより接続するワイ
ヤボンディングを行うことによりガスセンサＳ３が形成
される。
【００２９】このようなガスセンサＳ３は、白金抵抗膜
６に電流を流してガス検知用半導体１３を４００℃に加
熱する。ガス検知用半導体１５は還元性ガスに触れると
抵抗値が下がり、酸化性ガスに触れると抵抗値が高くな
るので、白金抵抗膜６の抵抗値によりガスが検知され
る。
６に電流を流してガス検知用半導体１３を４００℃に加
熱する。ガス検知用半導体１５は還元性ガスに触れると
抵抗値が下がり、酸化性ガスに触れると抵抗値が高くな
るので、白金抵抗膜６の抵抗値によりガスが検知され
る。
【００３０】さらに、本発明の実施の第四の形態を図１
１を参照して説明する。本実施の形態では温度センサの
構成について説明する。図１１は温度センサＳ４の概略
構成を示す平面図である。この温度センサＳ４が用いる
薄膜式抵抗体１７が図１で示した薄膜式抵抗体１０と基
本的に異なる点は、シリコン基板１上の白金抵抗膜６が
一つであることである。その他の点は図１及び図２で示
した薄膜式抵抗体１０と基本的に同様であり、薄膜形成
プロセス及び凹部９の形成プロセスは図１で示したプロ
セスと同様である。白金抵抗膜６はボンディングパッド
６ａを介して外部回路に接続されている。
１を参照して説明する。本実施の形態では温度センサの
構成について説明する。図１１は温度センサＳ４の概略
構成を示す平面図である。この温度センサＳ４が用いる
薄膜式抵抗体１７が図１で示した薄膜式抵抗体１０と基
本的に異なる点は、シリコン基板１上の白金抵抗膜６が
一つであることである。その他の点は図１及び図２で示
した薄膜式抵抗体１０と基本的に同様であり、薄膜形成
プロセス及び凹部９の形成プロセスは図１で示したプロ
セスと同様である。白金抵抗膜６はボンディングパッド
６ａを介して外部回路に接続されている。
【００３１】このような温度センサＳ４は白金抵抗膜６
の温度依存性を利用したものである。すなわち、温度に
よって白金抵抗膜６の抵抗値が変化するので、この白金
抵抗膜６の抵抗値の変化を検出することで温度が求めら
れる。
の温度依存性を利用したものである。すなわち、温度に
よって白金抵抗膜６の抵抗値が変化するので、この白金
抵抗膜６の抵抗値の変化を検出することで温度が求めら
れる。
【００３２】
【発明の効果】請求項１記載の薄膜式抵抗体、請求項３
記載の流量センサ、請求項４記載の湿度センサ、請求項
５記載のガスセンサ、請求項６記載の温度センサは、基
板上の金属抵抗膜が、スパッタリング法により結晶粒径
が８００Å以上に定められた白金抵抗膜により形成され
ているので、ＴＣＲを所望の値以上に高めるとともに、
ＴＣＲのバラツキを小さくすることができる。これによ
り、経時変化に対する信頼性及び製造工程での歩留まり
を高めることができる。
記載の流量センサ、請求項４記載の湿度センサ、請求項
５記載のガスセンサ、請求項６記載の温度センサは、基
板上の金属抵抗膜が、スパッタリング法により結晶粒径
が８００Å以上に定められた白金抵抗膜により形成され
ているので、ＴＣＲを所望の値以上に高めるとともに、
ＴＣＲのバラツキを小さくすることができる。これによ
り、経時変化に対する信頼性及び製造工程での歩留まり
を高めることができる。
【００３３】請求項２記載の薄膜式抵抗体の製造方法
は、基板の表面に白金抵抗膜をスパッタリング法によっ
て形成するときに、成膜条件として、０．５４Ｗ／cm2
〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１００℃〜５
００℃の範囲の基板の温度との組合せを選択することに
より、白金抵抗膜の結晶粒径及び抵抗温度係数を任意値
に設定するようにした。従って、ＴＣＲを所望の値以上
に高めるとともに、ＴＣＲのバラツキを小さくすること
ができる。これにより、経時変化に対する信頼性及び製
造工程での歩留まりを高めることができる。
は、基板の表面に白金抵抗膜をスパッタリング法によっ
て形成するときに、成膜条件として、０．５４Ｗ／cm2
〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパワーと、１００℃〜５
００℃の範囲の基板の温度との組合せを選択することに
より、白金抵抗膜の結晶粒径及び抵抗温度係数を任意値
に設定するようにした。従って、ＴＣＲを所望の値以上
に高めるとともに、ＴＣＲのバラツキを小さくすること
ができる。これにより、経時変化に対する信頼性及び製
造工程での歩留まりを高めることができる。
【図１】本発明の実施の第一の形態における薄膜式抵抗
体の製造過程を示す断面図である。
体の製造過程を示す断面図である。
【図２】流量センサの概略構成を示す平面図である。
【図３】白金抵抗膜の結晶粒径とＴＣＲとの関係を実験
により示すグラフである。
により示すグラフである。
【図４】白金抵抗膜の結晶粒径と白金抵抗膜の抵抗変化
率との関係を実験により示すグラフである。
率との関係を実験により示すグラフである。
【図５】白金抵抗膜を成膜する成膜条件と結晶粒径との
関係を実験により示すグラフである。
関係を実験により示すグラフである。
【図６】白金抵抗膜を成膜する成膜条件とＴＣＲとの関
係を実験により示すグラフである。
係を実験により示すグラフである。
【図７】本発明の実施の第二の形態における薄膜式抵抗
体の構成を示す平面図である。
体の構成を示す平面図である。
【図８】一部を断面にして温度センサの概略構成を示す
側面図である。
側面図である。
【図９】本発明の実施の第三の形態における薄膜式抵抗
体の製造過程を示す断面図である。
体の製造過程を示す断面図である。
【図１０】ガスセンサの概略構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の第四の実施の形態における温度セン
サの概略構成を示す平面図である。
サの概略構成を示す平面図である。
１ 基板、シリコン基板 ６ 金属抵抗膜、白金抵抗膜 １０，１１，１６，１７ 薄膜式抵抗体
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｃ 7/00 Ｈ０１Ｃ 7/00 Ｄ (72)発明者 山口 隆行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 安住 純一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐藤 幸人 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 上西 盛聖 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内
Claims (6)
- 【請求項１】 絶縁された基板の表面に、温度依存性の
金属抵抗膜が形成された薄膜式抵抗体において、前記金
属抵抗膜はスパッタリング法により結晶粒径が８００Å
以上に定められた白金抵抗膜により形成されていること
を特徴とする薄膜式抵抗体。 - 【請求項２】 絶縁された基板の表面に白金抵抗膜をス
パッタリング法によって形成するときに、成膜条件とし
て、０．５４Ｗ／cm2 〜２．７Ｗ／cm2 の範囲のＲＦパ
ワーと、１００℃〜５００℃の範囲の基板の温度との組
合せを選択することにより、白金抵抗膜の結晶粒径及び
抵抗温度係数を任意値に設定するようにしたことを特徴
とする薄膜式抵抗体の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の薄膜式抵抗体を具備する
ことを特徴とする流量センサ。 - 【請求項４】 請求項１記載の薄膜式抵抗体を具備する
ことを特徴とする湿度センサ。 - 【請求項５】 請求項１記載の薄膜式抵抗体を具備する
ことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項６】 請求項１記載の薄膜式抵抗体を具備する
ことを特徴とする温度センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01824397A JP3457826B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサ |
| US09/013,900 US6118166A (en) | 1997-01-31 | 1998-01-27 | Thin-film microstructure sensor having a temperature-sensitive resistor to provide a large TCR with little variation |
| US09/450,742 US6203673B1 (en) | 1997-01-31 | 1999-11-30 | Method of producing a thin-film platinum temperature-sensitive resistor for a thin-film microstructure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01824397A JP3457826B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213470A true JPH10213470A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3457826B2 JP3457826B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=11966251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01824397A Expired - Fee Related JP3457826B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6118166A (ja) |
| JP (1) | JP3457826B2 (ja) |
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| JP2000065617A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Ricoh Co Ltd | マイクロブリッジセンサの製造方法 |
| JP2005308676A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Kuramoto Seisakusho Co Ltd | ヒータデバイス及びこれを用いた気体センサ装置 |
| EP1762851A2 (en) | 2005-09-07 | 2007-03-14 | Hitachi, Ltd. | Flow sensor with metal film resistor |
| JP2007294929A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 薄膜センサの製造方法、薄膜センサおよび薄膜センサモジュール |
| KR100848288B1 (ko) * | 2007-06-18 | 2008-07-25 | (주)에이엠피테크놀로지 | 내구성 및 신뢰성이 우수한 고저항의 금속 박막을 가지는적층형 구조물 및 그 형성방법 |
| EP2085754A2 (en) | 2008-01-29 | 2009-08-05 | Hitachi Ltd. | Flow sensor with metal film resistor |
| JP2010271328A (ja) * | 2010-08-05 | 2010-12-02 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 流量センサ |
| US8573052B2 (en) | 2008-11-12 | 2013-11-05 | Korea Electronics Technology Institute | Capacitive humidity sensor and manufacturing method |
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|---|---|---|---|---|
| US20020142478A1 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Hiroyuki Wado | Gas sensor and method of fabricating a gas sensor |
| US6972883B2 (en) * | 2002-02-15 | 2005-12-06 | Ricoh Company, Ltd. | Vibration mirror, optical scanning device, and image forming using the same, method for making the same, and method for scanning image |
| DE10210772C1 (de) * | 2002-03-12 | 2003-06-26 | Heraeus Sensor Nite Gmbh | Temperatursensor |
| US6927412B2 (en) | 2002-11-21 | 2005-08-09 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
| US7084466B1 (en) | 2002-12-09 | 2006-08-01 | Novellus Systems, Inc. | Liquid detection end effector sensor and method of using the same |
| CN1778731B (zh) * | 2004-11-26 | 2011-02-02 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 模造玻璃模仁及其制造方法 |
| JP2008070863A (ja) * | 2006-08-14 | 2008-03-27 | Ricoh Co Ltd | 振動ミラー、光書込装置および画像形成装置 |
| DE102007046900C5 (de) * | 2007-09-28 | 2018-07-26 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Hochtemperatursensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE102010030442A1 (de) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg | Widerstandstemperatursensor |
| JP7024624B2 (ja) | 2018-06-25 | 2022-02-24 | 株式会社リコー | 支持枠、分光器、分光分析ユニット、及び画像形成装置 |
| CN113340950A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 苏州锐光科技有限公司 | 一种电容式湿度传感器及其制作方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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